Brennbare Kältemittel (A2L und A3): Füllmengengrenzen, Normen und ATEX

Warum brennbare Kältemittel häufiger werden

Die Anforderungen an einen niedrigen GWP in der F-Gase-Verordnung und ähnliche Regeln in anderen Ländern verdrängen Kältemittel mit hohem GWP. Die häufigsten Ersatzstoffe sind entweder natürliche Kältemittel, zum Beispiel Propan, Isobutan und Kohlendioxid, oder synthetische Kältemittel mit niedrigem GWP, zum Beispiel R32 und HFO-Gemische. Kohlendioxid ist nicht brennbar. Die meisten anderen Ersatzstoffe sind A3 oder A2L. Ihre Brennbarkeit ist der Grund, warum die Menge in einem Raum begrenzt ist und warum Installation und Wartung besondere Sorgfalt erfordern.

LFL und Sicherheitsgruppen

Die untere Zündgrenze (LFL) ist die niedrigste Konzentration des Kältemittels in Luft, die sich entzünden kann, angegeben in kg/m³. Propan hat eine LFL von 0,038 kg/m³ und R32 von 0,307 kg/m³. Je niedriger die LFL, desto kleiner die Menge, die nötig ist, damit sich in einem Raum ein zündfähiges Gemisch bilden kann. Gruppe 2L ist gering brennbar: Eine Flamme breitet sich langsam aus, höchstens 10 cm/s, und zum Zünden ist mehr Energie nötig. Deshalb dürfen A2L-Kältemittel in größeren Mengen eingesetzt werden als A3 ^[1].

Füllmengengrenzen nach EN 378-1

EN 378-1 teilt brennbare Kältemittel in drei Stufen ein ^[1]:

Unterhalb von m1 gibt es im Wesentlichen keine Anforderungen, die an die Raumgröße gebunden sind. Zwischen m1 und m3 wird die Füllmenge durch die Raumgröße und die Aufstellungshöhe begrenzt. Eine übliche Berechnung ist die Formel m_max = 2,5 × LFL^1,25 × h0 × A^0,5, wobei A die Bodenfläche des Raums in m² und h0 die Höhe ist, in der Kältemittel austreten kann, zum Beispiel 0,6 m bei Bodengeräten und 2,2 m bei Deckengeräten. Oberhalb von m3 müssen die kältemittelführenden Teile in einem Maschinenraum, einem belüfteten Gehäuse oder im Freien stehen, je nach Aufstellungsbereich und Zugangskategorie ^[1]. Prüfen Sie immer die für das Projekt geltende Ausgabe der Norm: Die Überarbeitung der EN 378 ändert das Verfahren für brennbare Kältemittel.

Die Produktnormen IEC 60335-2-89 und 60335-2-40

Für werkseitig hergestellte Geräte gelten Produktnormen der Reihe IEC 60335, die in Europa als EN 60335 erscheinen. IEC 60335-2-89 umfasst gewerbliche Kühlmöbel sowie Eis- und Speiseeismaschinen mit eingebautem oder getrenntem Verdichter. Die Ausgabe von 2019 hob die Grenze für A3-Kältemittel von 150 g auf 13 × LFL je Kältemittelkreislauf an, etwa 500 g Propan, sofern das Gerät zusätzliche Anforderungen unter anderem an Dichtheit und Prüfung erfüllt. Für A2L-Kältemittel liegt die Grenze bei 1,2 kg ^[2][3].

IEC 60335-2-40 umfasst Klimageräte, Wärmepumpen und Luftentfeuchter. Sie legt fest, wie viel brennbares Kältemittel ein Gerät im Verhältnis zur Raumgröße enthalten darf und welche Maßnahmen eine größere Füllmenge erlauben, zum Beispiel Leckerkennung, Luftumwälzung oder Lüftung und Absperrventile. Die Herstellerangaben zur Mindestbodenfläche sind bei der Installation immer einzuhalten.

ATEX

ATEX besteht aus zwei EU-Richtlinien. Die Richtlinie 2014/34/EU gilt für Geräte und Schutzsysteme zur Verwendung in explosionsgefährdeten Bereichen ^[4]. Die Richtlinie 1999/92/EG regelt die Pflichten des Arbeitgebers: die Gefahr einer explosionsfähigen Atmosphäre zu beurteilen, Bereiche in Zonen einzuteilen, geeignete Geräte auszuwählen und alles in einem Explosionsschutzdokument festzuhalten ^[5]. In der Kältetechnik wird ATEX zum Beispiel in Maschinenräumen mit Propan oder Ammoniak und bei Wartungsarbeiten relevant, bei denen Kältemittel austreten kann. EN 378 und die Produktnormen sind so ausgelegt, dass der Normalbetrieb keine explosionsfähige Atmosphäre erzeugt, doch bei Wartung und Leckagen muss das Risiko beurteilt werden.

Sichere Wartung brennbarer Anlagen

• Beurteilen Sie vor der Arbeit das Risiko und stellen Sie sicher, dass keine Zündquellen in der Nähe sind: offene Flammen, Funken, heiße Oberflächen, nicht zugelassene Elektrowerkzeuge.
• Messen Sie die Konzentration vor und während der Arbeit mit einem Gaswarngerät, das für das Kältemittel bestimmt ist.
• Lüften Sie den Arbeitsbereich. Brennbare Kältemittel wie Propan sind schwerer als Luft und sammeln sich am Boden und in Gruben.
• Verwenden Sie Absauggeräte, Vakuumpumpen und Werkzeuge, die der Hersteller für brennbare Kältemittel zugelassen hat.
• Entnehmen Sie das Kältemittel und spülen Sie die Anlage mit Stickstoff, bevor Sie löten. Löten Sie nie an einer Anlage, die brennbares Kältemittel enthält.
• Halten Sie einen Feuerlöscher bereit.
• Kennzeichnen Sie die Anlage mit Kältemittel und Menge und beachten Sie die Regeln für Lagerung und Transport von Gasflaschen.