F-Gas-Kältemittel

Fluorierte Gase (F-Gase, F-Gas) sind künstlich hergestellte Treibhausgase, die seit ihrer Entwicklung in den späten 1920er Jahren als Kältemittel in Heizungs-, Lüftungs-, Klima- und Kältesystemen verwendet werden. Zu den wichtigsten fluorierten Gasen gehören Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HFCKW), teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW), teilhalogenierte Fluorolefine (HFO) und Kältemittelgemische.

Fluorierte Gase und die Umwelt

Vor der Entwicklung von F-Gasen wurden bereits lange Zeit Kältesysteme eingesetzt, wobei natürliche Kältemittel den Ton angaben. Die Zusammenarbeit zwischen früheren Systemen und natürlichen Kältemitteln hatte jedoch ihre Tücken: Entflammbarkeit, Toxizität und der korrosive Charakter einiger natürlicher Kältemittel verursachten große Probleme. Daher wurden synthetische F-Gas-Kältemittel entwickelt, deren Eigenschaften nicht nur einige der großen Probleme mit natürlichen Kältemitteln lösten, sondern die auch für verschiedene HLK- und Kälteanwendungen geeignet waren.

Es stellte sich jedoch heraus, dass die Vorteile der synthetischen Kältemittel mit einem hohen Preis für die Umwelt verbunden waren. F-Gase haben sich als problematisch erwiesen - sie tragen zum Ozonloch bei und spielen eine Rolle bei der globalen Erwärmung. Seit Jahrzehnten befinden wir uns in einem Kreislauf, in dem die Verwendung der schädlichsten Kältemittel verboten oder schrittweise eingestellt wird, neue F-Gase als Ersatz entwickelt werden und diese Ersatzstoffe dann verboten werden, wenn Vorschriften in Kraft treten, die die Verwendung derjenigen mit dem höchsten Ozonabbaupotenzial (ODP) und Treibhauspotenzial (GWP) einschränken. 

Die Vorschriften sind zwar von Land zu Land unterschiedlich, aber die meisten Länder halten sich an die Fristen, die im Montrealer Protokoll (und seinen späteren Änderungen), einem internationalen Vertrag zur Regelung der Produktion und des Verbrauchs von ozonabbauenden Stoffen (ODS), festgelegt sind.

Arten von F-Gasen

Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW)

Fluorchlorkohlenwasserstoffe enthalten Chlor (Cl), Fluor (F) und Kohlenstoff (C). Zu den FCKWs gehören Kältemittel wie R-11, R-12, R-13, R-113, R-114 und R-115. 

Fluorchlorkohlenwasserstoffe wurden in den 1930er Jahren als "sichere Kältemittel" erfunden und fanden weite Verbreitung, da sie ungiftig, nicht brennbar und sehr stabil sind. Damals war jedoch nicht bekannt, dass FCKW ein hohes Ozonabbaupotenzial (ODP) hatten und eine große Rolle bei der Zerstörung der Ozonschicht spielten. Nachdem dies entdeckt worden war, wurden Maßnahmen ergriffen, um ihre Verwendung zu verbieten. 

Das Montrealer Protokoll besiegelte das Schicksal der FCKW am 16. September 1987 mit einem schrittweisen Ausstieg. Die FCKW wurden in den Industrieländern bis zum Jahr 2000 und in den Entwicklungsländern bis 2010 verboten. 

Hydrochlorfluorkohlenwasserstoffe (HFCKW)

Fluorchlorkohlenwasserstoffe enthalten Wasserstoff (H), Chlor (Cl), Fluor (F) und Kohlenstoff (C). Zu den HFCKWs gehören Gase wie R-22, R-123, R-124 und R-142B.

HFCKWs waren wie FCKWs in den 1930er Jahren weit verbreitet und wurden als "sichere Kühlmittel" entwickelt, da sie ungiftig, nicht brennbar und sehr stabil sind. Es stellte sich jedoch heraus, dass HFCKW ebenfalls ein hohes Ozonabbaupotenzial (ODP) aufweisen.

Durch eine spätere Änderung des Montrealer Protokolls wurde das Verbot auf H-FCKW ausgedehnt, mit einem schrittweisen Ausstieg in den Industrieländern bis 2020 und in den Entwicklungsländern bis 2030. 

Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW)

Fluorkohlenwasserstoffe werden aus Wasserstoff (H), Fluor (F) und Kohlenstoff (C) hergestellt. Zu den FKW-Kältemitteln gehören R-32, R-125, R-134A, R-143A, R-152A und R-410A. 

HFKW wurden entwickelt, um FCKW und HFCKW zu ersetzen, wobei der Schwerpunkt auf dem Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) lag. Das GWP misst das Potenzial als Treibhausgas, indem es mit Kohlendioxid (CO2) verglichen wird. Das HFKW R-23 hat beispielsweise ein GWP von 14.800, was bedeutet, dass jedes in die Atmosphäre freigesetzte Kilogramm R-23 die gleiche Treibhauswirkung hat wie 14.800 Kilogramm CO2. 

HFKW wurden in den 1980er Jahren mit der Einführung des Montrealer Protokolls in großem Umfang eingesetzt. Obwohl HFKW die Ozonschicht nicht schädigen (sie haben einen ODP-Wert von Null), haben sie einen hohen GWP-Wert. Genau wie FCKW und HFCKW wurde das Schicksal der HFKW durch die Kigali-Ergänzung des Montrealer Protokolls im Oktober 2016 besiegelt. Im Rahmen des Montrealer Protokolls verpflichteten sich die Industrieländer zu einem schrittweisen Ausstieg aus HFKW ab 2019. In den Entwicklungsländern tritt ab 2024 (bzw. 2028 für einige Länder) ein Einfrieren des FKW-Verbrauchs in Kraft, mit dem Ziel einer 80-85%igen Reduzierung der FKW bis Ende der 2040er Jahre. 

