Leckageraten: Sind Klimaanlagen wirklich Klimakiller?

Es vergeht kein Sommer, ohne dass der Technologie Klimaanlage von der Tages- und Wirtschaftspresse vorgeworfen wird, ein Klimakiller zu sein (s. unten). Dabei werden Schreckensszenarien formuliert, dass die Kälte- und Klimatechnik unter anderem wegen der hohen Leckageraten ein entscheidender Treiber des Klimawandels sei. Was diese Berichte ignorieren, ist, dass bereits Niedrig-GWP-Kältemittel (GWP = Global Warming Potential) eingesetzt werden, die im Falle eines Austritts in die Atmosphäre einen deutlich geringeren Effekt haben, und dass sichere, seriengefertigte Systeme produziert werden, um Leckagen bestmöglich zu verhindern.

Richtig ist: Kältemittel mit einem hohen GWP schaden dem Klima, wenn sie in die Atmosphäre gelangen. Zu hinterfragen ist jedoch, ob Kältemittel wirklich in diesem hohen Maße austreten, wie gerne zitiert wird (bis zu5 % bei Split-Klima). Die Zahlen des Verbands Deutscher Kälte-Klima-Fachbetriebe (VDKF) zu den Leckageraten zeigen ein anderes Bild.

Das sagen die Nutzerdaten des VDKF

Die Analyse von anonymisierten Nutzerdaten der VDKF LEC-Software^1 von rund 45.000 Anlagenbetreibern mit insgesamt rund 200.000 Kälte- und Klimaanlagen hat Folgendes ergeben: Mit einem Anteil von 38% (75.817 Anlagen) stellen die R-410A-Anlagen die mit Abstand größte Anzahl aller Systeme, gefolgt von R-134a-, R-407C- und R-404A-Anlagen.

Der überwiegende Teil der R-410A-Anlagen ist bei VRF-Klima (12.987 Anlagen) und bei Split-Klima (70.092 Anlagen) angesiedelt (Stand der anwendergruppen- und füllmengenbezogenen Leckageraten vom 22. Mai 2019). Die durchschnittlichen Leckageraten (inkl. Havarien) aller Anlagen in Deutschland der Jahre 2014 bis 2018 liegen konstant zwischen 2% und ca. 3%. Die Auswertung zeigt, dass R-422D-, R-507A- und R-404A-Anlagen relativ hohe durchschnittliche Leckageraten, R-134a- und R-410A-Anlagen jedoch relativ niedrige Werte aufweisen.

Höhere Raten  bei individuell erstellten Anlagen

Die Leckagen in den Bereichen Gewerbekälte (3,83%) und Sonderanlagen (2,92%) sind nach wie vor überdurchschnittlich hoch. Stark unter dem Durchschnitt liegen Split-Klima (1,53 %), Zentralklima (1,32 %) und VRF-Anlagen (1,75 %), die eine besonders hohe Dichtheit aufweisen. Diese Zahlen zeigen, dass Anlagen, die aus der Serienfertigung stammen und nach dem Plug-and-play-Prinzip installiert werden können, eine niedrigere Leckagerate aufweisen als individuell erstellte Anlagen, die nach wie vor in der Gewerbekälte noch häufig zum Einsatz kommen. Zwischen den hier erfassten Leckage­raten von 1,53 % im Split-Klimabereich und den dazu vom Umweltbundesamt kommunizierten 5 % Leckagen (siehe unten „Hintergrund“) liegt eine große Diskrepanz.

Rechtlicher Hintergrund

Gesetzliche Regelungen, wie die F-Gase-Verordnung der EU, sowie höhere Anforderungen an die Energieeffizienz und Klimaverträglichkeit der Systeme haben dazu geführt, dass sich der Markt hin zu Kältemitteln mit niedrigem GWP entwickelt hat. Um die Umweltauswirkungen der Klima- und Kältebranche zu reduzieren, hat die EU-Kommission im Jahr 2014 die Verordnung über fluorierte Treibhausgase (F-Gase-Verordnung 517/2014) beschlossen.

Diese schreibt eine Begrenzung der CO₂-Äquivalente (= Kältemittelmenge x GWP) der gesamten Kältemittelmenge in der EU vor. Bis 2030 erfolgt eine schrittweise Reduktion der Obergrenze auf ein Fünftel bezogen auf die Menge im Basisjahr 2015.

