Kohlenwasserstoffe

Allgemeine Eigenschaften

Die folgenden Kohlenwasserstoffe werden häufig als Kältemittel verwendet:

R290 (Propan)
R600a (Isobutan)
R1270 (Propen)

Einige andere Kohlenwasserstoffe, wie z. B. Gemische mit Ethan, Propan oder Butan, werden ebenfalls als Kältemittel verwendet.

Seit den späten 1980ern wird Propan als Ersatz für FCKW und insbesondere R22 (HFCKW) diskutiert. Abgesehen von seiner hohen Entflammbarkeit hat R290 sehr ähnliche Eigenschaften wie R22. Es hat eine lange Geschichte in der Kältetechnik und ist daher ein interessanter Kandidat. Aufgrund seiner Entflammbarkeit findet es jedoch nur begrenzt Verwendung. Während Isobutan (R600a) in Haushaltsgeräten in einigen Teilen der Welt bereits zu Beginn des FCKW-Ausstiegs eingeführt wurde, wurde R290 erst später eingeführt und ersetzte in einem breiten Spektrum an Geräten R134a, R22 oder R404A.

Effizienz

Kohlenwasserstoffe besitzen hervorragende thermodynamische Eigenschaften. Daher eignen sie sich für die meisten Anwendungen genauso gut oder besser als FCKW- oder HFCKW-Kältemittel.

Sicherheit

Kohlenwasserstoffe sind leicht brennbar und erfordern einen besonders sorgsamen Umgang. Bei verantwortungsbewusstem Gebrauch lassen sich Kohlenwasserstoffe in diversen Kälte- und Klimatechnikanwendungen verwenden. Um die Sicherheit zu gewährleisten, unterliegen Kohlenwasserstoffanwendungen unterschiedlichen internationalen, regionalen und nationalen Normen und Verordnungen. Kohlenwasserstoffe stellen ein Explosionsrisiko dar, wenn die Konzentration zwischen der unteren und oberen Explosionsgrenze liegt. Die Sicherheitsnormen haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt und sind notwendig, um das volle Potential dieser Kältemittel auszuschöpfen. Die wichtigsten Normen sind IEC 60335-2-40, IEC 60335-2-89, ISO 5149 und EN378.

Werden die Sicherheitsnormen eingehalten, steigt die Konzentration von entwichenem Kältemittel auch in Extremsituationen nicht über die untere Explosionsgrenze, wo Zündquellen für eine Entzündung sorgen können. Die erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen und die Konstruktion der Anlage sind von der Kältemittelfüllmenge abhängig. Zündquellen im Inneren der Anlage müssen allgemein vermieden werden. Die meisten Kohlenwasserstoffe sind nicht toxisch. Das größte Sicherheitsrisiko ist ihre Entflammbarkeit, obwohl gasförmige Kohlenwasserstoffe schwerer als Luft sind und sie die Luft in der Lunge verdrängen.

		R600a		R290
Untere Explosionsgrenze (UEG)	1 ,8 %	ca. 38 g/m3	2 ,1 %	ca. 38 g/m3
Obere Explosionsgrenze (OEG)	8 ,5 %	ca. 203 g/m3	9 ,5 %	ca. 171 g/m3
Selbstentzündungstemperatur	494 °C
Untere und obere Explosionsgrenzen

Nur befugte Personen, die für die Installation und Wartung von Kälteanlagen mit brennbaren Kältemitteln zertifiziert sind, dürfen Installations- und Wartungsarbeiten durchführen.

Umweltverträglichkeit

Die Kohlenwasserstoffe zählen zur Gruppe der natürlichen Kältemittel und überzeugen durch ein Ozonabbaupotential von null sowie durch ein zu vernachlässigendes Treibhauspotential. In der Regel werden Kohlenwasserstoffe als Nebenprodukte der petrochemischen Industrie erzeugt.

Druck und Temperatur

Die Kälteeigenschaften von Kohlenwasserstoffen, wie z. B. Drücke, Druckverhältnisse und Heißgastemperaturen, ähneln denen von HFCKW und FKW in vielerlei Hinsicht.

Chemische Eigenschaften

Die am häufigsten verwendeten Kohlenwasserstoffe (Propan und Isobutan) sind mit Standardölen und -materialien kompatibel, die mit FKW verwendet werden. Eine Ausnahme ist Propen (Propylen), das nicht für die Verwendung mit Neopren geeignet ist. Daher müssen mit diesem Kältemittel spezielle O-Ringe verwendet werden.

Wirtschaftliche Aspekte

Die relativen Kosten einer Kohlenwasserstoffanlage hängen stark von der Anwendung ab. In privaten oder kompakten Gewerbekälteanwendungen entsprechen die Kosten denen von FKW-Anlagen. In Gewerbe- und Industriekälteanwendungen neigen KW-Anlagen aufgrund der erforderlichen explosionssicheren Gehäuse für Elektrogeräte zu relativ hohen Preisen. Die zusätzlichen Kosten für Kaltwassersätze im Freien sind jedoch geringer.

Typische Anwendungen

Typische Anwendungen für Kohlenwasserstoffe sind:

Private Kühl- und Gefrierschränke
Flaschenkühler
Tiefkühlmöbel und gewerbliche Gefrierschränke
Gewerbliche Kühlschränke
Bierkühler
Getränkeautomaten
Entfeuchter
Wärmepumpen
Kältetechnik in Supermärkten (in Kombination mit Sekundärkühlung oder als Hochtemperaturstufe in einer CO₂-Kaskadenanlage)
Kleine Klimaanlagen