CO2制冷压缩机原理与发展现状.docx
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CO2制冷压缩机原理与发展现状
CO2制冷压缩机
【摘要】CO2作为一种天然工质，是目前CFCs工质替代的一个重点研究方向。
本文主要介绍了二氧化碳制冷压缩机的相关内容，并且主要进行了二氧化碳涡旋式制冷压缩机与其他压缩机的比较，分析了二氧化碳制冷剂的优势以及它与其他制冷剂的比较情况。
【关键词】CO2制冷压缩机制冷剂
一、概述
由于氯氟烃（CFCs）对于大气的重要影响，保护环境、替代CFCs已经成为全球共同关注的问题。
从1985年的《保护臭氧层的维也纳公约》到1987年的《蒙特利尔议定书》，以及1990年伦敦会议和1992年哥本哈根会议对《蒙特利尔议定书》的修正，世界范围内的CFCs替代进程在不断加快。
1991年6月，我国在修改的《蒙特利尔议定书》上签字，成为缔约国之一。
1992年5～7月编制了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》，并于1993年1月获国务院批准。
因此，逐步淘汰ODSs已经成为一项国际责任。
替代工质应满足安全性、环境可接受性和装置适用性三方面的要求。
经过科学家们多年来的不懈努力，已经研制出大量的过渡性或长期的氯氟烃（CFCs）和氢氯氟烃（HCFCs）替代物，如R134a，R407C，R410A和R290等，并研究出相应的技术和设备，在制冷空调行业得到广泛的应用。
《蒙特利尔议定书》对于CFCs和HCFCs等物质强制要求限期逐步淘汰，并规定了发达国家和发展中国家的使用期限。
而目前使用的HFCs制冷剂由于会导致明显的温室效应而被《京都议定书》列入温室气体的清单中。
在欧洲，有些国家已经在一些制冷空调领域禁止使用HFCs，并且进一步提议从某些领域逐步淘汰HFCs。
有些国家立法将在21世纪20年代严格限制或淘汰使用R134a制冷剂，这就使得制冷与空调行业在适应淘汰CFCs和HCFCs类制冷剂转向使用HFCs制冷剂时又必须寻求的替代物。
在环境保护与制冷剂替代的研究进程中，水，氨，碳氢化合物以及CO2等自然制冷剂成为人们关注的焦点，前国际制冷学会主席挪威的G.Lorentzen认为，自然制冷剂是解决环境问题的最终方案。
天然制冷剂CO2具有其他制冷剂无法比拟的优点，比如运动黏度低，动力黏度低，压比小（约为2.5～3.0），比体积小，单位容积制冷量大，高导热率，高定压比热容以及低的表面张力，而且还具有环保，易购买，安全性等优点，已经成为了国内外研究的热点。
所以，前国际制冷学会科技理事会主席Lorentzen认为CO2是“无可替代的制冷剂”。
它是最具有应用前景的自然制冷剂，并有望成为21世纪理想的环保自然制冷剂之一，因此国内外对以CO2作为制冷剂的制冷循环进行了广泛的研究，并取得一些研究成果。
目前，CO2制冷技术主要应用在以下三方面:
一是在汽车空调中的应用，二是在各种热泵中的应用，三是在复叠式制冷系统中的应用。
自从CO2作为环保制冷剂被再次提出以来，人们已经开发出应用于不同场合的CO2压缩机。
主要包括以下几种:
活塞压缩机、滚动活塞压缩机、摆动活塞压缩机、涡旋压缩机、滑片压缩机和螺杆压缩机。
相比其他工质的压缩机，CO2压缩机的特点是工作压力高，结构尺寸小，压比小以及吸排气压差大，效率比较高。
现在，二氧化碳制冷压缩机已经成为了越来越多企业的研发对象，全球压缩机生产企业，包括丹佛斯、比泽尔、都凌以及艾默生等都顺应了这个潮流，纷纷推出二氧化碳压缩机，并为商业部门提供了二氧化碳解决方案。
据了解，丹佛斯的二氧化碳气体冷却器解决方案具有安装调试简便、最大系统运转效率等优点。
作为减少碳足迹的积极响应者，丹佛斯的TN型压缩机曾荣获“AHR创新奖”。
比泽尔作为最早推出二氧化碳制冷压缩机的厂商，多年来一直与世界上主要的客户保持着紧密的联系，共同研发二氧化碳制冷技术。
