在太阳能热水系统中，保温水箱内的水温并非均匀一致，而是会有一定的温度分层现象，而且水箱温度分层效果随循环流量的变化而有所变化。较高的水箱温度分层效果更有利于系统整体的热效率和节能效果。在佛山水泵厂以往的研究中，水箱模型分为完全混合模型、顺序流入模型和分层模型，如图1所示。在完全混合模型中，流入水箱中的水与水箱中原有的水充分混合，水箱内水温度分布均匀。在顺序流入模型中，水箱被分为多层。循环水直接流入水箱进口处的层级中并与该层中的水混合，而后水流在水箱中依此流入和流出。利用该模型计算时，水箱下层水温度可能超过上层水温。在分层水箱模型中，循环水根据自身温度自动流入到对应的温度层中。此种模型较为常用，且精度较好。但温度分层层数在模拟计算前需被设定成定值。而分层层数对水箱温度分层效果影响明显，尤其是当水箱进口流速较高时。在光伏直驱式热水系统中，循环流量随辐照变化。为此，本文提出一种改进的分层水箱模型，如图2所示。此种模型考虑了水箱进口处的流动混合作用与水温分层效应。在循环水进入水箱时，其温度和流量分别为Tra和Qin。进入水箱后，循环水先与水箱入口处的温度层中的部分水混合，混合后的温度和流量分别为Tx和Q1。然后，当流速降低到一定程度后，混合后的水流根据混合后的温度自动流入到对应的温度分层中。此外，为平衡流量，本文引入一个流量为Q2的回流。
