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随着人们对生活品质要求的日益提高和采暖设备的普及,热水的需求量越来越大,推动了采用R22、R134a等作为工质的热泵热水器逐渐得到广泛应用。但是,R22不仅对臭氧层有危害,而且加剧温室效应;R134a虽然对臭氧层没有危害,但也是一种具有温室效应的气体。随着人们对环境问题的日益重视,对采用环保制冷剂作为工质的热泵系统的研究越来越受到各国学者的关注。二氧化碳热泵由于其供应热水温度范围大、制取热水温度高、制热系数高、对环境友好等优点,已经成为各国学者研究的热点。为了研究二氧化碳热泵热水器的系统性能,本文设计并搭建了二氧化碳热泵热水器实验台,主要研究工作有:(1)基于二氧化碳超临界状态和两相态的研究成果,对系统中使用的气冷器、蒸发器进行了设计和选型;(2)对实验台中的电气控制柜、热汇和热源水泵、电加热水箱等进行了设计和选型;(3)搭建了二氧化碳热泵热水器实验台,研究了在设定的热汇出水温度下,高压压力、蒸发温度等参数对系统制热性能和放热量的影响;研究了气冷器出口温度、蒸发温度、过热度等参数对系统最优压力的影响,以及在最优压力下系统COPh和放热量的变化特性。实验研究表明:(1)在热汇出水温度45℃,及热汇出水温度65℃且高压压力为9.6MPa~11.5MPa时,COPh随着蒸发温度的升高而增大。热汇出水温度和蒸发温度确定时,随着高压压力的升高,气冷器放热量先升高后降低,压缩机功耗线性增加,系统COPh存在最大值,范围为1.69~3.45。(2)在确定的气冷器出口温度和蒸发温度下,改变高压压力COPh存在最大值,范围为1.5~4.92。最大COPh对应的压力为最优压力,范围为8.16~11.0MPa。气冷器出口温度对最优压力影响最显著,蒸发温度和过热度对最优压力影响不显著。