Um das Problem der niedrigen Heizleistung herkömmlicher CO2-Systeme zu lösen, werden in diesem Artikel thermodynamische Modelle für herkömmliche CO2-Systeme, R410A-Mittelspritz-Entalpiensysteme, Kaskadensysteme, indirekte Unterkühlungs-CO2-Systeme und direkte Unterkühlungs-CO2-Systeme aufgestellt sowie die Leistung der Systeme mit unterschiedlichen Heizendpunkten optimiert und analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass bei Vor-/Rücklauftemperaturen von 65 ℃/40 ℃ (Heizendpunkt Heizkörper) und Umgebungstemperaturen von -20 bis 20 ℃ die COP des direkten Unterkühlungssystems um 3,8 % bis 20,9 % höher ist als der des herkömmlichen CO2-Systems. Der CO2-Kreislauf dominiert im direkten Unterkühlungssystem, während im indirekten Unterkühlungssystem das Hilfssystem bei den meisten Betriebsbedingungen die Warmwasserproduktion dominiert. Eine signifikante Steigerung der Systemeffizienz kann durch die Ausstattung des direkten Unterkühlungssystems mit einer relativ kleinen Dampfkompressions-Kühlkreislaufanlage erreicht werden. Für verschiedene CO2-Wärmepumpensysteme ist bei Umgebungstemperaturen über -15 ℃ die Effizienz des direkten Unterkühlungssystems höher als die der anderen Systeme, mit einer Verbesserung von 19,3 % bis 28,2 % gegenüber dem herkömmlichen CO2-System; bei Umgebungstemperaturen unter -15 ℃ weist das CO2/R1234yf-Kaskadensystem die höchste Effizienz auf.

Luftwärmepumpe; CO2; Kaskade; indirektes Unterkühlsystem; direktes Unterkühlsystem; Enthalphieeinspritzung