Heute sprechen wir im Blog von Coreco MedicalLab über ein Thema, das in der Branche ein wichtiges Ziel darstellt. Seit Jahrzehnten – und seitdem man sich dieses gravierenden Problems bewusst geworden ist – bemüht sich die Branche um die Entwicklung umweltfreundlicher Kältemittel.
Mit diesem Artikel möchten wir einigen Lesern helfen, die Funktion eines Kältemittels und die Funktionsweise des Kühlprozesses besser zu verstehen.
Außerdem werden wir uns ansehen, welche chemischen Verbindungen im Laufe der Geschichte verwendet wurden und wie sich diese weiterentwickelt haben, bis hin zu den umweltfreundlichsten Kältemitteln.
Der Kühlprozess
Der Kühlprozess basiert auf dem physikalischen Vorgang der Verdampfung, bei dem eine Flüssigkeit (ein Kältemittel) beim Verdampfen Wärme aus ihrer Umgebung aufnimmt.
Die Menge der abgeführten Wärme und die Effizienz, mit der dies geschieht, hängen von Faktoren wie dem Kompressor, dem Verdampfer, der Isolierung und zu einem großen Teil von der Art des verwendeten Kältemittels ab.
Eine kurze Geschichte der Kältemittel
Die ersten chemischen Kältemittel, die üblicherweise zum Einsatz kamen, waren in der Regel giftig und oft gefährlich.
Schwefeldioxid
Schwefeldioxid wird hauptsächlich zur Herstellung von Schwefelsäure, als Konservierungsmittel und als Laborreagenz verwendet; in der Umwelt ist es ein bedeutender Luftschadstoff.
Bekannt für den Geruch von verbrannten Streichhölzern – in großen Mengen kann eine langfristige Exposition, insbesondere bei Allergikern, schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben.
Methylchlorid (R40)
Methylchlorid, auch als Chlormethan bekannt, entsteht im Rahmen einiger natürlicher Prozesse, wird jedoch vor allem für industrielle und gewerbliche Zwecke hergestellt.
Es trägt in hohem Maße zur Luftverschmutzung bei und ist als Kältemittel verboten, wird jedoch weiterhin in einigen chemischen Prozessen verwendet, beispielsweise bei der Herstellung bestimmter Kunststoffe und Herbizide.
Ammoniak (R717)
Ammoniak ist natürlich ein weit verbreiteter Haushalts- und Industriechemikalie, die nach wie vor in der industriellen und gewerblichen Kältetechnik, in der Schifffahrt und im maritimen Bereich sowie sogar auf der Internationalen Raumstation zum Einsatz kommt. Leider schränken seine Entflammbarkeit und seine Giftigkeit seinen breiten Einsatz ein.
R12 und R22 – Die ersten kommerziellen Kältemittel
R12 (Freon-12, oder Dichlordifluormethan) und R22 (Chlordifluormethan) waren zwei der ersten weit verbreiteten teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFC), die in den 1930er Jahren eingeführt wurden und sich aufgrund ihrer Nichtentflammbarkeit und hohen Stabilität großer Beliebtheit erfreuten.
Diese HCFC-Kältemittel wurden so beliebt, weil sie in der Regel nur unter Einwirkung von ultraviolettem Licht abgebaut werden. Als großer Vorteil für die Kältetechnik waren sie jahrzehntelang die bevorzugten Verbindungen für Kälte- und Klimaanlagen.
Kältemittel und Umweltbelange
Die chemische Beschaffenheit der teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffe und Fluorkohlenwasserstoffe, die sie zu hervorragenden Kandidaten für die Kältetechnik macht, ist zugleich ihr größter Nachteil.
Leider wurde in den 1970er und 1980er Jahren deutlich, dass das Chlor in FCKW und H-FCKW die Ozonschicht der Erde schwer schädigte und zur globalen Erwärmung beitrug, indem es mehr Wärme in der Erdatmosphäre zurückhielt.
