Wasser als Kältemittel

In Kompressions-Kälteanlagen ist Wasser ein vergleichsweise neues Medium. Früher wurden in diesen Anlagen Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) eingesetzt. Doch seit man Mitte der achtziger Jahre die ozonzerstörende Wirkung dieser Stoffklasse erkannte, setzt eine Rückbesinnung auf „natürliche Kältemittel“ ein. Kompressions-Kältemaschinen mit Wasser als Kältemittel werden zur Erzeugung von Prozesskälte oder von Kälte für die Klimatisierung eingesetzt. Hier übernehmen sie oft im Verbund mit Kälteerzeugern anderer Bauart die energieeffiziente Versorgung mit Grundlast-Kälte. Das neue BINE-Projekt-Info „Wasser als Kältemittel“ stellt zwei Pilotprojekte an der Universität Essen und einer Fahrzeugfabrik in Dresden vor, die die Leistungsfähigkeit der Aggregate belegen.

Natürliche Kältemittel besitzen kein Ozonzerstörungspotenzial und allenfalls eine äußerst geringe Wirkung als Treibhausgas. Am Institut für Luft- und Kältetechnik (ILK) in Dresden werden seit Mitte der neunziger Jahre - gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit (BMWA) - Kompressionskältemaschinen mit Wasser als Kältemittel entwickelt. Zwar muss ein Kompressor für Wasser im Vergleich zu einem Ammoniak-Kompressor bei gleicher Kälteleistung einen rund 300-fach größeren Volumenstrom des Kältemittels bewältigen und zudem ein rund doppelt so hohes Verdichtungsverhältnis erreichen. Trotzdem lohnt sich der Aufwand: Die Leistungszahlen von Wasser-Kältemaschinen liegen um rund 20 Prozent über denen mit herkömmlichen Kältemitteln.

Die Stoffeigenschaften des Wassers machen jedoch Abmessungen und Drehzahlen des Turbo-Verdichters nötig, die zu gewaltigen inneren Kräften führen. Erst moderne Materialien ermöglichen daher den Bau derartiger Kompressoren. Für die Turbinenschaufel der am ILK entwickelten Aggregate muss beispielsweise ein extrem leichter und zugleich hochfester Kohlefaser-Werkstoff eingesetzt werden. Probleme mit der Standfestigkeit der Anlage sind mittlerweile gelöst. Kompressions-Kältemaschinen mit Wasser als Kältemittel stehen kurz vor der Serienreife.

Das Projekt-Info "Wasser als Kältemittel" können Sie hier downloaden (PDF).