Das Kältemittel
wird benötigt, um den Kältekreislauf überhaupt
aufrecht erhalten zu können. Dazu sind spezifische physikalische
Eigenschaften (Siedetemperatur, kritische Temperatur, kritischer Druck,
Dichte usw.) notwendig. |
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Viele der bekannten Kältemittel
fördern jedoch den Ozonabbau und den Treibhauseffekt.
Deshalb werden bei der Auswahl der Produkte auch das sogenannte Ozonabbau-Potential
(ODP) und das Treibhaus-Potential (GWP) berücksichtigt. Kältemittel
mit hohem ODP und GWP sind nicht mehr erlaubt oder werden verboten. Das betrifft vor allem die bekannten Fluorkohlenwasserstoffverbindungen
(FCKW), auch als Freon (R11, R12, R13, R13B1, R22,
R113, R502) bekannt. |
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Ein geeignetes Kältemittel
für große Kälteanlagen ist Ammoniak
(NH3, R717). Dabei sind die spezifischen Sicherheitsvorkehrungen einzuhalten.
Wenn die Wärmeversorgung mit hohen Temperaturen (bis 160 °C) gefahren werden soll, dann brauchen die Großwärmepumpen (HTWP) spezielle Kältemittel. Hier kommt z. B. R245fa (1,1,1,3,3 Pentafluorpropan - Pentafluorpropan) zum Einsatz. |
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Die untenstehende Auflistung
erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern stellt einen
bewusst gewählten Auszug der wichtigsten Stoffe dar. |
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R134a R134a ist mittlerweile nicht nur aus technischer Sicht die langfristige Alternative für R12. Neben den thermodynamischen Eigenschaften sind insbesondere die Unbrennbarkeit und Ungiftigkeit des Stoffs die Hauptargumente für einen langfristigen Einsatz. Dazu kommen positive praktische Erfahrungen, hohe Verfügbarkeit von Kältemittel und geeigneten Komponenten, günstige Preise und relativ unkomplizierte Handhabung in der Praxis. Dem trägt auch der Gesetzgeber Rechnung, indem R134a offiziell als Ersatzkältemittel für R12 benannt wurde. Mit Ausnahme der Kfz-Klimatisierung wird als Schmierstoff ausschließlich Esteröl verwendet. |
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R22 R22 wurde neben R134a vom Umweltbundesamt als Ersatzkältemittel für R12 benannt. Eine Umrüstung von Altanlagen auf R22 ist jedoch wenig sinnvoll, wenn auch auf R134a umgestellt werden kann, da - im Gegensatz zu R134a - die Verwendung von R22 bereits durch FCKW-Halon-Verbotsverordnung zeitlich begrenzt ist. Demnach darf R22 nur noch bis 31.12.1999 eingesetzt werden, wenngleich auch hier Übergangsregelungen für bestehende Systeme zu erwarten sind, solange kein Ersatzkältemittel definitiv vom Umweltbundesamt benannt ist. Des Weiteren ist eine Umstellung von R12-Anlagen auf R22 durch die doch stark abweichenden thermodynamischen Eigenschaften selten sinnvoll, da zumeist auch wertmäßig größere Anlagenbauteile wie Verflüssiger, Verdichter etc. getauscht werden müssen. Für den kurz- und mittelfristigen Ersatz von R22 zeichnet sich aus unserer Sicht ein Trend in Richtung R407C und R 404A als Substitutionsprodukte ab. Für den langfristigen Ersatz wird sich voraussichtlich R 410A durchsetzen. |
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R290 |
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R404A R404A hat sich neben R 507 als Ersatzstoff für R502 durchgesetzt. Die energetischen und thermodynamischen Eigenschaften sind ähnlich denen von R502. Der geringe Temperaturgleit von ca. 0,5 K ist in der Praxis vernachlässigbar. Als Schmierstoff wird auch hier ausschließlich Esteröl verwendet. Solange vom Umweltbundesamt für R22 kein Ersatzkältemittel benannt ist, wird neben R407C häufig R 404A eingesetzt. |
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R407C R407C ist ein Gemisch aus R32, R125 und R134a und ist inzwischen relativ umfassend erprobt. Dieses Kältemittel ist in erster Linie ein R22-Substitut für Klimasysteme und - unter Einschränkung - auch für Normalkühlung geeignet. Wegen des rel. hohen R 134a-Anteils ergibt sich bei Tiefkühlanwendung eine deutliche Minderung von Kälteleistung und Leistungszahl am Verdichter. Besondere Beachtung verlangt der hohe Temperaturgleit von ca. 7,4 K bezüglich der Auslegung von Wärmetauschern und Regelgeräten. R407C wird mit Esterölen betrieben. |