目前，比泽尔与客户开发的最早的二氧化碳机组已经安全运行近20年。
Dorin开发出世界上第一台半封闭往复式二氧化碳压缩机，这种压缩机能够用在HPWH和轻型、中型商业制冷设备中。
功率从0.75kW到15kW不等的电机能够以中速和高速模式运转（1450rpm和2900rpm）。
压缩机的直径从18mm到34mm不等。
艾默生作为全球首屈一指的制热，空调和制冷解决方案提供者，艾默生的谷轮涡旋式压缩机可用于低温级联系统，是美国唯一一款达到UL规定对于高压亚临界二氧化碳级联系统要求的压缩机。
二、CO2涡旋式制冷压缩机的介绍
下面介绍一下丹麦丹佛斯二氧化碳涡旋制冷压缩机。
丹佛斯涡旋压缩机是丹佛斯工业集团旗下一重要产品，它在德国、斯洛文尼亚和墨西哥设有三家工厂，生产家用冰箱、商用冷柜、空调用小型丹佛斯压缩机。
丹佛斯压缩机以其体积小、重量轻、噪音低、效率高、寿命长而享誉制冷行业，尤其是丹佛斯压缩机的低噪音设计，高效率和节能的设计更是所有压缩机中的佼佼者，丹佛斯压缩机成为低噪音、高效率和节能的象征。
目前，它的报价为4500~8000元之间，有的已经超过10000元。
图1丹佛斯涡旋压缩机
二氧化碳涡旋式制冷压缩机的性能特点是：
（1）．效率高。
涡旋式压缩机的吸气、压缩、排气过程连续单向进行，因而吸入气体的有害过热小，相邻两室的压差小，气体的泄露量小。
没有余隙容积，故不存在引起输气系数下降的膨胀过程，而且容积效率高，通常达到95%以上。
（2）．震动小，噪声小。
由于吸气、压缩、排气过程是同时连续进行的，压力上升较慢，因此转矩变化幅度小，震动小，噪声小。
涡旋式转矩仅为滚动转子式和往复式的1/10。
（3）．结构简单，体积小，质量轻，可靠性高。
涡旋式压缩机构成压缩室的零件数目与滚动式以及往复式的零件数目之比为1：
3：
7，所以涡旋式的体积比往复式小40%，质量轻15%。
又由于没有吸、排气阀，易损零件少，加之有轴向、径向间隙可调的柔性机构，能避免液击造成的损失及破坏，故涡旋式压缩机的运行可靠性高。
因此，涡旋式制冷压缩机即使在高速运转下也能保持高效率和高可靠性，其最高转述可达13000r/min.
（4）．由于采用气体支撑机构，故允许带液压缩，一旦压缩腔内压力过高，可使动盘和静盘端面脱离，压力立即得以释放。
（5）．机壳内腔为排气室，减少了吸气预热，提高了压缩机的输气系数。
（6）．涡线体型线加工精度非常高，必须采用专用的精密加工设备，而且密封要求高，密封结构复杂。
（7）．涡旋式压缩机制冷量范围为0.75～15KW（不包括特殊型号），并且多数在3～5KW之间，最多应用是在小型家用空调、商用空调系统中。
此类压缩机不用于零下5度的制冷工况。
涡旋式制冷压缩机的发展趋势
涡旋式压缩机广泛使用在房间空调器、组合式空调器、变制冷剂流量系统以及小型冷水机组上。
大部分涡旋式压缩机在北美、亚洲和欧洲生产，北美和亚洲占有这种型式产品90%以上的产量。
从欧洲来的两家压缩机巨头，比泽尔和丹佛斯近年来也继续扩大了生产。
比泽尔在纽约的锡拉丘兹启动了美国工厂生产用于工业空调和制冷设备的涡旋式压缩机。
丹佛斯在2006年从布里斯托获得了涡旋式压缩机技术以扩大其产品序列。
包括三菱电机、大金、日立和三洋的日本制造商是世界上主要的涡旋式压缩机制造商。
近年来中国由于组合式空调器需求的急剧增加，涡旋式压缩机的生产迅速上升。
中国的巨大潜在市场以及制造工业的竞争优势吸引了许多世界上主要的涡旋式压缩机制造商把生产基地转移到那里。
大金在西安和苏州生产涡旋式压缩机。
三洋在2004年把它的全部空调涡旋的生产转移到中国。
日立在广州加强了涡旋式压缩机的生产，包括变制冷剂流量（VRF）系统的变频压缩机。
2005年丹佛斯在天津建立了工厂。
该公司在获得了布里斯托的涡旋业务后，在天津扩大了它的涡旋式压缩机系列。
大连三洋在2007年开始生产由直流变频器驱动的R410A，8hp（5.5kW）涡旋式压缩机。
