Was ist ein Kältemittel?
Ein Kältemittel ist jener Arbeitsstoff, welcher in einer Wärmepumpe oder Klimaanlage aber auch in Kühl- und Gefrierschränken den Transport der Wärme übernimmt. Theoretisch könnte nahezu jeder Stoff als Kältemittel verwendet werden, welcher sich bei technisch realisierbaren Druckverhältnissen verflüssigen und bei gewünschten, niedrigen Temperaturen verdampfen lässt.
Ob ein Kältemittel in einer Anlage vorkommt verrät der Buchstabe R am Anfang des Namens. Es steht für das Englische Wort: “refrigerant” und bedeutet übersetzt Kältemittel. Die darauffolgende Zahl sagt etwas über die chemische Zusammensetzung des Mittels aus.
Die Funktionsweise von Kältemitteln ist einfach erklärt: Sie nehmen bei niedriger Temperatur (und niedrigem Druck) Wärme auf und geben sie bei höherer Temperatur (und entsprechend höherem) Druck wieder ab. Dabei werden zwei verschiedene Arten von Kältemittel unterschieden:
Natürliches Kältemittel
Zu den natürlichen Kältemitteln zählen Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Wasser und Luft – also Stoffe, die in der Natur vorhanden sind. Natürliche Kältemittel haben zudem geringere Auswirkungen auf die Umwelt als synthetisch hergestellte.
Synthetische Kältemittel
Als synthetische Kältemittel werden künstlich hergestellte Kältemittel bezeichnet. Sie werden chemisch auch als halogenierte Kohlenwasserstoffe bezeichnet und eignen sich ebenfalls hervorragend für den Einsatz in Klimaanlagen und Heizsystemen (z. B. Wärmepumpen).
Wie wird ein Kältemittel in Wärmepumpen verwendet?
Kältemittel sind ein essentieller Bestandteil jeder Wärmepumpe: im Gegensatz zu Wasser wandelt sich ein Kältemittel bereits bei sehr niedrigen Temperaturen zu Dampf um. Es gelangt in flüssiger Form in einen Verdampfer, wo es bei niedrigem Druck, verdunstet und hierbei latente Wärme (Latente Wärme ist jene Wärme, die zur Änderung des Aggregatzustandes eines Stoffes führt.) aufnimmt. Der Verdampfer agiert als Wärmeüberträger, sodass Wärme aus der Umgebung vom Kältemittel aufgenommen werden kann. Danach wird das gasförmige Kältemittel im Verdichter komprimiert. Es wird dadurch heißer und gibt im Verflüssiger wieder Wärme ab. Durch diesen Prozess entsteht durchgehend Wärme, welche später zum Heizen verwendet werden kann. Neben Wärmepumpen verwenden auch Klimageräte Kältemittel zur Wärmeübertragung.
Wie sicher sind Kältemittel in einer Wärmepumpe?
Das Kältemittel wird bei der Fertigung bzw. Installation der Wärmepumpe eingefüllt. Nach der professionellen Installation bleibt der Kältekreislauf der Wärmepumpe dauerhaft geschlossen und das Kältemittel kann nicht entweichen. Deshalb besteht bei Wärmepumpen kein Grund zur Sorge, da diese sicher konzipiert sind und das Kältemittel nicht austreten kann.
Was bedeutet Global Warming Potential (GWP)?
Das sogenannte Global Warming Potential (GWP) ist ein Vergleichswert, der den Treibhauseffekt eines Treibhausgases (z. B. eines Kältemittels) angibt, sollte dieses in die Umwelt gelangen. Je höher der Wert, desto schlechter sind die Auswirkungen auf das Klima. CO2 wird als Referenzwert genutzt und hat einen GWP von 1.
Kältemittel in Klimaanlagen
Eine Klimaanlage besteht in den allermeisten Fällen aus einer Inneneinheit und einer Außeneinheit. Zwischen diesen beiden Einheiten zirkuliert ein Kältemittel. Befindet sich das Kältemittel im Innengerät, entzieht es dem Raum im Kühlbetrieb überschüssige Wärme und verdampft dabei. Die aufgenommene Wärme wird dann über das Kältemittel zum Außengerät transportiert und dort mittels Verdichter auf ein höheres Temperaturniveau gebracht. Somit kann das Kältemittel auch bei warmen Außentemperaturen seine Wärme an die Umgebung abgeben. Danach erfolgt wiederum die Entspannung mittels Expansionsventil und nun beginnt der Kreislauf von Vorne.
Das Kältemittel R290
Beim Kältemittel R290 handelt es sich um das Kohlenwasserstoffmolekül Propan. Da es vor allem umweltfreundlich ist und bei der Herstellung niedrige Kosten verursacht ist es eine gute Alternative zu den sonst üblichen Fluorkohlenwasserstoffen.
Um einen sicheren Einsatz als Kältemittel für Klimageräte oder Wärmepumpen zu gewährleisten, müssen bestimmte Regeln beachtet werden. Dies liegt vor allem daran, dass es leicht brennbar ist.
Das Kältemittel R290 wird heutzutage vor allem in Klimaanlagen, Gefrier-, und Kühlanlagen verwendet. Es kommt aber auch in manchen Wärmepumpen wie beispielsweise der aroTHERM plus zum Einsatz.
Weitere Einsatzgebiete in denen das Kältemittel R290 verwendet wird, sind Flaschenkühler, Eismaschinen, Getränkespender oder Luftentfeuchter.
Das Kältemittel R410A
Das Kältemittel R410A besteht zu je 50 Prozent aus R32 (Difluormethan) und R125 (Pentafluorethan). Dieses Gemisch gehört zu den synthetischen Kältemitteln, die in Kälte- und Klimaanlagen aber auch Wärmepumpen verwendet werden.
R410A ist zwar nicht ozonschädlich, jedoch mit einem GWP (Global Warming Potential)-Wert von 2088 ein Treibhausgas.
Das Kältemittel R407c
Das Kältemittel R407C ist ein sogenanntes zeotropes Kältemittelgemisch und besteht aus drei Komponenten mit sehr unterschiedlichen Siedetemperaturen. Das bedeutet, dass die Zusammensetzung von Flüssigkeit und Dampf immer unterschiedlich ist.
Es ist nicht brennbar, nicht toxisch und farblos, besitzt jedoch ein Treibhauspotenzial (Global Warming Potential) von mehr als 1 (GWP = 1774).
Das Kältemittel R32
Das Kältemittel R32, auch unter dem Namen Difluormethan bekannt, ist ein sogenanntes Einstoffkältemittel. Es eignet sich sehr gut für Klimaanwendungen aber auch für den Heizbetrieb.
Es ist schwer entflasmmbar, nicht toxisch und farblos. besitzt jedoch ein Treibhauspotenzial (Global Warming Potential) von mehr als 1 (GWP = 675).