空气源热泵热水器在冬季需要除霜时,存在热量来源不足、并造成制热能力的不足的问题,本文创新性的提出在特殊建筑中利用外部余热为空气源热泵热水器除霜的设想。通过调研发现在公共食堂后厨,广泛使用的燃气大锅灶排烟具有大量的余热,且有集中排烟道,具有较好的回收条件。本文以某高校食堂为研究对象,探讨该食堂规模下,利用大锅灶烟气余热为空气源热泵热水器提供除霜所需能量的可行性,并提出了大锅灶烟气余热深度回收的方法,设计了基于大锅灶烟气余热深度回收的热泵热水系统,探讨了两级余热深度回收装置的优化设计方法。本研究拓展了空气源热泵热水器除霜的思路,对提高燃气大锅灶热能利用率具有一定的实际意义。主要研究内容包括:(1)通过调研,获取某高校食堂概况,以全年各典型时间段营业额确定热水需求的设计人数,用规范的设计方法为该食堂进行空气源热泵热水器选型,为研究的开展提供数据基础。(2)针对食堂一台现役燃气大锅灶,在实际使用条件下,对其进行热工性能和烟气余热潜力特点测试分析,分析了大锅灶不同档位的热效率、烟气余热潜力变化规律,并分析了实测数据与国家标准要求值之间的差别,为大锅灶烟气余热深度回收提供指导。(3)探讨了利用大锅灶烟气余热对空气源热泵热水器抑霜和除霜方案,对除霜方案进行了能量平衡理论分析;从大锅灶烟气余热深度回收和与热泵热水器全年联合运行制取热水的角度,设计了基于大锅灶烟气余热深度回收的直热式热泵热水系统,理论分析了大锅灶深度回收与两级余热回收换热器负荷分配方案,分析了设计工况下系统的节能性。(4)针对所设计的热泵热水系统中的两级余热回收装置,使用平均温差法,建立了翅片管两侧的换热与流动阻力数学模型,以满足换热能力和允许安装空间为限制条件,以降低烟气侧压降为目标,对两级余热回收装置进行优化设计,通过控制非关键影响参数(翅化比、净面比、翅片效率),给出了两级余热回收换热器关键设计参数的选择(基管管径、最窄面质量流速)与设计方法。