1234ze-Kältemittel: Wichtige Eigenschaften, Vor- und Nachteile sowie Hinweise zur Kühlraumkonstruktion

Wenn Sie einen Raum voller Kältetechniker nach dem Kältemittel 1234ze fragen, werden Sie unterschiedliche Reaktionen erhalten, von Begeisterung bis hin zu vorsichtiger Vorsicht. Das ist normal für jede Flüssigkeit, die aus einer Nische in die gängige gewerbliche Kühlung gelangt. Es steht außer Frage, dass sich R-1234ze einen festen Platz in der Toolbox mit niedrigem GWP verdient hat, insbesondere in Kältemaschinen, Wärmepumpen und Mitteltemperatursystemen.

Wir stellen Verflüssigungssätze, Verdampfer und Monoblock-Geräte für die gewerbliche Kühllagerung her, weshalb wir selten abstrakt über ein Kältemittel sprechen. Jede Entscheidung wird an einem praktischen Ort getroffen: Kompressorverdrängung, Rohrdurchmesser, Ölrückführung, Abtaustrategie und die Fähigkeiten des Technikers, der eines Tages die Schalttafel öffnen wird. In diesem Leitfaden erfahren Sie, was wir aus diesem Blickwinkel über R-1234ze gelernt haben.

Was ist das Kältemittel 1234ze?

R-1234ze gehört zur HFO-Familie der Hydrofluorolefine, nicht zur HFC-Familie. Sein chemischer Name ist trans-1,3,3,3-Tetrafluorpropen, und das in den meisten Kühl- und Wärmepumpengeräten verwendete Isomer wird als R-1234ze(E) geschrieben. Ein zweites Isomer, R-1234ze(Z), hat einen höheren Siedepunkt und wird hauptsächlich bei Hochtemperatur-Wärmepumpen verwendet.

Zwei Zahlen erklären, warum die Flüssigkeit überhaupt existiert. Sein Ozonabbaupotenzial liegt bei Null und sein 100-jähriges globales Erwärmungspotenzial liegt im niedrigen einstelligen Bereich, üblicherweise mit 7 unter IPCC AR4 und etwa 1,4 unter AR5. Vergleichen Sie das mit etwa 1430 für R-134a und fast 3900 für R-404A. Da die Kigali-Änderung, die europäische F-Gas-Verordnung und das US-amerikanische AIM-Gesetz den HFKW-Verbrauch nach unten drücken, ist diese Lücke das gesamte Geschäftsmodell.

R-1234ze ist ebenfalls ein A2L-Kältemittel: gemäß ASHRAE-Standard 34 und ISO 817 leicht entzündlich, mit niedriger Verbrennungsgeschwindigkeit und einer relativ hohen unteren Entflammbarkeitsgrenze. A2L ist durchaus praktikabel, da bereits Tausende von Systemen darauf laufen, es ändert jedoch die Ladegrenzen, die Leckerkennung, die Belüftung und die Serviceverfahren. Es muss dafür ausgelegt sein und darf nicht nachträglich angeschraubt werden.

Schlüsseleigenschaften, die das Systemdesign prägen

Datenblätter listen Dutzende von Zahlen auf. Bei der Auswahl der Geräte entscheiden diese über die Gestaltung eines Technikraums:

• Normaler Siedepunkt bei -19 °C , höher als die etwa -26 °C von R-134a. Der Sättigungsdruck bei einer bestimmten Temperatur ist daher niedriger, was den Druckbehälterbedarf in großen Maschinen verringert.
• Kritische Temperatur um 109 °C mit einem kritischen Druck nahe 36 bar. Dieser hohe kritische Punkt ist genau der Grund, warum R-1234ze für Wärmepumpen und Kältemaschinen geeignet ist, die in heißen Umgebungsbedingungen arbeiten.
• Geringere volumetrische Kapazität , etwa 20 bis 30 Prozent unter R-134a. Die gleiche Kühlleistung erfordert mehr Hubraum, sodass Kompressoren und manchmal auch Rohrleitungen größer ausfallen.
• Im Wesentlichen Null-Temperatur-Gleiten , weil es eine einkomponentige Flüssigkeit ist. Das Aufladen, die Leckprüfung und das Nachfüllen bleiben einfach.
• Gute Mischbarkeit mit POE-Öl , was bei HFO- und HFC-Systemen Standard ist, aber bei niedrigen Verdampfungstemperaturen dennoch eine sorgfältige Ölrückführung erfordert.
• Sicherheitsgruppe A2L , mit den oben beschriebenen Designkonsequenzen.

