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CO2热泵热水机作为取代燃煤、燃气取暖和热水制备的重要手段，由于在采取跨临界循环时CO2处于超临界区具有独特的物性，同时系统运行时的高压比状态导致节流损失较大，机组能效水平较低。因此为了提高CO2跨临界循环效率，优化机组性能，本文针对于带回热器的CO2热泵热水机进行了理论分析与相关实验研究。研究成果可为回热器在机组中的合理应用与机组的性能提升提供数据参考。
本文首先通过热力学模型分析得出当蒸发温度、排气压力、回热器过热度一定时，只有气冷器出口温度高于对应气冷器出口转变温度时，加装回热器才能提高跨临界CO2循环的性能系数。存在的气体冷却器出口转变温度会排气压力和蒸发温度的升高而增大，随过热度的增加而减小。对应工况下，过热度升高带来的COPh最大增量为9.32%。
通过带回热器的CO2热泵热水机进行了相关的性能实验。实验结果显示在排气压力小于一定值时带回热器系统COPh大于无回热器系统，证明了转变温度的存在。回热器的使用降低了系统最优排气压力，对应的COPh，max最大增加5.89%。同时对环境温度、进口水温、出口水温进行了不同组合研究了外部因素对系统运行状态的影响，包括对机组制热量、输入功率、COPh、热力学完善度以及循环参数如蒸发温度、吸排气温度与压力、过热度等。需要注意的是在低环境温度、高进出口水温下，系统性能系数较低和排气温度过高对系统运行的不利影响，以及在高环温状态下针对排气压力过高的控制。
经过上述实验发现针对低环温、高出口水温的机组运行需求，采取回热器比例旁通方式改善，保持节流阀开度不变情况下，系统排气压力略有上升，排气温度及吸气过热度明显下降，而机组制热量与COPh均有所提高，COPh最大增加6.39%。
最后对跨临界CO2热泵的不同循环方式进行了热力学优化分析，采用膨胀机代替节流阀或采取双级压缩后的循环COPh均明显优于带节流阀的单级回热循环，对应工况下当膨胀机效率高于0.6时，带膨胀机的循环COPh，max高于双级压缩循环。采取双级压缩后能降低在pc,opt运行下的排气温度13℃以上。
本文首先通过热力学模型分析得出当蒸发温度、排气压力、回热器过热度一定时，只有气冷器出口温度高于对应气冷器出口转变温度时，加装回热器才能提高跨临界CO2循环的性能系数。存在的气体冷却器出口转变温度会排气压力和蒸发温度的升高而增大，随过热度的增加而减小。对应工况下，过热度升高带来的COPh最大增量为9.32%。
通过带回热器的CO2热泵热水机进行了相关的性能实验。实验结果显示在排气压力小于一定值时带回热器系统COPh大于无回热器系统，证明了转变温度的存在。回热器的使用降低了系统最优排气压力，对应的COPh，max最大增加5.89%。同时对环境温度、进口水温、出口水温进行了不同组合研究了外部因素对系统运行状态的影响，包括对机组制热量、输入功率、COPh、热力学完善度以及循环参数如蒸发温度、吸排气温度与压力、过热度等。需要注意的是在低环境温度、高进出口水温下，系统性能系数较低和排气温度过高对系统运行的不利影响，以及在高环温状态下针对排气压力过高的控制。
经过上述实验发现针对低环温、高出口水温的机组运行需求，采取回热器比例旁通方式改善，保持节流阀开度不变情况下，系统排气压力略有上升，排气温度及吸气过热度明显下降，而机组制热量与COPh均有所提高，COPh最大增加6.39%。
最后对跨临界CO2热泵的不同循环方式进行了热力学优化分析，采用膨胀机代替节流阀或采取双级压缩后的循环COPh均明显优于带节流阀的单级回热循环，对应工况下当膨胀机效率高于0.6时，带膨胀机的循环COPh，max高于双级压缩循环。采取双级压缩后能降低在pc,opt运行下的排气温度13℃以上。