REAL Alternatives Hilfreiche Lernmaterialien zum Umgang mit natürlichen und Niedrig-GWP - Kältemitteln

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1 REAL Alternatives Hilfreiche Lernmaterialien zum Umgang mit natürlichen und Niedrig-GWP - Kältemitteln Das Kyoto-Protokoll (1997) fordert die Reduzierung der Emissionen von Treibhausgasen. Die Anforderungen an die Dichtheit von Kälteanlagen wurden somit neu definiert. Die Mitgliedsstaaten wurden aufgefordert, die Mindestanforderungen an das Wartungs- und Bedienpersonal neu festzulegen. Als Konsequenz entstand 2006 die Verordnung (EG) 842/2006 über fluorierte Treibhausgase, die 2014 mit der Verordnung(EG) 517/2014 bereits überarbeitet wurde. Hier muss nun seit Jahren eine geeignete Personalzertifizierung nachgewiesen werden. Mittlerweile gelten konkrete Anwendungsverbote für fluorierte Kältemittel mit hohem GWP-Wert (Global Warming Potential). Als Lösung favorisiert die Bundesregierung den vermehrten Einsatz von natürlichen Kältemitteln, wie Ammoniak, Kohlendioxid und Kohlenwasserstoffe. Die Industrie bietet neuerdings eine Vielzahl von Low-GWP-Kältemitteln an, die auf Grund der Molekülzusammensetzung brennbar sind. Das Wartungs- und Servicepersonal an Kälteanlagen muss somit eine größere Sorgfalt im Umgang mit diesen Kältemitteln walten lassen, um die Sicherheit weiterhin zu gewährleisten. Daneben sind aber auch die Anlageneffizienz und die Anlagenzuverlässigkeit sicherzustellen. Hintergründe REAL (Refrigerant Emission And Leckage) Alternatives basiert auf vorherigen EU- Programmen REAL Zero (Anlagendichtheit) und REAL Skills Europe (Ausbildung) und behandelt den Umgang mit alternativen Kältemitteln. REAL Alternatives wurde entwickelt von einem Konsortium aus Verbänden und Aus- und Weiterbildungsstätten aus Europa und gefördert durch das EU Lifelong Learning Programm. Aus diesem Projekt (2-Jahres-Programm) sind Lernmaterialien in englischer, deutscher, französischer, italienischer, holländischer und polnischer Sprache entstanden. Das Lernprogramm wurde geplant, um die Wissenslücken bei Technikern im Bereich der Kälte- und Klimatechnik und Wärmepumpen zur sicheren Anwendung von natürlichen Kältemitteln zu schließen. Es liefert eigenständige und up-to-date Informationen in einem leicht anwendbaren Format. Interessenvertreter von Arbeitgebern, Herstellern, Handelsvereinigungen und Fachinstitutionen steuerten Lernmaterialien bei, gaben Ratschläge zum Inhalt und überprüften das Programm, so wie es entwickelt wurde. Die 7 beteiligten Projektpartner sind: Association of European Refrigeration Air Conditioning and Heat Pump Contractors (AREA) Associazione Tecnici del Freddo (ATF), Italien Informationszentrum für Kälte-, Klima- und Energietechnik (IKKE), Duisburg in Deutschland Institute of Refrigeration (IOR), UK Limburg Catholic University College (KHLim), Belgien London South Bank University (LSBU), UK PROZON recycling programme, Polen.

