随着国家经济持续增长,人民生活方式逐渐趋于多元化,对日常生活中能耗产品的选择也有了更加理性的思考。热泵热水器以其绿色、安全、节能、舒适的特点,在庞大的热水器市场中迅速占据有利地位。本文对直热式空气源热泵热水器进行了热水升温特性的理论与实验研究,对蒸发器的流动换热机理进行了深入探索。主要研究工作如下:针对双螺旋换热器的非稳态传热问题,提出了一种获得换热器水箱温度分布的解析解模型。利用直热式空气源热泵热水器实验台对蓄热水箱的非稳态传热模型进行实验验证。不同环境温度条件下,水温解析解计算结果与实验结果的最大相对偏差不超过7%,所提出的解析解方法可以解决该传热问题。利用解析解模型,分别研究了螺旋盘管和水箱结构尺寸对水体温度分布的影响。结果表明,水平方向结构尺寸对热水升温特性影响较大。在本实验条件下(水箱容量为300 L),内置式换热盘管螺旋半径的合理设计参数为0.17 m。在不同相对湿度和环境温度情况下对空气源热泵运行过程中凝水的生成进行实验研究。对比4种实验工况,结果表明:相对湿度从59%变化到62%时,系统运行过程凝水量均值提高了12%;环境温度从31℃变化到35℃时,系统运行过程凝水量均值减少了26%。对比15组实验数据(环境温度范围为21-35℃,相对湿度范围为48-78%),研究发现:在环境温度26℃前后,凝水量随相对湿度的分布,出现截然相反的变化规律;而当相对湿度一定,环境温度大于26℃时,凝水量随环境温度的增大逐渐减小。对蒸发器建模,采用了稳态分布参数模型,并对综合换热系数提出分区加权的计算关联式。在环境温度为23.8℃工况下,对综合换热系数的分区加权关联式的计算结果进行实验验证,计算值和实验值的误差在10.45%和20.08%之间,符合工程应用的要求,该关联式可以用于对换热系数进行预测。本课题对空气源热泵式热水系统冷凝器和蒸发器换热机理的研究,冷凝盘管结构参数的设计和优化提供了一定的理论依据。对高能效产品的研发以及推广具有重要的支撑作用。