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A2L-Kältemittel? Wozu das ganze?

Was sind A2L-Kältemittel?

A2Ls sind eine in den vergangenen Jahren global verbreitete Klasse von Kältemitteln und Kältemittel-Gemischen mit den charakteristischen Merkmalen:

  • Geringes Treibhauspotential (niedriges GWP)
  • Geringe Brennbarkeit
  • Geringe Toxizität

A2L sind zwar entflammbar – aber weniger als Kältemittel der Klassen A2 und A3 und bei richtiger Handhabung eine sichere und zukunftsfähige Lösung die weitgehend mit bekannten Komponenten, Drucklagen und Systemdesigns realisiert werden kann.

Warum brauchen wir A2L-Kältemittel?

Weltweit haben Staaten auf die globale Erderwärmung reagiert und Verordnungen erlassen, um die Emission von Treibhausgasen zu reduzieren. In Europa wurde dies im Bereich der Kältemittel maßgeblich durch die F-Gase-Verordnung umgesetzt. Sie sieht bereits heute im Rahmen des Phase-Down Prozesses eine schrittweise Reduktion der für Kältemittel bereit gestellten CO2-Äquivalente bis 2030 auf 21% der festgelegten Ausgangsmenge (2015) vor.

Um gleichzeitig die Sicherstellung der Verfügbarkeit einer ausreichenden Menge an Kältemittel im Markt zu gewährleisten, muss
neben dem Ausbau des Einsatzes natürlicher Kältemittel der durchschnittliche GWP Wert (Global Warming Potenzial, bzw. CO2-Äquivalenzwert) der weiterhin benötigten synthetischen Kältemittel signifikant reduziert werden.

Als Lösung für diese Herausforderung hat die Industrie neue Kältemittel entwickelt. Diese Hydrofluorolefine (HFOs) besitzen einen signifikant kleineren GWP-Wert als bisher übliche HFKW Kältemittel und kommen zudem im Gegensatz zu natürlichen Kältemitteln weitestgehend ohne gravierende Änderungen an Systemdesigns, Drucklagen oder Komponenten aus.
Bereits im ersten Schritt der F-Gase-Verordnung haben sich Kältemittel auf HFO-Basis bewährt. Die  HFO-Gemische R449A und R452A sind heute der vielfach etablierte Industriestandard. Diese nicht brennbaren Kältemittel, die alle der Sicherheitsgruppe A1 zugeordnet sind, sorgen bereits für einen wertvollen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgasemissionen, erfüllen aber nicht die perspektivischen Vorgaben, die einen GWP von teilweise weniger als 150 erfordern. 

Derzeit gibt es keine nicht brennbaren Alternativen mit einem GWP unter 150, die in den üblichen Drucklagen arbeiten. Für zahlreiche bestehende Anwendungen wird die Branche daher auf brennbare Optionen zurückgreifen müssen, um zukünftige Anforderungen zu erfüllen. Gleichzeitig sind natürliche Kältemittel nicht in allen Anwendungsgebieten eine wirtschaftlich und technisch sinnvolle Alternative durch die hohe Brennbarkeit (R290), Drucklage und Systemkomplexität (CO2) oder Toxizität (NH3).

Es wird also Bereiche geben, in denen sich die Branche der Herausforderung von mehr oder weniger brennbaren HFO-Kältemittel stellen muss.

Wenn schon brennbar – warum dann nicht gleich Kohlenwasserstoffe als Kältemittel?

Auch wenn HFO-Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe auch brennbar sind, es bestehen große Unterschiede in der Sicherheitsklasse und den Brennbarkeitsparametern. Diese haben entscheidenden Einfluss auf die sichere Verwendung und die relativen Gefahren.

Die Sicherheitsklassen für Kältemittel basieren auf den in ISO 817-2014 festgelegten Anforderungen an Toxizität und Brennbarkeit. Die Toxizität ist in zwei Klassen unterteilt: A steht für geringere, B für höhere Toxizität. Kältemittel mit einer höheren Toxizität wie bspw. NH3 sind üblicherweise auf indirekte Systeme beschränkt. Die Brennbarkeit ist in vier verschiedene Klassen unterteilt. Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Isobutan sind in die Sicherheitsklasse A3 eingestuft.

