A adoção do ciclo de compressão de vapor para superaquecimento pode melhorar o desempenho do sistema tradicional de bomba de calor CO2 transcrítico para aquecimento no inverno. Este artigo constrói um modelo térmico do sistema de bomba de calor CO2 transcrítico com superaquecimento mecânico e analisa as características operacionais do sistema durante as condições de aquecimento. Os resultados mostram que o sistema de bomba de calor CO2 com superaquecimento mecânico apresenta um COP máximo, correspondente à pressão de descarga e ao grau de superaquecimento ótimos, e que sob condições padrão a eficiência energética é 15,9% maior que a do sistema CO2 convencional. O sistema pode resolver eficazmente o problema da rápida queda do COP causada pela temperatura de retorno da água excessivamente alta em sistemas convencionais de CO2; quando a temperatura de retorno sobe de 40 ℃ para 50 ℃, o COP do sistema convencional diminui 16,9%, enquanto o COP do sistema de bomba de calor com superaquecimento mecânico diminui apenas 8,4%. A melhoria reduz efetivamente a pressão e a temperatura de descarga do compressor de CO2, sendo o efeito de redução da pressão de descarga mais significativo quanto menor for a temperatura da água fornecida. A escolha do fluido refrigerante do ciclo de superaquecimento mecânico afeta o desempenho geral do sistema; dos 11 fluidos selecionados, o R717 apresenta a maior eficiência energética e o R1234yf a menor. A melhoria de desempenho é ainda mais evidente em condições de baixa temperatura ambiente, e a configuração de um pequeno ciclo convencional de compressão de vapor pode proporcionar melhorias significativas no desempenho do sistema de bomba de calor CO2, com clara vantagem econômica.

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