Ziel der Entwicklung
Zielstellung des Vorhabens ist es nachzuweisen, ob Kohlendioxid (R744) eine sinnvolle Kältemittelalternative für kleine Kühlgeräte im Laborbereich ist. Technologisch bedeutet dies, verfügbare geeignete Komponenten und in Musterfertigung gefertigte Bauteile (z. B. Wärmeübertrager) für die Laborgeräteumrüstung zu nutzen. Dazu sollten zwei in Serie gefertigte Laborkühlgeräte auf das Kältemittel R744 umgerüstet werden, die bisher mit HFCs als Kältemittel betrieben werden. Anschließende experimentelle Tests sollten eine Bewertung des Kühlverhaltens und des Energieverbrauchs im Vergleich zu den Serienmodellen ermöglichen.
Als natürliches Kältemittel stellt Kohlendioxid im Bereich der Gerätekühlung eine ökologisch unbedenkliche Alternative im Vergleich zu herkömmlichen Kältemitteln wie R134a, R404A oder R507 dar.
Vorteile und Lösungen
Kohlendioxid als ein natürliches Kältemittel trägt im Vergleich zu vielen bisherigen Kältemitteln weder zur Zerstörung der Ozonschicht, noch in nennenswerter Form zum Treibhauseffekt bei. Der verstärkte Einsatz von Kohlendioxid zur Labor- und Kleingerätekühlung würde wesentlich zur Umsetzung der F-Gase-Verordnung beitragen, nach der die bisher zur Kühlung verwendeten fluorierten Kohlenwasserstoffe ab den Jahren 2020 beziehungsweise 2022 für den überwiegenden Teil von Kühlanwendungen nicht mehr benutzt werden dürfen.
Mit den auf das Kältemittel R744 umgerüsteten Laborgeräten wird somit eine Alternative aufgezeigt, die es ermöglicht, den gesetzlichen Anforderungen in der Zukunft gerecht zu werden.
Im Ergebnis des Projektes wurde erfolgreich gezeigt, dass R744 als energieeffizientes Kältemittel in Laborkühlgeräten angewendet werden kann. Insbesondere für Umgebungstemperaturen um 20 Grad wurden im Vergleich zu den Serienmodellen mit herkömmlichen Kältemitteln deutlich bessere Leistungswerte erzielt.
Die aufgebauten Laborfunktionsmuster mit R744 Kühlaggregat dienen den Industriepartnern als Vorstufe für die geplante Überführung in die Serienfertigung. Insbesondere bei hohen Anforderungen an den Brandschutz besitzt das Kältemittel Kohlendioxid für eine Reihe von Anwendungen einen wesentlichen Vorteil gegenüber Kohlenwasserstoffen.
Zielgruppe und Zielmarkt
Die im Rahmen des Projektes erarbeitete Kompetenz zur Auslegung und dem Aufbau von kleinen R744-Kältekreisläufen lässt sich gut auf andere Anwendungen in der „Kleingerätekühlung“ übertragen. Die bereits jetzt sehr positive Resonanz der Industriepartner lässt auf einen sehr guten Vermarktungserfolg durch den Transfer des erarbeiteten Wissens und der Projektergebnisse schließen. Gegenüber dem Einsatz bisheriger Kältemittel ist die Anwendung der R744-Technologie anspruchsvoller. Seine überwiegend vorteilhaften thermodynamischen Eigenschaften lassen auf eine große Zukunft für dieses Kältemittel in der „Kleingerätekühlung“ hoffen, auch wenn die höheren Betriebsdrücke eine Herausforderung für die Fertigung neuer Kältekreislaufkomponenten darstellt.