Überblick
Die Verordnung (EU) 2024/573 treibt den Umstieg von HFKW mit hohem GWP voran. Nach der Durchführungsverordnung (EU) 2024/2215 umfasst das Zertifikat A1 F-Gase und Kohlenwasserstoffe ohne Beschränkung der Füllmenge. Die Zertifikate B und C gelten für CO₂ bzw. Ammoniak. Die Kältemittel-Sicherheitsklasse A1 ist eine eigenständige Bezeichnung.
Natürliche Kältemittel
Natürliche Kältemittel haben ein Ozonabbaupotenzial von null und eine geringe Klimawirkung.
- CO₂ (R-744): GWP 1; A1; hohe volumetrische Kälteleistung, jedoch hohe Drücke und Erstickungsgefahr.
- Ammoniak (R-717): GWP 0; B2L; effizientes Industriekältemittel. Toxizität und Kupferkorrosion erfordern Stahlrohrleitungen und eigens dafür vorgesehene Werkzeuge. Herkömmliche Öle scheiden sich ab, weshalb eine Ölrückgewinnung erforderlich ist.
- Kohlenwasserstoffe: Propan (R-290) und Isobutan (R-600a) gehören zur Sicherheitsklasse A3. Vermeiden Sie Dichtungen aus Naturkautschuk und Silikonkautschuk. Bei gleichem Volumen beträgt die Füllmasse typischerweise 40–50 % der Füllmasse halogenierter Kohlenwasserstoffe; beachten Sie die Gerätespezifikationen. Ältere Lehrunterlagen geben für Propan ein GWP von etwa 3 an; Anhang VI verwendet für EU-Gemischberechnungen 0,02.
Natürliche Kältemittel unterliegen nicht den Vorschriften für Dichtheitskontrollen von F-Gasen; Sicherheitsmaßnahmen gelten weiterhin.
Synthetische Kältemittel mit niedrigem GWP
- HFO: ungesättigte synthetische Verbindungen mit Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen. R-1234yf der Sicherheitsklasse A2L wird in Fahrzeugklimaanlagen eingesetzt; R-1234ze(E) wird in Kühlern eingesetzt. Die EU-GWP-Werte betragen 0,501 bzw. 1,37.
- R-32: ein HFKW der Sicherheitsklasse A2L mit einem GWP von 675 gegenüber 2088 bei R-410A; effiziente, kompakte Anlagen sind möglich.
- R-454B: ein R-32/HFO-Gemisch der Sicherheitsklasse A2L mit einem GWP von etwa 466, das in Anlagen als Ersatz für R-410A eingesetzt wird. Prüfen Sie vor einer Umstellung die Herstellerfreigabe, Öle, Dichtungen und Drücke; Alternativen sind nicht automatisch als Drop-in-Kältemittel geeignet.
Die 400er-Reihe kennzeichnet zeotrope Gemische; die 500er-Reihe kennzeichnet azeotrope Gemische.
Wärmepumpen
Wärmepumpen stellen mithilfe des Dampfkompressionskreislaufs Wärme am Verflüssiger bereit. Ein Vierwege-Umschaltventil schaltet reversible Anlagen zwischen Heizen und Kühlen um. Die Leistung von Luftwärmepumpen sinkt bei kalter Witterung; die Temperaturen im Erdreich sind gleichmäßiger. COP 3 bedeutet 3 kW Heizleistung je 1 kW elektrischer Leistungsaufnahme.
CO₂-Anlagen
Der kritische Punkt von CO₂ liegt bei 31,1 °C und 73,8 bar. Transkritische Anlagen geben Wärme ohne Verflüssigung über einen Gaskühler ab; die Betriebsdrücke können 100 bar überschreiten. Die Bauteile müssen entsprechend ausgelegt sein. Das Hubvolumen des Verdichters kann bei gleicher Kälteleistung etwa ein Fünftel des Werts einer R-404A-Anlage betragen.
