Sicherheitsaspekte bei Kälteanlagen mit brennbaren Kältemitteln

Die nicht mehr so neuen europäischen Verordnungen, an erster Stelle die Verordnung (EU) 2024/573, auch F-Gase-Verordnung genannt, zwingen die Kälte-, Klima- und Wärmepumpenbranche dazu, immer weniger sogenannte Sicherheitskältemittel zu verwenden. Stattdessen müssen zunehmend Kältemittel zum Einsatz kommen, die mindestens entzündlich, wenn nicht sogar explosiv, toxisch oder mit extrem hoher Drucklage behaftet sind. Die Industrie bietet mittlerweile sehr sichere und zuverlässige Lösungen an, die sich auch in der Praxis durchaus bewährt haben. Trotzdem können bei dem vermehrten Einsatz dieser Substanzen Unfälle nicht komplett ausgeschlossen werden. Selbst bei Ammoniak, einem der ältesten Kältemittel, welches bis ins teilweise übertriebene Detail geregelt ist und zu dem man auf einen 150 Jahre zurückliegenden Erfahrungsschatz zurückgreifen kann, können Unfälle nicht hundertprozentisch ausgeschlossen werden.

Und, wer kennt es nicht? Murphys Gesetz: „Wenn es mehrere Möglichkeiten gibt, eine Aufgabe zu erledigen, und eine davon in einer Katastrophe endet oder sonst wie unerwünschte Konsequenzen nach sich zieht, dann wird es jemand genauso machen.“ In diesem Kontext wird die Erinnerung an die verheerende Explosion, die zur völligen Zerstörung des Einfamilienhauses in Berlin-Spandau, Ortsteil Staaken im Herbst 2017 führte, wieder wach.

Werden Schadensereignisse im Zusammenhang mit Kälte-, Klima- oder Wärmepumpenanlagen festgestellt, muss man sich fragen, ob diese vermeidbar gewesen wären. Und wenn diese Frage mit ja beantwortet wird, müssen die Ursache und eventuell ein dafür Verantwortlicher gefunden werden. Hierbei ist zu beachten, dass das EU-Recht eine klare Trennung vornimmt, und zwar einerseits in den Hersteller (unter bestimmten Voraussetzungen auch den Händler), der ein Produkt erstmalig auf dem Binnenmarkt bereitstellt, und andererseits in den Betreiber, der für die Sicherheit während der Verwendung eines Produktes verantwortlich ist.

Verantwortung des Herstellers

Der Hersteller muss vor dem Inverkehrbringen und/oder der Inbetriebnahme einer Maschine

sicherstellen, dass die Maschine die für sie geltenden grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen erfüllt;

sicherstellen, dass die technischen Unterlagen verfügbar sind;

Informationen, wie die Betriebsanleitung zur Verfügung stellen;

die EG-Konformitätserklärung ausstellen;

die CE-Kennzeichnung anbringen.

Der Hersteller ist demnach verantwortlich für die Konstruktion und den Entwurf der Maschine, die Herstellung, also den Produktionsprozess, die Materialauswahl, die Qualitätskontrolle, die Fertigung, als auch für das Inverkehrbringen selbst, also die Kennzeichnung, die Anleitungen und Sicherheitsinformationen. Dem allen hat eine Risikobeurteilung vorauszugehen. Das ist übrigens ein Begriff, der oft fälschlicherweise dem Betreiber zugeordnet wird.

Hersteller mit all seinen Pflichten wird also auch jedes Handwerksunternehmen, welches eine Kälte-, Klima- oder Wärmepumpenanlage jeglicher Größe in Verkehr bringt, also installiert. Ausgenommen hiervon sind nur die Anlagen, bei denen sich das herstellende Industrieunternehmen in seiner Konformitätserklärung auf eine Produktnorm bezieht. Produktnormen regeln die „Sicherheit elektrischer Geräte für den Hausgebrauch und ähnliche Zwecke“. Das sind Normen für Produkte, die auf die Nutzung durch Laien zugeschnitten sind, die sich also nicht mit den aus EU-Richtlinien relevanten Sicherheits- und Gesundheitsschutzanforderungen auskennen oder auskennen müssen. Vorausgesetzt, das ausführende Handwerksunternehmen hält sich an die einschlägigen Montageanleitungen, die das Industrieunternehmen vorgibt. Wird davon abgewichen, wird der Handwerksbetrieb zum Hersteller und muss die sich aus den Veränderungen eventuell ergebenden Risiken neu bewerten. Zu nennende relevante Produktnormen in der Kältetechnik wären u. a. die EN 60335-2-40 für Wärmepumpen, Klimageräte und Raumluftentfeuchter und die EN 60335-2-89 für gewerbliche Kühl- und Gefriergeräte mit eingebautem oder getrenntem Verflüssigersatz oder Motorverdichter.