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R408A R408A ist ein Gemisch aus R22, R143a und R125 und wurde speziell als Drop-in Kältemittel für R502 entwickelt. Der Temperaturgleit ist mit ca. 0,6 K vernachlässigbar gering. R408A ist eine einfache und preiswerte Alternative um R502-Anlagen in Betrieb zu halten, ohne Anlagenteile (außer Trockner) auszutauschen. Langfristig muss jedoch, besonders wegen der R22-haltigkeit, eine Neuanlage mit R404A eingeplant werden. Als Schmiermittel sollte Alkylbenzol, also synthetisches Öl, verwendet werden. Dies macht jedoch in der Regel keine Probleme, da die meisten R502-Anlagen ohnehin mit synthetischem Öl gefüllt sind. |
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R409A R409A ist ein Gemisch aus R22, R124 und R142b und wurde speziell als Drop-in Kältemittel für R12 entwickelt. Der Temperaturgleit beträgt ca. 8 K, das Expansionsventil muss etwas nachjustiert werden. Ein besonderer Vorteil von R409A ist seine Mischbarkeit mit nahezu allen Arten von Kältemaschinenöl. Es muss also in der Regel kein Ölwechsel vorgenommen werden. R409A hat sehr gute thermodynamische Eigenschaften, die bei der Umstellung der Anlage sogar leicht verbesserte Kälteleistungen bei geringerer Stromaufnahme des Verdichters liefern. |
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R410A R410A ist ein nah-azeotropes Gemisch aus R32 und R125 mit einem vernachlässigbar kleinen Temperaturgleit von weniger als 0,2 K. Als möglicher Ersatzstoff für R22 weist R410 A eine um fast 50 % höhere Kälteleistung, jedoch auch eine wesentlich höhere Drucklage, als R22 auf. Das hohe Druckniveau bedeutet eine höhere spezifische Belastung der Anlagenkomponenten, die zur Zeit nur wenige Fabrikate erfüllen können. Maximale zulässige Betriebsüberdrücke von mindestens 40 bar sind eine Voraussetzung für die Verwendbarkeit für dieses Kältemittel. Ein weiteres Kriterium ist die relativ niedrige kritische Temperatur von 73°C. Unabhängig von der Auslegung hochdruckseitiger Komponenten ist damit die Höhe der Verflüssigungstemperatur deutlich eingeschränkt. Nach heutigem Kenntnisstand ist bis in ca. 3-5 Jahren mit einer ausreichenden Verfügbarkeit an R410A-Komponenten und damit mit einem verstärkten Einsatz dieses Kältemittels zu rechnen. R410A wird mit Esterölen betrieben. Das Kältemittel R410A mit einem GWP von 2088 darf ab 2025 nicht mehr in Split-Geräten mit einer Füllmenge von weniger als 3 kg eingesetzt werden. Es sind dann nur noch Kältemittel mit einem GWP (Global Warming Potential [Treibhauspotenzial]) von maximal 750 erlaubt. Als Alternative bietet sich R32* (Difluormethan - CH2F2) an, das sich bereits als Bestandteil des R410A-Gemischs bewährt hat. R32 hat gegenüber R410A einen etwa um 2/3 niedrigeren GWP, eine etwa 20 % höhere volumetrische Kälteleistung und einen etwa 4,4 % höheren theoretischen COP. Daraus ergeben sich ein niedrigerer Stromverbrauch im Kühl- und Heizbetrieb sowie ein geringerer Mengenbedarf. * Das Kältemittel R32 ist ein Einstoffkältemittel. Es eignet sich sehr gut für Klimaanwendungen, für den Kühl- und Heizbetrieb. R32 soll u.a. das Kältemittel R410A ersetzen. Der Sättigungsdruck von R32 ist R410A sehr ähnlich. Dadurch kann die Entwicklung einer R32-Anlage auf Grundlage von R410A-Anlage basieren. Dabei hat R32 eine größere spezifische Kälteleistung als R410A. |
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R413A R413A ist ein Gemisch aus R134a, R218 und R600a und wurde speziell als Drop-in Kältemittel für R12 entwickelt. R413A ist ein sehr guter Ersatzstoff für R12, da es kein Ozonabbaupontential (ODP) besitzt und einen geringen Beitrag zum Treibhauseffekt (HGWP) mit der Verträglichkeit mit allen gebräuchlichen Ölen verbindet. Besonders die letzte Eigenschaft erweist sich in hermetischen Systemen als großer Vorteil, da ein Wechsel zu anderen Kältemitteln zumeist problematisch, umständlich und aufgrund des mehrfachen Durchspülens mit Ölen kostenaufwendig ist. Der Temperaturgleit beträgt ca. 7K, das Expansionsventil muss etwas nachjustiert werden. Wie bei allen chlorfreien Kältemitteln muss auch bei R 413A ein Trockner mit einer Porosität von 3Å eingesetzt werden. Da R413A kein R22 enthält, ist es neben R134a als Ersatzstoff für R12 in Kfz-Klimaanlagen zugelassen. |