2 Mit den Lernbroschüren (8 Module) als Teil des Blended Lernprogramms für Techniker, die im Bereich Kälte- und Klimatechnik und Wärmepumpen arbeiten, soll die Ausbildung und das Wissen über Sicherheit, Effizienz, Zuverlässigkeit und Anlagendichtheit mit natürlichen Kältemitteln verbessert werden. Dieses Programm wird unterstützt durch einen Mix von einem interaktiven e-learning, gedruckten Trainingsanleitungen, Werkzeugen, Prüfungen zur Verwendung bei Trainingsanbietern und eine e-bibliothek von zusätzlichen Quellen, die von Anwendern empfohlen wurden (siehe auch Inhalte Das Programm beinhaltet Informationen zu Sicherheit, Effizienz, Zuverlässigkeit und Anlagendichtheit von Low-GWP Alternativ-Kältemitteln, wie Kohlendioxid, Ammoniak, Kohlenwasserstoffe und Kältemittel mit geringer Brennbarkeit (A2L HFO und R32). Es ist in 8 Themenfelder aufgegliedert: REAL Alternatives Europa Programm Module: 1. Einführung in alternative Kältemittel- Sicherheit, Effizienz, Zuverlässigkeit und gute Praxis 2. Anlagenauslegung unter Verwendung von alternativen Kältemitteln 3. Anlagendichtheit und Lecksuche bei alternativen Kältemitteln 4. Wartung, Service und Reparatur bei Anlagen mit natürlichen Kältemitteln 5. Retrofitting bestehender Kälteanlagen mit Niedrig-GWP Kältemitteln 6. Checkliste von gesetzlichen Verpflichtungen hinsichtlich natürlicher Kältemittel 7. Bewertung der finanziellen und der umweltrelevanten Auswirkungen einer Leckage 8. Ausführung einer Bestandsaufnahme und Anlagenuntersuchung Werkzeuge und Leitfäden Das Modul 1 ist verpflichtend und gibt nach Bearbeitung den Zugang zu den anderen Modulen frei. Auf der E-learning-Plattform findet der Nutzer am Ende jedes Moduls einen Hinweis (Link) zu ergänzenden Lernquellen. Die Registrierung unter und die Nutzung sind kostenlos. Am Ende eines jeden Moduls findet der Nutzer einige einfache Selbsttest-Fragen und Übungen vor, die ihm bei der Lernkontrolle helfen. Optionale Zertifizierung und Prüfungen sind entweder online oder in Schriftform verfügbar. Dies ist nur für diejenigen Teilnehmer verfügbar, die sich der Kursteilnahme und der Prüfung unter Aufsicht eines anerkannten REAL Alternatives-Trainingsanbieters stellen. CPD Zertifikate werden nur ausgehändigt von REAL Alternatives Partnern (CPD = Continued Professional Development). Das IKKE ist ein demensprechender anerkannter Trainingsanbieter. Die e-learning Lernmodule bieten nützliche Referenzmaterialien für jeden, der in der Kältetechnik, Klimaanlagen- und Wärmepumpen-Industrie arbeitet. Es setzt voraus, dass man bereits Kenntnisse von Kälte-Klima-WP- Anlagen mit HFKW- Kältemitteln hat. Es ersetzt aber keinesfalls praktisches Training und Erfahrungen!

3 Um mögliche Urheberrechtsverletzungen zu vermeiden, wurden keine internationalen, europäischen oder nationale Normen in den Lernmodulen wiedergegeben. Normen sind eine außerordentlich wertvolle Quelle, ein Verweis darauf wurde gemacht und deren Nutzung wird dringend empfohlen. Lernmodul 1: Einführung in alternative Kältemittel - Sicherheit, Effizienz, Zuverlässigkeit und gute Praxis Das Ziel von Modul 1 ist, eine Einführung in die verschiedenen Alternativen gegenüber Kältemitteln mit zu hohem Treibhauspotential (GWP), den Fluorkohlenwasserstoffen (H- FKW) zu geben und die Eigenschaften, Leistung, Sicherheitsbelange, Umweltverträglichkeit und Anwendbarkeit zu vergleichen. Diese Kältemittel werden in neuen, speziell designten Anlagen benutzt sie sind selten geeignet, um Kältemittel in bestehenden Anlagen zu ersetzen. Die Hauptalternativen haben wenig bis gar kein GWP, aber es ist wichtig, dass ein Kältemittel nicht nur allein auf der Basis von geringem GWP ausgewählt wird; andere Charakteristiken sollten ebenfalls betrachtet werden, wie: Betriebsdrücke, Leistung Kapazität und Effizienz, Material-Kompatibilität, inklusive Verdichter-Schmierstoff, Sicherheit, inklusive Brennbarkeit und Toxizität, Temperaturgleit, Anwendbarkeit und Fachwissen von Konstrukteuren und Technikern, die für die Installation, Wartung und Service zuständig sind. Die nachfolgenden Kältemittel werden in den Lernmodulen betrachtet: R744 (Kohlendioxid, CO 2 ) R717 (Ammoniak, NH 3 ) R32 (H-FKW mit geringem GWP verglichen zu anderen üblich verwendeten H- FKWs) R1234ze (niedrig GWP Hydro Fluor Olefin (HFO)) R290 (Propan), R1270 (Propen, Propylen) und R600a (Isobutan). Als Beispiel zur Darstellung ist die Tabelle 1 mit den Grundeigenschaften dieser alternativen Kältemittel dem Lernmodul entnommen.

