罗会龙，林辩启，杜培俭，杨晓川，马瑞芳，向开根

（1 昆明理工大学建筑工程学院，云南 昆明 650500；2 昆明东启科技股份有限公司，云南 昆明 650106）

引 言

作为氟利昂类制冷剂的一种替代工质，CO2因其安全(不可燃、无毒)、易获取、环保(ODP=0，GWP=1)和优良的热物理性质日益受到重视[1]。在跨临界CO2循环中，其温度滑移较大。对于CO2热泵热水器制热循环，该温度滑移可以与热水的温升相匹配，可减少传热过程中的有效能损失，从而获得较高的性能系数[2-3]。此外，CO2跨临界循环热泵系统具有较高的排气温度，使其在热泵热水器应用领域具有独特的优势[4-6]。

自20 世纪90年代Lorentzen 提倡使用自然工质以应对环境危机以来，CO2热泵热水器逐渐成为国内外的研究热点[7-13]。早在2001年日本已开始小功率CO2热泵热水器的商业化销售[14]。国内天津大学、浙江大学、上海交通大学等单位也相继开展了CO2热泵的研究，研制了小功率的实验样机，并获得了较高的热水温度及性能系数[15-18]。但对于大中型CO2热泵，目前国内外尚无成熟机型[19-20]。

我国大部分地区的气候条件均适宜CO2热泵热水器的应用。开发大功率CO2跨临界循环热泵热水系统，对促进CO2跨临界循环热泵热水系统工程化应用具有重要意义。在此种背景下，本研究构建了一种带回热器、跨临界循环的大功率CO2热泵热水系统，实验测试分析了环境参数、运行参数对系统热力性能的影响，并在昆明地区各种典型气候条件下测试分析了系统的日平均性能。

1 大功率跨临界循环CO2热泵热水系统设计及构建

1.1 大功率跨临界循环CO2 热泵热水系统设计

CO2热泵热水系统由压缩机、CO2气体冷却器、蒸发器、储液罐、毛细管和油冷器、循环水泵、热水箱等部件组成，其系统组成如图1 所示。……