Nachhaltige Technologien und Niedrig-GWP-Kältemittel sind heute verfügbar, um die Umsetzung der F-Gase-Verordnung sicherzustellen. Daikin hat bereits im Jahr 2013 als erster Hersteller im Bereich Split-Klima auf das Kältemittel R-32 gesetzt. R-32 hat ein GWP von 675 und damit lediglich ein Drittel des GWP von R-410A. Nachdem der gesamte Split-Klimabereich von Daikin bereits auf R-32 umgestellt wurde, folgt nun das VRV-Portfolio mit der Einführung der neuen Serie VRV 5 S für das Heizen und Kühlen kleinerer gewerblicher Anwendungen.

Wie sicher sind die Produkte?

Alle in Verkehr gebrachten Geräte und Anlagen müssen sicher sein. Das bedeutet auch, dass Leckagen bestmöglich zu verhindern sind. Wie ein Hersteller dies erreicht, bleibt ihm überlassen. Normen (technische Regelwerke) vereinfachen grundsätzlich die Einhaltung der Sicherheitsanforderungen, da sie klare Vorgaben enthalten. Hersteller können aber, basierend auf ihrer eigenen Risikobewertung, notwendige Sicherheitsmaßnahmen durchführen. Dies ist immer dann sinnvoll, wenn Normen nicht dem neuesten Stand der technischen Entwicklungen Rechnung tragen.

In Bezug auf die VRF/VRV-Technologie gibt es zwei Normen, die für diesen Anwendungsbereich gelten: die DIN EN 378 „Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen“ sowie der Produktstandard für Klimaanlagen und Wärmepumpen IEC 60335-2-40. Beide Normen behandeln Sicherheitsvorschriften bezüglich der Entflammbarkeit. Nur die EN 378 befasst sich auch mit der Toxizität von Kältemitteln. Allerdings weist die EN 378 darauf hin, spezifische Produktstandards anzuwenden, sofern diese vorhanden sind. Es gilt dabei die Regel, dass diese spezifischen Produktstandards (IEC 60 335-2-40) Vorrang vor allgemeinen Normen (EN 378) haben.

Bei der neuen Serie VRV 5 S hat Daikin deshalb im Bereich der Entflammbarkeit die IEC 60 335-2-40 angewendet, womit gleichzeitig die Anforderung bezüglich der Toxizität aus der EN 378 erfüllt wird. Die IEC 60 335-2-40 gibt klare Informationen darüber, welche Sicherheitsvorkehrungen erforderlich sind und wie sie funktionieren müssen – zum Beispiel die Position eines Sensors im Raum, dessen Reaktionszeit sowie Gegenmaßnahmen.

Dies beinhaltet, dass in den Installa­tionsanweisungen die einzuhaltenden Mindestraumgrößen bezogen auf die Füllmenge R-32 aufgeführt sind. Zusätzliche Unterstützung bei der Auslegung der Systeme wird durch die Planungssoftware zur Verfügung gestellt. Werden die Vorgaben bei der Installation eingehalten, handelt es sich um eine sichere Installation, für die Daikin die Verantwortung als Hersteller übernimmt.

Daikin integriert Sicherheitssystem

Einzigartig im VRF/VRV-Bereich ist das bei der neuen Serie VRV 5 S werkseitig integrierte Sicherheitssystem, das speziell für das Kältemittel R-32 entwickelt wurde. Ab Werk sind alle notwendigen Sicherheitseinrichtungen für den Betrieb mit diesem A2L-Kältemittel integriert, sodass bereits Räumlichkeiten ab 10 m² klimatisiert werden können.

So verfügt das System über ein spezielles akustisches und visuelles Kältemittelalarm-Management über die Fernbedienung Madoka. In den Innengeräten sind Leckagesensoren verbaut. Im seltenen Fall einer Leckage schaltet das System sofort ab und sendet einen Alarm. Das Außengerät saugt das gesamte Kältemittel aus der Anlage ab und sperrt anschließend den Betrieb, sodass kein weiteres Kältemittel in den Raum strömen kann.

Auch zentrale Regelungskomponenten wie der „intelligent Touch Manager“ (iTM) oder der „intelligent Tablet Controller“ (iTab) geben einen Alarm aus. Die Auslegungssoftware VRV express informiert den Planer, ob das geplante System den gesetzlichen Anforderungen in Bezug auf die zulässige Kältemittelfüllmenge und Raumgröße entspricht.

