Daikin
Fakt ist: Kältemittel mit einem hohen GWP schaden dem Klima, wenn sie in die Atmosphäre gelangen. Zu hinterfragen ist jedoch, ob Kältemittel wirklich in diesem hohen Maße austreten, wie gerne zitiert wird („bis zu 5 %/a bei Split-Klima“). Die Zahlen des Verbands Deutscher Kälte-Klima-Fachbetriebe (VDKF) zu den Leckageraten zeigen ein anderes Bild.
Die Analyse anonymisierter Nutzerdaten der VDKF LEC-Software1) von rund 45 000 Anlagenbetreibern mit insgesamt rund 200 000 Kälte- und Klimaanlagen hat Folgendes ergeben: Mit einem Anteil von 38 % (75 817 Anlagen) stellen die R410A-Anlagen die mit Abstand größte Anzahl aller Systeme, gefolgt von R134a-, R407C- und R404A-Anlagen.
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Seit der Markteinführung der VDKF LEC-Software im Jahr 2005 nutzen in Deutschland über 1000 Fachunternehmen das LEC-Programm, um die gesetzlich geforderten Aufzeichnungspflichten für Kälte- und Klimaanlagen für Betreiber und Fachbetrieb zu erfüllen. Im Artikel geht es besonders um die aus den LEC-Daten erhobenen nachgefüllten Kältemittel, die eine Aussage über die Kältemittelemissionen in Deutschland aus den bei der Analyse berücksichtigten 199 688 Kälteanlagen von 45 400 Betreibern ermöglichen. In diesen bewerteten Kälteanlagen befinden sich insgesamt rund 2520 t Kältemittel (vgl. Branchenbuch der Kälte- und Klimatechnik 2020 S. 465 ff.).
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Reißerische Berichterstattung
Bevorzugt im Sommer berichtet die Tages- und Wirtschaftspresse immer wieder reißerisch und in der Regel technisch wenig fundiert über Klimaanlagen. Mit solcher Berichterstattung gerät eine ganze Branche in Verruf, die für viele Bereiche unseres täglichen Lebens, wie die Lebensmittelkühlung, die Krankenhaus- und Laborklimatisierung, überlebenswichtig ist. Betroffen ist aber auch das Geschäft mit Klimaanlagen im privaten und gewerblichen Bereich, für deren Einsatz es schließlich auch gute Gründe gibt. Hierzu zwei Beispiele aus den Medien:
So titelte die Süddeutsche Zeitung im September 2019: „Klimaanlagen sind Klimakiller. In vielen Kühlaggregaten stecken klimaschädliche fluorhaltige Kältemittel. Durch Risse können sie in die Atmosphäre gelangen.“
Und im Juli 2020 sendete das ZDF in der Reihe „planet e.“ den Beitrag „Klimakiller Klimaanlagen“, in dem das Umweltbundesamt zu Wort kommt. Dort erklärt Dr. Daniel de Graaf: „Im Schnitt entweichen bei jeder Split-Klimaanlage im Jahr etwa 5 % des Kältemittels – bei der Befüllung, im Betrieb durch Lecks, bei der Wartung und der Entsorgung.“
VDKF
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Der überwiegende Teil der R410A-Anlagen ist bei VRF-Klima (12 987 Anlagen) und bei Split-Klima (70 092 Anlagen) angesiedelt (Stand der anwendergruppen- und füllmengenbezogenen Leckageraten vom 22. Mai 2019). Die durchschnittlichen Leckageraten (inklusive Havarien) aller Anlagen in Deutschland der Jahre 2014 bis 2018 liegen konstant zwischen 2 %/a und ca. 3 %/a (Bild 2). Die Auswertung zeigt, dass R422D-, R507A- und R404A-Anlagen relativ hohe durchschnittliche Leckageraten, R134a- und R410A-Anlagen jedoch relativ niedrige Werte aufweisen (Bild 3).
Die Leckagen in den Bereichen Gewerbekälte (3,83 %/a) und Sonderanlagen (2,92 %/a) sind nach wie vor überdurchschnittlich hoch. Stark unter dem Durchschnitt liegen Split-Klima (1,53 %/a), Zentralklima (1,32 %/a) und VRF-Anlagen (1,75 %/a), alle weisen also eine besonders hohe Dichtheit auf (Bild 4).
