Hiilidioksidi, “hiilari”, CO₂ tai R477: rakkaalla lapsella on monta nimeä, ja niin on myös tällä kylmäaineella. Viralliselta ASHRAE-koodiltaan R744, CO₂ ei ole uusi keksintö kylmäaineena, mutta sen merkitys on viime vuosina noussut uudelleen esille.

Hiilidioksidin kehitys kylmäaineena 1800-luvulta yleisesti käytettyyn viilennyksen tuotantoon.

Hiilidioksidin käyttö kylmäaineena juontaa juurensa 1800-luvulle. Alexander Twining ehdotti CO₂:ta höyrypuristusjärjestelmien kylmäaineeksi jo 1850-luvulla, ja pian sen jälkeen Thaddeus S.C. Lowe havaitsi sen merkittävän jäähdytyspotentiaalin sotilasilmapalloissa.

Vuonna 1897 Kroeschell Bros. Boiler Company perusti Chicagoon erillisen yrityksen, Kroeschell Bros. Ice Machine Companyn, valmistamaan CO₂-kompressoreita. Tehdas tuotti CO₂-jäähdytyskompressoreita, lauhduttimia, vesi- ja suolajäähdyttimiä sekä korkeapaineventtiileitä kylmävarastoihin.

Ensimmäinen tehokas CO₂-kompressori kehitettiin 1886, ja 1890-luvun lopulla Kroeschell mainosti CO₂:ta turvallisena kylmäaineena, koska CO₂ oli ainoa myrkytön ja syttymätön vaihtoehto. Tästä syystä järjestelmät yleistyivät ja sitä käytettiin teattereissa, sairaaloissa, hotelleissa, ravintoloissa ja matkustajalaivoissa.

Hiilidioksidin hiipuminen kylmäainemarkkinoilta alkaen 1930

CO₂-järjestelmien käyttö oli huipussaan 1920–30-luvuilla. Niitä käytettiin ravintoloissa, hotelleissa, sairaaloissa ja suurissa tavarataloissa, joissa koneiden tehot olivat jopa 300–350 tonnia (1050–1200 kW).

Vuodesta 1931 alkaneelle CO₂-kylmäjärjestelmien laskukaudelle on monia asiaan johtaneita syitä:

• CO₂-järjestelmät vaativat materiaaleja, jotka kestävät suuria paineita ja silloinen teknologinen kehitys aiheutti teknisiä haasteita
• CO₂-kompressorivalmistajat eivät kehittäneet teknologiaansa pysyäkseen mukana alan yleisessä kehityksessä.
• Synteettisten halogenoitujen kylmäaineiden vahva markkinointi ja mainostaminen ihanteellisina kylmäaineina aiheutti siirtymistä pois hiilidioksidipohjaisista järjestelmistä.

Syitä olivat siis sen aikaiset teknologiset ongelmat ja tiedottomuutemme ympäristöhaitoista, joita freonit aiheuttivat, eikä niinkään se, että hiilidioksidi olisi kylmäaineena ollut tehoton.

Viimeinen suuri CO₂-järjestelmä asennettiin Commonwealth Edisonin pääkonttoriin Chicagossa vuosina 1935–1936 Carrier Corporationin toimesta. Nämä koneet korvattiin 1950-luvulla keskipakoiskoneilla.

Kun huoli CFC- ja HCFC-yhdisteiden ympäristövaikutuksista heräsi 1990-luvulla, CO₂ otettiin uudelleen käyttöön teollisuudessa vaihtoehtoisena kylmäaineena.

Luonnollisesti taas trendikäs

CO₂:n vahvuus kylmäaineena perustuu sen erinomaiseen termodynaamiseen tehokkuuteen, turvallisuuteen ja ympäristöystävällisyyteen. Sen lämmönsiirtokyky mahdollistaa tehokkaan jäähdytyksen myös korkeissa lämpötiloissa, ja järjestelmät voivat olla kompakteja ja kestäviä.