制冷涡旋市场相当小，只涉及少数制造商。
谷轮是全球的主要领导者，其次是丹佛斯。
其它制造商是日立和三洋。
据估计涡旋式机组预期在制冷压缩中会有较高的增长率。
在市场中R22仍然是占支配地位的制冷剂。
然而，制造商正在转移到替代的制冷剂。
截至到2010年，60%的压缩机会使用R410A。
CO2压缩机的生产也在增加。
大容量、节能和环境保护是涡旋式压缩机的发展趋势。
三、二氧化碳涡旋式制冷压缩机与其他压缩机的比较
下面将二氧化碳涡旋制冷压缩机与其他结构类型的制冷压缩机进行比较，如表1所示。
表1不同制冷压缩机之间的性能比较
涡旋式
活塞式
螺杆式
滚动转子式
滑片式
效率性
没有吸、排气阀，摩擦速度低，损失小，效率高，容积效率可达95%。
由于活塞，活塞杆等与汽缸存在摩擦，故有功率损失，机械效率一般在75%~90%之间。
在较宽的工作范围内，仍可保持较高的效率，不过低温工况运转时效率显著降低。
压缩机滑片与汽缸壁面之间的泄露、摩擦和磨损较大，限制了它的工作寿命和效率的提高。
容积效率和机械效率都较低。
平衡振动性
振动和噪声水平较低
运行时振动较大。
没有往复质量惯性力，动力平衡性能好，它的压缩排气的压力震动是非常低的。
由于存在不平衡的旋转质量，平衡性不好。
振动，噪声较小。
输气系数
吸气、压缩、排气连续单向进行，直接吸气，吸入气体有害过热小，且没有余隙容积中气体的膨胀过程，因而输气系数高。
由于余隙容积、吸气和排气压力损失，气体与汽缸壁之间的热量交换以及泄露等因素的影响。
压缩机的实际输气量总是小于它的理论输气量。
工况不同时，输气系数不同，大致为0.7～0.92，小输气量高压比时取下限，大输气量低压比时取上限。
输气系数比活塞式及其它类型的回转式压缩机都高，而且变化平坦。
输气系数高。
输气系数比同容量的活塞式压缩机高20%左右
——
输气量调节
适用于转速在宽广范围内的变化的场合。
采用变转速调节方法改变其输气量。
涡旋式压缩机比活塞式压缩机和滚动转子式压缩机适用于更宽的速度范围，在空调或热泵中采用涡旋式压缩机进行变频调节输气量是有前途的。
最简单的输气量调节方法是压缩机间歇运行，这种能量调节方法只适用于功率10KW左右的小型制冷机中，对于容量较大的压缩机，机器的频繁开停不仅能量损失大，而且影响机器的寿命和供电回路中电压的稳定，影响其他设备的正常工作。
输气量能无级调节，并在50%的范围内，功率与输气量成正比下降。
具有强制输气的特点，既输气量几乎不受压力的影响。
适用于转速在宽广范围内的变化的场合。
采用变转速调节方法改变其输气量。
——
COP
1.7~1.95
2.0~2.9
—
—
—
制冷量
小制冷量1~~15KW大制冷量8～150KW
全封闭：
制冷量小于60KW，半封闭：
制冷量60～600KW
制冷量100～1200KW
制冷量8～12KW
—
相应品牌
谷轮、丹弗斯、比泽尔、日立，松下，三菱，大金、三洋等。
恩布拉科、松下、丹佛斯、比泽尔、博克、多菱、富士豪、开利、谷轮、莱福康和三洋。
日立，神钢，前川，约克，开利，比泽尔，富士豪等
东芝，日立，松下，三洋，三菱等
三菱、三洋、东芝、泰康等
报价
大于4500元
3000~4000元
——
——
——
注：
由于资料有限，“—”处数据尚未查阅到。
根据以上比较，可以看出二氧化碳涡旋式制冷压缩机还是有着别的压缩机不可替代的作用，鉴于涡旋压缩机具有振动小，噪声低，寿命长，可靠性好和效率高等特点，所以它已经在中小冷量范围内占据了很大的市场分额。
研究人员认为，在中小冷量系统中，采用涡旋式压缩机更有利于提高系统效率，发展前景比较好。
前面，我们对二氧化碳制冷压缩机进行了介绍，并与其他压缩机进行了对比。
我们知道，一个完整的制冷系统只有压缩机等装置是不能发挥作用的，制冷剂或者说制冷工质也有着重要作用，制冷剂是制冷装置中的工作介质，在制冷系统中循环流动，通过自身热力状态的变化完成与外界发生能量转换与传递，实现制冷的目的。
