跨临界CO₂制冷热泵系统理论研究及应用现状

摘要

CO₂作为大自然存在的物质，在制冷热泵系统中扮演绿色、低成本工质的角色，跨临界CO₂系统具有节能潜力高、冷热联供性能出色、安全和变工况适应性强等优势而受到广泛关注，是引领未来制冷热泵领域发展的重要技术之一．本文总结了跨临界CO₂制冷热泵系统在热力学分析方法、系统动态仿真及实际应用3方面的研究现状，重点分析了循环构型优化的能效提升方案、系统动态控制策略及应用案例．介绍了提升系统能效的关键热力过程优化方法，针对节流、压缩和换热过程，对比了增设引射器、双级/平行压缩机、双温蒸发等提效方案，系统性能系数（COP）提升率为2.8%～63.7%，跨临界CO₂冷热联供系统综合COP最高达7.22，可广泛应用于建筑、食品加工等大温差冷热需求场景，但需要考虑系统的经济性．目前跨临界CO₂冷热联供系统已有应用案例，随着复杂构型的使用，系统动态控制难度提升显著，跨临界CO₂系统应用的优化方法正在向实时算法转变．因此，与储能、清洁能源等结合使用并辅以人工智能控制技术是跨临界CO₂系统的主要发展方向．

关键词

CO₂ / 跨临界系统 / 部件 / 动态控制 / 应用