Die Zahlen zeigen, dass Anlagen, die aus der Serienfertigung stammen und nach dem Plug-and-play-Prinzip installiert werden können, eine niedrigere Leckagerate als individuell erstellte Anlagen – die nach wie vor in der Gewerbekälte noch häufig zum Einsatz kommen – aufweisen. Zwischen den erfassten Leckageraten von 1,53 %/a im Split-Klimabereich und den hierfür vom Umweltbundesamt kommunizierten Leckagen von 5 %/a (siehe Info-Kasten) liegt eine große Diskrepanz.
Gesetze und Regeln rund um Kältemittel
Gesetzliche Regelungen, wie die EU-weit verbindliche F-Gase-Verordnung (EU-Verordnung 517/2014 über fluorierte Treibhausgase), sowie höhere Anforderungen an die Energieeffizienz und Klimaverträglichkeit der Systeme haben dazu geführt, dass sich der Markt hin zu Kältemitteln mit niedrigem GWP entwickelt hat. Denn die F-Gase-Verordnung schreibt eine Begrenzung der CO2-Äquivalente (Kältemittelmenge × GWP) der insgesamt in der EU neu in der Verkehr gebrachten Menge fluorierter Treibhausgase inklusive solcher als Kältemittel eingesetzten Stoffe vor. Bis 2030 erfolgt eine schrittweise Reduktion der Obergrenze auf ein Fünftel bezogen auf die Menge im Basisjahr 2015. Obergrenzen für bestimmte Anwendungen oder einzelne Länder gibt es dabei nicht.
Um die Umsetzung der F-Gase-Verordnung sicherzustellen, sind Technologien zur Senkung der technisch erforderlichen Kältemittelmenge sowie praxistaugliche Niedrig-GWP-Kältemittel heute verfügbar. Daikin hat bereits im Jahr 2013 als erster Hersteller im Bereich Split-Klima auf das Kältemittel R32 gesetzt. Nachdem der gesamte Split-Klimabereich von Daikin bereits auf R32 umgestellt wurde, folgt nun das VRV-Portfolio mit der Einführung der neuen Serie VRV 5 S für das Heizen und Kühlen kleinerer gewerblicher Anwendungen.
Das Kältemittel R32 (Difluormethan) bringt mehrere Vorteile mit. Dazu gehören das niedrige GWP von 675 (ein Drittel des GWP von R410A) sowie der geringere Stromverbrauch der Systeme. R32 ist ein Reinstoff-Kältemittel, das problemlos gehandhabt werden kann. Es ist aufgrund seiner geringen Entflammbarkeit als A2L-Kältemittel klassifiziert und kann gefahrlos in einer Vielzahl von Systemen eingesetzt werden. Weiterhin ist die Kältemittelfüllmenge für R32 circa 10 % geringer als für R410A (R410A ist ein azetropes Gemisch aus 50 % R32 und 50 % R125.)
Sichere Produkte: Leckagen bestmöglich verhindern
Alle in Verkehr gebrachten Geräte und Anlagen müssen sicher sein. Das bedeutet auch, dass Leckagen bestmöglich zu verhindern sind. Wie ein Hersteller dies erreicht, bleibt ihm überlassen. Normen (technische Regelwerke) vereinfachen grundsätzlich die Einhaltung der Sicherheitsanforderungen, da sie klare Vorgaben enthalten. Hersteller können aber, basierend auf ihrer eigenen Risikobewertung, weitere Sicherheitsmaßnahmen ergänzen. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn Normen noch nicht dem neuesten Stand der technischen Entwicklung Rechnung tragen.
In Bezug auf die VRF/VRV-Technologie gibt es zwei Normen, die für diesen Anwendungsbereich gelten: EN 378 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen“ sowie der Produktstandard für Klimaanlagen und Wärmepumpen IEC 60 335-2-40. Beide Normen behandeln Sicherheitsvorschriften bezüglich der Entflammbarkeit. Nur EN 378 befasst sich auch mit der Toxizität von Kältemitteln. Allerdings weist EN 378 darauf hin, spezifische Produktstandards anzuwenden, sofern diese vorhanden sind. Es gilt dabei die Regel, dass diese spezifischen Produktstandards (IEC 60 335-2-40) Vorrang vor allgemeinen Normen (EN 378) haben.
Bei der neuen Serie VRV 5 S hat Daikin deshalb im Bereich der Entflammbarkeit die IEC 60 335-2-40 angewendet, womit gleichzeitig die Anforderung bezüglich der Toxizität aus EN 378 erfüllt wird. Die IEC 60 335-2-40 gibt klare Informationen darüber, welche Sicherheitsvorkehrungen erforderlich sind und wie sie funktionieren müssen – zum Beispiel die Position eines Sensors im Raum, dessen Reaktionszeit sowie Gegenmaßnahmen.
