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Luftgekühlte und wassergekühlte Kältemaschine / Wärmepumpe mit ökologischen Kältemitteln

Luftgekühlte und wassergekühlte Kältemaschine / Wärmepumpe mit ökologischen Kältemitteln

Die letzten Jahrzente haben sich teilfluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW) als Kältemittel in der Kälteanlagen- und Wärmepumpenbranche durchgesetzt. In den vergangen Jahren hat sich jedoch gezeigt, dass die HFKW‘ s teilweise ein hohes Treibhauspotential aufweisen und deshalb einen nicht unerheblichen Teil zur Klimaerwärmung beitragen.

Auf Grund des wachsenden Umweltbewusstseins von uns und unseren Kunden, sowie zur Vorbereitung der Anlagentechnik auf zukünftige Gesetze bietet Trane RoggenkampEnergy Service für diese Aufgabenstellung einen passenden Lösungsweg.

Im Folgenden können Sie weiterführende Informationen zu den aktuellen gesetzlichen Grundlagen, alternativen ökologischen Kältemitteln, sowie zur Sicherheit im Umgang und zur Aufstellung finden.

 

Chemikalien – Klimaschutz Verordnung (2015)

Die ChemKlimaSchutzV regelt die Belastung der Atmosphäre durch ozonschädigenden sowie treibhausfördenden Kältemitteln in Kälteanlagen.

Im folgenden werden ausschnittsweise wichtige Abschnitte sinngemäß zusammengefasst und vereinfacht.

§ 3 Leckagen und zulässige Leckageraten

Als Anlagenhersteller und / oder Betreiber ist es Pflicht das Entweichen von umweltschädigenden Stoffen wie Kältemittel in die Atmosphäre zu verhindern. In der Vergangenheit hat sich jedoch gezeigt, dass Kältemaschinen und Wärmepumpen in ihrer gesamten Betriebszeit immer wieder geringe Undichten aufweisen können. Aus diesem Grund sieht die ChemKlimaSchutzV in §3 Grenzwerte für den Austritt von fluorierten Treibhausgasen in Kälteanlagen vor, die eingehalten werden müssen.

Grundsätzlich ist die Behebung jeglicher Leckagen durch eine Fachkraft aus ökologischer und technischer Sicht zu empfehlen.

§ 5 Persönliche Voraussetzungen für Kälteanlagentätigkeiten

Personen die an Kälteanlagen mit Kältemittel arbeiten benötigen eine Sachkundebescheinigung. Die aktuelle Verordnung teilt die Sachkunde der Anlagentechniker in vier Kategorien ein:

Kategorie I (höchste Kategorie): alle Arbeiten an allen Anlagen möglich

Kategorie II: alle Arbeiten an Anlagen < 3 kg Füllmenge

Kategorie III: nur Kältemittelrückgewinnung aus Anlagen < 3 kg Füllmenge

Kategorie IV: Dichtheitskontrolle an Anlagen ohne Eingriff in den Kältemittelkreislauf

Die Sachkundebescheinigung kann auf Wunsch durch den Betreiber vom zuständigen Servicetechniker verlangt werden.

Link zur ChemKlimaSchutzV

Verordnung (EG) Nr. 1005/2009

Verbot von ozonschädigenden Kältemitteln

Ab dem 01.01.2015 ist die Verwendung von teilhalogenisierten ozonabbauenden Kältemitteln (HFCKW) verboten. Kältemittel dürfen nur noch eingesetzt werden, wenn das Ozonabbaupotential (Kurzbezeichnung „ODP„= Ozon Depletion Potential) gleich Null entspricht. Auch bei Bestandsanlagen gibt es keinen Bestandsschutz wenn ein Eingriff in den Kältemittelkreislauf nötig ist (z.B. Druckmessung mit einem externen Manometer, Filtertrocknertausch, Reparatur, usw.). Die Kälteanlage ist bei einem Eingriff in den Kältemittelkreislauf oder einer Leckage umgehend außer Betrieb zu nehmen!

Kältemittel die ab dem 01.01.2015 verboten sind:

  • R22, R115, R124, etc.

Link zur Verordnung (EG) Nr. 1005/2009

F – Gas Verordnung (EU) Nr. 517/2014

Die F – Gas Verordnung im Allgemeinen beschäftigt sich mit dem Einsatz, Betrieb sowie Umgang von fluorierten Kohlenwasserstoffen in allen Branchen.

