Kältemittel - Kühlmittel in Wärmepumpe oder Klimaanlage. Was sind die Unterschiede und welchen Wärmetauscher sollte man verwenden?

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Posted on: 2024-05-02
 

In diesem Beitrag werden wir uns mit den am häufigsten verwendeten Kältemitteln befassen, die manchmal auch als Freone oder Kühlmittel bezeichnet werden - sie werden in Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühlschränken verwendet. Wir werden untersuchen, warum ältere von ihnen allmählich durch eine neue Alternative, nämlich das R32-Kältemittel, ersetzt werden. Außerdem werden wir die Unterschiede zwischen den grundlegenden Kältemitteln betrachten und welche Auswirkungen sich daraus ergeben.

Kältemittel R32 - was ist das und warum sollen ältere Kältemittel langsam aus dem Verkehr gezogen werden?

✅ In der Kälte- und Heizungsbranche, die weit verbreitete Fluorkohlenwasserstoffe, F-Gase und ähnliche Stoffe verwendet - also Kältemittel wie z.B. R404a, R410A, R407c, R134a - gibt es derzeit eine gewisse Evolution (manche würden sogar von einer Revolution sprechen), die darauf abzielt, sich den allgemeinen ökologischen Trends anzupassen. Es soll effizienter und umweltfreundlicher werden.

♻️ Es wird kontinuierlich nach Verbesserungen bei Wärmepumpen, Klimaanlagen und Kühleinheiten gesucht - mit dem Ziel, ihren Einfluss auf die Umwelt zu minimieren, z.B. durch den Ersatz älterer Kältemittel durch neue. Hier kommt R32 ins Spiel - gemäß den Empfehlungen der EU soll sein Einfluss geringer sein.

Auf der anderen Seite wird dies teilweise auch durch natürliche technologische und qualitative Entwicklungen motiviert. R32 soll eine Reihe von Vorteilen haben, die es gegenüber anderen Kältemitteln wie dem beliebten R410a oder R134a überlegen machen - die mit der Zeit aus dem Verkehr gezogen und sogar administrativ verboten werden dürften. Für viele Fachleute der Wärmepumpenbranche gilt R32 jedoch als die beste Lösung im Moment.

Warum ist R32 besser für Wärmepumpen oder Klimaanlagen?

Wir werden versuchen, dieses Thema zu erläutern, um klar zu verstehen, warum R32 für Wärmepumpen und Klimaanlagen besser geeignet ist und welche Vorteile es gegenüber älteren Kältemitteln wie R134a, R410A, R407C usw. hat:

  • ✅ Vor allem die Wärmeaufnahme durch R32 ist höher, daher steigt die Effizienz von Wärmepumpen um mindestens einige Prozent, ohne den Energieverbrauch zu erhöhen. R32 leitet auch Wärme besser an die Flüssigkeit weiter - wenn es durch den Wärmetauscher (Verdampfer) fließt, als ältere R134a, R410A oder R407C.
  • ♻️ Es hat eine Reihe ökologischer Vorteile - es trägt nicht zur Vergrößerung des Ozonlochs bei, was man von seinen Vorgängern nicht behaupten kann.
  • Es trägt nicht in dem Maße zur Klimaerwärmung bei wie ältere Kältemittel (das ist natürlich ein Argument, das unabhängig davon erwähnt werden sollte, ob wir an den menschlichen Einfluss auf die globale Erwärmung glauben).
  • Es ist einfacher zu recyceln (R32 ist ein Ein-Komponenten-Kältemittel, das sich daher schneller abbaut).

☑️ Schließlich weiß ich nicht, ob dies als vollwertiges Argument angesehen werden kann, da es eine politisch erzwungene Entscheidung ist, aber R32 hat einen sehr, sehr wichtigen Vorteil. Andere Kältemittel könnten bald aufgrund von EU-Richtlinien auf dem Markt nicht mehr verfügbar sein. Trotzdem ist es ein Vorteil, dass es weiterhin verfügbar sein wird.

