Ersatz für Tieftemperatur-Kältemittel
Einsatz von R455A in hermetisch geschlossenen Systemen
Die F-Gas-Verordnung der Europäischen Union verbietet ab 2022 die Verwendung von Kältemitteln mit einem Treibhauspotenzial (Global-Warming Potential, GWP) über 150 in hermetisch geschlossenen Anwendungen. Eine der Branchen, auf die dieser neue Grenzwert besonders starke Auswirkungen haben wird, sind Originalgerätehersteller, die den Einzelhandel mit kleinen, steckerfertigen Kühlschränken, Verflüssigungssätzen und Monoblock-Systemen für Kühl- und Tiefkühlräume beliefern. Das Kältemittel R455A bietet hier eine Alternative.
Die Herausforderung für die Kältemittelhersteller besteht darin, Lösungen für hermetisch geschlossene Anwendungen zu erarbeiten, die nicht nur den festgelegten GWP-Wert <150 einhalten, sondern die auch die geforderte Leistung hinsichtlich Effizienz, Kapazität, Temperatur und Druck für Anwendungen als Ersatzkältemittel (sogenannte „Drop-in“-Fähigkeit) liefern können.
Das neue Kältemittel R455A von Honeywell – ein Gemisch aus R1234yf, R32 und CO2, das unter dem Namen „Solstice L40X“ vermarktet wird – wurde mit dem Ziel entwickelt, die Branche für gewerbliche und industrielle Kühlsysteme bei der Erfüllung ihrer F-Gas-Verpflichtungen bis 2022 und darüber hinaus zu unterstützen, insbesondere als Ersatz für Tieftemperatur-Kältemittel mit hohem GWP-Wert wie R404A.
R445A erfüllt gesetzliche Anforderungen
„Die F-Gas-Verordnung der EU legt für neu eingeführte Produkte strenge Quoten hinsichtlich des Treibhauspotenzials fest“, erklärte Julien Soulet, Managing Director für Honeywell Fluorine Products in Europa, dem Nahen Osten, Afrika und Indien. „Das nun verfügbare R455A erfüllt die Anforderungen dieser Vorschriften, bietet dabei aber eine ähnliche oder sogar bessere Leistung als die Lösungen, deren Produktion nach und nach eingestellt wird. Wir gehen davon aus, dass sich R455A als ideale Lösung für Unternehmen anbieten wird, wenn sie sich die ihnen zur Verfügung stehenden Optionen für Standalone-Anwendungen im mittleren und unteren Temperaturbereich ansehen, denn sie trägt dazu bei, die Umweltschutzziele zu erreichen und die Treibhausgasemissionen zu verringern.“ Mit der F-Gas-Verordnung verfolgt die EU das Ziel, das Gesamt-Treibhausgaspotenzial der in Verkehr gebrachten Produkte zu senken, einerseits durch niedrigere Quoten und andererseits durch das Verbot der Verwendung von Produkten mit einem GWP-Wert >150 in neuen steckerfertigen, hermetisch geschlossenen Kühlschränken. Auch wenn das Verbot erst 2022 in Kraft tritt, empfiehlt Honeywell aufgrund der durchgeführten Forschungen, dass mit dem Übergang zur neuen Generation von Kältemitteln für MT- und LT-Anwendungen (mittlere bzw. tiefe Temperaturen) bereits von 2018 an begonnen werden sollte, damit die Branche für die Umstellung gerüstet ist.
GWP von 146
Mit einem GWP von 146 (96 % niedriger als R404A) erfüllt R455A die strengen Anforderungen der F-Gas-Richtlinie und unterliegt daher weder Verfügbarkeitsbeschränkungen noch der HFC-bezogenen Steuerpflicht. Gleichzeitig kann es dank seiner niedrigen CO2-Emissionen einen wesentlichen Beitrag zum Erreichen der Umweltziele leisten.
Für das Kältemittel wurden darüber hinaus Effizienzsteigerungen von 6 % oder mehr in LT- und von mehr als 10 % für MT-Anwendungen nachgewiesen, außerdem hat es eine bessere Leistungszahl (COP) als R404A. In einer kritischen Bewertung wird R455A von der ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) in die Kategorie A2L eingestuft, und dies bei einem äußerst engen Entflammbarkeitsbereich (Volumen von 1,1 % in Luft), d. h. mit einer wesentlich geringeren Entflammbarkeit als andere mit A2L bewertete Produkte.
Zielmarkt: Kühlanwendungen mit kleinen Verflüssigungssätzen
Als Zielmarkt für dieses neue Produkt wird sich Honeywell anfangs auf Kühlanwendungen mit kleinen Verflüssigungssätzen konzentrieren. Der Grund hierfür ist, dass andere für gewerbliche und industrielle Anwendungen verfügbare Optionen, die ebenfalls auf HFC/HFO-Gemischen basieren, aufgrund ihres GWP über 150 nicht die Nutzungsbeschränkungen für F-Gase erfüllen, die für hermetisch geschlossene Einrichtungen wie Monoblöcke und für steckerfertige Gefrier- und Kühlgeräte gelten.
Außerdem steht der Verwendung von Propan in solchen Systemen die Mengenbeschränkung und die hohe Entflammbarkeit (A3) entgegen, die zu Mehrkosten bei Herstellung, Transport, Installation, Wartung und Entsorgung und zu erhöhten Sicherheitsrisiken für Endanwender und Wartungsfirmen führen. Obwohl Lösungen mit mehreren Kreisläufen für Propangeräte zur Verfügung stehen, erhöhen sich dadurch die Kosten für Entwicklung, Bau und Wartung der Systeme.
