Położenie wyjściowe: projekt rozporządzenia europejskiego, dotyczącego określonych fluorowych gazów cieplarnianych oraz propozycja wytycznych w/s emisji z urządzeń klimatyzacyjnych w pojazdach mechanicznych, a także zmiany wytycznych 70/156/EWG zostały przyjęte 14 czerwca 2006 r. Z tzw. Rozporządzeniem dotyczącym gazów fluorowych emisje gazów z grupy HFC z urządzeń chłodniczych i klimatyzacyjnych powinny być ograniczane i minimalizowane. Uchwalony pakiet rozwiązań prawnych stanowi w ogólności istotny wkład dla osiągnięcia w krajach Unii Europejskiej przyjętych w Protokole z Kioto celów ochrony klimatu. 

     Jeszcze przed wejściem w życie Rozporządzenia n/t gazów fluorowych w lipcu 2006, rozpatrywano zastosowanie w określonych zakresach naturalnego czynnika chłodniczego CO₂, jako jednej z możliwych alternatyw dla gazów fluorowych. Dwutlenek węgla jest jedynym niepalnym i prawie nietoksycznym naturalnym i neutralnym dla środowiska czynnikiem chłodniczym, który nadaje się także do procesów parowania w niskiej temperaturze, czyli do zastosowań w obiegach chłodniczych i pompach ciepła.
     W związku z cieplnymi właściwościami dwutlenku węgla, przy zastosowaniach w charakterze czynnika chłodniczego występują znacznie wyższe wartości ciśnienia niż w zwykle dotychczas użytkowanych czynnikach chłodniczych. Dzięki wysokiej wolumetrycznej wydajności chłodniczej CO₂ sprężarki mogą być zwarte i niewielkie. Za zastosowaniem CO₂ przemawia również niższa cena przy dobrej dyspozycyjności.
     Najbardziej obiecujące obszary zastosowań CO₂ jako czynnika chłodniczego, to pompy ciepła oraz klimatyzacja pojazdów mechanicznych. Dotyczy to zarówno klimatyzacji samochodów osobowych, jak i autokarów, a także pojazdów szynowych.
     Podczas gdy CO₂ jest stosowany w niskociśnieniowych stopniach stacjonarnych układów kaskadowych przy ciśnieniu roboczym do 40 bar, w ostatnim okresie również wysokociśnieniowe stopnie w supermarketach w Skandynawii są wyposażane w urządzenia napełnione CO₂.

Konstrukcja sprężarek dla CO₂
     Konstrukcję transkrytycznych sprężarek dla CO₂ rozpoczęto w firmie Bock już na początku lat 90-tych XX w. Tak więc, w roku 1993 powstała pierwsza otwarta sprężarka dla klimatyzacji autobusów, która została zaprezentowana w roku 1994 w urządzeniu klimatyzacyjnym firmy Konvekta AG na targach pojazdów użytkowych IAA.
     We współpracy wiodących instytutów i dostawców, zwłaszcza w zakresie płytek zaworowych, powstała wielostopniowa sprężarka dwucylindrowa. Sprężarka ta była badana nie tylko w klimatyzacyjnym urządzeniu autobusowym, lecz także w innych badawczych przedsięwzięciach krajowych i międzynarodowych stanowiła podstawę odpowiednich badań.
     Obecnie istnieje cały typoszereg sprężarek tłokowych subkrytycznych i transkrytycznych.

Sprężarki subkrytyczne CO₂
     W zakresie subkrytycznym, na bazie aktualnego programu sprężarek półhermetycznych powstał rozszerzony typoszereg sprężarek. Dla zastosowań z CO₂ do 40 bar w przykładowych kaskadowych układach podkrytycznych, do dyspozycji pozostaje kompletny typoszereg tłokowych sprężarek półhermetycznych.
     Dostosowanie sprężarek do CO₂ ogranicza się do doboru silnika w połączeniu z układem napędowym oraz do odpowiednich modyfikacji w zakresie zaworów i uszczelnień. Oczywiście, także dla sprężarek CO₂ obowiązuje wysoka jakość, cicha praca i efektywność energetyczna. Podstawą tego jest trwały i pewny w pracy układ zasilenia olejowego z klasycznym obiegiem olejowym, z niezależnie od kierunku obrotów pracującą pompą olejową i pojemną miską olejową.
     Mechanizm napędowy i płyta zaworowa zostały dostosowane do wyższych wymagań. Również materiał obudowy został dobrany do wyższego ciśnienia rozrywającego.
     W zasadzie zakres zastosowań jest przy CO₂ ograniczony dwoma czynnikami: wymaganą wielkością silnika napędowego i temperaturą na tłoczeniu sprężarki.
     Montaż większych silników napędowych, które są konieczne ze względu na wyższą właściwą wydajność chłodniczą CO₂, jest ograniczony w związku z istniejącą przestrzenią montażową. Zbyt niskie wartości temperatury sprężonego czynnika powodują ograniczenie stosowania wskutek wysokiego wykładnika izentropy dla CO₂. Jako maksymalną dopuszczalną temperaturę CO₂ przyjmuje się 160oC.

