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.
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.
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.
Alternativ-Kältemittel
Die untenstehende Auflistung erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sondern stellt einen bewusst gewählten Auszug der wichtigsten Stoffe dar.
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.
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.

R290
R290 ist auch als Propan bekannt und hat sehr ähnliche thermodynamische Eigenschaften wie R22 und einen ebenso weiten Einsatzbereich. Die Verträglichkeit von Materialien und Wärmetauschern ist gegeben, bei elektrischen Komponenten muss auf einen ggf. erforderlichen Ex-Schutz geachtet werden. Grundsätzlich könnte Propan als Kältemittel überall dort eingesetzt werden wo heute noch R22 verwendet wird. In einigen Ländern, speziell im asiatischen Raum, wird Propan als Drop-in verwendet. In zentralen Klimaanlagen, z. B. in Malaysia, Thailand, Philippinen, Indonesien und Singapur, wurde mit Erfolg R22 gegen R290 ausgetauscht.
Neben dem R290 (Propan) gibt es die Kältemittel mit höherer Entflammbarkeit R-600a (Isobutan) oder R-1270 (Propen).

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
R718
R718 Wasser [H2O] ist ungiftig, nicht brennbar, leicht verfügbar und kostengünstig.
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.
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.
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.


Kältemittel-Verordnung: Vorschriften, Alternativen und Betreiberpflichten
- Dirk Blank, MVV Energie AG

VDMA-Einheitsblatt - 24020-4:2011-06 — Betriebliche Anforderungen an Kälteanlagen
Natürliche und halogenfreie Kältemittel
Sicherheitsdatenblätter Kältemittel
 
 
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
 
 

Kältemittel der Zukunft

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.
Ein Trend in Kühlanlagen, aber für auch Klima- und Heizungsanlagen (Wärmepumpen), geht in Richtiung ungesättigte Fluorchemikalien (Hydrofluorolefine [HFO], darunter R1234yf, R1234ze und R1233zd). Diese Kältemittel bedeuten einen wichtigen Schritt hin zu einem sehr geringen Treibhauspotenzial.
Aber auch R290 (Propan [C3H8] - leicht entflammbar und schwerer als Luft) und R744 (Kohlendioxid - Kohlenstoffdioxid [CO2] - klimaneutral [nicht brennbar, geruchslos, nicht toxisch und farblos sowie ungiftig, aber große Kohlendioxidleckagen können Sauerstoff verdrängen und stellen ein Erstickungsrisiko dar]) in Kühl- Klima- imf Heizungsanlagen sowie R717 (Ammoniak [NH3] - entzündbares Gas., verursacht schwere Verätzungen der Haut und schwere Augenschäden und ist beim Einatmen giftig) in gewerblichen Kühlanlagen werden zunehmend eingesetzt. Auch R718 (Wasser) ist ungiftig, nicht brennbar, leicht verfügbar und kostengünstig.

Novellierung F-Gase-Verordnung 2023/2024
Kampmann GmbH & Co. KG
Kältemittel – wie geht es weiter? Diskussionen, Prognosen und Trends
Stephan Bachmann, DanfossGmbH
R290 - Propan als Kältemittel – Was kann es leisten und wo sind die Grenzen?
Volker Weinmann, DAIKIN Airconditioning Germany GmbH
Ganz natürlich: Das Kältemittel R-744 – Kohlendioxid
Westfalen AG
Wasser (R718) - das natürliche Sicherheitskältemittel
Efficient Energy GmbH
R718 Wasser das natürliche Sicherheitskältemittel
www.kka-online, Bauverlag BV GmbH
Zurück in die Zukunft der Kälteerzeugung - R717 - Ammoniak
GEA Group Aktiengesellschaft
Erfahren Sie die Wahrheit über so genannte "natürliche" Kältemittel
The Chemours Company

 
 