Aktuelle HFO und HFO-basierende Gemische sind in die Sicherheitsklasse A2L eingestuft. Der vermeintlich kleine Unterschied in der Klassifizierung macht in Praxis einen gewaltigen Unterschied aus. Denn A2L-Kältemittel erfordern tausendmal mehr Energie für die Zündung als die meisten brennbaren Kältemittel der Klasse A3. Dies bedeutet, dass es sehr unwahrscheinlich ist, dass ein A2L-Kältemittel sich durch eine weggeworfene Zigarette oder eine Raumheizung entzündet. Auch offene Flammen konnten A2L-Kältemittel unter Testbedingungen nur schwerlich anzünden. 

Das L in A2L steht zudem für eine geringe Brenngeschwindigkeit und bedeutet, dass sich die Flamme bei Entzünden nur langsam ausbreitet, bzw. von selbst erlischt. Damit ein A2L-Kältemittel brennt, muss es stark konzentriert sein. In der Praxis müsste ein bedeutendes Leck in einem geschlossenen Bereich entstehen, um den Grenzwert für die Brennbarkeit von ca. 300 g/m3 zu erreichen.

Kältemittel erfordern eine gewisse Konzentration, damit sie an der Luft ein brennbares Gemisch erzeugen. Die niedrigste brennbare Konzentration ist die untere Brennbarkeitsgrenze (UBG). Diese beträgt für A2L-Kaltemittel mehr als 100 g/m3. Dies bedeutet, dass die Konzentration zum Entzünden eines A2L-Kältemittels zehnmal höher als für ein Kältemittel der Klasse A3 sein muss.
Durch einfache Risikominderungsmaßnahmen wie ausreichend Belüftung in geschlossenen Räumen ist die Wahrscheinlichkeit ein A2L-Kältemittel zu entzünden sehr gering.

Was muss ich für die Konzeption von A2L Systemen beachten?

Auch wenn die Gefahr des Brennens sehr gering ist, bleiben A2L-Kältemittel dennoch brennbar und unterliegen Sicherheitsbestimmungen.

a2l

Die Wahl geeigneter und zugelassener Komponenten ist daher von großer Bedeutung. Fischer Kälte-Klima bietet in seinem Produktprogramm zwischenzeitlich alle relevanten Komponenten für A2L-Systeme und kennzeichnet diese sukzessive mit dem Hinweis „A2L READY“.

  

 

Neben dem Einsatz von A2L geeigneten Komponenten und passendem Spezial-Werkzeug, bedarf es einer aus der Maschinenrichtlinie EN 378-2 resultierenden Risikobewertung des Systems. Diese betrachtet die relevanten Raumvolumen, potentielle Zündquellen sowie die Kältemittelfüllung des Systems.

Neben der Raumgröße des Kühlraums muss auch der Standort der Anlage berücksichtigt werden. Die Maximalfüllmenge für einen geschlossenen Innenraum ist also anders als die für einen Kühlraum mit einem Verflüssigungssatz auf dem Dach.

So können beispielsweise in Abhängigkeit der Raumgröße Systeme mit bis zu 11 kg R454C allein auf Basis der Risikobewertung aus der EN 378-2 realisiert werden. Mit erhöhten Sicherheitsmaßnahmen wie Leckage-Erkennung, Zwangsbelüftung und Alarm lassen sich sogar Systeme mit bis zu 57 kg R454C umsetzen. Unterhalb von 1,7 kg Füllmenge können A2L Systeme – wie bereits tausendfach mit R32 im Bereich Split-Klima realisiert – ohne jegliche Risikobewertung oder Sicherheitseinrichtung betrieben werden.

Darüber hinaus ist selbstverständlich den Anweisungen für Installation, Betrieb, Service und Wartung aus den Montage- und Betriebsanleitungen der einzelnen Komponenten und Werkzeuge Folge zu leisten.

Sie sehen – gerade im unteren und mittleren Leistungsbereich der Gewerbekälte sind die Risiken moderner HFO Kältemittel übersichtlich und beherrschbar. Gleichzeitig sind diese Kältemittel speziell in diesem Leistungsbereich eine attraktive und nachhaltige Alternative zu natürlichen Kältemitteln.

