传统的复叠式制冷循环通常采用的几种工质破坏臭氧层且温室效应较强，为此，对低温级以CO2为工质的复叠式制冷系统进行热力学理论分析，计算了不同蒸发温度下最佳COP及其对应的低温循环冷凝温度和流量比．通过对几种工质组合(R22-R12，R134a-CO2，NH3-CO2，R290-CO2，CO2-CO2，CO2-CO2加膨胀机)的比较，可发现自然工质的COP与传统工质的相当．综合考虑环境因素及设备的选择，自然工质系统值得推荐．

介绍天然工质CO2和NH3作为制冷剂的优点和不足之处。概述NH3/CO2复叠式制冷系统的基本原理和组成并进行理论计算。根据近年来国内一些研究单位所做的相关实验研究,总结NH3/CO2复叠式制冷系统的热力学特性。

为了提高复叠式制冷系统的性能，有必要对不同的复叠式制冷循环进行对比分析。本文建立了2种分别采用R290/CO2与R404A/CO2工质的复叠式制冷循环的计算模型，并进行理论模拟计算与对比分析。结果表明，R290/CO2复叠式制冷循环的COP比R404A/CO2循环高；而且2种制冷循环中，都存在最佳低温循环冷凝温度，使得系统COP取得最大值。应尽量增大蒸发温度、减小冷凝温度以及降低冷凝蒸发器传热温差，这也有利于循环的安全运行。总之，R290/CO2复叠式制冷循环的综合性能更优，在环境保护、节约能源方面具有较好的发展前景。