Gavin Sands und Kay Kuchling, zwei altbewährte Dozenten an der NKF, sind routiniert in dem, was sie tun. Gleich zur Begrüßung fällt auf, dass diese zwei Tage sehr interessant werden und das Seminar als eine Mischung aus professioneller Informationsvermittlung sowie humorvollem Austausch gestaltet ist. Es ist ein Basiskurs. Wer sich noch detaillierter mit dem Thema CO2 auseinandersetzen möchte, kann darüber hinaus einen zweiten, dreitägigen Aufbaukurs buchen.
In diesem ersten Kurs sind 16 Kälteanlagenbauer eingetragen. Einige von ihnen kommen von der Betreiberseite, andere sind Gesellen und Meister aus Fachbetrieben. Eines haben sie gemeinsam: Sie wollen das Kältemittel CO2 kennenlernen und sich in Zukunft mit dieser Technik beschäftigen.
R744 ist ja kein neues Kältemittel. Es ist uralt. Nur die Art, wie wir damit technisch umgehen, ist etwas anders als früher“, sagt Sands. Dieser Satz folgt der Begrüßung und der Sicherheitsbelehrung und eröffnet das erste Thema der Schulung: Die Historie des R744, auch CO2 genannt, Kohlendioxid und in manchen Köpfen als Kohlensäure bekannt, was nicht ganz korrekt ist.
Der tödliche Geist
Schon die Römer kannten die wohltuende Wirkung von CO2-haltigen Bädern und auch die tödliche Wirkung durch Ersticken war ihnen bekannt. Plinius sprach vom spiritus letalis“, dem tödlichen Geist, der seine Opfer ohne Spuren zu hinterlassen tötet. Diesem Wissen folgend starben aber auch so einige Kerzenlichter in Gärkellern und andernorts. Ersticken ist auch heute noch eine der Gefahren, die von CO2 ausgeht und an die man als Anlagenbauer denken muss.
Einige Jahrhunderte später, im Jahr 1881, hat Linde in Augsburg die erste CO2-Kompressions-Kältemaschine gebaut. Ein Auftragswunsch, denn Linde setzte eigentlich auf Ammoniak. Diese CO2-Maschine wurde bei Krupp in Essen in Betrieb genommen. Jahre später baute Linde CO2-Maschinen nur um zu beweisen, dass NH3-Anlagen einen höheren Wirkungsgrad haben. Er wollte damit die Minderwertigkeit der CO2-Anlagen seiner Konkurrenten Riedinger und Hall nachweisen. Zumindest waren diese Anlagen niemals dicht. Es galt als normal, dass zum Beispiel eine CO2-Soleanlage mit 80 000 kcal/h und einer Füllmenge von 420 kg CO2 jährlich 600 kg CO2 verliert.
So etwas geht heute natürlich nicht mehr. In jüngster Zeit sind zahlreiche neue CO2-Anwendungen in der Kältetechnik entwickelt und erfolgreich in die Praxis umgesetzt worden. Den größeren Teil haben die Anlagen mit CO2 als verdampfenden Kälteträger, bevorzugt im Tiefkühlbereich bis 50 °C für zum Beispiel Backwarenfroster, Supermärkte, Tiefkühlhäuser und Kunsteisbahnen. Die Abkühlung bzw. Rückverflüssigung des Kälteträgers erfolgt bei größeren Anlagen in der Regel durch ein- oder zweistufige NH3-Anlagen. Zweistufige CO2/NH3-Kaskadenanlagen mit CO2-Verdichtern auf der Niederdruckseite und NH3-Verdichtern auf der Hochdruckseite wurden bereits ebenfalls realisiert. Ganz aktuell ist CO2 in der Fahrzeugklimatisierung und in Wärmepumpen als Kältemittel für den Betrieb im überkritischen Bereich zu finden.
Gesetze, Ökologie, Umwelt
Nachdem die Geschichte des R744 eindrucksvoll vermittelt wurde, geht es in die Gesetzgebung und in die generellen Eigenschaften von CO2. Kuchling und Sands referieren über die EU VO 517/2014, besser bekannt als die F-Gase-Verordnung. Anschließend gehen die beiden auf die Chemikalien-Klimaschutzverordnung ein. In diesem Seminarabschnitt erläutern sie u. a. Maßnahmen zur Reduzierung der Kältemittelemissionen. Dazu zählen Treibhausgassteuern auf den GWP der Kältemittel, Verbote für Kältemittel mit hohem GWP, anwendungsbezogene Verbote bestimmter Kältemittel sowie Vorschriften über regelmäßige Dichtheitsprüfungen und maximal zulässige Leckraten. Nicht gefehlt hat hier auch eine Beschreibung des Phase-downs und der Ausblick auf die zukünftige Nutzung der noch zulässigen Kältemittel. Detailliert besprochen wurden zudem die Themenbereiche Dichtheitsanforderungen, Prüfpflichten, Rücknahme- und Rückgewinnungsvorschriften, aber auch Aufzeichnungs- und Aufbewahrungspflichten, Kennzeichnungsregeln sowie Sachkundeanforderungen.
