Das Pariser Abkommen vom Dezember 2015 war der Durchbruch bei den Verhandlungen zu einem Nachfolgeabkommen des Kyoto-Protokolls aus dem Jahre 1997. Als wichtiges Ziel wurde die Begrenzung der Erwärmung der Atmosphäre auf 2 °C, mit einer möglichen Verschärfung auf 1,5 °C gegenüber der Vorindustriezeit festgelegt. Die Umsetzung geschieht über nationale Klimaschutzpläne. F-Gase sind Teil nationaler Reduzierungsmaßnahmen. In der EU begrenzt die F-Gase-Verordnung (VO) über bindende Vorgaben die Treibhausgasemissionen aus dem Bereich der F-Gase.
Eine Maßnahme, die anspruchsvollen Ziele aus dem Pariser Abkommen international umzusetzen, war die Entscheidung, den Verbrauch und die Produktion von HFKWs auf Basis von CO2-Äquivalenten über das Montreal-Protokoll global zu reduzieren. Diese Entscheidung wurde während des Kigali-Meetings im Oktober 2016 getroffen.
In der EU ist seit 1/2015 über die F-Gase-Verordnung ein auf CO2-Äquivalenten basierter Phase-Down festgelegt. Im Vergleich zur 100-Prozent-Baseline von 2015 ist ein 37-Prozent-Reduzierungsschritt für Januar 2018 vorgesehen. Um diesen tiefen Einschnitt zu ermöglichen, sind verschiedene Maßnahmen notwendig, die die Verfügbarkeit von Kältemitteln absichern. Gemäß der EPEE Gapometer-Studie1 sollten 50 Prozent der existierenden R404A-Systeme auf ein Kältemittel mit niedrigerem GWP bis Januar 2018 umgestellt werden.
Unabhängig von der EPEE-Studie sieht die (EU) F-Gase-VO ein Service- und Verwendungsverbot mit frischem R404A in Kälteanlagen vor.2 Viele dieser Systeme sind in EU-Mitgliedsstaaten installiert, die sich in einer schwierigen ökonomischen Situation befinden. Daher sind kostengünstige R404A-Ersatzstoffe nötig, die ein möglichst niedriges GWP bei gleicher Sicherheitsklassifizierung (ASHRAE 34 A1) besitzen und vorteilhafte thermo-physikalische Eigenschaften haben.
R407H: Das Servicekältemittel für existierende R404A-Anlagen3
R407H ist ein Kältemittelgemisch, das speziell als Servicekältemittel zur Reduzierung der GWP-Last von R404A-Systemen entwickelt wurde4 (Tabelle 1).
R407H ist so konzipiert, dass es in den meisten R404A-Anwendungen eingesetzt werden kann. Es hat ein vergleichbares GWP zu anderen R404A-Niedrig-GWP-Servicekältemitteln, ohne jedoch teure HFO-Komponenten zu verwenden. Vielmehr werden die R407H-Komponenten seit vielen Jahren verwendet. Sie sind günstig zu beziehen und bezüglich ihrer Material- und anderer Eigenschaften bestens bekannt.
Kreislauftests und Kältemittelperformance
Ein Vergleich zwischen Kältemitteln beginnt häufig mit theoretischen Kreislauf-Simulationen. Theoretische Kreislauf-Simulationen nutzen berechnete thermo-physikalische Daten, die eine erste Abschätzung liefern, welche Leistungsdaten ein Kältemittel in einem definierten Kältekreislauf mit festen Verdampfungs- und Verflüssigungstemperaturen hat (Tabelle 2). Eine theoretische Kreislauf-Simulation mit festen Temperaturniveaus berücksichtigt nicht das unterschiedliche Wärmeübergangsverhalten der Kältemittel in den Wärmeübertragern. Das Wärmeübergangsverhalten hat aber entscheidenden Einfluss in der Praxis. Bessere Wärmeübergangs-Eigenschaften reduzieren die treibende Temperaturdifferenz T in den Wärmeübertragern und erlauben ein Anheben der Verdampfungs- und ein Absenken der Verflüssigungstemperatur. Labortests unter realen Feldbedingungen berücksichtigen die Wärmeübergangseigenschaften und liefern realistischere Ergebnisse. An der Universität Jaume I (UJI)5 wurden diese Labortests unter Feldbedingungen für TK- und NK- Anwendungen durchgeführt (Tabelle 3).
Der Testaufbau war wie folgt (Bild 1).
Die Tests wurden feldnah unter Laborbedingungen durchgeführt, was eine maximale Aufnahme von Kreislaufdaten und Kontrolle des Kreislaufs ermöglicht.
Testmuster mit Temperatursensoren wurden in einem Standardkühlmöbel innerhalb einer Klimakammer platziert. Das Kühlmöbel war mit Standard-Supermarkt-Kreislaufkomponenten verbunden. Diese waren wiederum mit Massen-Durchflussmesser, Temperatur- und Drucksensoren ausgerüstet. Die Verdampfung wurde über ein elektronisches Expansionsventil geregelt.
