Pierwsze ogólnodostępne układy klimatyzacji samochodowej pracowały z wykorzystaniem czynnika R12, który w latach 90. zastąpiono znanym do dziś czynnikiem R134a. Ze względu na uciążliwość dla środowiska czynnik ten nie może być już stosowany w nowo homologowanych pojazdach i jest zastępowany czynnikiem HFO-1234yf (opisywanym w artykule na stronie 74 tego wydania).
Ze względu na liczne kontrowersje wokół nowego czynnika wiele koncernów przypomniało sobie o ogólnodostępnym medium chłodzącym, jakim jest dwutlenek węgla (CO₂). Jest to czynnik, który w chłodnictwie był stosowany od dawna, ale został wyparty ze względu na dość wysokie wymagania stawiane instalacjom chłodniczym z nim pracującym. Podstawowym czynnikiem stanowiącym o przejściu na gazy bardziej znane w chłodnictwie, czyli freony, była wielkość cząsteczek, która gwarantowała mniejsze straty związane z nieszczelnościami układu i nie wymagała tak dużego reżimu technologicznego. Wadą wynikającą ze zmiany czynnika chłodniczego okazał się dość poważny wpływ freonów na środowisko.
Niezależnie od prac związanych z przejściem aktualnie stosowanych czynników chłodniczych na nowy – mający mniejsze oddziaływanie na środowisko czynnik HFO-1234yf kilka koncernów skupiło swoją uwagę na doskonaleniu układów klimatyzacji pracujących w oparciu o CO₂, który charakteryzuje się współczynnikiem GWP = 1. Jak się okazuje, nie jest to jedyny czynnik mogący pracować jako medium w układzie klimatyzacji. Istnieje kilka innych, które są uznawane za naturalne i posiadają bardzo niski współczynnik GWP (aktualnie limit GWP w przypadku nowych urządzeń klimatyzacyjnych montowanych w samochodach nie może przekraczać wartości 150). Porównanie tych czynników znajduje się w tabeli. Naturalne czynniki mogą być stosowane zamiennie ze względów ekologicznych, jednak wymaga to często dość kosztownej przebudowy układu klimatyzacji. Także konieczne jest przeprojektowanie układu klimatyzacji ze względu na bezpieczeństwo osób znajdujących się w kabinie pojazdu oraz ze względu na ewentualną palność czynnika. Jest to szczególnie ważne podczas serwisowania układu klimatyzacji i podczas ewentualnego uszkodzenia na przykład w wyniku wypadku (propan).

CO₂ w chłodnictwie
Dwutlenek węgla po raz pierwszy został użyty w chłodnictwie już w 1866 r. przez Thaddeusa Lowe. Trzy lata później był to czynnik używany w instalacji chłodniczej na statku kursującym między Teksasem a Nowym Jorkiem, natomiast w 1881 r. został użyty przez Lindego. Dwutlenek węgla był w powszechnym użyciu aż do lat 30. XX wieku. Głównie znajdował zastosowanie na statkach i w przemyśle chłodniczym.
Pierwsze problemy w jego użyciu dały o sobie znać na statkach kursujących w rejonach tropikalnych, gdzie temperatury przekraczały temperaturę krytyczną dla CO₂, wynoszącą 31,1°C. Powodowało to gwałtowny spadek skuteczności chłodzenia oraz wzrost mocy potrzebnej do zasilanie kompresorów. Z tym problemem poradzono sobie dopiero wiele lat później.
Dokładnie stało się to w roku 1994, kiedy Gustav Lorentzen z norweskiego Instytutu Inżynierii Chłodniczej zaproponował wykorzystanie obiegu transkrytycznego dla CO₂, co pozwoliło na zastosowanie tego czynnika w samochodowych instalacjach chłodniczych [1]. Obieg ten polegał na wykorzystaniu dwutlenku węgla i jego par pod takim ciśnieniem i w takiej temperaturze, aby znajdował się częściowo powyżej temperatury punktu krytycznego, czyli aby wykorzystać tak sprężone pary dwutlenku węgla, aby ich gęstość była równa ciekłemu dwutlenkowi węgla.
Problemem związanym z zastosowaniem dwutlenku węgla w samochodowej instalacji klimatyzacyjnej jest ciągle jego oddziaływanie na człowieka. Co prawda, w instalacji jest on hermetycznie oddzielony od pasażerów, jednak w przypadku rozszczelnienia instalacji może się przedostać do przestrzeni pasażerskiej, powodując znużenie i senność osób w niej przebywających. Mając to na uwadze, konstruktorzy instalacji klimatyzacyjnych projektują coraz bardziej skomplikowane układy pracujące z wykorzystaniem dwóch osobnych obiegów tego gazu. Jeden obieg powiązany jest z zewnętrznym wymiennikiem ciepła, natomiast drugi z wewnętrznym. Drugi obieg znajduje się w kabinie pojazdu, a jego objętość (ilość zawartego w nim CO₂) jest na tyle mała, że w razie rozszczelnienia nie ma żadnego wpływu na pasażerów. Niestety, wraz ze stopniem komplikacji układu rośnie jego cena, a chodzi o to, by produkować coraz taniej. Jest to chyba podstawowy powód niepowodzenia CO₂ jako czynnika w samochodach.

Czy użycie dwutlenku węgla w klimatyzacji jest dobrym pomysłem? Czekamy na Wasze opinie.
tel. 71 78 23 190
e-mail: [email zakodowany]