Osa hiilidioksidin ominaisuuksista eivät aiheita meille nykypäivänä samoja ongelmia, kuin sata vuotta sitten. Teknologiamme on kehittynyt, pystymme hyödyntämään CO₂-järjestelmiä paremmin eri käyttötarkoituksissa ja tunnistamme hiilidioksidin edut kestävän kehityksen puolesta. Ympäristön kannalta sen ilmastovaikutus on minimaalinen, sillä sen GWP on vain 1, ja sen ODP on 0 eli se ei tuhoa otsonikerrosta.

Lisäksi CO₂ on myrkytön, palamaton ja kemiallisesti stabiili, mikä tekee sen käytöstä turvallista erilaisissa sovelluksissa.

Tulevaisuuden säädökset, kuten F-kaasuasetus, tiukentavat huoltokäytäntöjä ja rajoittavat korkean GWP:n kylmäaineiden käyttöä. Tämä luo hiilidioksidille merkittävän kasvupotentiaalin ja tekee siitä houkuttelevan vaihtoehdon pitkän aikavälin investointeihin. Yrityksille ja organisaatioille, jotka haluavat yhdistää tehokkuuden, turvallisuuden ja vastuullisuuden, CO₂ on ratkaisu, joka on sekä käytännöllinen että ympäristöystävällinen.

Hiilidioksidin matka kylmäaineena

Jo 1800-luvulla tunnistettiin hiilidioksidin potentiaali kylmäaineena. Teknologiset haasteet on sittemmin ratkaistu, ja nykyään ymmärretään hyvin hiilidioksidin tarjoamat edut sekä järjestelmien tehokkuuden että ympäristön kannalta.

Taloudelliset näkökulmat hiilidioksidiin siirtymässä

Siirtyminen hiilidioksidipohjaiseen (CO₂) järjestelmään herättää usein kysymyksiä kustannuksista. Uuden järjestelmän rakentaminen vaatii alkuinvestointeja, kuten päivitettyjä kompressoreita, materiaaleja ja tuotantolinjan mukauttamista korkeampiin paineisiin. CO₂-järjestelmien käyttöpainetaso on merkittävästi korkeampi kuin perinteisissä HFC-/CFC-järjestelmissä, mikä tekee vanhojen järjestelmien jälkiasennuksesta harvoin mahdollista.

Uusien asennusten kohdalla paineet eivät kuitenkaan ole suuri ongelma. Alkuinvestoinnit kannattaa nähdä strategisena päätöksenä: mitä nopeammin yritys siirtyy luonnollisiin kylmäaineisiin oman tuotannon tai asiakkaiden tarpeiden mukaan, sitä edullisemmaksi siirtymä lopulta muodostuu. Lisäksi tuleva lainsäädäntö tulee helpottamaan kustannusten hallintaa hiilidioksidipohjaisissa ratkaisuissa.

Fluoratut kylmäaineet ovat yleisesti kalliimpia kuin luonnolliset vaihtoehdot. Atmospheren vuonna 2022 tuottamassa haastatteluissa todettiin, että HFC-hinnat ovat nousseet ja odotettavissa on edelleen nousua. Luonnollisten kylmäaineiden hinnat ovat pysyneet vakaina, ja saatavuusongelmia ei ole ilmennyt. Tutkimuksen mukaan HFC-pohjaisten ja luonnollisiin kylmäaineisiin perustuvien laitteiden hintaero on yleensä alle 20 %.

Tuotantolinjan perustaminen, Atmospheren tutkimuksen mukaan, luonnollisille kylmäaineille kasvattaa kustannuksia noin 2–10 %, riippuen kapasiteetista. Tämä ero on suhteellisen pieni verrattuna tuleviin HFC-lisämaksuihin, joiden odotetaan nousevan jopa 335 % vuosina 2025–2050.

Ensimmäiset OEM-valmistajat, jotka ovat rakentaneet tuotantolinjoja luonnollisiin kylmäaineisiin, kokevat voimakasta kasvua ja suurta kysyntää. Osa näistä toimijoista arvioi, että muutaman vuoden kuluttua jopa 90 % heidän valmistamistaan lämpöpumpuista perustuu luonnollisiin kylmäaineisiin.

Kaiken kaikkiaan, vaikka alkuinvestoinnit hiilidioksipohjaiseen järjestelmään vaativat resursseja, nopea siirtymä oman tuotannon ja asiakkaiden tarpeiden mukaisesti tekee ratkaisusta taloudellisesti järkevän ja valmiin tulevaan lainsäädäntöön.

