Mit den neuen Niedrig-GWP-Kältemitteln – den schon vorhandenen und den noch kommenden – müssen die Geräte in der Regel an die chemisch-physikalischen Eigenschaften der Kältemittel technisch angepasst werden. Das muss nicht immer so radikal ausfallen, wie z. B. bei dem Umstieg auf das natürliche Kältemittel Ammoniak, das aufgrund seiner hohen Korrosionseigenschaften entsprechendes Rohr- und Behältermaterial erfordert. Oder auch bei dem Umstieg auf das natürliche Kältemittel CO2, das ein druckintensives Kältemittel ist und daher stärkere Rohrleitungen benötigt, was wiederum einen höheren Materialaufwand zur Folge hat. Bei den neuen umweltfreundlichen Kältemitteln hält sich der Anpassungsaufwand bei der Anlagentechnik im vertretbaren Rahmen. Was allerdings hinzukommen kann sind entsprechende Sicherheitsvorkehrungen beim Einsatz von Kältemitteln höherer Sicherheitsgruppe (z. B. A2L), was zusätzliche Maßnahmen bei Planung und Installation der Anlagen erfordert.
Klimageräte mit R32
Bei kleinen und mittleren Leistungsgrößen wie der M-Serie und im Mr.-Slim-Segment wurde das Produktportfolio von Mitsubishi Electric bereits fast vollständig auf das A2L-Kältemittel R32 umgestellt. Bei den kleinen Leistungsgrößen sind dabei besonders die geringen Füllmengen von Vorteil. Unter 1,8 kg Kältemittelfüllung (fürR32) sind – gemäß den aktuellen Normen – keine zusätzlichen Sicherheitsvorkehrungen vorzunehmen. Für den Kunden macht es das in diesem Bereich sehr einfach, da die Geräte auf dieselbe Art und Weise geplant werden können wie zuvor mit R410A.
Mit den Mr.-Slim-Klimageräten ermöglicht das neue Kältemittel z. B. in Verbindung mit dem Power Inverter eine noch größere Leitungslänge als bei R410A-Power-Invertern. Zudem wird eine hohe Betriebssicherheit bei niedrigem Energieverbrauch sichergestellt. Damit eignen sich Mr.-Slim-Klimageräte ideal für kommerziell-gewerbliche Anwendungen in mittelgroßen Räumen sowie Technikräumen. Je nach Einsatz können sie als Singlesplit- oder Multisplit-Lösung im Simultanbetrieb mit zwei, drei oder vier Innengeräten installiert werden. Dank des Kältemittels R32 ist die Energieeffizienz höher als bei R410A und die Kältemittelfüllmenge um 20 Prozent reduziert. Da im Mr.-Slim-Bereich die Füllmengen jedoch über 1,8 kg liegen, muss hier mindestens überprüft werden, ob zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen gemäß der Norm einzuhalten sind. In den meisten Fällen sind die Räume in diesen Leistungsbereichen aber entsprechend groß, sodass auch hier selten Risikomanagement angewendet werden muss.
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Hybrid VRF verbindet das Beste aus zwei Welten
Eine besondere Lösung mit Zukunftsperspektive ist das Hybrid-VRF-System (HVRF). Hierbei handelt es sich um das weltweit erste Klimasystem, das alle Vorzüge eines gewöhnlichen VRF-Systems mit sich bringt und auch mit R32 ohne übermäßiges Risikomanagement realisiert werden kann. Im besten Fall muss lediglich ein Raum hinsichtlich Risikomanagement betrachtet und ggf. mit zusätzlichen Maßnahmen ausgestattet werden. Diese Möglichkeit wird dadurch gegeben, dass nur zwischen der Außeneinheit und dem Hybrid-BC-Controller Kältemittel zirkuliert. Der Hybrid-BC-Controller übernimmt hierbei den Wärmeaustausch zwischen kältemittelgeführtem Außen- und wasserbasiertem Innenkreislauf. Im Großteil des Gebäudes ist also ausschließlich Wasser als Energieträger im Einsatz, was das System gerade für kommerzielle Anwendungen wie Hotels oder Bürogebäude sehr attraktiv macht. Ein weiterer Vorteil ist, dass mit diesem System die Anforderungen der F-Gase-Verordnung von 2030 bereits heute erfüllt werden. Durch den sekundären Wasserkreislauf konnten bereits 40 Prozent an Kältemittelfüllmenge und CO2-Äquivalent gegenüber einem herkömmlichen VRF-System mit Direktverdampfung eingespart werden. Mit dem Einsatz von R32 als Kältemittel wird nun zusätzlich das GWP reduziert. In Summe sind mit der Hybrid-VRF-Technologie eine Reduzierung des CO2-Äquivalents von bis zu 81 Prozent im Vergleich zu direktverdampfenden VRF Anlagen mit R410A möglich, wodurch das Produkt auch in der Zukunft besondere Sicherheit im Hinblick auf die F-Gase-Verordnung bietet.
