Bild 2 | GWP-Werte marktgängiger Kältemittel im Vergleich (Bild: gii die Presse-Agentur GmbH)
Umstieg erforderlich
Eine effiziente Schaltschrankkühlung trägt maßgeblich zum ausfallsicheren Betrieb von Maschinen und Anlagen bei. Bei einem durchschnittlichen Anstieg der Verlustleistung um bis zu 60 Prozent können mangelnde Kühlung und Luftzirkulation zur Bildung gefährlicher Wärmestaus und Wärmenester führen und somit die Leistung und Lebensdauer der verbauten Schaltelemente beträchtlich vermindern. Statt des kostenträchtigen Ausweichens auf sicherheitshalber überdimensionierte Systeme sollte sich die Kühlleistung der abzuführenden Verlustwärme anpassen, um eine dauerhaft konstante Schaltschrankinnentemperatur zu gewährleisten. „Das macht den Umstieg auf andere Kältemedien zu einer Herausforderung, weil die aktuellen Kompressionskühlgeräte in der Regel für den Betrieb mit R134a ausgelegt sind“, verdeutlicht Kai Kroll. „Neben der Bestimmung möglicher Alternativen, die mit ihren thermodynamischen Eigenschaften als Substitute für Tetrafluorethan in Frage kommen, müssen auch spezielle konstruktive Adaptionen des gesamten Systems berücksichtigt werden. Denn nach derzeitigem Stand sind kaum alternative Kältemittel verfügbar, die sich für einen Eins-zu-eins-Ersatz ohne Modifikationen der Kühlgerätekonstruktion eignen.“
Alternativen im Test
Gerätemodifikationen sind hauptsächlich dem Umstand geschuldet, dass fast alle zur Kühlung geeigneten Gase mit niedrigem GWP-Wert brennbar sind. Das verlangt neben der Prüfung auf Materialverträglichkeit u.a. Anpassungen bei der Leitungsmontage und Ventilausstattung. Beispielsweise müssen die herkömmlichen Schraubverbindungen durch gelötete oder verschweißte Verbindungen ersetzt werden. Elektrische Bauteile sollten auf Zündgefahren geprüft werden, fern von in Leckage-Tests ermittelten Gefahrenbereichen installiert oder zündgeschützt gekapselt sein. Außerdem sind die Befüllung und Füllmenge auf die untere Entflammbarkeitsgrenze (LFL) des Kältemittels abzustimmen, damit sich unter den betriebsbedingten Temperatur- und Druckverhältnissen kein zündfähiges Gemisch ergeben kann. Einen besonders günstigen GWP-Wert von kleiner 2 weist das Tetrafluorpropen R1234yf auf, das viele Automobilhersteller mittlerweile anstelle von R134a für die Fahrzeug-Klimatisierung verwenden. Seifert Systems hat R1234yf auf seine Tauglichkeit für Kompressionskühlgeräte getestet. Probeläufe mit Geräten der neuen Baureihe SlimLine Pro ergaben, dass sich mit dem mäßig entflammbaren Gas unter Vermeidung von Zündgefahren, annähernd gleich gute Energieeffizienz-Verhältnisse wie mit R134a erzielen lassen.
Am Markt diskutierte Übergangslösungen
Für ein Drop-in Replacement von R134a kommen Gasgemische wie R513A infrage. Bei R513A handelt es sich um eine binäre azeotrope Mischung, die zu 56 Prozent aus R1234yf und zu 44 Prozent aus R134a besteht. Als Kältemittel fällt es unter die Sicherheitsklasse A1 und besitzt eine mit R134a vergleichbare Kälteleistung und Energieeffizienz. Aufgrund seines hohen Global Warming Potentials von 573 stellt R513A jedoch allenfalls eine kurzfristige Übergangslösung dar. „Auf längere Sicht werden die steigenden Anforderungen an den Klimaschutz auch für die Schaltschrankklimatisierung neue Lösungen erfordern, deren Entwicklung wir als Vorreiter in der industriellen Kühltechnik schon heute vorantreiben“, resümiert Kai Kroll von Seifert Systems.
Fazit
Im Kontext des Klimawandels unterliegt das Global Warming Potential von Kältemitteln verschärfter Beobachtung. Regelungen für die Automobilindustrie sowie internationale Abkommen zur Emissionsbegrenzung sind richtungsweisend für die Kältemitteltechnologie und wirken sich auch auf Systeme zur Schaltschrankklimatisierung aus. Deshalb erprobt und testet Seifert Systems als einer der führenden Hersteller moderner Kühlsysteme alternative Lösungen für die klimaverträgliche Schaltschrankkühlung.
