Je nach Anwendung bis zu etwa 99 % geringere GWP‑Kennwerte im Vergleich zu herkömmlichen Kältemitteln
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A2L-Kältemittel? Wozu das ganze?
Was sind A2L-Kältemittel?
A2Ls sind eine in den vergangenen Jahren global verbreitete Klasse von Kältemitteln und Kältemittel-Gemischen mit den charakteristischen Merkmalen:
- geringer CO₂‑Äquivalenzwert im Vergleich zu konventionellen Alternativen
- Geringe Brennbarkeit
- Geringe Toxizität
A2L sind zwar entflammbar – aber weniger als Kältemittel der Klassen A2 und A3 und bei richtiger Handhabung eine sichere und zukunftsfähige Lösung die weitgehend mit bekannten Komponenten, Drucklagen und Systemdesigns realisiert werden kann.
Warum brauchen wir A2L-Kältemittel?
Staaten weltweit haben regulatorische Maßnahmen beschlossen, um die Emission von Treibhausgasen zu begrenzen. In Europa erfolgt dies im Bereich der Kältemittel insbesondere durch die F‑Gase‑Verordnung. Diese regelt im Rahmen des sogenannten Phase‑Down‑Prozesses eine schrittweise Verringerung der für Kältemittel verfügbaren CO₂‑Äquivalente bis zum Jahr 2030 auf 21 % der festgelegten Ausgangsmenge aus dem Jahr 2015.
Um gleichzeitig die Sicherstellung der Verfügbarkeit einer ausreichenden Menge an Kältemittel im Markt zu gewährleisten, muss
neben dem Ausbau des Einsatzes natürlicher Kältemittel der durchschnittliche GWP Wert (Global Warming Potenzial, bzw. CO2-Äquivalenzwert) der weiterhin benötigten synthetischen Kältemittel signifikant reduziert werden.
Zur Bewältigung der aktuellen Herausforderungen in der Kältemittelversorgung wurden in der Kälte‑ und Klimatechnik Kältemittel auf Basis von Hydrofluorolefinen (HFOs) entwickelt. Diese weisen im Vergleich zu bisher weit verbreiteten HFKW‑Kältemitteln niedrigere GWP‑Werte auf und lassen sich in vielen Anwendungen mit überschaubarem Anpassungsaufwand in bestehende Systeme integrieren. Anpassungen an Systemdesign, Drucklagen oder Komponenten sind abhängig von der jeweiligen Anwendung erforderlich, bleiben jedoch in vielen Fällen begrenzt.
Im Rahmen der ersten Stufe der europäischen F‑Gase‑Verordnung kamen HFO‑basierte Kältemittel bereits in zahlreichen Anlagen zum Einsatz. Dabei haben sich HFO‑Gemische wie R449A und R452A in vielen industriellen Anwendungen etabliert. Diese nicht brennbaren Kältemittel der Sicherheitsgruppe A1 erfüllen die aktuell geltenden regulatorischen Anforderungen, erreichen jedoch nicht die perspektivisch vorgesehenen GWP‑Grenzwerte, die für bestimmte Anwendungen unterhalb von 150 liegen.
Nach heutigem Stand sind keine nicht brennbaren Kältemittel verfügbar, die gleichzeitig einen GWP‑Wert unter 150 aufweisen und in den für viele Bestandsanlagen typischen Drucklagen betrieben werden können. Vor diesem Hintergrund wird für zahlreiche Anwendungen geprüft, inwieweit künftig auch brennbare oder schwach brennbare Kältemittel eingesetzt werden können, um zukünftigen Anforderungen gerecht zu werden.
Gleichzeitig stellen natürliche Kältemittel nicht in allen Einsatzbereichen eine technisch oder wirtschaftlich geeignete Lösung dar. Ursachen hierfür können unter anderem hohe Brennbarkeit (z. B. R290), erhöhte Drucklagen und Systemanforderungen (CO₂) oder toxikologische Eigenschaften (NH₃) sein.
Insgesamt ist davon auszugehen, dass es Anwendungsbereiche geben wird, in denen sich die Branche zunehmend mit dem Einsatz brennbarer oder schwach brennbarer HFO‑Kältemittel auseinandersetzen muss.
Wenn schon brennbar – warum dann nicht gleich Kohlenwasserstoffe als Kältemittel?
