Datengrundlage
Im Rahmen des Vorhabens wurden Anlagen in den Kategorien Gewerbekälte (Zentralanlagen, Verflüssigungssätze), Industriekälte, Raumklimageräte (Multisplit- und VRF-Klimageräte) und Flüssigkeitskühlsätze (Chiller) mit einer Kältemittelfüllmenge von über 3 kg betrachtet, die unter die ChemKlimaschutzV fallen. Neben einer Analyse der aktuellen Fachliteratur und Expertengesprächen wurden über 300 Anlagen vor Ort von zertifizierten Kältetechnikern besichtigt. Des Weiteren wurden im Rahmen des Vorhabens fast 35 000 im VDKF-Lec-System erfasste Anlagendaten ausgewertet. Zusätzlich ermöglichte ein Discounter die Auswertung von elektronischen Anlagendaten aus 93 Filialen in Deutschland. Tabelle 1zeigt eine Beschreibung dieser drei Datensätze und eine Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse. Darüber hinaus stellten zwei weitere Supermarktketten Daten von zusammen 2 300 Anlagen aus ihren Filialen in Deutschland zum Vergleich bereit. In beiden Fällen sind die Daten nach den verwendeten Kältemitteln aufgeschlüsselt.
Dokumentation und Auswertung
Laut § 3 Abs. 2 der ChemKlimaschutzV sind Betreiber von Anlagen verpflichtet, über die Dichtheitsprüfungen und etwaige Instandsetzungsarbeiten Aufzeichnungen zu führen und diese aufzubewahren. Die Qualität dieser Aufzeichnungen ist von zentraler Bedeutung, da die Art der Aufzeichnung der erhobenen Daten direkt die Datenqualität der Erhebungen bestimmt. Dieser Umstand trifft auf alle drei Datensätze zu.
In den Daten aus den Anlagenbesichtigungen fehlen bei einem Viertel der nachgefüllten Anlagen Informationen zu den undichten Stellen. Auch Angaben zu Leckageerkennungssystemen und generell zu Instandsetzungsarbeiten sind oft nicht in den Aufzeichnungen zu finden. Die Praxis zeigt, dass die Dokumentation der undichten Stellen und der ergriffenen Maßnahmen langfristig zu einer Verbesserung der Dichtheit der Anlagen führen kann. Deshalb ist eine Verbesserung der Aufzeichnungen hinsichtlich der durchgeführten Instandhaltungsarbeiten im Interesse des Betreibers und des Handwerkers, auch wenn dies von der ChemKlimaschutzV nicht ausdrücklich gefordert ist.
Ferner ist es sinnvoll, die Gründe für Service-Rufe aufzuzeichnen. In der Literatur werden solche Rufe fast ausschließlich mit einer Einschränkung der Funktion der Anlage in Verbindung gebracht und führen in der Hälfte aller Fälle dazu, dass ein Kältemittelverlust festgestellt wird.
Führung der Aufzeichnungen sowie Einsichtnahme
Bei den Anlagenbegehungen zeigte sich, dass manuell geführte Aufzeichnungen (das sogenannte Logbuch) bei 78 Prozent der Anlagen für die Aufzeichnungen sowie die Einsichtnahme der Betreiber genutzt wurden. Für 30 Prozent der Anlagen nehmen Betreiber außerdem eigene Auswertungen vor. Obwohl hauptsächlich Service-Unternehmen die Aufzeichnungen führen, sind die Betreiber doch in mindestens 23 Prozent der Fälle entweder mit eingebunden (16 Prozent) oder selbst verantwortlich (7 Prozent).
Die Dokumentation der Anlagen ist in den betrachteten Fällen häufig unvollständig. Betreiber kommen in vielen Fällen ihrer Aufzeichnungspflicht laut ChemKlimaschutzV nicht vollständig nach. Einigen ist nicht bewusst, dass sie selbst für die Aufzeichnungen verantwortlich sind und überlassen die Dokumentation ganz den Service-Unternehmen. So hatten bei knapp 6 Prozent der Anlagen aus den Anlagenbegehungen die zuständigen Betreiber keinerlei Einsicht in die Dokumentation der Anlagen. Eine Verbesserung der Dokumentation der Wartung auch hinsichtlich der Ursachen von Leckagen kann helfen, Leckagen früher zu erkennen und zukünftig besser zu vermeiden.