下面介绍二氧化碳作为制冷剂的优势所在，并与其他制冷剂进行比较。
四、制冷剂的选用原则
1、热力学性质方面的要求
⑴蒸发压力要适中。
蒸发压力不要过低，一般要求蒸发压力最好与大气压接近，且稍微高于大气压力。
冷凝压力不要过高，一般小于2MPa，以提高设备的可靠性。
冷凝压力与蒸发压力之比也不宜过大。
另外压缩比也尽可能小一些，以提高压缩机的效率。
2单位容积和单位质量制冷量要比较大。
因为这样的话，对于容积式压缩机。
可以减小压缩机的尺寸，当然，对于离心式压缩机的话，尺寸过小反而会带来制造上的困难，那么我们希望制冷剂的分子量要大一些，以提高单级压缩比。
3临界温度要高，绝热指数要小一些，汽化潜热大一些。
2﹑迁移性质的要求
1黏度和密度要小，可减小制冷剂的流动阻力。
2热导率大一些，以减小传热面积。
3﹑物理化学性质的要求
制冷剂要具有化学稳定性。
在高温下不分解，不燃烧，不爆炸，使用安全。
对其他材料无腐蚀作用和不良影响。
制冷剂在循环时不变质，不与润滑油反应。
4﹑安全性的要求
制冷剂要无毒，无刺激性，无窒息性，安全等级要高一些。
5﹑环境影响指数的要求
与制冷剂使用相关的全球性问题是臭氧层破坏和全球变暖，针对这两个问题的评价指标分别为消耗臭氧潜能值ODP和全球变暖潜能值GWP，在选择制冷剂时，希望所选物质的ODP和GWP值尽可能小。
一些常用制冷剂的ODP和GWP如图2所示。
其中，消耗臭氧潜能值ODP是用来考虑制冷剂对大气中臭氧层破坏的潜在影响程度的，规定了以R11的臭氧破坏影响作为标准，取值为1，其他制冷剂的ODP都是相对R11的比值。
全球变暖潜能值GWP是用来考虑制冷剂对大气变暖的直接潜在的影响程度的，规定了以CO2的温室影响作为基准，取值为1，其他制冷剂的GWP都是相对CO2的比值。
图2常用制冷剂的ODP与GWP分布图
6﹑其他要求
来源充足，制造工艺简单和价格便宜是其能够商业化的首要条件。
当然，完全满足上述要求的制冷剂是不存在的。
各种制冷剂总是在某些方面有长处，另一方面又有其不足。
因此，应该在满足环保要求的前提下根据制冷要求和工作环境全面考虑。
二氧化碳作为制冷剂已经有百年历史，但是在人工合成制冷剂出现之后，二氧化碳制冷剂迅速下位，淡出制冷剂家族。
近年来，随着环境问题的日益凸显，制冷剂替换的呼声一浪高过一浪，二氧化碳作为环保制冷剂再一次浮现在人们的眼前。
氟利昂制冷剂会严重破坏环境，包括破坏大气臭氧层和产生温室效应。
目前，CFCs制冷剂已被禁用，HCFCs制冷剂正在逐步淘汰。
因此，采用新的环保型制冷剂替代系统势在必行。
近年来，包括CO2在内的天然工质由于其独特的环保优势以及优良的热力学性质，愈发受到重视。
下面详细介绍一下CO2制冷剂。
五、二氧化碳制冷剂的性质
CO2制冷剂（R744）CO2属于天然工质，常温下是一种无色、无味的气体。
临界温度和临界压力分别为31．1℃和7．37MPa。
作为制冷工质，CO2与其他工质相比具有许多优势，具体表现在：
首先，从环境保护的角度讲，C02的ODP为0，GWP为1，远远小于CFCs和HFCs的，并且在实际中所用的CO2大多为化工副产品，用CO2作制冷剂等于延迟了这些废气的排放，这对环境是有利的。
因此，C02是一种环境友好型工质，见图2。
其次，从工质的热物理性质来看，CO2与制冷循环和设备相适应。
这主要表现在：
①CO2的蒸发潜热大，单位容积制冷量高（0℃时达到22．6MJ／m3），约为传统制冷剂的5～8倍。
②CO2的运动黏度小，并且在低温时也非常小。
③导热系数高，液体密度和蒸气密度的比值小，节流后各回路间制冷剂能够分配得比较均匀。
CO2这些优良的流动和传热性能，可显著缩小压缩机和系统的尺寸，使整个系统非常紧凑。
另外，CO2化学性质稳定，无毒无害，不可燃，高温下也不会分解出有毒气体，并且CO2价格便宜，容易获取，具有优良的经济性。
