R22 Ersatz –Was ist zu beachten? - fuchs europe schmierstoffe gmbh

FUCHS EUROPE SCHMIERSTOFFE GMBH 

Friesenheimer Straße 15 

68169 Mannheim 

Telefon: 0621 3701-0 

Telefax: 0621 3701-570 

0.1 

E-Mail: zentrale@fuchs-europe.de 

www.fuchs-europe.de 07/2009 

FUCHS Kältemaschinenöle 

Ersatz von R 22 – 

Was ist zu beachten? 

RENISO

R22 Ersatz –Was ist zu beachten? 


Mit dem anstehenden Verbot des Einsatzes von R22 Frischware zu Wartungszwecken ab dem 

1.1.2010 in der EU ist erneut die Diskussion entfacht, wie sich R22 in seinen vielfältigen 

Anwendungen optimal ersetzen läßt. Der nachfolgende Artikel ist der erste Teil einer zweiteiligen 

Veröffentlichung, die sich diesem Thema umfassend aus verschiedenen Sichtwinkeln eines 

Kältemittel- und Ölherstellers sowie eines Großhändlers und Anlagenbauers nähert. 

Beginnend mit der Beschreibung der gesetzlichen Lage und der derzeitigen Ausgangssituation 

bzgl. der verbauten R22 Mengen, wird im ersten Teil auf die Theorie des Kältemittel und 

Kältemaschinenöl Systems eingegangen. Im zweiten Teil wird auf die praktischen Schritte von 

der Vorplanung bis zum sicheren Betrieb bei der Umrüstung von R22 Anlagen im Bereich der 

Industriekälte eingegangen. Anhand zweier Fallbeispiele werden die einzelnen Punkte der 

Umrüstung beschrieben. 

Die gesetzliche Lage 

Der Ausstieg aus der Verwendung von R22 für Kälte- und Klimaanwendungen ist auf EU Ebene 

mit der Verordnung (VO) EG2037/2000 festgelegt. Als VO ist diese direkt für alle EU 

Mitgliedstaaten sofort verbindlich anzuwenden. In Deutschland regelt darüber hinaus die 

Chemikalien Ozonschicht VO (ChemOzonSchichtV) vom 13.11.2006 ergänzend Maßnahmen 

zum Schutz der Ozonschicht. Diese waren bisher Bestandteil der FCKW-Halonverbots VO und 

wurden somit von der ChemOzonSchichtV abgelöst. 

Wie bereits erwähnt, ist das schrittweise Verbot der Verwendung von R22 zu Wartungszwecken 

ab dem 1.1.2010 mit Frischware bzw. ab den 1.1.2015 mit rezykliertem R22 ein zentraler Punkt 

der EG2037/2000. Bei der Umstellung von R22 Altanlagen sind einige wichtige Rechtsaspekte zu 

beachten: 

# Die Rückgewinnung von Kältemitteln während Wartung und Stilllegung ist in der 

EG2037/2000 Art.16, 1 verpflichtend vorgeschrieben. Nach § 3 Abs. 1 ChemOzon- 

SchichtV ist der Besitzer der Anlage für die ordnungsgemäße Rückgewinnung verantwortlich. 

Die Pflicht zur ordnungsgemäßen Rückgewinnung kann an Dritte übertragen 

werden. 

# Die Rückgewinnung von R22 darf nur von Personen vorgenommen werden, die sachkundig 

sind (z.B. Kälteanlagenbauer, Mechatroniker für Kältetechnik, Techniker und 

Ingenieure der Kältetechnik), über die erforderliche Ausrüstung verfügen, zuverlässig und 

die im Rahmen von Inspektions- und Wartungstätigkeiten nicht weisungsgebunden sind 

(vgl. § 5 Abs. 1 und 2 ChemOzonSchichtV). 

# Das gebrauchte R22 ist ab dem 01.01.2010 Abfall, wenn es vom Eigentümer (Anlagenbetreiber) 

nicht mehr weiterverwendet werden kann und er sich des R22 entledigen muß. 

Als Abfall unterliegt es dann den für Abfall gültigen Gesetzen und Verordnungen, z.B. der 

EG-Abfall-VerbringungsVO 1013/2006/EG, dem Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz 

(KrW-/AbfG) und anderen einschlägigen Vorschriften. 

# Der Kälteanlagenbauer, der R22 aus der Anlage seines Kunden entnimmt, hat über Art 

und Menge des entnommenen Kältemittels Aufzeichnungen zu führen. Diese sind 

mindestens 5 Jahre aufzubewahren. Betreiber von Entsorgungsanlagen, die nach dem 

Kreislaufwirtschafts- und Abfallgesetz nachweispflichtig sind, müssen die Dokumentation 

über das Begleitscheinverfahren abwickeln (vgl. § 3 Abs. 3 ChemOzonSchichtV). 

