건축 공간 난방에 적용되는 기본 초임계 CO₂ 공기원 열펌프 시스템(Base)의 큰 쓰로틀 손실과 성능 저하 문제를 해결하기 위해 압축기 배기 폐열 구동 유입 액화 초임계 CO₂ 공기원 열펌프 시스템(ESH)을 제안하였다. 4가지 다른 작업 유체를 사용한 ESH 시스템의 열역학 성능을 최적화하고 분석하였다. 5개의 서로 다른 전형적인 도시의 주거용 건축물을 적용 시나리오로 선정하여 난방 계절 성능 계수(HSPF)를 분석하였다. 결과는 다음과 같다. ESH 시스템의 COP는 배기 압력에 따라 먼저 증가했다가 감소하며 최적의 배기 압력이 존재한다. Base 시스템과 비교하여 R1234ze(Z)를 사용하는 ESH 시스템의 성능 계수 향상이 가장 뚜렷하며 최대 20.64% 향상 가능하다. ESH 시스템의 배기 압력은 Base 시스템에 비해 최대 9.20% 감소할 수 있으며 터빈 효율은 7.13%~18.61% 향상될 수 있다. ESH 시스템의 HSPF는 Base 대비 9.68%~14.21% 높으며 혹한 지역에서 성능 향상이 더 두드러진다.

초임계 CO₂;유입 액화;배기 폐열;공기원 열펌프;난방 계절 성능 계수