Als Reaktion darauf wurde im Montrealer Protokoll von 1987 und in den nachfolgenden Vereinbarungen ein Zeitplan für den schrittweisen Ausstieg aus diesen chlorhaltigen Kältemitteln festgelegt.
Das Tool zum globalen Erwärmungspotenzial (GWP) wurde entwickelt, um die Auswirkungen von Kältemitteln und anderen chemischen Stoffen auf die Atmosphäre und die daraus resultierende globale Erwärmung zu messen und zu vergleichen.
Die Einstufung von Kältemitteln nach ihren PCA-Werten ermöglicht es, schädliche Gase mit hohen PCA-Werten schrittweise aus dem Verkehr zu ziehen und Ersatzstoffe mit niedrigeren PCA-Werten zu fördern.
Das System basiert auf Kohlendioxid (CO₂), dessen PCA-Wert bei 1 liegt. Dieser Wert gibt an, wie viel Wärme eine Einheit CO₂ der Atmosphäre über einen bestimmten Zeitraum (in der Regel 100 Jahre) zuführen würde.
Andere Chemikalien und Verbindungen werden über denselben Zeitraum mit CO₂ verglichen; so würde beispielsweise eine Verbindung mit einem GWP von 12 die Atmosphäre über diesen Zeitraum von 100 Jahren zwölfmal stärker erwärmen als CO₂.
Die nächste Generation der Kältetechnik: R134A und R404A
R134A, auch bekannt als 1,1,1,2-Tetrafluorethan oder Norfluran, ist eine Fluorkohlenwasserstoffverbindung, die kein Chlor enthält – eine der schädlichsten Verbindungen der HCFC-Kältemittel – und die ins Spiel kam, als das Verbot von HCFCs für die Kältetechnik geplant wurde.
Mit einem GWP-Wert von 1.430 stellt es eine deutliche Verbesserung gegenüber R12 (GWP 10.200) und R22 (GWP 1.760) dar und hat sich schnell zu einem beliebten Ersatzstoff in Kühlschränken und Fahrzeugklimaanlagen entwickelt.
Darüber hinaus findet es Anwendung in der Fertigungsindustrie, der Pharmaindustrie und in einer Vielzahl von Druckluftprodukten für Endverbraucher.
Das R404A (GWP 3.922) wurde etwa zur gleichen Zeit wie das R134A entwickelt und ist ein HFC-Gemisch, das trotz seines relativ hohen GWP-Werts in der gewerblichen und industriellen Kältetechnik weit verbreitet ist.
R290 und R600A: umweltfreundliche Kältemittel
Die geringe Energieeffizienz, die hohen PCA-Werte und die wachsende Sorge um die Auswirkungen auf die Umwelt – einschließlich der Erkenntnis, dass Fluoride für die Atmosphäre fast ebenso schädlich sind wie Chlor – haben die Entwicklung neuer Kältemittel vorangetrieben.
In ihrem Bestreben, einen GWP-Wert von Null zu erreichen, sind zwei Kohlenwasserstoff-Kältemittel als wirksame, sichere und relativ kostengünstige Stoffe in den Vordergrund gerückt, die in vielen bestehenden Kühlsystemen mit minimalen Anpassungen eingesetzt werden können.
Isobutan (R600A)
Das R600A ist stabil und bietet eine ähnliche Leistung wie seine Vorgängermodelle. Gleichzeitig stellt es hinsichtlich der Umweltbelastung eine enorme Verbesserung dar, da es einen sehr niedrigen GWP-Wert von nur 3 aufweist.
Es hat sich zu einem der beliebtesten Kältemittel entwickelt, die heute in der privaten, gewerblichen und industriellen Kältetechnik zum Einsatz kommen.
Da es brennbar ist, eignet es sich nicht unbedingt für die Nachrüstung älterer Kühlsysteme, stellt jedoch eine hervorragende Option für Systeme dar, die speziell für den Einsatz von R600A ausgelegt sind, und ist mit R12 vergleichbar.