Mögliche Nachteile des Kältemittels R32 im Vergleich zu z.B. R134a

✅ Aus der Sicht der Nutzung und Auswahl von Komponenten für Wärmepumpen hatte das ältere R134a jedoch einen bestimmten Vorteil - es arbeitete bei niedrigeren Drücken im Vergleich zu ähnlichen Temperaturniveaus wie R32. Das Gleiche galt für R407C.

Dies war wichtig, da das Erreichen hoher Drücke und plötzliche Druckanstiege erforderten und erfordern weiterhin die Auswahl eines Wärmetauschers, der in der Lage ist, den entsprechenden hohen Druck von R134a, R410a oder R407c - jetzt R32 - zu bewältigen. Ein solcher Verflüssiger, wenn er nicht korrekt ausgewählt wird - d.h. kein Wärmetauscher ist, der für die Verwendung mit F-Gasen zertifiziert ist - kann einen Ausfall erleiden und es kann zu einem Kältemittelaustritt kommen. Eindeutig wird die Verabschiedung von R134a und R407C dazu führen, dass herkömmliche Plattenwärmetauscher nicht mehr verwendet werden können, da sie einfach nicht solchen Drücken standhalten. Es wird auf jeden Fall notwendig sein, spezielle Wärmetauscher zu verwenden, die für den Einsatz als Verflüssiger für R32 ausgelegt sind.

Im Folgenden finden Sie ein Diagramm, das dies zeigt:

Druck des Kältemittels Blog Nordic Tec

Umstieg auf R32 in Ihrer Heizung mit Wärmepumpe

✅ Muss die Heizungsanlage mit Wärmepumpe auf R32 vorbereitet werden? Es gibt einige grundlegende Dinge, die man wissen sollte, bevor eine solche (wohl unvermeidliche, früher oder später) Entscheidung getroffen wird.

  • ✔️ Es ist ratsam, Gasleckdetektoren in der Heizungsanlage oder dem Raum, in dem sich die Wärmepumpe mit R32 befindet, zu installieren (das Gas selbst ist farblos und geruchlos - wir würden den Austritt nicht bemerken).
  • ✔️ Der Austausch und die Wartung von Geräten erfordern F-Gas-Berechtigungen - überprüfen Sie, ob das Team, das dies durchführt, über solche Berechtigungen verfügt.
  • ✔️ Die Wärmepumpe sollte in einem Raum stehen, der über die richtige Größe / Kubatur verfügt (in der Regel geben die Hersteller von Wärmepumpen solche Empfehlungen, aber nicht immer erwähnt der Installateur dies).

Wie wählt man einen Plattenwärmetauscher für R32, R134a oder R410a aus?

✅ Vor allem sollte es kein beliebiger Wärmetauscher sein, den man auf Amazon findet. Wir sollten zunächst sicherstellen, dass es sich um einen sogenannten Hochdruck-Plattenwärmetauscher handelt - aber darüber haben wir bereits oben gesprochen.

In der Produktpalette von Nordic Tec sind Plattenwärmetauscher für R32, R134a oder R410a auf spezielle Weise gekennzeichnet - und sie enthalten Informationen zur Nennleistungspotenzialeinheit für Klimaanlagen oder Wärmepumpen - angegeben in Kilowatt (kW). Dies erleichtert die Auswahl erheblich und sie muss nicht länger als einige Sekunden dauern. Die Leistung wurde für ungefähr optimale Betriebsbedingungen berechnet - unter der Annahme des Kältemittels R410a und einer Verflüssigungstemperatur von 40°C. Dies kann auch auf das Kältemittel R32 oder R134a übertragen werden - oder andere - da diese Kältemittel in diesem Bereich sehr ähnlich zueinander sind.

Die Auswahl eines Überdimensionierten Plattenwärmetauschers für Kältemittel

✅ Es ist ratsam, einen Plattenwärmetauscher mit einem gewissen Spielraum zu wählen - das heißt, für Wärmepumpeneinheiten bis zu 10-12 kW sollte ein Wärmetauscher gewählt werden, der einen Reservebetrag von etwa 1,5-2 kW bietet. Zum Beispiel für eine Klimaanlage mit 3,5 kW wählen wir einen Kältemittel-Wärmetauscher mit einer Leistung von 5 kW, und für eine Einheit mit 7 kW einen Wärmetauscher mit 9 kW. Dies garantiert eine optimale Leistung auch bei ungünstigeren Betriebsparametern der Einheit.

