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Juni 2018

Kältemittel R32

 

R32 .. das neue Kältemittel für Klimaanlagen


Die Informationsfibel von Mitsubishi Electric gibt einen Einblick in dem Umgang mit dem neuen Kältemittel und vergleicht dieses auch mit dem derzeit aktuellen Kältemittel R410a.
Es gibt das Ein oder Andere zu beachten, doch so wird dieses Kältemittel zu unrecht oft so schlecht gemacht.

Viel Spass beim Lesen!

 

Inhalt


1. Einleitung 02

2. Anforderungen an Kältemittel 02
2.1 Vorstellung der Kriterien 03
2.2 Vorstellung F-Gas-Verordnung 05

3. Das Kältemittel R32 06
3.1 Was ist R32? 06
3.2 R32 im Vergleich 07
3.3 Vorteile von R32 07

4. Hinweise zum Umgang mit R32 08
4.1 Sicherheitshinweise 08
4.2 Werkzeuge für den Einbau der Geräte 09
4.3 Installationsvorgaben 12

 

1. Einleitung

Seit Mitte der 90er-Jahre ist die Branche der Kälte- und Klimatechnik bestrebt, alternative, umweltfreundliche, effiziente und sichere Kältemittel zu finden. Aus diesem Grund wurden chlorhaltige Kältemittel, wie zum Beispiel R22, verboten und der Fokus auf die bereits parallel entstandenen Kältemittel ohne Ozonabbaupotenzial (zum Beispiel R410A) gelegt. Der nächste Schritt ist nun, Kältemittel einzusetzen, die ebenfalls kein Ozonabbaupotenzial und zusätzlich nur ein geringes reibhauspotenzial haben.
Das folgende Dokument befasst sich mit dem Kältemittel R32 (einem HFKW), das schon lange als Komponente des Kältemittels R410A im Einsatz ist. Die Verwendung von R32 in Reinform bringt viele Vorteile mit sich, birgt aber auch Risiken, die jedoch bei sachgemäßer Handhabung keine Gefahr darstellen. Die Chancen und Risiken sollen im vorliegenden Dokument beleuchtet werden.

2. Anforderungen an Kältemittel

Die Anforderung an ein Fluid als Kältemittel hängt von seinen Eigenschaften ab.
Ein ideales Kältemittel wäre:

  • sicher für Mensch und Umwelt,
  • stabil,
  • effizient,
  • einfach zu handhaben,
  • kostengünstig.


Diese Anforderungen für ein ideales Kältemittel sind bei keinem der derzeitigen Fluide zugleich anzutreffen. Es muss daher gründlich abgewogen werden, welches der derzeitigen Kältemittel dem Ideal und den zukünftigen Herausforderungen am nächsten kommt.

 

2.1 Vorstellung der Kriterien

Die entscheidenden Kriterien bei der Beurteilung von Kältemittel sind Sicherheit, Umweltschutz und Kosten/Systemeffizienz.

2.1.1 Sicherheit

Sicherheitstechnisch lässt sich Kältemittel durch die Parameter Giftigkeit und Entflammbarkeit bewerten.
Die ISO 817 (ISO 817:2014(E) Abschnitt 6.2) ordnet die Kältemittel entsprechend ihrer Entflammbarkeit und Giftigkeit in acht Sicherheitsgruppen ein.

 

Bei der Klassifizierung von Kältemitteln in die Sicherheitsgruppen gibt es eine Wechselwirkung mit einem Parameter aus den Umweltkriterien: je niedriger die Entflammbarkeit eines Kältemittels, desto höher das Treibhauspotenzial (GWP).
 

2.1.2 Umweltschutz

ODP

Das ODP (Ozone Depletion Potential = Ozonabbaupotenzial) ist ein Wert, der die schädlichen Auswirkungen auf die Ozonschicht in der Stratosphäre durch einen chemischen Stoff verdeutlicht. Es handelt sich um einen relativen Wert, der die Auswirkungen eines chemischen Stoffes mit den Auswirkungen der im MontrealProtokoll mit dem ODP-Wert 1 festgelegten Substanz Trichlorfluormethan (R11) vergleicht.

