摘要
蒸気圧縮サイクルを用いた過冷却は、従来の超臨界CO2ヒートポンプシステムの冬季暖房性能を改善することができる。本稿では、機械的過冷却超臨界CO2ヒートポンプシステムの熱力学モデルを構築し、暖房動作条件下における運転特性を解析した。結果は、機械的過冷却CO2ヒートポンプシステムに最大COPが存在し、最適な吐出圧力および過冷度に対応していることを示す。標準状態で従来のCO2システムに比べてエネルギー効率が15.9％向上している。本システムは従来のCO2ヒートポンプで冷却水の戻り温度が高すぎることによりCOPが急激に低下する問題を効果的に解決でき、冷却水の戻り温度が40 ℃から50 ℃に上昇した場合、従来システムのCOPは16.9％低下するのに対し、機械的過冷却ヒートポンプシステムのCOPは8.4％しか低下しない。改良によりCO2圧縮機の吐出圧力および温度を効果的に低減でき、供給水温度が低いほど吐出圧力の低減効果が大きい。機械的過冷却サイクルの作動媒質の選定はシステム全体の性能に影響を与え、選定した11種類の作動媒質の中でエネルギー効率が最も高いのはR717で、最も低いのはR1234yfであった。低環境温度条件下での性能向上がより顕著であり、小型の従来作動媒質蒸気圧縮サイクルの構成によりCO2ヒートポンプシステムの性能を著しく改善でき、経済的なメリットが明確である。
关键词
ヒートポンプ;CO2;機械的過冷却;超臨界;暖房
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