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R507 R507 ist ein nah-azeotropes Gemisch aus R143a und R125 und wurde speziell als Ersatzstoff für R502 entwickelt. Der Temperaturgleit ist praktisch 0K. Ansonsten ist R507 sowohl in der Anwendung als auch thermodynamisch weitestgehend mit R404A vergleichbar und benötigt wie dieses auch Esteröl als Schmiermittel. |
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R717 | ||
R717 Ammoniak [NH3] ist ein entzündbares Gas., verursacht schwere Verätzungen der Haut sowie schwere Augenschäden und ist beim Einatmen giftig. Es wird zunehmend hauptsächlich in gewerblichen Kühlanlagen eingesetzt. |
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R718 | ||
R718 Wasser [H2O] ist ungiftig, nicht brennbar, leicht verfügbar und kostengünstig. |
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R744 | ||
R744 (Kohlenstoffdioxid
bzw. Kohlendioxid [CO2]) wurde schon vor 150 Jahren als Kältemittel
verwendet. Es ist ein natürlicher vorkommender Stoff, praktisch
unbegrenzt verfügbar, fällt als Nebenprodukt industrieller
Prozesse an und ist tausendfach weniger schädlich für die
globale Erwärmung als alle heute verwendeten synthetischen Kältemittel.
Außerdem ist es nicht giftig und nicht brennbar. Das R744 hat eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung und ist besonders für Wärmepumpen, stationäre und mobile Klimaanlagen (PKW-Klimatisierung) geeignet. |
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R744A Distickstoffmonoxid bzw. Lachgas (N2O) ist ein anorganisches Einstoffkältemittel. Da Distickstoffmonoxid die gleiche Molmasse wie Kohlendioxid (CO2) aufweist, hat man der kältetechnischen Bezeichnung R744 ein "A" angefügt, um es von Kohlendioxid unterscheiden zu können. Distickstoffmonoxid ist unter Atmosphärenbedingungen ein farbloses Gas, das sich im Temperaturbereich zwischen ca. -90 °C und +36 °C unter entsprechendem Druck verflüssigen lässt. Die Verdampfung kann somit zur Kühlung bis hin zu tiefen Temperaturen genutzt werden. |
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R1234yf | ||
R1234yf soll in den Autoklimaanlagen ab 2017 in Europa Pflicht sein: Aber Untersuchungen des Umweltbundesamtes und der Bundesanstalt für Materialforschung bestätigen, dass der neue Kühlstoff bei einem Fahrzeugbrand bei 405 °C in Flammen aufgeht und hochgiftige Gase freisetzt. Es entsteht Fluorwasserstoffsäure die bei dem Kontakt mit Wasser zur Flusssäure wird, die schon in geringen Mengen tödlich ist. Die Aufnahme des Giftes kann unbemerkt vor sich gehen. Die Flüssigkeit wird schnell von der Haut und den Schleimhäuten aufgenommen und wirkt stark ätzend. Beim Einatmen kann sie akut zu einem Lungenödem und chronischen Schäden bis hin zum Tod führen. |
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VDMA-Einheitsblatt
- 24020-4:2011-06 — Betriebliche Anforderungen an Kälteanlagen |
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Der GWP-Wert (global warming potential) definiert das relative Treibhauspotenzial im Bezug auf CO2. Die Abkürzung hierfür lautet CO2e (e - für equivalent). Der Wert beschreibt die Wirkung der mittleren Erwärmung über einen bestimmten Zeitraum. In den meisten Fällen werden 100 Jahre betrachtet. Je höher also der GWP-Wert ist, desto klimaschädlicher ist die entsprechende Kältemittel. Ein konkretes Rechenbeispiel: Das CO2-Äquivalent des verbreiteten Kältemittels R134a, auf einen Zeitraum von 100 Jahren betrachtet, ist 1430. Das bedeutet, dass ein Kilogramm R134a innerhalb der ersten 100 Jahre nach der Freisetzung 1.430 Mal so stark zum Treibhauseffekt beiträgt wie ein Kilogramm CO2. Die Freisetzung von 1 kg R134a entspricht also der Freisetzung von 1.430 kg CO2. Die am häufigsten eingesetzten fluorierten Kältemittel und ihr GWP: R134a = GWP 1430 R404A = GWP 3922 R407C = GWP 1774 R407F = GWP 1825 R449A = GWP 1282 R410A = GWP 2088 R422D = GWP 2729 R32 = GWP 675 R1234yf = GWP 4 Zum Vergleich: Einige Alternativen zu F-Gasen und ihr GWP (natürliche Kältemittel) R744 (CO2) = GWP 1 R717 (Ammoniak) = GWP 0 R290 (Propan) = GWP 3 R600a (Isobutan) = GWP 3 |