Für große Einheiten - eher Wärmepumpen als Klimaanlagen - im Bereich von 15-20 kW ist es sogar ratsam, diesen Reservebetrag etwas zu erhöhen, mindestens auf 2-3 kW, und für Einheiten über 30 kW sogar auf 3-4 kW.

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Beschreibung der grundlegenden Kältemittel

Im Folgenden finden Sie grundlegende Informationen zu den am häufigsten verwendeten oder in Beschreibungen von Kältemittelgeräten auftauchenden Kältemitteln. Sie können sie in Wärmepumpen, Klimaanlagen, aber auch in Kühlschränken finden. Das erste Kältemittel, das sogenannte Freon-12 mit der Bezeichnung R-12, wurde bereits 1928 erfunden. Die Entwicklung dieses Industriezweigs hat jedoch so weit fortgeschritten, dass alle ursprünglichen Kältemittel im Grunde genommen durch neuere ersetzt wurden.

☑️ Kältemittel R32

Das Kältemittel R32, auch bekannt als Difluormethan (oder CH2F2), gehört zu den umweltfreundlichen fluorierten Kohlenwasserstoffen, die in Klimaanlagen und Wärmepumpen verwendet werden. Die Umweltfreundlichkeit von R32 wird besonders hervorgehoben, wodurch es die Sympathie von Gesetzgebern und den Schöpfern der EU-Richtlinien gewonnen hat. Dank seiner geringeren Klimaerwärmungspotenzials und seiner einfachen Struktur wird R32 zunehmend bevorzugt in modernen Kühlsystemen eingesetzt, wodurch es eine effiziente und umweltfreundliche Kühlung gewährleistet.

R32 gilt als die Zukunft, da man ihm eine höhere Leistung kaum verweigern kann.

☑️ Kältemittel R407c

Das Kältemittel R407c ist eine Azeotropmischung von Gasen (hauptsächlich Trifluorethan, Pentafluorethan und Difluormethan). Es ist immer noch ein beliebtes Kältemittel, das als Ersatz für das Kältemittel R22 verwendet wird, das aufgrund seiner schädlicheren Auswirkungen auf die Ozonschicht gesetzlich in vielen Ländern verboten wurde.

R407C hat gute Kühleigenschaften, was es zu einer beliebten Wahl in Klimaanlagen und Kühlsystemen macht. Es wird häufig in großen Anwendungen eingesetzt, wie Klimaanlagen für Gebäude, Supermärkte, industrielle Kühlhäuser sowie Kühlsysteme und Gefrieranlagen.

Eine Eigenschaft von R407C ist, dass es sich um eine Azeotropmischung handelt. Das bedeutet im Wesentlichen, dass seine Zusammensetzung während der Kondensation und Verdampfung konstant bleibt, was die Wartung und Instandhaltung von Kühlsystemen erleichtert.

☑️ Kältemittel R410a

Einst äußerst beliebt. Das Kältemittel R410A wird hauptsächlich in Klimaanlagen und Wärmepumpen eingesetzt. Es handelt sich um eine Mischung aus zwei Fluorkohlenwasserstoffen: Difluormethan (R32) und Pentafluorethan (R125). R410A erlangte Popularität als Ersatz für ältere Kältemittel wie das berüchtigte und schädliche R22.

Der Hauptvorteil von R410A ist seine hohe Energieeffizienz und Kühlleistung - sogar von Befürwortern von R32 anerkannt. Kühlsysteme und Klimaanlagen, die mit R410A betrieben werden, können gute Energieergebnisse erzielen, manchmal sogar besser als Systeme, die mit anderen Kältemitteln arbeiten. Die Umweltauswirkungen gelten immer noch als moderat, nicht besonders schwerwiegend.

