Welches sind die gängigsten Kältemittel in der Kältetechnik?

Kältemittel sind Stoffe, die zur Kühlung bestimmter Bereiche in Kältesystemen wie Gefriergeräten oder Klimaanlagen verwendet werden. Dies wird durch die genutzten thermodynamischen Phänomene ermöglicht, die es erlauben, das Gas in die flüssige Phase und umgekehrt zu überführen. In diesem Beitrag von Inditer erfahren Sie alles Wissenswerte über die gängigsten Kältemittel in der Kältetechnik.

Wie viele Arten von Kältemitteln gibt es?

Allgemein werden die gängigsten Kältemittel in der Kältetechnik in anorganische (zum Beispiel Wasser und Ammoniak) und organische (Halogenkohlenwasserstoffe oder Kohlenwasserstoffe) unterteilt. Innerhalb der Familie der halogenierten Kohlenwasserstoffe gibt es derzeit drei Typen:

• FCKW: Hierbei handelt es sich um einen vollständig halogenierten Halogenkohlenwasserstoff, der Chlor, Fluor und Kohlenstoff enthält. Er ist wasserstofffrei und seine Stabilität führt dazu, dass er lange in der Atmosphäre verbleibt, was ihn schädlich für die Ozonschicht macht.
• H-FCKW: Dies ist ein teilhalogenierter Halogenkohlenwasserstoff, der Chlor, Fluor und Kohlenstoff enthält und im Gegensatz zum vorherigen Wasserstoff besitzt.
• HFKW: Ein teilhalogenierter Halogenkohlenwasserstoff, der Wasserstoff, Fluor und Kohlenstoff, aber kein Chlor enthält.

Welches sind die am häufigsten verwendeten Kältemittel?

Die drei heute am weitesten verbreiteten Kältemittel in der Kältetechnik sind allesamt chlorfreie Fluorkohlenwasserstoffe mit Wasserstoffatomen (HFKW):

Kältemittel R-410A

Dieses Kältemittel ist das Ergebnis einer Mischung aus Fluorkohlenwasserstoff und Pentafluorethan, genannt Difluormethan. Es handelt sich um ein Gas, das die Ozonschicht nicht schädigt und üblicherweise in gewerblichen und privaten Klimaanlagen sowie in Kaltwassersätzen eingesetzt wird.

Kältemittel R-134A

Hierbei handelt es sich um ein Haloalkan-Kältemittel mit thermodynamischen Eigenschaften. Dank seiner Kombination mit speziellem Polyester- oder Polyethylenöl ist es eine umweltfreundlichere Option als R-410A. Es wird in gewerblichen und häuslichen Kältesystemen, Fahrzeugklimaanlagen und für Kaltwassersätze verwendet.

Kältemittel R-404A

Dieses Gas ist eine weitere sichere Alternative, insbesondere für Kältesysteme, die eine Temperatur zwischen -45 °C und 15 °C erfordern. Dieser breite Temperaturbereich macht es im industriellen und gewerblichen Transportsektor nützlich. Eine seiner größten Stärken ist, dass es keinen Abbau der Ozonschicht verursacht.

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Klassifizierung von Kältemitteln

Wie in der Verordnung über Kälteanlagen des Real Decreto 552/2019 angegeben, werden die gängigsten Kältemittel in der Kältetechnik nach ihren Auswirkungen auf Gesundheit und Sicherheit klassifiziert, wobei sie nach Entflammbarkeit und Toxizität unterteilt werden.

Klassifizierung nach Entflammbarkeit

• Kategorie 1: Zu dieser Gruppe gehören Kältemittel, die bei einer Prüfung bei +60 °C und 101,3 kPa keine Flammenausbreitung zeigen.
• Kategorie 2: Dies sind Kältemittel, die bei einer Prüfung bei +60 °C und 101,3 kPa eine Flammenausbreitung zeigen, eine untere Entflammbarkeitsgrenze von 3,5 Vol.-% (V/V) oder mehr haben und deren Verbrennungswärme weniger als 19.000 kJ/kg beträgt.
• Kategorie 3: Diese Kältemittel weisen Merkmale auf wie die Flammenausbreitung bei einer Prüfung bei +60 °C und 101,3 kPa, eine untere Entflammbarkeitsgrenze von weniger als 3,5 Vol.-% (V/V) und eine Verbrennungswärme von 19.000 kJ/kg oder mehr.

Klassifizierung nach Toxizität

• Kategorie A: Dies sind Kältemittel, deren durchschnittliche Konzentration keine negativen Auswirkungen auf Arbeitnehmer hat, die ihnen während eines 8-Stunden-Arbeitstages ausgesetzt sind. Ihr Wert liegt bei oder über einer durchschnittlichen Konzentration von 400 ml/m³ [400 ppm (V/V)].
• Kategorie B: Im Gegensatz dazu sind dies Kältemittel, die solche Auswirkungen nicht erzeugen, deren Wert jedoch unter einer durchschnittlichen Konzentration von 400 ml/m³ [400 ppm (V/V)] liegt.

Auf diese Weise wird eine Kombination aus bis zu 8 verschiedenen Klassen der gängigsten Kältemittel unter Berücksichtigung der genannten Kriterien erstellt. Es gibt zudem eine zusätzliche Kategorisierung, die unabhängig von diesen beiden Faktoren ist:

Klassifizierung nach Funktion

• Primärkältemittel oder Kältemedium: Ein Kältemittel gehört zu dieser Kategorie, wenn es das Übertragungsmedium im Kältesystem ist, was bedeutet, dass es einen Wärmeaustausch hauptsächlich in Form von latenter Wärme vollzieht.
• Sekundärkältemittel oder Kälteträger: Dies sind Zwischenstoffe, die verwendet werden, um Wärme zwischen dem Primärkreislauf und dem zu kühlenden oder zu erwärmenden Medium zu transportieren. Beispiele für diese Unterteilung sind Wasser, Sole oder Luft.

Welche Kältemittel wurden in der Vergangenheit am häufigsten verwendet?

Das in den letzten Jahrzehnten in der gewerblichen und leichten industriellen Kältetechnik par excellence verwendete Kältemittel ist R-404A, dank der Eigenschaften, die es ideal für niedrige, mittlere und sogar hohe Temperaturen machten.

Die F-Gase-Verordnung (EU) 517/2014 legte jedoch fest, dass dessen Vermarktung ab dem 1. Januar 2020 verboten ist. Dies hat dazu geführt, dass die verschiedenen Gashersteller und -händler bereits im Vorfeld an direkten Ersatzstoffen gearbeitet haben.

Andererseits stach in den 1990er Jahren die Verwendung von HFKW-Gasen als Ersatz für andere wie FCKW oder H-FCKW hervor, um die Schädigung der Ozonschicht zu verringern. Obwohl sie derzeit noch verwendet werden, wird auch für sie nach einer besseren Alternative gesucht, um den von ihnen verursachten Treibhauseffekt und damit ihre Auswirkungen auf die globale Erwärmung zu bremsen.

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