Einzelhändler stehen bei der Wahl des besten Kältemittels und der besten Systemarchitektur für ihre Geschäfte vor Herausforderungen. Sie müssen beim Einsatz zukunftssicherer Technologie strenge regulatorische Auflagen erfüllen und dabei bei Ihren Entscheidungen auch wirtschaftliche Faktoren berücksichtigen.
Gegen Treibhausgase
Im letzten Jahrzehnt wurden zahlreiche neue Kältemittel und Systemarchitekturen für Fluorkohlenwasserstoffe eingeführt, um die Emissionen von Treibhausgasen zu senken und damit die Auswirkungen auf die globale Erwärmung gemäß dem Kyoto-Protokoll zu verringern. Gewerbliche Kältetechnik steht im Mittelpunkt der Diskussion zur Umweltbelastung, zumal Untersuchungen über Leckageverluste die tatsächlichen Auswirkungen der Emissionen von Fluorkohlenwasserstoffen (H-FKW) in zentralisierten Systemen aufgezeigt haben. Obwohl die Leckageverluste, die mit dieser Systemarchitektur verbunden sind, mittlerweile zurückgegangen sind, bleiben sie dennoch zu hoch.
Die EU-Verordnung 517/2014 über fluorierte Treibhausgase (F-Gase) ist heute eine der dringendsten Angelegenheiten unserer Branche, denn sie erlegt Beschränkungen auf, welche die Systemarchitektur beeinträchtigen. Die phasenweisen Einstellung von H-FKW zwingt Marktakteure, wahrlich nachhaltige Alternativen zu finden, die für Umweltschutz, Wirtschaftlichkeit und Betrieb maximale Vorteile bringen.
Zur Erinnerung: Kyoto-Protokoll und Kigali-Zusatz
Im Jahr 1997 wurden verpflichtende Ziele zur Emissionssenkung für Industriestaaten festgelegt. Ziel ist es, die globale Erwärmung zu begrenzen, indem wir uns auf die Treibhausgasemissionen konzentrieren. Darüber hinaus stellte der Kigali-Zusatz (2016) zum Montreal-Protokoll (1987) einen aggressiven globalen Phasenplan für H-FKW vor. H-FKW wurden eingeführt, um Chlorfluorkohlenwasserstoffe (FCKW) und teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (H-FCKW) zu ersetzen. Weil sie für den Abbau der atmosphärischen Ozonschicht verantwortlich sind.
CO2 – das zukunftssichere Kältemittel
Die wachsende umweltspezifische Besorgnis über potenziell direkt in die Atmosphäre abgelassene Emissionen von H-FKW-haltigen Kälteanlagen haben zu einer Renaissance von Kohlenstoffdioxid (CO2) im Bereich der Kältetechnik geführt. Das vor beinahe 100 Jahren als eines der ersten Kältemittel verwendete Gas liefert Umweltvorteile und weitere positive Eigenschaften, die es heute wie in Zukunft zu einer sehr guten Alternative machen.
Auslöser | Jahr | Kältemittel |
Was gerade funktionierte | Ende des 19. Jahrhunderts | Natürliche Kältemittel wie NH3, CO2, SO2 usw. |
Sicherheit und Haltbarkeit | 1930 - 1990 | FCKW und H-FCKW |
Ozonabbau − Montreal-Protokoll | 1987 | Einführung von H-FKW, stufenweiser Austritt aus Verwendung von FCKW und H-FCKW |
Globale Erwärmung − Kyoto-Protokoll | 1997 | H-FKW als potenzielle Treibhausgase aufgeführt, Einführung von Kältemitteln mit niedrigem Treibhauspotenzial |
Globale Erwärmung − Verordnung (EG) Nr. 842/2006 über bestimmte fluorierte Treibhausgase | 2006 | Eindämmung und Vorbeugung zur Reduzierung der Emissionen fluorierter Treibhausgase, die durch das Kyoto-Protokoll abgedeckt werden |
Globale Erwärmung − Prüfung der EU-Revision zu F-Gasen EU 517/2014 | 2015 | Stufenweiser Ausstieg aus der Verwendung von H-FKW in der EU auf 79 % bis 2030, alternative natürliche Kältemittel (CO2, NH3, KW) und H-FKW mit geringem Treibhauspotenzial |
Globale Erwärmung − Kigali-Zusatz zum Montreal-Protokoll | 2016 | Stufenweiser Ausstieg aus der Verwendung von H-FKW |
Globale Erwärmung − EU-Revision zu F-Gasen | Erwartet in 2023 | Anpassung an Kigali-Zusatz zum Montreal-Protokoll und wachsende Ambitionen im Einklang mit dem Umweltabkommen der EU |
Fallstudie
Die Nutzung von CO₂ als natürliches Kältemittel wirft viele Fragen auf, z. B.: Sind CO₂-basierte Lösungen nicht groß, komplex und kostenintensiv? Sind sie für den Einsatz in heißen Umgebungen geeignet? Stellt CO₂ während des Betriebs ein Sicherheitsrisiko dar? Und ist es nicht ein Treibhausgas und damit schädlich für die Umwelt? Durch unser umfassendes Know-how in der Kältetechnik haben wir für Klarheit gesorgt.