4 Tabelle 1: Grundeigenschaften von alternativen Kältemitteln Typ R744 Kohlendioxid, CO 2 R717 Ammoniak, NH 3 R32 R1234ze R600a R290 R1270 Hydro-Fluor- Kohlenwasserstoff, HFKW Ungesättigte HFKW (Hydro Fluor Olefin, HFO) Isobutan, C 4 H 10, Kohlenwasserstoff (KW) Propan, C 3 H 8, Kohlenwasserstoff (KW) Propen (Propylen), C 3 H 6, Kohlenwasserstoff (KW) Key Fakt Hohe Drücke Toxisch + gering brennbar gering gering gering brennbar GWP 1 Sätt. Temp O C 0-33 O C Industrie Typische Anwendungen Supermarkt, Wärmepumpen, steckerfertige Geräte O C Split-Klimaanlagen 7-19 O C brennbar 3-12 O C brennbar 3-42 O C brennbar 3-48 O C Wasserkühlsätze, Split- Klimaanlagen, steckerfertige Geräte Haushaltsgeräte und kleine Gewerbegeräte Wasserkühlsätze, steckerfertige Geräte Wasserkühlsätze, steckerfertige Geräte Daneben werden die Sicherheitsklassifikationen, Grenzen der maximalen Kältemittelfüllgewichte, relevante Normen etc. behandelt. Lernmodul 2: Anlagenauslegung unter Verwendung von alternativen Kältemitteln In diesem Lernmodul wird ein Blick auf die wichtigsten Unterschiede bei der Anlagenauslegung von neuen Systemen geworfen, die mit alternativen Kältemitteln betrieben werden. In allen Fällen wird dem Grundprinzip einer effizienten Auslegung gefolgt. Die Kältemitteleigenschaften definieren die Unterschiede, wie beispielsweise in Tabelle 2 beschrieben ist. Es werden die bestimmenden Eigenschaften mit denen vom Kältemittel R404A verglichen. Wo die Zelle leer ist, da gibt es keine signifikanten Unterschiede bei der jeweiligen Eigenschaft zu R404A. R404A wurde zu Veranschaulichungszwecken ausgewählt, obwohl es in erster Linie ein Tieftemperatur- Kältemittel ist. Neben der Minimierung des Leckagepotentials wird auch besonders auf den Auslegungsprozess bei Anlagen mit brennbaren Kältemitteln eingegangen. 1 GWP-Werte sind aus F-Gas-Verordnung EG 517/ Sättigungstemperatur bei Umgebungsdruck (1,013 bar abs.), außer bei R744, wo die Oberflächentemperatur von festem Kohlendioxid R744 bei Umgebungsdruck angegeben ist.

5 Tabelle 2: Eigenschaften, die die Anlagenauslegung beeinflussen Kältemittel Druck R744 Sehr hoch Gering Brennbarkeit Toxizität Kälteleistung Sehr hoch Krit. Temperatur Niedrig Verdicht. -endtemperatur Hoch R717 Gering Hoch Hoch R32 Hoch Gering Hoch R1234ze Niedrig Gering Niedrig R600a R290 R1270 Sehr niedrig Hoch Hoch Sehr niedrig Material Kein Kupfer oder Kupferlegierung Es werden die Unterschiede bei der Auslegung für jedes Kältemittel beschrieben. Die mit R744 verbundenen Unterschiede sind wesentlicher als bei den anderen Kältemitteln. Wesentliche Unterschiede gibt es auch bei R717 und Kohlenwasserstoffen, die aber sicherheitstechnischer Art sind. Lernmodul 3: Anlagendichtheit und Lecksuche bei alternativen Kältemitteln In diesem Modul werden die Anlagendichtheit und die Lecksuche an mit Kältemittel gefüllten Anlagen im Betrieb behandelt. Die Reduzierung von Leckagen ist bei allen Kältemitteln aus den nachfolgenden Gründen wichtig: Für Sicherheit alle Kältemittel wirken erstickend, viele der Alternativen sind brennbar und R717 ist toxisch, Erhaltung der Anlagenleistung eine undichte Anlage hat eine geringere Kälteleistung und verbraucht mehr Energie als eine optimal gefüllte Anlage, Minimierung der Kosten, die durch Kältemittelersatz, Wartung & Service und zusätzlichem Energieverbrauch entstehen, Verbesserung der Zuverlässigkeit und Minimierung von Folgeschäden, Minimierung des direkten Einflusses auf den Klimawandel einige alternative Kältemittel haben noch einen erheblichen GWP (Global Warming Potential), Minimierung der indirekten CO 2 Emissionen, ausgelöst durch zusätzlichen Energieverbrauch, Es ist eine gesetzliche Anforderung für fluorhaltige Kältemittel (F-Gase) dies schließt R32 und R1234ze ein. Eine effektive Lecksuche ist wichtig, aber es ist noch wesentlicher, dass die Kältemittel- Anlagendichtheit eine hohe Priorität besitzt. Es wird dabei intensiv auf potentielle Leckagestellen und Lecksuchverfahren eingegangen.

