Alternative Kühlmethoden
Auf der Suche, ein geeignetes "natürliches" Kältemittel zu finden, das zukunftsfähig ist und den Anforderungen entspricht.
Treten "alte Bekannte" die Nachfolge von R134a an? Ammoniak und einige Kohlenwasserstoffe waren lange Zeit bewährte Kältemittel, bis sie Mitte des 20. Jahrhunderts von den FCKWs allmählich verdrängt wurden. Heute erleben sie als „natürliche“ Kältemittel in unterschiedlichen Anwendungsbereichen der Kältetechnik eine Renaissance. Das hat seine Gründe, denn sie sind eine interessante Alternative zu den ozon- und klimaschädigenden FCKWs. Diese Kältemittel stehen für den gesamten Temperaturbereich der Kompressionskältemaschinen (– 120 °C bis + 20°C) zur Verfügung, haben kein Ozonzerstörungspotential und kein oder ein nur geringes Treibhauspotential.
Wäre ein Kohlenwasserstoff, wie Propan oder Isobutan, als Kältemittel denkbar?
Jedes dieser Kältemittel hat seine Vor- und Nachteile. Alle besitzen eine günstige Umweltwirkung. Bei der Diskussion sollte eines nicht vergessen werden: Eine Kälte-Klima-Branche, die mittelfristig ihren erwarteten Beitrag zur Erderwärmung auf diese Weise um ganze zwei Drittel unterschreiten kann, könnte die jahrzehntelange zähe Debatte um die Umweltwirkung ihrer Kältemittel damit endlich abschließen.
Kohlenwasserstoffe
Kohlenwasserstoffe sind ebenfalls effiziente Kältemittel. Als Ersatzstoff eignet sich speziell R290 (Propan). Drucklagen und Kälteleistung sind ähnlich wie bei R22 und das Temperaturverhalten ist so günstig wie bei R12 und R502. Kälteanlagen mit Propan sind weltweit seit vielen Jahren, vornehmlich im industriellen Bereich, in Betrieb. Es handelt sich also um ein erprobtes Kältemittel. Außerdem ist ein steigender Trend zum Einsatz in gewerblichen Kälteanlagen und Flüssigkeits-Kühlsätzen festzustellen. Ein Nachteil der Kohlenwasserstoffe ist, daß sie explosive Gemische in der Luft bilden können. Bei den in gewerblichen Anwendungen gebräuchlichen Füllmengen hat dies eine Ausführung des Systems entsprechend den Explosionsschutz-Bestimmungen zur Folge.
Bei Kühlgeräten zählen auch die "äußeren Werte"
Eine gezielte Luftführung muß bei Kühlgeräten nicht nur im Schrankinneren gewährleistet sein – für die Kühlleistung mitentscheidend ist auch ihre „Außenwirkung“. Kühlgeräte müssen ihre Abwärme ungehindert an die Umgebung abgeben können. Im Innen- wie auch im Außenkreislauf von Schaltschrank-Kühlgeräten ist daher eine optimale Luftführung sicherzustellen.
Das nachfolgende Beispiel veranschaulicht sehr deutlich die negative Auswirkung einer unzureichenden Luftführung im Außenkreislauf. Die warme Abluft des Wandanbau-Kühlgeräts eines Wettbewerbers wird an den Seiten links und rechts oben aus dem Gerät herausgeführt. Die Schrankoberfläche wird so direkt mit der Wärmestrahlung beaufschlagt. Über Konvektion gelangt diese dann wieder in den Schrank und führt unweigerlich zu einer nachhaltigen Erhöhung der Schaltschrank- Innentemperatur und letztlich der abzuführenden Verlustleistung. Dies bedeutet wiederum die Verwendung von Geräten mit großer Kühlleistung. Zwischen den beiden Geräten bildet sich eine Art Kanal, in den von beiden Geräten die Warmluft eingeblasen wird. An dieser Stelle sind deshalb auch extreme Temperaturverläufe erkennbar.
Bei Geräten mit optimaler Luftführung wird die Schrankoberfläche nicht durch die warme Abluft der Geräte nachhaltig negativ beeinflußt. Die untere der beiden Thermographie-Aufnahmen verdeutlicht dies eindrucksvoll.
Grünes Licht für CO2 im Kfz
Der Bann der EU gegen das Kühlmittel R134a schließt auch den Automotive-Bereich mit ein. Die Zulieferer müssen sich auf das Kühlmittel CO2 für Fahrzeug-Klimaanlagen und damit auf eine teurere Technologie einstellen. Klimaanlagen in Fahrzeugen machen zwar nur etwa 5 % der vom Verkehr verursachten klimaschädlichen Emissionen aus, doch auch dieser Anteil ist der EU zuviel: Ab dem 1. Januar 2007 sind nur noch solche Stoffe zugelassen, deren GWP (Global Warming Potential auch Rittal Klima-Lexikon Juli 2004) maximal einen Wert von 150 erreicht – ab dem Jahr 2011 soll dieser Wert sogar auf 50 sinken. Eine langfristige Alternative wäre dabei auch hier CO2, denn die Zahlen sprechen für sich: Über einen Zeitraum von 100 Jahren wirken 1300 kg CO2 auf unser Erdklima wie 1 kg R134a.
In den letzten Jahren stieg weltweit der Energieverbrauch für die Klimatisierung von Gebäuden durch Kältemaschinen stark an. Als Ursache des erhöhten Klimatisierungsbedarfes kommen ein zunehmender Glasanteil, der immer weiter steigende Einsatz von technischem Equipment wie Computer, Kopierer und Großrechen-Anlagen und die höheren Komfortansprüche der Gebäudenutzer in Frage. Gerade die kontinuierlich kompakter und leistungsfähiger werdenden Rechenzentren benötigen eine immer höhere Kühlleistung. Aber auch im modernen Anlagen- und Schaltschrankbau wird immer mehr Leistungselektronik eingesetzt, so dass sich im Schnitt die Verlustleistung in Schaltschränken in den letzten Jahren mehr als verdoppelt hat.
