Richtiger Umgang mit dem Kältemittel R744
Einsatz geeigneter Werkzeuge und Arbeitsmittel
Als alternatives Kältemittel erlebt R744 (Kohlendioxid, CO2) eine hohe Popularität, und die Anzahl neuer Kälteanlagen, bei denen R744 zum Einsatz kommt, nimmt markant zu. Beim Umgang mit R744 müssen jedoch einige Sicherheitsaspekte beachtet und für das Kältemittel geeignete Werkzeuge und Arbeitsmittel verwendet werden.
Kohlendioxid als Kältemittel gilt als umweltfreundlich, da es einen sehr niedrigen Treibhausgaseffekt (GWP) von eins hat, und das Ozonabbaupotential (ODP) null beträgt. Auch die Verfügbarkeit von CO2 ist durch natürliche Quellen und den technologischen Fortschritt in der Rückgewinnung aus Prozessgasen gegeben. Allerdings weist es deutlich unterschiedliche thermodynamische Eigenschaften, als die bisher vorwiegend eingesetzten Kältemittel, auf.
Die dadurch erhöhten Anforderungen an die Systeme sind unter anderem:
Hohe Drücke bis 150 bar
Stark steigende Drücke bei moderat steigenden Temperaturen. Dies erfordert eine hohe Festigkeit der Bauteile und geeignete Maßnahmen zur Sicherheit. Deshalb muss das System vor dem Bersten von Komponenten abgesichert werden
Sehr hohe Drücke auf der Niederdruckseite mit 35-50 bar
Ausstattung der Systemumgebung mit CO2-Sensoren, zur Überwachung der CO2-Konzentration in der Raumluft
Wegen der kleinen Volumenveränderung beim Verdichten können die Komponenten kleiner ausgeführt werden.
Zukunftsperspektive CO2
Die Diskussion um CO2 wird nicht nur in der Kältetechnik geführt, sondern auch im Zusammenhang mit dem Klimawandel. CO2 gilt in der Kältebranche als umweltfreundlich. Hingegen gilt CO2 als Emission aus der Verbrennung von fossilen Brennstoffen in der Klima-Diskussion als Indikator des Ausstoßes von Treibhausgasen. Die CO2-Konzentration in der Außenluft zeigt an, dass unser Handeln Auswirkungen auf das Klima hat. Die mittleren CO2-Konzentrationen sind in den letzten 100 Jahren von 300 ppm auf 400 ppm angestiegen.
CO2 wird vorwiegend aus Nebenprodukten von industriellen Prozessen gewonnen. Auch natürliche Quellen werden ausgenutzt. Im Gegensatz zu den Bestandteilen der künstlichen Kältemittel ist CO2 überall unmittelbar in der Luft vorhanden. Könnte jeder Kältemonteur CO2 aus der Luft beziehen und in die Kältekreisläufe befüllen, oder könnten gar die Kältemaschinen das durch Leckage entwichene CO2 selbstständig wieder aus der Luft gewinnen, wären jegliche Kühlmitteltransporte obsolet und keine zusätzlichen Treibhausgas-Emission vorhanden. Technologien dazu sind vorhanden. Sie müssen aber noch ihre Wirtschaftlichkeit beweisen.
Umgang mit R744-Kältemaschinen
Die Installation und Wartung von R744-Kältemaschinen stellt spezielle Anforderungen an den Kältemonteur:
Das Kältemittel weist bei mittleren Temperaturen sehr hohe Drücke aus
Es müssen geeignete Bauteile für hohe Drücke und CO2 ausgewählt werden
Bei der unkontrollierten Entspannung auf atmosphärischen Druck entsteht Trockeneis (festes Kohlendioxid). Dies kann zur Blockierung von Kältekreisläufen und zu (Kälte-)Verbrennungen führen
CO2 ist ein inertes Gas und wirkt in hohen Konzentrationen erstickend
Einsatz eines Alarmsystems für hohe CO2-Konzentrationen während der Installation und Wartung
CO2 bringt bei der Arbeit den Vorteil, dass es in geringen Konzentrationen unter 5000 ppm weder giftig noch gefährlich ist. Studien zeigen lediglich, dass es bei Konzentrationen ab 1500 ppm zu leichten Reduktionen der kognitiven Leistungsfähigkeit führt. Zu hohe Konzentrationen von CO2 können aber zum Ersticken führen. Diese Konzentrationen liegen um ein Vielfaches über dem MAK-Wert von 5000 ppm (MAK: maximale Arbeitsplatzkonzentration). Die Einhaltung der Grenzwerte kann heute mit erschwinglichen Messmitteln zuverlässig überwacht werden.