Die Vorteile von HFO-basierenden Kältemitteln:

Geringes Treibhauspotential

Bis zu 99 % geringerer GWP als bisherige Kältemittel

Kein Ozonabbaupotenzial

Alle HFO-basierenden Kältemittel besitzen kein Ozonabbaupotenzial

Einfache Umstellung

Der Einsatz bewährter Technik und Systemdesigns minimiert Kosten für die Umstellung und Stillstandszeiten.

Hohe Kälteleistung

Neue HFO-basierende Kältemittel erzielen ähnliche Leistungen wie H-FCKW- und H-Energieeffizient.
Über den geringeren Energieverbrauch von HFO-Systemen freut sich nicht nur die Umwelt.  Langfristige Kostensenkungen über die gesamte Systemlebensdauer sind möglich.

Zukunftssicher

HFO-basierende erfüllen die Anforderungen der F-Gase-Verordnung und gehen darüber noch hinaus.

Fischer A2L-Komponenten-Programm für Ihr Low-GWP-System

FAQ – Häufige Fragen zu A2L-Kältemitteln
 

Für welche Anlagentypen eigenen sich A2L-Kältemittel?

Anlagentyp

Auf Grund ihrer Einstufung in die Klasse A2L dürfen diese Kältemittel nur in speziell dafür ausgelegte  Anlagen aus A2L verträglichen Komponenten und in Übereinstimmung mit den entsprechen den Normen eingesetzt werden.
Die entsprechenden Sicherheitsnormen wie die EN 378 definieren die erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen, deren Komplexität und Umfang in Abhängigkeit der Faktoren Kältemittel, Füllmenge, Raumvolumen und Aufstellsituation.
Diese Komplexität steigt mit der jeweiligen Anlagengröße, sodass sich der Einsatz insbesondere für kleine und mittlere DX-Systeme in der Gewerbekälte oder indirekte Systeme im größeren Leistungsbereich anbietet.

Kann ich A2L-Kältemittel als Drop-in-Lösung einsetzen?

Drop-in-Lösung

Nein. A2L-Kältemittel dürfen nur in neuen oder für A2L kompatible Anlagen eingesetzt werden.
Es muss sichergestellt sein, dass die jeweilige Anwendung für den Betrieb mit einem schwer entzündlichen A2L-Kältemittel die Anforderungen der einschlägigen nationalen Normen und Verordnungen erfüllt. 
Für einen sicheren Einsatz können zudem zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen und Anlagenmodifikationen erforderlich sein.

Welche Füllmengen Limits gibt es für A2L-Kältemittel?

Füllmengen

Die Normen ISO 5149 und EN 378 spezifizieren die Kältemittelfüllmenge als Funktion der Brennbarkeitsklasse, der unteren Explosionsgrenze (LFL) sowie der Größe des Raums, in dem die Kälteanlage installiert werden soll. Daneben sind minimale Kältemittelfüllmengen ohne raumvolumenbezogene Beschränkungen vorgesehen, die unabhängig vom Aufstellungsort gelten. 
Die Höchstfüllmenge für die Brennbarkeitsklassen 2 oder 3 beträgt weniger als 4 x LFL, unabhängig von der Raumgröße. Bei Kältemitteln der Klasse 2L beträgt dieser Wert bis zu 6 x LFL ohne Beschränkungen.
Angesichts des höheren LFL-Werts dieser 2L Kältemittel sind signifikant höhere Füllmengen ohne raumvolumenbezogene Beschränkungen möglich (z.B. R1234yf – 1,73 kg) im Vergleich zu A3-Kältemitteln (z.B. R290 – 0,15 kg). Bei höheren Füllmengen muss die Raumgröße berücksichtigt werden und ggfs. weitere Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden. 

Sicherheitsmaßnahmen im Maschinenraum und sicheres Arbeiten in geschlossenen Bereichen.

