随着国民环保意识的不断增加,自然工质CO2作为环保型制冷剂越来越受到关注。为提高机组安全性,降低制冷系统的压力,本课题实验研究使用制冷机组用植入式地埋管作冷凝器,冷库内热负荷通过地埋管冷凝器与地下土壤进行热交换排到地下,地下土壤温度常年稳定且温度低于CO2临界温度,保证CO2制冷机组全年安全稳定运行,稳定的地下低温环境使得CO2制冷机组避免受到外界温度变化的影响,从而保证制冷系统高效、稳定、环保、安全运行。本文对亚临界CO2制冷系统进行数值建模,并对制冷过程进行理论分析,主要分析冷凝温度、过冷度等参数对亚临界CO2制冷系统性能的影响。为研究制冷压缩机对亚临界CO2制冷系统性能的影响,理论分析不同冷凝温度下压缩机效率对亚临界CO2制冷系统COP、压缩机（火用）损失、压缩机（火用）损率和制冷压缩机（火用）损系数进行了理论分析。理论分析结果表明:冷凝温度越高,系统（火用）效率、COP、压缩机（火用）损率越低。蒸发温度为-15℃时,冷凝温度由12℃上升到30℃,系统（火用）效率由0.92减小到0.48,下降47.83%,系统COP由5.94降低到3.11,下降47.64%。地埋管冷凝器出口的干度对压缩机的（火用）损率影响较大,干度为0.3时,过冷度每增加1℃,压缩机（火用）损率增加0.005k W,地埋管冷凝器出口的干度越低,过冷度对压缩机（火用）损率影响越大。本文搭建了亚临界CO2制冷实验台,实验研究并分析频率、吸气压力、蒸发压力对CO2活塞式压缩机性能的影响。为研究机组长期运行,持续向地下土壤排热对地下土壤温度的影响,让实验机组在设计实验工况下长时间持续运行,并记录地下温度。为进一步研究亚临界CO2制冷实验台性能,在不同室外温度下,研究蒸发压力对系统性能的影响,实验结果如下:（1）对压缩机在不同频率下的性能进行研究,制冷系统COP随压缩机频率的增加而不断减小,但在冷库热负荷降低时,压缩机低频率运行可以起到节能效果。压缩机容积效率和电效率随着压缩机频率的增加呈先增加后减小的趋势,压缩机容积效率和电效率均在压缩机频率为55Hz时取得最大值,分别为0.795和0.62。（2）对压缩机在不同吸气压力下的性能进行研究,压缩机吸气压力升高时,制冷系统COP呈上升趋势,且压缩机吸气压力高于15bar时,制冷系统COP增加速率减小。压缩机频率为50Hz时,压缩机指示效率实验值与AUSTIN模型理论值相差较小,理论值和实验值的平均绝对误差为0.02,平均相对误差为3.12%。（3）对压缩机在不同吸气过热度下的性能进行研究,研究发现:压缩机吸气过热度增加时,系统COP逐渐减小,当吸气过热度从0℃增加到24℃时,30Hz频率下系统COP从1.86降低到1.68,下降9.68%。压缩机吸气过热度对系统制冷量和容积效率影响较小。压缩机排气温度随着压缩机吸气过热度的增加而升高,压缩机频率为50Hz时,吸气过热度由5.8℃升高到23℃时,排气温度从97.0℃上升到122.4℃。（4）对实验机组持续向地下土壤排热对土壤温度的影响规律进行研究,以距离地面10m处供液管温度为例:在开机的初始阶段,土壤温度随运行时间的增加而急剧上升,之后地下土壤温度逐渐趋于稳定,最终地下温度达到了平衡状态,温度在21℃左右有微小的波动;在关机的初始阶段,土壤温度急剧下降,之后地下土壤温度逐渐趋于稳定,最终地下温度恢复到平衡状态之后温度在14.3℃左右有微小的波动。开机1h后,压缩机排气温度迅速上升至101.2℃,机组运行稳定时,压缩机排气温度在122.7℃上下进行微小的波动。（5）对室外温度、冷凝温度对系统性能的影响进行研究,以室外温度为9.2℃为例,系统蒸发压力升高时,系统COP呈上升趋势,系统（火用）效率呈先增加后减小的趋势,存在一个最佳蒸发压力（20.2bar）,使得系统（火用）效率达到最大值（0.465）。蒸发压力升高时,压缩机入口处流量计（火用）损失增加较快,以室外温度为15.7℃为例,蒸发压力由18.6bar升高到24.3bar,蒸发压力每升高1bar,系统（火用）损失平均增加0.057k W。（6）对系统各部件（火用）损失分布比例进行研究,系统蒸发压力为16.2bar,室外温度为9.2℃时,压缩机（火用）损失占系统（火用）损失的比例最大,占42.82%,其次是冷凝器,比例为18.03%,板换电子膨胀阀（火用）损失比例最少为6.16%。压缩机吸气口处流量计的（火用）损失占系统（火用）损失的7.17%,流量计（火用）损失为可避免（火用）损失,后期可考虑更换流量计,减小系统（火用）损失,提高系统（火用）效率。