回热循环
在单级CO2跨临界制冷循环中，来自气体冷却器的制冷剂经过膨胀阀时动能增大、压力下降，在此过程中产生两部分损失:①节流的非等焓，使得q0减小;②损失了膨胀功。
节流过程不可逆的损失大小与T0和气体冷却器出口制冷剂的温度T3有关，研究表明循环的制冷系数随T3的增大而迅速减小。所以可以采用回热循环来减少节流损失，提高循环的制冷系数。图3-16为带回热器的CO2跨临界循环原理图与压焓图。
与常规亚临界循环一样，通过回热器降低节流阀入口处CO2的温度，提高循环的经济性。
双级压缩回热循环
在CO2跨临界制冷循环中，采用回热可以降低节流过程的不可逆损失，但势必导致压缩机吸排气温度升高、吸排气压差增大、制冷剂循环量减小、压缩机不可逆损失增大。在回热基础上采用双级压缩，有利于降低压缩机排气温度和安全运行，并提高系统性能。图3-17为双机压缩回热循环系统图。
与单级压缩相似，对于双级压缩CO2跨临界循环，在给定蒸发温度的条件下，高压级压缩机出口存在一个最优高压侧压力，使系统的制冷系数最大。此外，对于双级节流膨胀循环，过热度可取15℃为宜。中间压力取比例中项。
带喷射器热泵循环
用喷射器装置可以代替膨胀阀，具有结构简单、使用寿命长、减小节流过程摩擦耗散等特点。目前的研究主要为单级喷射，制冷系统及对应循环如图3-18所示。
双级喷射系统原理如图3-19所示。通过建立相应的理论模型，可计算研究双级喷射制冷的循环性能。
带膨胀机回收膨胀功的循环
目前国内外针对利用膨胀机技术减少CO2制冷剂跨临界循环中的节流损失，对CO2跨临界循环带膨胀机循环的研究日趋成熟。Robinson等分别对带膨胀机和回热器的CO2跨临界循环进行了理论分析，发现用膨胀机代替节流阀比回热器可使系统的COP增加25%。还有研究表明，只要膨胀机的等熵效率大于11%，带膨胀机的性能优于回热循环。
