Alternativen für R13B1

Neben R410A gilt auch ISCEON^® MO89 (DuPont) als potenzielles R13B1-Substitut. Mit R410A ist eine im Vergleich zu R13B1 wesentlich höhere Druckgastemperatur zu berücksichtigen, die den Anwendungsbereich selbst bei 2-stufiger Verdichtung stärker eingeschränkt.

ISCEON^® MO89 wurde über viele Jahre bevorzugt in Gefriertrocknungsanlagen eingesetzt. Unterdessen wurde die Produktion eingestellt. Aus Gründen der Entwicklungsgeschichte wird das Kältemittel jedoch im vorliegenden Report weiterhin berücksichtigt. Es handelt es sich um ein Gemisch aus R125 und R218 mit einem geringen Anteil von R290. Bedingt durch die Eigenschaften der beiden Hauptkomponenten sind Dichte sowie Massenstrom relativ hoch und die Druckgastemperatur sehr niedrig. Als besonders vorteilhaft erweist sich Flüssigkeitsunterkühlung.

Beide Kandidaten haben relativ hohe Drucklagen, weshalb die zulässige Verflüssigungstemperatur der üblicherweise eingesetzten 2-stufigen Verdichter auf 40 .. 45°C begrenzt ist. Außerdem zeigen sich bei Verdampfungstemperaturen unterhalb -60°C größere Minderleistungen gegenüber R13B1. Dabei schränkt auch der steilere Druckverlauf die Anwendung bei sehr niedrigen Temperaturen erheblich ein und bedingt eventuell den Umstieg auf ein Kaskadensystem mit R23, R508A/B oder R170 (Ethan) in der Tieftemperaturstufe.

Schmierstoffe und Materialverträglichkeit sind ähnlich zu bewerten wie bei anderen HFKW-Gemischen.

Nach EU F-Gase Verordnung (Anhang III) gilt eine Ausnahmeregelung „für Anwendungen, die zur Kühlung von Produkten auf unter -50°C bestimmt sind“.

Dies bedeutet, dass auch nach 2020 Kältemittel mit GWP > 2500 in Neuanlagen eingesetzt werden können. Durch den „Phase-Down“ wird es jedoch zu Mengenbegrenzungen mit der Folge eines eklatanten Preisanstiegs und stark eingeschränkter Verfügbarkeit kommen.

Es ist deshalb dringend geboten, Alternativlösungen zu entwickeln, für die es jedoch keine pauschale Empfehlung geben kann. Zweistufige Verdichter können z.B. mit R448A/449A (Sicherheitsgruppe A1) oder R1270 (A3) bis zu einer Verdampfungstemperatur von -60..-65°C betrieben werden. Der Einsatz von R404A/R507A Alternativen mit GWP < ca. 250 (Sicherheitsgruppe A2L) ist zwar potenziell möglich, allerdings liegen bisher selbst bei klassischer Tiefkühlanwendung nur wenige Erfahrungen vor.

Bei Verdampfungstemperaturen bis ca. -50 .. -52°C ist auch der Betrieb mit CO₂ möglich − entweder in einem zweistufigen System oder einer Kaskadenanlage.

Jede Systemvariante erfordert jedoch generell eine spezifische Auslegung und entsprechende Labortests.