CO2作为制冷剂的主要缺点是其具有较低的临界温度（31．1℃）和较高的临界压力（7．37MPa）。
特别是后者，若采用跨临界循环，CO2制冷系统的工作压力最高可达10MPa，这给系统及部件的设计带来许多新的要求。
可以说CO2作为天然制冷剂，它的一些优点是不言而喻的，那么其他制冷剂和CO2制冷剂比较起来又有什么优缺点呢？
下面介绍一些常用其他制冷剂。
六、其他制冷剂
氨制冷剂（R717）NH3与CO2同属于天然工质，其在制冷工业中的使用直至今日已达120年之久。
氨是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。
氨的凝固温度为-77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～1.3MPa，即使当夏季冷却水温高达30℃时也绝不可能超过1.5MPa。
氨的单位标准容积制冷量大约为520kcal/m3。
NH3作为制冷剂的优点可以归纳为：
①对环境友好，0DP=0，GWP=0。
见图2.②具有优良的热力学性质，其单位容积制冷量较传统的氟利昂制冷剂大，0℃时达到4360kJ／m
，这就意味着获得相同冷量的氨制冷系统可以采用较小尺寸的压缩机和换热器，功率消耗也较小。
③价格便宜，容易检漏。
④氨有很好的吸水性，即使在低温下水也不会从氨液中析出而冻结，故系统内不会发生“冰塞”现象。
氨制冷剂的最大不足之处是具有中等程度的毒性并且可燃。
若以容积计，当空气中氨的含量达到0.5％～0.6％时，人在其中停留半个小时即可中毒，达到11％～13％时即可点燃，达到16％时遇明火就会爆炸。
因此，氨制冷机房必须注意通风排气，并需经常排除系统中的空气及其它不凝性气体。
但由于氨有强烈的刺激性气味，当空气中浓度达5×10
时就能闻到。
因此，一旦有微小泄漏就会被及时发现，并且这一浓度远低于氨的着火浓度。
另外，氨比空气轻，很容易上升从建筑物顶部逸出室外，氨溶于水，能很快被水吸收，这一性质可用来消除空气中的氨蒸气，大大减少事故的发生率。
100多年的历史经验表明，氨的事故率是很低的。
另外，氨对钢铁不起腐蚀作用，但氨液中含有水分后，对铜及铜合金有腐蚀作用，且使蒸发温度稍许提高。
因此，氨制冷装置中不能使用铜及铜合金材料，并规定氨中含水量不应超过0.2％。
R134a制冷剂R134a（四氟乙烷，CH2FCF3）是目前广泛使用HFC类中温制冷剂，是一种新型制冷剂它的标准蒸发温度为-26.5℃，沸点为-26.10℃，凝固点为-101.7℃。
它无色，毒性很小，不燃烧，不爆炸，是一种很安全的制冷剂，对大气臭氧层没有破坏作用ODP值几乎为0，但GWP（100年）为1300。
而且价格较高。
它是R12的替代工质，它的许多特性与R12很接近，一般情况下，R134a的压力比略高于R12，但其排气温度比R12低，后者对压缩机工作更有利。
它与矿物油不相溶，但能完全溶解于多元醇脂类合成油。
R134a的化学稳定性很好，但吸水性强，只要有少量水分存在，在润滑油等的一起作用下，将会产生酸，CO或CO2，对金属产生腐蚀作用，或产生“镀铜”现象，所以它对系统的干燥性和清洁性要求更高。
R410A制冷剂R410A是替代R22的一种二元近共沸混合物，它是一种混合工质。
它是由质量分数分别为50%的R32和R125组成的。
ODP等于0，单位容积制冷量较大。
在低温工况时比R22还要高约60%。
制冷系数也比R22高约5%。
传热性能及流动性能较好，但是它的蒸发压力比同温度下的R22的压力要高出约60%。
理论COP值低于R22，但经过系统优化有可能减小能耗，提高COP值和压缩效率，在中低温冷凝温度下，R410A系统比R22系统的压缩等熵效率高。
R410A由于容积制冷量较大，在等制冷量条件下压缩机转数可比R22系统低，故系统容积效率高、摩擦损失小，是R22较理性的替代物。
