Das natürliche Kältemittel R290

1. Welche praktischen bzw. regulatorischen Einsatzgrenzen oder erforderlichen Zusatzmaßnahmen hat R290? (Z.B. bei NH3 mechanische Belüftung des Maschinenraums je nach Füllmenge der Anlage)

• Für Prozesse mit sehr hoher System-Vorlauftemperatur über 20°C eignet sich R290 weniger. Die bekannten Verdichter Hersteller begrenzen die maximale Verdampfungstemperatur bei 10°C bzw. 15°C. Ein effizienter Betrieb der Anlage ist dadurch bei hohen Systemtemperaturen nicht möglich.
• Wie bei NH3 richten sich bei R290 die erforderlichen Zusatzmaßnahmen sehr stark nach der Füllmenge und dem Aufstellort der Anlage (siehe Frage 10). Für Anlagen im Freien gibt es nur geringfügige regulatorische Grenzen.

2. Für welche Anwendungen eignet sich das Kältemittel R290 besonders gut?

R290 eignet sich sehr gut als Kältemittel in Wärmepumpen und Kaltwassersätzen. Für viele Kühlen- und Heizen-Anwendungen in einer  Luft/Wasser Wärmepumpe (auch im großen Leistungsbereich), oder beim Einsatz in einem Kaltwassersatz/ Kaltsolesatz für die Komfortklimatisierung, industrielle Prozesskühlung, Kühlgutlagerung, Maschinenkühlung und für die Lebensmittelkühlung. Generell im Kühlbetrieb für alle Anwendungen, die eine System-Vorlauftemperatur zwischen -40C° und +20°C benötigen. Für Anwendungen unter -15°C eignet sich Propen besser. Im Heizbetrieb für Wärmepumpen, die dann auch bei sehr niedriger Umgebungstemperatur effizient arbeiten, mit einer Vorlauftemperatur bis 65°C über den gesamten Einsatzbereich.

3. Für welche technischen Leistungsbereiche eignet sich R290 besonders gut? (Wo liegen die technischen Leistungsgrenzen von R290?)

Für das Kältemittel R290 gibt es bereits für sehr kleine Anwendungen im Watt Leistungsbereich Scroll Kompressoren. Für den mittleren und großen Leistungsbereich gibt es Hubkolben und Schraubenverdichter, die bereits einzeln über 500kW Kälteleistung erzeugen können. Eine luftgekühlte Kältemaschine mit zwei Schraubenverdichtern erreicht dadurch bis zu 1,2 MW Kälteleistung.

4. Was sind die Vor- und Nachteile von R290?

Vorteile

• Sehr niedriger GWP (3), kein ODP (0).
• Nicht von F-Gase-Verordnung betroffen
• Zukunftssicher, verfügbares und günstiges Kältemittel
• Kostengünstig im Service und bei den Betriebskosten
• Geringe Verdichtungsendtemperaturen -> Tiefe Verdampfung mit einstufiger Anlage
• Kleine Füllmenge durch gutes Dichte/Verdampfungswärmeverhältnis
• Gute Materialverträglichkeit
• Gute Drucklage
• Nicht wassergefährdend

Nachteile:

• Brennbar

5. Welche Anforderungen werden an den Maschinenraum/Aufstellungsort gestellt?

Die Anforderungen an eine Installation im Außenbereich sind deutlich geringer als die einer Installation in einem speziell vorgesehenen Maschinenraum im Gebäude. Die Anforderungen ergeben sich maßgeblich aus der Kältemittelfüllmenge der Anlage. Die maximalen Kältemittelfüllmengen resultieren aus Klassifikation Aufstellungsort, Kategorie des Zugangsbereichs und Brennbarkeitsklasse des Kältemittel (vgl. DIN EN 378, 2018, Tabelle C2). In den meisten Fällen wird keine Begrenzung der Füllmenge angestrebt. Hintergrund ist die beim Kunden benötigte Kälteleistung und die für die Kältemaschine daraus resultierende minimale Kältemittelfüllmenge.