R455A wird im Vergleich dazu als schwach entflammbar eingestuft, und dieses geringere Risiko ermöglicht die Verwendung einer höheren maximalen Füllmenge, wodurch sich für die Gerätehersteller neue Möglichkeiten für den Einstieg in Märkte für höhere Kapazitäten eröffnen.
Einsatzfähigkeit in mehreren Tests bestätigt
Eine Reihe führender Hersteller hermetischer Kompressoren hat die Leistungsfähigkeit von R455A bereits in Tests über die letzten 18 Monate bewertet und dabei eine ähnliche Kapazität und Verdichtungsendtemperatur gemessen wie bei R404A, jedoch mit verbesserter Effizienz. Auch die technischen Eigenschaften von R455A haben sich als gute Alternative zu R410A bei Drehkolben- und Scrollverdichtern erwiesen, die bei höheren Drücken arbeiten und im Betrieb einen breiteren Temperaturbereich benötigen.
Gewerbliche Kühlsysteme sind zwar der wichtigste Zielmarkt, Honeywell sieht für seine neue Kältemittellösung aber auch ein Potenzial in verschiedenen Segmenten der HVACR-Branche. R455A hat beispielsweise eine niedrigere Verdichtungsendtemperatur als jeder andere Ersatz für R410A und erreicht ohne jede Flüssigkeitseinspritzung hohe Kondensationstemperaturen von 80 °C. Dadurch ist es nicht nur unter dem Gesichtspunkt eines niedrigen GWP eine attraktive Lösung, sondern eröffnet auch Möglichkeiten auf dem Wärmepumpenmarkt für besondere Einsatzbereiche wie die Warmwassererzeugung.
Honeywell ist überzeugt, dass R455A über das Potenzial verfügt, nicht nur R22, R407C, R404A und R290 zu ersetzen, sondern langfristig auch R410A und R32.
Frost-Trol verbessert seine Umweltfreundlichkeit
Das spanische Unternehmen Frost-Trol ist eines der ersten, das R455A einsetzt. Es hat sich auf die Entwicklung, Herstellung und den Vertrieb von Remote- und steckerfertigen Kühlmöbeln für den Einzelhandel spezialisiert.
Frost-Trol hat R455A in der LT-Gefrierinsel „Lomond“ mit einem Kompressor „VNEK217U“ von Embraco und einer Steuerung von Carel getestet. R455A (Füllmenge 230 g) wurde als Drop-in-Kältemittel in einem angepassten Propangerät eingesetzt und erreichte eine ähnliche Kapazität, jedoch mit einer höheren Effizienzbewertung als R404A. Mit einem GWP von 146 – mehr als 96 % niedriger als R404A – unterliegt R455A den Quotenbestimmungen nur minimal (nur der R32-Anteil muss berücksichtigt werden) und fällt nicht unter die HFC-bezogene Besteuerung.
Das Unternehmen betrachtet R455A als wertvolle Ergänzung seines Portfolios an Kältemitteln mit GWP <150 zur Abdeckung des mittleren und tiefen Temperaturbereichs. Zudem bedeutet die Einstufung in die niedrige Entzündlichkeitsklasse A2L ein geringeres Entzündungsrisiko, größere Füllmengen und niedrigere Vermeidungskosten, sodass es für Anwendungen in Frage kommt, in denen Kältemittel der Klasse A3 nur begrenzt eingesetzt werden können.
„Ganz auf der Linie der wesentlichen Trends im Einzelhandels- und Supermarktgeschäft entstehen aus unserer technischen Zusammenarbeit mit Honeywell in der Kühltechnik-Branche Produktinnovationen zu einer Zeit, in der die Verwendung nachhaltiger Kältemittel und die Einhaltung strenger Ökodesign-Vorschriften ein absolutes Muss sind“, sagt Javier Blanco, technischer Leiter bei Frost-Trol.
Ecliman auf der Suche nach einer zukunftssicheren Option
Ecliman hat R455A in seinen „AQUA“-Systemen getestet, die derzeit mit R407F und R448A arbeiten. „AQUA“-Wasserkreislaufsysteme minimieren Füllmenge, Leckagen und CO2-Emissionen in Supermärkten, indem ein zentraler Maschinenraum durch einzelne, unabhängige Remote-Kühlmöbel ersetzt wird. Durch den Wegfall des Maschinenraums verringert sich die Menge des benötigten Kühlmittels, die Verrohrung wird minimiert, und man gewinnt größere Flexibilität und mehr Platz im Verkaufsbereich.
Das Programm „AQUA“ wurde kontinuierlich durch neue Kältemittel-Alternativen zu dem ursprünglich verwendeten R404A erweitert, zuerst mit R407F, danach kam R448A hinzu, das von den Einzelhändlern in mehreren Ländern sehr positiv aufgenommen wurde.
Das Unternehmen hat nun sein System „AQUA30“ mit dem Kältemittel R455A für Anwendungen bei tiefen und mittleren Temperaturen mit einem Scrollverdichter von Hitachi getestet. Die Füllmenge ist auf nur 2 kg begrenzt, die Lösung unterliegt den Quotenbestimmungen nur minimal (nur der R32-Anteil muss berücksichtigt werden) und fällt nicht unter die HFC-bezogene Besteuerung.
„Parallel zur Markteinführung der ersten „AQUA“-Systeme mit R455A wird R455A bei Ecliman kontinuierlich weiter getestet. Wir sind zuversichtlich, dass diese zukunftssichere Option eine gute Lösung für viele Supermärkte sein kann, in denen der Einsatz von „AQUA“ mit einem Kältemittel der Klasse A2L sicher ist, denn die Umweltauswirkungen würden minimiert, während die Vorteile für den Einzelhändler maximiert würden“, sagt Alberto Rouco, Geschäftsführer von Ecliman.