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Die EU-Verordnung über fluorierte Treibhausgas definiert detailliert Maßnahmen mit dem Ziel, CO2-Äquivalente beim Kältemitteleinsatz weiter und drastisch zu reduzieren. Ein wichtiger Aspekt ist der FKW-Ausstieg für Kältemittel mit hohem GWP (global warming potential). Daraus ergibt sich ein künftig sehr schneller Ausstieg für Kältemittel mit hohem GWP. |
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Novellierung F-Gase-Verordnung 2023/2024 |
Sachkunde-Zertifikat - Sachkundenachweis
Die ChemKlimaschutzV unterscheidet bezüglich der Sachkunde zwischen Anlagen bis 3 kg Füllgewicht (6 kg bei hermetisch dichten Anlagen) und solchen mit mehr Kältemittel. Die Sachkundebescheinigungen (Zertifikate) werden im Hinblick auf folgende Tätigkeiten unterschieden:
Die Zertifikate werden in verschiedene Kategorien unterteilet:
Die Schulung wird auch als E-Learning angeboten. Hier müssen die Module von jedem Teilnehmer vor Beginn der Präsenzschulung bearbeitet werden und ist für die Zulassung zur Prüfung verpflichtend. Das E-Learning umfasst insgesamt 13 LE und Lehrinhalte der Chemikalien-Ozonschichtverordnung sowie der Durchführungsverordnung (EU) 2015/2067. |
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Mechatroniker für Kältetechnik/Mechatronikerin für Kältetechnik (Ausbildung) - BIBB |
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Man unterscheidet zwischen | ||||||||||||||||
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Bei der Auslegung und Bemessung eines kältemittelführenden Rohrleitungssystems sind besonders zu beachten: |
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Bei Klimageräten kann die kältetechnische Verbindung von Raum- und Außenteil durch vorgefüllte Kältemittelleitungen hergestellt werden. Bei dem installieren von vorgefüllten Kältemittelleitungen (z. B. 2,5 m und 5,0 m) ist kein Umgang mit Kältemittel erforderlich. Die kältetechnische Verbindung erfolgt einfach durch Zusammenschrauben von Schnellkupplungen. Hier können auch mehrere Kältemittelleitungen miteinander verbunden werden. Dabei ergibt sich die maximal zulässige Länge aus den technischen Parametern des Klimagerätes. |
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Bei der Montage von vorgefüllten Kältemittelleitungen ist kein Umgang mit Kältemittel erforderlich. Die kältetechnische Verbindung erfolgt mittels mehrfach lösbarer Schnellkupplungen. |
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In Kälteanlagen dürfen nur Rohre und Bauteile, die den Regelwerken der Kälte- und Klimatechnik (z. B. DIN EN 378-1 - 2021-06) entsprechen, eingesetzt werden. Nur dann können technische und rechtliche Gewährleistungsanforderungen erreicht werden. So ist z. B. Kupfer ein ausgesprochener Tieftemperaturwerkstoff und daher besonders für Bauteile in Kälteanlagen geeignet. Denn Kupfer weist bei abnehmenderTemperatur steigende Festigkeit und Dehnung auf. Erscheinungen wie Tieftemperaturversprödung gibt es bei Kupferwerkstoffen demnach nicht. Der Werkstoff Cu-DHP ist nach den einschlägigen Regelwerken für Temperaturen von –269 °C bis +250°C verwendbar. Außerdem ist Kupfer gegenüber fast allen üblicherweise verwendeten Kältemitteln und den entsprechenden Mischungen beständig. Dies sind insbesondere alle Sicherheitskältemittel, Kohlendioxid und brennbare Kohlenwasserstoffkältemittel und deren Mischungen. |
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Hier ausführlicher > Kupferrohre in der Kälte-Klimatechnik, für technische und medizinische Gase - Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e.V. |
