Kältemittel: Bedeutung, Arten, Funktion & Einsatz

Geschrieben von Frauke Elisabeth Ixfeld

Energie-Expertin seit 2 Jahren - Ihre Spezialität ist alles Rund um Bio- & Flüssiggas 🔥

Kühlschrank, Gefrierschrank oder Klimaanlage: Haushaltsgeräte, die aus unserem Alltag nicht mehr wegzudenken sind. Die meisten verwenden jedoch für den Betrieb Kältemittel mit hohem Treibhauspotenzial. Die EU hat daher beschlossen, den Gebrauch von umweltschädlichen Kältemittel bis 2030 weitestgehend einzuschränken. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die Arten & den Einsatz von Kältemittel und warum Flüssiggas eine umweltfreundliche und energieeffiziente Kältemittel Alternative sein könnte!

Einführung und Wissenswertes zum Thema Flüssiggas

Was sind Kältemittel?

Ein Kältemittel ist eine Substanz, die in einem Wärmekreislauf verwendet wird, um Wärme aus einem Bereich zu übertragen und einem anderen zu entziehen. Normalerweise ist es bei Raumtemperatur ein Gas. Man findet es in so ziemlich allen Geräten, die kühlen oder heizen. Vor allem wird Kältemittel aber in Klimaanlagen, Kühlschränken, Gefriergeräten und Fahrzeugklimaanlagen verwendet.

Früher wurden Fluorkohlenwasserstoffe, insbesondere Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), als Kältemittel verwendet. Mittlerweile werden diese aber wegen ihrer ozonschädigenden Wirkung schrittweise aus dem Verkehr gezogen. Andere gängige Kältemittel, die in verschiedenen Anwendungen eingesetzt werden, sind:

• Ammoniak
• Schwefeldioxid
• Nichthalogenierte Kohlenwasserstoffe (z.B.Propan)

Die meisten Kältemittel, die in Altgeräten verwendet werden, sind ozonabbauende und globale Erwärmung verursachende Verbindungen.

Kältemittel Tabelle: Arten von Kältemittel

Der Markt für Kältemittel ist groß und es gibt eine Vielzahl an Produkten, die bei der Herstellung von Kältemaschinen und Wärmepumpen verwendet werden. Um einen Überblick zu bekommen, finden Sie im Folgenden eine Kältemittel Tabelle mit den wichtigsten und gängigsten Kältemittel:

Was ist GWP? GWP steht für Global Warming Potential und bedeutet übersetzt Treibhauspotenzial. Der GWP-Wert bewertet, wie hoch das Potenzial eines Gases ist, um zur Klimaerwärmung beizutragen. Er basiert auf dem oft als Treibhausgas bezeichneten Kohlendioxid (CO2), welches einen GWP von 1 hat. Hat ein Kältemittel also einen Wert von 2.000, so ist es 2.000-mal schädlicher als CO2. Seit 2020 liegt der maximale GWP-Wert bei 2.500, ab 2025 sollen maximal 750 zulässig sein. Kältemittel, die den Wert überschreiten, werden vom Markt genommen.

Einsatz von Kältemittel und Funktionsprinzip im Kühlsystem

Klimaanlagen, Kühl- oder Gefrierschränke funktionieren nach dem gleichen Prinzip, die Einsatzgebiete sind jedoch sehr unterschiedlich. Zum Beispiel:

• Das Kältemittel in einer Klimaanlage kühlt die Raumluft
• Das Kühlschrank Kältemittel sorgt für Temperaturen nahe dem Gefrierpunkt
• Das Kältemittel im Gefrierschrank kühlt den Innenraum auf unter minus 40 Grad Celsius

Kältemittel eignen sich zum Einsatz für alle genannten Bereiche, müssen aber ganz unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Die wichtigste Aufgabe der Kältemittel ist es, Wärme bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck aufzunehmen und bei höheren Temperaturen und hohem Druck abzugeben. Auch mobile Heizungen verwenden dieselbe Technologie wie z.B. Wärmepumpen. Im Grunde funktioniert das System immer nach dem gleichen Prinzip, wie im Folgenden genauer erklärt:

1. Verdampfung von Kältemittel: Am Wärmetauscher nimmt das Kältemittel thermische Energie auf. Dieses stammt beispielsweise aus der Umgebungsluft oder Kühlwasser zur Kühlung von Industriemaschinen. Die Temperatur des Kältemittels steigt und übergeht somit in den gasförmigen Aggregatzustand.
2. Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks: Das Kältemittelgas strömt nun zu einem thermischen oder mechanischen Verdichter, der den Druck des Kältemittels erhöht. Es nimmt Energie auf und erwärmt sich weiter. Die erforderliche Temperaturdifferenz hängt von den Bedingungen des Einsatzortes ab. Wenn der Unterschied zwischen Kühlung und Umgebungstemperatur zu groß ist, verwenden Sie einen anderen Kreislauf mit einem geeigneteren Kältemittel.
3. Kältemittelverflüssigung: Nach der Kompression strömt das heiße Kältemittelgas zum Kondensator. Dies ist der Wärmetauscher, an dem das Kältemittel Energie abgibt. Die Temperatur des Wärmetauschers sinkt und es verwandelt sich allmählich in ein flüssiges Aggregat.
4. Flüssigkeitsdruckabfall: Ein spezielles Ventil bringt dann den Druck des Kältemittel wieder in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Dies ermöglicht einerseits einen kontinuierlichen Ablauf des Kühlprozesses. Zum anderen wird die bedarfsgerechte Versorgung des Verdampfers ermöglicht.

Flüssiggas als das umweltfreundliche Kältemittel

Flüssiggase sind natürliche Kältemittel, die in der Natur reichlich vorhanden sind. Sie enthalten kein Fluor und sind daher weder F-Gase noch von der F-Gas-Verordnung betroffen. Als Alternative zu F-Gasen sind diese umso wichtiger, weil sie einen wesentlichen Vorteil haben: Ihr GWP liegt zwischen 2 und 4 und ist damit hundertmal niedriger als derjenige herkömmlicher Kältemittel.

Der Einsatz von Flüssiggasen in der Kältetechnik ist nicht neu. Propan wird seit Anfang des letzten Jahrhunderts als Kältemittel verwendet. Flüssiggas wird seit den 1990er Jahren sogar als Standardkältemittel in Haushaltskühlschränken eingesetzt. Einen Nachteil haben sie jedoch: Sie sind brennbar.

Was ist die F-Gas Verordnung? Seit 01. Januar 2015 gilt die Verordnung (EU) Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase. Die Verordnung sieht eine neue Gewichtung von Kältemittelfüllmengen und die stufenweise Reduzierung der Mengen der in Verkehr gebrachten teilfluorierten Kohlenwasserstoffe vor. Die F-Gas oder Fluorkältemittel-Verordnung möchte eine stufenweise Reduktion der CO2-Äquivalente errreichen.

Welches Potential hat Flüssigas Kältemittel?

Im Rahmen der F-Gase-Verordnung wurde die Rolle von Flüssiggas Kältemitteln neu bewertet. Denn Flüssiggas Kältemittel verfügen nicht nur über einen sehr niedrigen GWP, weshalb sie nicht die Ozonschicht zerstören, sondern haben zusätzlich eine sehr gute thermodynamische und physikalische Eigenschaft.

Damit funktionieren sie gut in Kälteanlagen, die bisher überwiegend mit F-Gas betrieben wurden wie z.B. Gewerbekälteanlagen, Klimaanlagen für Gebäude und Autos, Wärmepumpen, Transportkühllastwagen oder Flüssigkeitskühler. Zusätzlich ist das Flüssiggas Kältemittel im Vergleich zu anderen Kältemitteln wie Ammoniak ungiftig. Dies zeigt, dass Flüssiggase im Bereich der Kältetechnik großes Potenzial haben!

Warum sind Flüssiggas Kältemittel die Zukunft?

Flüssiggas wie Propan zählen zu den natürlichen Kältemitteln. Das in Klimaanlagen eingesetzte Propan ist ein speziell aufbereitetes und für die Kältetechnik optimiertes Flüssiggas, welches unter der Bezeichnung R 290 vertrieben wird.