Die Dozenten erklärten auch die Auswirkungen hoher CO2-Konzentrationen auf den Menschen und allgemein das Gefährungspotenzial des natürlichen“ Kältemittels. Darunter fällt auch der hohe Druck, der in den Anlagen herrscht, die Geruchslosigkeit und die Vorsichtsmaßnahmen beim Abblasen zur Entsorgung.
Sands und Kuchling lieferen danach einen Exkurs in die Herstellung von R 744. Wir können das CO2 leider nicht mit einer Pumpe aus der Atmosphäre saugen und in die Anlage füllen. Wir müssen es industriell herstellen, auch um u. a. die geforderte Reinheit zu gewährleisten“, merkt Sands an.
CO2 in der Anlage
Der Nachmittag des ersten Tags gestaltet sich anlagentechnisch. Die Dozenten beschreiben die thermodynamischen Eigenschaften, Stoffzustände und Bezeichnungen anhand von Dampfdruckkurve, Phasendiagramm und log p, h-Diagramm. In diesen Schulungsbereich wird viel Zeit investiert, um den Teilnehmern die technischen Eigenschaften von CO2 zu verdeutlichen.
Überrascht werden einige Teilnehmer durch den Gaskühler, der als genereller Aufbau einer R 744-Kälteanlage vorgestellt wird. Die Dozenten klären auf und beschreiben den Gaskühler als die Komponente in einem transkritischen System, die sich am deutlichsten von einem System mit konventioneller Kältetechnik unterscheidet. Hier fließen die Erkenntnisse des Vormittags ein und schnell wird klar, warum der Gaskühler in einer CO2-Anlage unverzichtbar ist. Im Weiteren erläutern Sands und Kuchling die Bestimmung des optimalen Hochdrucks und den subkritischen sowie den transkritischen Kälteprozess. Ergänzt wird dieses Wissen mit Informationen zu Kaskaden- und Booster-Systemen.
Gegen Ende des ersten Tags verdeutlichen die Dozenten noch einmal die Vor- und Nachteile von CO2 und beschreiben, was bei der Befüllung der Anlage zu beachten ist.
Tag der Praxis
Der zweite Tag, ein Samstag, beginnt um 8.00 Uhr. Nun soll es an die Anlagen gehen. Die NKF hat eine Booster- und eine Kaskadenanlage in den Werkstätten. Die Gruppe teilt sich auf. Eine Hälfte an der Boosteranlage, die zweite Hälfte platziert sich vor der Kaskade.
An diesem Tag erweitert sich das Dozententeam um zwei externe Referenten: Steffen Schreiber von Teko und Horst Wendelborn. Schreiber betreut in diesem Kurs die subkritische, die Kaskadenanlage, die mit CO2 und R 134 a läuft. Er zeigt den Aufbau der Maschine, beschreibt die Funktionsweisen der einzelnen Komponenten und erklärt neben der anspruchsvollen Regelung auch die Wurm-Steuerung bis hin zur Inbetriebnahme. Wendelborn, einer der federführenden Köpfe bei der Einführung der CO2-Technik im Hause Danfoss, zeigt den Teilnehmern die transkritische Booster-Anlage und erklärt die Zusammenhänge der Komponenten, insbesondere das Zusammenspiel zwischen Regelung und Danfoss-Elektronik, bevor auch diese Anlage in Betrieb genommen wird. Hier ergeben sich viele Möglichkeiten, offene Fragen zu klären. Unterstützt werden die Referenten dabei von den Monitoren, die sämtliche Anlagendaten auf Knopfdruck zur Verfügung stellen. Sehr tief hinein schauen die Teilnehmer in die Regelungstechnik vor Ort an der Anlage. Weitere praktische Schwerpunkte für die Teilnehmer in diesem Seminar liegen in den Messungen der Anlage inklusive dem log p, h-Diagramm und dem Messprotokoll, das Befüllen der Anlagen sowie der Auswertung der Messergebnisse. Gegen Ende des Seminars wird noch der Filtertrockner der Boosteranlage gewechselt. Eine dankbare Aufgabe, für die sich natürlich immer schnell ein freiwilliger Teilnehmer findet.
Fazit
Die CO2-Monteurschulung (Theorie / Praxis)zeigt in zwei Tagen sehr tiefgehend die Grundlagen der CO2-Technik. Angefangen bei der Geschichte des Kältemittels über die gesetzlichen Regelungen bis hin zu technischen Details der Anlagen und den besonderen Eigenschaften des Kältemittels macht der Kurs einen Rundumschlag durch die Welt des R 744. Wer dabei bleiben möchte und sein Wissen vertiefen darf, ist mit dem dreitägigen Aufbaukurs sicherlich gut für die Zukunft gerüstet. Ein Video über Mess- und Überwachungsgeräte finden Sie hier. DR
Die nächsten Schulungen
Zum Thema CO2 wird vom 4. bis 6. April das Seminar CO2-Praxis-Anlagenbau sowie der Aufbaulehrgang Projektierung von CO2-Kälte-anlagen-Theorie vom 2. bis 3. Mai bereit-gestellt. Informationen zu diesen und weiteren Seminaren erhalten Sie direkt an der Norddeutschen Kälte-Fachschule unter www.nkf-springe.de