Nachfüllmengen und -raten im Vergleich
Sowohl die Häufigkeit der Nachfüllereignisse als auch die absoluten Nachfüllmengen steigen bei allen drei Datensätzen bis 2011 an und stagnieren dann. Der ansteigende Trend vor diesem Zeitpunkt könnte das Resultat von besseren Aufzeichnungen sein und damit wie oben erwähnt weniger über die Dichtheit der Anlagen als über die Qualität der Dokumentation aussagen. Die Entwicklung nach 2011 könnte dadurch erklärt werden, dass eine Umsetzung der ChemKlimaschutzV bzw. F-Gase-VO bis dato noch nicht abgeschlossen war und die entsprechenden Vorgaben deshalb erst ab diesem Zeitpunkt zu einer Verbesserung der Dichtheit beitrugen.
Besonders Zentralanlagen im Lebensmitteleinzelhandel (LEH) weisen mit 7,6 Prozent bei den begangenen Anlagen eine relativ hohe jährliche Gesamtnachfüllrate auf. Dies entspricht in der Größenordnung den von zwei Supermarktketten bereitgestellten Daten zu Füllmengen und Nachfüllungen von ca. 2 300 Anlagen, die im Jahr 2012 eine zusammengefasste Nachfüllrate für R 404 A und R 134 a von 10,02 Prozent aufweisen. Auch deuten freiwillige Angaben weiterer Handelsgruppen auf Nachfüllraten von circa 10 Prozent oder mehr bei Zentralanlagen hin. Die Nachfüllrate bei dem Discounter liegt deutlich niedriger.
Klimaanlagen (3,8 Prozent) und Chiller(3,4 Prozent) hingegen weisen niedrigere jährliche Gesamtnachfüllraten in den Daten aus den Anlagenbesichtigungen auf. Die Daten aus dem VDKF-Lec-Erfassungssystem lassen keine Rückschlüsse auf die Nachfüllraten der einzelnen Anlagentypen zu.
Nach Kältemitteln betrachtet zeigen sich bei allen drei Datensätzen sowie bei den beiden Supermarktketten besonders hohe Nachfüllraten bei Anlagen, die mit R 404 A betrieben werden. Neben R 404 A wird auch R 134 a oft in Zentralanlagen im LEH eingesetzt. Die Nachfüllraten für dieses Kältemittel liegen in den zwei Datensätzen aus Anlagenbegehungen und VDKF-Lec deutlich unter denen für R 404 A. Der Unterschied ist bei dem Discounter und den beiden Supermarktketten weniger stark ausgeprägt, aber bei den Supermarktketten doch deutlich sichtbar. Ein Grund für die höheren Nachfüllraten bei R 404 A dürften die höheren Anlagendrücke gegenüber R 134 a sein, die Kältemittelaustritt begünstigen. Anlagen, die mit R 410 A betrieben werden, einem Kältemittel, das fast ausschließlich in Klimageräten Anwendung findet, haben die geringste Nachfüllrate.
Die Rolle von Havarien
Die ausgewerteten Daten zeigen, dass Havarien eine bedeutende Rolle bei den Kältemittelnachfüllmengen und damit auch den Kältemittelemissionen aus Kälteanlagen spielen. Als Havarie werden in diesem Vorhaben Ereignisse mit 50 bis 90 Prozent Kältemittelverlust bezeichnet. Eine Ausnahme bildet das VDKF-Lec, welches von 90 Prozent Kältemittelverlust als Schwelle für Havarien ausgeht.
Je nach der in den drei Datensätzen Anlagenbegehungen, VDKF-Lec und Discounter verwendeten Schwelle für Havarien sind 23 bis 32 Prozent der Kältemittelnachfüllmengen auf Havarien zurückzuführen. Auch die von einer der beiden Supermarktketten vorliegenden entsprechendenDaten zeigen, dass über 15 Prozent der Nachfüllmenge bei Havarien freigesetzt worden waren. Havarien tragen somit wesentlich zu den jährlichen Nachfüllraten bei.
