Szén-dioxid (CO2)

Környezetvédelmi szempontból a CO₂ nagyon vonzó hűtőközeg, nulla ODP-vel és 1-es GWP-vel. A légkörben természetesen és bőségesen előforduló anyag.

A CO₂ nagynyomású hűtőközeg, és a hatékony működéshez nagy üzemi nyomás szükséges. Nyugalmi helyzetben a környezeti hőmérséklet elérheti és meghaladhatja a kritikus hőmérsékletet, a nyomás pedig meghaladhatja a kritikus nyomást. Ezért a rendszereket jellemzően úgy tervezik, hogy akár 90 bar nyomásnak is ellenálljanak, vagy néha még egy kis álló kondenzációs egységgel is fel vannak szerelve a nyomás alacsony szinten tartása érdekében.

Ugyanakkor a CO₂-nek alacsony a kompressziós nyomásaránya (20-50% -kal kevesebb, mint a HFC-ké és az ammóniáé), ami javítja a térfogati hatékonyságot. A -55 °C és 0 °C közötti párolgási hőmérsékleten a CO₂ térfogati teljesítménye például 4-12-szer jobb, mint az ammóniáé, ami lehetővé teszi kisebb térfogatú kompresszorok használatát.

A CO₂ hármas és kritikus pontja nagyon közel van a működési tartományhoz. A kritikus pont a rendszer normál működése során érhető el. A rendszer működése során a hármas pont elérhető, amint azt a szárazjég képződése jelzi, amikor a folyadékot tartalmazó rendszerek részei légköri nyomásnak vannak kitéve. Speciális eljárásokra van szükség a szellőztetés közbeni szárazjég képződésének megakadályozásához.

A CO₂ nem lép reakcióba közönséges fémekkel vagy Teflon®, PEEK, or neoprén komponensekkel. Azonban elasztomerekké diffundál, és butilgumival (IIR), nitrilgumival (NBR) és etilén-propilén anyagokkal (EPDM) duzzadást okozhat.

A folyékony CO₂ sűrűsége körülbelül 1,5-szerese az ammóniáénak, ami nagyobb tömegtöltést eredményez az elpárologtatókban, például a nagy ipari rendszerek nagylemezes hűtőiben. A nagyobb sűrűség nagyobb olajkeringést is jelent, ami viszont hatékony olajleválasztókat igényel az ipari rendszerekhez.

A CO₂ számos iparágban melléktermék, így a CO₂ ára alacsony. A CO₂-rendszerek azonban általában drágábbak, mint a hagyományos rendszerek, mivel nagyobb a nyomás (transzkritikus rendszerekben) vagy megnövekedett összetettség (mind a transzkritikus, mind a szubkritikus rendszerekben) miatt. Úgy tűnik, hogy a rendszerek összetettsége csökken a nyomásfokozó rendszerek megjelenésével, és mivel a CO₂-létesítmények száma nőtt, a történelem azt mutatja, hogy a költségek megközelítik a HFC-ket használó referenciarendszerek költségeit.

A másodlagos, nagy CO₂-rendszerek, különösen az ipari hűtésben, olcsóbbak lehetnek, mint glikolos társaik, és így alacsonyabb költségeket kínálnak.

A legtöbb más hűtőközeggel ellentétben a CO₂-t a gyakorlatban három különböző hűtési ciklusban használják:

• Szubkritikus (kaszkádrendszerek) 
• Transzkritikus (csak CO₂-kibocsátású rendszerek)
• Másodlagos folyadék (illékony sóoldatként használt CO₂) 

Az alkalmazott technológia az alkalmazástól és a rendszer tervezett helyétől függ. Számos olyan alkalmazás van, ahol a CO₂ vonzó és már ma is széles körben használják: 

• Ipari hűtés. A CO2-t általában ammóniával kombinálva használják, kaszkádrendszerekben vagy illékony sóoldat formájában 
• Élelmiszer-/kiskereskedelmi hűtéstechnika
• Hőszivattyúk
• Szállítási hűtéstechnika

A Danfoss hisz abban, hogy a CO₂ lesz a fő hűtőközeg a gyűjtőcsomagolású kereskedelmi hűtőrendszerekben. Az F-gázokról szóló rendelet egyértelmű lépés ebbe az irányba. 

A CO₂ rendszerek kiterjeszthetők a hővisszanyerésre is. Sok esetben a hulladékhő előállításához szükséges többletberuházás elhanyagolható, és ezt számos eset bizonyította.