跨臨界二氧化碳制冷，以二氧化碳為制冷劑，在跨臨界狀態下，加壓使二氧化碳液化來釋放熱量，減壓使二氧化碳氣化來吸收熱量，以此循環實現制冷。
二氧化碳（CO2），無色無味氣體，無毒、不可燃燒、無腐蝕性，來源廣泛、易于獲取、價格低廉。二氧化碳ODP（臭氧消耗潛勢值）為0，GWP（全球變暖潛能值）為1。二氧化碳流動阻力小、換熱能力強、流動傳熱特性優良，單位制冷量大、制冷性能優良，是一種具有環保特性的天然制冷劑。
二氧化碳的沸點（升華溫度）-78.5℃，臨界溫度31.3℃，臨界壓力7.39MPa。跨臨界二氧化碳制冷的工作原理是，在低壓側，蒸發溫度低于臨界溫度，壓縮機吸氣壓力低于臨界壓力，在亞臨界條件下，二氧化碳呈液態在蒸發器內吸熱蒸發，實現對外制冷；在高壓側，壓縮機排氣壓力高于臨界壓力，在超臨界條件下，二氧化碳呈氣態定壓放熱，在氣體冷卻器內向外排熱。
跨臨界二氧化碳制冷也存在不足之處，例如：二氧化碳臨界壓力高，制冷系統運行壓力大，特別是高壓側相關零部件的結構設計、材料選擇、制造工藝等要求高；高壓側與低壓側之間壓差大，環境溫度過高時，二氧化碳跨臨界循環時節流損失大，導致制冷效率降低、能耗提高。因此，跨臨界二氧化碳制冷循環系統研制難度大。
2022年北京冬奧會“二氧化碳跨臨界直冷制冰系統”，是我國跨臨界二氧化碳制冷技術代表性應用，其支撐了國家速滑館5000平米冰面形成，控制冰面溫差±0.5℃以內，這是全球首個采用跨臨界二氧化碳制冷技術的冬奧速滑館。
新思界
行業分析人士表示，在海外，丹麥丹佛斯（Danfoss）是代表性跨臨界二氧化碳制冷技術與設備研制廠商之一，擁有壓縮機到成套系統提供能力。在我國，中糧科工股份有限公司是代表性跨臨界二氧化碳制冷技術與設備研制廠商，北京冬奧會國家速滑館二氧化碳跨臨界直冷制冰系統由其承擔設計。目前，我國冷庫采用跨臨界二氧化碳制冷技術的比例低，中糧科工正在推動此技術向食品冷鏈領域發展。
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