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Verbindungen in Kältemittelleitungen (z. B. bei der Installation von Direktverdampfer-Wärmepumpen) müssen unter Stickstoff hartgelötet werden, damit eine Zunderbildung im inneren des Kupferrohres verhindert wird. Zunder kann zu schweren Kompressorschäden und zum Dichtsetzenvon Armaturen führen und ist die Grundlage von Korrosion (Anlaufen/Verzunderung) inner- und außerhalb der Rohrleitungen. Lötverbindungen, die unter Verwendung des Formierens entstehen, benötigen keine aufwendigen Nacharbeiten. |
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Hartlote für die Kältetechnik - Ralf Tschöpe, Handelsvertretung für Schweiß- und Löttechnik |
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Formieren im Rohrleitungs- und Behälterbau
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Neben dem Hartlöten und Schweißen kann auch bei Kupferrohr die Presstechnik eingesetzt werden. Bei der Presstechnik entfällt der Arbeitsschritt des Formierens, da bei dieser kalten Verbindungstechnik keine Zunderbildung auftritt. |
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Wenn in der Nähe von Pressverbindungen Hartlötungen notwendig sind, so müssen Mindestabstände eingehalten werden, damit das Dichtelement nicht durch Hitzeeinwirkung beschädigt wird. Hier sind die vom Hersteller angegebenen Maße einzuhalten. Die in der Praxis bekannten Abhilfemaßnahmen zur Kühlung des Pressfittings (z. B. Kühlung mit feuchtem Lappen, Kühlspray) sollten möglichst vermieden werden. |
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Die Press-Revolution - >B< MaxiPro |
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Mit der EG-VO 842/2006 über die treibhauswirksamen F-Gase erfüllt der Europäische Gesetzgeber die Vorgaben des Kyoto-Protokolles zur Senkung der Emissionen von Treibhausgasen und zum Klimaschutz. Wie schon nach der EG-VO 1005/2009 (bis zum 31.12.2009 EG-VO 2037/2000) zur Regelung der FCKW und H-FCKW Kältemittel ist heute der nationale Gesetzgeber analog der EG-VO 1005/2009 (bis zum 31.12.2009 EG-VO 2037/2000) gefordert, für die Ergänzung der Europäischen Vorgaben hinsichtlich der Sanktionen und Sachkunde zu sorgen. Da eine EG-Verordnung unmittelbar geltendes Recht in einem Mitgliedstaat ist, braucht die EG-VO 842/2006 nicht erst durch den deutschen Gesetzgeber umgesetzt werden. |
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Die Dichtheit der Anlagen und Systeme (Containment) und die regelmäßige Überwachung, Protokollierung und Aufzeichnung (Monitoring) sind Hauptbestandteil der neuen Verordnung. Um die geregelten Stoffe dicht in den Anlagen zu halten und direkte Emissionen zu vermeiden, sind regelmäßige Dichtheitskontrollen, durchgeführt vom einem sachkundigen Kälte-Klima-Fachbetrieb, unumgänglich. Um die Energieverbräuche, also die indirekte Emission (Stichworte Energieeffizienz und TEWI) in den Griff zu bekommen, bedarf es zusätzlich einer regelmäßigen Wartung der gesamten Anlage, um sie im energetischen Sollzustand zu halten, ebenfalls durchgeführt von einem sachkundigen Kälte-Klima-Fachbetrieb. Damit die nationalen und europäischen Prüfbehörden die ordnungsgemäße Einhaltung nachprüfen können, wird außerdem eine lückenlose Dokumentation aller Tätigkeiten und Kältemittelbewegungen verlangt, sowohl vom Anlagenbetreiber als auch von den EU-Staaten selbst. > mehr |
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Kälte-Klima-Fachbetrieb in meiner Nähe - VDKF Verband Deutscher Kälte-Klima-Fachbetriebe e.V. |
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Hinweis!
Schutzrechtsverletzung: Falls Sie meinen, dass von meiner Website
aus Ihre Schutzrechte verletzt werden, bitte ich Sie, zur Vermeidung
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umgehend bereits im Vorfeld zu kontaktieren, damit
zügig Abhilfe geschaffen werden kann. Bitte nehmen Sie zur Kenntnis:
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der Schadensminderungspflicht als unbegründet zurückgewiesen. |
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