W celu zapewnienia układowi chłodniczemu jego najwyższej sprawności, musimy znać docelową wartość efektywności energetycznej systemu. Tym docelowym i jak dotąd nieosiągalnym celem dla każdego konstruktora układów chłodniczych jest układ Carnota.

Rys. 2. Sprężarkowy układ Carnota

W poprzednich czterech artykułach z cyklu „Sprężarkowe układy chłodnicze” omówione zostały wszystkie układy chłodnicze, z jakimi w praktyce możemy mieć do czynienia. Znajomość tych układów pozwoli projektantom urządzeń chłodniczych na prawidłowe zaprojektowanie układu chłodniczego z uwzględnieniem ich specyfiki. W każdy omówionym układzie chłodniczym podano kierunki możliwych usprawnień jak i możliwość osiągniecia najwyższej sprawności energetycznej. Aby mieć całkowitą pewność, że projektowany układ będzie charakteryzował się najwyższymi parametrami termodynamiczno-energetycznymi, powinniśmy oddzielnie przeanalizować każdy zasadniczy element układu chłodniczego i w końcowej fazie projektowania powiązać wszystkie człony układu.

Każdy system termodynamiczny może zaistnieć tylko w określonym stanie. Natomiast jeżeli rozważamy i analizujemy cykl termodynamiczny, z jakim z reguły mamy do czynienia w układach chłodniczych czy pompach ciepła, to może on zaistnieć tylko w przypadku kiedy system zmienia kolejno swój stan i wraca w ostatnim etapie do swego stanu początkowego. Możemy wtedy powiedzieć, że cykl termodynamiczny został zamknięty. Analizując poszczególne etapy tego cyklu stwierdzimy, że system wykonał pewną pracę w stosunku do otoczenia. Najprostszym i jednocześnie najdoskonalszym cyklem termodynamicznym jest cykl zaproponowany przez Nicolas Leonard Sadi Carnot w roku 1824. Kilka lat później (w latach 1830÷1840) cykl ten został rozszerzony przez Benoit Paul Emile Clapeyron. Cykl Carnota jest cyklem odwracalnym, który jest doskonałym modelem do analizy cyklów (układów) chłodniczych. Dwa bardzo ważne fakty związane są z cyklem odwracalnym Carnota, o których należy wspomnieć, są to:
1. Żaden cykl (układ) chłodniczy nie osiągnie współczynnika sprawności COP (Coefficient of Performance) równego lub wyższego, aniżeli cykl odwracalny, który będzie pracował w tym samym zakresie temperatury górnego i dolnego źródła ciepła.
2. Wszystkie cykle odwracalne, pracujące w tym samym zakresie temperatury będą miały ten sam współczynnik sprawności COP. Wynika to z drugiej zasady termodynamiki.