Die seit 2015 gültige Verordnung sieht für die Zukunft drastische Reduzierungen der in den Umlauf kommenden treibhausfördernden Kältemittel vor. Die Verknappung der Kältemittelverfügbarkeit wird durch zwei parallel wirkende Bestimmungen durchgesetzt, die im Folgenden beschrieben werden:

 

1. Verbote und Verwendungsbeschränkungen

Das Treibhauspotential (Kurzbezeichnung „GWP“ =Global Warming Potential) ist ab 2015 Grundlage für vielerlei Beschränkungen und Verbote von Kältemitteln. Kohlendioxid wird als Referenzwert für den GWP angesetzt und bekommt deshalb den Wert 1. Alle anderen Stoffe werden bezüglich ihres Treibhauspotentials im Vergleich zu CO2 bewertet und sind der DIN EN 378-1:2012 Anhang E oder der F – Gas Verordnung 517/2014 Anhang I zu entnehmen.

Diese Verbote sind in der F-Gas Verordnung vorgesehen:

Kleinkälteanlagen:

  • ab 2015: Kältemittel mit GWP > 150 in neuen Haushaltskühlschränken
  • ab 2020: Kältemittel mit GWP > 2500 in neuen gewerblichen Kühl- und Gefrierschränken
  • ab 2022: Kältemittel mit GWP > 150 in neuen gewerblichen Kühl- und Gefrierschränken
  • ab 2022: Kältemittel mit GWP > 150 in neuen Multisplit Anlagen (VRV) bei >40 Kilowatt Kälteleistung
  • ab 2025: Kältemittel mit GWP > 750 in neuen Monosplitanlagen bei mehr als 3 Kilogramm Füllmenge

mobile Anlagen:

  • ab 2020: Kältemittel mit GWP > 150 in neuen beweglichen Raumklimageräten

Großanlagen:

  • ab 2020: Kältemittel mit GWP > 2500 in Neuanlagen

Ausnahmen: Militäranlagen, Tiefkältanlagen < – 50 °C

Bestandsschutz: Nachfüllen und Reparaturen mit aufbereitetem oder recyceltem Kältemittel bis 2030 möglich

GWP Vergleich

2. Reduzierung der Verfügbarkeit – Phase Down

Als zweite Maßnahme sieht die F – Gas Verordnung die schrittweise Beschränkung der zum Verkauf stehenden Kältemittel vor. Für die Kältemittelproduzenten wird aus der durchschnittlich pro Jahr verkauften Kältemittelmenge der Jahre 2009 – 2012 eine CO2 äquvalente Quote errechnet, die ab 2016 schrittweise reduziert wird.

phase-down-trane

Die Reduzierung der verfügbaren Menge bewirkt mit großer Wahrscheinlichkeit eine Preiserhöhung der Kältemittel mit hohen GWP‘ s und eine schlechtere Abrufmöglichkeit bei den Kältemittelhändlern.

Ein Umdenken bei der Kältemittelauswahl ist in der Zukunft deshalb nötig.

Weiterführende Bestimmungen

Hinweispflicht an Kälteanlagen

Ab 2015 auf Typenschildern die CO2 äquivalente Füllmenge an Kältemittel darzustellen. Darüber hinaus sind die Leckageüberprüfungsintervalle bei allen Anlagen seit 2016 wie in der Tabelle dargestellt durchzuführen:

leckageintervalle

Wie bereits in der vorherigen Verordnung festgelegt, besteht weiterhin die Pflicht ein Logbuch zu Wartungen, Reparaturen und sonstigen Kälteanlageneingriffen zu führen.

 

Link zur F-Gas Verordnung (EU) 517/2014

Die Möglichkeiten bei der Kältemittelauswahl sind umfangreich, denn der Kältemittelmarkt bietet viele Alternativen. Jedoch sind nicht alle Kältemittel für jede Anwendung gleich gut geeignet. Außerdem birgen die meisten Kältemittel Gefahren, die in die Bewertung mit eingezogen werden sollten. Die Regelungen in der F – Gas Verordnungen fordern mehr ökologische Alternativen beim Kältemitteleinsatz.

 

Natürliche Kältemittel

Die gängisten natürlichen Kältemittel haben folgende Vor – und Nachteile:

Kohlendioxid CO2 (Kältemittelbezeichnung R744)

Vorteile: GWP = 1, nicht brennbar

Nachteile: erstickend, geruchslos/keine Warnwirkung, begrenzte Einsatzmöglichkeit durch niedrigen kritischen Punkt, sehr hohe Anlagendrücke (Stillstandsdruck ~63 bar), Investitionskosten durch Druckproblematik

Ammoniak NH3 (Kältemittelbezeichnung R717)

Vorteile:

Nachteile: toxisch bei >1750mg/m³, brennbar (Sicherheitsgruppe B2), explosiv bei 15 – 34 Vol – %, ungeeignete Baustoffverträglichkeit gegenüber Kupfer

Wasser H2O (Kältemittelbezeichnung R718)

Vorteile:

Nachteile: niedrige Anlagendrücke / Vakuum, schlechte Wartungs- und Leckagesuchmöglichkeit, begrenzte Betriebsmöglichkeiten (keine Verdampfungstemperaturen unter 0°C), geringe volumetrische Kälteleistung führt zu großen Anlagenbauteilen

Propan C3H8 (Kältemittelbezeichnung R290)

Vorteile:

Nachteile: brennbar (Sicherheitsgruppe A3), explosiv bei 1,7 – 10,8 Vol – %

 

Vergleicht man die Effizienz der natürlichen Kältemittel (Verflüssigung 27°C, Verdampfung 1°C) ergeben sich diese theoretischen COP’s:

cop-vergleich

Das HFKW R134a hat im Vergleich bei den selben Bedingungen einen COP von 6,27.

Der Effizienznachteil durch den Einsatz von natürlichen Kältemitteln ist demnach gering. Lediglich CO2 weist große Effizienzverluste bei den gewählten Betriebsbedingungen.

 

Vollsynthetisch komplexe Kältemittel HFO

Beschreibung folgt…

Auf Grund der Gefahren, die von brennbaren Kältemitteln ausgehen, müssen Vorkehrungen getroffen werden, um Personen und Materialien zu schützen.

Grundlage hierfür sind die EN378-1:2012 und die TRBS2152.

Im Allgemeinen ist eine Brennbarkeit oder Explosivität nur möglich, wenn drei Faktoren gleichzeitig gegeben sind:

+ genügend Brennstoff

+ ausreichend Sauerstoff

+ geeignete Zündquelle.

Ist einer der drei Faktoren nicht vorhanden, ist eine Explosion oder Entzündung nicht möglich.

 

explosion_neu_langsam

 

Brennstoff

Es gibt Lösungswege, das brennbare Kältemittel mit einem nicht brennbaren zu mischen, um so die Zündbarkeit zu verhindern. Geht man jedoch von einem reinen Stoff wie Propan aus, ist der Brennstoff ist in Kälteanlagen nicht ausschließbar. Die Brennbarkeit und Toxizität von Kältemittel ist dennoch sehr unterschiedlich und kann differenziert werden. In der EN 378-1 Tabelle F.1 unterscheidet man wie folgt:

 

         Toxizität
gering hoch
Brennbarkeit keine Flammenausbreitung A1 B1
geringe Brennbarkeit A2 B2
höhere Brennbarkeit A3 B3

 

Beispiele für die Kategorien sind:

  • A1: R22, R134a, R407C, R410a, R513A, CO2
  • B2: Ammoniak
  • A3: Propan, Butan, Propen

Einige der HFO’s (siehe „Alternativen zu HFKW Kältemitteln“) werden in die Klasse A2(L) eingeteilt, da sie erst ab einer bestimmten Zündenergie/-temperatur entflammbar sind. Beispiele für HFO’s in dieser Klasse:

  • A2(L): R1234yf, R1234ze

 

Beschränkung der Brennstoffmenge

Nach EN 378-1:2012 Tabelle C.1 sind die Füllmengen nach ihrer Anwendung zu beschränken. Hierzu ist eine Einzelfallprüfung durchzuführen, in der folgende Aspekte betrachtet werden müssen:

  • Brennstofftyp
  • Aufstellungsort (Personenaufenthaltsbereich?, im Freien?, Maschinenraum?)
  • Aufstellungsbereich (nur für befugte zugänglich?, überwachter Bereich?)
  • Ausführungsart (direktes System oder indirektes System?)
  • sonstige Sicherheitsvorkehrungen (gesondertes Abluftsystem?, Leckageerkennungssysteme?)

 

Beispielhaft sind Kompaktanlagen mit Propan, in einem seperaten Außenaufstellungsbereich auf eine Füllmenge von etwa 6 kg begrenzt.

Bei Auslegungsbedingungen zur Klimatisierung (Kaltwasser 6/12°C und 35°C Außentemperatur) entspricht die Kälteleistung überschlägig etwa 100 kW.

Für größere Leistungen ist es zulässig, mehrere voneinander getrennte Kältemittelkreisläufe in einer Kompaktanlage aufzubauen (z.B. 3 Kältemittelkreisläufe mit je 6 kg Kältemittel in einer Anlage und mit einem Regler ergeben etwa 300 kW Kälteleistung).

Haben Sie hierzu detaillierte Fragen, können Sie das Trane RoggenkampEnergy Service hierzu gerne

per Telefon: 089 – 895146 – 270 oder

per Email: energyservice@trane-roggenkamp.de

kontaktieren.