Sprężarki transkrytyczne CO₂
     Rozwój i konstrukcję współczesnych transkrytycznych półhermetycznych i otwartych sprężarek CO₂ oparto na nowych studiach w zakresie optymalnej budowy. Badano przy tym liczne układy cylindrów dla optymalnej pojemności konstrukcji, przy dobrej przydatności dla zakresu wysokich ciśnień CO₂.
     Powyżej pewnej wydajności – przykładowo powyżej wydajności skokowej 10 m3/h – korzystny jest szeregowy układ cylindrów lub układ „V”. Jednakże ta specyficzna zaleta CO₂ w związku z wyższą wolumetryczną wydajnością chłodniczą nie ma tu znaczenia. Wydajność skokowa mogłaby wprawdzie być odpowiednio mniejsza (4- lub 5-krotnie w porównaniu ze sprężarką dla gazów HFC), ale w związku z wymaganym wysokim ciśnieniem rozrywania obudowa musi być zaprojektowana jako bardziej masywna.
     Przy tej samej mocy chłodniczej wydajność skokowa sprężarki CO₂ jest znacznie mniejsza, jednakże wymagana moc napędowa przy takim samym współczynniku wydajności chłodniczej jest taka sama. Tak więc również przy sprężarkach półhermetycznych CO₂, wymiary sprężarki są zdeterminowane wymaganą wielkością silnika.
     Napęd z łożyskowaniem, korbowodem i tłokiem może być wprawdzie konwencjonalny, ale musi być dostosowany do odpowiednio wyższych ciśnień i obciążeń przy mniejszych rozmiarach, np. sworzni tłokowych.

Sprężarka z tłokiem promieniowym RK6
     Całkiem inne sprawy zaobserwowano przy konstrukcji sprężarki z tłokiem promieniowym RK6. Oprócz założenia lżejszej, bardziej prostej i tańszej konstrukcji, sprężarka powinna być szczególnie mała i zwarta. (...)

Przewody gazu niskiego ciśnienia (...)
Obieg oleju (...)
Określanie mocy (...)
Zakresy zastosowań (...)

Perspektywy
     Zastosowanie CO₂ w charakterze czynnika chłodniczego zostało zainicjowane w przeszłości wobec aspektów ekologicznych. Szybko ujawniły się jego techniczne zalety dla różnych obszarów zastosowań. Dziś można już stwierdzić, że CO₂ sprawdził się jako czynnik chłodniczy w niskociśnieniowych stopniach układów kaskadowych.
     Szczególne zalety CO₂ i wysokie wartości ciśnienia w systemach czynią niezbędnym rozwój nowych sprężarek, zwłaszcza w zakresie zastosowań transkrytycznych. Gdy dochodzą do tego niewielkie rozmiary, dla transkrytycznych obiegów CO₂, szczególnie nadają się sprężarki tłokowe promieniowe dzięki ich zwartej budowie.
     Wyniki rocznych testów prototypu sprężarki 5-cylindrowej wykazały spodziewane dobre parametry energetyczne. Możliwości poprawy sprawności wolumetrycznej poprzez wzrost prędkości obrotowej są w dalszym ciągu otwarte.
     Po pierwszych doświadczeniach planuje się kolejną szerszą serię badań, w której sprężarki powinny być testowane dla różnorodnych zastosowań. Rozbudowa typoszeregu z włączeniem sprężarek dwustopniowych lub pracujących w tandemach będzie prowadzona równolegle.