Sachkunde-Zertifikat - Sachkundenachweis
Seit 4. Juli 2008 dürfen laut "F-Gase-Verordnung" und EG-Verordnung 303/2008 folgende Arbeiten nur noch durch Personen durchgeführt werden, die ein Sachkunde-Zertifikat (Sachkundenachweis; <Kälteschein1>) der entsprechenden Kategorie besitzen.
Wenn Arbeiten am Kältemittelkreislauf von Klimaanlagen oder Wärmepumpen mit fluorierten Treibhausgasen2 durchgeführt werden, dann muss der Betrieb seit 2011 einen Sachkundenachweis bzw. Sachkunde-Zertifikat vorweisen. Der Betrieb muss sich bei der zuständigen Landesbehörde (Bezirksregierung) nach § 6 Chemikalien-Klimaschutzverordnung (ChemKlimaschutzV) zertifizieren lassen. Auch die sachkundigen Mitarbeiter muss laut § 5 ChemKlimaschutzV geschult werden.
1 Kälteschein ist eine alte Bezeichnung und entspricht der Tätigkeiten an Kälte- und Klimaanlagen sowie Wärmepumpen Sachkunde gem. § 5 ChemKlimaSchutzV Kategorie I und Kategorie II
2 Fluorierten Treibhausgase enthalten Fluor. Typische Vertreter sind fluorierte Kohlenwasserstoffe, wie Tetrafluormethan (CF4), teilfluorierte Kohlenwasserstoffe wie Trifluormethan (CHF3) und auch Schwefelhexafluorid (SF6). Viele der gängigen Kühlschränke, Autoklimaanlagen und Wärmepumpen werden derzeit mit fluorierten Treibhausgasen als Kältemittel betrieben. Die fluorierten Treibhausgase haben die FCKW als Kältemittel abgelöst oder ersetzt.
Schulungen zur SHK-Fachkraft für Klima- und Wärmepumpenanlagen werden von den Fachverbänden und Innungen angeboten. Die Zulassungsvoraussetzungen sind eine Ausbildung in einem der folgenden Ausbildungsberufe:

  • Anlagenmechaniker für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik
  • Zentralheizungs- und Lüftungsbauer
  • Gas- und Wasserinstallateur
  • Ofen- und Luftheizungsbauer
  • Ingenieure (mit mind. 2-jähriger Berufserfahrung)

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:

  • a) Dichtheitskontrolle von Anlagen mit 3 kg fluorierten Treibhausgasen oder mehr und von Anlagen mit 6 kg fluoriertenTreibhausgasen oder mehr in hermetisch geschlossenen Systemen, die als solche gekennzeichnet sind
  • b) Rückgewinnung
  • c) Installation
  • d) Reperatur, Instandhaltung oder Wartung
  • Stilllegung an Kühlaggregaten von ortsfesten Kälteanlagen, Klimaanlagen, Wärmepumpen, Kühlfahrzeugen und -anhängern, einschließlich des Eingriffs in den Kältekreislauf

Die Zertifikate werden in verschiedene Kategorien unterteilet:

  • Kategorie 1: alle genannten Tätigkeiten a) bis d)
  • Kategorie 2: Tätigkeit nach Buchstabe a), sofern nicht in den Kältemittelkreislauf, der fluorierte Treibhausgase enthält, eingegriffen wird.Tätigkeiten nach den Buchstaben b), c) und d), sofern sie Kälteanlagen, Klimaanlagen und Wärmepumpen mit weniger als 3 kg fluorierten Treibhausgasen oder hermetisch geschlossene Systeme (entsprechend gekennzeichnet) mit weniger als 6 kg fluorierten Treibhausgasen betreffen
  • Kategorie 3:Tätigkeit nach Buchstabe b) in Anlagen mit weniger als 3 bzw. 6 kg fluorierten Treibhausgasen (wie oben)
  • Kategorie 4:Tätigkeit nach Buchstabe a), sofern nicht in den Kältemittelkreislauf, der fluorierte Treibhausgase enthält, eingegriffen wird

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.
 