Zur Herstellerverantwortung gehört auch das „In Betrieb nehmen“, also die Prüfungen auf Druckfestigkeit und Dichtheit, das Befüllen und Einregulieren. Hier wird in DIN EN ISO 12100:2011 eindeutig unterschieden zum Begriff der „Inbetriebnahme“, welche den Zeitpunkt darstellt, an dem die Verantwortung über die Maschine an den Betreiber übergeht.

Verantwortung des Betreibers

Der Betreiber wiederum ist unter anderem verantwortlich für die Aufstellung einer „sicheren“ Maschine. Nun wird die installierte Klimaanlage im Schlafzimmer eines privaten Haushaltes kein Arbeitsmittel oder eine überwachungsbedürftige Anlage im Sinne der Betriebssicherheitsverordnung (BetrSichV) sein. Auch wird diese nicht der Arbeitsstättenverordnung (ArbStättV) zugeordnet werden müssen, die das Ziel verfolgt, Beschäftigte in Arbeitsstätten zu schützen und zur Verhütung von Arbeitsunfällen und Berufskrankheiten beizutragen. Für solche privaten aber auch in Teilen gewerblichen Nutzungen sind die bereits oben genannten Produktnormen geschaffen.

Das verhält sich allerdings bei in einem Industriebetrieb zu installierendem Kaltwassersatz völlig anders. Dieser kann sowohl ein der BetrSichV unterliegendes Arbeitsmittel, als auch Bestandteil einer Arbeitsstätte nach ArbStättV sein. Welche der Verordnungen maßgeblich zuständig ist, ist in erster Linie der Nutzung zuzuschreiben und in zweiter aus Betreibersicht völlig egal. In jedem Fall muss der dafür Verantwortliche eine Gefährdungsbeurteilung erstellen. Wir erinnern uns: Risikobewertung ist Herstellerverantwortung. Die Gefährdungsbeurteilung ist die Aufgabe des Betreibers.

Die Gefährdungsbeurteilung

1. soll der Arbeitgeber vor der Beschaffung des Arbeitsmittels durchführen;

2. muss der Arbeitgeber vor der Auswahl des geeigneten Arbeitsmittels durchführen;

3. hat der Arbeitgeber vor der Verwendung des Arbeitsmittels durchzuführen;

4. ist regelmäßig zu überprüfen und erforderlichenfalls zu aktualisieren.

Grundlage für die Gefährdungsbeurteilung sollte in erster Linie die Betriebsanleitung des Herstellers sein. Darin sind alle Restrisiken mit Symbolen, wie Ausrufungs- und Warnzeichen aufgeführt, die er – der Hersteller – aus seiner Risikobewertung konstruktiv und technisch nicht sinnvoll eliminieren konnte. Dazu gehört auch die Festlegung von Grenzen der Maschine, also wo und wie darf eine solche aufgestellt werden und wo bzw. wie nicht. Gerade bei der Verwendung von Maschinen, die mit brennbaren Kältemitteln betrieben werden sollen, sind solche Angaben von großer Wichtigkeit für jeden Betreiber. Er muss vor der Beschaffung wissen, ob der Betrieb einer solchen Maschine auf dem Gelände seines Unternehmens sicher möglich ist, ob zusätzliche Maßnahmen, wie Absperrungen und Kennzeichnungen erforderlich werden oder ob vorhersehbarer Missbrauch nicht ausgeschlossen werden kann.

