COFELY Kältetechnik
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Kältemittel

Kältemittel sind für den Energietransport in Kälteanlagen notwendig. Sie sollten gute thermodynamische Eigenschaften haben, chemisch stabil und in Schmieröl löslich sein, nicht korrosiv, nicht giftig und nicht brennbar sein, niedrige Arbeitsdrücke aufweisen, gut verfügbar und preiswert sein sowie kein Ozonabbau- und kein Treibhauspotential aufweisen. Leider gibt es kein ideales Kältemittel, dass all diese Merkmale erfüllt. Unsere Ingenieure wählen verantwortungsbewußt das für ihre Bedürfnisse am besten geeignete Kältemittel aus.

Natürliche Kältemittel

Die wichtigsten natürlichen Kältemittel sind Ammoniak (NH3), Kohlendioxid (CO2) sowie die Kohlenwasserstoffe Propan und Isobutan. Diese Kältemittel eignen sich vorzüglich für die Industriekälte und für Wärmepumpen, sowie für Kühlschränke. Leider sind aber auch unerwünschte Eigenschaften wie Toxizität, hohe Drucklage oder Brennbarkeit zu beherrschen. Bei Einhaltung der Normen und Sicherheitsregeln ist der Einsatz der natürlichen Kältemittel gut möglich und stellt langfristig die einzige ökologische sowie wirtschaftlich sinnvolle Lösung dar.

Beschränkte Erlaubnis von HFKW Kältemittel

Die derzeit gebräuchlichsten Kältemittel dieser Gruppe sind unter den Bezeichnungen R134a, R407, R410 und R507 bekannt. Sie sind in den meisten Kälteanlagen, Klimageräten und Wärmepumpen im Einsatz.

Durch die 139. Verordnung des BMLFUW vom 21.6.2007 ist die Anwendung von teil- und vollfluorierten Kohlenwasserstoffen (kurz FKW) als Kältemittel in Österreich nur ausnahmsweise und in beschränktem Umfang erlaubt.

Die meisten FKW Kältemittel sind stark wirkende Treibhausgase. Für jedes Kältemittel gibt es deshalb einen definierten GWP-Wert (global warming potential), der für den Fall des Austritts von 1 kg Kältemittel in die Atmosphäre die vergleichbare kg-Anzahl an freigesetztem CO2 angibt.
Durch die neue F-Gas-Verordnung Nr. 517/2014 der EU gelten ab 1.1.2015 deutliche schärfere Regeln. Als Zielsetzung sollen bis ins Jahr 2030 die Emissionen bestimmter fluorierter Treibhausgase weitestgehend  eliminiert werden. Das Phase-Down-Szenario für die Jahre 2015 bis 30 zeigt das nachstehende Diagramm. Die in der EU verfügbaren FKW-Kältemittelmengen (gemessen in CO2-Äquilvalenten) werden aufgrund der Quotenregelung drastisch sinken.

Kältemittel Phase-Down-Szenario in der EU. Referenz für das Jahr 2015 sind die in den Jahren 2009 bis 2012 in der EU durchschnittlich in Verkehr gebrachten Mengen, gemessen in CO2-Äquivalent.

Phase-Down-Szenario

Die konkreten Verbote für bestimmte Anwendungen haben gravierende Auswirkungen auf die stationäre Kältetechnik.

Verbote ab 2020

Verbot für stationäre Kälte- und Klimaanlagen mit HFKW Kältemitteln, die einen GWP-Wert über 2.500 haben (siehe Tabelle).

In bestehende Kälte- und Klimaanlagen dürfen bei Service und Wartung keine neu hergestellten Kältemittel mit GWP-Werten über 2.500 nachgefüllt werden.

FKW-Kältemittel mit GWP (100a) > 2.500

R23
R404A
R417B
R422A
R422D
R507A

12.000
3.780
2.920
3.040
2.620
3.850
 

Dieses Verbot gilt nicht für recycelte Kältemittel. Diese dürfen bis Ende 2029 ohne weitere Beschränkungen bei Instandhaltungsarbeiten in bestehende Anlagen eingefüllt werden.