1 

Alle Angaben entsprechen nach bestem Wissen dem derzeitigen Stand der Erkenntnisse und unserer Entwicklung. Änderungen bleiben vorbehalten. Stand 07/2009


# Das gebrauchte R22 darf nur direkt weiterverwendet werden, wenn es nicht den 

Eigentümer wechselt. Ist dies nicht der Fall, muß der Eigentumswechsel dokumentiert 

werden. Das gebrauchte R22 muß als Abfall weiterbehandelt werden, bevor es als 

rezykliertes R22 in Kälte- und Klimaanlagen wieder eingesetzt werden darf. (vgl. Art.16 

Abs. 1 bis 3 der Verordnung EG2037/2000). 

# Mit der Umstellung einer R22 Anlage auf ein HFKW Kältemittel ändern sich gleichzeitig 

die gesetzlichen Regeln zum Betrieb der umgestellten Anlage. Wesentliche Auswirkung 

hat dies auf die Betreiberpflicht, diese Anlagen gemäß der EG842/2006 (EG F-Gas VO) 

auf Leckagen zu überprüfen. Nachfolgend sind in Tabelle 1 die Unterschiede zwischen 

HFCKW und HFKW betriebenen Anlagen gegenüber gestellt: 

Logbuch ja Ja 

R22 bisher HFKW Bemerkung 

Kontrolle < 3kg Nein nein* *< 6kg bei hermetischen Systemen 

3 – 30 kg Jährlich Jährlich 

30 – 300kg Jährlich ½ jährlich 1 

> 300kg Jährlich ¼ jährlich* 

Tabelle 1: Gegenüberstellung der Wartungsintervalle zw. R22 und HFKW Anlagen 

Ausgangssituation 

In den meisten Anwendungen ist bereits seit dem 1.1.2000 die Installation von Neuanlagen mit 

R22 in der EU verboten. Demnach werden die jüngsten R22 Anlagen mindesten 10 Jahre alt sein, 

wenn das Verwendungsverbot für R22 Frischware zu Wartungszwecken greift. 

Anwendung Ø Füllmenge 

R22, kg 

Gewerbe 

klein 

Gewerbe 

groß 

Tabelle 2: R22 und seine Verbraucher in Deutschland 

R22 ist das Kältemittel, das in der Vergangenheit die weiteste Verbreitung fand, mit der größten 

Anzahl verschiedener Anwendungen von der Tiefkälte bis hin zu Klima- und Wärmepumpen- 

1 

Die Verlängerung der Inspektionsintervalle ist durch Installation eines Leckageüberwachungssystemes 

möglich 

2 

Werte geschätzt 

3 

Klein A/C Systeme: Vorwiegend Systeme zur häuslichen Komfort-Klimatisierung 75kW 

Kälteleistung 

Bank DE 2 , 

to 

Ø Lebensdauer, 

Jahre 

2 

Ø Leckrate, 

% 

Anteil R22 

Verbrauch, % 

10 1500 12 6,5 5 

300 6500 15 12 19 

Transport 10 800 9 10 0,3 

Industrie 1000 2500 20 12 9,6 

A/C, 

Klein 3 

3,5 1500 10 2 28.1 

A/C, 

Groß 4 

250 3000 15 5 37,9 



anwendungen. Die Verteilung der Anwendungen ist in einzelnen EU Mitgliedsstaaten (EU-MS) 

unterschiedlich. Der R22 Bedarf zu Wartungszwecken variiert in den einzelnen Anwendungsbereichen. 

Dies hängt u.a. mit den unterschiedlichen Einsatzbereichen der R22 Systeme und 

deren Lebensalter zusammen. Tabelle 2 gibt die wichtigsten Kennzahlen für Deutschland wieder. 

Die gesamte Menge an installiertem R22 in Deutschland wird auf ca. 16000to geschätzt. Die 

Hauptanwendungsgebiete sind große Gewerbekälte-, Industrie- und große Klimasysteme, deren 

durchschnittliche Füllmenge > 250kg ist. Diese Großsysteme sollen nachfolgend näher betrachtet 

werden. Die tatsächlich aufbereitbare Menge aus der geschätzten R22 Bank läßt sich 

schwer und nur mit erheblichen Unsicherheiten abschätzen, da die R22 Qualität, bzw. 

dessen Reinheit, häufig ungenügend ist (< 98 % R22 Anteil). Dies ist jedoch die Grundvoraussetzung 

für eine erfolgreiche Aufbereitung. Für Deutschland läßt sich für den 

Zeitraum 2010 – 2015 eine durchschnittliche Aufbereitungsquote von 450t/a annehmen 5 . 