 
Kältemittelleitungen
Kältemittelleitungen
Quelle: Carrier
Die Verbindung zwischen dem Außen- und den Innengeräten einer Klimaanlage wird mit einer Kältemittelleitung vorgenommen. Durchmesser und Länge der Kältemittelleitung hängen vom Klimasystem und von dem verwendeten Kältemittel ab. So erlaubt das Kältemittel R 410 A aufgrund seiner hohen Wärmeaufnahme besonders lange und schlanke Leitungssysteme. Neben der eigentlichen Kältemittelleitung gibt es separate Leitungen für die elektrische Steuerung und die Ableitung von Kondenswasser. Solche Anlage nennt man auch Split- und Direktverdampfungsanlagen.
Bei Arbeiten an Klimaanlagen ist die DIN EN 378-2 (Kälteanlagen und Wärmepumpen - Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen - Teil 2: Konstruktion, Herstellung, Prüfung, Kennzeichnung und Dokumentation) zu beachten.
Man unterscheidet zwischen

Saugleitungen
Druckleitungen (Heißgasleitungen)
Flüssigkeitsleitungen

Bei der Auslegung und Bemessung eines kältemittelführenden Rohrleitungssystems sind besonders zu beachten:

Druckabfall
Ölrückführung
Verdichterschutz
 
 
Vorgefüllte Kältemittelleitung
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.
Bei der Montage von vorgefüllten Kältemittelleitungen ist kein Umgang mit Kältemittel erforderlich. Die kältetechnische Verbindung erfolgt mittels mehrfach lösbarer Schnellkupplungen.
Vorgefüllte Kältemittelleitungen mit Schnellkupplungen
Quelle: REMKO GmbH & Co. KG
Schnellkupplungen ein-/beidseitig für Kältemittel-Leitungen
Quelle: KTT - Klima Tech Tirol
Kältemittel-Doppelrohr mit Schnellkupplungen ein-/beidseitig
Quelle: KTT - Klima Tech Tirol
Die Anschlüsse der Klimageräte sind mit unterschiedlichen, selbstdichtenden Einfachkupplungen ausgerüstet. (Das Anschlussventil am Außenteil des Klimagerätes verfügt über eine Absperrvorrichtung, das Raumteil nicht.) Bei dem Anschluss der Splitleitungen ist auf das Herstellen der korrekten Verbindungen zu achten.
Bei der kältetechnischen Verbindung muss zuerst zwischen dem Raumgerät und den Splitleitungen und erst dann zwischen Splitleitungen und Außenteil hergestellen werden. Bei der Verwendung eigener Kälteleitungen (ohne Kältekupplungen) ist diese Reihenfolge ebenfalls einzuhalten!
Die Splitleitungen (Gas- und Flüssigkeitsleitung bzw. Saug- und Druckleitung) haben jeweils eine Einfachkupplungshälfte "männlich" und eine Einfachkupplungshälfte "weiblich", die über einen Schraderventilanschluss verfügt.
In Kombination mit den an den Splitgeräten bereits vorinstallierten Kupplungshälften ist ein fehlerhafter Anschluss der Splitleitungen (sofern die richtigen Splitleitungen verwendet werden) ausgeschlossen, da jeweils immer nur eine Kombination aus zwei passenden Kupplungshälften zur Verfügung steht. Splitleitungen mit gleichen Abmessungen (Kupplungsgröße) können über ihre Kupplungen aneinandergereiht und so bis zu einer max. Länge von 20 m verlängert werden.
Diese Kupplungen dürfen nach dem erfolgten Verschrauben nur noch von einem Fachkundigen bzw. einem autorisierten Kundendienst getrennt bzw. gelöst werden (Kältemittelverlust)!
Quelle: Glen Dimplex Deutschland GmbH
 
 

Kupferrohr

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.
Folgenden Kältemittel sind nur bedingt verwendbar. Ammoniak (R717 – Die Verwendung ist technisch möglich, aber derzeit nicht zugelassen) und Schwefeldioxid (R764– Nur in trockenem Zustand verwendbar). Der Betrieb von Anlagen mit dem Kältemittel CO2 erfordert den Einsatz von Bauteilen mit höherer Druckbeständigkeit. Hier werden Bauteile aus Kupferlegierungen eingesetzt.
Die bei der Montage vor Ort in Kältemittelkreisläufen zu installierenden Rohre müssen DIN EN 12735–1 (Kupfer und Kupferlegierungen – Nahtlose Rundrohre für die Kälte-und Klimatechnik – Teil 1: Rohre für Leitungssysteme) entsprechen. Diese Norm beschreibtsowohl Rohre aus Reinkupfer Cu-DHP als auch Rohre aus niedriglegiertem Kupfer CuFe2P z. B. für Hochdruckanwendungen..