GWP

Das GWP (Global Warming Potential = Treibhauspotenzial) bezeichnet das Klimaerwärmungspotenzial eines Treibhausgases.

Damit wird der mögliche Einfluss, den ein bestimmtes Kältemittel auf die globale Erwärmung hat, wenn es zum Beispiel durch eine Leckage in die Atmosphäre austritt, deutlich gemacht. Es handelt sich um einen relativen Wert, d.h. der Wert vergleicht den Einfluss des Kältemittels mit dem Einfluss von Kohlenstoffdioxid (CO2) über einen Zeittraum von 100 Jahren. CO2 hat einen definierten GWP von 1. R32 würde mit einem GWP von 675 in den ersten 100 Jahren nach Freisetzung 675 mal so stark  zur globalen Erwärmung beitragen wie CO2
.
Je geringer das GWP eines Kältemittels ist, desto geringer ist das Gefährdungspotenzial für die Umwelt. Das CO2 -Äquivalent eines Kältemittels errechnet sich aus der Füllmenge mal dem GWP.

 

2.1.3 Kosten/Systemeffizienz

Um die Kosten eines Kältemittels zu bewerten, muss, neben den Kosten des Kältemittels selbst, die Systemeffizienz betrachtet werden. Die Systemeffizienz hängt unter anderem von den thermodynamischen Eigenschaften eines Kältemittels ab.

Eigenschaften, die einen Einfluss auf die Effizienz des Systems haben, sind:

  • Druckgastemperatur,
  • Verdampfungsenthalpie,
  • Kälteleistung,
  • Dampfdichte,
  • Massenstrom,
  • Energiebedarf bei Verdichtung.

 

2.2 Vorstellung F-Gas-Verordnung

Mit der neuen europäischen F-Gas-Verordnung (Verordnung Nr. 517/2014), die am 1. Januar 2015 in Kraft getreten ist, soll schrittweise bis zum Jahr 2030 die Menge von teilhalogenierten Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) begrenzt werden. Ziel ist es, bis zum Jahr 2030 die heutigen Verkaufsmengen um 79 % der CO2 -äquivalenten Emissionen zu reduzieren. 

Abbildung 1 Relevante Meilensteine beim Phase-Down nach F-Gas-Verordnung

Für Split-Geräte bis 3 kg Kältemittel-Füllmenge gilt ab dem 01. Januar 2025 ein Verbot für die Verwendung von F-Gasen mit einem GWP über 750. Neben den genannten Anforderungen und Meilensteinen der F-Gas-Verordnung sind die wichtigsten  Neuerungen:

• Vorgefüllte nicht hermetische Anlagen dürfen seit dem 01. Januar 2015 nur
an Endnutzer verkauft werden, wenn die Installation und Inbetriebnahme
durch qualifiziertes Fachpersonal gesichert ist.

Hinweis in eigener Sache:
Unsere Quick Connect-Leitungen sind "hermetisch" abgeschlossene Systeme und die Installation und Inbetriebnahme wurde durch uns, einem Kälte-Klima Fachbetrieb - eingetragener Handwerksbetrieb und entsprechenden qualifizierten Fachpersonal durchgeführt.


• Es wird nicht wie bisher in Kilogramm Kältemittel, sondern in Tonnen CO2 - Äquivalent gerechnet.

 

3. Das Kältemittel R32

Das Kältemittel R32 (Difluormethan (CH2 F2 )) kommt bereits seit vielen Jahren als eine Komponente des Kältemittels R410A zum Einsatz. R32 gehört zur Gruppe der HFKW-Kältemittel.

