回熱循環
在單級CO2跨臨界制冷循環中，來自氣體冷卻器的制冷劑經過膨脹閥時動能增大、壓力下降，在此過程中產生兩部分損失:①節流的非等焓，使得q0減小;②損失了膨脹功。
節流過程不可逆的損失大小與T0和氣體冷卻器出口制冷劑的溫度T3有關，研究表明循環的制冷系數隨T3的增大而迅速減小。所以可以采用回熱循環來減少節流損失，提高循環的制冷系數。圖3-16為帶回熱器的CO2跨臨界循環原理圖與壓焓圖。
與常規亞臨界循環一樣，通過回熱器降低節流閥入口處CO2的溫度，提高循環的經濟性。
雙級壓縮回熱循環
在CO2跨臨界制冷循環中，采用回熱可以降低節流過程的不可逆損失，但勢必導致壓縮機吸排氣溫度升高、吸排氣壓差增大、制冷劑循環量減小、壓縮機不可逆損失增大。在回熱基礎上采用雙級壓縮，有利于降低壓縮機排氣溫度和安全運行，并提高系統性能。圖3-17為雙機壓縮回熱循環系統圖。
與單級壓縮相似，對于雙級壓縮CO2跨臨界循環，在給定蒸發溫度的條件下，高壓級壓縮機出口存在一個最優高壓側壓力，使系統的制冷系數最大。此外，對于雙級節流膨脹循環，過熱度可取15℃為宜。中間壓力取比例中項。
帶噴射器熱泵循環
用噴射器裝置可以代替膨脹閥，具有結構簡單、使用壽命長、減小節流過程摩擦耗散等特點。目前的研究主要為單級噴射，制冷系統及對應循環如圖3-18所示。
雙級噴射系統原理如圖3-19所示。通過建立相應的理論模型，可計算研究雙級噴射制冷的循環性能。
帶膨脹機回收膨脹功的循環
目前國內外針對利用膨脹機技術減少CO2制冷劑跨臨界循環中的節流損失，對CO2跨臨界循環帶膨脹機循環的研究日趨成熟。Robinson等分別對帶膨脹機和回熱器的CO2跨臨界循環進行了理論分析，發現用膨脹機代替節流閥比回熱器可使系統的COP增加25%。還有研究表明，只要膨脹機的等熵效率大于11%，帶膨脹機的性能優于回熱循環。
