Wasser
Das Kältemittel Wasser ist für Kühltemperaturen oberhalb des Gefrierpunktes einsetzbar. Da Kältemittel und Kälteträger nicht getrennt werden müssen, entfallen die üblichen Wärmeübertrager. Die Folge: man erreicht eine höhere energetische Effizienz auch bei kleinen Temperaturdifferenzen zwischen Verdampfungstemperatur und gewünschter Kälteträgertemperatur. Die geringe volumetrische Kälteleistung erfordert die technisch anspruchsvolle Verdichtung größerer Volumenströme und damit neuartige Verdichter, um Leistungszahlen vergleichbarer Anlagen zu erreichen. Obwohl die Wasser-Kompressionsanlagen eine sehr neue Entwicklung darstellen, sind schon einige Anlagen mit Erfolg im Einsatz.
Ammoniak
Ammoniak ist seit Jahrzehnten ein häufig verwendetes Kältemittel, vor allem in der Industrie und für große Leistungen. Es ist nicht ozonschichtschädigend und hat kein Treibhauspotential. Aber es ist toxisch und brennbar. Bisher mussten aus Korrosionsschutzgründen Anlagenkomponenten in Stahl ausgeführt sein. Neuere Untersuchungen zeigen, dass unter bestimmten Randbedingungen auch Cu- und Alu-Werkstoffe einsetzbar sind. Die thermodynamischen Eigenschaften machen eine Reihe technisch anspruchsvoller Komponentenentwicklungen erforderlich, die insbesondere der breiteren Anwendung im Gewerbebereich noch entgegensteht. Und auch die Sicherheit erfordert besondere Maßnahmen. Um Menschen und Kühlgut nicht zu gefährden, kann der Verdampfer häufig nicht direkt an das Kühlgut geführt werden. Der Wärmetransport erfolgt dann über einen Sekundärkreislauf.
Propan
In industriellen Kälteanlagen ist Propan ein seit Jahren eingesetztes Kältemittel. Als Ersatz für R502 und auch für das seit 1.1.2000 in Neuanlagen verbotene R22 findet Propan in der Wärmepumpentechnik breite Anwendung. Propan schädigt nicht die Ozonschicht und besitzt ein sehr geringes Treibhauspotential. Drucklagen und Kälteleistung liegen ähnlich wie bei R502 und R22. Da keine korrosive Wirkung gegen Kupfer besteht, sind Kupferwerkstoffe einsetzbar, die auch halbhermetische und hermetische Verdichter ermöglichen. Die leichte Entflammbarkeit des Propans macht allerdings zusätzliche sicherheitstechnische Vorkehrungen erforderlich.
Kohlendioxid
Die ökologischen Vorteile des Kohlendioxids sprechen für sich. Wesentlicher Grund für das Verschwinden vom Kältemittelmarkt sind die verglichen mit „Sicherheitskältemitteln“ ungünstigeren thermodynamischen Eigenschaften. So erfordert die hohe Drucklage des Kohlendioxids in Systemen bei transkritischer Betriebsweise Drücke von mehr als 80 bar. Die hohe Drucklage macht speziell ausgelegte Anlagenkomponenten – Verdichter und Wärmetauscher – nötig. Andererseits erlaubt die sehr hohe volumetrische Kälteleistung einen sehr geringen Volumenstrom, der kleine Rohrquerschnitte und eine kompakte Bauweise ermöglicht. Kohlendioxid wird in industriellen Kaskadenkälteanlagen für den Anwendungsbereich von –10 bis –50 °C in der unteren Stufe eingesetzt, z. B. in Verfahren zur Schockgefrierung. Die Prozessführung ist unterkritisch, günstig aus energetischer Sicht und erfolgt bei Drücken, bei denen man auf verfügbare Komponenten zurückgreifen kann.
Quelle: BINE Informationsdienst
Weiterführende Informationen: BINE Informationsdienst: „Kältemittel für Wärmepumpe“ (PDF)
Veröffentlicht am 03.07.2003
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