R600a制冷剂R600a（异丁烷）是一种碳氢化合物类制冷剂，其沸点为-11.73℃，凝固点为-160℃。
它已经在欧洲和一些发展中国家的冰箱生产中得意广泛应用。
作为自然工质曾应用在小型制冷装置中，后来被氟利昂取代，处于环境问题的考虑现在又重新得到重视，学界提倡将它作为R12永久替代物。
并且符合《京都议定书》的基本要求，ODP=0，GWP（100年）约为15。
环保性能好，成本低，运行压力低，噪声小。
但是它是低毒可燃物质，要注意防火防爆。
R600a能与矿物油很好地互溶。
它与其他物质的化学相容性很好，而在水中的溶解性很差，这对制冷系统很有利。
但为了防止“冰堵”现象，制冷剂允许的含水量较低，对除水要求相对较高。
七、二氧化碳制冷剂与其他制冷剂的比较
为了方便，我们现在将二氧化碳制冷剂与其他制冷剂进行比较，具体数据见表2.
表2CO2与其他制冷剂的性质比较
R744
R717
R134a
R410A
R600a
R152a
R290
分子式
相对分子质量（M）
44
17
102.03
72.56
58.13
66.05
44.10
绝热指数（k）
1.3
1.31
1.12
-
-
1.15
1.13
消耗臭氧潜能ODP
0
0
0
0.037
0
0
0
全球变暖潜能GWP
1
<1
1300
2100
15
2.5
3.0
临界温度（t
）/°C
31.1
133.0
101.7
72.5
135.0
113.5
96.7
临界压力（p
）/MPa
7.732
11.42
4.055
4.949
3.645
4.492
4.250
临界密度（
）/（Kg/m
）
465
-
512
500
221
-
-
标准大气压下沸点（t
）/°C
-78.4
-33.3
-26.1
-51.56
-11.73
-25.00
-42.2
凝固点（t）/°C
-56.55
-77.7
-96.6
-
-160
-117
-187.7
0°C时容积制冷量KJ/m
22600
4360
2860
4190
2710
2750
3870
可燃性
否
是
否
否
是
是
是
安全等级评价
A1
B2
A1
A1
A3
A2
A3
相对价格
0.1
0.2
3—5
3—4
1.2
0.6
1.3
注：
1、由于资料有限，表格中“—”的数据尚未查阅到。
2、相对价格是对R12而言的，这里设R12的价格为1。
八、总结
节能、环保、低碳是当今相关技术发展的方向，作为自然工质的CO2由于其环保，无毒等优点又开始被人们关注及大范围使用。
由表2可以得出结论，首先，0-10℃时与常用工质相比，CO2制冷剂的单位容积制冷量是NH3的5.2倍，R134a的7.9倍；R410A的5.4倍，R600a的8.4倍，R152a的8.2倍，R290的5.8倍。
从热力学角度来看，CO2处于超临界流体状态，比热大，导热系数高，运动黏度低的性质，使其具有比液体和其他气体更佳的传输性能和传热特性，传热效率高。
其次，与其他制冷剂相比，CO2的绝热指数较高，跨临界制冷循环的压缩比较小，约为2～4，压缩过程更接近等熵过程，有利于指示效率的提高。
接着，从环保性角度考虑，CO2与其他制冷剂对臭氧层都几乎没有破坏，但是除了CO2和NH3，其他制冷剂的GWP都较高，R410A更是达到了CO2的2100倍，而R134a也是CO2的1300倍，属于需要减排的温室气体，只能作为替代工质，不能长久使用。
而CO2作为一种在地球生物圈内自然存在的气体，ODP和GWP都处于最低的水平，分别为0和1。
并且已经被证明是对人类无害的物质，目前受到了制冷学术界和相关行业界的一致关注。
最后，从安全性来考虑，作为自然工质，CO2无毒，不可燃，安全等级比较高。
而NH3，R600a，R152a，以及R290都具有可燃性，安全等级不高，它们导致的安全问题目前尚未攻破。
另外，C
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