CO2transkritische

CO2-transkritische Systeme bezeichnen Kälte- und Wärmepumpenkreisläufe, in denen Kohlenstoffdioxid als Kältemittel verwendet wird und der Betrieb außerhalb des CO2-Kritischen Punktes erfolgt. Im transkritischen Zustand wird CO2 nicht vollständig kondensiert; stattdessen wird Wärme beim Gas-Kühler abgegeben, während der Druck hoch bleibt. Der kritische Punkt von CO2 liegt bei etwa 31,1 °C und 7,38 MPa. Dadurch unterscheidet sich der Wärmeübertragungsprozess deutlich von konventionellen, subkritischen Kreisläufen.

Typische Bauweise umfasst Verdichter, Gas-Kühler, ein Druckregel- oder Expansionsbauteil, Verdampfer und Speicher. CO2 verlässt den Verdichter bei hohem Druck und wird im Gas-Kühler durch Umweltluft oder Wasser gekühlt; hier erfolgt keine vollständige Kondensation. Der Druck wird vor dem Verdampfer auf ein niedrigeres Niveau reduziert, wodurch Wärme aus dem zu kühlenden Raum aufgenommen wird.

Vorteile sind geringes Treibhauspotenzial (GWP 1) und Umweltfreundlichkeit, naturnahe Eigenschaften sowie oft gute Teilbelagungs-Effizienz. Nachteile sind der hohe Betriebsdruck und die technikintensive Auslegung. Die Leistungsfähigkeit hängt stark von der Umgebungstemperatur ab; bei warmen Klimata sinkt die Effizienz. Verbesserungen ergeben sich durch Zwischenkühlung, Subkühlung des Gas-Kühlers, Ejektor- oder Mehrstufenverdichtung.

Anwendungen finden sich vor allem in Großkälte- und Einzelhandels-Kälteanlagen (z. B. Supermärkte) sowie in bestimmten Industrieprozessen und Heizsystemen. Die Technologie wird durch gesetzliche Vorgaben zur Reduzierung von Treibhausgasen gefördert, ist jedoch wegen der hohen Druckanforderungen anspruchsvoll. CO2-transkritisch gilt insgesamt als vielversprechend für nachhaltige Kühlung und Wärmepumpen, insbesondere dort, wo Umweltfreundlichkeit und kompaktes Systemdesign wichtig sind.