二氧化碳對環境友好，是第四代制冷劑中重要的一員。但受其臨界溫度的限制，無法在一些制冷裝置，如汽車空調器或家用熱水器中采用常規的蒸氣壓縮式循環。為此，開發了CO?，跨臨界循環。循環如圖2-29所示，1一2為等熵壓縮過程，2一3為等壓冷卻過程，3一4為絕熱節流過程，4一1為吸熱過程。
CO?跨臨界循環的等壓冷卻過程只冷卻高溫氣體，因p此熱交換器稱為氣體換熱器。從p-h圖可知，將不同壓力的高溫排氣冷卻到同一溫度時（t3），提高壓力可增加制冷量。排氣壓力從p2提高到p2a，比焓的增量△h=h?一h?a
。
理論上，排氣壓力越高，△h越大。但從t=t3的等溫線可知，壓力達到一定值后，繼續提高，△h增加很小，卻因壓力過高引起一系列問題，因而排氣壓力應適當。
對于CO?跨越臨界循環的應用，起初集中在兩類裝置（與超臨界排熱相適應）：一類是汽車空調，因為傳統汽車空調的R12排放量占到制冷裝置CFCs總排放量的60%。
另一類是熱泵式水加熱器HPWH（Heat Pump Water Heater），因為這類應用占到全球加熱需求量的很大一部分。以后又產生了其它可能的應用。