Sicherheit

Wie bei allen Kältemitteln ist auch bei A2L-Kältemitteln Sorge zu leisten, dass neben der Vermeidung einer entzündlichen Atmosphäre die Kältemittelkonzentration am Aufstellungsort unterhalb des Arbeitsplatzgrenzwerts (AGW) liegt.
Um dies sicherzustellen, bzw. zu detektieren ist im Falle einer Innenaufstellung ein geeigneter Gassensor am Aufstellungsort zu installieren – verbunden mit Alarmvorrichtungen, die Personen außerhalb des Aufstellungsorts vor einer Leckage warnen.
Stellen Sie im Servicefall sicher, dass Absaugeinrichtungen so ins Freie geführt werden, dass sich die Auslässe ebenfalls nicht in der Nähe von Luftzuführungen in das Gebäude befinden. Sorgen Sie dafür, dass der Arbeitsbereich gut belüftet ist. Verwenden Sie zusätzliche, für A2L-Kältemittel geeignete Belüftungseinrichtungen wie Gebläse oder Ventilatoren, um etwaige Kältemitteldämpfe zu verteilen. Überprüfen Sie vor Betreten abgeschlossener Arbeitsbereiche, beispielsweise über tragbare Gaswarngeräte, ob genügend Sauerstoff vorhanden ist. 

Was tun bei Kältemittelleckagen bzw. Kältemittelaustritten?

Leckagen

Betreten Sie den Bereich der Leckage bzw. des Austritts erst wieder, nachdem sich die Kältemitteldämpfe verflüchtigt haben, bzw. mit geeignetem Atemgerät. 
Bis der Bereich ausreichend belüftet ist, darf sich niemand dort aufhalten. Verwenden Sie Gebläse oder Ventilatoren, um direkt über dem Boden, in tiefergelegenen Bereichen oder Gruben eine Luftzirkulation herzustellen.

Wartung und Service an Anlagen mit A2L-Kältemitteln.

Wartung

Ein Großteil der Werkzeug-Ausrüstung für A1-Kältemittel ist auch für A2L-Kältemittel geeignet.
Auf Grund ihrer elektrischen Bauteile und Motoren sollten einige Geräte wie Vakuumpumpen und Absaugstationen jedoch ausdrücklich für den Einsatz mit schwer entzündlichen A2L-Kältemittel geeignet sein und den geltenden Vorschriften entsprechen.

Was gibt es beim Löten von Kälteanlagen für A2L-Kältemittel zu beachten?

Löten

Sperren Sie Ihren Arbeitsbereich ab und sorgen Sie für eine ausreichende Belüftung.
Vergewissern Sie sich, dass die Kältemittel- und Sauerstoffkonzentration der Luft im sicheren Bereich liegt.
Saugen Sie das Kältemittel aus der Anlage in geeignete A2L-Recycling-Flaschen ab und lassen Sie kein Kältemittel in die Umgebungsluft entweichen.
Spülen Sie, falls erforderlich, die Anlage mit Stickstoff. Ansonsten öffnen Sie das System und stellen Sie sicher, dass kein Restdruck vorhanden ist.
Falls möglich, lassen Sie das Schmiermittel im Bereich der Löt- oder Schweißstelle ab, um einen Brand zu  verhindern.
Um einen Druckaufbau zu verhindern, darf die Anlage während der Arbeiten nicht geschlossen werden.
Sorgen Sie für zusätzliche Belüftung, um in der Anlage befindlichen Rauch oder Kältemittelreste während der Reparaturarbeiten zu verteilen.
Sollte sich die Größe, Form oder Farbe der offenen Flamme merklich verändern, ist dies ein Zeichen für sehr hohe Kältemittelkonzentrationen im Bereich der Anlage. Stellen Sie unverzüglich sämtliche Arbeiten ein und sorgen Sie für gründliche Belüftung.

Was muss ich beim Umgang mit Kältemittelflaschen für A2L-Kältemittel berücksichtigen?

