Die Umsetzung der F-Gase-Verordnung mit dem Ziel, das CO2-Potenzial von Kältemitteln zu verringern, wird bis 2030 stufenweise das gesamte CO2-Äquivalent reduzieren. Die Verordnung beschreibt dazu ein Phase-down-Szenario für neu produzierte Kältemittel und gibt Verbote vor für Kältemittel mit hohen GWP-Werten über 2 500. Schon im kommenden Jahr 2020 wird davon das vor allem in Supermarkt-Kälteanlagen eingesetzte Kältemittel R404A betroffen sein.
Vom Status Quo zum Wechsel
„Das optimale Kältemittel, das alle unsere Anforderungen erfüllt, unbrennbar sowie nicht giftig ist, einen niedrigen GWP hat und mit mäßig hohem Druck arbeitet, wird es nicht geben“, sagt Michael Lechte, Manager Produktmarketing bei Mitsubishi Electric, Living Environment Systems. „Vielmehr wird der Markt sich künftig weiter teilen. Je nach Technologien werden wir Kältemittel einsetzen, die für die jeweiligen Ansprüche geeignet sind.“
Raumklimasysteme und Kaltwassersätze werden seit Jahren zu rund 90 Prozent mit den Kältemitteln R134a und R410A betrieben. Für diese Kältemittel gibt es in der F-Gase-Verordnung kein explizites Inverkehrsbringungsverbot. Eine Versorgungssicherheit dieser Kältemittel für Bestandsanlagen wird also in jedem Fall gewährleistet sein. Die große Aufgabe ist jedoch, die hohe Nachfrage an Neugeräten zu bewältigen. Im vergangenen Jahr erlebte die Branche einen regelrechten Ansturm auf Klimageräte jeglicher Art. Verantwortlich hierfür war der extrem warme Sommer mit einem deutlich spürbaren Temperaturanstieg, was auch in den kommenden Jahren eine hohe Nachfrage erwarten lässt. Mit höheren Absatzmengen steigt auch der Bedarf an Kältemittel, das jedoch durch den Phase-down fortlaufend eingeschränkt wird – sofern das CO2-Äquivalent des Kältemittels nicht reduziert wird. Um der hohen Nachfrage am Markt gerecht zu werden, setzt z. B. Mitsubishi Electric daher auf die Kältemittel R32 (bei Klimasystemen; GWP: 675) und R1234ze (bei Kaltwassersätzen; GWP: 7). Hierbei handelt es sich um ein Einstoff-Kältemittel (R32) und ein teilhalogeniertes Fluor-Olefin (HFO; R1234ze) mit ähnlichen thermodynamischen Eigenschaften wie R410A und R134a, jedoch mit deutlich geringerem CO2-Potential. Diese Kältemittel sind in der Sicherheitsgruppe A2L eingegliedert und gelten damit als schwer entflammbar. Sie sind daher eine gute Alternative zu natürlichen Kältemitteln wie dem leicht entflammbaren Propan (R290; Sicherheitsklasse A3), da sie ein vielfach geringeres Risikopotenzial beim Einsatz in Gebäuden verursachen und auch in größeren Leistungsbereichen verwendet werden können. Trotzdem unterliegen sie gewissen Sicherheitsstandards (DIN EN 378 und IEC 60335-2-40), die sich am Verhältnis von Kältemittelfüllmengen und Raumgröße orientieren. Mitsubishi Electric stellt dazu zahlreiche Unterlagen zur Verfügung und führt Schulungen durch, um die Rahmenbedingungen beim Einsatz von A2L-Kältemittel verständlich darzustellen.
