本项目属轻工领域，学科为制冷及低温工程，服务于家用电器工业专用设备及类似设备。主要研究开发天然制冷剂二氧化碳的小型制冷装置，为冷藏食品和饮料提供高质量的制冷装备。制冷使人类生活更美好，制冷装置提供人类舒适的生活、安全的食品，同时也面临全球环境和能源问题。制冷装置如冰箱、空调、冷柜等全球有上亿套，其制冷剂造成大气臭氧层破坏和温室气体排放，同时也消耗大量的电力。制冷装置的节能减排越来越受到国际社会及制冷行业的重视，采用自然界已经存在的CO2作为环保制冷剂已经成为制冷领域的广泛共识和全球范围的技术趋势。 CO2制冷装置的循环方式、高低压工况、制冷设备及控制与传统系统有很大不同。用于冷柜，面临跨临界制冷循环系统运行压力高（100bar左右，是氟氯烃制冷剂系统的5-6倍）、换热和节流过程复杂、能耗相对较高、结构要求高度紧凑等技术难题。本项目针对这些难题，开创性地提出CO2小型集成式制冷系统，从系统结构优化设计、安全设计、性能优化、电气控制系统设计和机械制造工艺等方面开展了系统研究，并成功应用于饮料冷柜。主要创新成果如下： （1）创造性地提出采用天然制冷剂CO2模块化集成式制冷单元系统结构，以抽屉式置于冷柜的底部；模块单元结构紧凑、体积小巧，使物耗降低，产品寿命延长5年以上；在单元出现故障时，3分钟内可换成新的制冷模块，解决了制冷装置快速更换难题，且不会影响冷柜内的制冷性能。 （2）首次实现了CO2制冷系统和电气控制系统集成式的优化设计；建立了高压CO2跨临界循环制冷系统的结构优化设计、安全设计和电气控制系统设计方法；并成功解决了机械制造工艺方法问题。 （3）首次系统研究并掌握了最优排气压力、蒸发温度、回热性能、毛细管节流、制冷剂充注量、循环风量、风道结构等多参数对CO2集成式冷柜系统制冷量、性能系数COP、柜内温度均匀性分布的影响规律；突破性地提出采用变管径换热管，并通过对换热器制冷剂侧超临界区换热特性研究，以及对毛细管跨临界区节流特性研究，实施了针对性的强化换热及节能措施，有效提升了系统COP。 （4）在国内首次实现了高温高湿（环境温度40.6℃、湿度75%）环境下系统运行参数的优化，成功解决了柜内温度分布不均匀的难题。研制的CO2冷柜产品性能优于国家、行业标准和美国《可口可乐公司标准》的规定，比国际上同类产品的COP高17%，比传统冷柜节能5%。 已获得国家专利20多项（其中发明专利4项），发表论文10多篇，累计被他人引用60余次。 本项目经第三方检测、查新及科技成果鉴定达到国际领先水平。该项技术填补国内空白。开发的产品采用天然环保制冷剂替代传统HFC类制冷剂，可减少99%的直接温室气体排放量，推进了CO2制冷技术进步，在国际市场竞争中居于优势地位。科技成果在海尔集团产业化，从2008年开始上市销售，产品销往可口可乐等知名国际公司。经7年多的市场检验证明：开发的产品性能稳定、运行安全可靠。产品累计销售8万台、增加产值4.5亿元、新增利润8120万元、新增税收2806万元、创收外汇2180万美元。