3.1 Was ist R32?

Die wesentliche Barriere für den Einsatz von R32 als Reinstoff lag bisher in der Brennbarkeit, wodurch R32 in die Sicherheitsgruppe A2L (schwer entflammbar, nicht giftig) eingestuft ist. Dies bedingt entsprechende Füllmengenbeschränkungen und/oder zusätzliche Sicherheitsmaßnamen, insbesondere bei Installationen innerhalb von Gebäuden. Hinzu kommen hohe Drucklagen und Druckgastemperaturen, was ebenfalls besondere Vorsichtsmaßnahmen bei Installation, Betrieb und Wartung erforderlich  macht. Auf der anderen Seite hat R32 sehr günstige thermodynamische Eigenschaften:

 

  • eine besonders hohe Verdampfungsenthalpie und volumetrische Kälteleistung,
  • geringe Dampfdichte (niedriger Druckabfall in Rohrleitungen),
  • geringer Massenstrom und günstigen Energiebedarf bei der Verdichtung.
  • Außerdem zeichnet sich R32 durch ein niedriges GWP von 675 und ein ODP von 0 aus.

 

3.2 R32 im Vergleich

3.3 Vorteile von R32

Der Vergleich zeigt, dass R32 aufgrund seines GWPs von 675 bereits heute den Anforderungen der F-Gas-Verordnung für 2025 genügt. Zusätzlich ermöglicht es eine hohe Anlageneffizienz und eine geringere Kältemittelfüllmenge. Klimaanlagen, die mit dem Kältemittel R32 betrieben werden, benötigen ca. 20 bis 30 % weniger Kältemittel bei geringerem Energieaufwand und haben dennoch eine höhere Leistungsabgabe. Aufgrund der niedrigeren Dichte können geringere Rohrdurchmesser gewählt werden. Der Materialverbrauch bei der Installation wird so reduziert. 

 

4. Hinweise zum Umgang mit R32

Das Kältemittel R32 fällt in die Kategorie A2L (schwer entflammbar). Daher müssen bei Installation und Wartung die Sicherheitsmaßnahmen und Vorgaben beachtet werden, um R32 sicher einsetzen zu können.


4.1 Sicherheitshinweise

Folgende Sicherheitshinweise sind im Umgang mit R32 zu beachten.

  • Beachten Sie bei allen Arbeiten die Angaben aus der DIN EN 378 und die Herstellerangaben.
  • Führen Sie sämtliche Arbeiten nur aus, wenn Sie gemäß BGR 500 und DIN EN 378 über die entsprechende Sachkunde verfügen.
  • Es dürfen ausschließlich spezifizierte Kältemittel verwendet werden.
  • Wie andere Kältemittel auch ist R32 schwerer als Luft und sammelt sich daher am Boden an. Wenn sich R32 am Boden eines Raumes ansammelt, kann es in einem kleinen Raum eine Konzentration erreichen, die ein zündfähiges Gemisch aus Sauerstoff  und R32 ergibt. Um dies zu vermeiden, ist es erforderlich, für ausreichende Belüftung des Arbeitsumfeldes zu sorgen. Besteht in einem Raum mit unzureichender Belüftung ein Leck im Kältemittelsystem, ist offenes Feuer so lange zu  vermeiden, bis das Arbeitsumfeld ordnungsgemäß belüftet wird.
  • Dieselbe Vorsichtsmaßnahme ist bei Hartlötarbeiten einzuhalten.
  • Sorgen Sie vor Arbeitsbeginn für ausreichende Belüftung, falls während der Arbeiten Kältemittel austritt. Kommt das Kältemittelgas mit Flammen in Kontakt, können giftige Gase entstehen.
  • Halten Sie bei Installation oder Wartung Zündquellen wie Gasverbrennungsgeräte oder elektrische Heizgeräte fern vom Arbeitsumfeld.
  • Achten Sie beim Installieren oder Bewegen einer Klimaanlage darauf, dass keine Fremdstoffe wie z.B. Luft in den Kältemittelkreislauf eindringen. Die Vermischung mit Luft oder anderen Gasen führt zu ungewöhnlich hohem Druck im Kältemittelkreislauf und kann zum Bersten der Anlage führen.
  • Nach Beendigung der Installationsarbeiten muss sichergestellt werden, dass kein Kältemittel ausgetreten ist.
  • Wird eine Klimaanlage in einem kleinen Raum installiert, darf keinesfalls die vorgeschriebene Konzentrationsgrenze von Austausch-Kältemittel überschritten werden, um Sauerstoffmangel zu vermeiden. 

