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A2L-Kältemittel? Wozu das ganze?

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 Potential, 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 H-FKW-Kältemittel und kommen zudem im Gegensatz zu natürlichen Kältemitteln weitestgehend ohne gravierende Änderungen an Systemdesigns, Drucklagen oder Komponenten aus.

Bereits im ersten Step der F-Gase-Verordnung haben sich Kältemittel auf HFO-Basis bewährt. Die  HFO-Gemische R449A und R452A sind heute die etablierten Nachfolgekältemittel des sanktionierten R404A und R513A die Low-GWP-Alternative zu R134a.

Diese nicht brennbaren Kältemittel, die alle der Sicherheitsgruppe A1 zugeordnet sind, sorgen bereits für einen wertvollen Beitrag zur Reduktion der Treibhausgas-Emissionen, 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 der mehr oder weniger brennbaren HFO Kältemittel stellen muss, bzw. im Bereich der Klimatechnik mit der Einführung von R32 bereits gestellt hat.

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

Auch wenn HFO-Kältemittel wie Propan grundsätzlich wie Kohlenwasserstoffe auch brennbar sind, 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: Klasse 1, Klasse 2L, Klasse 2 und Klasse 3. Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Isobutan sind in die Sicherheitsklasse A3 eingestuft. Aktuelle HFO und HFO-basierende Gemische sind in die Sicherheitsklasse A2L eingestuft.

„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 können A2L-Kältemittel unter Testbedingungen nur schwerlich anzünden.

Darüber hinaus steht das „L“ im Namen für eine geringe Brenngeschwindigkeit. Somit brennt die Flamme im Falle des Anzündens nur langsam und erlischt von selbst.

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 300 g/m3 zu erreichen.

Zudem müsste das Kältemittel einer offenen Flamme oder einer Hochenergie-Quelle ausgesetzt werden. In Labortests wurde jedoch nachgewiesen, dass sich A2L-Kältemittel selbst durch die Flamme eines Gasbrenners in den meisten Fällen nicht zünden lassen.

Kältemittel erfordern eine gewisse Konzentration, damit sie an der Luft ein brennbares Gemisch erzeugen. Die niedrigste brennbare Konzentration ist die untere Brennbarkeitsgrenze (UBG). Die UBG für A2L-Kältemittel beträgt mehr als 100 g/m3, normalerweise liegt sie über 300 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 übrigens – wie bereits tausendfach mit R32 im Bereich Split-Klima realisiert – ohne jegliche Risikobewertung oder Sicherheitseinrichtung realisiert 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

 


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

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

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