Lexikon der Chemie: Kältemittel
Kältemittel, der Arbeitsstoff einer Kältemaschine, vornehmlich der einer Dampfkältemaschine. Das K. vollzieht einen Kreisprozeß mit Wärmeaufnahme bei tiefer Temperatur (Kälteleistung), Zufuhr von Antriebsenergie sowie Wärmeabfuhr bei höherer Temperatur. Es befindet sich dabei im flüssigen und/oder gasförmigen Zustand. Grundsätzlich wird deshalb die minimal erreichbare tiefe Temperatur durch den Tripelpunkt begrenzt. K. müssen ein für den jeweiligen Anwendungsfall geeignetes Dampfdruck-Temperatur-Verhalten haben und sollen darüber hinaus in der Hauptsache folgende Eigenschaften aufweisen:
- keine bzw. geringe Umweltbelastungen (in erster Linie kein Ozonzerstörungspotential, möglichst niedriges Treibhauspotential
- ungiftig
- nicht brennbar, nicht explosibel
- stabil im Kreislauf, Verträglichkeit mit Werk- und Hilfsstoffen
- günstige energetische Effektivität.
Es gibt allerdings keinen Stoff, der sämtliche Anforderungen in idealer Weise erfüllt, zumal im speziellen weitere Wünsche zum Stoffverhalten existieren. Als K. werden zahlreiche Stoffe eingesetzt, auch in Form von Gemischen. Ein genereller thermodynamischer Unterschied besteht zwischen K. für Dampfkältemaschinen und Gaskältemaschinen. Bei den Dampfkältemaschinen liegen die Normalsiedetemperaturen der K. für einfache Anlagen im Bereich von etwa +30 bis -60 °C (Ausnahme H2O). Bei mehrstufigen Kaskadenanlagen erweitert sich dies bis etwa -160 °C. Hauptsächlich eingesetzt werden Wasser, Ammoniak, fluorierte Kohlenwasserstoffe, Isobutan, Propan, weitere Kohlenwasserstoffe. Die Verbotsregulierungen bezüglich chlorhaltiger, leichtflüchtiger Stoffe (Montreal-Protokoll) betreffen eine Reihe früher bewährter K. und beeinflussen die Entwicklung stark.
Die K. für Gaskältemaschinen (Kryogene Fluide) haben sehr tiefe Normalsiedetemperaturen zwischen etwa -150 und -270 °C. Vorrangig verwendet werden Stickstoff, Wasserstoff und Helium. Für säntliche K. gibt es ein internationales Bezeichnungsschema. Dem Buchstaben R ist eine Gruppe von Ziffern und evtl. Buchstaben nachgestellt.
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