기존 CO2 시스템의 낮은 난방 효율 문제를 해결하기 위해 본 논문에서는 기존 CO2 시스템, R410A 제트 엔탈피 증대 시스템, 복합 시스템, 간접 과냉각 CO2 시스템, 직접 과냉각 CO2 시스템의 열역학 모델을 구축하고, 서로 다른 난방 말단을 사용하는 시스템의 성능을 최적화 및 분석하였다. 결과에 따르면 공급/회수수 온도가 65 ℃/40 ℃(난방 말단이 라디에이터)이고 주변 온도가 -20~20 ℃일 때, 직접 과냉각 시스템의 COP가 기존 CO2 시스템에 비해 3.8%~20.9% 향상되었다. 직접 과냉각 시스템에서는 CO2 순환이 주도적이며, 간접 과냉각 시스템은 대부분의 운전 조건에서 보조 시스템으로 온수 생산을 주도한다. 비교적 작은 증기 압축 냉동 사이클 장치를 직접 과냉각 시스템에 구성함으로써 시스템 효율을 크게 향상시킬 수 있다. 다양한 CO2 히트펌프 시스템의 경우, 환경 온도가 -15 ℃ 이상일 때 직접 과냉각 시스템의 효율이 다른 시스템보다 높으며 기존 CO2 시스템에 비해 19.3%~28.2% 개선되었고, 환경 온도가 -15 ℃ 미만일 때는 CO2/R1234yf 복합 시스템의 효율이 가장 높았다.

공기열원 히트펌프; CO2; 복합; 간접 과냉각 시스템; 직접 과냉각 시스템; 제트 엔탈피 증대