Prowadzone w ostatnich latach prace badawcze nad poszukiwaniem nowych zamienników dla czynników roboczych (ziębników) do sprężarkowych instalacji ziębniczych, które spełniałyby stopniowo poszerzane wymagania w zakresie ochrony środowiska (ODP, GWP) doprowadziły m.in. do zmiany podejścia do czynników pochodzenia naturalnego. Czynniki te, w tym CO₂, były stosowane w chłodnictwie powszechnie do lat 30. ubiegłego wieku i zostały na ogół zastąpione czynnikami syntetycznymi, mającymi korzystniejsze właściwości i parametry robocze. Obecnie, po wyeliminowaniu znacznej części najbardziej rozpowszechnionych czynników syntetycznych stwierdzono, że czynniki pochodzenia naturalnego, dzięki swoim właściwościom mogą potencjalnie konkurować z nowymi substancjami syntetycznymi. 

     Przeprowadzono szereg badań doświadczalnych, które wykazały, że w określonych zastosowaniach i przy odpowiednim przystosowaniu instalacji ziębniczych czynniki naturalne mogą być używane w chłodnictwie, jako substancje długoterminowe i nieustępujące, pod względem termodynamicznym, nowym zamiennikom syntetycznym.
     W odniesieniu do CO₂ stwierdzono praktycznie, że jest czynnikiem perspektywicznym dla zastosowań w chłodnictwie komercyjnym i przemysłowym, w transporcie chłodniczym, w pompach ciepła i w klimatyzacji – zwłaszcza w pojazdach samochodowych.

    Ze względu na właściwości fizyczne CO₂ oraz na nowe przeznaczenia instalacji chłodniczych, wystąpiła konieczność budowy odrębnej rodziny sprężarek, na bazie nowych założeń konstrukcyjnych, całkowicie odbiegających od dotychczas stosowanych w chłodnictwie. Na rys.1 przedstawiono zakresy zastosowań sprężarek CO₂, do których są dostosowywane ich parametry konstrukcyjne. Ogólnie, stosuje się podział na sprężarki do obiegów podkrytycznych, w których występują ciśnienia tłoczenia do ok. 40 bar i do obiegów transkrytycznych, w których występują ciśnienia tłoczenia dochodzące do ok. 130-150 bar.

     Z kolei, w tablicy 1, przedstawiono porównanie wybranych parametrów i wskaźników energetycznych obiegów ziębniczych przy zastosowaniu NH3, R22 i CO₂. Porównanie wykazuje np, że jednostkowa objętościowa wydajność ziębienia CO₂ jest kilkakrotnie wyższa od wydajności pozostałych substancji. Oznacza to, że sprężarka CO₂ może mieć kilkakrotnie mniejszą wydajność objętościową niż sprężarka na czynniki konwencjonalne, by zapewnić tę samą wydajność ziębniczą, tzn. może być od niej kilka razy mniejsza.
     Z powyższej tablicy wynika również, że CO₂ uzyskuje znacznie niższe wartości teoretycznej efektywności ziębienia niż pozostałe ziębniki. Jednak wykorzystując inne korzystne właściwości CO₂ oraz wprowadzając udoskonalenia w instalacji ziębniczej udaje się zmniejszyć zużycie energii.
     Wskazują na to wyniki badań porównawczych przytoczone w artykule.
     W dalszej części artykułu przedstawiono, wybrane z dostępnych publikacji1), przykłady rozwiązań konstrukcyjnych oraz wyniki prac badawczych i rozwojowych, w zakresie nowych generacji sprężarek wyporowych CO₂, wdrażanych do produkcji w ostatnich latach, przez znanych producentów.

Sprężarki hermetyczne
Danfoss (DK) (...)
EMBRACO (BR) (...)

Sprężarki semihermetyczne
BITZER (D) (...)
BOCK (D )
Sprężarki na ciśnienie robocze do 40 bar (...)
Nowe sprężarki – na ciśnienia do 130 bar do obiegów transkrytycznych (...)
DORIN (I)
Sprężarki jednostopniowe typu TCS (...)
Sprężarki T-TCS (...)
Sprężarki dwustopniowe TCD (...)
Sprężarki SCS (...)
Sprężarki T-SCS (...)
Sprężarki SCC (...)

Literatura do artykułu zostanie zamieszczona w kolejnej części publikacji.