Isopropan (R290)
Isopropan (GWP 3), eine bekannte, kostengünstige und leicht erhältliche Mischung aus Isobutan und Propan, entwickelt sich zunehmend zu einem Standardkältemittel für den Einsatz in der gewerblichen und industriellen Kältetechnik sowie in Spezialanwendungen wie Camping, Freizeitfahrzeugen und der medizinischen und Laborkühlung. Im Allgemeinen ist R290 ein guter Ersatz für R22.
Vorteile des Einsatzes umweltfreundlicher Kältemittel
Diese neuen Kältemittel auf Kohlenwasserstoffbasis sind nicht nur umweltfreundlicher, sondern bieten auch eine Reihe weiterer Vorteile und Einsparmöglichkeiten.
Schnellere Temperaturrückstellung
Die höhere thermodynamische Effizienz bedeutet, dass Kältemittel auf Kohlenwasserstoffbasis dafür sorgen, dass Kühl- und Gefrierschränke schneller wieder auf die gewünschte Temperatur kommen, was die Aufrechterhaltung der entscheidenden stabilen Temperaturen erleichtert.
Geringerer Energieverbrauch
Kohlenwasserstoffe bieten eine fast doppelt so hohe Kühleffizienz wie FCKW-Kältemittel und können bereits mit einer deutlich geringeren Füllmenge als die bisherigen chemischen Kältemittel gut funktionieren. Dank dieser Effizienz können kleinere Kompressoren mit weniger Energie betrieben werden. All diese Eigenschaften zusammen können zu einem drastisch geringeren Energieverbrauch führen.
Leicht erhältlich
Da sie bereits zusammen mit Erdöl gefördert werden und leicht verfügbar sind, bieten Kohlenwasserstoffe einen relativ einfach zu beschaffenden Ersatz für weniger geeignete chemische Kältemittel.
R290: das umweltfreundliche Kältemittel
Gründe für die Wahl des Kältemittels R290
Genau wie im Hotel- und Gaststättengewerbe werden auch im medizinischen Bereich und in Laboren häufig verschiedene Kühlgeräte eingesetzt, um entweder Lebensmittel oder Medikamente bis zu ihrer Verwendung auf der empfohlenen Temperatur zu halten; dabei müssen alle für die gelagerten Produkte geltenden Gesundheitsvorschriften eingehalten werden.
Ältere Geräte verursachen einen hohen Stromverbrauch und erfordern eine spezielle Wartung, die für den Endkunden zusätzliche Kosten verursachen kann.
Diese Art veralteter Anlagen verwendet in der Regel Kältemittel, deren Einsatz zur Aufrechterhaltung der eingestellten Temperatur oft mit einer hohen Umweltbelastung einhergeht.
Aus all diesen Gründen und zur Einhaltung der F-Gas-Verordnung für fluorierte Gase haben wir uns bei Coreco für das Kältemittel R290 entschieden, das derzeit das umweltfreundlichste auf dem Markt ist.
Was ist R290?
Das Kältemittel R290, auch bekannt als Propan, ist ein möglicher Ersatz für andere Kältemittel, die in Haushaltsgeräten wie Kühl- und Gefrierschränken sowie in kleinen gewerblichen Anlagen zum Einsatz kommen. Auf diese Weise minimieren wir auch die Umweltbelastung durch die Verwendung anderer Kältemittel, die die Umwelt stärker belasten.
Der R290 hat ein Potenzial von null für Ozonabbaupotenzial (ODP) (Ozonabbaupotenzial) und ein Treibhauspotenzial (GWP) (Abkürzung für das englische Treibhauspotenzial – GWP = Treibhauspotenzial) unbedeutend. Da es sich um ein Erdölderivat handelt, gilt es als Kältemittel mineralischen Ursprungs.
Verwendung von R290
R290 wurde früher in Kälteanlagen eingesetzt und wird in einigen Industrieanlagen nach wie vor verwendet. Praktisch in ganz Europa wurde es in Wärmepumpen und Haushaltsklimaanlagen eingesetzt, allerdings mit unterschiedlichem Erfolg.
