Installation von Hochdruckfittings bei transkritischen CO₂-Anlagen
Natürliche Kältemittel sind auf dem Vormarsch. Sie ersetzen die fluorierten Treibhausgase, sogenannte F-Gase, die bis zum Jahr 2030 deutlich verringert werden müssen. Im Vergleich zu 1990 sollen es 70 Prozent weniger sein. Damit wird auch das CO2-Äquivalent um die Hälfte auf 35 Mio. Tonnen gesenkt. Kohlendioxid – CO2 – ist die wichtigste Alternative für herkömmliche, erheblich klimaschädlichere Kältemittel, denn das unter R 744 geführte Gas hat einen GWP (=Global Warming Potential) von 1.
Zum Vergleich: Das Kältemittel R 134 a, das seit Ende der 1990er Jahre eingesetzt wird, hat einen GWP von 1430. Durch das als Phase-Down bezeichnete Ausstiegsszenario steigen die Anforderungen an die Rohrleitungssysteme und Komponenten aller Anlagen, die Kälte benötigen, vom Supermarkt bis zum Rechenzentrum.
Als Vorteile von CO2 gelten außerdem: Es kommt natürlich in der Umwelt und als Nebenprodukt bei der Luftzerlegung vor. Des Weiteren hat es kein Potenzial für den Ozonabbau und muss nicht entsorgt werden. Zudem ist es kostengünstig und weltweit verfügbar, direktverdampfend und als nicht toxisch klassifiziert. Daher kann CO₂ in zahlreichen Anlagen- und Regelkonzepten eingesetzt werden, auch mit Wärmerückgewinnung. Zudem lassen sich in transkritischen CO2-Anlagen im Vergleich zu konventionellen Systemen bis zu 25 Prozent Energie einsparen. Da Kühlsysteme in aller Regel ununterbrochen laufen, spielt dieses Einsparpotenzial eine wichtige Rolle.
Alle diese Aspekte sprechen für eine weiter zunehmende Nutzung. Das sieht offenbar auch der Markt so, denn der Trend geht derzeit ungebrochen nach oben. In größeren Anlagen kann CO2 sinnvoll zum Zug kommen, denn es gibt keine Füllmengenbegrenzungen. Hersteller wie Sanha stellen eine kontinuierliche Entwicklung hin zum umweltschonenden Kohlendioxid fest.
Anforderungen erfüllen mit RefHP
In transkritischen Kälteanlagen gelten besondere Bedingungen. So müssen Rohrleitungen und Fittings langfristig sehr hohe Betriebsdrücke aushalten: Bis zu 130 bar können auftreten. Daher heißt es, solchen Anforderungen gerecht zu werden, ohne dass es zu Risiken für Mensch und Umwelt oder zu technischen und wirtschaftlichen Schäden am Kühlsystem kommt. Dies gelingt zum Beispiel mit speziellen Hochdruck-Lötfittings aus dem Hause Sanha.
Diese als RefHP bekannten Fittings bestehen aus einer Kupfer-Eisen-Legierung (CuFe2P, kurz CuFe; Werkstoff CW107C). RefHP-Fittings sind dabei kompatibel zu allen CuFe-Rohrtypen nach DIN EN 12449, die derzeit am Markt angeboten werden. Sanha kann auf eine über 50-jährige Erfahrung bei der Produktion von Lötfittings verweisen. Mit der eigenen Fertigung in Ternat/Belgien sind sehr enge Fertigungstoleranzen und damit eine hohe Qualität möglich.
Durch die optimale Reinigung der Hochdruck-Fittings wird ein Kohlenstoff-Wert von <0,5 mg C/dm² auf der Oberfläche erreicht. Dies wirkt sich auf die Qualität der Lötverbindung aus – Kohlenstoffreste können bei höheren Löttemperaturen zu Lochkorrosion führen. Solchen Folgen wird durch die ausgefeilte Herstellung vorgebeugt.
Die Serie besteht aus zwölf verschiedenen Fittings, inklusive Übergangsfittings von Zoll auf metrisch. Bis zu zehn Dimensionen werden angeboten – von 3/8 bis 2 5/8 Zoll. Sanha entschied sich schon früh, auch große Dimensionen einzuführen, um den Bau von größeren Anlagen zu ermöglichen. Angedacht ist, die Serie um noch größere Abmessungen zu ergänzen. Als Eckdaten werden angegeben: Betriebsdruck von maximal 130 bar, Tiefsttemperatur von -196 °C und Höchsttemperatur von 150 °C.
Die Fittings können für Fluide der Gruppe 2 nach Europäischer Druckgeräterichtlinie (EPD 97/23/EC) eingesetzt werden. Alle Abmessungen und Toleranzen für Überlappungsverbindungen entsprechen der EN 14276-1, Annex B mit Rohren nach EN 378-2 und EN 14276-2. Die Fittings erfüllen alle Anforderungen des VdTÜV-Werkstoffblatts 567 bzw. des AD 2000-Merkblatts W 6/2.
