Die Verwendung eines Dampfkompressionszyklus zur Unterkühlung kann die Leistung des herkömmlichen transkritischen CO2-Wärmepumpensystems für die Winterheizung verbessern. In diesem Artikel wird ein thermisches Modell eines mechanisch unterkühlten transkritischen CO2-Wärmepumpensystems aufgebaut und die Betriebscharakteristik des Wärmepumpensystems unter Heizbedingungen analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass das mechanisch unterkühlte CO2-Wärmepumpensystem einen maximalen COP aufweist, der einem optimalen Auslassdruck und Unterkühlungsgrad entspricht. Unter Standardbedingungen beträgt die Energieeffizienzsteigerung 15,9 % gegenüber herkömmlichen CO2-Systemen. Das System kann effektiv das Problem des schnellen COP-Abfalls aufgrund zu hoher Rücklauftemperaturen bei herkömmlichen CO2-Wärmepumpen lösen: Wenn die Rücklauftemperatur von 40 ℃ auf 50 ℃ steigt, sinkt der COP des herkömmlichen Systems um 16,9 %, während der COP des mechanisch unterkühlten Wärmepumpensystems nur um 8,4 % sinkt. Die Verbesserung reduziert effektiv den Auslassdruck und die Auslasstemperatur des CO2-Kompressors, und je niedriger die Vorlauftemperatur ist, desto deutlicher wirkt sich die Druckabsenkung aus. Die Wahl des Arbeitsmediums im mechanischen Unterkühlungskreislauf beeinflusst die Gesamtleistung des Systems; unter den 11 ausgewählten Kältemitteln weist R717 die höchste Energieeffizienz auf, R1234yf die geringste. Die Leistungssteigerung ist bei niedrigen Umgebungstemperaturen besonders deutlich, und durch die Konfiguration eines kleinen herkömmlichen Dampfkompressionszyklus kann die Leistung des CO2-Wärmepumpensystems deutlich verbessert werden, was wirtschaftliche Vorteile bietet.

Wärmepumpe;CO2;mechanische Unterkühlung;transkritisch;Heizung