R-744 und R-717 in Industriekälteanlagen Herausforderungen sowie Tipps und Lösungen für die Pumpenwahl

Beim Gundelfinger Pumpenhersteller HERMETIC sieht man den vor dem Hintergrund der neuen F-Gas-Verordnung prognostizierten Trend zur Verwendung von R-717 und R-744 in Großkälteanlagen bestätigt. Diese Kältemittel haben kein bzw. ein sehr geringes Treibhauspotenzial und sind beim Entweichen geringer Mengen nicht umweltschädlich. Allerdings bringen R-717 und R-744 auch Gefahren für den Menschen mit sich.

HERMETIC erläutert die damit verbundenen technischen Herausforderungen für die Kältemittelpumpen und gibt Tipps für die Pumpenwahl. R-717 als Kältemittel zeichnet sich neben der Umweltverträglichkeit durch eine hohe Wirtschaftlichkeit aus. Grund sind seine guten thermodynamischen Eigenschaften.
Hauptnachteil:R-717 hat einen stechenden Geruch und ist giftig für den Menschen. Das Einatmen von Ammoniak als hochkonzentriertes Gas kann tödlich wirken. Aus diesem Grund stellt der Einsatz von R-717 höchste Anforderungen an die Sicherheit und Dichtigkeit von Anlage und Komponenten.

R-744 ist beim Austreten in sehr großen Mengen ebenfalls gefährlich. Die Hauptschwierigkeit bei CO2 als Kältemittel liegt in den höheren Betriebsdrücken. Die Notwendigkeit dickerer Rohrleitungen und druckvertraglicherer Komponenten erhöhen den Material- und Konstruktionsaufwand.

KREISELPUMPEN BEVORZUGTE PUMPENART
Als Kältemittelpumpen werden bevorzugt Kreiselpumpen (Zentrifugalpumpen) eingesetzt. Bei einer konventionellen Kreiselpumpe wird die Flüssigkeit im Laufrad durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert. Im darauffolgenden Gehäuse oder dem Leitapparat wird diese Flüssigkeitsgeschwindigkeit in Druck verwandelt. So entsteht ein nahezu pulsationsfreier Förderstrom. Am Laufradeintritt entsteht dadurch ein Unterdruck. Aus diesem Grund muss sichergestellt werden, dass genügend Vorlaufdruck vorhanden ist und Flüssigkeit kontinuierlich bereitgestellt wird. Schwachstelle dieses Antriebes ist der Austritt der Welle aus dem Gehäuse, der durch eine Dichtung abgedichtet werden muss. Die dazu verwendeten Stopfbuchsen oder Gleitringdichtungen können bei niedrigen Temperaturen einfrieren und beim Anfahren der Pumpe zerbrechen. Auch Radial- und Axiallager sind konstruktionsbedingt verschleißanfällig. Fehleranalysen zeigen: Über 50 % der Pumpenausfälle werden durch Leckage an Gleitringdichtung/Stopfbuchse und 16 % durch Ausfälle von Kugellagern verursacht. Zur Vermeidung dieser Ausfallgründe eignen sich hauptsächlich hermetisch dichte Spaltrohrmotorpumpen.