Zum Herbst dieses Jahres wird das Portfolio mit der Hybrid-Technologie noch um das Y-System erweitert werden. Somit steht neben der R2-Variante zum simultanen Heizen und Kühlen nun auch die Variante Heizen oder Kühlen zur Verfügung und damit eine vollständige Auswahl, die den Anforderungen an ein herkömmliches VRF-System in nichts nachsteht.
Bild: Mitsubishi Electric
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Kaltwasserstäze mit R513A und R1234ze
Wie bereits in Teil 2 dieser Serie beschrieben, etablieren sich bei Kaltwassersätzen dagegen zwei andere Kältemittel. „Bei den aktuell noch gängigen Kältemitteln für Kaltwassersätze wie zum Beispiel R134a sinkt die Akzeptanz am Markt“, informiert dazu Michael Lechte, Marketing Manager Mitsubishi Electric. „Gleichzeitig steht das verhältnismäßig hohe GWP dem Gedanken der F-Gase-Verordnung und dem notwendigen Klimaschutz entgegen. R513A bietet sich als kurz- und mittelfristige Lösung an. Denn als ein A1-Sicherheitskältemittel kann es mit kleinen Anpassungen in Kaltwassersätzen, die bislang mit R134a betrieben worden sind, verwendet werden.“
Mit R513A verfügt die Branche insofern über ein Kältemittel der Sicherheitsgruppe A1. Das heißt: kein Risikomanagement, keine besonderen Regularien durch die Norm. Entsprechende Kaltwassersätze können deswegen auch gut innerhalb eines Gebäudes aufgestellt werden. Darüber hinaus kann R513A bei nahezu allen Kaltwassersätzen, die aktuell noch mit R134a betrieben werden, als einfache Drop-in-Lösung angewendet, sprich gegen das nicht mehr gängige Kältemittel getauscht werden, ohne dass deutliche Änderungen am Gerät erforderlich werden. Allerdings hat R513A immer noch einen relativ hohen GWP-Wert. Als Alternative steht deswegen R1234ze in den Startlöchern.
Es verfügt über einen GWP von 7, ist aber ein A2L-Kältemittel. D. h. es ist als entflammbar eingestuft. Deswegen sind gewisse Regularien gerade bei der Innenaufstellung zu beachten. „Wir informieren unsere Kunden offen über die Vor- und Nachteile unserer jeweiligen Lösungskonzepte mit unterschiedlichen Kältemitteln, z. B. bei R32 über die entsprechenden Normen“, so Lechte. „Dafür stellen wir zahlreiche Unterlagen zur Verfügung und führen bundesweite spezielle Schulungen durch, um die Rahmenbedingungen beim Einsatz der unterschiedlichen Kältemittel einfach und verständlich darzustellen.“
Analog zu seiner Philosophie der Zweigleisigkeit bietet das Unternehmen seine Kaltwassersätze der Marke Climaveneta in der Regel sowohl mit dem Kältemittel R513A als auch dem Kältemittel R1234ze an. Die Meinung des Herstellers ist dabei klar: Für Mitsubishi Electric bietet sich das HFO R1234ze als die beste Alternative zu Kältemitteln wie R134a an. Das bereits verfügbare Produktportfolio wird daher weiter mit HFO-Alternativen ausgebaut. Eine einfache Faustformel, wer sich wann für welches Kältemittel im Kaltwassersatz entscheiden sollte, existiert nicht. Vielmehr muss jeder Einzelfall analysiert und hinsichtlich Effizienz, Umweltverträglichkeit und Investitionssumme individuell betrachtet werden.