☑️ Kältemittel R290 - Propan (auch Kühlmittel R290)

Das Kältemittel R290 - auch bekannt als Propan - auch Kühlmittel R290 - ist eine interessante Option und gehört zu den natürlichen Kältemitteln, die in Kälteanlagen wie Kühlschränken, Gefrierschränken, Klimaanlagen und natürlich Wärmepumpen verwendet werden. Es handelt sich um einen reinen Kohlenwasserstoff, der sich durch ein geringes Potenzial zur Zerstörung der Ozonschicht auszeichnet und auch nicht wesentlich zum Klimawandel beiträgt. Es ist in einer Vielzahl von Kälteanlagen auf dem Markt zu finden.

R290 - Propan - gewinnt als ökologische Alternative zu synthetischen Fluorkohlenwasserstoffen, die laut einigen Meinungen umweltschädlich sein können, an Popularität. Propan bietet recht gute thermodynamische Eigenschaften und eine gute Energieeffizienz, was es zu einer attraktiven Wahl für Hersteller von Kälteanlagen macht. Besonders vor dem Hintergrund des zunehmenden Umweltbewusstseins.

Eine der Vorteile von R290 ist, dass es eine leicht zugängliche und relativ kostengünstige Substanz ist - sowohl bei der Herstellung als auch bei der Verarbeitung. Trotz einiger mit der Sicherheit verbundener Herausforderungen, wie seiner Entzündlichkeit, wird Propan in vielen Ländern weit verbreitet als Kältemittel eingesetzt, insbesondere in kleineren Systemen wie kleinen Klimaanlagen.

☑️ Kältemittel R404a

Das Kältemittel R404A ist eine Mischung aus Fluorkohlenwasserstoffen, die hauptsächlich aus drei anderen Gasen besteht. Es wird nach wie vor weit verbreitet in kommerziellen Kühlsystemen eingesetzt, wie beispielsweise in Kühl- und Gefrierschränken, sowohl in Supermärkten als auch in Lebensmittellagern.

Seine thermodynamischen Eigenschaften werden als gut bewertet, was R404a zu einem effektiven Kältemittel für einen breiten Temperaturbereich macht. Es ist chemisch relativ stabil.

Jedoch wird R404A aufgrund seines hohen Treibhauspotenzials bereits teilweise zurückgedrängt und unterliegt Beschränkungen und Vorschriften für seine Verwendung in einigen Ländern, insbesondere in neuen Geräten. Es wird vermutet, dass es in Zukunft wie das berüchtigte R22 weitgehend aus der Verwendung verschwinden wird.

☑️ Kältemittel R22 - der Vorläufer aller Kältemittel

Das Kältemittel R22 (auch bekannt als Freon-22), ist heute eine "ausgestorbene Art", die immer seltener anzutreffen ist, da sich 1997 eine große Anzahl von Ländern verpflichtete, es im Rahmen des sogenannten Kyoto-Protokolls auszumustern. Wir beschreiben es daher als eine Kuriosität. Es handelte sich um einen chlorierten Fluorkohlenwasserstoff, der sich durch eine sehr anständige Kälteleistung auszeichnete. R22 wurde weit verbreitet in verschiedenen Klimaanlagen, Kühlschränken, Gefrierschränken und Wärmepumpen eingesetzt.

Jedoch hatte sein Einsatz negative Auswirkungen auf die Ozonschicht - daher wurde es trotz seiner 40-jährigen Dominanz auf dem Markt als schädlich eingestuft. Aufgrund internationaler Abkommen wurde R22 aus der Produktion genommen und allmählich durch umweltfreundlichere Alternativen wie R410A oder R134a ersetzt. Die Verwendung von R22 ist heute eingeschränkt und unterliegt Umweltschutzbestimmungen. Interessanterweise haben seine Nachfolger - R410a und R134a - nicht so lange auf dem Markt geherrscht. Ihre Zeit ist gezählt und sie werden durch das bessere R32 ersetzt werden. Dies deutet wohl darauf hin, wie schnell sich die Branche entwickelt.

 

 
Posted in: Wärmetauscher, Wärmepumpen und alle Aspekte ihrer Funktionsweise, Kältemittel und Wärmetauscher für Gas

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