Auswahl Kältemittel für den R22 Ersatz 

Kennzeichnend für die Großsysteme sind deren komplexer Anlagenaufbau, häufig als 

weitverzweigten, historisch gewachsenen Rohrleitungssystemen ausgeführt bzw. mit überfluteten 

Verdampfersystemen zur Übertragung großer Kälteleistungen ausgerüstet. 

Grundsätzlich stehen vier Optionen zur Verfügung, bestehende R22 Anlagen nach 2010 weiter 

zu betreiben (siehe Tabelle 3). Alle Möglichkeiten haben Vor- und Nachteile. Die beste Lösung 

sollte möglichst viele positive Eigenschaften des Anforderungsprofiles einer R22 Ersatzlösung auf 

sich vereinigen. 

Kriterium 

Restlaufzeit Komplexität Verdampfung Sicherheit Kosten 

5 a Einfach kompl. DX ü.flutet gering hoch Invest Betrieb 

Recy. R22 ++ - ++ ++ ++ ++ + + ++ + 

Drop-In. ++ - + - + - + - ++ - 

Retrofit - + ++ ++ + ++ + + + + 

Neubau + - ++ ++ ++ ++ ++ ++ - - ++ 

Tabelle3: Grobe Bewertung verschiedener Kriterien für den R22 Ersatz nach 2010. “+“ steht für 

positive, „ - „ für eine negative Erfüllung des Kriteriums. 

Rezykliertes R22 ist als eine Alternative für Systeme mit kurzer Restlaufzeit ernsthaft in Erwägung 

zu ziehen, da dies die wenigsten Probleme beim zeitlich begrenzten Weiterbetrieb verursacht. 

Lediglich die ausreichende Verfügbarkeit ist zur Zeit unklar. Die Verfügbarkeit wird wesentlich 

vom Verhältnis außer Betrieb genommener Anlagen zu im Betrieb verbleibender Anlagen 

bestimmt. Unterschiedlichste Szenarien zur Versorgungssituation kursieren, die alle auf nachvollziehbaren 

Annahmen beruhen. Jede für sich ist jedoch mit erheblichen Unsicherheiten behaftet. 

Mit der Nennung von Zahlen in diesem Bereich, die von einer massiven Unterversorgung bis hin 

zu einem großen Überangebot reichen, werden häufig auch politische Interessen verfolgt, so daß 

eine finale Einschätzung aus Gründen der Seriosität an dieser Stelle nicht vorgenommen wird. 

5 Basierend auf der Annahme, daß 75% der nominal Füllmenge bei der außer Betriebnahme der 

Kälteanlagen zurück gewonnen werden können und sich aufbereiten lassen. 

3 



Unter Drop-In wird im allgemeinen der reine Austausch des Kältemittels verstanden, ohne 

größere Umbaumaßnahmen am Kältekreis vornehmen zu müssen. Speziell das vorhandene 

Kältemaschinenöl kann im Kältekreis verbleiben und kann zusammen mit dem neuen Drop-In 

Kältemittel weiterbetrieben werden. Drop-In Kältemittel stellen eine interessante Alternative zum 

recycelten R22 dar, wo geringe Restlaufzeiten und entsprechende Systemvoraussetzungen 

erfüllt sind. 

Als Retrofit wird eine aktive Anpassung des Kältesystems an den neuen R22 Ersatzstoff 

verstanden. Häufig geschieht dies mit dem Austausch des Kältemaschinenöls sowie einer weitgehenden 

Überholung des kompletten Systems einher. Ein Retrofit ist überall dort sinnvoll, wo 

längere Restlaufzeiten geplant sind, die Verfügbarkeit der Anlage (z.B. als Teil eines industriellen 

Prozesses) wichtig ist und Kosten für die Umstellung und den Betrieb eine Rolle spielen. 

Ein Neubau einer Anlage verspricht in Bezug auf Effizienz und Sicherheit die größten Vorteile. 

Von der Kostenseite ist jedoch ein Neubau immer mit dem höchsten Invest verbunden. Häufig ist 

aber aus räumlichen oder prozeßtechnischen Gründen ein Neubau z.B. wg. längerer Stillstandzeiten 

der Anlage nicht möglich. 

Anlagentechnische Eignung von R22 Ersatzstoffen 

Die anlagentechnische Eignung ist die Grundbedingung bei der Auswahl eines R22 Ersatzstoffs. 