Luftgekühlte Lösungen mit R454B
Aktuell rüstet Mitsubishi Electric seine Kaltwassersätze, Wärmepumpen und Multifunktions-Wärmepumpen mit Scroll-Verdichtern der NX- und NECS-Serien der Marke Climaveneta vom Kältemittel R410A auf das Kältemittel R454B um. Es handelt sich hierbei um luftgekühlte, außen aufgestellte Geräte im Leistungsbereich zwischen 40 und 850 kW. Das GWP von R454B liegt mit 466 um 78 Prozent niedriger als das von R410A und um 31 Prozent niedriger als das von R32. Das A2L-Kältemittel R454B ist von der Kälteleistung her quasi identisch mit R410A, die Effizienz ist jedoch etwas höher und der Kältemittelmassenstrom liegt lediglich bei 80 Prozent. Dies erlaubt eine deutliche Reduzierung der Kältemittel-Füllmenge, was wiederum das CO2-Äquivalent der Geräte nochmals verringert. Im Gegensatz zum Austausch-Kältemittel R32 müssen die Einsatzgrenzen der Geräte bei den zurzeit verfügbaren Komponenten nicht nach unten verschoben werden.
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Fazit
Mit der zum 1. Januar 2015 in Kraft getretenen F-Gase-Verordnung und dem damit eingeleiteten Phase-down-Szenario ist die Kältemittelindustrie in Bewegung geraten. Zwar ist nach der enormen Überhitzung des Kältemittel-Marktes im Jahr 2017, die am Ende des Jahres dazu geführt hatte, das Verfügbarkeiten bei allen Kältemitteln plötzlich nicht mehr für jeden Marktteilnehmer gegeben waren, im Laufe des Jahres 2018 wieder Entspannung eingetreten, aber die Unsicherheit, bezüglich künftiger Verfügbarkeiten auf das falsche Kältemittel zu setzen, ist geblieben. Die stufenweise Reduzierung der in Verkehr gebrachten CO2-Äquivalente in mehreren Schritten sowie eine Beschränkung des Inverkehrbringens bestimmter Produktgruppen, für die klimafreundliche Alternativen verfügbar sind, führt zur phasenweise Reduktion bisher bewährter Kältemittel am Markt. Die Folge sind schon jetzt erhebliche Preisaufschläge bei Kältemitteln durch die vom Phase-down-Szenario der EU-Richtlinie ausgelöste künstliche Verknappung. Die Hersteller von Anlagen, die mit Kältemitteln betrieben werden, stehen daher vor großen Herausforderungen. Gefragt sind klimafreundliche Kältemittel, die vergleichbare Sicherheitsmerkmale und Lösungen in den Bereichen Nachhaltigkeit, Verfügbarkeit, Effizienz sowie Wirtschaftlichkeit bieten. Die Kältemittel R410A und R134a sind aufgrund ihrer hohen GWP-Werte in größerem Maße vom F-Gase-Phase-down betroffen.
Mitsubishi Electric z. B. bietet statt einer Universallösung verschiedene Lösungen für ähnliche Anwendungsfälle an. So kann der Kunde zum Beispiel bei kommerziellen Projekten zwischen den drei Lösungen HVRF, Kaltwassersätzen und dem altbewährten VRF-System wählen.
Im Kaltwasserbereich bietet Mitsubishi Electric zudem die Möglichkeit, bei Neuanlagen zwischen R513A und R1234ze zu wählen, wobei das Unternehmen für seine Produkte der Marke Climaveneta das HFO R1234ze als die langfristig sichere Alternative zu R134a sieht. Mit R454B bietet Mitsubishi Electric zudem für alle relevanten Geräte der Marke Climaveneta eine Alternative zum Kältemittel R410A an.
mitsubishielectric.com/de
Bild: Schellhorn
