Mobile Klimaanlage: Kühlmittel (Arten, Defekte, Nachfüllen)

Beim Kauf eines Mobilen Klimageräts stößt man in den Produktdetails auf die Informationen über die Verwendung eines bestimmten Kältemittels. Dabei bestehen häufig Unsicherheiten über die Art des Kältemittels und welche Eigenschaften dieses hat. Dabei ist ein kurzer Einblick nützlich, um sich mit gutem Gefühl für ein Gerät zu entscheiden.

Aber auch bei bereits bestehenden Mobilen Klimaanlagen stellt sich spätestens bei zurückgehender Kühlleistung oder einem Defekt die Frage, ob ein Mangel an Kältemittel ursächlich sein kann, und ob ein Nachfüllen möglich ist.

In diesem Artikel wird die genaue Aufgabe des Kühlmittels beschrieben, auf die Eigenschaften und verschiedenen Arten eingegangen und erklärt, wie mit einem Problem umzugehen ist.

Funktion des Kältemittels

Der Aufbau einer Mobilen Klimaanlage beinhaltet 2 Luftkreisläufe und einen Kühlkreislauf. Während die Luftkreisläufe aus der Raumluft gespeist werden, handelt es sich beim dem Kühlkreislauf um ein geschlossenes System, in dem ein Kältemittel für den Energieaustausch verantwortlich ist.

Mehr zur Funktionsweise einer Mobilen Klimaanlage

Durch seine chemische Zusammensetzung ist es in der Lage seinen Aggregatszustand bei entsprechendem Druck zu ändern und Energie effektiv aufzunehmen und abzugeben.

Dieser Wechsel geschieht durch den Kompressor und das Expansionsventil, die die wesentlichen Bestandteile des Kühlkreislaufs darstellen.

Das gasförmige Kältemittel wird durch den Kompressor mit einem hohen Druck beaufschlagt, wodurch es sich verflüssigt und stark erhitzt.

Anschließend wird das heiße Kältemittel in einen Wärmetauscher (Kühlrippen) geleitet, der von der Raumluft durchströmt wird (rosa Pfeil). Das heiße Kältemittel gibt seine Energie teilweise an die Luft ab.

Die Raumluft wird heißer und das Kältemittel weniger heiß.

Im Anschluss wird die heiße Luft durch einen Schlauch aus dem Raum abgeleitet. Dadurch geht Energie verloren und eine Kühlung kann gestartet werden.
(Als Nebeneffekt des Herauspustens entsteht ein Unterdruck, der nicht gefährlich ist, aber vor dem Kauf und beim Betrieb berücksichtig werden sollte)

Hierzu wird in einem Expansionsventil der Druck wieder reduziert, wodurch sich das Kältemittel stark abkühlt. Durch die Energieabgabe an die Raumluft ist das Kältemittel nun kälter als zuvor.

Erneut wird das Kältemittel durch Kühlrippen geleitet, die von der Raumluft umströmt werden (blauer Pfeil). Durch das sehr kalte Kühlmittel wird die Temperatur der Raumluft herabgesetzt. Die kalte Luft gelangt zurück in den Raum und kühlt so die Umgebung.

Eigenschaften

Das Kühlmittel muss diverse Eigenschaften erfüllen, um für den Einsatz in einer Mobilen Klimaanlage geeignet zu sein. Hierzu zählen insbesondere ein guter Wärmeaustausch und ein sicherer Betrieb.

Im Detail sind folgende Kriterien für Kältemittel entscheidend:

  • Hohe Wärmeleitfähigkeit
    Eine gute Energieaufnahme und -abgabe ist entscheidend für einen effektiven Einsatz. Eine reduzierte Leitfähigkeit würde den Wirkungsgrad des Klimageräts stark beeinträchtigen.
  • Geringes Dampfvolumen
    Auf Grund des Wechsels von flüssig und gasförmig in einem geschlossenen System ist es wichtig, dass das Volumen kein Übermaß erreicht. Dies würde einen komplexeren und kostenintensiveren Aufbau bedeuten.
  • Niedrige Zähflüssigkeit
    Eine gute Fließgeschwindigkeit innerhalb der Rohre ermöglicht einen effektiven Betrieb. Würde das flüssige Mittel zäh wie Honig sein, wäre ein Durchfluss durch den Wärmetauscher mit dem vorhandenen Druck kaum möglich.
  • Nicht brennbar
    Zwar handelt es sich um ein geschlossenes Rohrsystem, jedoch ist ein Austritt bei Beschädigung nicht ausgeschlossen. In solchen Fällen ist ein nicht brennbares Mittel eine geringere Gefahr. Dennoch werden regelmäßig brennbare Kältemittel eingesetzt und mit entsprechenden Maßnahmen abgesichert.
  • Nicht giftig
    Der seltene Fall des Austritts ist auch der Moment, in dem Kontakt zu Menschen bestehen kann. In diesem Fall ist eine geringe Toxizität von Vorteil.
  • Kein Ozonabbaupotenzial
    Die Eigenschaft die Ozonschicht zu schädigen wird mit dem ODP (Ozone Depletion Potential) angegeben. Heute verwendete Kältemittel haben hier meist einen Wert von 0 (FCKW hingegen hat einen ODP von 1).
  • Kein Treibhauseffekt
    Neben dem möglichen Schaden für das Ozon wird auch der Effekt zur Erwärmung im Verhältnis zum CO2 angegeben. Ein Global Warming Potential (GWP) von 100 bedeutet das Kältemittel ist 100-mal schädlicher als Kohlendioxid.

