Kältemittel: Definition, Einsatz und Überblick

Kältemittel sind Flüssigkeiten mit speziellen Eigenschaften, die als Wärmeträger in Kühlaggregaten zum Einsatz kommen. Sie sind Voraussetzung für die Funktion von Kälteprozessen und ermöglichen somit den Betrieb von Klimaanlagen, Kältemaschinen, Kühlschränken oder Wärmepumpen. Doch was zeichnet Kältemittel eigentlich aus? Welche Eigenschaften haben die wichtigsten Mittel und wann kommt welches Medium zum Einsatz? Deutsche-Thermo gibt einen Überblick und zeigt auf, warum natürliche Kältemittel an Verbreitung gewinnen.

Kältemittel

Die Themen im Überblick

Was sind Kältemittel? Definition und Erklärung

Thermische Energie strömt grundsätzlich nur vom höheren zum niederen Temperaturniveau. Während dieses Prinzip der Thermodynamik die Funktionsweise einer Heizung erklärt, widerspricht er der Klimatechnik. Denn Letztere führt Energie von einem Kühlgut an die wärmere Umgebung ab. Möglich ist das mit speziellen Medien: Den sogenannten Kältemitteln.

Arbeitsmedien für Kältemaschinen und Wärmepumpen

Die DIN EN 378 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen“ definiert Kältemittel als strömende Medien (Fluide) für die Wärmeübertragung in Kälteanlagen. Sie nehmen bei niedrigem Druck und niedriger Temperatur Wärme auf, welche sie bei höherem Druck und höherer Temperatur wieder abgegeben. Die Mittel gehen dabei üblicherweise vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand über und lassen sich anschließend komplett regenerieren. Letzteres ist wichtig, damit Kälteprozesse fortwährend laufen und der Verbrauch der Fluide gering bleibt.

Für jeden Einsatzbereich das passende Kältemittel

Klimaanlagen, Kühlschränke oder Tiefkühlzellen arbeiten zwar nach dem gleichen Prinzip, haben aber ganz unterschiedliche Einsatzgebiete. Während Erstere Raumluft leicht abkühlen, sorgen Kühlschränke für Temperaturen um den Gefrierpunkt. Tiefkühlzellen gehen noch einiges weiter und kühlen ihren Innenraum auf unter minus 40 Grad Celsius ab. Kältemittel arbeiten in all den genannten Bereichen, müssen dafür aber ganz unterschiedliche Anforderungen erfüllen. Das heißt, dass die Auswahl der Medien immer individuell erfolgen muss. Ein Universalmittel, welches unter allen Umständen optimal arbeitet, gibt es nicht.

Grundlegende Anforderungen an die Wärmeträger

Ungefährlich, nicht korrosiv und günstig: Das optimale Kältemittel erfüllt verschiedenste Anforderungen. Es darf nicht brennbar sein, der Umwelt nicht schaden und sollte gut mit Ölen mischbar sein. Während eine hohe thermische und chemische Stabilität wichtig ist, sollte die Verdichtungstemperatur möglichst niedrig sein. Alles in allem kommt es auch darauf an, dass Kältemittel günstig in der Anschaffung und im Betrieb sind.

Die wichtigsten Anforderungen in der Übersicht:

  • umweltverträglich
  • nicht brennbar
  • nicht giftig
  • nicht korrosiv
  • mit Öl mischbar
  • günstig in der Anschaffung
  • effizient im Anlagenbetrieb
  • thermisch und chemisch stabil
  • niedrige Verdichtungstemperatur

Einsatz der Medien in verschiedenen Bereichen

Kältemittel kommen grundsätzlich in Kälteanlagen zum Einsatz. Dabei handelt es sich um Maschinen für die Kühlung von Gütern oder Räumen. Aber auch mobile Heizgeräte setzten auf die gleiche Technik, wie das Beispiel Wärmepumpe sehr gut deutlich macht. Im Grunde funktionieren die Anlagen dabei immer nach dem gleichen Prinzip, wie der folgende Ablauf zeigt.

01

Kältemittel verdampft:

An einem Wärmeübertrager nimmt das Medium thermische Energie auf. Diese kommt beispielsweise von der Umgebungsluft oder von Kühlwasser, welches beispielsweise zur Maschinenkühlung in der Industrie zum Einsatz kommt. Die Temperatur des Kältemittels steigt dabei an, sodass es in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht.