Bild: Mitsubishi Electric
Alternativen im Klimabereich
Hersteller wie Mitsubishi Electric werden künftig mit großer Flexibilität im Markt unterwegs sein. „Im Klimabereich werden wir da, wo es möglich ist, auf R32 umstellen“, betont Lechte. Das Unternehmen setzt R32 zum Beispiel in seinen HVRF-Systemen ein. Allerdings gibt es Bereiche, in denen eine Umsetzung mit R32 nicht so einfach möglich ist. Gute Beispiele sind die direktverdampfenden VRF-Systeme von Mitsubishi Electric, die nach wie vor den Großteil der realisierten Projekte des Herstellers ausmachen. Größere Füllmengen und eine hohe Anzahl an Räumlichkeiten, in denen Kältemittel eingesetzt werden sollen, würde mit R32 ein hohes Maß an Risikomanagement bedeuten. Bei der Verwendung von A2L-Kältemittel fordern die zuständigen Normen DIN EN 378 und IEC 60335 ab einem gewissen Verhältnis von Kältemittelfüllmenge und Raumhöhe zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen. Für die VRF-Systeme würde das bei Anwendungen mit vielen kleinen Räumen einen immensen zusätzlichen Aufwand darstellen, der aus wirtschaftlicher Sicht nur noch schwer zu realisieren wäre.
Was ist mit R513A?
Ein Kältemittel, das der F-Gase-Verordnung und dem notwendigen Klimaschutz gerecht wird, ist z. B. R513A. Es gehört in die Sicherheitsgruppe A1 und ist weder brennbar noch giftig. Somit kann es gut innerhalb von Gebäuden eingesetzt werden, da kein zusätzliches Risikomanagement hinsichtlich Brennbarkeit durchgeführt werden muss. Mit einem GWP von 631 liegt es auf einem ähnlichen Level wie R32 und ist zudem als „Drop-In“-Lösung für R134a geeignet. D. h., es kann durch einige kleinere Modifikationen wie z. B. Software-Update für Regler und EEV-Treiber und Neujustierung der Hochdruckschalter in Kaltwassersätzen, die bislang mit R134a betrieben worden sind, verwendet werden. Aufgrund der thermodynamischen Eigenschaften eignet es sich jedoch leider nicht für den Einsatz in Klimasystemen, die zuvor mit R410A betrieben wurden. Trotz seiner guten Eigenschaften gilt das Kältemittel R513A als Übergangslösung zu R1234ze, da in diesem Bereich noch eine Menge CO2-Äquivalent eingespart werden kann.
R1234ze mit niedrigem GWP
Eine noch größere Sicherheit für Kunden im Hinblick auf einen stabilen Kältemittel- und Gerätepreis sowie eine langfristige Kältemittelverfügbarkeit bietet das Kältemittel R1234ze mit einem GWP von 7. Die längeren Wartungsintervalle aufgrund des niedrigen GWPs wirken sich zudem vorteilhaft auf die Betriebskosten aus. R1234ze eignet sich außer für den Einsatz in Kaltwassersätzen auch für den Betrieb in Wärmepumpen für gewerbliche und industrielle Anlagen mit Verdrängungsverdichtern und Direktverdampfung. Da R1234ze jedoch eine um etwa 20 bis 25 Prozent geringere volumetrische Kälteleistung aufweist als R134a, müssen die Gerätebauteile entsprechend größer ausgelegt werden. Das führt zu einem größeren Platzbedarf für die Aufstellung und zusätzlich auch zu höheren Anschaffungskosten.
Sowohl R513A als auch R1234ze
Mitsubishi Electric bietet mittlerweile nahezu sein gesamtes Programm an Kaltwassersätzen mit Schrauben- und Turbocor-Verdichtern wahlweise mit dem Kältemittel R513A oder dem Kältemittel HFO R1234ze an. „Die Philosophie von Mitsubishi Electric ist, viele Alternativen zu bieten, um dem Kunden maßgeschneiderte Lösungen bereitstellen zu können“, so Lechte. Insbesondere, wenn Investitionskosten im Vordergrund stehen oder eine Aufstellung mit R1234ze aufgrund der Platzverhältnisse nicht möglich ist, kann hier auf R513A zurückgegriffen werden.
Im dritten Teil dieser Beitragsserie werden technische Ausführungen von relevanten Produkten in Verbindung mit neuen Kältemitteln aufgezeigt.
Bild: Mitsubishi Electric
Schellhorn