Auch wenn HFO‑Kältemittel, ähnlich wie Kohlenwasserstoffe, brennbare Eigenschaften aufweisen können, unterscheiden sie sich in ihrer Sicherheitsklassifizierung sowie in relevanten Brennbarkeitsparametern. Diese Unterschiede sind bei der Auslegung von Anlagen, der Bewertung von Einsatzgrenzen und der Betrachtung möglicher Risiken zu berücksichtigen.
Die Sicherheitsklassifizierung von Kältemitteln orientiert sich an den in der Norm ISO 817:2014 festgelegten Kriterien zu Toxizität und Brennbarkeit. Hinsichtlich der Toxizität wird zwischen zwei Klassen unterschieden: Klasse A kennzeichnet Kältemittel mit geringerer, Klasse B solche mit höherer Toxizität. Kältemittel mit höherer Toxizität, wie beispielsweise Ammoniak (NH₃), werden daher überwiegend in indirekten Systemen eingesetzt. Die Brennbarkeit ist in mehrere Klassen unterteilt. Kohlenwasserstoffe wie Propan oder Isobutan sind der Sicherheitsklasse A3 zugeordnet.
Aktuelle HFO‑Kältemittel und HFO‑basierte Gemische werden überwiegend der Sicherheitsklasse A2L zugeordnet. Unterschiede in der Sicherheitsklassifizierung wirken sich in der Praxis auf die Auslegung von Anlagen sowie auf die Anforderungen an Sicherheitskonzepte aus. Im Vergleich zu Kältemitteln der Klasse A3 weisen A2L‑Kältemittel höhere Anforderungen an die Zündenergie auf.
Normative Bewertungen zeigen, dass für eine Entzündung von A2L‑Kältemitteln eine deutlich höhere Energie erforderlich ist als bei den meisten A3‑Kältemitteln. Unter definierten Prüfbedingungen konnten typische Zündquellen wie glimmende Zigaretten, Heizgeräte oder auch offene Flammen eine Entzündung nur unter spezifischen Randbedingungen auslösen.
Das „L“ in der Sicherheitsklasse A2L steht für eine geringe Brenngeschwindigkeit. Eine Zündung ist an spezifische Voraussetzungen gebunden und erfordert eine vergleichsweise hohe Konzentration des Kältemittels in der Luft. Nach gängigen Kenndaten liegt die erforderliche Mindestkonzentration deutlich über der von Kältemitteln der Sicherheitsklasse A3.
Durch geeignete technische Maßnahmen, wie beispielsweise ausreichende Belüftung in geschlossenen Räumen, können die mit der Brennbarkeit verbundenen Risiken im vorgesehenen Anwendungsrahmen begrenzt werden.
Was ist bei der Konzeption von A2L‑Systemen zu beachten?
A2L‑Kältemittel weisen brennbare Eigenschaften auf und unterliegen daher spezifischen sicherheitstechnischen Anforderungen. Auch wenn ihre Brennbarkeit niedriger eingestuft ist als bei anderen brennbaren Kältemitteln, sind bei Planung, Auslegung und Betrieb die geltenden Sicherheitsbestimmungen konsequent zu berücksichtigen.
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Eine wesentliche Rolle spielt dabei die Auswahl geeigneter und für A2L zugelassener Komponenten. Fischer Kälte‑Klima stellt in seinem Produktprogramm Komponenten für den Einsatz in A2L‑Systemen bereit und kennzeichnet diese schrittweise mit dem Hinweis „A2L READY“, um eine Zuordnung im Rahmen der Anlagenplanung zu erleichtern. |
Neben dem Einsatz geeigneter Komponenten und des entsprechenden Werkzeugs ist eine Risikobewertung gemäß den Anforderungen der Norm EN 378‑2 erforderlich. Diese umfasst unter anderem die Bewertung der relevanten Raumvolumen, möglicher Zündquellen sowie der vorgesehenen Kältemittelfüllmenge des Systems.
Dabei ist nicht nur die Größe des Aufstellungsraums zu berücksichtigen, sondern auch die Art und der Standort der Anlage. So unterscheiden sich beispielsweise die zulässigen Rahmenbedingungen für Anlagen in geschlossenen Innenräumen von denen für Systeme mit außen aufgestellten Verflüssigungssätzen.
Abhängig von Raumgröße, Anlagenkonzept und den vorgesehenen Rahmenbedingungen lassen sich auf Basis der Risikobewertung unterschiedliche Füllmengen realisieren. Durch zusätzliche technische Maßnahmen wie Leckageerkennung, Zwangsbelüftung oder Alarme können die zulässigen Einsatzbereiche erweitert werden. Für kleine Füllmengen sehen die einschlägigen Regelwerke vereinfachte Anforderungen vor, wie sie beispielsweise aus bestehenden Anwendungen im Bereich der Split‑Klimasysteme bekannt sind.