Aufgrund seiner weltweiten Verfügbarkeit wurde es in großem Umfang als Ersatz für FCKW ausgewählt.
Propan (R290) ist aufgrund seiner guten Leistung möglicherweise eines der besten Kältemittel für diese Art von Anwendungen, muss jedoch aufgrund seiner Entflammbarkeit mit Vorsicht behandelt werden.
Entzündliche Kältemittel sorgen nicht nur für eine erhebliche Reduzierung der direkten Emissionen, sondern steigern auch die Energieeffizienz des Kühlkreislaufs (wodurch indirekte Emissionen gesenkt werden), was einen wichtigen Schritt zur Ersetzung und zum schrittweisen Ausstieg aus den teilhalogenierten Fluorchlorkohlenwasserstoffen (HCFC) und den Fluorkohlenwasserstoffen (HFC) darstellt.
Wartung von Anlagen mit R290
Was die Wartung von Geräten mit R290 betrifft, so bieten diese ebenfalls erhebliche Vorteile, da ihre Handhabung sehr einfach ist.
Wir empfehlen dir jedoch, dich für den Umgang mit diesem Kältemittel stets an einen qualifizierten Kundendienst zu wenden, da es sehr leicht entflammbar ist.
Sollten Sie in Ihrer Küche ein Leck an einem Gerät mit R290 feststellen, müssen Sie den Raum ausreichend lüften und einen Feuerlöscher griffbereit halten. Wenn Sie diese Tipps beachten, werden Sie lange Freude an einem effizienten und umweltfreundlichen Gerät haben.
Die wichtigsten Vorteile des Einsatzes von R290
- Geringe Schadstoffbelastung
- Nahezu keine toxische Wirkung
- Bewährte Effizienz
- Rentabler
- Einfache Wartung
- Entspricht der FGAS-Verordnung
Dies zeigt zwar, dass immer mehr Menschen sich für natürliche Kältemittel entscheiden, doch die Supermarktbranche ist aus den folgenden Gründen das nächste große Segment, das von diesem Wandel profitieren wird:
Umweltschutz.
Der Einsatz von R-290 reduziert nicht nur die CO₂-Emissionen, sondern wirkt sich auch positiv auf die Erwärmung der Atmosphäre aus. Dies ist auf die geringen direkten Emissionen und das äußerst niedrige Treibhauspotenzial des Kältemittels zurückzuführen.
Zudem kommt es zu einer drastischen Reduzierung indirekter Emissionen, beispielsweise von CO₂-Emissionen bei der Stromerzeugung. Dies ist auf die verbesserte Energieeffizienz der Geräte zurückzuführen, die mit R-290 betrieben werden.
Leise, effizient und wirtschaftlich.
Das R-290 erhöht die Energieeffizienz des Kompressors. Dies führt zu einer deutlichen Verbesserung des Energieverbrauchs, was zweifellos zur Einhaltung der Energiestandards beiträgt. Darüber hinaus sorgt Propan dafür, dass der Geräuschpegel in den Arbeitsumgebungen sehr niedrig ist. Dies ist zweifellos von großem Wert in medizinischen Labors.
Verlängert die Lebensdauer des Systems.
Die Betriebstemperaturen und -drücke, die bei Kompressoren mit diesen Kältemitteln zum Einsatz kommen, sind deutlich niedriger als bei R-404A, einem Gemisch mit höherem GWP.
Das Ergebnis ist eine höhere Zuverlässigkeit des Kompressors und insgesamt des gesamten Mechanismus aufgrund der geringeren mechanischen Reibung und der geringeren Wärmekapazität.
Der Zeitaufwand und die Kosten für die Wartung werden reduziert.
Mit diesem Kältemittel R290 können Installateure oder Kunden das Kältemittel während des Betriebs direkt in die Atmosphäre ablassen und so Zeit bei der Rückgewinnung sparen.
In jedem Fall darf die Wartung von Kühlanlagen nur von professionellen Installateuren durchgeführt werden, die hierfür aufgrund der hohen Entflammbarkeit der Anlagen in der Regel geeignetes Werkzeug verwenden.
