Диоксид углерода (CO2) отличается своими свойствами от привычных нам фреонов. При атмосферном давлении CO2 может существовать только в виде пара или твердого вещества при достаточно низких температурах. Для использования CO2 в системах охлаждения необходимо учитывать тройную точку (при которой все три фазы находятся в равновесии) и критическую точку (при превышении которой газовая и жидкостная фазы теряют свои характерные различия). Тройная точка CO2 находится при 5,2 бар и -56,6°C.
CO2 может быть использован в качестве хладагента в различных системах, работающих в субкритических и транскритических циклах. Классическая холодильная система работает в субкритической области, между тройной и критической точками. Критическая точка CO2 находится при 73,6 бар и 31,1°C, что является относительно низкой температурой по сравнению с другими хладагентами. В холодильных системах, работающих при температуре окружающей среды выше 31,1°C, CO2 находится в состоянии сверхкритической жидкости и не может конденсироваться.
Наибольшую эффективность холодильные системы на CO2 показывают при работе в транскритическом режиме.