Unabhängig davon sind die Vorgaben für Installation, Betrieb, Service und Wartung gemäß den jeweiligen Montage‑ und Betriebsanleitungen der eingesetzten Komponenten und Werkzeuge verbindlich einzuhalten.
Insgesamt zeigen sich insbesondere im unteren und mittleren Leistungsbereich der Gewerbekälte klar definierte technische Rahmenbedingungen für den Einsatz moderner HFO‑basierter A2L‑Kältemittel. In diesen Anwendungsbereichen stellen sie unter Berücksichtigung der geltenden Normen und Sicherheitsanforderungen eine Option dar, die häufig als Ergänzung oder Alternative zu anderen Kältemittelkonzepten geprüft wird.
Die Vorteile von HFO-basierenden Kältemitteln:
Geringes Treibhauspotential
kein Ozonabbaupotenzial gemäß den geltenden Bewertungsmaßstäben
HFO‑basierte Kältemittel weisen gemäß aktueller Klassifizierung kein Ozonabbaupotenzial (ODP) auf.
Einfache Umstellung
Der Einsatz bewährter Technik und Systemdesigns minimiert Kosten für die Umstellung und Stillstandszeiten.
Hohe Kälteleistung
Neue HFO‑basierte Kältemittel erreichen in vielen Anwendungen Leistungsniveaus, die mit denen bisher eingesetzter H‑FCKW‑ und HFKW‑Kältemittel vergleichbar sind. Abhängig vom jeweiligen Systemkonzept und den Einsatzbedingungen können sich dabei Unterschiede im Energiebedarf ergeben.
Ein geringerer Energieverbrauch kann sich neben ökologischen Aspekten auch auf die Betriebskosten auswirken. Über die gesamte Lebensdauer einer Anlage sind – je nach Anwendung, Auslegung und Betriebsweise – langfristige Kostenvorteile möglich.
Berücksichtigt aktuelle und absehbare regulatorische Entwicklungen
HFO‑basierte Kältemittel entsprechen den aktuell geltenden Anforderungen der F‑Gase‑Verordnung. Darüber hinaus weisen sie Eigenschaften auf, die sie auch im Hinblick auf zukünftige regulatorische Entwicklungen für verschiedene Anwendungen relevant machen.
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FAQ – Häufige Fragen zu A2L-Kältemitteln
Für welche Anlagentypen eigenen sich A2L-Kältemittel?
Aufgrund ihrer Einstufung in die Sicherheitsklasse A2L werden diese Kältemittel in Anlagen eingesetzt, die speziell für den Betrieb mit A2L‑Kältemitteln ausgelegt sind und aus entsprechend geeigneten Komponenten bestehen. Der Einsatz erfolgt unter Beachtung der jeweils geltenden Normen und technischen Regelwerke.
Sicherheitsnormen wie die EN 378 definieren die erforderlichen Schutzmaßnahmen, deren Umfang und Komplexität unter anderem von Faktoren wie dem verwendeten Kältemittel, der Füllmenge, dem Raumvolumen und der Aufstellsituation abhängen.
Mit zunehmender Anlagengröße steigen die Anforderungen an die sicherheitstechnische Auslegung. Vor diesem Hintergrund werden A2L‑Kältemittel insbesondere bei kleinen und mittleren DX‑Systemen in der Gewerbekälte sowie in indirekten Systemen im höheren Leistungsbereich berücksichtigt.
Kann ich A2L-Kältemittel als Drop-in-Lösung einsetzen?
Nein. A2L-Kältemittel dürfen nur in neuen oder für A2L kompatible Anlagen eingesetzt werden.
Es muss sichergestellt sein, dass die jeweilige Anwendung für den Betrieb mit einem schwer entzündlichen A2L-Kältemittel die Anforderungen der einschlägigen nationalen Normen und Verordnungen erfüllt.
Für einen sicheren Einsatz können zudem zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen und Anlagenmodifikationen erforderlich sein.
Welche Füllmengen Limits gibt es für A2L-Kältemittel?
Die Normen ISO 5149 und EN 378 spezifizieren die Kältemittelfüllmenge als Funktion der Brennbarkeitsklasse, der unteren Explosionsgrenze (LFL) sowie der Größe des Raums, in dem die Kälteanlage installiert werden soll. Daneben sind minimale Kältemittelfüllmengen ohne raumvolumenbezogene Beschränkungen vorgesehen, die unabhängig vom Aufstellungsort gelten.