Die Sicherheit des Installateurs und des Kunden hat oberste Priorität.
R290 ist zwar brennbar, doch die Brandgefahr ist sehr gering. Tatsächlich entspricht die Kältemittelmenge in den meisten Kühlschränken in etwa der Menge in einigen wenigen Taschenfeuerzeugen.
Zudem ist der gesamte Stromkreis der Kompressoren, die dieses Kältemittel verwenden, so ausgelegt, dass die Entstehung von Funken oder Flammen verhindert wird.
Da die Kompressoren hermetisch abgedichtet sind, ist die Wahrscheinlichkeit von Kältemittelleckagen sehr gering.
Vereinfachung für OEM (Original Equipment Manufacturer)
Der R-290 bietet OEMs die Möglichkeit, ihre SKUs (Lagerhaltungs-Einheiten) zu reduzieren.
Dies bietet gute betriebliche Lösungen, da es sich um ein Kältemittel handelt, das sich sehr gut für Anwendungen im niedrigen bis mittleren Temperaturbereich eignet.
Reduzierung von Treibhausgasen: die F-Gas-Verordnung.
Wie in der Branche allgemein bekannt ist, zielt die Verordnung (EU) Nr. 517/2014 (besser bekannt als „F-Gas-Verordnung“) in erster Linie darauf ab, die Umwelt durch die Verringerung der Emissionen fluorierter Treibhausgase zu schützen.
Im Zeitraum 2015–2030 wird die Gesamtmenge an fluorierten Treibhausgasen (GWP oder PCA auf Spanisch), die in Europa verwendet werden dürfen, schrittweise begrenzt, wobei das Ziel darin besteht, die Emissionen auf ein Fünftel des Ausgangswerts zu senken.
Ebenso sieht diese Verordnung nicht nur eine Reihe von Beschränkungen hinsichtlich der Verwendung fluorierter Gase in neuen Anlagen vor, sondern auch bei der Wartung bestehender Anlagen.
Ein weiterer Aspekt, der im Rahmen dieser F-GAS-Verordnung zu berücksichtigen ist, betrifft die Ökodesign-Vorschriften, in denen Energieeffizienzanforderungen festgelegt sind, um die CO₂-Emissionen in die Atmosphäre zu reduzieren.
Szenarien und Alternativen
Angesichts der Weiterentwicklung der Verordnung geht es in erster Linie darum, die Effizienz und Nachhaltigkeit von Kühlanlagen zu verbessern. Dies wird durch einen geringeren Stromverbrauch und den Einsatz umweltfreundlicherer Kältemittel erreicht.
Die herkömmlichen HFCs müssen durch Kältemittel mit niedrigem GWP und hoher Energieeffizienz ersetzt werden.
In diesem Zusammenhang sind die sogenannten “HC-Erdgase” sowie die sogenannten A2L-Gase zu nennen, wobei jedes von ihnen je nach Anwendungsbereich seinen Einsatzbereich findet.
Zwar hat sich R32 (A2L) im Bereich der Klimatechnik in Anlagen für das Gastgewerbe, Catering, den Einzelhandel und den Foodservice etabliert, doch sind es R600a und vor allem R290, die als natürliche Alternativgase dazu bestimmt sind, die HFKWs, R134a und R404A zunächst und kurzfristig auch die lange Liste von Ersatzstoffen, die den Markt für Kältemittel überschwemmt haben.
Neue Herausforderungen für die Branche
All dies stellt Hersteller, Installateure und Wartungsfachleute vor eine Herausforderung. Bislang werden die Systeme, die wir als traditionell betrachten, durch neue technologische Lösungen ersetzt.
All dies darf sich jedoch nicht negativ auf das Erlebnis des Endkunden auswirken, der neben einer Entlastung für die Umwelt auch eine Senkung seiner Stromrechnung feststellen sollte.