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Druck des Fluids steigt:

Das Kältemittelgas strömt nun zu einem thermischen oder mechanischen Verdichter, der den Druck des Mediums anhebt. Es nimmt Energie auf und erwärmt sich noch weiter. Welche Temperaturdifferenz erforderlich ist, hängt dabei von den Bedingungen am Einsatzort an. Ist die Differenz zwischen Kühl- und Umgebungstemperatur zu hoch, kommen unterschiedliche Kreisläufe mit jeweils passenden Kältemitteln zum Einsatz.

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Kältemittel verflüssigt:

Nach der Kompression strömt das heiße Kältemittelgas zu einem Verflüssiger. Dabei handelt es sich um einen Wärmeübertrager, an dem das Kältemittel Energie abgibt. Seine Temperatur sinkt und es geht allmählich in den flüssigen Aggregatzustand über.

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Druck des Fluids sinkt:

Ein spezielles Ventil setzt den Druck des Mediums anschließend auf den Ausgangszustand zurück. Das ermöglicht einerseits den fortlaufenden Betrieb des Kälteprozesses. Zum anderen aber auch die bedarfsgerechte Versorgung des Verdampfers.

Die wichtigsten Kennwerte von Kältemitteln

Grundsätzlich sollten alle Kältemittel die oben erwähnten Anforderungen erfüllen. Doch welche Eigenschaften sind ausschlaggebend dafür, ob Medien zum Einsatz kommen, oder nicht? Die folgende Tabelle gibt einen Überblick und erklärt die wichtigsten Begriffe.

EigenschaftBeschreibung
Allgemeine EigenschaftenToxizität, Korrosivität, Brennbarkeit, Verträglichkeit mit verschiedenen Materialien von Leitungen und Armaturen, Geruch
Ozonabbaupotential (ODP)Das Ozonabbaupotential (auch Ozone Depletion Potential oder ODP) beschreibt, wie stark ausgetretene Kältemittel der Ozonschicht schaden. Medien mit hohem ODP-Wert bauen viel Ozon ab und der natürliche UV-Schutz der Erde verschwindet sukzessive.
Treibhauspotential (GWP)Das Treibhauspotential (auch Global Warming potential oder GWP) beschreibt den Beitrag ausgetretener Kältemittel zum Treibhauseffekt. Ein hoher Zahlenwert wirkt sich sehr stark auf die globale Erwärmung aus und ist dadurch zu vermeiden.
LöslichkeitGemeint ist die Löslichkeit mit Ölen, die alle beweglichen Teile des Verdichters schmieren. Wichtig ist eine hohe Löslichkeit, wobei unterschiedliche Öle zum Einsatz kommen können.
Temperaturgleit Der Temperaturgleit (auch Temperaturglide) beschreibt Temperaturänderungen an einem Wärmeübertrager. Für einen effizienten Betrieb sollten diese nicht vorhanden oder zumindest sehr klein sein.
ViskositätDie Viskosität steht für die Zähflüssigkeit der Fluide. Je kleiner sie ist, umso besser strömen die Medien durch Rohre, Armaturen und Bauteile der Kälteanlage, was einen effizienten Betrieb ermöglicht.
volumetrische KälteleistungDie volumetrische Kälteleistung steht für das Verhältnis aus Leistung und Volumenstrom. Ist die Kälteleistung bei kleinem Volumenstrom sehr hoch (hohe volumetrische Kälteleistung), ermöglicht das die kompaktere und günstigere Auslegung der technischen Anlagen.
spezifische VerdampfungsenthalpieDie spezifische Verdampfungsenergie beschreibt, wie viel Energie nötig ist, um eine bestimmte Masse eines Mediums zu verdampfen. Ein hoher Wert ermöglicht es, viel Energie mit wenig Kältemittel zu transportieren. Rohre, Armaturen und Einbauteile sind kompakter und kosten in der Anschaffung weniger.
kritische TemperaturOberhalb der kritischen Temperatur gleichen sich Dichte von Flüssigkeiten sowie Gasen an, sodass ein Unterschied zwischen beiden nicht mehr feststellbar ist. Da der in Kälteanlagen nötige Phasenübergang dabei nicht mehr möglich ist, sollte die kritische Temperatur über den Betriebstemperaturen liegen.
SiedepunktDer Siedepunkt ist die Temperatur, an der ein Medium vom flüssigen in den gasförmigen Aggregatzustand übergeht. Er muss bei Kältemitteln unter der geplanten Verdampfungstemperatur liegen.

Einteilung und Bezeichnung von Kältemitteln

Die Arbeitsmedien für Kälteanlagen lassen sich drei großen Gruppen zuordnen. Das sind organische, anorganische Kältemittel sowie Kältemittelgemische. Während Erstere Kohlenstoff enthalten, sind anorganische Fluide mit Ausnahme von CO2 als Kältemittel frei davon. Ein typisches Beispiel ist Ammoniak – ein natürliches Kältemittel, dem in Folge der F-Gase-Verordnung eine immer größere Bedeutung beikommt.

Nomenklatur der Stoffe ermöglicht die einfache Unterscheidung

Um welches Arbeitsmedium es sich im Einzelfall handelt, ist am Namen beziehungsweise am Kurzzeichen erkennbar. Dieser besteht nach DIN 8960 „Kältemittel – Anforderungen und Kurzzeichen“ aus einem vorangestellten „R“ für Refrigerant (deutsch: Kältemittel) und einer Folge von Ziffern. Angehängte Buchstaben beschreiben weitere Spezifikationen und ermöglichen es, ähnliche Stoffe genau zu unterscheiden.

Bezeichnung organischer Kältemittel am Beispiel einfach erklärt

Organische Kältemittel stellen den größten Bereich der Arbeitsmedien für Kälteanlagen dar. Ihre Bezeichnung folgt dabei einem eindeutigen Code, bei dem jede Ziffer für ein Bestandteil der Medien steht. Die folgende Tabelle zeigt, wie das in der Praxis aussieht.

RZiffer 0Ziffer 1Ziffer 2Ziffer 3Buchstabe
BeschreibungUngesättigte VerbindungKohlenstoffWasserstoffFluorChlorSonderfälle
BestimmungKennziffer 1Anzahl der Kohlenstoffatome minus 1Anzahl der Wasserstoffatome plus 1Anzahl der Fluoratome je MolekülAnzahl der übrigen Bindungen
Beispiel R-1232 Kohlenstoffatome1 Wasserstoffatom3 Fluoratome2 Chloratome
Beispiel R-221 Kohlenstoffatom1 Wasserstoffatom2 Fluoratome1 Chloratom
Beispiel R-13B11 Kohlenstoffatom0 Wasserstoffatome3 Fluoratome0 Chloratome1 Bromatom
Beispiel R-1150Ungesättigte Verbindung2 Kohlenstoffatome4 Wasserstoffatome0 Fluoratome0 Chloratome

Pro Kohlenstoffatom stehen insgesamt vier Bindungen bereit, wobei zwei C-Atome zusammen auch zwei Bindungen benötigen. Bei dem Kältemittel R-123 gibt es also insgesamt acht Bindungen. Zwei besetzen die Kohlenstoffatome selbst, eine das Wasserstoffatom, drei die Fluoratome und somit bleiben 2 für die Chloratome übrig. Handelt es sich um Stoffe mit genau einem Kohlenstoffatom, wäre die erste Ziffer Null – diese wird jedoch nicht geschrieben, wie am Beispiel vom Kältemittel R-22 (eigentlich R-022) gut zu erkennen ist.

Weitere Ausnahmen in der Bezeichnung organischer Kältemittel:

  • Enthält die Verbindung Brom, ist das durch ein angehängtes „B“ zu erkennen. Eine zusätzliche Ziffer deutet auf die Anzahl der Bromatome hin. Wichtig zu wissen ist, dass diese die mögliche Anzahl der Chloratome verringern. Das Beispiel des Kältemittels R-13B1 zeigt, was das bedeutet.
  • Besteht die Bezeichnung aus vier Kennziffern, deutet die erste auf eine ungesättigte organische Verbindung hin. Erkennbar ist das am Beispiel des Kältemittels R-1150 in der Tabelle.
  • Ein C vor den Kennziffern kennzeichnet zyklische Kohlenwasserstoffe.
  • Stoffe mit mehr als 8 Wasserstoffatomen erhalten die Bezeichnung R-6XX, da sich diese mit den Ziffern 0 bis 9 anders nicht beschreiben lassen.
  • Kleinbuchstaben am Ende der Bezeichnung beschreiben Isomere der Verbindungen. Die Asymmetrie steigt dabei mit der alphabetischen Höhe des Buchstabens.
  • Befinden sich die Buchstaben „x“, „y“ und/oder „z“ am Ende der Bezeichnung, handelt es sich um Hydrofluorolefine und die Buchstaben beschreiben verschiedene Substitution.

Bezeichnung anorganischer Verbindungen in 700er Gruppe

Anorganische Kältemittel, zu denen auch natürliche Substanzen wie Ammoniak (R-717) und CO2 (R-744) gehören, sind an der Ziffer „7“ zu erkennen. Während diese die Kategorie kennzeichnet, stehen die übrigen beiden Ziffern für die Molmasse der Substanzen. Demzufolge hat Ammoniak (R-717) eine Molmasse von 17 Gramm. Bei CO2 (R-744) beträgt die Molmasse hingegen 44 Gramm. Haben zwei Kältemittel die gleiche Molmasse, lassen sich diese durch einen angehängten Großbuchstaben voneinander unterscheiden.

Kältemittelgemische gehören der 400er und 500er Gruppe an

Die dritte Gruppe der Kältemittel stellen die Gemische dar, die sich wiederum in zeotrope und azeotrope Kältemittelgemische unterscheiden lassen. Doch was bedeutet das?

  • Zeotrope Kältemittelgemische verändern ihre Temperatur beim Phasenübergang am Wärmeübertrager – sie haben einen Temperaturgleit. Außerdem unterscheidet sich die Zusammensetzung der Stoffe in der Gas- und der Flüssigkeitsphase.
  • Azeotrope Kältemittelgemische verhalten sich hingegen wie reine Einstoffkältemittel. Sie haben immer die gleiche Zusammensetzung, keinen Temperaturgleit und sind vorrangig zu verwenden, wenn die Wahl auf ein Gemisch aus verschiedenen Kältemitteln fällt.

Kältemittelgemische kommen zum Einsatz, wenn Anlagen spezielle Anforderungen an die Wärmeträger stellen. Aber auch dann, wenn Hersteller die Eigenschaften verschiedener Medien kombinieren möchten, wählen sie die Form eines Gemisches.

Ob es sich um zeotrope oder azeotrope Wärmeträgergemische handelt, lässt sich einfach an der Bezeichnung erkennen. Denn bei zeotropen Kältemittelgemischen beginnt diese mit einer „4“ (Beispiel: R-407c Kältemittel). Azeotrope Gemische haben hingegen eine „5“ am Anfang der Bezeichnung (Beispiel R-507). Ziffer zwei und drei stehen darüber hinaus für die qualitative Zusammensetzung. Befindet sich dahinter noch ein Buchstabe, dient dieser der Unterscheidung verschiedener Zusammensetzungen.

Kältemittel sind verschiedenen Klassen zugeordnet

Abhängig von Eigenschaften wie Brennbarkeit und Giftigkeit sind Kältemittel außerdem verschiedenen Klassen zugeordnet. So stehen die Buchstaben „A“ und „B“ für die eine geringe beziehungsweise eine hohe Giftigkeit. Zahlenwerte von „1“ bis „3“ beschreiben darüber hinaus die Brennbarkeit, wobei folgendes gilt:

  • 1: kleine Flammausbreitung
  • 2: verringerte Brennbarkeit (2L für geringe Brennbarkeit)
  • 3: größere Brennbarkeit

A2L-Kältemittel sind demnach wenig giftig und weisen eine geringe Brennbarkeit auf. A3-Kältemittel sind wenig giftig und stärker brennbar. Beide, sowohl A2L- als auch A3-Kältemittel, kommen heute als Ersatz für Mittel mit hohem GWP zum Einsatz.

F-Gase und das Phase-Down-Szenario der Verordnung

Ein Großteil der heute im Einsatz befindlichen Kältemittel sind synthetisch und damit künstlich hergestellt. Es handelt sich dabei häufig um fluorierte Kohlenwasserstoffe (F-Gas), die wesentlich zum globalen Treibhauseffekt beitragen. In Klimaanlagen und anderen Kältemaschinen passiert das einmal indirekt durch den Energieverbrauch der Anlagen, zum anderen aber auch dann, wenn die sogenannten F-Gase durch Leckagen in die Atmosphäre gelangen.

F-Gase-Verordnung soll schädliche Emissionen reduzieren

Um das Klima zu schützen und den Treibhauseffekt zu verlangsamen, fordert die F-Gase-Verordnung seit einigen Jahren die Reduktion der Emissionen. Vor allem Kältemittel mit hohem GWP, wie R-404A (GWP von 3.922) sind daher inzwischen verboten. Ähnliches betrifft auch das Kältemittel R-134a. Verboten ist es hier, ab Januar 2022 gewerblich genutzte Kühl- und Gefriergeräte mit dem Kältemittel R134a in den Verkehr zu bringen. Für weitere F-Gase gilt eine schrittweise Reduzierung der Verkaufsmengen.

Zahlreiche Beschränkungen für das Inverkehrbringen von F-Gasen

Bereits heute sind neue Anlagen mit Kältemitteln verboten, die über einen hohen GWP verfügen. In den nächsten Jahren setzt sich dieses Vorgehen fort, wie die nachfolgende Tabelle zeigt.

EinrichtungAnforderungVerbot des Inverkehrbringens ab/seit
Haushaltskühl- und Gefriergeräte F-Gase mit GWP von 150 oder höher01.01.2015
Gewerbliche Kühl- und Gefriergeräte GWP von 2.500 oder höher01.01.2020
Gewerbliche Kühl- und Gefriergeräte GWP von 150 oder höher01.01.2022
Stationäre Kälteeinrichtungen GWP von 2.500 oder höher (Ausnahme Kühlung unter minus 50 Grad Celsius)01.01.2020
Mobile Raumklimageräte GWP von 150 oder höher01.01.2020
Zentrale Kälteanlagen an 40 kW KälteleistungGWP von 150 oder höher im Sekundärkreislauf GWP von 1.500 oder höher im Primärkreislauf oder in Kaskaden01.01.2022
Mono-/Split-Klimageräte (Füllung unter 3 kg)F-Gase mit GWP von 750 oder höher01.01.2025

Direkt oder indirekt vom Verbot betroffen sind dabei Kältemittel wie R-417B, R-422D, R-134a, R-407A, C und F, R-410A, R-417A, R-427A und R32. Einen Überblick über die wichtigsten Kältemittel und Ihre Eigenschaften geben wir im Abschnitt „Kältemittel und Eigenschaften“.

Betreiber bestehender Anlagen vorerst indirekt betroffen

Da die F-Gase-Verordnung das Inverkehrbringen von Anlagen betrifft, sind Bestandsanlagen erst einmal ausgenommen. Die Umrüstung von Anlagen mit langer Restlebensdauer ist allerdings auch hier in Betracht zu ziehen, da das Angebot an benötigten Kältemitteln in Zukunft immer knapper werden kann. Hinzu kommt die Tatsache, dass der Einsatz von alternativen natürlichen Kältemitteln mit zahlreichen Vorteilen verbunden ist.

Alternativen für Mittel mit hohem GWP-Wert

Die folgende Tabelle zeigt, welche Kältemittel als Alternative zu Fluiden mit hohem GWP infrage kommen (Auswahl).

AktuellAlternativen
A1 KältemittelA2L KältemittelA3 Kältemittel
Medium (GWP)Medium (GWP)Medium (GWP)Medium (GWP)
R-404A (3.922) R-507A (3.985) (R-22) (1.810)R-407A (2.107) R-407F (1.852) R-32/…/1234yf (1.300 bis 1.400) R-32/…/1234yf/1234ze (1.000)R-32/…/1234yf (300 bis 400) R-32/…/1234yf/1234ze (300 bis 400)R-290 (3) R-1270 (3)
R-410A (2.088)k. A.R-32 und Gemische (400 bis 500)R-290 (3) R-1270 (3)
R-134a (1.430)R-134a/1234yf (600) R-134a/1234yf/1234ze (600)R-1234yf (4) R-1234ze (7)R-290 (3)

Welches Medium wann als Ersatzstoff zum Einsatz kommt und welcher Aufwand mit der Umrüstung entsteht, hängt vom individuellen Einzelfall ab. Oft genügt es, alte Fluide samt Öl auszutauschen. Teilweise sind auch Komponenten der Kälteanlage anzupassen. Ein Kältemittelbauer sorgt hier individuell für Aufschluss.

Nachhaltige Kältemittel als Alternative mit niedrigem GWP

Die F-Gase-Verordnung sorgt für einen Umbruch am Kälteanlagenmarkt und dafür, dass natürliche Kältemittel wie Ammoniak, CO2 oder Propan wieder stärker im Kommen sind. Die Fluide bieten dabei langfristige Planungssicherheit, da Umrüstarbeiten in Zukunft nicht erforderlich sein werden. Ein weiterer Vorteil liegt in der höheren Effizienz, welche mittelfristig zu hohen Einsparungen führen kann.

Eigenschaften natürlicher Wärmeträgermedien für Kälteanlagen

Anders als konventionelle Kältemittel sind natürliche Fluide nicht synthetisch herzustellen. Sie bestehen aus Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff sowie Wasserstoff und haben einen sehr geringen GWP. Typische Beispiele sind Ammoniak (R-717; NH3), Kohlendioxid (R-744; CO2), Propan (R-290; C3H8) und Butan (R-600a; C4H10). Die Medien kommen dabei n Kälteanlagen, Klima- sowie Kühlanlagen verschiedenster Bereiche zum Einsatz. So zum Beispiel in der Industrie, im Handel, im Wohnbereich oder in der Logistik.

Auch natürliche Kältemittel haben Vorteile und Nachteile

Ein geringes Treibhauspotenzial und die hohe Verfügbarkeit zählen zu den größten Vorteilen der natürlich vorkommenden Substanzen. Positiv ist außerdem der meist geringere Anschaffungspreis. Die Mittel sind nicht giftig, reagieren nicht korrosiv und punkten mit einer hohen Effizienz. Nachteilig ist hingegen die Brennbarkeit, die bei Planung und Betrieb mit besonderen Vorkehrungen verbunden ist. Natürliche Kältemittel passen nicht zu jeder Anlage und haben teilweise einen sehr unangenehmen Geruch.

In vielen Bereichen erprobt und mittelfristig wirtschaftlich

Ob bei der Tiefkühlung, der MRT-Kühlung oder in der handelsüblichen Split-Klimaanlage: Natürliche Kältemittel sind bereits in vielen Bereichen erprobt. Sie sorgen für eine höhere Effizienz und amortisieren sich trotzt höherer Kälteanlagenbaukosten oft schon nach wenigen Monaten.

Die wichtigsten Kältemittel und ihre Eigenschaften

Der Kältemittelmarkt ist groß und verschiedenste Produkte kommen zum Einsatz, wenn es um den Bau von Kältemaschinen und Wärmepumpen geht. Um einen Überblick zu bekommen, stellen wir die wichtigsten Substanzen im Folgenden genauer vor.

KältemittelGWPBeschreibungAnwendung (Auszug)
R-134a
(Tetrafluorethan)
1.430R-134a ist ein nicht toxisches und nicht giftiges Einstoffmittel ohne Gleit. Es hat einen Verdampfungsbereich von -40 bis +10 °C und eignet sich durch sein hohes Gasvolumen für Verdichter mit hohem Volumenstrom (Schrauben- oder Turboverdichter). Durch den hohen GWP-Wert ist es von der F-Gase-Verordnung betroffen und darf beispielsweise in Kfz-Klimaanlagen nicht mehr zum Einsatz kommen.Normalkühlung, Klimatisierung, mobile Klimatechnik, Wärmepumpen, Supermärkte und Kühlzellen
R-1234yf
(2,3,3,3-Tetrafluorpropen oder HFO-1234yf)
4R-1234yf ist ein brennbares Gas mit geringem GWP. Die Stoffeigenschaften ähneln R-134a, weshalb es als Ersatzmittel zu diesem infrage kommt. Nach der Markteinführung waren vor allem die Brennbarkeit und die Entstehung von Fluorwasserstoff umstritten. Inzwischen konnte sich das Medium etablieren, unterliegt allerdings extremen Preissteigerungen.Alternativ zu R-134a zum Beispiel in neuen Auto-Klimaanlagen, Bestandteil von Low-GWP-Gemischen
R-1234ze (E)
1,3,3,3-Tetrafluorpropen
6R-1234ze(E) ist ein schwer entzündliches Medium mit geringem GWP. Es hat eine hohe Siedetemperatur sowie eine geringe volumetrische Kälteleistung und eignet sich daher für den Einsatz in Kaltwassersätzen. Als A2L-Kältemittel ist R-1234ze(E) im Betrieb mit höheren Anforderungen an den Brandschutz verbunden.Kaltwassersätze, Klimatisierung, Wärmepumpen, Basis für Kältemittelgemische
R-404A und R-507
(vergleichbare Gemische)
3.920R-404A und R-507 sind Stoffgemische aus zwei beziehungsweise drei Kältemitteln, die beide vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Sie haben einen hohen GWP und sind somit bereits von der F-Gase-Verordnung betroffen. Der Einsatz von R-404A ist Verboten. Bestehende Anlagen dürfen noch bis 2029 mit recyceltem Kältemittel nachgefüllt werden.Tiefkühlung, Schockfrostung, in Neuanlagen verboten
R-407A und R-407F
(vergleichbare Gemische)
2.107/ 1.825Die zeotropen Kältemittelgemische haben einen mittleren GWP. Sie punkten mit einer hohen Effizienz und eine günstige volumetrische Kälteleistung, was den Anschaffungs- und Betriebskosten zugutekommt. Der Temperaturgleit ist geringer als bei R-407C und das Medium als Ersatz für Kältemittel wie R22 und R-502 geeignet.Normalkühlung, Tiefkühlung, Klimaanlagen, Supermarktkühlung, Wärmepumpen, Kaltwassersätze, Neuanlagen, Umrüstung
R-407C
(Gemisch)
1.774R-407C ist ein Kältemittel (zeotropes Gemisch aus drei Medien) mit Temperaturgleit, welches als Ersatz für R-22 in Wärmepumpen entwickelt wurde. Es eignet sich in neuen sowie bestehenden Anlagen, ermöglicht eine hohe Effizienz, ist aber vom Phase-Down-Szenario der F-Gase-Verordnung betroffen.Wärmepumpen, Klimatisierung, Gewerbekühlung, Kaltwassersätze, Industrieklimatisierung
R-410A
(Gemisch)
2.088R-410A ist ein annähernd azeotropes Gemisch aus Stoffen mit vergleichbaren Eigenschaften. Der GWP ist vergleichsweise hoch, der Gleit klein und die Effizienz besonders gut. Die hohe Drucklage fordert Anlagenkomponenten jedoch einiges ab. Durch die hohe volumetrische Kälteleistung genügen kleine Verdichter, um hohe Leistungswerte zu erreichen.Wärmepumpen, Klimaanlagen, kleine Leistungsbereiche
R-32
(Difluormethan)
675R32-Kältemittel sind hochentzündlich und daher mit besonderen Anforderungen an den Anlagen- und Brandschutz verbunden. Die thermodynamischen Eigenschaften sind gut. So sind volumetrische Kälteleistung und theoretischer COP höher als bei R-410A, weshalb einige Hersteller R-32 Kältemittel kaufen, um Letzteres abzulösen.Wärmepumpen, Klimaanlagen, kleine Leistungsbereiche
R-23, R-508A, R-508B
(Fluoroform sowie Gemische)
14800, 13214, 13396Die Kältemittel haben einen hohen GWP und sind dadurch von der F-Gase-Verordnung betroffen. Durch ihre hohen Drücke eignen sie sich als Hochdruckkältemittel in TieftemperaturanwendungenTiefkühlung, Spezialkühlung
R-449A
(Gemisch)
1.397Entwickelt als Austauschkältemittel soll R-449A die Gemische R404A und R-507A in bestehenden Anlagen ersetzen. Es ermöglicht eine spürbar höhere Energieeffizienz und eignet sich gleichermaßen in neuen wie in überarbeiteten Anlagen. In Zukunft ist R-449A allerdings ebenfalls von der F-Gase-Verordnung betroffen.Gewerbekälte, Normal- und Tiefkühlung, Kühlhäuser, Supermarktkühlung
R-452A
(Gemisch)
2140R-452A eignet sich als Austauschmittel für R-404A und R-507A, ist durch den GWP von über 2000 jedoch selbst vom Phase-Down-Szenario der F-Gase-Verordnung betroffen. Es erreicht eine vergleichbare Energieeffizienz wie R-404A, schadet der Umwelt aber weniger.industrielle Normal- und Tiefkühlanlagen, Transportkälte, in neuen und umgerüsteten Anlagen
R-600A
(Isobutan)
3R-600a ist hochentzündlich und für Anwendungen um den Gefrierpunkt geeignet. Typische Beispiele sind Kühlschränke und Gefrierschränke, die durch ihre Leistung und Größe mit kleinen Kältemittelmengen auskommen. Im Haushalt hat das Kältemittel R-600a das teilweise verbotene R-134a bereits weitestgehend abgelöst.Kühlgeräte im Haushalt
R-290, R-1290
(Propan, Propen)
3Propan als Kältemittel (R-290) ähnelt dem verbotenen R-22, hat einen natürlichen Ursprung und einen niedrigen GWP. Während R-290 für hohe Vorlauftemperaturen bei Wärmepumpen sorgt, erreicht es in Klimaanlagen eine spürbar höhere Energieeffizienz. Propen hat vergleichbare Eigenschaften, eignet sich durch eine niedrigere Verdampfungstemperatur jedoch für Tiefkühlanwendungen.Wärmepumpen, Klimaanlagen, industrielle Tiefkühlanwendungen (Propen)
R-717
(Ammoniak)
0R-717 ist brennbar und in hohen Konzentrationen auch toxisch. Es kommt allerdings seit vielen Jahren in Bereichen wie Kühlhäusern zum Einsatz und gilt daher als erprobt. Durch eine hohe spezifische Verdampfungsenergie lassen sich Ammoniak-Kälteanlagen kompakt auslegen.Kühlhäuser, Lebensmitteltechnik, Kaltwassersätze, vorrangig im höheren Leistungsbereich
R-744
(CO2)
1CO2 als Kältemittel punktet mit einer hohen volumetrischen Kälteleistung und guten Eigenschaften bei der Wärmeübertragung. Es ist nicht brennbar, nicht toxisch und hat einen niedrigen GWP.Tiefkühlung, Normalkühlung, Supermarktkühlung, Wärmepumpen, Industriewärmepumpen

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Kältemittel und welche Aufgabe hat der Stoff?

Kältemittel sind strömende Medien für den Einsatz in Kältemaschinen und Wärmepumpen. Sie nehmen Energie auf, gehen in den gasförmigen Aggregatzustand über und erwärmen sich durch eine Kompression. Im Anschluss daran geben die Medien Wärme wieder ab, wobei ihr Druck sinkt und die Medien den Ausgangszustand wieder einnehmen.

Worin unterscheiden sich verschiedene Kältemittel voneinander?

Wichtige Unterscheidungsmerkmale sind beispielsweise die Druck- und Temperaturstabilität. Außerdem kommt es auf Siedetemperaturen sowie kritische Temperaturen an. Wichtig für die Unterscheidung ist darüber hinaus die volumetrische Kälteleistung und die direkte sowie indirekte Umweltauswirkung.

Welche Kältemittel sind in Zukunft verboten?

Um das Klima zu schützen, verbietet die F-Gase-Verordnung den Einsatz von Medien mit hohem Treibhauspotenzial (GWP). Viele synthetische Stoffe, die heute Standard in der Kälte- und Klimatechnik sind, werden damit in Zukunft zur Neige gehen. Bereits jetzt berichten Experten von deutlichen Preissteigerungen bei Kältemitteln, die als Ersatz für konventionelle Medien infrage kommen.

Lässt sich eine Kälteanlage auf ein anderes Kältemittel umstellen?

Sofern das Austauschkältemittel dem Ursprünglichen in seinen Eigenschaften ähnelt, ist grundsätzlich an eine Umrüstung zu denken. Ob und in welchem Umfang Arbeiten am Fahrzeug notwendig sind, kann ein Experte vor Ort beurteilen.

Autor: Marc Bode

Marc Bode

Marc ist Geschäftsführer bei Deutsche Thermo. Er arbeitet seit 2009 in der Energiebranche und hat seine Ausbildung bei einem Anbieter für Flüssiggas gemacht. Seitdem war der Experte für Wärme- und Kältetechniken in vielen verschiedenen Funktionen tätig und hat 2020 Deutsche Thermo gestartet.