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CO_2跨临界热泵系统采暖工况下能效和经济对比分析

刘雪涛  李敏霞  马一太  姚良  詹浩淼  
【摘要】:为提高CO_2跨临界热泵采暖系统的性能,提出了双级压缩双气冷器中间补气回热系统。结合其他3种CO_2热泵系统和R134a单级压缩回热系统,通过建立热力学模型,分析各因素对系统能效的影响。此外,通过构建综合考虑初始投资成本和年运行成本的经济性评价模型,结合典型年气象参数,研究不同城市中各系统在运行周期内的总投资情况。结果表明,CO_2热泵系统中,双级压缩双气冷器中间补气回热系统最优COPh最高且可以超过R134a单级压缩回热系统,在环境温度为0℃、出水/回水温度为65℃/40℃时,理论性能系数(COPh)可达2.58,比R134a系统高9.1%,比CO_2单级压缩系统高22.5%,且排气温度不超过现有压缩机排气温度极限,是能效最优系统。在选定样本城市中,热泵系统运行周期内的总投资成本在上海最低,而在沈阳最高,可见总投资成本受气候区域影响较大。由于CO_2压缩机成本过高,CO_2热泵系统的总投资成本高于R134a系统。随着CO_2热泵技术的提高和生产规模的扩大,当压缩机成本降低80%,CO_2双级压缩双气冷器中间补气回热系统的总投资成本将低于R134a系统。

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