Hier ausführlicher > Kupferrohre in der Kälte-Klimatechnik, für technische und medizinische Gase - Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e.V.
 
 

Kältemittelleitungen löten

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.
Bei dem Transport, der Installation und dem Löten von Kältemittelleitungen ist, genauso wie bei Trinkwasserleitungen, auf eine besondere Sauberkeit zu achten. Es dürfen keine Fremdstoffe (Späne, Zunder, Flussmittel, Feuchtigkeit) in das Rohrinnere gelangen. Späne und Zunder könnten den Ringdüsenspalt des Expansionsventils und den Kompressor blockieren. Flussmittel und Feuchtigkeit führen im Kältemittelkreislauf auf Dauer zur Bildung aggressiver Säuren, die z. B. die Wicklungen des Elektromotors angreifen oder Kupferplattierung bewirken.
Die Zunderbildung im Rohr wird durch eine Formierung mit einen leichten Stickstofffluss (Formiergas) beim Löten, bei dem eine Reibung im Rohr entsteht, unterdrückt.
In der Kältetechnik werden neben dem Silberlot gerne phosphorhaltige Lote (z. B. L-Ag2P [91,7 % Cu, 2 % Ag, 6,3 % P], L-CuP6 [93,8 % Cu, 6,2 % P], L-Ag5P [89% Cu, 5% Ag, 6% P]) eingesetzt. Diese können für Kupferrohre ohne Flussmittel verarbeitet werden, weil der enthaltene Phosphor (5 – 7 %) die Oxidation des Grundwerkstoffs verhindert.
Lote für tiefe Temperaturen sind nicht zugelassen.

Das Hartlöten als die empfohlene Verbindungstechnik erfolgt unter Verwendung von Hartloten nach DIN EN ISO 17672. Gegebenenfalls sind Flussmittel nach DIN EN 1045 anzuwenden. Je nach Einsatztemperatur ist also ein geeignetes Lot auszuwählen. Vor und während des Verbindungsvorgangs durch Hartlöten oder Schweißen sind die Rohrleitungen zur Vermeidung von Zunderbildung auf den Innenoberflächen mit einem trockenen Schutzgas zu spülen. Schutzgase sind z. B. Inertgase (Edelgase, Stickstoff und deren Mischungen) oder Formiergase wie beispielsweise handelsübliche Schutzgasmischungen (z. B. Stickstoff-Wasserstoff, Stickstoff-Argon, etc.). Der Wasserstoffanteil darf aus Sicherheitsgründen einen Maximalwert von 4 Vol.-% nicht überschreiten. Quelle: DKI

Hartlote für die Kältetechnik - Ralf Tschöpe, Handelsvertretung für Schweiß- und Löttechnik
Kupferrohre in der Kälte- Klimatechnik, für technische und medizinische Gase
- Deutsches Kupferinstitut Berufsverband e.V.
 
 

Formieren


Rohrinnenoberflächen - mit und ohne Formieren



Druckmanometer
Quelle: Harris Products Group

Das Formieren ist ein Verfahren, durch das die Nahtwurzel während des Schweißens oder bei dem Hartlöten der Sauerstoff der Innenrohrwandung mit einem Schutzgas bzw. Formiergas ferngehalten wird. Beim Hartlöten von Kupferrohren und Kupferlegierungen (Messing [Kupfer-Zink | Cu-Zn], Rotguss [Rotmessing Kupfer-Zink-Zinn-Legierung | Cu Zn Sn]), und hier besonders bei Kältemittelleitungen, verhindert eine Formierung eine Oxidation (Zunderbildung) der Rohroberfläche an der Innenseite.Lötverbindungen, die unter Verwendung des Formierens entstehen, benötigen keine aufwendigen Nacharbeiten.

