Para resolver o problema da baixa eficiência do aquecimento nos sistemas convencionais de CO2, este artigo estabelece modelos termodinâmicos para os sistemas convencionais de CO2, sistema de injeção de entalpia por jato R410A, sistema em cascata, sistema de resfriamento indireto por CO2 e sistema de resfriamento direto por CO2, otimizando e analisando o desempenho dos sistemas que utilizam diferentes terminais de aquecimento. Os resultados mostram que, quando a temperatura da água de entrada/retorno é de 65 ℃/40 ℃ (terminal de aquecimento radiador) e a temperatura ambiente está entre -20 e 20 ℃, o COP do sistema de resfriamento direto é 3,8% a 20,9% superior ao do sistema convencional de CO2. O ciclo de CO2 domina no sistema de resfriamento direto, enquanto o sistema indireto domina a produção de água quente como sistema auxiliar na maioria das condições de operação. Uma melhora significativa na eficiência do sistema pode ser alcançada configurando um ciclo de refrigeração por compressão de vapor relativamente pequeno no sistema de resfriamento direto. Para diferentes sistemas de bomba de calor de CO2, quando a temperatura ambiente está acima de -15 ℃, a eficiência do sistema de resfriamento direto é superior à dos outros sistemas, com uma melhoria de 19,3% a 28,2% em comparação com o sistema convencional de CO2; quando a temperatura ambiente está abaixo de -15 ℃, o sistema em cascata CO2/R1234yf apresenta a maior eficiência.

bomba de calor ar; CO2; cascata; sistema de resfriamento indireto; sistema de resfriamento direto; injeção de entalpia