Dies beinhaltet, dass in den Installationsanweisungen die einzuhaltenden Mindestraumgrößen bezogen auf die R32-Füllmenge aufgeführt sind. Zusätzliche Unterstützung bei der Auslegung der Systeme wird durch die Planungssoftware zur Verfügung gestellt. Werden die Vorgaben bei der Installation eingehalten, handelt es sich um eine sichere Installation, für die Daikin die Verantwortung als Hersteller übernimmt.
Sicherheitsmerkmale für den Betrieb mit A2L-Kältemittel integrieren
Daikin
Einzigartig im VRF/VRV-Bereich ist das bei der neuen Serie VRV 5 S werkseitig integrierte Sicherheitssystem (Bild 5), das speziell für das Kältemittel R32 entwickelt wurde. Ab Werk sind alle notwendigen Sicherheitseinrichtungen für den Betrieb mit diesem A2L-Kältemittel integriert, sodass bereits Räumlichkeiten ab 10 m2 klimatisiert werden können.
So verfügt das System über ein spezielles akustisches und visuelles Kältemittelalarm-Management über die Madoka-Fernbedienung (Bild 6). In den Innengeräten sind Leckagesensoren verbaut. Im seltenen Fall einer Leckage schaltet das System sofort ab und sendet einen Alarm. Gleichzeitig saugt das Außengerät das gesamte Kältemittel aus der Anlage ab und sperrt anschließend den Betrieb, sodass kein weiteres Kältemittel in den Raum strömen kann.
Daikin
Auch zentrale Regelungskomponenten wie der „intelligent Touch Manager“ (iTM) oder der „intelligent Tablet Controller“ (iTab) geben einen Alarm aus. Und die Auslegungssoftware VRV express informiert den Planer schon im Vorfeld, ob das geplante System den gesetzlichen Anforderungen in Bezug auf die zulässige Kältemittelfüllmenge und Raumgröße entspricht.
Da alle Sicherheitsvorkehrungen im System integriert sind, ist eine hohe Flexibilität mit einer Rohrleitungslänge von bis zu 300 m und bei der Raumauswahl gegeben. So können unter bestimmten Auslegungsvoraussetzungen bereits Raumgrößen ab 10 m2 realisiert werden. Ohne diese Sicherheitsmaßnahmen wäre der Einsatz deutlich unflexibler, weil größere Räume ab 26,5 m2 nötig wären. Somit lässt sich die Serie VRV 5 S aufgrund der R32-Sicherheitsvorkehrungen in der Planung und Ausführung genauso einfach wie ein VRV-System mit R410A handhaben.
Aber eine Leckage bei einem VRV-5-S-System hätte aufgrund der Kältemitteleigenschaften und der Sicherheitsvorkehrungen einen signifikant geringeren CO2-Äquivalent-Eintrag in die Atmosphäre als dies bei einem vergleichbaren R410A-System der Fall wäre.
VRV/VRF: Technologie für die Energiewende
Durch ihre hohe Primärenergieausnutzung und die Antriebsenergie Strom sind VRV/VRF-Systeme heute bereits ein wesentlicher Baustein zur Umsetzung der Energiewende im Gebäudebereich. Denn Klimatechnik kann mittlerweile viel mehr als ein angenehmes Raumklima schaffen.
Durch den Einsatz des Niedrig-GWP-Kältemittels R32, die Nutzung von Luft, Erdwärme oder Abwasser als erneuerbare Energiequellen sowie die interne Nutzung von Prozessabwärme trägt sie zur energieeffizienten, CO2-armen und umweltfreundlichen Kühlung, Beheizung und Lüftung von Gebäuden bei und kann hier die fossilen Energieträger Heizöl und Erdgas mit Vorteilen für das Klima ersetzen. Mit der fortschreitenden Dekarbonisierung der Stromerzeugung vergrößert sicher der Vorteil.
Dem Vorurteil, Klimatechnik sei klimaschädlich, können und müssen wir als Branche ganz entschieden etwas entgegensetzen. Die Lösungen dafür existieren.
Dieser Artikel erschien zuerst in der Heftausgabe 12-2020 des TGA Fachplaners unter dem Titel „Sind Klimaanlagen wirklich Klimakiller?“ von Volker Weinmann.
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