图1所示为一种新构型的热电过冷器-膨胀机耦合CO₂跨临界制冷循环（TES+EXP）的原理图。通过电源管理系统平衡热电过冷器、膨胀机和压缩机之间的电功率。TES+EXP循环的COP比常规CO₂跨临界制冷循环提高了42.6%，并且降低了排气压力、压缩比和排气温度。新型循环在气体冷却器出口温度较高及蒸发温度较低的工况条件下性能提升明显。推荐其用于气候炎热地区，以及蒸发温度较低的制冷工况条件。

图2所示为机械辅助CO₂跨临界制冷循环系统的原理图。采用蒸气压缩制冷循环（辅助循环）对CO₂跨临界制冷循环气体冷却器出口的CO₂流体进行冷却，可显著提高循环性能。循环在最优排气压力和最优过冷度下取得最大COP。环境温度越高、蒸发温度越低，循环性能提升越明显，通过辅助循环可显著降低CO₂排气压力和温度。相对CO₂压缩机，辅助循环压缩机耗功较小。机械辅助CO₂跨临界制冷循环更适用于环境温度较高、蒸发温度较低应用工况。

我国大部分地区夏季炎热，CO2汽车空调系统能效偏低，严重制约了自然工质CO2汽车空调系统在我国的推广和应用。虽然自然工质CO2汽车空调系统安全环保，但其能效偏低，弱化了其市场竞争力，导致汽车空调系统多使用加剧温室效应的高GWP制冷剂或价格昂贵的低GWP制冷剂，如R1234yf。该两种解决方案都适用于气候炎热地区，以及蒸发温度较低的制冷工况条件，为拓宽产品的适用范围提供了必要的技术支持。对传统CO2汽车空调系统进行优化改进，为开发新产品指明了技术方向，对建立新型节能环保的CO2跨临界循环具有重要的理论意义和实际价值。

（1）提出了采用机械辅助过冷和热电过冷的方法可显著改善制冷系统的能效，为开发新产品提供了可靠的技术支撑。

（2）可解决气候温暖和炎热地区CO₂跨临界制冷循环性能偏低的问题，为推广自然工质CO₂的汽车空调系统在我国中低纬度地区的应用提供了有效的解决方案。

本研究成果通过对原有CO₂跨临界制冷循环系统的改造，可明显提高循环COP及运行性能。对于两种新型的CO₂跨临界制冷系统的改造，可在原有CO₂制冷空调系统的加工车间利用现有的空调加工设备，再配备少量的辅助设备即可完成生产。但有些部件需要通过采购（如热电过冷器、小型压缩机、冷凝器）或者进一步研发（如膨胀机和电源管理系统）来实现。工作人员在原有专业技术背景的基础上需要经过培训，了解其原理结构，以完成新型CO₂跨临界制冷系统的加工生产。

热电过冷器-膨胀机联合辅助过冷CO₂跨临界制冷系统 专利号：201720310588.X