Natürliche Kältemittel – natürlich effizient

Immer mehr Planer, Bauer und Betreiber von Kälte- und Klimaanlagen entdecken, welches Kostensenkungspotential in ihrer Kältetechnik steckt. Wie energieeffizient die Anlagen arbeiten, lässt sich an den Betriebskosten ablesen – und die hängen auch von der Wahl des Kältemittels ab. Hier können vor allem natürliche Kältemittel punkten: Sie sind unbegrenzt verfügbar und zukunftssicher, darüber hinaus sehr preiswert und können in nahezu jeder Kälteanwendung eingesetzt werden.

Im nachfolgenden Interview erklärt eurammon-Mitglied Michael Elsen, Vertriebsleiter der Kreutzträger Kältetechnik GmbH & Co. KG, warum sich der Einsatz natürlicher Kältemittel positiv auf die Energieeffizienz von Kälteanlagen auswirkt.

KKA: Das Kältemittel ist das zentrale Arbeits- und Betriebsmittel jeder Kälteanlage und hat damit maßgeblichen Anteil an ihrer Leistung. Wie groß ist dabei der Einfluss auf die Energieeffizienz?
Michael Elsen: Die thermodynamischen Eigenschaften bestimmen die Verdichterbaugröße und damit einhergehende Verlustanteile, die auch einen Anteil am Gesamtleistungsbedarf der Kälteanlagen haben. Der Leistungsbedarf der eingesetzten Nebenantriebe, wie etwa Pumpen und die Ventilatoren der Wärmetauscher, ist dabei keineswegs zu vernachlässigen.

Direkte Kühlsysteme, bei denen das Kältemittel unmittelbar im Verdampfer an der Kühlstelle durch Wärmeaufnahme verdampft, sind gegenüber indirekten Systemen, die einen Kälteträger verwenden, klar im Vorteil, da diese für den Wärmetransport eine zusätzliche Temperaturdifferenz und Pumpenleistung für den Kälteträgertransport benötigen.

Modernste Anlagenkonzepte erlauben den Einsatz direkter Kühlsysteme mit natürlichen Kältemitteln bei gleichzeitig minimalen Füllmengen. Selbst bei großen industriellen Kälteanlagen im Megawattbereich lassen sich so aufwendige Abnahmen nach Bundesimmissionsschutzgesetz (BImSchG) vermeiden.

KKA: Welche physikalischen Eigenschaften natürlicher Kältemittel sorgen für energieeffiziente Anlagen?
Michael Elsen: Ein effizientes Kältemittel hat einen möglichst hohen Wert bei der spezifischen Verdampfungsenthalpie. Das ist die Wärmemenge, die erforderlich ist, um 1 kg Kältemittel bei gleichbleibender Temperatur zu verdampfen. Des Weiteren lassen sich aus der volumetrischen Kälteleistung, die von den stofflichen Eigenschaften abhängt, erhebliche Abweichungen in der Kälteleistung ableiten. Die volumetrische Kälteleistung stellt dar, wie viel Kälteleistung mit 1 m³ Kältemittel theoretisch realisiert werden kann. Je größer dieser Wert ist, umso weniger Kältemittel muss für eine bestimmte Kälteleistung umgewälzt werden.

KKA: In welchen Kälte- und Klimaanwendungen ist der Einsatz von natürlichen Kältemitteln besonders energieeffizient und warum?
Michael Elsen: Insbesondere im Bereich industrieller Kälteanlagen. Bei Anlagen mit einer Kälteleistung über ca. 100 kW rechtfertigen die Effizienzvorteile den notwendigen erhöhten Investitionsbedarf. Meist amortisieren sich die Kosten innerhalb von zwei bis fünf Jahren gegenüber Anlagen mit synthetischen Kältemitteln.

KKA: Für welche Branchen und Gewerbe ist der Wechsel auf natürliche Kältemittel eine besonders effektive Option?
Michael Elsen: Letztendlich beschränkt sich der Einsatz von natürlichen Kältemitteln nicht auf spezielle Branchen und Kälteanlagen. Vielmehr ergeben sich aus den thermodynamischen Eigenschaften dieser Kältemittel, deren Einsatzgrenzen es in Abhängigkeit der Anwendung zu berücksichtigen gilt, auch zahlreiche Vorteile hinsichtlich Umweltverträglichkeit und Energieeffizienz. Bei der Wahl des Kältemittels darf die Wirtschaftlichkeit des gesamten Anlagenkonzepts jedoch nicht aus den Augen gelassen werden. Eine Beschränkung auf bestimmte Einsatzfälle wäre grundlegend falsch.

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