Ohne das Formieren bildet sich bei dem Erwärmen auf der Rohrinnenoberfläche eine helle bis dunkelbraune Verfärbung (Anlauffarben) bis hin zur Zunderbildung. Diese werden dann später, besonders durch HFKW-Kältemittel mit synthetischen Ölen, abgetragen. Die festen Zunderteile können zu Schäden an den Kälte-Armaturen, Ventilen, Mess- und Regeleinheiten führen. Die Folge ist dann ein Anlagenausfall.
Vor und während des Hartlötvorgangs sind die Rohrleitungsabschnitte, in denen Fittings installiert werden sollen, mit trockenen Inertgasen (z. B. Edelgase, Stickstoff und deren Mischungen) oder Formiergas (z. B. Stickstoff-Wasserstoff, Stickstoff-Argon) zu spülen. So bleiben Rohre oxidfrei und es kann  eine Oxidation bzw. Zunderbildung auf den Innenoberflächen des Kupferrohres und den Fittings verhindert werden. Hierbei darf der Wasserstoffanteil des Gases aus Sicherheitsgründen einen Maximalwert von 4 Vol.-% nicht überschreiten.
In der Regel wird Stickstoff zum Formieren verwendet. Das Gas wird z. B. durch das Schrader-Ventil in das System eingebracht und auf der anderen Seite durch eine Öffnung über ein Wasserbad abgelassen.

Eine Stickstoff-Gasflasche wird mit einem Druckminderer verbunden und über einen Schlauch oder ein Rohrstück an die Einfüllöffnung der Anlage angeschlossenen. Dabei ist eine Druckeinstellung nicht erforderlich. Es genügt, dass durch das eingebrachte Gasvolumen der Sauerstoff ausreichend verdrängt wird. Dabei hat sich eine Durchflussmenge von 1 - 1,4 l/min oder einem Druck von 0,10 - 0,14 bar bewährt. Das Austrittsventil an der Anlage wird dann soweit geöffnet, bis eine leichte Gas-Ausströmung erreicht ist. Erst dann beginnt man mit dem Erwärmen der Lötstelle und lässt so lange Gas einströmen, bis die Lötstelle erkaltet ist.
Ein zu hoher Gasdruck oder eine zu hohe Durchflussmenge muss vermieden werden, damit die Lötstelle nicht zu stark abkühlt, weil sonst der Lotfluss (die Kapillarwirkung) erheblich beeinträchtigt wird.

Formieren im Rohrleitungs- und Behälterbau
- Michael Wolters, Manager Application Technology Welding & Cutting, Messer Group GmbH
Formieren & Wurzelschutz - Linde GmbH, Gases Division


Kupferrohr gelötet ohne und mit Formieren
Quelle: Messer Group GmbH
 
 

Kältemittelleitung pressen

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.
Das Verpressen von Trinkwasser-, Heizungs-, Gas- und CO2-Rohren wird schon seit Jahrzehnten mit hoher Präzision und langer Haltbarkeit durchgeführt. Inzwischen wird auch die Presstechnik im Bereich der Kälte- und Klimatechnik eingesetzt. Das Problem war, stabile, dichte Pressverbindungen, die langfristig abdichten, hohen Betriebdrücken standhalten und für Kältemittel geeignet sind, herzustellen. Hier wurden speziell aufeinander abgestimmte Fittings, Dichtringe und Presswerkzeuge, die auch die besonderen Anforderungen an Temperaturbeständigkeit und Ölfestigkeit erfüllen, entwickelt.


Presssystem >B< MaxiPro
Quelle: Conex Bänninger - IBP GmbH

Ein Beispiel ist das Presssystem >B< MaxiPro® zur Herstellung dauerhaft dichter, sicherer Rohrverbindungen in der Kälte-Klimatechnik, das speziell für Anwendungen bis 48 bar Betriebsdruck entwickelt wurde.

