Betreff des Beitrags:Übersicht über die Kältemittel - 09.11.2002, 13:56
IceCube
Benutzeravatar


Beiträge: 1298
Registriert: 01.05.2002, 01:00
Wohnort: Bonn
Allen gemeinsam ist (außer Wasser), daß sie bei Raumtemperatur und Druck Gase sind, sie werden erst bei tiefen Temperaturen zu Flüssigkeiten oder bei Raumtemperatur, wenn man den Druck erhöht. Die Auswahl ist je nach chemischen und physikalischen Eigenschaften sehr reichlich, wobei auch Umweltaspekte dazugekommen sind:

Kältemittel R12, R11, R13, R113 usw. (FCKW)

Diese Kältemittel sind Alkane, wie Methan oder Äthan, wo die Wasserstoffatome durch Fluor und vor allem Chloratome ersetzt sind. Insbesondere der Klassiker R12, auch als Frigen oder Freon bekannt, ist typisch dafür, weil man es in jedem alten Kühlschrank findet. Die Kühleigenschaften sind teilweise sehr gut, sie sind unbrennbar und ungiftig.

Aber leider auch ganz schreckliche Ozonkiller. Wenn solche Stoffe in die Luft gelangen, so steigen sie in Jahren bis in die Ozonschicht auf, wo sie sich im UV-Licht der Sonne zersetzen und atomares Chlor frei wird. Das knackt Ozon-Moleküle auf, wobei das VChlor selbst sich nicht verbraucht: Schon ein Chloratom kann sehr viele Ozonmoleküle zerstören, un damit den UV-Schutz der Erde zerstören. Weil man das erkannt hat, daß die Zerstörung der Ozonschicht lebensgefährlich werden kann, hat man diese chlorhaltigen Kältemittel 1996 verboten.

Wenn man noch einen alten Kühlschrank mit R12-Füllung hat, darf man ihn legal bis zum Kaputtgehen betreiben, aber es gibt kein R12 mehr zum Nachfüllen. Wenn er hin ist, muß man ihn geordnet entsorgen (= leersaugen) lassen, wenn man ansonsten erwischt wird, setzt es eine ziemlich saftige Ordnungsstrafe.

Dummerweise kann man alte R12-Kreisläufe nur dann umbauen oder modden, wenn man es schafft, das Öl im Kompressor gegen ein modernes Estheröl zu tauschen, weil ansonsten ein Kolbenfresser garantiert ist. Moderne Kältemittel vertragen sich nämlich nicht mit dem alten R12-Öl.

R22 (HFCKW)

Das Kältemittel R22 enthält auch Chlor, aber in geringerer Menge, zudem ist das Molekül nicht so stabil und zersetzt sich schon zu 95%, ehe es in der Ozonschicht angekommen ist. Dennoch ist auch R22 ein Ozonkiller und seit 2000 für Neuanlagen verboten.

Verwendet wird R22 hauptsächlich in Klimaanlagen, seine Kühlleistung ist recht hoch bei mitteltiefen Temperaturen.

R134a und R404a (HFKW)

Diese beiden Kältemittel sind neuentwicklungen, die keine Wirkung auf die Ozonschicht haben, weil sie kein Chlor enthalten. Sie sind beide unbrennbar und ungiftig - ideal gerade für Bastler. Und vor allem in beliebigen Mengen verfügbar.

R134a ist ein Mitteldruckkältemittel, es siedet bei einem Bar Druck bei -26.3 Grad und selbst bei Raumtemperatur erreicht dr Innendruck einer Kälteanlage im Stillstand nur Druck von etwa 12 Bar - alles also beherrschbar, zudem sind die Kälteeigenschaften in etwa die vom lange bewährten R12. Deshalb ist R134a das Kältemittel der Wahl für Kleinanlagen wie in Autoklimaanlagen, Prometia, et al, Haushaltskühlgeräten etc.

Leider hat auch R134a einen Nachteil: es ist ein extrem starkes Treibhausgas, etwa 3500mal wirksamer als Kohlendioxid. Global Warming mit allen Stürmen, El Nino, Fluten läßt grüßen. Allerdings erst dann, wenn R134a in die Luft entweicht - das sollte ja nicht sein. Gerade zu OC-Zwecken und zum Selbermachen ist R134a ideal, weil die Mengen halt sehr klein bleiben.

Wichtig ist hier, daß der Kompressor ein Öl auf Estherbasis enthält, daß sich mit R134a verträgt, ansonsten würds nämlich schnell einen Kolbenfresser geben. Speziell für R134a gebaute Kompressoren tun das schon von sich aus.

