Stratosphärischer
Ozonabbau
sowie
atmos-
phärischer
Treibhauseffekt
durch
Kältemittel-
Emissionen
führten
seit
Anfang
der
90er-Jahre
zu
einschneidenden
Veränderungen
in der
Kälte-
und
Klimatechnik.
Dies
gilt
besonders
für den
Bereich
der ge-
werblichen
Kälte-
und
Klimaanlagen
mit
ihrem
weit
reichenden
Anwendungsspektrum.
Für
solche
Systeme
wurden
früher
vorrangig
die
zum
Ozonabbau
beitragenden
Kältemittel
R12, R22
und R502
eingesetzt
– für
Sonder-
anwendungen
auch
R114,
R12B1,
R13B1,
R13 und
R503.
Mit
Ausnahme
von R22
ist die
Verwendung
dieser
Stoffe
in
Industrieländern
nicht
mehr
erlaubt.
Allerdings
gilt in
der
Europäischen
Union
auch für
R22 ein
vorgezogener
Aus-
stieg,
der in
mehreren
Stufen
umgesetzt
wurde
(siehe
Seite
8). Der
wesentliche
Grund
für
dieses
gegenüber
internationalen
Vereinba-
rungen
sehr
frühe
Verbot
von R22
ist das,
wenn
auch nur
geringe,
Ozonabbaupotenzial.
Seit
2010
sind
auch in
weiteren
Ländern
Ver-
botsverordnungen
in
Kraft,
z. B. in
USA.
Daraus
ergeben
sich
erhebliche
Auswirkungen
auf die
gesamte
Kälte-
und
Klimabranche.
BITZER
ist
deshalb
die
Selbstverpflichtung
eingegangen,
bei
Forschung
und
Entwicklung
alternativer,
umweltfreundlicher
Systemlösun-
gen eine
Vorreiterrolle
zu
übernehmen.
Nachdem
sich die
chlorfreien
(ODP =
0)
Kältemittel
R134a,
R404A,
R407C,
R507A
und
R410A
schon
seit
Jahren
in brei-
tem
Umfang
in
gewerblichen
Kälte-,
Klima-
und
Wärmepumpensystemen
durchgesetzt
haben,
stehen
inzwischen
neue
Herausforde-
rungen
an.
Diese
betreffen
in
erster
Linie
die
Treibhausproblematik.
Ziel ist
dabei
eine
deut-
liche
Reduzierung
von
direkten
Emissionen
durch
Kältemittelverluste
und von
indirekten
Emissionen
durch
besonders
effiziente
Anla-
gentechnik.
Hierzu
gibt es
bereits
entsprechende
Geset-
zesvorgaben,
wie z.B.
die EU
F-Gase
Verord-
nung Nr.
517/2014
(siehe
BITZER
Informa-
tionsschrift
A-510)
sowie
eine
Reihe
bereits
ratifizierter
oder in
Vorbereitung
befindlicher
Verordnungen
im
Rahmen
der EU
ErP Eco-
design
Richtlinie.
Ähnliche
Vorgaben
sind
auch
in
Nordamerika
und
anderen
Regionen
in Vor-
bereitung
oder
schon
umgesetzt.
Obwohl
die
indirekten
Emissionen
durch
Ener-
gieerzeugung
ungleich
höher
sind als
die
direkten
(CO
2
-äquivalenten)
Emissionen
durch
Kältemittel,
wird es
künftig
zu Verwen-
dungsbeschränkungen
bzw.
Verboten
von
Kältemitteln
mit
hohem
Treibhauspotenzial
|
GWP)
kommen.
Dies
betrifft
in
erster
Linie
R404A
und
R507A,
für die
bereits
Alternativen
mit
geringerem
GWP
angeboten
werden.
Um
die
gesetzten
Ziele zu
erreichen,
ist
jedoch
die
Entwicklung
von
Substituten
für
weitere
Kälte-
mittel
sowie
ein
vermehrter
Einsatz
natürlich
vorkommender
Stoffe
(NH
3
, CO
2
,
Kohlenwas-
serstoffe)
erforderlich.
Hierfür
ist es
notwendig,
diese
Kältemittel
sowie
geeignete
Öle und
entsprechend
ange-
passte
Systeme
umfassend
zu
erproben.
Dazu
besteht
eine
enge
Zusammenarbeit
mit
wissenschaftlichen
Instituten,
der
Kältemittel-
und
Ölindustrie,
weiteren
Komponentenher-
stellern,
Fachverbänden
sowie
innovativen
Kälte-
und
Klimafachbetrieben.
Eine
große
Anzahl
von
Entwicklungsaufgaben
konnte
abgeschlossen
werden;
für
Alternativ-
Kältemittel
stehen
geeignete
Verdichter
zur
Verfügung.
Neben
den
Entwicklungsprojekten
unterstützt
BITZER
aktiv
gesetzliche
Vorhaben
und
Selbstverpflichtungen
zum
verantwortlichen
Umgang
mit
Kältemitteln
sowie
zur
Effizienz-
steigerung
von
Komponenten
und
Systemen.
