随着全球气候变暖和臭氧层空洞的问题日益加剧,减少对环境有害的传统制冷剂的使用变得尤为重要。中国作为一个不断成长中的市场,在食品零售领域对制冷系统的需求尤其巨大,并且随着城市化的不断深入,其需求仍在不断扩大。但同时,由于直接或间接的排放,超市制冷系统的碳排放量占据了超市总排量的很大份额。目前,二氧化碳商业制冷系统在寒冷地区已经逐渐普及,但受限于二氧化碳的临界温度,其在中高温地区依然不具备竞争力。本文主要研究了三种二氧化碳超市中央制冷系统,通过对三类复杂制冷系统的详细建模及实验研究,分析了其在中高温地区(中国北方)的应用价值。三类跨临界二氧化碳中央制冷系统的运行效率,包括普通增压制冷系统(CB),旁通压缩式制冷系统(PC)以及引射器辅助旁通压缩式制冷系统(EJ)。实验结果显示PC系统较CB系统效率明显提升,EJ系统在部分功耗下能够进一步减少系统的功耗,但受限于压缩机的运行范围,在部分工况下,由于压缩机进气压力过高,使得压缩机的压缩效率恶化,导致系统总体运行效率恶化。但这一问题可以通过进一步对压缩机的合理选型规避。利用Engineering Equation Solver(EES)对模型进行建模,并通过实验数据验证,得到PC系统在环境温度为24℃,EJ系统在36℃时,其功耗情况依然与传统独立式的制冷系统(R404A)相当。在耦合了空调系统以后,PC系统在30℃,EJ系统在40℃时,依然具备竞争力。通过在中国北方15个不同城市的全年能耗分析,由于低温情况下,制冷剂蒸发量无法满足旁通压缩机正常运行,因此CB系统可在中国东北地区推广使用;由于中国西北地区昼夜温差大,故PC该地区进行推广;而华北平原地区由于平均温度更高,因此更适合使用EJ系统。