Propan bzw. R 290 hat nicht nur eine sehr gute Kälteleistung, sondern zeichnet sich durch sehr geringes Treibhauspotential und Ozonabbaupotential und durch gute thermodynamische Eigenschaften von herkömmlichen Kältemittel ab.

Aus diesem Grund können sie mit nur geringen Anpassungen in vielen bestehenden Kühl- und Kälteanlagen eingesetzt werden. Propan ist nicht nur klimafreundlich, sondern hat auch bessere Betriebseigenschaften und eine höhere Energieeffizienz als fluorhaltige Gase. Zudem ist Flüssiggas weltweit in großen Mengen zu erschwinglichen Preisen verfügbar.

Kältemittel Klimaanlage nachfüllen: Selbst oder lieber vom Profi?

Das Nachfüllen oder der komplette Austausch des Kältemittels in einer Klimaanlage ist etwas ganz anderes als bei anderen Betriebsstoffen. Im Gegensatz zu anderen Kraftstoffen im Auto lässt sich das Kältemittel einer Klimaanlage nicht ohne Weiteres austauschen, entlüften oder entleeren, da es bei Umgebungsdruck gasförmig wird.

Um das Kältemittel in der Klimaanlage auszutauschen, benötigt der Benutzer daher eine spezielle Ausbildung, Erfahrung und geeignete Ausrüstung. Aus diesem Grund ist es nicht zu empfehlen, das Kältemittel der Klimaanlage selber nachzufüllen! Auch die Entsorgung gebrauchter Kältemittel ist aufgrund ihrer umweltschädlichen Eigenschaften definitiv eine Sache der Profis.

Welches Klimaanlagen Kältemittel wird zum Nachfüllen benötigt?

Auf dem aktuellen Markt gibt es zwei gängige Kältemittel zum Nachfüllen von Klimaanlagen:

1. R-134a: Bis Ende 2007 wurde in Kfz-Klimaanlagen ausschließlich das R134a Kältemittel (Tetrafluorethan) verwendet. Da sich dieses Kältemittel in der Natur jedoch nur langsam zersetzt, kann es zu einem Treibhauseffekt kommen. Es wird aufgrund verschärfter Umweltgesetzgebung zunehmend ersetzt und ist seit 2017 in allen Neuwagen in Europa verboten. Klimaanlagen, die im Werk noch mit dem R-134a Kältemittel befüllt wurden, werden jedoch auch während der Nutzung weiter mit R-134a Kältemittel befüllt.
2. R1234yf: Der Nachfolger vom R-134a ist das Kältemittel R1234yf. Es ist wesentlich weniger umweltschädlich, hat aber den Nachteil, dass es als leicht entzündlich eingestuft wird. Das Kältemittel R-1234yf ist bereits in Neuwagen eingebaut und sollte nur im Servicefall nachgefüllt werden.

Vorgehensweise für das Nachfüllen des Kältemittels Klimaanlage

• Kältemittel ablassen
• Die entnommene Menge muss gewogen werden
• Kältemittel reinigen und trocknen
• Kältemittel rückführen und auffüllen

Im ersten Schritt wird altes oder restliches Kältemittel durch Evakuieren (Absaugen) aus der Klimaanlage entfernt. Kann diese Restmenge nicht mehr verwendet werden, ist die Werkstatt verpflichtet, das Kältemittel umweltgerecht zu entsorgen. Beispielsweise kann altes Kältemittel nicht verwendet werden, wenn es mit anderen Gasen vermischt ist. Es gibt Kältemittel-Identifikationsgeräte, die dies feststellen können.

Mit dem Klimaservicegerät wird das exakte Gewicht des aus der Klimaanlage ausgestoßenen Öls und Kältemittel ermittelt. Damit wird berechnet, wie viel Kältemittel und Öl später in die Klimaanlage nachgefüllt werden müssen. Anschließend wird das Kältemittel gefiltert und getrocknet, bevor es wieder der Klimaanlage zugeführt werden kann. Letzlich wird die vom Hersteller vorgeschriebene Kältemittelmenge nachgefüllt. Die fehlende Menge wird automatisch ergänzt.