R404a ist ein Gemisch aus 3 Stoffen und hat dieselben chemischen und Umwelteigenschaften wie R134a - Ungiftig, unbrennbar, Ozonneutral aber ein Treibhausgas. Der Unterschied ist, das R404a schon bei -44 Grad und 1 bar siedet, man also viel tiefer kühlen kann, wenn man den Verdampfer nicht unsinnig groß bauen will (wegen des sonst nötigen Unterdrucks) dafür steigt der Druck in einer Anlage im Stillstand auf etliche 10 Bar an, 30 sind keine Seltenheit, man muß so einen Kühlkreislauf also sehr fest bauen. Entsprechend leistungsfähiger muß auch der Kompressor sein, da er R404a viel höher verdichten muß als das R134a.

Für Selbermacher sind diese beiden Kältemittel empfehlenswert - einziger Nachteil ist die Treibhauswirkung.

Propan (R290), Butan (R600a), Ammoniak (R717)

Die Umweltproblematik hat nach weiteren Kältemittel suchen lassen: Sehr geeignet sind z.B. propan und Butan, wie man sie immer häufiger in Haushaltskühlschränken und Gefriertruhen findet (CKW-frei ...) beide sind weder Ozonschädlich noch habe sie einen nennenswerten Treibhauseffekt, zudem sind sie ungiftig. Zudem sind ihre Eigenschaften als Kältemittel sehr gut, Propan für Tiefkühlungen, Butan für Kühlschränke und Klimageräte. Zudem kann man wieder mit normalem Maschinenöl im Kompressor arbeiten, auch da sind beide sehr harmlos.

Dummerweise sind beide extrem brennbar und explosiv, wenn sie sich mit Luft vermischen. Ein Funke im Kompressor und BUMM. Daher sind beide prima für eine industrielle Produktion mit strenger Sicherheits und dichtigkeitskontrolle aber für Overclocker tabu - oder wollt ihr euch aus Versehen beim kleinsten Fehler selber sprengen ?

Ammoniak ist das beste Kältemittel überhaupt aufgrund seiner extremen Verdampfungswärme. Es wird in großen Industriekälteanlagen gebraucht. Für uns uninteressant, denn es ist hoch korrosiv, brennbar und explosionsgefährlich und dazu außerordentlich giftig.

Kohlendioxid (R744) und Wasser (R718, tatsächlich hat auch Wasser eine R-Nummer !)

Das sind die Öko-Kältemittel par excellence, weder giftig, brennbar, ozonabbauend oder gefährliches Treibhausgas, dazu fast kostenlos und in unendlicher Menge verfügbar.

Kohlendioxid ist dabei ein extremes Hochdruckkältemittel. bei 1 Bar Druck ist es garnicht zu gebrauchen, da ist es fest oder ein Gas, je nach temperatur, erst ab 5 Bar wird es flüssig. Das mach allerdings den Verdampfer sehr klein, was ja gerade bei hochkonzentrierter wärme wie bei einer CPU sehr vorteilhaft wäre. Doie warme Seite erreicht aber im Kondensator Drucke von bis zu 70 Bar und das mach sowohl den Kompressor als auch die gesamte Anlage schwer, denn man muß extrem druckfest bauen. Zudem muß der Kompressor den Druckunterschied zwischen 5 und 70 Bar schaffen - auch nicht ohne.

Vorteil ist, das man mit CO2-Kreisläufen bis -55 Grad herunterkühlen kann und das bei einem sehr guten energetischen Wirkungsgrad, man braucht weniger Strom für die Kälte. Deshalb könnten in Zukunft CO2-Kälteanlagen ein sehr schönes Comeback erleben !

Wasser ist das genaue Gegenteil von CO2 - es ist ein extremes Niederdruckkältemittel, zudem gefriert Wasser schon bei 0 Grad zu Eis, man kann also nicht tiefer kühlen. Aber, weil Wasser halt in der Umwelt reichlichst vorkommt, ist es das einzige Kältemittel, das in einem offenen System benutzt werden kann, wo von außen wasser nachkommt.

Beispiele sind Vakuumeisanlagen und Absorbtionsmaschinen, beides nette Experimentierfelder für physikalisch Interessierte.

Siehe auch: Kältemittel und Öle

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 3 Gäste



Copyright Kaltmacher.de 2001-2011 Powered by phpBB © & FamFamFam Silk Icons
Administrations-Bereich


cron