自20世纪80年代末以来，随着CFCs（氯氟碳化合物）和HCFCs（氢氯氟碳化物）逐渐被限制使用，人们又重燃对使用天然工质二氧化碳作为制冷剂的兴趣。从保护臭氧层和防止全球气候变暖的角度来看，当前对基于二氧化碳等天然工质的技术需求非常迫切。二氧化碳是一种不可燃的天然工质，ODP（臭氧层消耗潜能值）为零，GWP可忽略不计（全球变暖潜能值为1）。而CFCs、HCFCs的GWP值高达上千甚至上万，被称为“超级温室气体”，每年这些人工合成的制冷剂通过空调、热泵等设备向大气中泄露，加剧了全球气候的变暖进程、城市热岛效应以及极端天气的形成等。北京大学碳中和研究院双聘教师张信荣教授课题组经过二十多年的研究，发现二氧化碳具有优异的流动传热和能量质量输运性能，这为其构建高效的跨临界热力学循环提供了有利条件，包括二氧化碳发电、制冷、制热、动力系统等。以跨临界二氧化碳冷热一体化技术为例，该技术成功应用于2022年北京冬奥会国家速滑馆制冰项目，在人类冬奥历史上首次以天然工质二氧化碳替代氟利昂和氨制冰，同时回收制冰余热用于浇冰、融冰、除湿、地坪防冻、供暖等，系统能效大大提升，年节电200万度。该技术得到了习总书记的高度评价：国家速滑馆制冰技术世界领先，实现了低碳化、零排放。要发挥好这一项目的技术集成示范效应，加大技术转化和推广应用力度，为推动经济社会发展全面绿色转型、实现碳达峰碳中和作出贡献。

在双碳背景下，二氧化碳制冷、制热是一项具有发展潜力的低碳技术，将引领未来制冷领域的可持续发展。张信荣教授作为负责人，组织国内外相关领域专家总结多年的研究成果和体会，编写了国内外第一本系统介绍二氧化碳制冷热力学循环及应用的英文专著《CO₂ Refrigeration Cycle and Systems》，全面梳理了各种二氧化碳热力学循环系统，关键核心部件及在食品冷藏冷冻、工商业制冷等领域的应用。具体来说，本书提出了新型二氧化碳热力学循环技术在制冰造雪、工商业制冷、汽车空调、食品冷藏冷冻等领域的应用。此外，二氧化碳热力学循环系统与相变流、传热、流体压缩膨胀流、超临界流体流和传热等密切相关，本书也有重点介绍。本书前六章强调了二氧化碳制冷循环的物理学、热力学基本原理和内容；接下来的五章内容介绍了二氧化碳热力学循环技术的应用，主要包括商业、空调、工业、冰场、跨三相点低温制冷方法等。

本书由全球知名出版社Springer于2023年5月出版。