Het toepassen van natuurlijke koudemiddelen is zeker niet nieuw. Al ver in de vorige eeuw en zelfs de eeuw daarvoor, werd gebruik gemaakt van lucht, ammoniak (NH3), kooldioxide (CO2), propaan (R290), zwaveldioxide (SO2) en nog andere koudemiddelen. Door de introductie van de chemische koudemiddelen rond 1930, zijn de natuurlijke koudemiddelen vrijwel helemaal op de achtergrond terecht gekomen. Het koudemiddel CO2 staat op dit moment opnieuw volop in de belangstelling. Dit natuurlijke koudemiddel is, in tegenstelling tot vele andere natuurlijke koudemiddelen, niet explosief en/of giftig. Het werkt echter wel bedwelmend en kan in hoge concentraties schadelijk zijn voor de gezondheid.

De hoeveelheid energie die nodig is om CO2 te produceren is veel lager dan voor chemische koudemiddelen. De meeste CO2 die in de industrie wordt toegepast, komt vrij als afvalproduct bij andere processen (o.a. bierbrouwerijen). Op zich interessant om de toepassing in de koudetechniek opnieuw kritisch te bekijken. Er zijn ook nadelen, zoals hogere drukken en een lagere kritische temperatuur. Een afweging maken om te kiezen voor een bepaald koudemiddel en daaraan gekoppelde installatie is niet eenvoudig.

Ervan uitgaande dat fabrikanten toestemming geven voor toepassing van de koudemiddelen in combinatie met hun producten, kunnen diverse criteria meespelen in deze keuze.

• Lokale toepasbaarheid in een woonomgeving
• Boetes op toepassing van chemische koudemiddelen
• Kennis van eigen personeel
• Energieverbruik
• Mogelijkheid van warmteterugwinning
• Betrouwbaarheid van de installatie
• Onderhoudskosten
• Imago

Voor de ondernemer is het belangrijk om de totale kosten (TCOO: Total Cost Of Ownership) van de installatie te kennen alvorens tot aanschaf over te gaan. De hogere prijs van een bepaalde installatie kan dan eenvoudig verklaard  worden  door  een  eventuele  lagere  TCOO.  Bij  gebruik  van  het  koudemiddel CO2,  kan  bij  een geoptimaliseerde installatie fors bespaard worden op andere energiebronnen (elektra en/of gas). In deze is het interessant om te constateren dat het imago “groen” een steeds belangrijkere rol gaat spelen in de overwegingen. In  de voor velen bekende (TEWI: Total Equivalent Warming Impact) formule, die ons een totaaloverzicht verschaft van de impact op het broeikaseffect, is te zien dat de keuze van een koudemiddel op basis van de GWP waarde van ondergeschikt belang is en TCOO leidend wordt.

Belangrijkste kenmerken van CO2 (systemen)

• CO2 systemen hebben een hoge werkdruk en de installaties moeten zo ontworpen worden dat ze deze hoge drukken kunnen weerstaan.
• CO2 heeft een lage toxiciteit. Toch moet men ervoor zorgen dat de CO2-niveaus niet stijgen boven een maximum waarde in bemande ruimten.
• CO2 is zwaarder dan lucht, net als fluorkoolwaterstoffen en heeft daarom de neiging te accumuleren in laaggelegen ruimtes.
• Koperen buiswerk is geschikt voor de meeste commerciële CO2-toepassingen. Het koper moet wel een hogere wanddikte hebben en moet geschikt zijn voor CO2.
• De olie-oplosbaarheid van CO2 is goed en dus zijn directe expansie (DX) applicaties eenvoudig te realiseren.
• CO2 heeft een lage kritische temperatuur, in tegenstelling tot alle andere bekende koudemiddelen. Dit betekent dat veel CO2 koelsystemen werken in het zogeheten ‘transkritische gebied’. Dat biedt voordelen, maar zorgt ook voor de nodige uitdagingen.
• Bij drukken onder 520 kPa, kan vloeibare CO2 niet bestaan en dan wordt solide ‘droogijs’ gevormd. Dit vereist een specifieke behandeling van vraagstukken met betrekking tot onderhoudsprocedures, het ontwerp en de locatie/opstelling van de veiligheidsventielen.
• CO2 is zeer geschikt als laagtemperatuur-koudemiddel, zowel voor industriële vriestoepassingen als voor commerciële vriezer-vitrines.
• CO2 is ook uitzonderlijk geschikt voor warmtepomptoepassingen
• CO2 kan HFK’s vervangen in een cascade systeem in combinatie met een hogetrap-koudemiddel of met een compleet CO2-systeem.

Onmiddellijke, goed haalbare/realiseerbare toepassingen zijn onder meer:

• Koude opslag, (kleine en grootschalige)
• Alle supermarktkoelsystemen
• Blast, spiraal en plaatvriezers
• Industriële, commerciële en huishoudelijke warmtepompen

Nog een belangrijk aspect voor het werken met CO2 systemen is investeren in zeer goede opleidingen. CO2 systemen zijn vaak complexer van aard en specialistische kennis is noodzakelijk. Bedrijven moeten dus investeren in gedegen opleidingen.