R404A und R507A als Ersatzstoffe für R22 und R502
Bei diesen Gemischen handelt es sich um chlorfreie Ersatzstoffe (ODP = 0) für R22 sowie R502 im Bereich von Normal- und Tiefkühlung.
Ein bereits Anfang 1992 vorgestelltes Gemisch wurde unter dem Handelsnamen Suva® HP62 (DuPont) eingeführt und bei Verdichterherstellern und Anwendern mit guten Resultaten getestet. Weitere Alternativen wurden unter Forane® FX70 (Arkema), Genetron® AZ50 (Allied Signal/Honeywell) oder Solkane® 507 (Solvay) angeboten. HP62 und FX70 sind in der ASHRAE-Nomenklatur als R404A und AZ50 als R507A geführt.
Die Basiskomponenten gehören zur Gruppe der HFKW, wobei R143a der brennbaren Kategorie zuzuordnen ist. Durch die Verbindung mit einem relativ hohen Anteil von R125 ist die Brennbarkeit wirksam verhindert; dies gilt auch für den Fall einer Leckage.
Merkmal aller Bestandteile ist der jeweils sehr niedrige Adiabatenexponent mit dem Resultat einer dem Kältemittel R502 vergleichbaren, tendenziell sogar geringeren Druckgastemperatur des Verdichters (Vergleich der Druckgastemperaturen). Dadurch ist auch der wirtschaftliche Einsatz einstufiger Verdichter bei niedrigen Verdampfungstemperaturen gewährleistet
Bedingt durch die ähnlichen Siedepunkte von R143a und R125, bei relativ geringem Zusatz an R134a, liegt der Temperaturgleit beim ternären Gemisch R404A im relevanten Anwendungsbereich unterhalb einem Kelvin. Die Verhältnisse in den Wärmeübertragern sind dadurch nicht wesentlich anders als bei Azeotropen. Auch die Ergebnisse aus Wärmeübergangsmessungen zeigen günstige Bedingungen.
R507A ist eine binäre Stoffpaarung, die sogar über einen relativ breiten Bereich ein azeotropes Gemisch bildet. Die Bedingungen sind damit tendenziell sogar noch besser.
Die Leistungswerte (Vergleich der Leistungsdaten) ergeben nur geringe Unterschiede zwischen den verschiedenen Stoffen und zeigen eine weitgehende Übereinstimmung mit R502. Dies erklärt auch die gute Marktdurchdringung dieser Kältemittel. Mit Blick auf die thermodynamischen Eigenschaften sind sie besonders für gewerbliche Normal- und Tiefkühlanlagen geeignet.
Typische Metallwerkstoffe sind mit HFKW-Kältemitteln verträglich, Elastomere müssen an die geänderten Bedingungen angepasst werden. Als Schmierstoffe eignen sich Polyol-Ester (Schmierstoffe für Verdichter).
Ein Manko ist das relativ hohe Treibhauspotenzial (GWP = 3922 .. 3985), das wesentlich von R143a und R125 bestimmt wird. Im Vergleich zu R502 ist jedoch eine Verbesserung eingetreten, die auch im Hinblick auf den günstigen Energieverbrauch zur Minderung des TEWI-Wertes beiträgt. Weitere Verbesserungen in dieser Hinsicht sind auch durch weiterentwickelte Systemsteuerungen möglich.
Dennoch und zwar wegen des hohen Treibhauspotenzials (GWP) ist der Einsatz von R404A und R507A in der EU bei Neuinstallationen ab 2020 nicht mehr erlaubt. Dies ist in der seit 2015 angewandten F-Gase Verordnung Nr. 517/2014 geregelt. Allerdings hat die gleichzeitige Vorgabe zur gestuften Mengenbegrenzung (Phase-Down) in Verbindung mit einer strikten Quotenregelung bei vielen Anwendungen bereits zu einem früheren Ausstieg geführt. Detaillierte Information siehe BITZER Informationsschrift A-510.
In den USA, Kanada und Australien gibt es ebenfalls Vorgaben zum Ausstieg aus R404A und R507A. Für einen internationalen Phase-Down (seit 2019) von HFCKW- und HFKW-Kältemitteln wurde in 2016 das sog. Kigali Amendment im Rahmen des Montreal Protocol vereinbart.
Alternativen mit geringerem GWP sind die im Folgenden behandelten HFKW-Gemische sowie die neu entwickelten HFO/HFKW-Gemische („Low GWP‟ HFOs und HFO/HFKW-Gemische als Alternativen zu HFKWs).
Für bestimmte Anwendungen sind auch halogenfreie Kältemittel oder Kaskadensysteme mit unterschiedlichen Kältemitteln eine Option (Halogenfreie (natürliche) Kältemittel).