 

4.2 Werkzeuge für den Einbau der Geräte


Aufgrund der Eigenschaften werden für den Umgang von R32 in einigen Fällen spezielle Service-Werkzeuge benötigt. Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die einzusetzenden Werkzeuge.

4.3 Installationsvorgaben

Befolgen Sie nachstehende Anweisungen zur Installation, um ein Entzünden des Kältemittels zu vermeiden.
Die folgenden Tabellen entsprechen den Werksangaben von Mitsubishi Electric.
Bitte berücksichtigen Sie in jedem Fall die Vorgaben zur Kältemittelkonzentration in der DIN EN 378-1.


4.3.1 Innengeräte

Abhängig von der Kältemittelfüllmenge M (herstellerseitig befülltes Kältemittel + vor Ort hinzugefügtes Kältemittel) muss die Fläche des Fußbodens im Aufstellraum mindestens Amin betragen. Die ab Werk befüllte Kältemittelmenge entnehmen Sie  dem Typenschild am Gerät oder dem Installationshandbuch. Die vor Ort hinzuzufügende Menge finden Sie im Installationshandbuch.

 

Bei der Montage des Innengeräts müssen Sie den Abstand h0  vom Fußboden zur Unterseite des Gerätes einhalten (siehe Abbildung 2 auf Seite 14):

  • bei Wandmontage: 1,8 m oder größer,
  • bei Deckenaufbaumontage, Deckeneinbaumontage oder verdecktem Einbau: 2,2 m oder größer.


Die Einbauhöhe kann modellabhängig abweichen. Näheres entnehmen Sie dem Installationshandbuch für das entsprechende Gerät.

 

 

4.3.2 Außengeräte


Außengeräte dürfen nur an einem ausreichend großen Ort ohne Senken aufgestellt werden. Mindestens eine von vier Seiten muss offen sein.

Kann ein Gerät nur dort aufgestellt werden, wo es von allen Seiten umschlossen ist oder wenn es in einer Senke steht, müssen Sie sicherstellen, dass mindestens eine der nachfolgenden Voraussetzungen (A, B oder C) erfüllt ist.

A. Sorgen Sie für ausreichenden Aufstellplatz (Mindestaufstellfläche Amin). Abhängig von der Kältemittelfüllmenge M (herstellerseitig befülltes Kältemittel + vor Ort hinzugefügtes Kältemittel) muss die Fläche des Fußbodens im Aufstellraum mindestens Amin betragen.

 

C. Schaffen Sie eine ausreichende Belüftungsfläche.

Sorgen Sie dafür, dass die Belüftungsfläche eine Breite von mindestens 0,90 m und eine Höhe von mindestens 0,15 m hat. In jedem Fall darf der Abstand vom untersten Punkt der Aufstellfläche zur Unterkante der Belüftungsfläche höchstens 0,125 m betragen. Die Belüftungsfläche muss zu mindestens 75 % geöffnet sein.

4.3.3 Mitgeltende Unterlagen


Bitte beachten Sie bei allen Arbeiten mit dem Kältemittel R32 sämtliche mitgeltenden Unterlagen, wie zum Beispiel die Handbücher der Innen- und Außengeräte oder das Servicehandbuch zum Kältemittel R32.

 

 

Quelle: