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CO2 - R744 das Kältemittel der Zukunft?

Die Bedeutung von CO2 für Kälteanwendungen hat in den letzten Jahren zugenommen und der Markt fokussiert sich zunehmend auf das Kältemittel R744.


CO2 ist ein natürliches Kältemittel und im Vergleich zu den fluorierten Kältemitteln umweltfreundlich und kostengünstig. Es ist nicht brennbar, nicht toxisch und farblos.

CO2 dient als Grundlage zur Berechnung des CO2-Äquivalents aller Kältemittel. R744 hat einen GWP-Wert von 1 und ist von dem in der F-Gase-Verordnungvorgesehenen Phase-Down-Szenario ausgeschlossen. Nach der F-Gase-Verordnung ist die Kontrolle der Dichtheit der Kälteanlage ab einem CO2 Äquivalent von 5 Tonnen erforderlich. Dadurch entfällt für Kälteanlagen mit R744 unter einer Füllmenge von 5 Tonnen die Dichtheitskontrolle. Bei Servicearbeiten, Neubefüllungen oder Außerbetriebnahmen von Kälteanlagen mit CO2 darf das Kältemittel in die Umwelt gelangen. Eine aufwendige Rückgewinnung des Kältemittels ist nicht notwendig.

Nachteilig ist der hohe Betriebsdruck des Kältemittels, der niedrige ktirische Punkt, die Trockeneisbildung bei Unterschreitung des Trippelpunktes und der sehr hohe Stillstandsdruck. Die Anforderungen und Auswahl der eingesetzten Komponenten in der Kälteanlage müssen dementsprechend berücksichtigt werden. 

R744 ist für die KFZ-Branche ebenfalls eine interessante Alternative. Die Klimaanlage im Fahrzeug kann mit dem umweldfreundlichen Kältemittel betrieben werden. Im Vergleich zu dem jetzigen Niederdruckkältemittel R134a müssen alle Komponenten der Klimaanlage einen hohem Druck von bis zu 135bar standhalten. DIe guten thermodynamischen Eigenschaften sprechen für den Einsatz in automobile Klimaanlagen. 

Das Kältemittel R744 ist nicht brennbar, nicht toxisch und farblos. R744 besitzt ein Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) von 1 (GWP = 1).  

R744 besitzt einen ODP - Wert (Ozone Depletion Potential) von 0. 

R744 ist nach ISO/ASHRAE in die Sicherheitsklasse A1 eingestuft.

 

Anwendungsgebiete

 

  • Gewerbekälte
  • KFZ-Klimaanlagen
  • Industriekälte
  • Wärmepumpe
  • 20°C bis -40°C
 

technische Daten

R-744                ASHRAE-Nummer
R-744 100%     Zusammensetzung Gew.-%
44 g/mol          Molmasse
-78,5 °C            Siedepunkt bei 1 atm (101,3 kPa)
31 °C                kritische Temperatur
1092 Kg/m³     Flüssigkeitsdichte bei 20 °C
0                       Ozonabbaupotenzial (FCKW-11 = 1,0)
1                       GWP (CO2 = 1,0)
A1                     ASHRAE-Sicherheitsklasse
-                        Temperaturgleit
-                        UEG
-                        Verbrennungsgeschwindigkeit bei 23 °C

R744 / CO2: Kohlendioxid – Ein unbegrenzt verfügbarer und natürlicher Stoff.

Mit R744 / CO2 wurde bereits vor 150 Jahren als Kältemittel genutzt und ist dann in Vergessenheit geraten.
R744 / CO2 ist als natürliches Kältemittel mit GWP=1 im Kommen und hat eine große Zukunft.

 

 

R744 / CO2 ist ein nicht brennbares, farbloses und leicht säuerlich schmeckendes Gas. Es entsteht bei vielen natürlichen Prozessen wie etwa bei der alkoholischen Gärung. Zu technischen Zwecken wird es in verflüssigter Form verwendet. R744 / CO2 ist ein nicht toxisches, nicht brennbares und kostengünstiges natürliches Kältemittel. Es hat kein Ozonzerstörungspotential und einen im Vergleich mit den fluorierten Gasen praktisch vernachlässigbaren Treibhauseffekt (GWP=1).

Es ist chemisch sehr reaktionsträge, dadurch auch mit allen gängigen Werkstoffen verträglich, im Lebensmittelbereich zugelassen, schwerer als Luft und wirkt bei höheren Konzentrationen auf den menschlichen Organismus narkotisierend und erstickend. 

Wir liefern R744 / CO2 in Leih-Flaschen
mit Doppelventil 10 kg und 37,5 kg.

Anwendungsgebiete

R744 / CO2 kann sowohl im unterkritischen als auch im überkritischen Bereich angewendet werden, bei letzterem ersetzt die Gaskühlung die Kondensationsstufe. Transkritische Kälteanlagen sind nur für kleine Kälteleistungen wie Autoklimaanlagen, kleine Wärmepumpen und Supermarktkühlung energetisch interessant. Der klassische R744-Kältekreislauf ist unterkritisch, die Betriebsdrücke liegen im Bereich von etwa 5 bis 35 bar. 

R744 / CO2 wieder angesagt. Dafür sprechen zahlreiche Fakten.

• Es ist tausendfach weniger schädlich für die globale Erwärmung als alle heute verwendeten synthetischen Kältemittel wie R134a, R404A, R407C und andere.
• Es ist ein natürlich vorkommender Stoff und praktisch unbegrenzt verfügbar.
• Es fällt als Nebenprodukt industrieller Prozesse an und muss nicht aufwändig hergestellt werden.
• Es schneidet im Vergleich mit den anderen natürlich vorkommenden Kältemitteln gut ab, ist weder giftig wie Ammoniak, noch brennbar wie die Kohlenwasserstoffe.
• Bei Leckagen kann es bedenkenlos wieder in den natürlichen Stoffkreislauf abgegeben werden, aus dem es gewonnen wurde.

 

Eine besonders effiziente Anwendung sind Kaskadenanlagen mit R717 / Ammoniak in geringen Füllmengen auf der Hochdruckseite und mit R744 / CO2 bei moderaten Druckverhältnissen in der Tieftemperaturstufe; je nach Betriebsweise ausgelegt als Direktverdampfung, als Pumpenkreislauf oder für unterschiedliche Temperaturniveaus beim Verbraucher als Kombination aus beiden. Der Zwischenwärmeaustauscher arbeitet auf der Ammoniakseite immer als Verdampfer und für R744 / CO2 als Kondensator oder Kühler.

Hohe volumetrische Kälteleistung

Für den kältetechnischen Einsatz möchten wir Ihnen neben unserer bewährten Palette der fluorierten Kältemittel und R717 / Ammoniak auch R744 / CO2 anbieten.

Kältetechnisch zeichnet es sich durch eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung aus und ist besonders für Wärmepumpen, stationäre und mobile Klimaanlagen (PKW-Klimatisierung) und die Tiefkühlstufe in Kaskadenanlagen geeignet. 

Ungünstig für die klassische Fahrweise von Kältekreisläufen und die üblicherweise eingesetzten Komponenten wirken sich die hohe Drucklage und der kritische Punkt bei 31°C aus, oberhalb dieses Wertes ist eine klassische Verflüssigung nicht mehr möglich. Damit hat R744 / CO2 Nachteile, die bis zur Jahrtausendwende eine technische Herausforderung darstellten, die aber zwischenzeitlich durch die Entwicklung neuer Komponenten technisch sicher beherrschbar sind.

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