Arbeitsmittel für R744
Als Anbieter von Werkzeugen und Einbauteilen für Kältetechniker führt REFCO wichtige Arbeitsmittel für Kälteanlagen ein, die mit R744 betrieben werden. Die hohe Nachfrage nach Werkzeugen dafür hat REFCO frühzeitig identifiziert und bietet heute geeignete Werkzeuge an. Die vorgestellten Werkzeuge decken mitunter transkritische Kälteanlagen ab und sind wichtige Bestandteile im Werkzeugsortiment eines Kältetechnikers. Die Werkzeuge sind optimal auf die Bedürfnisse im Feld abgestimmt und zeichnen sich durch hohe Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Sicherheit aus.
Eigenschaften der Werkzeuge
REFCO führt Leckage-Suchgeräte, Monteurhilfen für CO2 im subkritischen und transkritischen Bereich sowie Schläuche für CO2 im Produktsortiment. Diese Produkte weisen besondere Eigenschaften auf. Das Leckage-Suchgerät nutzt die NDIR-Technologie, um Veränderungen der CO2-Konzentration schnell zu identifizieren. NDIR ist gefiltertes Infrarotlicht mit einer Wellenlänge, bei welcher das zu messende Gas das Licht signifikant absorbiert. Eine Empfängerdiode misst das einfallende Licht und detektiert mit abnehmender Lichtstärke, dass mehr CO2 in der gemessenen Luft vorliegt. CO2 weist ein charakteristisches Absorptionsband auf, das nicht durch andere Gase überlagert wird. Damit ist eine Quersensitivität auf störende, andere Gase nicht vorhanden.
Die größte Störungsquelle bei der Leckage-Suche liegt andernorts: Der Kältemonteur wird bei der Leckagesuche am Kältekreislauf nur durch seinen eigenen Atem gestört. Der Mensch atmet Luft mit einer CO2-Konzentration von 4 % aus – dies entspricht 40.000 ppm. Trifft die Atemluft des Kältemonteurs beim Ausatmen auf das Leckage-Suchgerät, so wird ein Leck identifiziert. Dies kann zu einem Fehlalarm führen.
Vor besondere Herausforderungen werden die Monteurhilfe und die Füllschläuche gestellt: Die extremen Drücke bedeuten eine hohe Anforderung an die Festigkeit der Bauteile. Denn das Bersten der Geräte unter hohem Gasdruck muss verhindert werden. REFCO-Monteurhilfen sind mit Materialen hoher Qualität gebaut. Der Verbindungsblock besteht aus hochwertigem strang-gegossenem Aluminium. Die Manometer sind in blau- und rot-eloxiertem Aluminium gefertigt. Sie genügen den höchsten Ansprüchen und entsprechen den neuesten Normen. Die darin eingesetzten Rohrfedermanometer erreichen durch die sorgfältige Fertigung eine Genauigkeitsklasse von 1.0. Dies übertrifft die übliche Genauigkeit von Manometern in dieser Anwendung. Die Ausblasvorrichtungen in den Manometern verhindern das Bersten der Sichtscheibe in die Richtung des Kältetechnikers.
Bei gewöhnlichen Monteurhilfen setzt REFCO Kolbenventile ein. Für die hohen Drücke werden stattdessen Nadelventile eingesetzt. Diese haben eine metallische Dichtfläche und bringen als Vorteile eine höhere Dichtheit und eine feinere Einstellbarkeit mit sich.
Auch der Füllschlauch bedarf hohen Qualitätsansprüchen. So benötigt er eine innere Polyamid-Schicht, die für die Dichtheit bei CO2 sorgt. Die hohen Drücke werden mit einer Metallgeflecht-Ummantelung abgefangen, welche wiederum von außen mit abriebfestem Polyurethan geschützt ist. Würde diese Ummantelung fehlen, wäre mit höherem Verschleiß an den Füllschläuchen zu rechnen. Teilweise werden Fangsicherungen für die Schläuche an den Fittings gefordert. REFCO setzt für eine erhöhte Sicherheit und bessere Handhabung auf mit dem Schlauch verpresste Fittings, welche den Anforderungen der DIN EN 857:2016-09 entsprechen. Die große Nachfrage nach solchen Geräten legitimiert die getätigten Entwicklungsaufwendungen.
Sicherheit geht vor
REFCO verzichtet auf ein Sichtglas, denn die hohen zulässigen Drücke in der Monteurhilfe führen dazu, dass die Sicherheitsfaktoren zum Bersten der Sichtscheibe nicht mehr eingehalten werden könnten. Da REFCO die Sicherheit höher gewichtet, wird auf ein Sichtglas für CO2-Monteurhilfen verzichtet.
Leckageprüfung für CO2-Kreisläufe
Da CO2 in der Außenluft schon vorhanden ist und das GWP bei 1 liegt, könnte man in Versuchung geraten, bei R744-Kälteanlagen keine Leckageprüfungen vorzunehmen. Es ist aber nicht nur die Emission des Treibhausgases zu beachten, sondern insbesondere auch die Effizienz der Kälteanlage, die unter Leckage mit der Zeit reduziert wird. Der Mehrbedarf an Energie setzt wiederum der Umwelt und der Stromrechnung zu.