Die gesamte Branche muss bei diesem Wandel zusammenarbeiten, damit der Endnutzer in den vollen Genuss aller Vorteile dieser Veränderungen kommt.
Es wäre auch nicht verkehrt, institutionelle Unterstützung zu finden, um Modernisierungsprogramme für HORECA-Geräte auf den Weg zu bringen, die sicherlich einen Anreiz für die Nutzer darstellen würden, ihre Gastronomiegeräte durch energieeffiziente Modelle zu ersetzen.
Eine Senkung des Stromverbrauchs bedeutet für den Endkunden erhebliche Einsparungen, auch wenn die Anfangsinvestition etwas höher ausfällt. Man muss nur die Daten von Geräten, die vor 10 Jahren hergestellt wurden, mit denen aktueller Geräte vergleichen (Grafik).
Die notwendige Zusammenarbeit der gesamten Branche
Wie bereits erwähnt, wurden die neuen Kühlgeräte neu konzipiert, um die Anforderungen der F-GAS-Verordnung und der Ökodesign-Richtlinie zu erfüllen. Das bedeutet jedoch nicht, dass wir die Bedürfnisse des Endkunden oder des Installateurs aus den Augen verloren hätten – schließlich ist es der Installateur, der den Markt am besten einschätzen kann.
Installateure und Wartungstechniker sind zu einer Modernisierung verpflichtet, die nun sowohl gesetzlich als auch vom Markt gefordert wird.
Es ist stets unerlässlich – und gerade in diesen Zeiten des Wandels – die Zusammenarbeit zwischen Herstellern, Installateuren und Wartungsfachkräften zu berücksichtigen. Auf diese Weise lässt sich die Umsetzung der Vorschriften integrierter und kosteneffizienter gestalten.
Parallel dazu könnten auch Kommunikationsinitiativen unterstützt werden, die darauf abzielen, über die Vorteile dieser Veränderungen für den Endkunden zu informieren.
Der Hersteller als Berater
In diesem Zusammenhang bieten wir als Hersteller Beratungsdienstleistungen an, um dazu beizutragen, die Auswirkungen dieser Veränderungen auf den Markt so gering wie möglich zu halten.
Zu unseren Aufgaben gehört es auch, die spezifischen Anforderungen zu planen, die uns die Installateure vorbringen, da der Kostendruck bei der Modernisierung eine Herausforderung für die Umsetzung von Energieeffizienz- und Abgasvorschriften darstellt.
Jede Investition muss abgewogen und analysiert werden, doch es gibt Gründe, die für diese Investition sprechen. Auch wenn die Investition höher ausfällt, wird sie sich durch die Energieeinsparungen und die Einsparungen bei anderen Betriebskosten amortisieren.
Es muss ein Förderprogramm für die Erneuerung der derzeit im HORECA-Sektor im Einsatz befindlichen Anlagen auf den Weg gebracht werden. Dabei muss es sich um ein Arbeitsprogramm handeln, das es Herstellern und Installateuren ermöglicht, diese Erneuerungen durchzuführen, und Endkunden den Zugang zu zinsgünstigen Krediten ermöglicht.
FCKW-freie Kühlung bei allen CORECO-Produkten
Wir bei Coreco sind davon überzeugt, dass wir unseren Beitrag zum Schutz unseres Planeten leisten müssen, indem wir diese FCKW-freien Kältemittel mit geringem Treibhauspotenzial verwenden, die in allen unseren Kühlschränken zum Einsatz kommen.
Auch alle unsere Produkte Sie entsprechen den übrigen europäischen Qualitätsstandards, wie du unter diesem Link nachlesen kannst.
Unsere mehr als 30-jährige Erfahrung sowie unser Engagement für höchste Qualität und Kundenzufriedenheit garantieren Ihnen Kühlanlagen, die allen Anforderungen Ihrer Kunden im Bereich der Kühllagerung gerecht werden.
Nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf, um zu besprechen, was Sie für Ihre Kunden benötigen, und erfahren Sie alles über die Neuheiten, die wir in unser Sortiment aufgenommen haben.