Praxisbeispiel

Die Probleme, die sich aus dem Vorgenannten ergeben können, sollen an einem Beispiel verdeutlicht werden: Der in Bild 1 gezeigte Kaltsolebereiter soll durch einen neuen mit deutlich größerer Leistung ersetzt werden. Der Hersteller – nicht das ausführende Handwerksunternehmen – macht folgende Angaben:

Luftgekühlter Flüssigkeitskühler

Kältemittel 2 x 80 kg Sicherheitsklasse A2L (brennbar)

Kälteleistung 385 kW

Angaben aus der Konformitätserklärung des Herstellers:

Verdampfer nach Druckgeräterichtlinie (PED) Kategorie IV

Wärmerückgewinnung nach PED-Kategorie III

Rohrleitungen nach PED-Kategorie II

CE-Kennzeichnung vorhanden

Abnahme nach PED ist erfolgt (Module B + D, Baumusterprüfung und Qualitätssicherung der Produktion)

Der Handwerksbetrieb überprüft auf der Grundlage der DIN EN 378-1, ob eine Aufstellung der Maschine mit dem brennbaren Kältemittel möglich ist.

Kategorie des Zugangsbereiches c – Zugangsbereich, zu dem nur befugte Personen Zugang haben;

Klassifikation des Aufstellungsortes:

· Klasse II – Verdichter im Maschinenraum oder im Freien oder

· Klasse III – alles im Maschinenraum oder im Freien

Indirekt geschlossenes System (II) oder indirekt belüftetes geschlossenes System (III)

Egal welche der Klassifikation II oder III zutreffend sein sollte, gibt es nach der genannten Norm EN 378-1 keine Begrenzung der Füllmenge und somit steht, auch auf Nachfrage aus Sicht des Herstellers, einer Aufstellung der Maschine nichts im Weg.

In der Konformitätserklärung des Herstellers wurde angegeben, dass ein Druckgerät (Verdampfer) in Kategorie IV der PED eingestuft ist. Demnach fällt die gesamte Baugruppe, also der Flüssigkeitskühler in die Kategorie IV. Das hat zur Folge, dass es sich um eine überwachungsbedürftige Anlage handelt und nach BetrSichV die gesamte Anlage vor der erstmaligen Inbetriebnahme und wiederkehrend durch eine Zugelassene Überwachungsstelle (ZÜS) geprüft werden muss. Der ausführende Fachbetrieb weist den zukünftigen Betreiber darauf hin, dass es seine Aufgabe ist, diese Abnahme durchführen zu lassen.

Vor endgültiger Auftragsvergabe fand eine Besichtigung der Aufstellungsbedingungen durch die ZÜS statt. Diese verweigerte eine zukünftige Abnahme sofort: Die Brüstungshöhe im Hintergrund der Maschine beträgt 0,7 m. Im Falle eines Austritts des brennbaren Kältemittels würde sich dieses wie ein See auf der Dachfläche ausbreiten können und über den nahe gelegenen Regenwasserabfluss in die Kanalisation gelangen. Außerdem befindet sich unmittelbar neben der Maschine in 1,4 m Höhe der Kanalstutzen für die Ansaugung der Lüftungsanlage für die Büroräume. Ohne weitreichende zusätzliche Maßnahmen kann keine Abnahme erfolgen. Wäre das alles nach Auftragsvergabe bekannt geworden, hätte der deutliche Mehraufwand den Kostenrahmen des Angebotes gesprengt. Die Wichtigkeit der fachlichen Kompetenz durch den Kältefachbetrieb wird damit verdeutlicht.

Indirekte Systeme

Ein weiteres, nicht oder oft unzureichend erkanntes Problem im Zusammenhang mit dem Einsatz brennbarer Kältemittel ist die Zuordnung der indirekten Systeme. Bei der Klassifikation von Kälteanlagen bzw. Wärmepumpen wird in DIN EN 378-1:2021 grundsätzlich in direkte und indirekte Systeme unterteilt, je nachdem wie sie Wärme der Umgebung entziehen oder an diese abgeben. Bei den indirekten Systemen wird zwischen dem Kälte- bzw. Wärmeerzeuger und dem Aufenthaltsbereich von Personen ein ungefährlicher Wärmeträger wie Wasser oder Glykol geschaltet. Somit sind auch bei größeren geforderten Leistungen der Einsatz gefährlicher Kältemittel und größere Füllmengen möglich.

Aber Vorsicht: indirekte Systeme sind bei weitem keine pauschale Freigabe der Kältemittelfüllmengen. Die oben genannte Norm unterscheidet in ihren Beispielen fünf indirekte Systeme, die unterschiedlichen Klassifikationen zugeordnet werden.