Der
folgende
Bericht
befasst
sich mit
den
potenziellen
Möglichkeiten
eines
kurz-
bis
mittelfristigen
Wechsels
zu
Technologien
mit
reduzierter
Umweltbelastung
in
mittleren
und
größeren
gewerblichen
Kälte-
und
Klimaanla-
gen. Es
wird
zudem
über
vorliegende
Erfah-
rungen
und die
sich
ergebenden
Konsequen-
zen in
der
Anlagentechnik
berichtet.
Verschiedene
Studien
belegen,
dass
die
im
Gewerbebereich
üblichen
Kompressions-Käl-
teanlagen
bis
zu
einer
Nutztemperatur
von
etwa
-40°C
allen
anderen
Verfahren
in
der
Wirtschaftlichkeit
überlegen
sind.
Allerdings
kommt
dabei
auch
der
Auswahl
des
Alternativ-Kältemittels
und
der
Systemausfüh-
rung
eine
besondere
Bedeutung
zu.
Neben
der
Forderung
nach
Substanzen
ohne
Ozon-
abbaupotenzial
(ODP
= 0)
wird
insbesondere
der
Energiebedarf
eines
Systems
durch
seinen
indirekten
Beitrag
zum
Treibhauseffekt
als
wesentliches
Kriterium
angesehen.
Hinzu
kommt
das
direkte
Treibhauspotenzial
(GWP)
durch
Kältemittel-Emission.
Zur
qualifizierten
Beurteilung
eines
Systems
wurde
daher
eine
Berechnungsmethode
ent-
wickelt,
mit
der
die
gesamte
Auswirkung
auf
den
Treibhauseffekt
bewertet
werden
kann.
Dazu
dient
der
sog.
"
TEWI-Kennwert"(Total
Equivalent
Warming
Impact).
Inzwischenwurde
noch
eine
weitergehende
Bewertungs-
methode
unter
dem
Gesichtspunkt
der
Öko
|
Effizienz"
entwickelt.
Hierbei
werden
sowohl
ökologische
(u.a.
TEWI)
als auch
ökonomische
Kriterien
berücksichtigt
(weitere
Ausführungen
siehe
Seite
7).
So ist
es
möglich,
dass die
umweltrelevante
Beurteilung
von
Kältemitteln
–
einschließlich
der
betreffenden
Systeme
– je
nach
Einsatzort
und
Antriebsart
unterschiedlich
ausfallen
kann
.
Bei
näherer
Betrachtung
von
Substituten
für
die
ursprünglich
eingesetzten
Kältemittel
mit
hohem
GWP,
sind die
Möglichkeiten
mit Ein-
stoff-Kältemitteln
stark
eingeschränkt.
Hierzu
gehört
z.B.
R134a,
dessen
vergleichsweise
geringer
GWP den
Einsatz
noch auf
längere
Sicht
erlauben
wird.
Ebenso
die
Hydro-Fluor-
Olefine
(HFO)
R1234yf
und
R1234ze(E)
mit
einem
GWP <
10, die
jedoch
bisher
nur
einge-
schränkt
verfügbar
sind und
mit
denen
auch
noch
keine
Langzeiterfahrungen
vorliegen.
Direkte
Alternativen
(auf
Basis
fluorierter
Koh-
lenwasserstoffe)
für
nahezu
alle
Kältemittel
mit
höherer
volumetrischer
Kälteleistung
und
Drucklage
als
R134a
können
hingegen
nur als
Gemische
(Blends)
"
formuliert"
werden.
Unter
Berücksichtigung
der
thermodynamischen
Eigenschaften,
Brennbarkeit,
Toxizität
und
Treib-
hauspotenzial
ist die
Liste
potenziell
geeigne-
ter
Kandidaten
jedoch
stark
eingeschränkt.
Für
Gemische
mit
reduziertem
GWP
gehören
dazu
neben
R134a,
R1234yf
und
R1234ze(E)
in
erster
Linie
noch die
Kältemittel
R32,
R125
und
R152a.
Neben
halogenierten
Kältemitteln
kommen
ebenfalls
Ammoniak
(NH
3
) und
Kohlenwasser-
stoffe
als
Substitute
in
Betracht.
Bei
gewerb-
lichen
Anwendungen
ist
deren
Verwendung
jedoch
durch
strenge
Sicherheitsauflagen
ein-
geschränkt.
Kohlendioxid
(CO2)
gewinnt
ebenfalls
an Be-
deutung
als
Alternativ-Kältemittel
und
Sekun-
därfluid.
Auf
Grund
der
spezifischen
Eigen-
schaften
sind
aber
auch
hiermit
einer
allge-
meinen
Anwendung
Grenzen
gesetzt.
Die
umseitigen
Abbildungen
zeigen
eine
struk-
turelle
Übersicht
der
Alternativ-Kältemittel
sowie
eine
Aufstellung
der
momentan
angebo-
tenen
Reinstoffe
oder
Gemische.
Im
Anschluss
daran
werden
die
einzelnen
Themenbereiche
behandelt.
Kältemitteldaten,
Anwendungsbereiche
und
Angaben
zu
Schmierstoffen
sind auf
den Sei-
ten 38
bis 41
zusammengefasst.
Aus
Gründen
der
Übersichtlichkeit
wurden
die
weniger
oder nur
regional
bekannten
Produkte
in diese
Ausgabe
nicht
einbezogen,
woraus
allerdings
keine
Wertigkeit
abzuleiten
is
|