CO2热泵是空气源热泵的一种，以CO2作为制冷剂，通过吸取低品位的能源来达到制冷或者制热的效果，能很好的利用能源，与其他制冷采暖方式相比有很强的优势。因为其对环境危害小，经济节能的优点，使得人们开始广泛关注。但因为空气源热泵受地理、气候等因素的影响，CO2热泵在实际使用和普及中存在较多问题，推广难度很大。针对上述情况，本文将从制冷采暖的效果和投资运行是否经济两方面着重探究CO2热泵在兰州地区的适用性。然后综合各项指标，指导其在兰州地区的使用。本文从环境、安全性、热物性、压缩机效率及其他影响因素对CO2进行了介绍分析，指出其作为制冷剂的优势和不足，对CO2作为制冷剂进行了全面的分析，认为其作为制冷剂有独特的优势。对CO2跨临界循环在空调制冷模式下进行了仿真模拟分析，分别通过改变循环过程中的蒸发温度、改变气体冷却器出口温度以及最优高压侧压力来分析上述参数对系统效率的影响。并根据分析结果提出了几种改进循环效率的方式。以兰州某车间作为对象，来研究CO2热泵在兰州地区的推广应用。首先根据文献介绍了兰州的地理环境和气候环境，然后选取代表性的房间进行了CFD模拟，运用airpak软件对典型房间夏、冬季空调运行时的室内温度、速度、空气龄及PMV-PPV等参数进行模拟分析，结果显示完全可以达到舒适性空调的要求。最后通过CO2热泵和燃气锅炉的冬季采暖初投资、运行费用的对比发现，CO2热泵更为经济节能。经过一系列研究分析表明，在兰州地区使用CO2热泵空调系统是可行的，而且是经济节能的。这个结论能对兰州地区及国内类似区域对CO2热泵的推广提供了理论指导。