Die Verwendung von HFKW ist weit verbreitet, wobei R-134A eines der am häufigsten verwendeten HFKW-Kältemittel ist, insbesondere in Kühlanlagen. R-410A ist ein weiteres bekanntes FKW-Kältemittel, da es als Ersatz für R-22 in privaten und gewerblichen Anwendungen eingeführt wurde. Es wird häufig in Wärmepumpen und VRF-Systemen eingesetzt. 

Hydrofluorolefin (HFO)

Hydrofluorolefine werden aus Wasserstoff (H), Fluor (F) und Kohlenstoff hergestellt. HFOs sind Olefine (O), auch bekannt als Alkene. Zu den Kältemitteln gehören R-1234ze, R-1234yf und R-513A.

Nach der Entdeckung, dass HFKW ebenfalls umweltschädlich sind, wurden HFOs als nächste Generation von Kältemitteln entwickelt. Hydrofluorolefine sind ungesättigte organische Verbindungen mit einem ODP von Null und einem niedrigen GWP. Die meisten HFOs sind ungiftig und entweder leicht oder nicht entflammbar. 

Außerdem bieten einige der neu entwickelten HFO-Kältemittel wie R-513A eine praktisch identische Leistung wie R-134A. Allerdings bieten nicht alle HFOs dieses Maß an Energieeffizienz. 

Kältemittelmischungen

Wie der Name schon sagt, werden Kältemittelgemische durch Mischen von zwei oder mehr verschiedenen Einkomponenten-Kältemitteln hergestellt. Zu den Kältemittelgemischen gehören die zeotropen Gemische (Serie 400), R-407C, R-448A, R-454A, R-454B und die azeotropen Gemische R-500, R-502 und R-511A.

Kältemittelgemische wurden entwickelt, um Kältemittel mit hohem ODP- und GWP-Wert zu ersetzen und Probleme wie Toxizität, Entflammbarkeit und Korrosion zu bekämpfen. Kältemittelgemische werden in azeotrope und zeotrope Gemische unterteilt. Azeotrope Gemische werden aus Kältemitteln mit einem gemeinsamen Siedepunkt hergestellt, die sich unter normalen Bedingungen nicht trennen und wie eine einzige Flüssigkeit wirken. Zeotrope Gemische werden aus Kältemitteln mit unterschiedlichen Siedepunkten hergestellt und trennen sich unter normalen Bedingungen (da die Kältemittelkomponenten bei unterschiedlichem Druck wirken).

Gemische können zwar von den Herstellern nach genauen Spezifikationen entwickelt werden, sie können jedoch Eigenschaften aufweisen, die sich von den ursprünglichen Kältemitteln, die sie ersetzen, unterscheiden. Selbst solche, die ideal zusammenzupassen scheinen, verhalten sich unter Umständen nicht unter allen Bedingungen gleich. 

Auswirkungen der F-Gas-Verordnungen

Die Hersteller von Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen entwickeln ständig neue Systeme, die die neuesten klimafreundlichen Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial verwenden können. Während dies eine gute Nachricht für diejenigen ist, die ein neues System suchen, gibt es Herausforderungen für diejenigen, die hoffen, bestehende Systeme mit verbotenen oder bald verbotenen Kältemitteln weiter betreiben zu können. 

Unabhängig davon, ob Sie in Europa, Asien oder Australien tätig sind, werden die neuen Vorschriften zur Kontrolle von F-Gasen die Klima- und Kältetechniklandschaft in den kommenden Jahren verändern. Nicht jedes System wird ein alternatives kompatibles HFO, Kältemittelgemisch oder natürliches Kältemittel verwenden können. Und bei denjenigen, die es haben, ist es unwahrscheinlich, dass es sich um einen einfachen Austausch handelt, da für die Umstellung Arbeiten an der Anlage erforderlich sein werden. 

Der Betrieb von Anlagen mit alten Kältemitteln wird immer teurer. Mit dem Fortschreiten des HFKW-Ausstiegs wird die Nachfrage nach den schwindenden Vorräten steigen. Für viele wird es die bessere Option sein, den Sprung zu wagen und eine neue HLK-Anlage zu kaufen. Neue Systeme sind eine große Investition, so dass es finanziell sinnvoll ist, Produkte zu installieren, die energieeffiziente, klimafreundliche Kältemitteloptionen bieten, um die Systeme gegen die sich ständig ändernden Vorschriften abzusichern und die Betriebskosten so niedrig wie möglich zu halten. 

Die beste Möglichkeit, solche Produkte auszuwählen, ist, nach zertifizierten Produkten zu suchen. Zertifizierungsprogramme wie Eurovent Certified Performance garantieren nicht nur die Leistung von Produkten, sondern ermöglichen Ihnen auch einen objektiven Vergleich energieeffizienter Produkte, damit Sie eine fundierte Entscheidung treffen können. Die Zertifizierung bedeutet, dass Sie die Behauptungen der Hersteller nicht für bare Münze nehmen müssen. Sie können sich für ein Produkt entscheiden, dessen Leistung von einer unparteiischen, unabhängigen und kompetenten Stelle überprüft worden ist.

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