Die Testmuster wurden konstant auf 2 °C bei den NK-Tests gehalten. Bei den TK-Tests blieb die Temperatur der Testmuster konstant bei 20 °C. Alle acht Stunden wurde abgetaut, bis die Oberflächentemperatur des Verdampfers 5 °C erreichte. Jeder Test ging über 24 Stunden (Tabelle 4).
In beiden Testserien konnte die R407H-Verdampfungstemperatur gegenüber den R404A-Tests angehoben werden. In den NK-Tests war dies bis zu 7,7 K möglich, bei den TK-Tests bis zu 3,4 K, ohne dass sich jeweils die Testmustertemperatur änderte.
Der Grund dafür ist der Dampfanteilbei Eintritt in den Verdampfer, der bei R407H geringer ist als bei R404A. Dieser Effekt verbessert den Wärmeübergang. Eine Reduzierung der treibenden Temperaturdifferenz ist möglich, was gleichbedeutend mit einer Anhebung der Verdampfungstemperatur ist. Der vorteilhafte Nebeneffekt ist die Verbesserung der Leistungszahl (COP) und eine Reduzierung der Verdichterendtemperaturen (Heißgas) gegenüber den theoretischen Vorausberechnungen.
Zusammenfassung
R404A muss, wo immer es sinnvoll und möglich ist, schnellstmöglich ersetzt werden, um das ambitionierte Reduzierungsziel der F-Gase-Verordnung im Jahr 2018 zu erreichen. Wann immer R404A-Anlagen wegen massiver Kältemittelverluste wieder befüllt werden müssen, sollte dies mit einem geeigneteren Niedrig-GWP-Kältemittel passieren. Theoretische Simulationen liefern Ergebnisse, die gut als Indikator verwendet werden können, ob sich ein Kältemittel als Ersatz für ein anderes Kältemittel eignet. Theoretische Simulationen berücksichtigen oftmals nicht Wärmetransporteigenschaften, die zu unterschiedlichen Ergebnissen in der Realität führen. Praktische Tests haben gezeigt, dass R404A in den meisten Anwendungen durch R407H ersetzt werden kann. R407H zeigt vergleichbare Leistungsdaten im NK-Bereich und vorteilhafte Leistungsdaten im TK-Bereich. Viele R404A-Anlagen werden in europäischen Mitgliedsstaaten unter erschwerten ökonomischen Bedingungen betrieben. R407H bietet sich als kosteneffiziente Alternative zu HFO-Blends, beispielsweise R448A oder R449A, an. R407H beruht auf günstig verfügbaren HFKW-Komponenten.
Sicher Schrauben
Mit dem Joker Switch rundet der Schraubwerkzeugspezialist Wera sein Programm der Maul-Ringratschenschlüssel bedarfsgerecht ab. Bei der Entwicklung stellten sich die Konstrukteure die Aufgabe, den Schraubvorgang auch in beengten und tiefergelegenen Arbeitsräumen noch schneller und sicherer zu machen. Herausgekommen ist dabei ein Maul-Ringratschenschlüssel, dessen Ringseite um 15° abgewinkelt ist. So kann er auch in sehr engen Situationen zuverlässig an der Schraube angesetzt werden. Außerdem erhöht sich durch die gekröpfte Ringseite die Arbeitssicherheit, da sich der Anwender beim Schrauben am angrenzenden Bauteil nicht mehr so leicht die Finger verletzen kann.
Für den schnellen Drehrichtungswechsel ist der Joker Switch auf der Ringseite mit einem Hebel ausgestattet, der die Ratschenmechanik in beide Richtungen umschaltet. Auf der Maulseite bietet er alle bewährten Vorteile der Joker-Familie. Zum einen ist es die Haltefunktion, die die Zuführung von Schraube und Mutter ohne Hilfswerkzeuge möglich macht, indem ein Herausfallen aus dem Maul effektiv vermieden wird. Zum anderen verfügt er über einen Endanschlag, der ein Abrutschen des Schlüssels vom Schraubenkopf nach unten verhindert. Zudem macht der besonders kleine Rückholwinkel von nur 30°, insbesondere in sehr engen Montagesituationen, das Wenden des Schlüssels überflüssig. Erhältlich ist der Joker Switch einzeln in Schlüsselweiten von 8 bis 19 mm sowie als vierteiliger Satz in den Schlüsselweiten 10, 13, 17 und 19 mm oder als elfteiliger Komplettsatz mit allen Schlüsselweiten. Im zölligen Bereich von 5/16" bis ¾" sowie als vier- und elfteiliger Satz. Alle Sätze sind in kompakten und robusten textilen Taschen untergebracht.
Felix Flohr,
Technical Service Manager Regulatory Specialist Refrigerants, Daikin Chemical Europe GmbH, Düsseldorf
Fußnoten
1EPEE-Gapometer: http://www.epeeglobal.org/refrigerants/the-gapometer-faq/
2Vgl. EG 517/2014 Art. 13–3 und Anhang III
3R407H unter ASHRAE 34 Prüfung, Sicherheitsklasse A1 wird erwartet
4Thermo-physikalische Daten berechnet mit Refprop 9.0
5Tests durchgeführt von Thermal Engineering Research Group, Jaume I Unversity, Castellón de la Plana, Spanien