6 Lernmodul 4: Wartung, Service und Reparatur bei Anlagen mit natürlichen Kältemitteln Bei diesem Lernmodul konzentriert man sich auf die Unterschiede bei der Wartung und Service an Anlagen mit natürlichen Kältemitteln. Es basiert auf der Grundlage guter kältetechnischer Praxis mit zusätzlichen Informationen, die für Arbeiten mit brennbaren Kältemitteln, giftigen Kältemitteln und Kältemitteln mit sehr hohen Drücken relevant sind. Es sind Informationen über die sichere Arbeitsumgebung enthalten, wie auch die folgenden Verfahren, wo es relevant ist: Dichtheitsprüfung Rückgewinnung / Entsorgung Evakuierung Löten und Auslöten Befüllung Austausch von Komponenten. Es werden keine vollständigen Beschreibungen geliefert die Informationen umreißen die kritischen Punkte, die unterschiedlich zu denen von konventionellen Kältemitteln sind. Diese Information ist für erfahrene Servicetechniker und erfahrenes Wartungspersonal gedacht. Es ist empfehlenswert, dass die Techniker ein persönliches F-Gas-Zertifikat besitzen, um ihre Sachkunde im Umgang mit traditionellen Kältemitteln nachzuweisen und sich einer zusätzlichen Schulung über die spezifischen alternativen Kältemittel unterziehen. Die Arbeitssicherheit hat hier eine höchste Priorität. Techniker sollten sich einer tiefgründigen Schulung unterziehen, bevor sie an Anlagen mit natürlichen Kältemitteln arbeiten! Lernmodul 5: Retrofitting bestehender Kälteanlagen Bei diesem Lernmodul werden die Optionen für den Ersatz von R404A oder R507 und von anderen Kältemitteln mit hohem GWP auf Niedrig- GWP-Alternativen in bestehenden Anlagen behandelt. Der Schwerpunkt liegt auf neuen HFOs, aber der Inhalt übernimmt allgemein die Eigenschaften, die bei den neuen Substanzen auftreten können. Die Umrüstung bestehender Anlagen auf Ammoniak, Kohlenwasserstoffe oder Kohlendioxid wird in der Regel auf Grund der Sicherheit und Unverträglichkeit von Komponenten, Schmierstoffen und Rohrleitungen nicht empfohlen. Die Umrüstung auf ein traditionelles Kältemittel mit hohem GWP wird in diesem Modul auch nicht behandelt, da dies keine langfristige Lösung darstellt und davon abgeraten wird. In Tabelle 3 sind auszugsweise verfügbare Kältemittel, die für ein Retrofit geeignet sind, dargestellt.

7 Tabelle 3: Verfügbare Kältemittel, die für ein Retrofit geeignet sind. (Stand: Februar 2015 / Quelle: ASHRAE) Lernmodul 6: Checkliste von gesetzlichen Verpflichtungen hinsichtlich natürlicher Kältemittel Dieses Lernmodul behandelt wichtige rechtliche Verpflichtungen, die Niedrig-GWP- Alternative Kältemittel betreffen. Es gibt einen allgemeinen Überblick über die wichtigsten Rechtsvorschriften und Normen. Zusätzliche Anforderungen könnten noch herangezogen werden, je nach dem welches Kältemittel und welche Anwendung betrachtet wird. Es wird insbesondere auf fluorhaltige und brennbare Kältemittel eingegangen. Lernmodul 7: Bewertung der finanziellen und der umweltrelevanten Auswirkungen einer Leckage Dieses Lernmodul beinhaltet eine Einführung in die Bewertung der finanziellen, umweltrelevanten und sicherheitstechnischen Auswirkungen und Kosten sowie Aussagen zur Zuverlässigkeit bedingt durch Kältemittelleckagen. Praktisches Training und Erfahrung wird dadurch nicht ersetzt. Beispielsweise werden Kosten angegeben, die durch eine Leckage versursacht werden. Eine undichte Kälteanlage: hat eine geringere Kälteleistung (und dadurch reicht die Leistung nicht aus),