>B< MaxiPro ist ausschließlich durch geschulte und zertifizierte (>B< MaxiPro Training) Fachhandwerker zu verarbeiten. Alle Anlagen sind gemäß der gesetzlichen Vorgaben und den allgemein anerkannten Regeln des Kälteanlagenbauerhandwerks unter Beachtung der lokalen Unfallverhütungsvorschriften zu installieren.


Presssystem >B< MaxiPro
Quelle: Conex Bänninger - IBP GmbH

Vor der Verarbeitung ist zu prüfen, ob Rohr, Fitting und Pressebacke die richtige Größe haben.
Fittings und Rohre müssen sauber und frei von Verschmutzungen sein, der O-Ring darf keine Beschädigungen aufweisen und die Profile sind zu prüfen. Grundbacken und Wechseleinsätze müssen frei von Verschmutzungen sein. Pressverbindungen sollten ausschließlich an nicht unter mechanischer Spannung stehenden Rohren vorgenommen werden.
• Die Verbindung ist hergestellt, sobald der Pressvorgang gestartet und vollständig beendet wurde.
• Pressen Sie nicht mehrfach den gleichen Fitting.
• Nach der Verpressung sollte die Verbindung nicht verdreht werden.
Quelle: Conex Bänninger - IBP GmbH.


Durch eine Verpressung vor, auf und hinter der O-Ring-Sicke wird mit >B< MaxiPro eine dauerhaft dichte, kraftschlüssige Verbindung hergestellt.

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.


Pressbacken >B< MaxiPro
Quelle: Conex Bänninger - IBP GmbH

Einsatz und Tausch von Wechseleinsätzen:
• Entfernen Sie immer die Pressbacke aus dem Presswerkzeug, bevor Sie den Einsatz wechseln.
• Die Einsätze bestehen aus zwei Teilen (Paar) und sind mit einer Nut versehen, sodass sie seitlich in die Backe ge- schoben werden können. Ein gefederter Haltestift sichert den Einsatz in der Backe.
• Die Nut stellt sicher, dass beide Wechseleinsätze korrekt eingesetzt werden.
• Wählen Sie die richtige Größe des Wechseleinsatzes für den zu verpressenden Fitting und stellen Sie sicher, dass beide Teile des Einsatzes die gleiche Grösse haben.
• Setzen Sie den ersten Teil des Einsatzes von der Seite in die Grundbacke ein. Achten Sie darauf, dass der Einsatz auf der entsprechenden Nut sitzt und der Punkt auf dem Einsatz in Richtung Backenöffnung zeigt. Sie spüren ein Klicken, sobald der Haltestift einrastet.
• Wiederholen Sie den Vorgang mit dem zweiten Teil des Einsatzes.
• Um die Wechseleinsätze zu entfernen, drücken Sie bitte die beiden Knöpfe an der Backenöffnung (je ein Knopf auf einer Seite der Grundbacke). Bei Betätigung der Knöpfe lösen sich die Einsätze aus der Grundbacke.
ACHTUNG: Bitte lassen Sie die Einsätze nicht aus großer Höhe fallen.
• Bewahren Sie die Wechseleinsätze immer in der entsprechenden Verpackung auf.
Quelle: Conex Bänninger - IBP GmbH

Die Press-Revolution - >B< MaxiPro
Conex Bänninger - IBP GmbH

Conex Bänninger empfiehlt die Verwendung von ROTHENBERGER 19 kN Presswerkzeugen.
• Für zöllige Fittings werden Standardbacken verwendet. 19 kN Presswerkzeuge können Fittings bis zu einer Größe von 1 1/8" verpressen. Für Fittings größerer Abmessungen, muss ein 32 kN Presswerkzeug mit entsprechender Pressbacke ver wendet werden.
• Für metrische Fittings wird eine Grundbacke mit austauschbaren Wechseleinsätzen verwendet. 19 kN Presswerkzeuge können Fittings bis zu einer Größe von 28 mm verpressen.


PB Standard SET >B< MaxiPro 1/4"-1.1/8" -
Pressbacken PB Standard >B< MaxiPro 1/4" und Compact >B< Maxi Pro 1/4"
 
 

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Dichtheitsprüfung

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.
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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