Temperier-Basics: Kältemittel

Geräte von JULABO sind Spezialisten in der hochpräzisen Flüssigkeitstemperierung. In unseren Temperiersystemen kommen je nach Einsatzzweck und Applikation unterschiedlichste Kältemittel zum Einsatz. 

Grundsätzlich wird zwischen natürlichen Kältemitteln und synthetischen Kältemitteln unterschieden, die jeweils verschiedene Vorteile und Nachteile haben.

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Natürliche Kältemittel

Natürliche Kältemittel kommen – wie der Name schon sagt – in der Natur als Substanz vor. Sie können mit geringem Aufwand hergestellt werden und gelten als umweltfreundlich. Propan, Propen, Ethan und Ethen sind gängige Vertreter dieser Kältemittel-Gruppe. Sie werden bei der Erdölherstellung als Nebenprodukte gewonnen.

Vorteile: Natürliche Kältemittel haben einen niedrigen GWP-Wert. Sie haben keinen oder nur einen sehr geringen Einfluss auf den Treibhauseffekt. Ihre Moleküle sind relativ labil und zerfallen schnell in der Atmosphäre. Zudem sind natürliche Kältemittel günstig in der Herstellung.

Nachteile: Die meisten natürlichen Kältemittel sind brennbar. Daraus ergeben sich Risiken, die bereits bei der Geräteentwicklung berücksichtigt werden müssen. Staatliche Auflagen für den Aufstellungsort, den Betrieb und den Transport von Geräten mit brennbaren Kältemitteln sollen helfen, diese Risiken zu minimieren.

Synthetische Kältemittel

Synthetische Kältemittel werden in aufwändigen Verfahren hergestellt. Dabei werden natürlich vorkommende Stoffe durch den Austausch bestimmter Atome chemisch so verändert, bis sie die gewünschten Eigenschaften haben. Bei Kohlenwasserstoffen werden zum Beispiel an bestimmten Stellen ihrer Molekülstruktur Wasserstoffatome durch Fluor, Chlor oder andere Stoffe ersetzt. Solche Kältemittel sind bekannt als halogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) oder teil-fluorierte Kohlenwasserstoffe (HFKW).

Vorteile: Synthetische Kältemittel können für unterschiedlichste Anwendungen entwickelt werden. Sie sind nicht brennbar und gelten als ungiftig. Sie werden deshalb auch als Sicherheitskältemittel bezeichnet.

Nachteile: Synthetische Kältemittel sind mitverantwortlich für den Abbau der Ozonschicht in der Atmosphäre und verstärken den Treibhauseffekt. Sie haben einen hohen GWP-Wert. Ihre Moleküle sind relativ stabil, weswegen sie lange in der Atmosphäre verbleiben. Synthetische Kältemittel sind relativ teuer in der Herstellung.

Treibhauspotenzial eines Kältemittels (GWP – Global warming potential)

GWP ist die Abkürzung für „Global Warming Potential“. Sein Wert steht für das Erderwärmungs- bzw. Treibhauspotenzial einer Substanz. Der GWP-Wert eines Kältemittels definiert dessen relatives Treibhauspotenzial in Bezug auf CO₂ (auch als CO₂-Äquivalent bezeichnet). Der Wert beschreibt die Erderwärmungswirkung über einen Zeitraum von 100 Jahren. Je höher der GWP-Wert einer Substanz ist, umso klimaschädlicher ist sie.

Beispiel: Das weit verbreitete Kältemittel R134a hat einen GWP-Wert von 1430. Das bedeutet, dass ein Kilogramm R134a innerhalb der ersten 100 Jahre nach der Freisetzung 1430-mal so stark zum Treibhauseffekt beiträgt wie ein Kilogramm CO₂. Die Freisetzung von 1 kg R134a entspricht also der Freisetzung von 1430 kg CO₂.

Auswahl des Kältemittels

Die Leistungsperformance der beiden Kältemittelgruppen ist etwa vergleichbar. Bei der Auswahl eines Kältemittels gilt es deshalb unter anderem zu prüfen, wie die Umgebungsbedingungen des Betriebsorts beschaffen sind und welche landesspezifischen Richtlinien bei Betrieb, Transport und Entsorgung von Geräten mit Kältemitteln beachtet werden müssen.

In den Ländern der EU regelt z. B. die EU-Verordnung 517/2014 den Umgang mit fluorierten Treibhausgasen. Darüber hinaus gibt es weitere nationale Gesetze und Richtlinien, die evtl. berücksichtigt werden müssen.

Propan-Atome

Zusammenfassung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass natürliche Kältemittel umweltschonender und günstiger in der Herstellung sind, während synthetische Kältemittel für spezielle Anwendungen entwickelt werden und aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung ein hohes Treibhauspotenzial aufweisen. Der GWP-Wert eines Kältemittels ist hierfür ein wichtiges Kriterium.

JULABO, mit über 50-jähriger Erfahrung in der Entwicklung von Temperierlösungen, steht Ihnen bei allen Fragen rund um Kältemittel als kompetenter Ansprechpartner zur Verfügung. Wir helfen Ihnen auch dabei, das für Ihre Anwendung und zu den in Ihrem Land jeweils geltenden Richtlinien und Gesetzen passende Kältemittel auszuwählen. Sprechen Sie uns an.