 

Sauerstoff

Der Sauerstoff kann in zwei Bereichen für die Explosionsbewertung relevant sein:

 

  • innerhalb des Kältemittelkreislaufes
  • außerhalb des Kältemittelkreislaufes

 

Die Servicetechniker von Trane Roggenkamp  werden speziell auf den Umgang mit brennbaren Kältemitteln geschult. Die sorgfältige Ausführung und das Verhindern von Verunreinigungen jeglicher Art (auch Fremdgase wie Luft und Feuchtigkeit sind in der Kälteanlage Verunreinigungen) ist eine Grundbedingung für jeden Techniker und wird akribisch kontrolliert. Vor dem Befüllen wird stets ein vorgegebenes Vakuum auf allen Analgenbauteilen gezogen, um alle gas- und dampfförmigen Verunreinigungen zu entfernen.

Im Betrieb sorgt ein standardmäßig von Trane Roggenkamp eingebauter Niederdruckbegrenzer vor unzulässig niedrigen Anlagendrücken um ein Einströmen von Sauerstoff in den Kältemittelkreislauf zu verhindern.

Das Vorkommen von Sauerstoff im Kältemittelkreislauf ist somit ausgeschlossen.

 

Außerhalb des Kältemittelkreislaufes gibt es Möglichkeiten, den Sauerstoffgehalt abzusenken. Für eine Standardanwendung ist diese Vorgehensweise meist zu aufwändig, deshalb setzt Trane Roggenkamp hierbei auf die besonders langlebig und sichere Ausführung der Rohrleitungsverbindungen (dauerhaft technisch dichte Ausführung nach TRBS 2152 Teil 2) und die Verhinderung von Zündquellen.

 

Zündquellen

Außerhalb des Kältemittelkreislaufes verwenden wir unterschiedliche Sicherheitssystem, die bei einer Undichtigkeit des Kältemittelkreislaufes die Zündung der Brennstoffe verhindern. Folgende Sicherheitsmöglichkeiten bietet Trane Roggenkamp an:

  • Zuleitungsabschaltung über Leckageerkennung
  • Ausführung der Bauteile in IP54 oder nach ATEX
  • Zwangsdurchströmung des Gehäuses mit einem EX-geschützten Ventilator
  • individuelle Sicherheitssysteme

 

Für unzulässig hohe Anlagendrücke baut Trane Roggenkamp einen Sicherheitshochdruckbegrenzer sowie Sicherheitsablassventile ein. Die Auslassleitung der Sicherheitsablassventile muss an einen gesondert zu schützenden Ort verlegt werden, da hier im Störungsfall mit dem schlagartigen Auftreten von einer explosionsfähigen Menge von Kältemittel zu rechnen ist.

 

Wir bieten eine umfangreiche Auswahl an Kältemaschinen an, die das natürliche und umweltfreundlichen Kältemittel Propan R290 verwenden. Das vielseitige Einsatzgebiet des Kältemittels und die sehr guten ökologischen Eigenschaften bei einem gleichzeitig effizienten Betrieb bildet eine optimale Vorbereitung für zukünftige gesetzliche Regelungen.

Luftgekühlte Kompakt-Kältemaschinen / -Wärmepumpe

Hauptmerkmale

  • luftgekühlter Kaltwassersatz / Wärmepumpe zur Außenaufstellung
  • hochwertige Komponenten
  • Leistungsbereich: 58 – 496 kW
  • Geringe Umweltauswirkungen (GWP = 3, ODP = 0)
  • Kompaktes Design
  • Hohe Effizienz
  • Freikühlung möglich
  • Kältemittel Propan

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Wassergekühlte Kompakt-Kältemaschinen / -Wärmepumpe

Hauptmerkmale

  • wassergekühlter Kaltwassersatz / Wärmepumpe zur Innenaufstellung
  • Leistungsbereich auf Anfrage
  • Geringe Umweltauswirkungen (GWP = 3, ODP = 0)
  • Kompaktes Design
  • Integrieter explosionsgeschützter Abluftventilator zur Gehäusebelüftung
  • Hohe Effizienz
  • Freikühlung möglich
  • Kältemittel Propan

propanchiller_wasser_800x600

 

Sonderbau Kompakt-Kältemaschinen / -Wärmepumpe mit Propan

Hauptmerkmale

  • Anfertigung nach Kundenwunsch
  • Leistungsbereich nach Bedarf
  • Geringe Umweltauswirkungen (GWP = 3, ODP = 0)
  • Kompaktes Bauweise
  • Integrietes Sicherheitsmanagement
  • Hohe Effizienz
  • Freikühlung möglich
  • Kältemittel Propan

sonderbauten

 

Haben Sie Fragen? Kontaktieren Sie uns unter

Telefon: 089 – 895146 – 270 oder

Email: energyservice@trane-roggenkamp.de

 

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