Anforderungen für Aufstellung im Freien:

• Zugangsbereich Kategorie C zu dem nur befugte Personen Zutritt haben. Praxisbeispiel: Eingezäunte Anlagen, Dachaufstellung, verschlossener Maschinenraum. (Kategorie C vgl. DIN EN 378-1, 2018, 5.1)
• Aufstellungsort Kategorie III im Maschinenrum oder im Freien. Zusätzlich ist die Klassifikation der Kälteanlagen zu beachten. Diese kann die Klassifikation des Aufstellorts beeinflussen. Praxisbeispiel: Keine Begrenzung für Aufstellung im Freien in Kombination mit einem indirekt belüfteten oder doppelt indirekten System. (Klasse III vgl. DIN EN 378-1, 2018, 5.3 und 5.4).
• Für die Aufstellung im Freien gelten die Anforderungen gemäß DIN EN 378-3, 2016, 4.2. Hier ist besonders darauf zu achten, dass kein Kältemittel durch eine Leckage in das Gebäude gelangen oder auf andere Weise Personen oder Eigentum gefährden kann. Da Propan schwerer ist als Luft, sollte bei der Wahl des Aufstellorts ein Augenmerk auf das Senken der Einläufe gelegt werden. Hier könnte sich ausströmendes Gas ansammeln. Zusätzlich sollte die Anlage so platziert sein, dass ausreichend Frischluft um die Kältemittelführenden Teile zirkulieren kann. Die Maschine muss außerdem mit Gefahrenschildern/Hinweisen als Kältemaschine mit brennbaren Kältemittel, kenntlich gemacht werden. Die Maschine ist in ausreichendem Abstand zu möglichen Zündquellen zu platzieren.

Anforderungen für die Aufstellung in Maschinenräumen:

Es gelten ebenso die Bedingungen wie für die Aufstellung im Freien und zusätzlich sollten u.a. folgende Kriterien betrachtet werden:

• Um die Klassifikation Aufstellungsort 3 zu erreichen, gelten für Maschinenräume die Anforderungen DIN EN 378-3, 2016, 4.3. Diese gelten unabhängig vom Kältemittel für alle Maschinenräume. Hierzu zählen Zugangsbeschränkungen (DIN EN 378-3, 2018, 5.1) ebenso wie bauliche Maßnahmen die beispielsweise in DIN EN 378-3, 2018, 5.12 Anforderungen an Türen, Wänden, und Kanälen.
• Bei Kältemitteln der Gruppen A2L, A2, A3, B2L, B2 und B3 müssen Maschinenräume neben den allgemeinen Anforderungen zusätzlich den Anforderungen aus DIN EN 378-3, 2018, 5.14 genügen. D.h. der Maschinenraum muss hinsichtlich der Brennbarkeit des Kältemittel beurteilt und gemäß den Anforderungen EN 60079-10-1 klassifiziert werden.  d.R. ist mindestens ein Notbelüftungssystem in Kombination mit Gas-Detektoren (vgl. DIN EN 378-3, 2018, 9.3.2)  und Notabschaltung der Kältemaschine nötig.

6. Welche Richtlinien und Normen sind im Umgang mit R290 anzuwenden?

• Maßgeblich DIN EN 378;
• Technische Regeln für Betriebssicherheit TRBS 2152;
• Dichtheit von Kälteanlagen DIN EN ISO 14903;
• Druckgeräterichtlinie DGRL2014/68/EU;
• Maschinenrichtlinien MRL 2006/42/EU

7. Welche über die üblichen Inhalte hinausgehende Ausbildung benötigt man für den Umgang mit R290 oder für den Bau einer Kälteanlage mit diesem Kältemittel (z.B. Schweißschein für Rohre von NH3-Anlagen)?

• Arbeiten sind von sachkundigem Personal vorzunehmen, zusätzlich sollte dieses im Umgang mit brennbaren Kältemitteln geschult sein.
• Der Umgang mit A3 Kältemitteln ist bereits bei der Ausbildung zum Mechatroniker für Kältetechnik sowie der Meisterausbildung fester Bestandteil.
• Ein passendes Schulungsangebot durch Bundesfachschulen, Kompetenzzentren oder Hersteller ist vorhanden.

8. Wie entwickelt sich der Preis für das Kältemittel R290 bzw. wie entwickelt sich die Verfügbarkeit?

• Bei weiterer Reduzierung des GWP-Kontingents werden Kältemittel-Hersteller vermehrt auf die Produktion von Low GWP und natürlichen Kältemittel setzen, um ihre Produktion auszulasten. Zudem unterliegt R290 keinem Patent, somit entfallen Abgaben für Patentrecht. Stärkere Nachfrage könnte erhöhtes Angebot kompensieren. Die resultierende Annahme: Preis bleibt niedrig oder sinkt.