CO2 ist aus Gründen des Umweltschutzes eine führende Option. Es konnten über viele Jahre hinweg positive Erfahrungen mit verschiedenen Systemkonfigurationen gesammelt werden, insbesondere in Zentral- und Nordeuropa. Die mit diesen Erfahrungen einhergehende Zuversicht garantiert, dass CO2 in absehbarer Zukunft als Langzeitoption gehandelt wird.
Der Hauptunterschied zu herkömmlichen Kältemitteln besteht in der sehr niedrigen kritischen Temperatur von 31 °C für CO₂ (R-744). Daher erfolgt bei der Wärmeableitung an die Umwelt in der Regel keine Kondensation von Kohlendioxid. Es handelt sich stattdessen um eine progressive Kühlung für dichtes Gas bei einem konstanten Druck, der über den kritischen Druck hinausgeht (subkritischer Zyklus). Dies geschieht natürlich nur dann, wenn kein Kühlkörper bei niedrigen Temperaturen (in der Regel unter 20 °C) zur Verfügung steht. In diesem Fall ist der Kältemittelzyklus subkritisch und verhält sich ähnlich dem Zyklus des herkömmlichen Kältemittels.
CO₂-Kältesysteme erfordern höheren Verdichtungsdruck im Vergleich zu Systemen mit herkömmlichen Kältemitteln. Die gesamten Systeme und deren Komponenten müssen entsprechend konstruiert werden.
Der Tripelpunkt von CO₂ liegt bei 4,2 bar (g). Unter diesem Punkt gibt es keine Flüssigkeitsphase. Bei atmosphärischem Druck sublimiert R-744 direkt zu einem Gas. In festem Zustand hat es eine Oberflächentemperatur von -79 °C. Wenn R-744 unter hohem Druck steht und auf einen Druck unterhalb des Tripelpunkts reduziert wird, setzt es sich direkt als Feststoff ab. Dies wird als Trockeneis bezeichnet.
Vergleiche zwischen R-744 und anderen Kältemitteln können aufgrund der niedrigen kritischen Temperatur von R-744 irreführend sein. R-744 lässt sich einigermaßen gut mit den HFKW-Kältemitteln vergleichen, wenn der Kreislauf subkritisch ist. Aber wenn der Kreislauf bei hoher Umgebungstemperatur transkritisch wird, lässt sich kein Vergleich ziehen. Was Sie außerdem wissen sollten:
CO₂ (R-744) verfügt aufgrund seiner hohen volumetrischen Kälteleistung über eine allgemein hohe Kälteleistung. Bis zu 5-mal höher als R-404A.
Dies wirkt sich positiv auf das Hubvolumen des Verdichters und die Auslegung von Wärmetauschern und Rohren aus.
Das Verdichtungsverhältnis von R-744 ist kleiner als das von HFKW. Dies kann einen höheren isentropen Wirkungsgrad des Verdichters mit sich bringen.
R-744 verfügt aufgrund des hohen Drucks, der hohen Dichte und der guten thermophysikalischen Eigenschaften über eine hohe Wärmeübertragungsleistung. Diese Eigenschaften sind eine hohe Wärmeleitfähigkeit, der hohe Wert der spezifischen Wärmekapazität der Flüssigkeit und niedrige Werte der kinematischen Viskosität.
Dadurch werden niedrigere Temperaturunterschiede zwischen dem Kältemittel und der Sekundärflüssigkeit erzielt, was die Systemeffizienz verbessert.
Heutzutage ist die Beschaffung der notwendigen Ausrüstung für Systeme, die mit CO₂ betrieben werden, kein Problem mehr. Frühe CO₂-Projekte waren durch hohe Investitionskosten gekennzeichnet, doch diese Kosten gehen nun tendenziell zurück. Das Kältemittel selbst ist zu einem Bruchteil der Kosten für einige dedizierte HFKW erhältlich.
CO₂ ist aufgrund dieser vielen Vorteile ein beliebtes Kältemittel. Sein kontinuierlicher Erfolg als führendes Kältemittel wird nun durch einen technologischen Sprung weiter vorangetrieben. Intensive Forschung und Entwicklung, Investitionen und technisches Know-how haben zu den am sehnlichsten herbeigesehnten Innovationen der Branche geführt: Es ist uns gelungen, die Scroll-Technologie auf das Kältemittel CO₂ in Anwendungen mit Medien- und Tieftemperaturen anzuwenden. So wird das Beste aus beiden Welten allgemein verfügbar.
Bevorzugtes Kältemittel
Unsere innovativen CO₂-Scrollverdichter machen dieses natürliche Kältemittel einfach und wirtschaftlich nutzbar in kleinen bis mittleren Supermarktgrößen und ermöglichen die großflächige Einführung in allen Regionen der Welt. In Verbindung mit unserer innovativen Verdichterreihe haben wir außerdem eine neue Reihe von Verflüssigungssätzen entwickelt, die hochmoderne Scroll-Technologie mit intelligenter elektronischer Regelung kombinieren.
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