蓄热装置是太阳能供热采暖系统中的重要部件,可有效缓解太阳能集热端和用热端的矛盾不匹配问题。因此,开发热量高效存储、合理取用的蓄热装置是太阳能供热采暖系统是否合理运行的关键。目前,国内外学者对蓄热水箱进行了大量的研究,但更多的是对蓄热水箱容积确定、热损失计算、热分层效果等相关内容进行研究。而实际上,将蓄热水箱高效蓄热和定向取水问题统一考虑更符合实际情况,有效避免蓄热水箱蓄热效率低、存在大量“热死区”等问题,以更好满足用户的热需求,提高太阳能热利用系统的整体效率。本文首先介绍了高效蓄取热型太阳能蓄热水箱结构及工作原理,分析了蓄热水箱内部动态热存储和取用的流动过程,建立了太阳能蓄热水箱动态传热数学模型;通过实验研究和数值模拟相结合的方法,采用蓄热效率、分层效率、（火用）效率、掺混反应系数、放热效率等评价指标,对蓄热水箱热性能进行了分析。有效提高了蓄热水箱的自适应性,具有高效蓄热、定向取热且快速掺混的功能,可满足不同用户的多样化热需求。研究过程和主要结论如下:（1）搭建了一套蓄热水箱热力学特性测试实验系统,对具有分层装置的蓄热水箱的热性能进行实验研究,验证数值模拟模型和方法的正确性,并对蓄热水箱进行分层-掺混双功能优化实验。结果表明:实验结果和模拟结果之间的均方根误差RMSD均在5%左右,两者误差较小,认为使用该数值模型和方法求解是有效可行的;蓄热水箱在分层模式时,热水通过分层进水结构进入蓄热水箱,水箱内形成较好的热分层状态;切换到掺混模式时,热水通过掺混喷口进入蓄热水箱,掺混速度提高50%以上,可以快速破坏水箱内的热分层,使水箱内各层的温度趋于一致,使其完全混合,蓄热水箱整体热性能较好。（2）通过数值模拟的方法研究了不同影响因素（温度、流量、结构尺寸）对蓄热水箱热性能的影响。设置有分层进水结构的蓄热水箱与采用常规进水方式的蓄热水箱相比,带有分层装置的蓄热水箱最大可使用有用能提高了20%。通过分析可知,在分层进水结构的作用下,蓄热水箱分层效果较好,显著提高了蓄热水箱热性能,各影响因素对高效蓄热水箱热性能的影响排序,温度>流量>结构尺寸。较高的进水温度,更有利于蓄热水箱内形成热分层,蓄热水箱的热性能较好;在蓄热过程的高效分层区内,蓄热水箱内的分层现象明显增强,最佳进水流量在4L/min-6 L/min之间;随着分层进水结构尺寸的增大,蓄热效率均表现为升高的趋势,且在不同尺寸的分层进水结构在蓄热水箱内均可以形成良好的温度分层。（3）进一步建立CFD高效蓄热定向取热型蓄热水箱模型,通过数值模拟研究蓄热水箱不同高度取水口取热过程中的放热特性。研究表明:对于蓄热过程完全完成,温度混合的蓄热水箱,通过高取水口进行蓄热水箱的取热过程,放热持续时间较长,较其他取水口,延长了1-2倍,且蓄热水箱内高温滞留区域较少;对于处于温度分层状态的蓄热水箱,可根据用户的热需求,从蓄热水箱不同温度层取水,提供不同温度的水,放热效率最高可达90%以上,分层蓄热水箱在蓄热和取热过程中均能体现出蓄热水箱良好的热性能。本研究提出了高效蓄取热一体化的蓄热水箱,通过对不同温度、不同流量、不同结构尺寸等因素下蓄热水箱蓄放热特性的研究,分析了不同因素对蓄热水箱热性能影响规律的特点。综合可知,高效蓄取热型太阳能蓄热水箱在蓄取热过程均具有良好的热性能,为该类蓄热水箱的结构设计提供依据,并为高效蓄取热型蓄热水箱的实际应用提供参考。