Von Leckagen betroffene Bauteile
Die Datenauswertung zeigt, welche Anlagenteile für Leckagen besonders anfällig sind. Im Discounter-Datensatz sind bei 38 Prozent der nachgefüllten Anlagen Kompressoren als undichte Stellen genannt. Auch Verbindungsstellen und Rohrleitungen spielen in diesem Zusammenhang eine bedeutende Rolle. In den Discounter-Daten sind undichte Schraubverbindungen bei 50 Prozent der nachgefüllten Anlagen genannt. Bei jeweils gut 17 Prozent der nachgefüllten Anlagen im Datensatz aus den Besichtigungen und dem Discounter-Datensatz sind undichte Lötverbindungen als Leckage-Ursache angegeben. Aus den Anlagenbesichtigungen geht auch hervor, dass Ventile in 37 Prozent der Fälle undicht sind. Eine Betrachtung der VDKF-Lec-Daten zeigt, dass hier besonders Verbindungsstellen und Leitungen Undichtigkeiten aufweisen. Als Nächstes folgen Ventile, dann Verdichter und Verdampfer.
Die Ergebnisse können auch durch Beispiele aus der Literatur bestätigt werden. Als Ursachen für Leckagen an Verbindungsstellen werden meist Schwingungen und Pulsationen identifiziert.
Vorgenommene Reparaturen und Verbesserungen
Die Installation von Wellenschläuchen beispielsweise dient der Vorbeugung von Leckagen an Leitungen und Verbindungsstücken. Es stellte sich allerdings heraus, dass es nicht allgemein üblich ist, bestehende Anlagen nachträglich baulich zu optimieren, um die Leckage-Wahrscheinlichkeit zu verringern. Dies entspricht nicht den Zielen der ChemKlimaschutzV. Hier ist ein Handlungsbedarf für den Klimaschutz in der Branche. So sollten z. B. Löt- und Schweißverbindungen statt Schraubverbindungen eingesetzt werden wie es auch in der EN 378, Teil 2 gefordert wird. Darüber hinaus gibt es weitere Maßnahmen zur Reduzierung des Leckagepotenzials, die in jedem Einzelfall zu prüfen und bei Bedarf einzusetzen sind:
Die Verrohrung der Anlage sollte so ausgelegt sein, dass keine Kräfte und Spannungen in den Leitungen entstehen können: Hierzu zählen auch geeignete Halterungen für lange Leitungsabschnitte.
Reduzierung der Anzahl an Fügestellen durch geschickte Wahl der Rohrleitungsführung und entsprechende Nutzung von Rohrbiegewerkzeugen anstelle von Lötfittings.
Die Montage von Schwingungsdämpfern.
Die Verwendung von qualitativ hochwertigen Komponenten mit entsprechenden Zulassungen für die zu erwartenden Temperaturen und Drücke.
Die Installation von austauschbaren Komponenten wie Filtertrocknern sollte so erfolgen, dass das Demontieren und Austauschen mit möglichst wenigen Kältemittelverlusten möglich ist.
Davon abgesehen sind Absperrventile an entsprechenden Stellen vorteilhaft, um Kältemittelverluste bei der Wartung zu vermeiden. Die Absperrventile müssen so ausgeführt sein, dass sie nicht selber eine Leckagequelle darstellen.
Einbau eines Absperrhahns vor allen Serviceventilen, da die Kappen der Serviceventile häufig im Laufe der Zeit undicht werden.
Verzicht auf unnötige Absperr-, Rückschlag- und Schraderventile.
Verwendung von Edelstahlschraderventilen.
Reduzierung der Kältemittelfüllmenge durch Einsatz entsprechender Komponenten mit geringem Kältemittelvolumen, darunter auch und insbesondere Reduzierung des Sammlervolumens bzw. gänzlicher Verzicht auf einen Kältemittelsammler.
Schutz der Kältemittelleitungen vor Beschädigung.
Sicherheitsventile von der Hochdruck- in die Niederdruckseite abblasen lassen und erst im zweiten Schritt in die Umgebung.
Zusätzliche Abdichtung aller Schraubverbindungen durch Loctite oder ähnlichen kältemittelkompatiblen Dichtstoff.
Verwendung von Kupfer- anstelle von Gummidichtungen.
Der Abschlussbericht zum Vorhaben enthält darüber hinaus weitere Empfehlungen zur Verbesserung der Anlagendichtheit.
