Kältemittel

Wärme fließt nur von warm nach kalt. Aus diesem Grund gibt es Kältemittel, die bei tiefer Temperatur und Druck, Energie von einer heißeren Quelle aufnehmen und dadurch verdampfen. Diese Energie  müssen die Kältemittel auch wieder abgeben. Das erfolgt durch eine Druck- und Temperaturerhöhung in Folge eines Verdichtungsvorgangs,, dadurch kann das Kältemittel Energie an eine kältere Umgebung abgeben. Anschließend erfolgt in einer Drossel eine Entspannung des Gases, dadurch sinkt die Temperatur und der Druck auf das Niveau, bei dem es Energie aufnehmen kann.

Folgen diese Arbeitsschritte in einem Kreislauf, dann wird dem Wärmequelle, z.B. Kühlgut dauerhaft Wärme entzogen, dieses kühlt ab. 

Diese Kältemittel können allerdings nur gewisse Temperaturendifferenzen abdecken, deshalb gibt es viele verschiedene Kältemittel, die gewissermaßen in Reihe geschaltet werden können, das wird Kaskadierung genannt. Leider ist kein Kältemittel perfekt, so gibt es  bei jedem Kältemittel Vorteile und ebenfalls in einer anderen Hinsicht Nachteile. Folgende Punkte sind zur Beurteilung von Kältemitteln von besonderer Wichtigkeit:

  • Nachhaltigkeit
    Die Schädlichkeit der Kältemittel auf den Treibhauseffekt wird durch den GWP (Global Warming Potential) ausgedrückt, der GWP beschreibt dazu die Schädlichkeit eines Kilos Kältemittel zu der Schädlichkeit eines Kilos CO2.

  • Sicherheit
    Kältemittel haben zum Teil toxische oder brennbare Eigenschaften.  

  • Energieeffizienz
    Viele Kältemittel bieten keine guten thermodynamischen Eigenschaften, dadurch wächst der Energieaufwand zum Transportieren der Wärme.

Um das optimale Kältemittel für den Prozess zu finden müssen viele Faktoren berücksichtigt werden. Eine Kältemaschine kostet im Laufe der Jahre oftmals ein Vielfaches ihrer Anschaffungskosten. Die laufenden Kosten durch Kältemittelverlust, Reperaturkosten, Wartung und Sicherheitsüberprüfungen werden oft vernachlässigt.

Die Schädlichkeit von verschiedenen Kältemittel auf das Klima, ist nachgewiesen. So wurde bereits 1987 eine Gruppe von Kältemitteln, die FCKWs verboten. Diese Gruppierung beinhalten Chlormoleküle, die nachweislich zu der Vergrößerung des Ozonlochs beitragen.

Heute ist jedoch die globale Klimaerwärmung ein Problem für künftige Generationen. Durch die Ablösung der FCKWs, mussten neue Kältemittel hergestellt werden. So wurden die HFKWs auf den Markt gebracht. Die HFKWs schädigen der Ozonschicht nicht, doch tragen sie stark zum Treibhauseffekt bei. Der Beitrag zum Treibhauseffekt eines Kältemittels wird GWP (Global Warming Potential) genannt. Der GWP-Wert ist ein masseorientierter Vergleich von einem Kilo Kältemittel zu einem Kilo CO2, dabei hat CO2 die den Wert 1. 

Durch die F-Gas-Verordnung ist eine Mengenreduzierung von HFKWs bereits eingetreten, die zu Verfügbarkeitsproblemen und Preissteigerungen führt. Ab dem 1. Januar 2020 folgt das Verbot für Neubauten ortsfester Kälteanlagen, deren Kältemittel den GWP-Wert von 2500 überschreiten. Für Tiefkühlanwendungen unter -50°C Nutztemperatur gibt es aktuell noch eine Ausnahmeregelung in der F-Gas-Verordnung. Darunter fallen beispielsweise R23 (GWP: 14800), dessen Preis bereits stark angestiegen ist. Diese Ausnahmeregelung wird aktuell diskutiert und könnte mit der nächsten Revision der F-Gase-Verordnung abgeschafft werden.

Um solche Probleme zu vermeiden, gilt es sich vorher über das einzusetztende Kältemittel zu informieren. Eine besonders freundliche Alternative zu schädlichen Kältemitteln bieten Kaltluftmaschinen, das Kältemittel Luft ist völlig unbedenklich für Mensch und Umwelt. 

Prozentuale Verminderung der verfügbaren HFKW-Kältemittel auf dem Markt, in dem Zeitraum von 2015-2030

Quelle: Umweltbundesamt

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