R-1234ze im Vergleich zu R-134a und R-404A

Der folgende Vergleich ist eine Zusammenfassung auf Planungsebene und keine Auswahltabelle. Die endgültigen Zahlen hängen vom Kompressor, dem Betriebsbereich und dem Komponentenlieferanten ab. Überprüfen Sie daher immer die genehmigten Daten, bevor Sie eine Konstruktion festlegen.

Die wichtigste Zeile in dieser Tabelle ist keine Zahl, sondern eine Warnung: R-1234ze ist kein Ersatz für R-134a. Erfahrungsberichte über Kapazitäts- und Effizienzverluste im zweistelligen Bereich durch einfache Ladungswechsel sind weit verbreitet, und Kompressoren, die für eine Flüssigkeit zugelassen sind, sind nicht automatisch auch für die andere zugelassen. Eine ordnungsgemäße Umrüstung bedeutet einen anderen Kompressor, erneut überprüfte Wärmetauscher, ein neues Expansionsgerät, aktualisierte Steuerungen und Kältemittelerkennung. Wenn man es wie einen Gasaustausch behandelt, enden Projekte am Ende enttäuschend.

Wo das Kältemittel 1234ze in die gewerbliche Kühlung passt

Bisher konzentriert sich die Einführung auf drei Bereiche:

• Kühler. Dies ist mit Abstand die größte Anwenderbasis, insbesondere bei Zentrifugen- und Schneckenmaschinen, bei denen der niedrige Druck und die hohe kritische Temperatur für den Konstrukteur von Vorteil sind.
• Wärmepumpen. Der hohe kritische Punkt ermöglicht eine nutzbare Heizleistung bei erhöhten Vorlauftemperaturen. Bei Projekten, die auch eine Heizung benötigen, ist es verständnisvoll wie ein Heißfluorgerät mit variabler Frequenz die Erwärmung verbessert Leistung neben der Wahl des Kältemittels.
• Mitteltemperaturkühlung und Kühllagerung. Vitrinen, Molkereien, Gemüselager und Verarbeitungsbereiche mit einer Temperatur von etwa -5 °C bis 10 °C sind eine natürliche Ergänzung, oft als obere Stufe einer CO2-Kaskade.

Wo R-1234ze normalerweise nicht die Lösung ist, ist die Tiefkühlpflicht. Tieftemperatur-Gefrierräume nahe -25 °C bis -35 °C bevorzugen immer noch CO2 oder etablierte HFC-Ersatzstoffe, da die Druckniveaus und die volumetrische Kapazität von R-1234ze die Ausrüstung groß machen und die Effizienz schwieriger zu verteidigen ist.

Für Kühlräume mit mittlerer Temperatur ist eine wassergekühlte Kondensationseinheit oft die effizienteste Möglichkeit, Wärme in einem engen Anlagenraum oder an einem Standort mit hoher Umgebungstemperatur abzuleiten, und sie passt gut zu einer Kältemittelstrategie mit niedrigem GWP.

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Passende Verflüssigungssätze, Verdampfer und Steuerungen

Eine geringere Volumenkapazität und geringere Drücke wirken sich auf das gesamte System aus. In der Praxis bedeutet ein Kältemittelwechsel in der Regel eine größere Spulenoberfläche, einen anderen Kältemittelverteilungsansatz und eine Überprüfung des Temperaturunterschieds, den Sie zwischen Raumluft und Verdampfungstemperatur in Kauf nehmen. Kürzere Temperaturunterschiede verbessern die Effizienz und Produktqualität, erfordern jedoch größere Spulen.