Da alle Sicherheitsvorkehrungen im System integriert sind, ist eine hohe Flexibilität mit einer Rohrleitungslänge von bis zu 300 m und bei der Raumauswahl gegeben. So können unter bestimmten Auslegungsvoraussetzungen bereits Raumgrößen ab 10 m² realisiert werden. Ohne diese Sicherheitsmaßnahmen wäre der Einsatz deutlich unflexibler, weil größere Räume ab 26,5 m² nötig wären. Somit lässt sich die Serie VRV 5 S aufgrund der R-32-Sicherheitsvorkehrungen in Planung sowie Ausführung genauso einfach handhaben wie ein VRV-System mit R-410A.

Fazit

Durch ihre hohe Primärenergieausnutzung ist die VRV/VRF-Technologie heute bereits ein wesentlicher Baustein zur Umsetzung der Energiewende im Gebäudebereich. Klimatechnik kann mittlerweile viel mehr als ein angenehmes Raumklima schaffen. Durch den Einsatz von Niedrig-GWP-Kältemittel, die Nutzung von Luft, Erdwärme oder Abwasser als erneuerbaren Energiequellen sowie die Nutzung von Abwärme trägt sie zur energieeffizienten, CO₂-armen und umweltfreundlichen Kühlung, Beheizung und Lüftung von Gebäuden bei. Diese modernen Technologien verzichten völlig auf fossile Energieträger wie Öl und Gas und sind sicher bei hohen Temperaturen einsetzbar. Dem Vorurteil, Klimatechnik sei klimaschädlich, können und müssen wir als Branche ganz entschieden etwas entgegensetzen. Die Technologien dafür sind schon vorhanden.

1 Seit der Markteinführung der VDKF LEC-Software im Jahr 2005 nutzen in Deutschland über 1000 Fachunternehmen das LEC-Programm, um die gesetzlich geforderten Aufzeichnungspflichten für Kälte- und Klimaanlagen für Betreiber und Fachbetrieb zu erfüllen. Nachfolgend geht es besonders um die aus den LEC-Daten erhobenen nachgefüllten Kältemittel, die eine Aussage über die Kältemittelemissionen in Deutschland aus den bei der Analyse berücksichtigten 199 688 Kälteanlagen von 45 400 Betreibern ermöglichen. In diesen bewerteten Kälteanlagen befinden sich insgesamt rund 2520 t Kältemittel (Vgl. Branchenbuch der Kälte- und Klimatechnik 2020 S. 465 ff.).

Hintergrund: Reißerische Bericht­erstattung

Bevorzugt im Sommer berichtet die Tages- und Wirtschaftspresse immer wieder reißerisch und in der Regel technisch wenig fundiert über Klimaanlagen. Mit derlei Berichterstattung gerät eine ganze Branche in Verruf, die für viele Bereiche unseres täglichen Lebens wie die Lebensmittelkühlung, die Krankenhaus- und Laborklimatisierung, überlebenswichtig ist. Betroffen ist aber auch das Geschäft mit Klimaanlagen im privaten und gewerblichen Bereich, für deren Einsatz es schließlich auch gute Gründe gibt. Hierzu zwei Beispiele aus den Medien:

• So titelte die Süddeutsche Zeitung im September 2019: „Klimaanlagen sind Klimakiller. In vielen Kühlaggregaten stecken klimaschädliche fluorhaltige Kältemittel. Durch Risse können sie in die Atmosphäre gelangen.“
• Und im Juli 2020 sendete das ZDF in der Reihe „planet e.“ den Beitrag „Klimakiller Klimaanlagen“, in dem das Umweltbundesamt zu Wort kommt. Dort erklärt Dr. Daniel de Graaf: „Im Schnitt entweichen bei ­jeder Split-Klimaanlage im Jahr etwa 5 % des Kältemittels – bei der Befüllung, im Betrieb durch Lecks, bei der Wartung und der Entsorgung.“

Info: Kältemittel mit ­niedrigem GWP

Das Kältemittel R-32 bringt mehrere Vorteile mit. Dazu gehören das niedrige GWP von 675 sowie der geringere Stromverbrauch der Systeme. R-32 ist ein Reinstoff-Kältemittel, das problemlos gehandhabt werden kann. Es ist aufgrund seiner geringen Entflammbarkeit als A2L-Kältemittel klassifiziert und kann gefahrlos in einer Vielzahl von Systemen eingesetzt werden. Weiterhin ist die Kältemittelfüllmenge für R-32 circa 10 % geringer als für R-410A.

Dieser Beitrag von Volker Weinmann ist zuerst erschienen in SBZ 16/2020. Volker Weinmann ist Beauftragter ­Politik und Verbände bei der Daikin Airconditioning Germany GmbH, 82008 Unterhaching.