CO? 具有良好的安全性能，從環境問題、安全問題和成本價格等方面比較，除在熱泵熱水器和汽車空調方面的應用，它應用在較大用量的食品冷凍冷藏領域中也是很理想的制冷劑。
當CO? 在冷凍冷藏領域內作為復疊式循環的低溫級運行時，它是處在亞臨界循環。這種系統的高溫級制冷劑通常是丙烷、氨或R404A。
另外，在整個制冷系統中也可以只使用CO? ，制冷劑，構成單一CO? 系統。它與復疊式系統相比較的優點是沒有蒸發/冷凝器，因而也就不存在蒸發/冷凝器的溫差。其缺點是，高溫級循環的冷凝壓力會比使用常規制冷劑的系統高很多：例如在25℃時CO? 的冷凝壓力為6.5MPa，而R404A的冷凝壓力為1.25MPa。當環境溫度高時，則單一CO? ，系統將在超臨界的跨臨界區域運行。一般而言，較高的冷凝/冷卻溫度將導致COP的損失。這種系統最適合于在寒冷的氣候或溫度較低的熱匯時工作。這時裝置將主要在亞臨界區運行，從而提高循環的整體效率。
為了減少在高溫級CO? ，循環的壓縮損失，可以使用帶中間冷卻器的二級或三級壓縮循環。通過附加的中間冷卻器可實現降低最佳壓力，并可以從中間冷卻器移走一定的熱量，這將有效地改善循環效率。圖2-34表示了一個帶中間冷卻器和內部熱交換器的CO? 多級系統。