Bei einem indirekt geschlossenen System (Bild 2) befindet sich der Wärmeträger in direkter Verbindung mit dem Personen-Aufenthaltsbereich. Eine Undichtigkeit an der Kälteanlage kann zur Entladung des brennbaren Kältemittels in den Sekundärkreis führen und dieses in den Personenbereich transportieren. Befinden sich darin Druckentlastungs- oder Entlüftungseinrichtungen können gefährliche explosionsfähige Atmosphären entstehen. So bereits geschehen und eindrucksvoll nachzulesen in den Ausführungen von Dr. Matthias Klaper, Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e. V. in Ausgabe 2/21.

Ein indirekt geschlossenes System, wie im Bild 2 gezeigt, wird klassifiziert in Klasse I oder II der EN 378-1 und ist mit Grenzen, was die Kältemittel-Füllmenge betrifft, behaftet.

Übersteigt die benötigte Kältemittelfüllmenge die Grenzen aus der Norm, muss alternativ auf ein indirekt belüftetes geschlossenes System zurückgegriffen werden (Bild 3). Bei diesem Aufbau wird sichergestellt, dass in den Sekundärkreis eingetretenes Kältemittel nicht in den Aufenthaltsbereich eindringen kann, sondern gefahrlos über eine mechanische Entlüftung ins Freie abgelassen wird.

Diese beiden Beispiele sollen verdeutlichen, dass nicht jedes indirekte System für unbegrenzte Füllmengen zulässig ist. Das scheint plausibel und nachvollziehbar. Das Problem liegt allerdings in der jeweiligen Ausführung. Flüssigkeitskühler werden meistens von einem industriellen Hersteller geliefert. Um das Ganze betriebsfertig zu machen, benötigt der Kühler allerdings noch die Energiezufuhr und den Sekundärkreis. Dies ist dann die Aufgabe des jeweiligen Handwerksbetriebs. Ist jeder industriell hergestellte Flüssigkeitskühler mit einer Vorrichtung ausgestattet, die ein Übertritt in den Sekundärkreis verhindert, und wird in jeder Montageanleitung der Hersteller explizit auf den Sachverhalt hingewiesen, dass eine mechanische Entlüftung ins Freie oder ungefährdete Bereiche durch den ausführenden Handwerksbetrieb erfolgen muss? An dieser Stelle stellt sich wieder die Frage der Verantwortlichkeit für die eingangs erwähnte Risikobewertung durch den Hersteller. Hierbei wird deutlich, dass die Grenzen der jeweiligen Verantwortlichkeiten streng gesetzt werden müssen, um im Falle eines Schadens nicht in rechtlich schwierige Situationen zu geraten.

Reparatur und Service

Wie verhalten sich die Zuständigkeiten im Falle der Reparatur und des Services bei Systemen, die mit brennbaren Kältemitteln betrieben werden? Die Verantwortlichkeit für das Ausstellen der Gefährdungsbeurteilung ergibt sich aus der BetrSichV und liegt ganz klar beim Arbeitgeber. Der im Falle einer beauftragten Reparatur zum Kunden gerufene Servicemonteur hat allerdings zwei „Arbeitgeber“. In aller erster Linie die Person, die im Kältefachbetrieb verantwortlich ist, für Ausbildung, Qualifikation (Zertifizierung), Unterweisungen, zur Verfügungstellung des geeigneten Equipments, Werkzeugs, evtl. Gasdetektion usw. für seine Mitarbeiter.

Aber auch der Betreiber/Kunde wird zum Arbeitgeber und muss seinen Beitrag zu einer Gefährdungsbeurteilung leisten. Es handelt sich ja um seine Kälteanlage oder Wärmepumpe. Er ist demnach verantwortlich für das Umfeld der Maschine und eigene getroffene Regelungen in seinem Betrieb. Dazu gehört z. B. das Vorgeben von Absperrungen in der Umgebung der Maschine, die repariert werden soll. Darf gelötet werden oder sind Brandscheine und Freigaben erforderlich? Gibt es mögliche Wechselwirkungen mit Stoffen, mit denen im Betrieb gearbeitet wird? Welche Personen dürfen während der Maßnahmen anwesend sein? Um nur einige mögliche Maßnahmen zu nennen, die ein betriebsfremder Servicemonteur nicht selbst beurteilen kann.

Entsorgung

Das Problem soll am Beispiel Entsorgen von brennbaren Kältemitteln verdeutlicht werden: Handelt es bei der Entsorgung von brennbaren Kältemitteln um nicht halogenierte Stoffe, wie z. B. Propan (R290) oder Isobutan (R600a) besteht unter Berücksichtigung nationaler Vorschriften die Möglichkeit diese einfach in die Umgebung abzulassen (siehe Bild 4).