8 kann mehr Antriebsenergie verbrauchen (hat dadurch einen höheren indirekten Umwelteffekt), ist weniger zuverlässig (eine Kälteanlage mit zu geringer Füllmenge läuft unter schlechten Betriebsbedingungen und ist dadurch anfälliger für Fehler und Störungen), ist gefährlicher alle Kältemittel wirken erstickend, viele alternative Kältemittel sind dazu noch brennbar und R717 ist toxisch. Die meisten alternativen Kältemittel haben ein geringeres, direktes Treibhauspotential, aber die anderen Auswirkungen einer Leckage (z.b. auf den Energieverbrauch) sind ähnlich wie bei herkömmlichen Kältemitteln. Leckagen müssen daher unabhängig vom Kältemittel immer minimiert werden. Lernmodul 8: Ausführung einer Bestandsaufnahme und Anlagenuntersuchung - Werkzeuge und Leitfäden Dieses Lernmodul umfasst Tools und Anleitungen für diejenigen, die einen Kundenservice zur Durchführung einer Bestandsaufnahme von Kälteanlagen mit Beratung zur Kältemittelstrategie anbieten möchten. Es stellt nur eine Einführung zu diesem Thema dar. Es ersetzt nicht praktisches Training und Erfahrung. Der Leitfaden zeigt, wie Informationen von Bestandsaufnahmen und Anlagenuntersuchungen strukturiert und aufgezeichnet werden sollten, so dass es hilfreich ist, um eine wirksame Strategie zur Verringerung der Leckagen zu entwickeln. Es sind Hinweise zur Nutzung von geeigneten Tools und Vorlagen enthalten, um Berichte mit Empfehlungen zu erstellen. Relevanz in den einzelnen Ländern Die Ausbildung in den einzelnen Ländern ist sehr unterschiedlich und so stellt dieses Lernprogramm eine sehr sinnvolle Hilfe und Unterstützung dar. Praktisches Training und Erfahrungen sind natürlich ergänzend erforderlich, um allen Anforderungen gerecht zu werden. Interessierte Trainingsanbieter können sich autorisieren lassen und die Lernmaterialien nutzen und ergänzende praktische Ausbildung anbieten. Eine ordnungsgemäße Zertifizierung von Wartungs- und Servicepersonal ist anzustreben, um insbesondere dem Sicherheitsaspekt und natürlich anderen Belangen zu genügen. Es ist beabsichtigt, die erarbeiteten Lernmaterialien auch noch in andere Sprachen zu übersetzen. Hierzu werden interessierte Gruppen gebeten, Möglichkeiten aufzuzeigen, um dies zu realisieren. Die Resonanz auf dieses Projekt ist weltweit groß und die Projektideen werden positiv aufgenommen.

9 Als nächster Schritt wird ein koordiniertes Vorgehen in Europa mit nationalen und europäischen politischen Entscheidungsträgern und Meinungsmachern verfolgt, um auf dieses EU-Projekt hinzuweisen und zu sensibilisieren. Seit Einführung im März 2015 sind bereits mehr als 800 aktive Lernende in diesem Lernprogramm registriert. Mehr als Teilnehmer besuchen regelmäßig die website von REAL Alternatives. Mehr als 500 downloads aus der e-bibliothek sind zu verzeichnen. Interessierte Personen oder Gruppen dürfen sich gern unter informieren. Der Autor dieses Berichtes gibt auch gern persönlich Hilfestellungen. IKKE ggmbh Die IKKE ggmbh in Duisburg ist die Aus- und Weiterbildungseinrichtung der Kälte- und Klimatechnik Innung Nordrhein (KIN), Düsseldorf, und damit auch offizielle Zertifizierungsund Prüfstelle. Dort finden die überbetrieblichen Unterweisungslehrgänge im Kälteanlagenbauerhandwerk statt. Daneben führt das IKKE Umschulungen zum Mechatroniker für Kältetechnik, Meistervorbereitungslehrgänge, Schulungen zur Personalzertifizierung nach der F-Gase-Verordnung und der Chemikalien- Klimaschutzverordnung sowie eine Vielzahl von Weiterbildungsmaßnahmen im Bereich Kälte-, Klima- und Energietechnik durch. Im Rahmen von EU-Programmen ist die IKKE ggmbh gemeinsam mit internationalen Partnern an EU-Projekten zur Weiterentwicklung der Ausbildung und des Wissenstransfers beteiligt. Internet: Autor: Dipl.-Ing. Karsten Beermann, Geschäftsführer der IKKE ggmbh Informationszentrum für Kälte-, Klima- und Energietechnik, Duisburg