R-410A

R-410A, auch als HFC-410A oder Suva 410A bezeichnet, ist ein zeotropes, jedoch nahezu azeotropes Kältemittelgemisch, das sehr häufig in Klimaanlagen verwendet wird. Das Gemisch besteht aus je 50 % R-32 (Difluormethan) und R-125 (Pentafluorethan).

Physikalische Eigenschaften Wert[1][2][3]
Zusammensetzung 50 % CH2F2
50 % CHF2CF3
molare Masse [g/mol] 72,6
Schmelzpunkt [°C] −155
Siedepunkt [°C] −48,5
Flüssigkeitsdichte bei 30 °C, [kg/m³] 1040
Dampfdichte bei 30 °C, Luft=1,0 3,0
Dampfdruck bei 21,1 °C [MPa] 1,383
Kritische Temperatur [°C] 72,8
Kritischer Druck [MPa] 4,86
Wärmekapazität (Gas) [kJ/(kg·K)] 0,84
Wärmekapazität (Flüssigkeit) bei 1 bar und 30 °C, [kJ/(kg·K)] 1,8

Es weist im Vergleich zu anderen Kältemittelgemischen einen nahezu vernachlässigbar geringen Temperaturgleit, also den Temperaturbereich, in dem der Phasenübergang (flüssig « gasförmig) stattfindet, auf.[4] Das Kältemittel hat bei 0 °C einen Dampfdruck von 8 bar und 26 bar bei 42 °C. Somit weist das Kältemittel aufgrund des vergleichsweise hohen Dampfdruckes eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung auf. Dadurch kann mit kleinen Verdichtern eine hohe Kälteleistung erzielt werden, wodurch die Klimageräte kleiner werden können. Das Kältemittel kann allerdings nicht im Tiefkühlbereich eingesetzt werden, da die Verdichtungsendtemperatur zu hoch ist. Das Kältemittel R-407C wurde in Neuanlagen von R-410A verdrängt, da es durch den höheren volumetrischen Kältegewinn effektiver ist. Allerdings müssen die Anlagenkomponenten für höhere Drücke ausgelegt werden. Ein Kubikmeter R-410A kann bei der Verdampfung mehr Wärme aufnehmen als beispielsweise R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan).

Es weist zwar kein Ozonabbaupotenzial auf, ist aber ein Treibhausgas mit einem relativ hohen GWP-Wert von 2088 (Global warming potential, Treibhauspotenzial)[5] und trägt somit bei Freisetzung zur globalen Erwärmung bei.

Aufgrund seines GWP-Wertes unterhalb von 2.500 wird R-410A auf absehbare Zeit nicht von Verboten im Rahmen der aktuellen F-Gas-Verordnung der EU betroffen sein. Allerdings bedingen das Phase-down-Szenario der Verordnung und die daraus folgende schrittweise Mengenbeschränkung der Kältemittel mit hohen GWP-Werten, dass es zu einer zunehmenden Mittelverknappung und einem daraus resultierenden Preisanstieg kommen wird.[6] Aus diesem Grund gibt es von verschiedenen Herstellern Überlegungen, Anlagen mit R-410A, das zur Hälfte aus R-32 besteht, durch reine R-32-Anlagen (GWP-Wert: 675) zu ersetzen. Seit 2013 sind hierfür erste kommerzielle Split-Klimageräte auf dem europäischen Markt verfügbar.[7] Mono-Split-Klimageräte mit einer Füllmenge von weniger als 3 kg Kältemittel dürfen ab 2025 nicht mehr mit Kältemitteln befüllt werden, die ein Global-Warming-Potential von über 750 aufweisen. Daher darf auch R-410A in entsprechenden Geräten ab 2025 nicht mehr neu in Verkehr gebracht werden. Bereits in Betrieb befindliche Geräte sind zunächst nicht betroffen.[8]

Gegenüber R-410A hat R32 ein etwa um 2/3 niedrigeres Treibhauspotential, eine etwa 20 % höhere volumetrische Kälteleistung, sowie eine etwa 4,4 % höhere theoretische Leistungszahl (COP).[9]

Aus der höheren volumetrischen Kälteleistung gegenüber R-410A ergibt sich die Möglichkeit, geringere Querschnitte für die Kältemittelleitungen zu verwenden. Bei Verwendung der bei R-410A üblichen Querschnitte für R32 ergibt sich ein leicht höherer COP wegen geringerer Druckverluste der Leitung und des damit einher gehenden geringer ausfallenden Kompressorstromverbrauchs.

Ob sich das Einstoff-Kältemittel R-32 gegenüber Alternativen mit niedrigerem Treibhauspotenzial wie Fluorkohlenwasserstoffen auf Basis von Molekülen mit C-Doppelbindungen durchsetzen wird, ist jedoch nicht geklärt und Bestandteil aktueller Forschung und Entwicklung, siehe zum Beispiel die öffentlich verfügbaren Forschungsberichte des Air-conditioning, Heating and Refrigeration Institute (AHRI), deren zugrundeliegende Projekte im Rahmen des Forschungsprogramms Low-GWP AREP (Alternative Refrigerants Evaluation Program) stattfanden.[10]

Einzelnachweise

  1. ↑ R-410a Material Safety Data Sheet. (PDF) Honeywell International Inc., archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 11. Oktober 2010; abgerufen am 3. Juli 2009 (englisch).
  2. ↑ Puron Refrigerant R-410A. Archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 14. Juli 2014; abgerufen am 2. Juli 2014 (englisch).
  3. ↑ R-410A. (PDF) Honeywell Refrigerants Europe, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 27. März 2014; abgerufen am 26. April 2013 (englisch).
  4. ↑ Michael Freiherr: Auslegung von Verdampfern und Verflüssigern für Kältemittel-Gemische mit hohem Temperatur-Gleit. (PDF) In: guentner.de. Abgerufen am 31. Juli 2020.
  5. ↑ BTGA: F-Gase Verordnung – Ziele, Inhalte, Konsequenzen (de., PDF; 707 kB)
  6. ↑ Das Kältemittel R 410A: Eigenschaften und mögliche Alternativen. In: infraserv.com. Abgerufen am 31. Juli 2020.
  7. ↑ Bluevolution. Abgerufen am 17. Juni 2020 (englisch).
  8. ↑ Das Kältemittel R 410A: Eigenschaften und mögliche Alternativen
  9. ↑ R. Yajima, K. Kita, S. Taira, N. Domniyo: R32 As a Solution for Energy Conservation and Low Emission
  10. ↑ Forschungsprogramm Low-GWP AREP beim AHRI
Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/R-410A