Daraus ergeben sich aber sofort mehrere Fragen: Wo lasse ich das Kältemittel hin? Sind Absperrungen oder Sicherungsposten erforderlich? Sind Abflüsse, Schleusen, Fenster, Eingänge in der Nähe? Und vor allem: Um wie viel Kältemittel handelt es sich? Bei steckerfertigen Geräten mit maximal 150 Gramm, ist eine Gefährdung unwahrscheinlich. Das verhält sich bei größeren Füllmengen verständlicherweise völlig anders.

Eine weitere Möglichkeit wäre das Abbrennen von reinen Kohlenwasserstoffen. Bei fluorierten brennbaren Kältemitteln verbietet sich diese Methode auf Grund der Bildung von gefährlicher Flusssäure. Aber selbst bei Propan (R290) ist das nicht ganz unumstritten. Immerhin handelt es sich bei Kohlenwasserstoffen um hoch öllösliche Substanzen und somit besteht die Gefahr, dass erhebliche Ölanteile mitgerissen werden, woraus dann wieder toxische Verbrennungsrückstände entstehen könnten.

Bei Ammoniak, welches keine Löslichkeit mit dem Maschinenöl besitzt, ist das selbst bei größeren Anlagen eine durchaus bewährte Methode. Eine Genehmigung durch den Betreiber, ist jedoch auch bei Kohlenwasserstoffen unumgänglich.

Bleibt im Grunde nur noch als Entsorgungsmethode das fachgerechte Absaugen mittels einer für brennbare Kältemittel zugelassenen Absaugstation. Eine Methode, die dem Kältehandwerk seit Jahrzehnten durchaus vertraut ist. Es hat lange gedauert, aber mittlerweile sind selbst für Kohlenwasserstoffe zugelassene Absauggeräte erhältlich. Verschiedene Kältemittel-Großhändler bieten dafür auch Recycling-Flaschen an, die entsprechend gekennzeichnet sind. Dass diese Behälter nicht überfüllt werden dürfen und das Gewicht mittels geeigneter Waage erfasst werden sollte, ist hinlänglich bekannt. Berücksichtigt werden muss dabei allerdings auch, dass die Dichten der verschiedenen Stoffe sich deutlich unterscheiden und somit das Risiko einer Überfüllung bei Nichtbeachtung durchaus bestehen kann.

Wird eine 12,3 l Recycling-Flasche mit 9 kg Kältemittel befüllt, was mit R134a durchaus zulässig wäre, würden diese 9 kg Propan nicht in die Flasche passen und sie wäre mehr als überfüllt.

Fazit

Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass sich brennbare Kältemittel – und an dieser Stelle in erster Linie die reinen Kohlenwasserstoffe – immer weiter durchsetzen müssen. Für die Umsetzung bedeutet das aber auch, dass die Einhaltung von einschlägigen Sicherheitsstandards oberste Priorität bei allen Beteiligten (Hersteller, Kältefachbetrieb und Betreiber) haben muss. Das setzt selbstverständlich auch die Kenntnis und die Aktualität dieser Standards voraus. Es ist auch wichtig, dass jeder bei seiner eigenen Verantwortung bleibt und nicht versucht, diese z. B. über Auftragsvergaben zu delegieren. Die Risikobewertung und Dokumentation ist die Aufgabe des Herstellers bzw. Kältefachbetriebes. Die Gefährdungsbeurteilung liegt dann beim Betreiber. Gerade Letzterer muss für die Aufrechterhaltung der Sicherheit seiner Anlage und die seiner Versicherten über Jahre hinaus sorgen. Das bedarf besonderer Sorgfalt und Konsequenz bei der Durchsetzung.

Literatur

Jochen W. Mußmann, „Umsetzung der Europäischen Druckgeräterichtlinie 2014/68/EU“

Ulrich Kessels/Siegbert Muck, „Risikobeurteilung gemäß Maschinenrichtlinie 2006/42/EG“

Thomas Wilrich, „Praxisleitfaden Betriebssicherheitsverordnung“ und „Die rechtliche Bedeutung technischer Normen als Sicherheitsmaßstab“

Institut für Schadenverhütung und Schadenforschung der öffentlichen Versicherer e. V.

DIN Media, DIN EN 378-1:2020-12, EN ISO 12100:2010