Zur anlagentechnischen Eignung gehören u.a.: 

# Materialeigenschaften (Fe / Cu / Kunststoffe) 

# Sicherheitsaspekte ( Toxizität und Brennbarkeit) 

# das Anlagendesign (z.B. Verdampfer / Verdichter) 

Die anlagentechnische Eignung eines R22 Ersatzstoff ist nicht gegeben, wenn sich die zuvor 

genannten Punkte nur durch einen unverhältnismäßig hohen Aufwand bzw. überhaupt nicht lösen 

lassen. 

Materialeigenschaften 

Probleme mit metallischen Werkstoffen bei der Umstellung auf einen R22 Ersatzstoff sind eher 

selten. Als Beispiel wäre in diesem Zusammenhang der Wechsel zu NH3 in R22 Anlagen zu 

nennen, in denen Cu Materialien verbaut wurden. Sowohl Kohlenwasserstoffe (KWs) als auch 

HFKWs zeigen die gleiche Verträglichkeit gegenüber metallischen Werkstoffen wie R22. 

Kupferplattierung kann auftreten, wenn es im Kältekreislauf zur Bildung von Säuren kommt, 

deren Ursache unzureichendes Evakuieren und/oder Reste von chlorhaltigen Kältemitteln bzw. 

Spülsubstanzen sind. 

Anders ist das Materialverhalten gegenüber Kunststoffen und Elastomeren zu bewerten. 

Kältemittel und Öl können Füllstoffe und Weichmacher aus den Elastomerwerkstoffen lösen und 

diese für Ihren Einsatz in Kältekreisläufen unbrauchbar machen. Die Folgen sind der Ausfall des 

Bauteils (z.B. Wellendichtring) und Ablagerungen herausgelösten Materials aus dem Elastomerwerkstoffes 

in den Kältekreis. R22-Kältemaschinenölsysteme zeigen gegenüber diesen Werkstoffen 

andere Löseeigenschaften als die Ersatzstoffe. Generell sollten daher sämtliche Kältemittel 

/ Kältemaschinenöl berührten Elastomere und Kunststoffe bei der Umstellung auf ein neues 

Kältemittel gemäß den Herstellerangaben des Bauteils ausgetauscht werden. Tabelle 4 gibt eine 

Kurzübersicht über verwendbare Elastomere und Kunststoffe: 

4 



Werkstoff NR BR EPDM CR NBR HNBR FKM PBT PA 

Kältemittel 

R22 o + + o - - + + 

R134a + + + + + + - + + 

Propan 6 + + + + 

R407C + + + + + + - + + 

R417A + + + + + o - + + 

R422A-D + + + + + + - + + 

R427A + + + + + + - + + 

R428A o o + + o o - + 

R507 + + + + + + - + + 

Ammoniak 3 + + + - o o - 

Propylen - - + + 

Kältemaschinenöle 

Mineralöl o - - + + + + 

Alkybenzol o - - + + + + 

Polyolester o o + o + + - 

Tabelle 4: Elastomer- und Kunststoffverträglichkeit 

Durch die individuelle Zusammensetzung von Weichmachern, Füllmaterialien und anderen 

Additiven, zusätzlich zum Basismaterial, sollte die Verträglichkeit der verwendeten Bauteile 

grundsätzlich zuvor mit dem Hersteller der Dichtungen bzw. dem Hersteller des Gesamtbauteils, 

in dem das Elastomer- oder Kunststoffmaterial zum Einsatz kommt, abgestimmt werden. 

Als anschauliches Beispiel, welche Auswirkung die falsche Auswahl von Dichtungsmaterialien 

haben kann, zeigt Abb.1 einen zerstörten O-Ring aus Neoprene nach 24h Kontakt mit R22 / AB- 

Öl. 

Abb.1: Aufgelöster O-Ring aus Neoprene nach 24h Kontakt mit R22 

6 Daten aus: „Standard Katalog“ Fa. Freudenberg, Weinheim 

5 



Sicherheitstechnische Eigenschaften 

R22 ist gemäß DIN EN378-1 als nicht brennbares und nicht toxisches Kältemittel der Gruppe A1 

zugeordnet. Bei der Verwendung abweichend klassifizierter Kältemittel, z.B. NH3 (B2) oder 

Propan (A3), ändert sich, je nach Aufstellungsort, die maximal zulässige Füllmenge an Kältemittel. 

So ändert sich diese in einer direktverdampfenden R22 Anlage in einem 400m² Lager mit 3m 

Höhe, welches nur autorisiertem Personal zugänglich ist, von 400kg R22 auf 50kg NH3 bzw. 