Die Höchstfüllmenge für die Brennbarkeitsklassen 2 oder 3 beträgt weniger als 4 x LFL, unabhängig von der Raumgröße. Bei Kältemitteln der Klasse 2L beträgt dieser Wert bis zu 6 x LFL ohne Beschränkungen.
Angesichts des höheren LFL-Werts dieser 2L Kältemittel sind signifikant höhere Füllmengen ohne raumvolumenbezogene Beschränkungen möglich (z.B. R1234yf – 1,73 kg) im Vergleich zu A3-Kältemitteln (z.B. R290 – 0,15 kg). Bei höheren Füllmengen muss die Raumgröße berücksichtigt werden und ggfs. weitere Sicherheitseinrichtungen vorgesehen werden.
Sicherheitsmaßnahmen im Maschinenraum und sicheres Arbeiten in geschlossenen Bereichen.
Wie bei allen Kältemitteln ist auch bei A2L-Kältemitteln Sorge zu leisten, dass neben der Vermeidung einer entzündlichen Atmosphäre die Kältemittelkonzentration am Aufstellungsort unterhalb des Arbeitsplatzgrenzwerts (AGW) liegt.
Um dies sicherzustellen, bzw. zu detektieren ist im Falle einer Innenaufstellung ein geeigneter Gassensor am Aufstellungsort zu installieren – verbunden mit Alarmvorrichtungen, die Personen außerhalb des Aufstellungsorts vor einer Leckage warnen.
Stellen Sie im Servicefall sicher, dass Absaugeinrichtungen so ins Freie geführt werden, dass sich die Auslässe ebenfalls nicht in der Nähe von Luftzuführungen in das Gebäude befinden. Sorgen Sie dafür, dass der Arbeitsbereich gut belüftet ist. Verwenden Sie zusätzliche, für A2L-Kältemittel geeignete Belüftungseinrichtungen wie Gebläse oder Ventilatoren, um etwaige Kältemitteldämpfe zu verteilen. Überprüfen Sie vor Betreten abgeschlossener Arbeitsbereiche, beispielsweise über tragbare Gaswarngeräte, ob genügend Sauerstoff vorhanden ist.
Was tun bei Kältemittelleckagen bzw. Kältemittelaustritten?
Betreten Sie den Bereich der Leckage bzw. des Austritts erst wieder, nachdem sich die Kältemitteldämpfe verflüchtigt haben, bzw. mit geeignetem Atemgerät.
Bis der Bereich ausreichend belüftet ist, darf sich niemand dort aufhalten. Verwenden Sie Gebläse oder Ventilatoren, um direkt über dem Boden, in tiefergelegenen Bereichen oder Gruben eine Luftzirkulation herzustellen.
Wartung und Service an Anlagen mit A2L-Kältemitteln.
Ein Großteil der Werkzeug-Ausrüstung für A1-Kältemittel ist auch für A2L-Kältemittel geeignet.
Auf Grund ihrer elektrischen Bauteile und Motoren sollten einige Geräte wie Vakuumpumpen und Absaugstationen jedoch ausdrücklich für den Einsatz mit schwer entzündlichen A2L-Kältemittel geeignet sein und den geltenden Vorschriften entsprechen.
Was gibt es beim Löten von Kälteanlagen für A2L-Kältemittel zu beachten?
Sperren Sie Ihren Arbeitsbereich ab und sorgen Sie für eine ausreichende Belüftung.
Vergewissern Sie sich, dass die Kältemittel- und Sauerstoffkonzentration der Luft im sicheren Bereich liegt.
Saugen Sie das Kältemittel aus der Anlage in geeignete A2L-Recycling-Flaschen ab und lassen Sie kein Kältemittel in die Umgebungsluft entweichen.
Spülen Sie, falls erforderlich, die Anlage mit Stickstoff. Ansonsten öffnen Sie das System und stellen Sie sicher, dass kein Restdruck vorhanden ist.
Falls möglich, lassen Sie das Schmiermittel im Bereich der Löt- oder Schweißstelle ab, um einen Brand zu verhindern.
Um einen Druckaufbau zu verhindern, darf die Anlage während der Arbeiten nicht geschlossen werden.
Sorgen Sie für zusätzliche Belüftung, um in der Anlage befindlichen Rauch oder Kältemittelreste während der Reparaturarbeiten zu verteilen.