Asiakkaat vauhdittavat siirtymää luonnollisiin kylmäaineisiin

Yritykset eri puolilla alaa ovat selvästi kiihdyttämässä siirtymää luonnollisiin kylmäaineisiin. Kasvava kysyntä tulee sekä lainsäädännön suunnasta että suoraan asiakkailta, jotka haluavat energiatehokkaampia ja ympäristöystävällisempiä ratkaisuja.

Monet loppuasiakkaat etsivät nyt järjestelmiä, jotka käyttävät hiilidioksidia tai muita luonnollisia kylmäaineita ja samalla asentajia, joilla on osaamista niiden huollossa ja korjauksessa. Tämä luo uudenlaista painetta alan toimijoille varmistaa, että koulutus, osaaminen ja huoltopalvelut pysyvät kasvavan kysynnän tahdissa.

Kuinka yrityksesi vastaa muuttuviin säädöksiin?

Vielä on aikaa siihen kun HFC-aineet poistuvat markkinoilta vuonna 2050, mutta tämä ei tarkoita että kannattaa alkaa miettimään vaihtoehtoja vasta silloin. F-kaasuasetus tekee aggressiivisia muutoksia kylmä- ja ilmastointitekniikan yrityksille ja asiakkaille ilmastonmuutoksen torjumisen puolesta.

Tänä vuonna voimaan tullut asetus, että kaiken kokoisten jäähdytyslaitteiden huoltoon saa käyttää vain regeneroitua ja kierrätettyä HFC- tai HFO-kylmäainetta vuoteen 2030 asti. Näiden laitteiden ”huoltokielto” koskee laitteita, joiden GWP-arvo on vähintään 2500.

Lainsäädäntö myös laajentaa pätevyysvaatimuksia asentajille. Pätevyysvaatimukset laajenevat muun muassa koskemaan kaikkia fluorattuja- ja luonnollisia kylmäaineita sekä liikkuvan kaluston jäähdytys- ja ilmastointilaitteita ja lämpöpumppuja. Mika Kapanen muistuttaa Kylmäextran julkaisemassa artikkelissa, että pätevyys- ja koulutusvaatimusten sisällöstä ei vielä ole tarkempaa tietoa ja tulevat päivittymään kahden vuoden sisällä komission toimesta.

Yrityksesi kumppani hiilidioksidin kanssa

Refair maahantuo ja myy hiilidioksidilaitteita ja -komponentteja asennuksiin, projekteihin ja valmistavalle teollisuudelle. Tarjoamme myös suunnittelu, mitoitus ja testausapua projekteihin.

Vieraile verkkokaupassamme!

Tarvitseeko yrityksesi tai asiakkaasi hiilidioksidiratkaisua, jota ei löytynyt verkkokaupasta? Ota yhteyttä, niin etsitään teille sopiva ratkaisu!

Säädökset, kuten F-kaasuasetus, voivat muuttua, joten on tärkeää, että yritys ja henkilöstö pysyvät ajan tasalla uusista muutoksista. Emme vastaa mahdollisista muutoksista tai niiden tulkinnasta aiheutuvista seurauksista.

Lähteet:

• https://www.sintef.no/en/latest-news/2020/co2-refrigerant/
• https://www.rsi.edu/blog/hvacr/carbon-dioxide-refrigerant/
• https://www.ashrae.org/file%20library/about/mission%20and%20vision/ashrae%20and%20industry%20history/the-rise-and-fall-of-carbon-dioxide-systems.pdf
• https://ym.fi/otsonikerroksen-suojelun-eu-ja-kansainvalinen-yhteistyo
• https://www.scientificamerican.com/article/ozone-layer-recovery-continues-under-montreal protocol/#:~:text=Nations%20came%20together%20to%20develop,chemicals%20that%20break%20down%20ozone
• https://kylmaextra.fi/teemat/uusi-f-kaasuasetus-astunut-voimaan/
• https://insights.globalspec.com/article/13856/transcritical-use-of-carbon-dioxide-refrigerant