Für einen schnellen Abkühlbetrieb in Räumen mit mittlerer Temperatur sorgt ein Verdampfer, der für eine kontrollierte hohe Temperaturdifferenz ausgelegt ist, dafür, dass der Raum stabil bleibt, ohne dass die Anlage überdimensioniert wird.

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Kontrollen verdienen die gleiche Aufmerksamkeit. Da das Kältemittel selbst einen wesentlich geringeren CO2-Fußabdruck aufweist, ergibt sich die verbleibende Umweltbelastung aus dem Energieverbrauch, und dieser wird bei Teillast bestimmt. Der Betrieb mit variabler Frequenz, der variable Saugdruck und die bedarfsgerechte Abtauung sind wichtiger als die Flüssigkeit in der Leitung. In dieser Hinsicht bietet Ihnen eine Heißfluor-Einheit mit variabler Frequenz Kapazitätsmodulation und Heißgasabtauung aus einem einzigen Paket, was sowohl die Betriebsstunden als auch den Strombedarf in Kühllagern mit mittlerer Temperatur reduziert.

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Was Sie vor dem Commit überprüfen sollten

Bevor ein Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial in eine Spezifikation aufgenommen wird, führen wir die Projektteams durch diese Checkliste:

1. Lokale Vorschriften und Gebührengrenzen, einschließlich der Raumvolumenregeln, die für A2L-Flüssigkeiten in bewohnten oder öffentlichen Räumen gelten.
2. Schriftliche Kompressorgenehmigung und veröffentlichte Leistungsdaten für Ihre genauen Verdampfungs- und Kondensationsbedingungen.
3. Komponentenkompatibilität, insbesondere Elastomere, Expansionsventile, Filtertrockner und Druckschalter.
4. Ölmanagement: POE ist hygroskopisch, daher entscheiden Evakuierungsqualität und Feuchtigkeitskontrolle über die Lebensdauer des Systems.
5. Kältemittelerkennung, Alarmlogik und Belüftung sind auf die tatsächliche Ladung abgestimmt, keine auf dem Typenschild angegebene Schätzung.
6. Servicebereitschaft, von der Bergungsausrüstung bis zur Technikerschulung, denn eine Flüssigkeit, die niemand warten kann, wird zu einem teuren Fehler.

Fragen, die wir am häufigsten hören

Kann ich R-1234ze einfach in ein bestehendes R-134a-System einfüllen?

Nein. Sowohl die Kapazität als auch die Effizienz leiden darunter, das Schmiermittel und das Expansionsgerät verhalten sich möglicherweise nicht wie erwartet und die Garantielage wird unklar. Bei einem Umbau handelt es sich um ein geplantes Projekt, nicht um einen Gasaustausch.

Ist die A2L-Klassifizierung in kleinen Kühlräumen ein Problem?

Es ist überschaubar, aber nicht kostenlos. Ladegrenzen, Leckerkennung, Beschilderung und Belüftung erfordern alle Aufmerksamkeit, und gerade in kleinen geschlossenen Räumen sind diese Regeln am härtesten.

Funktioniert es in heißen Klimazonen?

Ja, und das ist eine seiner Stärken. Die sehr hohe kritische Temperatur sorgt dafür, dass die Leistung auch bei hohen Umgebungsbedingungen vorhersehbar bleibt, was für Projekte in Südasien, dem Nahen Osten und Lateinamerika von Bedeutung ist.

Wenn Sie Kältemitteloptionen für einen Kühlraum, ein gewerbliches Kühllager oder eine Anlage abwägen, die sowohl Kühlung als auch Heizung benötigt, besprechen wir gerne die Details mit Ihnen. Unser Sortiment an Verflüssigungssätze deckt luftgekühlte, wassergekühlte, seitliche Auslass-, obere Auslass- und variable Frequenzkonfigurationen ab. Wir helfen Ihnen dabei, die Maschine, den Verdampfer und die Steuerungen an die von Ihnen gewählte Flüssigkeit und Betriebsart anzupassen. Senden Sie uns Ihre Zimmerbedingungen und wir kommen mit einer praktischen Auswahl statt einer Katalognummer zurück.