Booster-Systeme kombinieren Tiefkühlung und die Normalkühlung von Kühlvitrinen. Stationäre Leckage-Erkennungssysteme und Lüftung dienen dem Schutz bei Leckagen. Beispiele für Alarmschwellen sind 5000 ppm (0,5 %) und 20000 ppm (2 %). Beim kontrollierten Ablassen ins Freie während der Wartung sind Schutzmaßnahmen gegen Erstickung, Lärm und Verstopfung durch Trockeneis erforderlich; durch Sublimation kann sich erneut Druck aufbauen.
Anlagenauslegung
Sekundärsysteme verteilen gekühltes Glykol, Sole oder CO₂, während das primäre Kältemittel auf die Kälteerzeugungsanlage beschränkt bleibt. Kaskadensysteme verbinden unabhängige Kreisläufe über einen Verflüssiger/Verdampfer, häufig mit CO₂ auf der unteren und Ammoniak auf der oberen Temperaturstufe. Minimieren Sie Füllmenge, Leckagen und Energieverbrauch gemeinsam. Bei kleinen, werkseitig gefertigten Kohlenwasserstoffanlagen wurden jährliche Leckageraten von etwa 1 % nachgewiesen; die Leckagerate ist nicht null.
Sicherheitsklassifizierungen
ISO 817 unterscheidet A/B für geringere/höhere Toxizität und 1/2L/2/3 für keine Flammenausbreitung/geringere Brennbarkeit/Brennbarkeit/höhere Brennbarkeit. Die Konzentrationsgrenze zwischen den Toxizitätsklassen beträgt 400 ppm. Klasse 2L begrenzt zusätzlich die Flammenausbreitungsgeschwindigkeit auf 10 cm/s bei 23 °C.
EN 378 behandelt die Sicherheit und den Umweltschutz bei Kälteanlagen. Füllmengenberechnungen berücksichtigen Toxizität, Brennbarkeit, Raumvolumen, Lüftung, Zugang und Aufstellungsort; es gilt keine allgemeine Grenze von 150 g. Für die Toxizitätsberechnung wird der größte anwendbare Wert aus ATEL (Grenzwert für akute Toxizität), ODL (Grenzwert für Sauerstoffmangel) oder praktischem Grenzwert mit dem Raumvolumen multipliziert; weitere Beschränkungen sind ebenfalls zu berücksichtigen.
| Klassifizierung | Bedeutung |
|---|---|
| Zugangskategorie a / b / c | Allgemein / überwacht / nur für Befugte |
| Aufstellungsort I | Anlage im Aufenthaltsbereich |
| Aufstellungsort II | Verdichter und Behälter außerhalb des Aufenthaltsbereichs |
| Aufstellungsort III | Alle kältemittelführenden Teile im Maschinenraum oder im Freien |
| Aufstellungsort IV | Belüftetes Gehäuse |
Sichere Arbeitsverfahren
Brennbare Kältemittel erfordern Lüftung, die Kontrolle von Zündquellen und geeignete Rückgewinnungsgeräte. Schalter, Relais und Thermostate können austretendes Kältemittel entzünden; korrekt ausgelegte Magnetventilspulen tun dies in der Regel nicht. Überwachen Sie kontinuierlich die Konzentration brennbarer Gase. Das in den Lernunterlagen beschriebene Rückgewinnungsverfahren sieht eine stabile Wägung und einen Absolutdruck von etwa 0,3 bar oder weniger vor; vermutete Leckagen sind zuerst zu untersuchen.
Ammoniak: praktischer Grenzwert 0,00035 kg/m³; oberhalb von 50 kg ist eine stationäre Gasdetektion im Maschinenraum erforderlich. Voralarme bei höchstens 500 ppm aktivieren die Lüftung und akustische Warnungen. Hauptalarme bei höchstens 30000 ppm schalten ungeschützte elektrische Einrichtungen ab, während die Notlüftung weiterläuft. Der Geruch kann bereits bei 1–5 ppm wahrnehmbar sein, ersetzt jedoch keine Gasdetektion.
Prüfungstipp: Stimmen Sie Kältemittel, Sicherheitsklasse, Aufstellungsort der Anlage und Füllmengenbewertung aufeinander ab, bevor Sie Geräte oder Verfahren auswählen.
