Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial

Kältemittel für ein niedrigeres Treibhauspotenzial

Nachhaltige Lösungen sind im besten Interesse aller Interessengruppen unserer Branche. Nachhaltigkeit schützt langfristige Investitionen und stellt die Einhaltung der Vorgaben für die unternehmerischen Gesellschaftsverantwortung (Corporate Social Responsibility, CSR) sicher. In Hinblick auf heutige Kältemittel und langfristige Nachhaltigkeit berücksichtigt Danfoss drei wichtige Parameter, die aufeinander abgestimmt werden müssen, um ein nachhaltiges Gleichgewicht zu erzielen: Erschwinglichkeit, Sicherheit und Umweltfreundlichkeit.
In einer Zukunft, in der die Treibhauspotenzial-Werte aufgrund von Reduktionen sinken und die Anforderungen an die Energieeffizienz (MEPS) steigen, werden sich HVACR-Experten auf die Verwendung von Komponenten konzentrieren, die eine möglichst geringe Füllmenge ermöglichen, und auf Technologien, die für ein bestimmtes Kältemittel das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bieten.

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Kältemittel mit moderatem Treibhauspotenzial

Aufgrund des durch gesetzliche Vorschriften ausgelösten Drucks, Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial zu beseitigen, werden viele Alternativen für FKW vorgeschlagen. Es wird ein Kompromiss zwischen geringerem Treibhauspotenzial und Entflammbarkeit eingegangen. Für die meisten aktuell verwendeten Kältemittel gibt es keine Alternativlösung mit niedrigem Treibhauspotenzial, auf die man einfach umsteigen könnte: Die Entflammbarkeit steht im Zusammenhang mit dem Treibhauspotenzial und der Kältemittelleistung.

Je geringer das Treibhauspotenzial und je höher die Leistung, desto höher ist auch die Entflammbarkeit.

Bis heute liegt der Fokus auf neuen ungesättigten Fluorchemikalien, sogenannten Hydrofluoroolefinen (HFO), vor allem R1234yf, R1234ze und R1233zd. Diese weisen ein sehr geringes Treibhauspotenzial auf, sind nicht oder nur schwer entflammbar und gehören zur Gruppe der Kältemittel mit geringerer Dichte. Das Ozonabbaupotenzial von R1233zd ist sehr niedrig (nur ein kleiner Prozentsatz von R22); dies stellt in einigen Ländern wie z. B. Dänemark jedoch weiterhin ein Problem dar.

Zum Senken des Treibhauspotenzials von FKW mit hoher Dichte werden HFO beigemischt. Wie aus den beiden unten stehenden Abbildungen hervorgeht, sind die vorgeschlagenen Gemische innerhalb einzelner Gruppen sehr ähnlich. Die wesentlichen Unterschiede hängen davon ab, welcher R1234-Typ verwendet wird und welches Kältemittel genau ersetzt werden soll.

Kältemittel-Sicherheitsklassen

Gemäß ASHRAE 34 werden Kältemittel je nach Toxizität und Entflammbarkeit in Klassen eingeteilt. A1-Kältemittel sind nicht brennbar und nur sehr schwach toxisch. Im Gegensatz dazu stehen B3-Kältemittel, die eine hohe Entflammbarkeit und Toxizität aufweisen. Für Kohlenwasserstoffe, die sich durch eine hohe Entflammbarkeit und geringe Toxizität auszeichnen, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich. Ammoniak dagegen

ist sehr toxisch und nur schwer entflammbar. Es kommt häufig zum Einsatz (vor allem in der Industriekältetechnik) und ermöglicht einen sehr energieeffizienten Betrieb.

Zur A2L-Unterklasse gehören Kältemittel mit einer geringen Entflammbarkeit. Bei diesen beträgt die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit weniger als 10 cm/s, also eher langsam. Diese Kältemittel spielen eine wichtige Rolle, je mehr wir uns von den alten FKW mit hohem Treibhauspotenzial wegbewegen.

Zusammensetzung und Treibhauspotenzial

Es gibt Argumente für und gegen die Verwendung bestimmter Kältemittel. Wie passen die Programme zur Verbesserung der Energieeffizienz zusammen? Ist das Kältemittel für einen schnellen Umstieg vorgesehen oder ist es Teil einer großen Umrüstung? Wie sind die Klimabedingungen und sind die Märkte vor Ort für das Kältemittel bereit? Wie groß ist der Einfluss des Temperaturgleits aus serviceorientierter Sicht? Ist es sinnvoll, auf einen einzigen Kältemitteltyp zu setzen, oder ist eine Doppelstrategie besser? Inzwischen ist offensichtlich, dass A2L-Kältemittel effizient sowie verfügbar sind – gleichzeitig ist jedoch auch die Einführung zahlreicher neuer Kältemittel absehbar. Komponenten sind ebenfalls bereits auf dem Markt oder bald erhältlich. Für R1234ze gelten besondere Bedingungen. R1234ze ist als A2L-Kältemittel kategorisiert, jedoch tatsächlich nur oberhalb von 30 °C entflammbar. Aus diesem Grund teilt die EN 378, die mit der europäischen Druckgeräterichtlinie (DGRL) harmonisiert ist, R1234ze der Fluidgruppe 2 zu. Dies hat den Vorteil, dass für Rohre und Komponenten mit einem Nenndurchmesser bis 100 mm keine Materialverfolgbarkeit gilt, während dies bei Rohren und Komponenten ab einem Nenndurchmesser von 25 mm für brennbare Kältemittel der Fall ist.

Eine der größten Herausforderungen besteht darin, einen nicht entflammbaren R410A-Ersatz mit einem niedrigen Treibhauspotenzial zu entwickeln. Dies war bei Molekülen auf H-, C- und F-Basis bis zur Einführung von Jod unmöglich. R466A ist ein Kältemittel, das als Alternativlösung für R410 entwickelt wurde. Es hat ein GWP von 730 und setzt sich zusammen aus R32, R125 und CF3I. Das CF3I-Molekül enthält Jod und unterdrückt die Entflammbarkeit, hat jedoch auch ein Ozonabbaupotenzial (ODP) (im Montrealer Protokoll jedoch nicht berücksichtigt). Materialverträglichkeitsprüfungen, Entwicklung und Qualifizierung von Komponenten sind größtenteils noch nicht abgeschlossen.

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