Fazit
Die Auswertungen zeigten, dass Nachfüllraten in den Datensätzen oft über den in § 3 Abs. 1 der ChemKlimaschutzV vorgeschriebenen Vorgaben für spezifische Kältemittelverluste liegen. Dies trifft vor allem auf große Anlagen zu, und zwar auch dann, wenn Havarie-Ereignisse nicht berücksichtigt werden. Alle drei Datensätze sowie die zusätzlichen Daten der Supermarktketten bestätigen dies.
Auch Dichtheitsprüfungen werden oft nicht nach den Vorgaben der F-Gase-Verordnung (Artikel 3 Abs. 2) durchgeführt oder nicht ordnungsgemäß dokumentiert. So fehlt bei mehr als einem Viertel aller Anlagen aus den Begehungen mindestens eine der von der Verordnung vorgeschriebenen Dichtheitsprüfungen im Jahr 2012. Aus den Daten geht hervor, dass für Anlagen mit digitalen Aufzeichnungen häufiger alle Dichtheitsprüfungen aufgezeichnet (oder durchgeführt) wurden als für solche mit manuellen Aufzeichnungen.
Die Vorgabe der F-Gase-Verordnung, im Anschluss an Nachfüllungen erneute Dichtheitsprüfungen durchzuführen, wird den erhobenen Daten zufolge in den meisten Fällen nicht eingehalten. In der Praxis werden Dichtheitsprüfungen häufig unmittelbar nach der Nachfüllung durchgeführt, allerdings bisher unzureichend dokumentiert. Hier ist die Dokumentation unbedingt zu verbessern, um die Anforderungen der Verordnungen zu erfüllen.
Weiterführende Informationen
Der in Kürze erscheinende Abschlussbericht wird über eine ausführliche Beschreibung der hier skizzierten Ergebnisse hinaus, eine Checkliste zur Überprüfung von Anlagen, einen Katalog zur Verbesserung der Anlagendichtheit sowie Hinweise zur Umsetzung der Aufzeichnungspflichten enthalten.
Taschenbuch Kälte Wärme Klima 2015
Das neue Taschenbuch Kälte Wärme Klima 2015 ist ein Nachschlagewerk für die tägliche Arbeit von Fachleuten der Kälte- und Klimabranche. Geschuldet dem Erscheinen der Energieeinsparverordnung 2014 (am 1. Mai 2014) erfolgte eine Überarbeitung des allgemeinen Teils. Das jedes Jahr aufs Neue aktualisierte Taschenbuch konzentriert sich auf relevante Themen des Fachgebiets, informiert über Veranstaltungen 2015 und Branchenadressen. Es ist somit eine Kombination aus Arbeitskalender und Taschenbuch für Fachleute aus der Kälte-, Klima- und Heizungstechnik. Mit Formeln, Stoffwerten und Umrechnungstabellen beschreibt die Herausgeberin und Geschäftsführerin des Instituts für Energie-, Kälte- und Klimatechnik Gladbeck GmbH (InEKK), Dr.-Ing.Sylvia Schädlich, auf 304 Seiten nun auch die neue Generation von Absorptionskälteanlagen, die neue BAFA-Förderung für effizienzsteigernde Maßnahmen und das richtige Messen der Effizienz bei Wärmepumpen. Wie immer finden sich im letzten Teil Informationen zu Ausbildungsstätten und -einrichtungen, Prüfstellen und Forschungsanstalten sowie Informationen zu Normen und Richtlinien für die Kälte-, Heizungs-, Klima- und Lüftungstechnik. Das Taschenbuch ist unter der ISBN 978-3-8007-3586-0 für 25 Euro erhältlich.
Bastian Zeiger,
Öko-Recherche, Projektmitarbeiter, Frankfurt/Main
Barbara Gschrey,
Öko-Recherche, Geschäftsführung, Frankfurt/Main
Prof. Michael Kauffeld,
Hochschule Karlsruhe
– Technik und Wirtschaft, Karlsruhe
Dr. Cornelia Elsner,
Umweltbundesamt, Sachgebiet III 1.4 Stoffbezogene Produktfragen, Dessau
Fußnoten
1 Öko-Recherche, CONEER, Prof. Michael Kauffeld: Konzept zur Bewertung der technischen Innovationen zur Erfüllung der gesetzlichen Vorgaben bei statio- nären Kälte- und Klimaanlagen, Abschlussbericht für das Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit, Juli 2014 (bisher unveröffentlicht).
