Kältemittel R1234ze: Nachhaltige Lösung für Kaltwassersätze

Viele Jahre funktionierte die Kälteanlage auf dem Dach eines Hotels in der Kölner Innenstadt einwandfrei. Bei dem Hotelobjekt führt das Unternehmen WISAG Gebäude- und Industrieservice Nord-West GmbH & Co. KG seit 2013 turnusgemäß Wartungsarbeiten an den Gewerken Kälte, Heizung, Raumlufttechnik, Elektro, Sanitär sowie Tür und Tor durch. Im Mai 2018 stellten die Monteure der WISAG einen Kältemittelmangel an beiden Kreisläufen des Kaltwasser­satzes einer Kölner Hotelimmobilie fest. Die Dichtheit von Kälteanlagen mit fluorierten Treib­hausgasen (F-Gasen) ist eines ihrer wesentlichen Qualitätsmerkmale. Aus technischen, ökonomischen, ökologischen und juristischen Gründen darf das Kältemittel aus den Anlagen nicht entweichen. Um den Anforderungen gerecht zu werden, besteht für Kälteanlagen, die Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) enthalten, eine Pflicht zur regelmäßigen Dichtheitsprüfung.

Um die Ursache des Kältemittelmangels genauer zu erkunden, sind die beiden Kreisläufe der Kälteanlage abgesaugt worden. Dabei wurde festgestellt, dass in den zweiten Kältekreislauf eine nicht unerhebliche Menge Wasser eingedrungen war. Aufgrund des Ausmaßes des Wassereinbruches hat die WISAG Abstand von einem Reparaturangebot genommen. Ausschlaggebend war hierfür neben Gewährleistungsansprüchen vor allem die wirtschaftliche Perspektive: Bei einer möglicherweise kostspieligen Reparatur wären nur die defekten Anlagenteile getauscht worden, die Anlage in ihrer Grundstruktur aber entsprechend alt und anfällig geblieben.

Der Anlagenaustausch amortisiert sich in der Regel gegenüber einer aufwendigen Reparatur in kurzer Zeit. Neue Technologien weisen einen besseren Wirkungsgrad auf und können so die Betriebskosten senken. Darüber hinaus gelten für neu in den Markt gebrachte Produkte zur Komfortklimatisierung die Anforderungen der Ökodesignvorschrift (EU) 2016/2281 für das Jahr 2018. Hinzu kommt, dass Kältemittel mit einem niedrigen GWP (Global Warming Potential) im Hinblick auf Nachhaltigkeit, Verfügbarkeit und sicherer sowie effizienter Betriebsweise die zukunftsweisende Antwort im Bereich Kaltwassersätze sind.

Kältemittel R1234ze ist umwelt-verträglich und hocheffizient

Dem Kunden wurden in enger Zusammenarbeit mit Felix Sandt, dem Vertriebsingenieur Kaltwasser bei Mitsubishi Electric, zwei Angebote erstellt. Das eine sah den Austausch des vorhandenen Kaltwassersatzes gegen ein baugleiches Gerät mit dem Kältemittel R410A vor. In einem zweiten Angebot hat die WISAG den Einsatz einer energiesparenden und umweltschonenden Anlage mit dem Kältemittel R1234ze angeboten. Dieses HFO-Kältemittel zeichnet sich durch einen sehr niedrigen GWP aus, ist nicht toxisch und als schwer entflammbar nach Klasse A2L eingestuft. Dabei bietet es ähnlich gute thermodynamische Eigenschaften wie z. B. R134a und garantiert eine hohe Energieeffizienz.

Vor dem Hintergrund der neuen F-Gas-Verordnung (F-Gas-V) mit der schrittweisen Beschränkung (Phase down) und dem Verwendungsverbot bestimmter Kältemittel haben sich die Eigentümer des Hotels für die klimafreundlichere Alternative mit dem Kältemittel R1234ze entschieden. Zum Einsatz kommt ein hocheffizienter luftgekühlter Kaltwassersatz mit Axialventilatoren vom Typ „FX HFO SL-A 1502“ mit 220 kW Kälteleistung von Climaveneta, einer Marke von Mitsubishi Electric. Der neue „FX HFO“-Kaltwassersatz verfügt über zwei Kältekreise. Er erfüllt die hohen Anforderungen der aktuellen Ökodesignrichtlinie und bietet eine umweltverträgliche Alternative zu einem Kaltwassersatz mit HFKW-Kältemittel.

Der Hersteller stellt mit der „FX HFO“-Serie eine breite Produktpalette luftgekühlter Kaltwassersätze für die Außenaufstellung zur Verfügung, die für die Nutzung von HFO-Kältemitteln optimiert sind. Die Geräte ermöglichen einen weiten Einsatzbereich hinsichtlich der Luft- und Wassertemperaturen. So reicht das Spektrum beim Kaltwasseraustritt von  -2 bis +20 °C. Luftansaugtemperaturen sind von -15 bis +54 °C möglich.

In der Komfortklimatisierung spielt neben der zuverlässigen Bereitstellung von Kaltwasser vor allem die Energieeffizienz im mittleren Teillastbereich eine große Rolle. Für die „FX“-Reihe wurde ein Kompaktschraubenverdichter entwickelt, der im Vergleich zur Vorläuferbaureihe eine höhere Energieeffizienz, besonders im Teillastbetrieb, bietet. Die „FX HFO“-Kaltwassersätze sind durchgängig Eurovent-zertifiziert und entsprechen den Bedingungen der Energieeffizienzklasse A. Durch die Verwendung des „HFO“-Kältemittels R1234ze konnte die Effizienz um bis zu 15,5 % verbessert werden. Mit mehreren Detailoptionen lässt sich der ESEER nochmals steigern. So wird der Energieverbrauch beispielsweise durch den Einsatz von EC-Ventilatoren um rund 5 % reduziert.

Raus mit der alten,

rein mit der neuen Anlage

Der Austausch der Anlagen erfolgte mit einem großen mobilen Auslegerkran, mit dem zunächst das Altgerät vom Dach des siebenstöckigen Gebäudes gehoben wurde. Anschließend wurde das neue Gerät an die vorgesehene Position auf dem Dach eingebracht und nach exakter Justierung an die von der WISAG neu installierten Rohrleitungen angeschlossen. „Dabei musste alles sehr schnell gehen, da das Zeitfenster begrenzt war,“ so Bodo Stark, Projektleiter bei der WISAG. Der Beginn der Demontagearbeiten erfolgte Anfang November 2018, die Aufstellung der neuen Anlage bereits rund eine Woche später.

Eine Prüfung der Voraussetzungen für die Inbetriebnahme durch Mitsubishi Electric ist kurz darauf positiv abgeschlossen worden, sodass die Inbetriebnahme pünktlich zum Beginn der wärmeren Jahreszeit im Frühjahr 2019 erfolgen konnte. Eine Besonderheit bei dieser Baustelle ist das sog. „Change-Over“-System, mit dem die Hotelzimmer mittels Zweileitersystem gekühlt und geheizt werden. D. h., im Sommer werden die Zimmer über die Fancoils mit Kaltwasser der Kältemaschine gekühlt. Im Winter wird die Versorgung für das Rohrleitungssystem in der Technikzentrale umgestellt und die Räume mit Warmwasser von der Heizungsseite beheizt. Während der Heizperiode ist die Kältemaschine automatisch abgesperrt und außer Betrieb. Für die Frostsicherheit der Kaltwasserrohre sorgt eine zusätzliche und unabhängige Rohrbegleitheizung.