Auf Grund der verschiedenen chemischen Zusammensetzungen ergeben sich unterschiedliche Vor- und Nachteile jedes Kältemittels in den verschiedenen Bereichen.

Die Hersteller wägen daraufhin ab, welches Kältemittel sie verwenden wollen und setzen dieses dann ein.

Arten

Bei den Kältemitteln wird grundsätzlich zwischen natürlichen und Synthetischen Verbindungen unterschieden.

Natürliche Kältemittel sind solche Verbindungen, die auch in der Natur vorkommen. Hierzu zählen Wasser, Luft, Ammoniak, Kohlenstoffdioxid und Kohlenwasserstoffe.

Während Ammoniak, Wasser, Kohlendioxid und Luft in Mobilen Klimageräten selten eingesetzt werden, sind Kohlenwasserstoffe wie Propan (R-290) häufig genutzt.

Synthetische Kältemittel kommen in der Natur nicht vor und sind künstlich hergestellt. Hierzu zählen fluorhaltige Stoffe (wie Fluorchlorkohlenwasserstofffe und Fluorkohlenwasserstoffe) und weitere halogenisierte Kohlenwasserstoffe.

Die Eigenschaften der synthetischen Kältemittel hängen stark von der jeweiligen Stoffzusammensetzung ab und können nicht pauschalisiert werden. Ein regelmäßiges Mittel in Mobilen Klimaanlagen ist Tetrafluorethan (R-134a).

Bezeichnungen

Die Bezeichnung von Kältemitteln erfolgt in der Form R + Zahl, wobei die Ziffernfolge den chemischen Aufbau beschreibt.

R – Refrigerant (= Kältemittel)
Erste Ziffer – Anzahl der Kohlenstoffatome minus 1
Zweite Ziffer – Anzahl der Wasserstoffatome + 1
Dritte Ziffer – Anzahl der Fluoratome

Ist die erste Ziffer eine 7 handelt es sich um eine anorganische Verbindung und die folgenden Ziffern beschreiben die molare Masse.

Typische Kühlmittel in Mobilen Klimaanlagen

Es gibt eine Vielzahl von Kältemitteln, die in Mobilen Klimaanlagen eingesetzt werden. Das Kältemittel R290 (Propan) ist momentan in vielen Geräten installiert, da es kaum treibhausfördernd ist und so dem größeren Bewusstsein der Kunden entspricht.

Zunächst hatte das Verbot der FCKW dazu geführt, dass viele Ersatzstoffe in großen Anlagen genutzt wurden, jedoch sind diese in den modernen Klimageräten inzwischen kaum noch enthalten.

Der vergleichsweise kurze Lebenszyklus einer Mobilen Klimaanlage hat dazu geführt, dass schnell neue und bessere Kältemittel zum Standard wurden.

Folgende Kältemittel sind bei den Mobilen Klimaanlage regelmäßig eingesetzt (worden):

KühlmittelGWPODPEigenschaften
R410A20880Effektiver Kältegewinn, fluorhaltig, erhöhtes Treibhauspotenzial
R134A14300Fluorhaltig, mittleres Treibhauspotenzial
R326770Bestandteil von R410A, mittleres Treibhauspotenzial
R29030Propan, kaum Treibhauspotenzial, brennbar
R2217600,05FCKW, inzwischen verboten

Seit einigen Jahren herrscht ein stärkeres Bewusstsein der Kunden für die Wahl des Kältemittels. So wird vermehrt ein möglichst klimaneutrales Mittel geachtet und schädlichere Stoffe weitgehend vermieden.

Dies hat dazu geführt, dass insbesondere Propan (R290) zum neuen Standard wurde.

Nachfüllen

Das Kältemittel befindet sich innerhalb eines geschlossenen Kreislaufs und wird nicht verbraucht. Im normalen Betrieb ist daher ein Nachfüllen nicht nötig (wie bei einem Kühlschrank).

Es kann jedoch auf Grund von kleinen Undichtigkeiten oder mechanischen Beschädigungen zu einem Entweichen kommen. Der Betrieb der Klimaanlage ist dann eingeschränkt.

Dies ist insbesondere bei einem älteren Gerät der Fall, bei dem die Dichtungen nicht mehr zu 100% abschließen.

Wie erkennt man einen Mangel an Kältemittel?

Im Gegensatz zu anderen Betriebsflüssigkeiten in diversen Geräten gibt es bei Mobilen Klimageräten keine Füllstandsanzeige für das Kältemittel. Dieses befindet sich in einem konstanten Kreislauf mit einem Wechsel des Aggregatszustands. Es besitzt keinen Behälter, in dem es sich ansammelt und die Menge abgelesen werden könnte.

