R134a-Alternativen

Neben den bereits beschriebenen brennbaren HFO-Kältemitteln R1234yf und R1234ze(E), stehen mittlerweile auch nicht brennbare Gemische als R134a-Alternativen zur Verfügung. Wie zuvor erwähnt, ist hierfür die Ausgangssituation am günstigsten.

Es können GWP-Werte von ca. 600 erreicht werden. Dies entspricht weniger als der Hälfte im Vergleich zu R134a (GWP = 1430). Darüber hinaus können solche Gemischvarianten azeotrope Eigenschaften aufweisen, sie lassen sich daher wie Einstoff-Kältemittel anwenden.

Seit einiger Zeit wird ein von Chemours entwickeltes Gemisch mit der Bezeichnung Opteon^TM XP-10 in größerem Umfang in realen Anlagen eingesetzt. Die bisher vorliegenden Ergebnisse sind sehr zufriedenstellend.

Dies gilt gleichfalls für eine von Honeywell angebotene R134a-Alternative mit der Bezeichnung Solstice^® N-13, die sich jedoch in der Gemischzusammensetzung unterscheidet.

Die Kältemittel werden unterdessen in der ASHRAE Nomenklatur unter R513A (Chemours) und R450A (Honeywell) geführt.

Zur gleichen Kategorie gehören auch die Kältemittel-Gemische R516A (ARKEMA ARM 42) sowie R456A (Koura/Mexichem AC5X).

Bei diesen Optionen sind Kälteleistung, Leistungsbedarf und Drucklagen ähnlich wie bei R134a. Damit können auch Komponenten und Anlagentechnologie übernommen werden. Es werden nur geringfügige Änderungen wie z.B. Überhitzungseinstellung der Expansionsventile erforderlich.

Als Schmierstoffe eignen sich Polyol-Ester, die jedoch besondere Anforderungen z.B. bei Einsatz von Additiven erfüllen müssen.

Besonders günstige Perspektiven ergeben sich bei Supermarktanwendungen im Normalkühlbereich in Kaskade mit CO₂ für Tiefkühlung. Ebenso in Flüssigkeitskühlsätzen mit größeren Kältemittelfüllmengen, bei denen der Betrieb mit brennbaren oder toxischen Kältemitteln umfangreiche Sicherheitsmaßnahmen erfordern würde.

Eine Besonderheit ist das Kältemittel R515B, ein azeotropes Gemisch aus R1234ze(E) und einem Anteil R227ea. Diese vom Hersteller Honeywell als R134a-Alternative deklarierte Stoffpaarung ist trotz des sehr niedrigen GWP von ca. 300 nicht brennbar (A1).

Zu berücksichtigen ist jedoch wie beim zuvor beschriebenen R1234ze(E), dass es sich nur unter Einschränkung um eine Alternative handelt. Die volumetrische Kälteleistung liegt ebenfalls um mehr als 20% unterhalb R134a oder R1234yf.

In diese Kategorie von Ersatzstoffen gehört auch R471A (Honeywell), ein Gemisch aus R1234ze(E), R1336mzz(E) und R227ea. Bei R1336mzz(E) handelt es sich um ein nicht brennbares HFO Niederdruck-Kältemittel, das auch mit Turboverdichtern und für Hochtemperatur-Wärmepumpen eingesetzt werden kann. Bedingt durch die beiden HFO-Hauptkomponenten liegt der GWP des Gemisches bei < 150. Es ist dennoch nicht brennbar (A1).

Nachteilig ist allerdings die im Vergleich zu R515B noch geringere volumetrische Kälteleistung.