Verarbeitung und Installation von Hochdruckfittings
Das Hartlöten von Fittings und Rohren wird mit Silberhartlot mit mindestens zwei Prozent Ag ausgeführt, üblich sind zwei bis fünf Prozent Ag. Grundsätzlich ergibt sich bei der Verarbeitung von Lötfittings aus Kupfer-Eisen-Legierung (CuFe) ein Vorteil gegenüber dem WIG-Schweißen von Edelstahl. Das Hartlöten ist rund 2,5-mal schneller und zudem einfacher. Fachkräfte für WIG-Schweißen müssen ein kosten- und zeitintensives jährliches Training absolvieren und stehen nicht in jedem Unternehmen zur Verfügung. Auch dieser Aufwand entfällt bei der Verarbeitung von CuFe. So ergibt sich insgesamt eine deutliche Kosten- und Zeitersparnis, die sich positiv auf die Umsetzung von Projekten auswirkt.
RefHP-Fittings lassen sich leicht erkennen: Sie sind mit der Gravur „SA CuFe“ und der jeweiligen Abmessung gekennzeichnet. Da sie Eisen enthalten, können sie mit einem einfachen Neodymmagnet von normalen Kupferfittings unterschieden werden.
Förderung für Gewerbeanlagen
Unter dem Stichwort „Kälte- und Klimaanlagen“ fördert das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle BAFA den Einsatz von Klimaschutz-Technologien. Dies kann auch bei Systemen genutzt werden, die CO2 einsetzen. Die Höhe einer möglichen Förderung lässt sich zum Beispiel mit dem Förderrechner ermitteln (https://www.klimaschutz.de/de/foerderrechner). Hier werden bestimmte Parameter und Werte eingegeben, beispielsweise die Kälteleistung sowie Art und Leistung der Komponenten. Die Ergebnisse werden in einer Tabelle zusammengefasst. Ein Projekt wird nur gefördert, wenn es noch nicht begonnen wurde. Zudem ist ein Monitoring verpflichtend – fünf Jahre lang sind jährlich bestimmte Betriebsdaten zu übermitteln.
CSR und Umweltschutz im Unternehmen
Umwelt- und Klimaschutz spielen auch bei Sanha selbst eine große Rolle. So wurde beispielsweise im Werk in Belgien eine Photovoltaikanlage installiert; dies ist auch für weitere eigene Werke geplant. Der Eigenverbrauch direkt in den Werken verringert den Strombezug aus dem Netz und ist so gut wie klimaneutral. Auch die Umrüstung der Beleuchtung an allen Standorten auf sparsame LEDs trug zu einer Reduktion des Treibhausgasausstoßes um über 60 Prozent und einer erheblichen Energieeinsparung bei.
Zudem hat Sanha eine aktive CSR Policy (Corporate Social Responsibility) entwickelt. Zu den Zielen und Maßnahmen zählen neben kulturellem und sozialem Engagement – beispielsweise bei „Ingenieure ohne Grenzen“, der Hilfe für die Geschädigten des Hochwassers oder in Projekten für Kinder – auch hier Nachhaltigkeitsaspekte.
Gute Beispiele dafür sind der Einsatz von Metallen wie Kupfer und Edelstahl, die in der Regel bis zu 100 Prozent recycelbar sind. Gleichzeitig wird der Plastikverbrauch im Bereich der Verpackungen weitgehend minimiert und viel Abfall (auf der Baustelle) durch den Verzicht auf Endkappen auf Fittings vermieden. Zudem vernetzt sich der Hersteller im Rahmen der Initiative Greentech Ruhr e. V. aktiv mit Unternehmen aus den Bereichen Energieeinsparung und Umweltschutz.
In der Produktion setzt Sanha bereits seit fast zehn Jahren auf bleifreie Lösungen für Rohrleitungen. So wird eine Schädigung von Mensch und Umwelt vermieden. Energiemanager kontrollieren die Ziele hinsichtlich der ISO 50001. Aufgrund der nachhaltigen Unternehmensphilosophie entstehen Projekte mit anderen Unternehmen, die ebenfalls dieses Ziel verfolgen. Auftraggeber und Planer werden zunehmend sensibler für nachhaltige Konzepte.
Sanha liefert auch Serien für den subkritischen Bereich, etwa NiroTherm. Die Serie besteht aus Pressfittings und Systemrohren aus Edelstahl. Der Pluspunkt dieses Rohrleitungssystems: die hohe Beständigkeit gegen Außenkorrosion im Vergleich zu konventionellen Werkstoffen.
Das System wird zunehmend für Kühlsysteme etwa mit Glykol in Supermärkten verwendet und ersetzt hier herkömmlichen (vor)isolierten C-Stahl. Es eignet sich optimal für alle Bereiche, in denen sich Kondenswasser bildet und somit ein Korrosionsrisiko von außen besteht.
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Dieser Artikel ist zuerst in KK DIE KÄLTE + Klimatechnik erschienen. Mehr Informationen erhalten Sie im kostenlosen Newsletter der KK.
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