Umgang

Setzen Sie die Flaschen keinem Temperaturniveau über 52 °C aus, da sonst unter Umständen der Maximaldruck der Flasche überschritten werden kann. Verzichten Sie auch beim Erwärmen von Kältemittelflaschen auf offenen Flammen um die Flaschen nie über dieses Temperaturniveau zu erwärmen.
Ausschließlich für A2L-Kältemittel geeignete Recycling-Flaschen verwenden und dabei strikt auf das maximale Füllgewicht der Flaschen achten. Wiederbefüllbare Kältemittelflaschen nicht mit gebrauchtem Kältemittel befüllen.
Das Kältemittel darf ausschließlich in der Flüssigphase aus der Flasche entnommen werden. Anschließend kann das Kältemittel flüssig oder gasförmig in die Kälteanlage geleitet werden.
Gehen Sie mit Kältemittelflaschen stets sorgsam um! Schützen Sie die Flaschen vor Feuchtigkeit und  Rost und lagern Sie diese nicht in der Nähe von unverträglichen Materialien oder brennbaren Stoffen. Vermeiden Sie zudem durch einen fachgerechten Umgang mechanische Beschädigungen der Flaschen und öffnen Sie die Ventile nicht mit Gewalt. 


Informationsmaterial unserer Partner zu A2L

ALCO Logo

Broschüren

Neue A2L-Füllungen für Thermo-Expansionsventile der TI-Reihe
Technische Dokumentation

Alco Produktfreigabe für das Kältemittel R452A
Technische Dokumentation

Neue Kältemittelfreigaben für Alco-Komponenten mit R32, R452B, R454B
Technische Dokumentation

Einführung der mechanischen ALCO-Produkte mit A2L-Qualifikation
Technische Dokumentation

Leitlinie und Produkt Schnellauswahl: HFO-Gemisch R452A
Broschüre

Bitzer Logo

Weblinks

Kältemittel der Sicherheitsgruppe A2L:
Leitlinien und praktische Handhabung bei Wartungsarbeiten, Reparatur und Kältemittelumstellung
Interaktiver Weblink

Scrollverdichter von Bitzer für A2L-Kältemittel zur Serienproduktion freigegeben
Pressemitteilung

BITZER ECOLITE 2.0 - Zulassung für die Kältemittel der Sicherheitsgruppe A2L (R1234ze/yf, R455A und R454C)
Pressemitteilung

Software/Apps

BOCK Logo

Broschüren

The °Clever Art of Cooling: Die Lösung für Low-GWP-HFO-Kältemittel
BOCK LG-Verdichterbaureihe – Broschüre

Videos

Bock LG-Verdichterbaureihe
Video

Chemours Logo

Broschüre

Sicherheit von Opteon™ XL Kältemitteln - Chemours beantwortet Ihre Fragen zum sicheren Umgang und Einsatz von Opteon™ XL Kältemitteln
Broschüre

Copeland Logo

Weblinks

Weblinks / Pressemitteilungen ...

Copeland ZX Verflüssigungssätze zur Außenaufstellung für A2L Kältemittel
Weblink

Copeland Scroll YP*K1T
Weblink

Copeland YH*K1P Scroll-Verdichter
Weblink

Copeland Scroll YH*1E-Verdichter
Weblink

Copeland Scroll YB(D)*K1E für NK
Weblink

Broschüren

Verdichter
Scrollverdichter YH*K1E für R454C und R1234yf
Technische Dokumentation

Einführung des neuen Copeland™ Scroll-Verdichters YP83K1T für das Kältemittel R32
Flyer

Einführung der neuen CopelandTM Scroll-Verdichter YP91 – 485K1T für das Kältemittel R32
Broschüre
 

Verflüssigungssätze
Copeland™ ZX-Verflüssigungssätze zur Außenaufstellung für A2L-Kältemittel
Broschüre

Einführung der ZX-EazyCool Verflüssigungssätze für A2L-Kältemittel
Flyer

A2L Units / Kältentreff 2021
PDF - PowerPoint-Präsentation

Danfoss Logo

Broschüren

Zukunftssichere, für unterschiedliche Kältemittel geeignete Verflüssigungssätze, bereit für den Umstieg auf „grüne“ Systeme:
Danfoss Optyma™ Verflüssigungssätze  –  Broschüre

Videos

A2L – Füllmenge und Länge der Rohrleitung – Was ist zu beachten?
Video Fischer KnowHow-Mediathek

Das richtige Kältemittel – wie auswählen?
Video Fischer KnowHow-Mediathek

Emerson Logo

Videos

Emerson - Produktprogramm für LOW GWP Lösungen (A2L)
Video Fischer KnowHow-Mediathek

Sanhua Logo

Flyer

Land und Sprache wählen

Deutschland
Schweiz
Dänemark