Verbote ab 2022

Mehrteilige zentralisierte Kälteanlagen für die gewerbliche Verwendung mit einer Nennleistung von 40 kW oder mehr, die fluorierte Treibhausgase mit einem GWP von 150 oder mehr enthalten oder zu ihrem Funktionieren benötigen, außer im primären Kältemittelkreislauf in Kaskadensystemen, in dem fluorierte Treibhausgase mit einem GWP von weniger als 1.500 verwendet werden dürfen (siehe Tabelle).

FKW-Kältemittel mit GWP (100a) > 150

R32
R134a
R407A
R407C
R407F
R410A
R427A

550
1.300
1.990
1.650
1.705
1.980
2.010
 

Neuheit: HFO-Kältemittel

Das Verwendungsverbot von R134a in Kfz-Klimaanlagen innerhalb der EU hat eine Reihe von Forschungsprojekten iniziiert. DuPont und Honeywell bündelten ihre Aktivitäten in einem Joint Venture mit Fokus auf 2,3,3,3-Tetrafluorpropen (CF3CF=CH2). Dieses Kältemittel mit der Bezeichnung R1234yf gehört zur Gruppe der Hyrdo-Fluor-Olefine (HFO). Es handelt sich dabei um ungesättigte HFKW mit chemischer Doppelbindung.

Das Treibhauspotenzial ist außerordentlich gering (GWP100 = 4). Bei Freisetzung in die Atmosphäre erfolgt ein rascher Zerfall des Moleküls innerhalb weniger Tage mit der Folge eines sehr geringen GWP.

Basierend auf Messungen nach ASTM 681 ist R1234yf schwer entflammbar. Wegen seiner geringen Flammgeschwindigkeit und hohen Zündenergie erfolgte eine Einstufung unter der neuen Sicherheitsgruppe "A2L" nach ISO 817.

Die bisher gewonnenen Betriebserfahrungen geben Anlass für eine positive Bewertung, insbesondere mit Blick auf das Leistungs- und Effizienzverhalten. Kälteleistung und Leistungszahl (COP) liegen bei den üblichen Anwendungsbereichen des Kfz-Klimabetriebs innerhalb einer Bandbreite von etwa 5% im Vergleich zu R134a. Mit Blick auf die realtiv einfache Umstellung von Kfz-Klimaanlagen hat sich bisher diese Technologie gegenüber den im Wettbewerb stehenden CO2-Systemen durchgesetzt.

Aus der Gruppe der Hydro-Fluor-Olefine steht eine weitere Substanz mit der Bezeichnung R1234ze(E) zur Verfügung. Das Treibhauspotenzial ist ebenfalls sehr gering (GWP100 = 7). Die thermodynamischen Eigenschaften bieten auch günstige Voraussetzungen zur Verwendung als Kältemittel. Unsere neue Quantum G - Baureihe ist seit Anfang 2015 mit disem Kältemittel lieferbar. Die Effizienz ist gleich wie mit R134a.

Verboten: HFCKW Kältemittel

Nach dem Verbot der FCKWs wurde in der anfänglichen Ermangelung anderer Stoffe vermehrt auf das teilhalogenierte HFCKW-Kältemittel R22 ausgewichen. Dadurch sind sehr viele Anlagen mit R22 errichtet worden, wobei viele davon heute noch in Betrieb sind.
Im Jahr 2010 wurde die Produktion von R22 eingestellt und ab 2015 R22 überhaupt nicht mehr verwendet werden. Bei Störfällen an allen R22-Anlagen empfehlen wir unseren Kunden, auf ein Ersatz-Kältemittel umzurüsten oder die Erneuerung der Anlage vorzunehmen!

Verboten: FCKW Kältemittel

Die bekanntesten FCKW-Kältemittel waren u.a. das R12 und das R502. Aufgrund des außerordentlich hohen Ozonabbaupotentials wurden die FCKW-Kältemittel bereits 1990 verboten. Auch bestehende Anlagen dürfen seit 2000 nicht mehr mit diesen Stoffen versorgt werden.

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