Sollte sich die Größe, Form oder Farbe der offenen Flamme merklich verändern, ist dies ein Zeichen für sehr hohe Kältemittelkonzentrationen im Bereich der Anlage. Stellen Sie unverzüglich sämtliche Arbeiten ein und sorgen Sie für gründliche Belüftung.
Was muss ich beim Umgang mit Kältemittelflaschen für A2L-Kältemittel berücksichtigen?
Setzen Sie die Flaschen keinem Temperaturniveau über 52 °C aus, da sonst unter Umständen der Maximaldruck der Flasche überschritten werden kann. Verzichten Sie auch beim Erwärmen von Kältemittelflaschen auf offenen Flammen um die Flaschen nie über dieses Temperaturniveau zu erwärmen.
Ausschließlich für A2L-Kältemittel geeignete Recycling-Flaschen verwenden und dabei strikt auf das maximale Füllgewicht der Flaschen achten. Wiederbefüllbare Kältemittelflaschen nicht mit gebrauchtem Kältemittel befüllen.
Das Kältemittel darf ausschließlich in der Flüssigphase aus der Flasche entnommen werden. Anschließend kann das Kältemittel flüssig oder gasförmig in die Kälteanlage geleitet werden.
Gehen Sie mit Kältemittelflaschen stets sorgsam um! Schützen Sie die Flaschen vor Feuchtigkeit und Rost und lagern Sie diese nicht in der Nähe von unverträglichen Materialien oder brennbaren Stoffen. Vermeiden Sie zudem durch einen fachgerechten Umgang mechanische Beschädigungen der Flaschen und öffnen Sie die Ventile nicht mit Gewalt.
Informationsmaterial unserer Partner zu A2L
Broschüren
Neue A2L-Füllungen für Thermo-Expansionsventile der TI-Reihe
Technische Dokumentation
Alco Produktfreigabe für das Kältemittel R452A
Technische Dokumentation
Neue Kältemittelfreigaben für Alco-Komponenten mit R32, R452B, R454B
Technische Dokumentation
Einführung der mechanischen ALCO-Produkte mit A2L-Qualifikation
Technische Dokumentation
Leitlinie und Produkt Schnellauswahl: HFO-Gemisch R452A
Broschüre
Weblinks
Kältemittel der Sicherheitsgruppe A2L:
Leitlinien und praktische Handhabung bei Wartungsarbeiten, Reparatur und Kältemittelumstellung
Interaktiver Weblink
Scrollverdichter von Bitzer für A2L-Kältemittel zur Serienproduktion freigegeben
Pressemitteilung
BITZER ECOLITE 2.0 - Zulassung für die Kältemittel der Sicherheitsgruppe A2L (R1234ze/yf, R455A und R454C)
Pressemitteilung
Software/Apps
Bitzer BEST Software
Download und weitere Infos
Video FIscher KnowHow-Mediathek
Weblinks
Broschüren
The °Clever Art of Cooling: Die Lösung für Low-GWP-HFO-Kältemittel
BOCK LG-Verdichterbaureihe – Broschüre
Videos
Bock LG-Verdichterbaureihe
Video
Broschüre
Sicherheit von Opteon™ XL Kältemitteln - Chemours beantwortet Ihre Fragen zum sicheren Umgang und Einsatz von Opteon™ XL Kältemitteln
Broschüre
Broschüren
Verdichter
Scrollverdichter YH*K1E für R454C und R1234yf
Technische Dokumentation
Einführung des neuen Copeland™ Scroll-Verdichters YP83K1T für das Kältemittel R32
Flyer
Einführung der neuen CopelandTM Scroll-Verdichter YP91 – 485K1T für das Kältemittel R32
Broschüre
Verflüssigungssätze
Copeland™ ZX-Verflüssigungssätze zur Außenaufstellung für A2L-Kältemittel
Broschüre
Einführung der ZX-EazyCool Verflüssigungssätze für A2L-Kältemittel
Flyer
A2L Units / Kältentreff 2021
PDF - PowerPoint-Präsentation
Broschüren
Zukunftssichere, für unterschiedliche Kältemittel geeignete Verflüssigungssätze, bereit für den Umstieg auf „grüne“ Systeme:
Danfoss Optyma™ Verflüssigungssätze – Broschüre
Videos
A2L – Füllmenge und Länge der Rohrleitung – Was ist zu beachten?
Video Fischer KnowHow-Mediathek
Das richtige Kältemittel – wie auswählen?
Video Fischer KnowHow-Mediathek
Videos
Emerson - Produktprogramm für LOW GWP Lösungen (A2L)
Video Fischer KnowHow-Mediathek
Flyer
