制冷剂/二氧化碳二次制冷系统采用二氧化碳作为载冷剂可以应用在低温或者中温的场合，也就是冷链物流冷库使用的范围。图11-11是该系统的流程图。其特点是：二氧化碳在蒸发器中作为相变载冷剂(满液式系统)(图11-12)，二氧化碳通过泵作用在复叠式换热器和贮液器间循环，使得贮液器内的二氧化碳温度得到很好的控制。二氧化碳气体向上(图11-11的7点)流入复叠式换热器，在那里被制冷剂冷却凝结后成为液体二氧化碳(图11-11的8点)流回二氧化碳贮液器。
与传统的制冷剂/盐水系统比较，该系统具有明显的低能耗及高COP的特点。这是因为二氧化碳在冷风机和板式换热器中的传热效率更高，导致换热器内较低的换热温差。这直接减少了氨压缩机的能量消耗。数据显示氨/二氧化碳二次制冷系统的COP与纯氨系统的COP接近。因为需要循环的二氧化碳较少，与此同时二氧化碳的密度也较低，循环泵所需的能量较少。另外，二氧化碳的循环倍率也相对较低(通常在1.1~2)，因此可以采用功率更小的泵。
二氧化碳载冷剂系统存在的问题是:在低温工况下温度的变化仍然使压差大，这里以库温-20℃±2℃的冷库为例，如果采用二氧化碳制冷剂供液，它的蒸发温度在-30~-26℃，也就是说蒸发压力在13.3 -15. 3bar(表压)，这样如果部分冷间已经接近完成降温，而有些冷间正在进货，冷间之间的温差达到4℃，这种情况在冷库是经常发生的。正在进货的冷间需要大量供液，但由于2bar压差的问题，回气管没有压缩机的吸气，液体无法进入需要的蒸发器中，经常需要手动调整阀门的开启度。如果冷库的冷间比较多，压力相差又比较大，特别是用于具有配送功能的多温区冷库，可能面临的操作问题比较多。
如果这种系统的蒸发器不需要融霜，那么这种系统的运行，与常用的中央空调的冷水系统几乎没有太大的差别。除了运行压力比较高，还有部分二氧化碳在蒸发器中发生相变的情况。目前我国部分采用蒸发排管作为蒸发器的冷库采用这种系统，如果采用冷风机作为蒸发器，那么融霜问题还是不能绕过的难题。
由于我国现在正在积极推动环保工作，这几年二氧化碳制冷剂应用在冷库的工作发展很快。根据最近的数据统计，到目前为止，这种二氧化碳冷库(包括复叠与载冷两种)规模已经有几百万吨了。这个规模可以说是世界第一了，所建的主要是排管冷库与加工厂的速冻。据了解应用冷风机的冷库，使用情况很多都没有达到理想的效果，主要还是融霜问题。而冷藏的用电量与传统冷库比较，还没有这方面数据。
从二氧化碳系统的制冷剂灌注量来看，笔者从一些用户给出的数据分析，不管是一级制冷的氨制冷剂，还是二级制冷的二氧化碳的灌注量，普遍比预计的多30%以上。这可能与我们的设计人员在系统设计上遇到技术瓶颈有关。
