Wirtschaftlich und umweltschonend

Im Jahr 1974 berichteten Wissenschaftler erstmals darüber, dass chlorhaltige Chemikalien wie die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), die damals bevorzugt als Kältemittel und Treibgas in Spraydosen eingesetzt wurden, eine Bedrohung für die Ozonschicht in der Erdatmosphäre darstellen. Dreizehn Jahre später vereinbarten 46 Staaten im Montrealer-Protokoll zum Schutz der Ozonschicht die Herstellung und Verwendung von ozonabbauenden Stoffen schrittweise auslaufen zu lassen. Mittlerweile haben alle 196 Staaten das Abkommen weltweit ratifiziert.

In Deutschland wurde mit der FCKW-Halon-Verbots-Verordnung aus dem Jahr 1991 vom Gesetzgeber ein strikter Zeitplan für den FCKW-Ausstieg vorgegeben. Die Chemikalien-Ozonschichtverordnung löste diese in 2006 ab. Für Europa gilt die im Jahr 2000 erlassene EG-Verordnung 2037/2000 über Stoffe, die zum Abbau der Ozonschicht führen. Diese gesetzlichen Vorgaben haben sich in erheblichem Maße auf die Kältetechnik und die Auswahl der Kältemittel aus­gewirkt.

Bei den Kältemitteln unterscheidet man ­folgende Gruppen:

• FCKW vollhalogenierte, chlorhaltige Kältemittel wie z. B. R 11, R 12
• HFCKW teilhalogenierte, chlorhaltige Kältemittel wie z. B. R 22, R 123, R 124 oder R 142 b
• HFKW chlorfreie Kältemittel wie z. B. R 134 a, R 125 oder Gemische wie R 404 A, R 410 A
• Low GWP-Kältemittel wie z. B. HFO 1234 yf oder Gemische aus HFO 1234 yf / HFKW
• Natürliche Kältemittel /Kohlenwasserstoffe wie z. B. Propan (R 290), Isobutan (R 600 a), Propen (R 1270) oder deren Gemische (R 600 a/R 290, R 290/R 170) sowie Ammoniak (R 717), Kohlendioxid (R 744) oder Wasser (R 718)

Die Kältemittel werden hinsichtlich ihres Effekts auf den Abbau der Ozonschicht durch das Ozonabbaupotenzial (ODP, Ozone Depletion Potential) charakterisiert. Dieser Kennwert gibt die Ozongefährdung eines Stoffes relativ zum FCKW R 11 wieder, dessen ODP auf 1 festgelegt wurde.

Insbesondere die Kältemittel auf Basis von Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) tragen zum Treibhauseffekt und damit zur globalen Erderwärmung bei. Daher wurde im Kyoto-Protokoll aus dem Jahr 1997 mit dem sich der Großteil der Staatengemeinschaft verpflichtet hat, die Emission von Treibhausgasen zu reduzieren die Verwendung dieser Stoffgruppe ausdrücklich reglementiert. Den relativen Beitrag eines Treibhausgases zum Treibhauseffekt im Vergleich zu Kohlendioxid beschreibt das Global Warming Potential (GWP).

Des Weiteren ist für den Einsatz von Kältemitteln deren sicherheitstechnische Einstufung von Bedeutung. Gemäß der EN 378-1 werden die Kältemittel entsprechend ihrer Giftigkeit und Brennbarkeit in die Sicherheitsgruppen A1, A2, A3, B1, B2 und B3 eingeteilt.

Das vom Einsatz in Supermärkten bekannte R 744 (Kohlendioxid) schied trotz positiver Umwelteigenschaften aufgrund der hohen Systemdrücke und der negativen Gesamt-wirtschaftlichkeit für die Verwendung in Frostern und Kühlschränken im medizinischen Bereich aus.

Die natürlichen Kältemittel auf Basis von Kohlenwasserstoffen weisen zwar eine geringere Giftigkeit auf, fallen aber wegen der größeren Brennbarkeit in die Sicherheitsgruppe A3 und bedürfen daher besonderer sicherheitstechnischer Vorkehrungen.

