Le point critique du CO₂ se situe à 31 °C et 73,8 bar ; au-dessus de cette température, il ne se liquéfie à aucune pression. Quand l’air extérieur dépasse 25 °C, le gaz refoulé par le compresseur ne peut plus se condenser ; dans le refroidisseur de gaz, qui remplace le condenseur, il ne fait que se refroidir. Le côté évaporateur fonctionnant sous le point critique et le côté refoulement au-dessus, le cycle est dit transcritique. Par temps frais, le système revient de lui-même au cycle à condensation que nous connaissons. Le refroidisseur de gaz est, par sa construction, un condenseur à tubes à ailettes résistant à la haute pression.
Les pressions sont très supérieures à l’habitude : 75–100 bar côté refoulement (pression de conception 120–130 bar), 35–40 bar dans la bouteille de pression intermédiaire, 25–30 bar pour les chambres froides (−10 à −5 °C), 12–15 bar pour les chambres négatives (−35 à −30 °C). Dans la disposition booster, courante dans les supermarchés, les compresseurs de l’étage négatif refoulent à l’aspiration de l’étage moyenne température. La vanne haute pression à la sortie du refroidisseur de gaz règle en permanence la pression la plus efficace selon la température extérieure. Cette vanne est la pièce qui détermine le rendement du système.
Ses avantages sont clairs : le potentiel de réchauffement global (GWP) du CO₂ est de 1, il est ininflammable, non toxique, hors des restrictions F-Gaz et bon marché. Les diamètres de tubes sont petits ; grâce à une température des gaz de refoulement pouvant dépasser 100 °C, la production d’eau chaude par récupération de chaleur est très avantageuse. Son point faible est le climat chaud : quand l’air extérieur dépasse 30 °C, le rendement du cycle simple baisse. La compression parallèle, l’éjecteur et le refroidisseur de gaz adiabatique comblent en grande partie cette perte. Sous les climats tempérés et frais, il est plus efficace que les systèmes aux HFC.
Le travail de chantier demande une formation spécifique. Les tubes sont en acier adapté à la haute pression ou en alliage de cuivre K65 ; chaque tronçon isolable comporte une soupape de sécurité. Quand le système s’arrête, la pression monte avec la température ambiante, la pression à l’arrêt est donc prévue à la conception. Sous 5,2 bar, le CO₂ se transforme en glace carbonique ; la charge et la vidange se font en conséquence. Dans les volumes fermés, un détecteur de CO₂ est nécessaire contre le risque d’asphyxie. Vous pouvez lire les valeurs de pression dans notre tableau pression–température des fluides frigorigènes.