带引射器的跨临界CO2机械过冷热泵系统性能分析

董丽玮，李敏霞，姚良，马一太，詹浩淼

（中低温热能高效利用教育部重点实验室(天津大学)，天津 300350）

空气源热泵作为一种优良的节能供暖技术，能有效降低我国北方冬天使用燃煤的供暖方式造成的化石能源紧缺和严重的雾霾问题，成为政府大力提倡的供暖方式[1-2]。但采用热泵供暖要考虑制冷剂的使用引起的臭氧层空洞和全球变暖等环境问题。根据《蒙特利尔议定书》基加利修正案，到2045年，氢氟烃（HFCs）类制冷剂的使用最终将削减至80%～85%，现在制冷与空调行业中使用的大部分HFCs 制冷剂将被取代。在众多替代工质中，CO2作为一种自然工质，臭氧消耗潜能（ODP）为0，全球变暖潜能（GWP）为1，成本低、易获得、性质稳定。用于热泵供暖工况时，放热过程处于超临界状态，在高压侧具有更大的温度滑移，能获得更高温度的热水[3]。由于其具有上述优点，CO2热泵技术在供暖领域获得飞速发展[4-5]。

然而，在室外蒸发温度较低时，CO2运行压力较高造成高低压压差较大，节流损失大，系统性能下降。针对此问题，国内外学者进行了大量的研究。其中引射器能减小制冷剂闪发造成的损失，同时降低压缩机功耗，回收部分膨胀功，从而提高系统整体性能。Zhu等[6]对引射膨胀式跨临界CO2热泵系统进行了试验研究，结果表明，系统的COP 比基本系统提升约10.3%。机械过冷采用传统的蒸汽压缩制冷循环对气体冷却器出口的CO2气体进行冷却，可减少系统的节流损失。Llopis 等[7]对机械过冷系统进行热力学分析的结果表明，与基本系统相比，机械过冷系统的性能系数（COP）最大能提升约20%，制冷量最大能提升约28.8%。……