Kälteanlagen werden in vielen unterschiedlichen Branchen eingesetzt, um Produkte oder Prozesse zu kühlen oder zu heizen. Hierbei kann die Anwendung in folgende Bereiche unterteilt werden: [26, 27]

• Die Lebensmittelindustrie und landwirtschaftliche Produktion: Hierzu zählen Supermärkte, Kühlräume, Kühlschränke oder Lagerhallen, die mit Hilfe von Klima- und Kälteanlagen die optimale Temperatur für eine lange Haltbarkeit der Lebensmittel aufweisen.
• Medizin und Forschung: Auch in medizinischen Einrichtungen wie Arztpraxen, Krankenhäusern oder Pharmazieanlagen spielen gekühlte Räume für die Lagerung von Medikamenten oder Blutprodukten eine wichtige Rolle. Die Kryotechnik mit Temperaturbereiche unterhalb von -150 °C findet zudem in der Tieftemperaturkonservierung biogenen Materials oder in der Chirurgie und Forschung ihre Anwendung.
• Wärmeerzeugung: Beispielsweise für die KWK-Kopplung oder für die Beheizung von Wohngebäuden, werden Kältemaschinen als Wärmepumpen eingesetzt.
• (Private) Klimatisierung: Für die Einhaltung der thermischen Behaglichkeitsanforderungen in abgeschlossenen Räumen, wie in PKWs, im Schlafzimmer, in Büros oder Arztpraxen, werden meist Klimatisierungsanlagen eingesetzt, welche es in unterschiedlichsten Größenordnungen und Bauformen gibt.
• Industrielle Kältetechnik: Vor allem bei energieintensiven Herstellungsprozessen, wie in der Metallverarbeitung, der Verfahrenstechnik und chemischen Industrie, werden Kälteanlagen in der Industrie für die Kühlung von Produkten oder Werkzeugen dazu. Die Kältetechnik nimmt hierbei eine wichtige Rolle ein, da die präzise Regelung der Produktions- und Gerätetemperatur vor allem in der Automobilbranche und der Elektronikbranche eine optimale Leistung und Haltbarkeit des fertigen Produkts gewährleistet. Hier sind die größten Kälteleistungen von zum Teil über 5 MW gefragt.

In der praktischen Anwendung liegen die Verdampfungstemperaturen von Propan im Bereich von – 40 °C bis + 15 °C bei einer Temperaturdifferenz von 5 K zum Sekundärmedium. Die Verflüssigung kann bei einer Temperatur von maximal 65 °C erfolgen, weshalb Umgebungstemperaturen von bis zu 50 °C problemlos möglich sind. Grundsätzlich ist Propan somit im TK-/NK- und Klima-Kühlungsbereich einsetzbar. [28]

Aus energetischer Sicht eignet sich Propan am besten für den Normalkühl- und Komfortbereich. Aufgrund der Brennbarkeit und des Explosionsschutzes ist die Erfüllung von Sicherheitsauflagen ab einer Füllmenge von 150 g Kältemittel notwendig, weshalb sich die Anwendung heutzutage vor allem auf Klimatisierungs- und Kühlgeräten im niedrigen Leistungsbereich fokussiert (z.B. Kleinkühlgeräte, steckerfertige Getränkekühler, Tiefkühltruhen, Umwälzthermostate etc.). [7]

Auch im größeren Leistungsbereich wird Propan bei Flüssigkeitskühlsätzen für die Lebensmittel- und Chemieindustrie verwendet. Vor allem aufgrund der guten Energieeffizienz eignet sich Propan als Kältemittel im gewerblichen Einsatz. In Supermärkten sowie Kühlräumen und Kühlmöbeln wird mit Kaskadenanlagen oder indirekten Kältesystemen gearbeitet, um eine höchstmögliche Sicherheit bei höchster Effizienz zu ermöglichen. Als Kälteträger wird meistens Propylenglykol für die indirekte Kühlung eingesetzt, bei Tiefkühlbereichen wird ein zusätzlichen Kälteaggregat mit als CO2-Kaskade ergänzt. [7]

R744-Kälteanlagen werden heutzutage aufgrund der hohen Drucklagen und des daraus resultierenden Regelungsaufwandes meistens nur bei Gewerbekälteanlagen im mittleren und größeren Leistungsbereich eingesetzt (40 – 500 kW Kälteleistung). Der hohe Aufwand und die Komplexität der Kältesysteme machen R744-Kälteanlagen im kleinen Leistungsbereich (< 40 kW NK; < 20 kW TK) eher unwirtschaftlich. Auch die Effizienzsteigerung ist bei kleineren Kälteanlagen mit R744 nur zum Teil umsetzbar. [29]

Abgesehen von der geringen Wirtschaftlichkeit bei kleinen Leistungsbereichen sind CO2-Kälteanlagen für fast alle Komfort-, NK-, und TK-Anwendungen geeignet. Der energetisch gesehene optimale Temperaturbereich liegt bei -10 bis -50 °C im NK-/TK-Bereich. Insgesamt kann in der industriellen Kälteversorgung sowie der Supermarktkühlung bei guter Umsetzung eines CO2-basierten Kühlsystemen eine Reduktion der Betriebskosten durch einen geringeren Energieverbrauch erzielt werden. Einzig die niedrige kritische Temperatur (31 °C) sorgt vor allem bei hohen Umgebungstemperaturen für eine geringe Effizienz im Betrieb. Nutzt man die hohen Temperaturen bei der Gaskühlung im transkritischen Betrieb für die Erwärmung von Brauchwasser oder für Trocknungsprozesse aus, ist ihr Einsatz in Wärmepumpen für Schwimmbäder oder Hotels durchaus vorteilhaft. Auch in Supermärkten werden transkritische Anlagen eingesetzt, meist als Booster-System (NK- und TK-Versorgung mit einem Kältekreislauf). [30, 31]

Bei der ausschließlichen Bereitstellung von Kälte wird zudem auf kaskadierende Systeme gesetzt, bei denen ein primärer Kältekreislauf mit einem anderen Kältemittel die NK-/Komfort-Stufe versorgt und der sekundäre R744-Kreislauf als TK-Stufe subkritisch betrieben wird. Vorteilhaft ist hierbei die hohe volumetrische Kälteleistung von R744 und daraus resultierend geringe Füllmenge, wodurch der Rohrleitungsquerschnitt sowie die Leistung der Umwälzpumpe minimiert werden kann. Die geringen Druckverluste und hohen Wärmeübertragungswetze sind ebenfalls vorteilhaft bei der Verwendung von R744 in Kfz-Klimaanlagen. [31]

Legende:
Grün: Hauptkältemittel
Gelb: Regelmäßige Verwendung
Rot: Eingeschränkte Verwendung
Keine Füllung: Nicht verwendbar/unklare Situation
Erläuterungen: P: Privat; G: Gewerbe; I: Industrie
*: Kaskadenanlage mit NH3 und CO2