二氧化碳是自然界中的一種物質，也是一種非常好的制冷物質，所以在很多的地方，人們通過二氧化碳來實現(xiàn)制冷的目。

二氧化碳作為一種自然制冷劑，由于其優(yōu)良的環(huán)保性能和制冷性能，在近20年來得到了高度重視，其研究與開發(fā)取得迅速進展。本書介紹了二氧化碳制冷技術的歷史和現(xiàn)狀、二氧化碳的熱物理性質、流動換熱特性、二氧化碳與潤滑油以及二氧化碳與密封橡膠材料等相互作用、各種二氧化碳制循環(huán)及其特點和性能、二氧化碳制冷系統(tǒng)用壓縮機、膨脹機、換熱器、節(jié)流閥、安全閥及其排放特性、二氧化碳制冷系統(tǒng)的各種應用及其特性，以及二氧化碳制冷系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)性能仿真方法。

CO2常溫常壓下是氣態(tài)，在常溫一定壓力下可以凝結成液體(乃至固體)，壓力撤銷后迅速蒸發(fā)(升華)，帶走大量熱，達到降溫的目的。舞臺利用干冰制造霧氣就是利用的這個原理，干冰吸熱降溫，使空氣中的水蒸汽凝結成小水滴，形成霧氣。CO2用做制冷劑有很多好處：在氟利昂類制冷劑被替代后，目前的制冷劑的危害是加重溫室效應，其對溫室效應的影響是CO2的200倍，所以CO2做制冷劑比目前的制冷劑R14(汽車的是R134a)。但CO2在常溫下需要較高的壓力(40MPa)才能冷凝成液體，目前的技術還很難達到，所以目前CO2的制冷技術還不完善。

目前二氧化碳的研究和應用主要集中于三個方面：一方面是汽車空調領域，由于制冷劑排放量大，對環(huán)境的危害也大，必須盡早采用對環(huán)境無危害的制冷劑;第二方面是熱泵熱水器，二氧化碳在超臨界條件下放熱存在一個相當大的溫度滑移，有利于將熱水加熱到一個更高的溫度;第三方面是考慮到二氧化碳良好的低溫流動性能和換熱特性，采用它作為復疊制冷循環(huán)低溫級制冷劑。

在復疊式制冷系統(tǒng)中，二氧化碳循環(huán)在亞臨界條件下運行。此時二氧化碳用作低壓級制冷劑，高壓級用NH3作制冷劑。與其它低壓制冷劑相比，即使處在低溫，二氧化碳的粘度也非常小，傳熱性能良好，因為利用潛熱，其制冷能力相當大。目前，歐洲在超市中已建立了幾個這種用二氧化碳作低溫制冷劑的復疊式制冷系統(tǒng)，運行情況表明技術上是可行的，這種系統(tǒng)還適用于低溫冷凍干燥過程。美國伊利諾伊大學(UIUC)空調和制冷中心的C.W.Bullard等對二氧化碳工質在家用空調、超市冷柜等方面的應用進行了的理論與實驗研究。

二氧化碳作為空調/熱泵工質的優(yōu)勢：

1、壓強高密度高，同樣的制冷制熱量要求，二氧化碳系統(tǒng)可以更緊湊更輕（適合車載）。

2、粘滯系數(shù)低，流動損失小。

3、傳熱性能好。

4、同樣工況下壓縮機壓縮比更低，壓縮機效率更高；這個可能在熱泵低溫工況現(xiàn)出優(yōu)勢。

5、壓縮機出口的高溫（可大于100度，大部分情況下不是好事）可以用來做一些常規(guī)制冷劑循環(huán)做不到的事情?？赡馨ǜ斓爻?，不管是車玻璃還是換熱器。在需要高溫的應用中，也可以體現(xiàn)出優(yōu)勢（熱水器）。

6、極低溫情況下，常用制冷劑低壓側飽和壓強會低于大氣壓，使得空氣可能進入系統(tǒng)，而二氧化碳由于壓強高不會；這也是熱泵應用中可能的優(yōu)勢。

7、使用內部熱交換器（IHX）和噴射器（ejector）回收膨脹功，效率還可以進一步提升。IHX可以不貴，ejector很貴。

8、二氧化碳跨臨界循環(huán)的高壓側溫度滑移本身不是什么好事情，但是對于需要較大溫度變化的應用來說（比如熱水器），如果正好可以match的話，和常規(guī)制冷劑比起來，本來由于不可避免的溫度滑移造成的效率損失相對變小了，特定應用下的這記助攻也可以幫助二氧化碳熱泵效率接近甚至超過常規(guī)制冷劑。