Ein Mangel des Kühlmittels zeigt sich indirekt durch eine geringere Kühlleistung oder einen Ausfall des Geräts.

Sollten mechanische Beschädigungen oder größere Undichtigkeiten vorliegen, kann bei noch vorhandenem Kältemittel gegebenenfalls an der Leckage ein Austritt beobachtet werden. Dies wird häufig durch ein leises Zischen (im Betrieb) begleitet.

Eine Flüssigkeit unterhalb einer Mobilen Klimaanlage ist in der Regel KEIN Kältemittel, sondern Kondenswasser. Das Kältemittel ist nur unter Druck flüssig und bei einem Austritt als Gas vorhanden.

Wie lange hält das Kühlmittel?

Das Kühlmittel in einem Mobilen Klimagerät ist für die Lebenszeit der Anlage ausgerichtet und hält so lange bis es eine mechanische Beschädigung oder Undichtigkeit gibt. Eine Nutzungsdauer von 5 – 10 Jahren ist dabei üblich.

Der genaue Zeitraum ist von vielen Faktoren abhängig:

  • Aktive Betriebsstunden
  • Belastung des Geräts
  • Lagerungsbedingungen bei Inaktivität
  • Qualität der Dichtungen
  • Kompressor und Expansionsventil
  • Verarbeitung der Übergänge

Als Faustformel für die Dauer der Haltbarkeit kann sich an der Verwendung eines Kühlschranks orientiert werden. Die Funktionsweise ist nahezu identisch und auch die Menge und Verarbeitung im Kühlkreislauf sind vergleichbar.

Welches Kühlmittel zum Nachfüllen?

Jedes Kältemittel besitzt spezifische Eigenschaften, die auf das Gerät und die einzelnen Komponenten abgestimmt werden. Insbesondere der Siedepunkt und die Wärmeleitfähigkeit sind dabei entscheidend. Beim Nachfüllen wird daher immer das vom Hersteller angegebene Kältemittel eingesetzt.

Die Nutzung eines anderen Kältemittels könnte die Funktion der Klimaanlage beeinträchtigen und zu einem höheren Verschleiß führen. Ein Defekt der Anlage wäre die Folge.

Außerdem kann die Kühlleistung herabgesetzt sein und das Gerät unbrauchbar / ineffektiv machen.

Wie viel Kühlmittel ist in einer Mobilen Klimaanlage?

Die Menge des Kältemittels innerhalb eines Mobilen Klimageräts hängt von der Größe der Anlage ab. Da es gasförmig vorliegt wird die Stoffmenge in Gramm angegeben. Die maximale Füllmenge für Propan (R290) beträgt 304 g.

Die maximale Menge des Kältemittels ist in der DIN EN 378 geregelt.

Die Obergrenze soll verhindern, dass bei einer Leckage gesundheitliche Beeinträchtigungen oder Gefährdungen entstehen.

Die geringe Menge des austretenden Gases sorgt für eine rasche Verflüchtigung und verhindert eine gefährliche Ansammlung in einem kleinen Raum.

Nachfüllen Kältemittel: Die Kosten

Der Betrieb einer Mobilen Klimaanlage ist durch den geschlossenen Kühlkreislauf nicht auf eine regelmäßige Wartung oder Befüllung ausgelegt. Das Nachfüllen stellt eine Ausnahmesituation dar und der Aufwand und die Kosten hängen von dem jeweiligen Arbeitsaufwand ab.

Ursache für das Austreten des Kältemittels ist meist eine Beschädigung des Kühlkreislaufs. Beim Vorliegen einer solchen Leckage muss zunächst die Dichtigkeit wieder hergestellt werden, bevor das Gerät wieder befüllt wird.

Ein Austausch einzelner Teile ist aufwendig und kostenintensiv.

Zu diesem variablen Preisfaktor kommt das Befüllen mit dem Kältemittel hinzu. Der Aufwand hierfür ist mit mindestens 50 – 100 € zu kalkulieren.

In der Summe sind Reparaturkosten von 200 – 400 € möglich.

Eine exakte Bestimmung der Kosten ist nur über einen Klima- und Kälteinstallateur oder den Hersteller-Service nach Begutachtung des Schadens möglich.

Selbst Nachfüllen

Das Befüllen einer Mobilen Klimaanlage ist keine einfache Wartungsmaßnahme und sollte lediglich durch Fachpersonal durchgeführt werden. Der Umgang mit Kältemitteln ist in einer EU-Verordnung reglementiert und die Installation von Klimaanlagen darf nur durch qualifiziertes Personal erfolgen.

Das Nachfüllen erfolgt auch hier in folgenden Schritten:

  1. Suche der Leckage
  2. Beseitigung der Undichtigkeit
    In der Regel erfolgt dies durch den Austausch des undichten Bauteils. Nur selten ist eine Abdichtung möglich.
  3. Auffüllen des richtigen Kältemittels in der richtigen Quantität
  4. Funktionstest

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