Ersatz für das Kältemittel R22

Die erste weltweite Regelung über die Reduktion, Produktion und den Verbrauch von ozonschichtschädigenden Kältemitteln wurde im Montrealer Protokoll von 1987 getroffen. In Deutschland wurde mit der FCKW-Halon-Verbotsverordnung von 1991 erstmals der Ausstieg geregelt. Im Jahr 2006 ist die Chemikalien-Ozonschichtverordnung, basierend auf der EU-Verordnung 2037/2000 in Kraft getreten.

Diese Verordnung legt unter anderem den Ausstieg von ozonabbauenden Stoffen fest. Bedeutung dürfte diese Verordnung damit vor allem für die noch verbleibenden ­Kälte- und Klimaanlagen mit dem Kältemittel R22 bzw. Drop-In-Kältemittel mit R22Anteil (z.B. R401A/B/C, R402A/B, R403B) haben. R12 darf in Neu­anlagen, je nach ­Füllmenge, ab 1992 nicht mehr verwendet werden und das HFCKW R22 ist seit 2000 in Neuanlagen nicht mehr zulässig. Als Ersatzkältemittel für R12 wurde bereits 1990 R134a für den Normalkühl- und Klimabereich eingeführt. Dieses Kältemittel ist ein vollwertiger Ersatz in den für R12 typischen Anwendungen.

Nachfüllen nur noch mit ­wiederaufbereitetem R22

R22, ein HFCKW-Kältemittel mit geringem Ozonabbaupotenzial (ODP = 0,05), ist seit Jahrzehnten in der Kälte- und Klimatechnik im Einsatz. R22 ist ein in der EU sehr weit verbreitetes Kältemittel im Anlagenbestand. In Neuanlagen ist R22 in Deutschland aufgrund gesetzlicher Regelungen verboten. Bis Ende 2009 konnte in bestehenden Anlagen zu Wartungszwecken R22 als Frischware nachgefüllt werden. Jetzt ist nur noch das Nachfüllen mit wiederaufbereitetem R22 zugelassen. Ab 2015 sind sämtliche HFCKW verboten.

Aufgrund der guten thermodynamischen Eigenschaften wurde R22 universell verwendet. Mit R22 können in Verbindung mit einer hohen volumetrischen Kälteleistung güns­tige Leistungszahlen erreicht werden. R22 kann nicht durch ein einziges Kältemittel abgelöst werden. Als Kältemittel werden derzeit teil­halogenierte Fluorkohlenwasserstoffe oder -gemische eingesetzt wie R134a, R404A, R407A/B/C oder R410A. In zunehmendem Maße gewinnen Propan (R290, brennbar), Propen (R1270, brennbar), Propan-Butan-Gemische (brennbar), Ammoniak (R717, brennbar) oder Kohlendioxid (R744) an Bedeutung.

Kältemittel mit Zukunft

Folgende Kältemittel haben sich in den vergangenen Jahren aufgrund ihrer Einsatzmöglichkeiten auf dem Markt durchgesetzt:

R134a wurde als Folgeprodukt für R12 entwickelt. Es besitzt kein Ozonzerstörungs­potenzial und hat nur einen geringen Einfluss auf den Treibhauseffekt. In der Klimatechnik kann es Aufgaben von R22 erfüllen. Neben den thermodynamischen Eigenschaften sind Unbrennbarkeit und Ungiftigkeit, hohe Verfügbarkeit von Kältemittel und Komponenten, günstige Preise und gute Handhabung und vor allem positive praktische Erfahrungen gute Gründe für einen langfristigen Einsatz.

R404A/R 507 sind für den Einsatz von Tieftemperaturanwendungen (ODP = 0). R404 und R507 sind Ersatzstoffe für R502.

R407C wurde für den Klima- und Wärmepumpenbereich entwickelt. Dieses Kältemittel setzt sich aus R125, R32 und R134a zusammen. Das Temperaturverhalten wird durch die einzelnen Stoffe bestimmt. Dieses Kältemittel hat einen hohen Temperaturgleit von ca. 7,4 K und dieses muss deshalb bei der Auslegung von Wärmetauschern und Regelgeräten beachtet werden.

R410A ist ein Zweistoffgemisch und eine langfristige Alternative für einen großen Anwendungsbereich. Dieses Kältemittel hat gegenüber R22 eine ca. 45% höhere Kälte­leis­tung, aber einen deutlichen Abstieg der Drucklagen. Dies bedeutet, dass Verdichter mit reduziertem Fördervolumen eingesetzt werden können, die jedoch an die höheren Drücke, Massenströme und Dampfdichten angepasst werden müssen. Zurzeit erfüllen nur wenige Fabrikate die Anforderungen des hohen Druckniveaus. Es wird davon ausgegangen, dass in drei bis vier Jahren entsprechende Komponenten auf dem Markt verfügbar sind.

Kohlendioxid (CO₂) ist aus ökologischer und sicherheitstechnischer Sicht ein nahezu ideales Kältemittel. Es ist weder giftig noch brennbar, es besitzt kein Ozonabbaupoten­zial, ist chemisch inaktiv und ausgesprochen billig. Nachteilig für den Einsatz sind die erforderlichen hohen Drücke, die besondere Anforderungen an technische Komponenten wie Verdichter und Wärmeüberträger stellen. Letztlich kann die Anlage aber kompakter mit kleineren Verdichtern und geringeren Rohrquerschnitten gebaut werden. Kohlendioxid zeichnet sich durch eine sehr hohe volumetrische Kälte- bzw. Heizleistung aus und besitzt hohe Wärmeübergangskoeffizienten. Derzeit eignen sich auf dem Markt verfügbare Wärmepumpen besonders für Niedertemperatursysteme, wie sie in Niedrigenergiehäusern beispielsweise mit Fußbodenheizung realisiert sind. Aufgrund der thermodynamischen Eigenschaften des Kohlendioxids ist die CO₂-Wärmepumpe geeignet, hohe Vorlauftemperaturen zu liefern, wie sie für Heizsysteme im Altbaubereich erforderlich sind.

Dipl.-Ing. (FH) Margarete Adams ist Referentin im Fachverband SHK Baden-Württemberg, 70188 Stuttgart, Viehhofstraße 11, Telefon (07 11) 48 30 91 E-Mail: info@fvshkbw.de http://www.fvshkbw.de