制冷剂替代问题是目前制冷空调热泵领域中的热点,自然工质C02优良的环保性能与热物理性能,使其与其他替代制冷剂相比时具有无可比拟的优势。以CO2为制冷剂的跨临界循环的高压排热过程具有的较大温度滑移,可以更好地与水的温升过程相匹配,使其非常适合应用于热泵热水器中。但是以CO2作为制冷剂的跨临界循环也存在节流损失大、循环效率低的缺点。针对这个问题,已有不少学者对提高跨临界CO2循环效率的方法进行了研究,其中包括引入回热器、喷射器等设备。浙江大学制冷与低温研究所针对带回热器的、带喷射器的跨临界CO2热泵系统进行了大量研究,从不同的角度对比分析了在常规跨临界CO2热泵系统中引入回热器、喷射器后系统的性能变化。本文在前人工作的基础上,从理论和实验的角度进一步对不同形式的跨临界CO2热泵系统的性能进行对比分析,并对不同形式间性能比较的基准进行探讨。主要内容如下：1)对常规跨临界CO2热泵系统(TCHS)、带回热器的跨临界CO2热泵系统(TCHSI)、带喷射器的跨临界C02热泵系统(TCHSE)及带喷射器与回热器的跨临界CO2热泵系统(TCHSEI)建立热力学计算模型,分析蒸发器出口制冷剂过热度、气体冷却器出口制冷剂温度对系统性能的影响,并分析比较TCHS、 TCHSI、TCHSE、TCHSEI的系统性能。2)通过调节热水流量、蒸发器水流量与节流阀开度,使蒸发温度维持在0℃不变,在蒸发器出口制冷剂过热度分别为0℃、5℃、10℃的三种工况下,研究蒸发器出口制冷剂过热度对制热系数、制热量、压缩机耗功量、压缩比、排气温度、质量流量等参数的影响。3)通过调节热水流量和节流阀开度来控制系统内部参数(包括蒸发压力和气体冷却器出口制冷剂温度)和外界工况(包括冷冻水流量、冷冻水进口温度和热水进口温度),在相同蒸发温度与蒸发器出口制冷剂过热度的条件下,以制取相同的热水出水温度为基准,对四种不同形式的跨临界CO2热泵热水器系统的性能进行实验研究,分析制热系数、制热量、压缩机耗功量、压缩比、排气温度、质量流量等参数随热水出水温度的变化趋势,对不同形式系统的性能比较基准进行探讨,并对比不同系统的性能。