Um diese sicherheitstechnischen Anforderungen zu erfüllen, hat Riedel ein innovatives Sicherheitskonzept entwickelt, das vom TÜV Süd geprüft und freigegeben wurde. Das Konzept umfasst eine systemtechnische Optimierung aller Komponenten des Kältekreislaufs und abgeleitet von den Vorgaben der maßgeblichen Normen die Umsetzung folgender Maßnahmen bei den Kälteaggregaten:

• Einsatz von Komponenten und Rohrleitungen, die für natürliche Kältemittel zugelassen sind
• Berücksichtigung der erhöhten Anforderungen an die Systemdichtheit im Kältekreislauf bei Dimensionierung und Konstruktion, Lebensdauertests sowie in der Produktion
• Dichtheitsprüfung und Lecksuche für jedes Gerät am Ende des Fertigungsprozesses
• Erstellung eines Sicherheitskonzeptes mit Risiko- und Gefahrenanalysen
• Zertifiziertes Fachpersonal in der Fertigung

Gemäß dem Qualitätsanspruch des Unternehmens wird bei jedem Gerät vor der Auslieferung ein hundertprozentiger Funktionstest durchgeführt. Damit soll sichergestellt werden, dass alle für die natürlichen Kältemittel spezifizierten Vorgaben gemäß dem vom TÜV abgenommenen Sicherheitskonzept in der Serienfertigung erfüllt sind. Bezüglich Aufstellung und Wartungsaufwand der Kälteaggregate ergeben sich keine höheren Anforderungen im Vergleich zu den bisher eingesetzten synthetischen Kältemitteln. Die Bedienungs- und Wartungsanleitungen schließen alle notwendigen Hinweise für den sicheren Betrieb der Aggregate ein.

Die natürlichen Kältemittel auf Basis von Kohlenwasserstoffen schonen nicht nur durch das Ozonabbaupotenzial von 0 undden niedrigen GWP-Wert direkt die Um-welt, sondern überzeugen auch durch eine insgesamt wesentlich bessere Umweltbilanz, indem sie durch eine höhere Energieeffizienz der Anlage indirekt zu einer Reduzierung der CO₂-Emissionen beitragen. Die energetische Güte einer Anlage lässt sich durch den Coefficient of Performance (COP) beschreiben. Dieser berechnet sich aus dem Verhältnis zwischen der verfügbaren Kälteleistung und der eingebrachten Antriebsleistung einer Kältemaschine.

Riedel hat die Energieeffizienz von mit natürlichen Kältemitteln betriebenen Frostern und Kühlschränken für die Medizintechnik untersucht: Bei den Frostern wurde hierzu die Verdichterleistung im Betriebspunkt nach der EN 12900 LBP 10 K bestimmt. Bei äquivalenten Verdichtern wurde Propan (R 290) mit dem zeotropen HFKW-Gemisch R 404 a verglichen. Die Versuche zeigten einen um 11,8 Prozent höheren COP-Wert bei R 290 gegenüber dem Kältemittel R 404 a. Hierbei profitiert die Anwendung von der hohen volumetrischen Kälteleistung des Propans und geringen Drücken im Kältekreislauf. Bei den medizinischen Kühlschränken wurde das herkömmliche Kältemittel Tetrafluorethan (R 134 a) mit Isobutan (R 600 a) verglichen. Der COP erhöhte sich bei Verwendung von R 600 a um ca. 56 Prozent. Beim Isobutan liegt das Druckverhältnis zwischen Verdamp­fer und Verflüssiger wesentlich günstiger.

Basierend auf diesen positiven Untersuchungsergebnissen führt Riedel die natürlichen Kältemittel bei allen Baureihen von Kühlschränken und Frostern im medizinischen Bereich ein. Die neuen Geräte zeichnen sich durch hervorragende Umwelteigenschaften und hohe Wirtschaftlichkeit in Verbindung mit einem innovativen Sicherheitskonzept aus. Selbstverständlich werden die Riedel Kälteaggregate unter der Anwendung der neuesten Richtlinien für energieverbrauchsrelevante Produkte (ErP) entwickelt. Bei medizinischen Aggregaten spielen zudem, wie bei vielen anderen Applikationen, die schalltechnischen Emissionen eine wesentliche Rolle. Riedel hat daher die komplette Produktpalette mit natürlichen Kältemitteln schalltechnisch optimiert. -

Leiter des Produktmanagements, Glen Dimplex Deutschland GmbH, Geschäftsbereich Riedel Kältetechnik