L'utilisation d'un cycle de compression de vapeur pour le surfroidissement peut améliorer les performances du système de pompe à chaleur CO2 transcritique traditionnel utilisé pour le chauffage en hiver. Cet article construit un modèle thermique du système de pompe à chaleur CO2 transcritique à surfroidissement mécanique, et analyse les caractéristiques de fonctionnement du système en conditions de chauffage. Les résultats montrent que le système de pompe à chaleur CO2 à surfroidissement mécanique présente un COP maximal, correspondant à la pression d'échappement et au taux de surfroidissement optimaux. En conditions standard, l'efficacité est supérieure de 15,9% par rapport au système CO2 conventionnel. Ce système résout efficacement le problème de la rapide diminution du COP causée par une température de retour d'eau trop élevée dans les pompes à chaleur CO2 conventionnelles : lorsque la température de retour passe de 40 ℃ à 50 ℃, le COP du système conventionnel diminue de 16,9% tandis que celui du système à surfroidissement mécanique ne diminue que de 8,4%. L'amélioration permet de réduire efficacement la pression et la température d'échappement du compresseur CO2, et l'effet de réduction de la pression d'échappement est plus significatif lorsque la température de l'eau fournie est plus basse. Le choix du fluide frigorigène dans le cycle de surfroidissement mécanique influence la performance globale du système; parmi les 11 fluides choisis, le R717 présente la meilleure efficacité énergétique, tandis que le R1234yf est la moins performante. L'amélioration des performances est particulièrement visible à basse température ambiante, et la configuration d'un petit cycle de compression de vapeur conventionnel permet d'améliorer considérablement la performance du système de pompe à chaleur CO2, avec un avantage économique notable.

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