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本发明涉及一种二氧化碳复叠式热泵热水系统的水路温度设计方法。首先根据工程要求确定供回水温度，以非二氧化碳工质为高温级、二氧化碳工质为低温级建立复叠循环；通过假设回水中间温度，计算各机组蒸发冷凝温度与系统中间温度；进而建立能量平衡方程，计算工质流量比并进行水温校核与迭代优化。该方法可实现回水温度的科学设计，在保证出水温度的前提下提升系统制热效率，适用于二氧化碳复叠式空气源热泵热水系统的工程设计与优化，有助于推动清洁供热技术发展，促进能源转型与环境保护。