25kg Propan. Etwaige Umbaumaßnahmen in zusätzliche Sicherheitstechnik bei Verwendung 

eines B2 oder A3 klassifizierten Kältemittels (z.B. in ein indirektes System mit Maschinenraum) 

haben Auswirkungen sowohl auf die reinen Umstellungskosten, als auch auf die späteren laufenden 

Betriebskosten durch den zusätzlich zu überwindenden Wärmeübergang des indirekten 

Systems. Die sicherheitstechnischen Anforderungen an Kälteanlagen und Kältemittel sind in der 

DIN EN378-1 beschrieben. 

Anlagentechnische Eigenschaften 

Bei der Berücksichtigung der anlagentechnischen Eignung spielt der Aufbau der Kälteanlage eine 

Rolle, in der das R22 ersetzt werden soll. Folgende Punkte sollten dabei beachtet werden: 

# keine zeotropen Gemische (Kältemittel der 400er Serie) in überfluteten Verdampfersystemen 

# Sicherstellung des Ölrücktransportes bei weitverzweigten, komplex aufgebauten 

Systemen 

# Anpassung von Systemkomponenten an das neue Kältemittel (z.B. Trockner, Expansionsventil, 

ggfs. Kompressor) 

# Leitungsquerschnitte bzw. sich verändernde Strömungsdruckverluste in den Rohrleitung 

Generell sollte jedes einzelne Anlagenbauteil kritisch auf seine Weiterverwendbarkeit bei der 

Auswahl eines Ersatzstoffes geprüft werden. 

Thermophysikalische Eigenschaften 

Neben den systembezogenen Randbedingungen spielen auch die thermophysikalischen 

Eigenschaften eine wichtige Rolle, die richtige Auswahl des R22 Ersatzstoffs zu treffen. 

Das Ersatzkältemittel ist so zu wählen, daß es von seinen thermophysikalischen Eigenschaften 

sowohl für die kältetechnische Anwendung geeignet ist, als auch das R22 im bestehenden Betriebspunkt 

bzw. –bereich optimal ersetzen kann. In Tabelle 5 gibt Auskunft über den Normalsiedepunkt 

(NSP) und die kritischen Werte, die zusammen den Temperaturbereich festlegen, bei 

dem das Kältemittel in einem Naßdampfprozeß betrieben werden kann. 

6 



Kältemittel 

Thermophysikalische Werte 

NSP, °C Tkrit., °C pkrit., bar 

R22 -40 96 49,9 

7 

Bemerkung 

R134a -26 102 40.5 A1 nach EN378-1 

R290 (Propan) -42 97 42 A3 nach EN378-1, erhöhte 

Sicherheitsanforderung 

R407C -43 85 46 A1 nach EN378-1, Zeotrop 

R410A -51 70 48 A1 nach EN378-1 

höhere Drucklage, Zeotrop, 

R417A -39 87 40.5 A1 nach EN378-1, Zeotrop 


R422D -43 80 39.2 A1 nach EN378-1, Zeotrop 



R507 -46 70 37 A1 nach EN378-1 

R717 

(Ammoniak) 

R1270 

(Propylen) 

-33 132 113 B2 nach EN378-1, erhöhte 

Sicherheitsanforderungen, 

Nicht in CU Systemen einsetzbar, erhöhter 

Verdichterendtemperaturen 

-47 92 46 A3 nach EN378-1, erhöhte 

Sicherheitsanforderungen 

Tabelle 5: Temperatur-Einsatzbereich der verschiedenen Kältemittel 

Die Verdampfungstemperatur der Kälteanlage sollte nicht unterhalb des NSP liegen, um ein Eindringen 

von Luft in das System zu vermeiden. Auf Seite des Verflüssigers ist die Obergrenze sowohl 

von der kritischen Temperatur als auch von dem max. Kondensationsdruck abhängig, der 

durch den maximalen Betriebsdruck der Anlage festgelegt ist. 

Ein weiteres Auswahlkriterium ist die energetische Eignung, R22 zu ersetzen. Als Eckwerte 

dienen hierbei die Leistungszahl (COP) und die volumetrische Kälteleistung (Qvol.). Der COP gibt 

Auskunft über die Effizienz, mit der die Kälteanlage betrieben werden kann. Qvol. -definiert als 

Verhältnis der Kälteleistung zum Gasvolumen im Ansaugzustand- ist mehr noch als der COP von 

der Auswahl des Kältemittels abhängig und gibt Auskunft, ob die Leistung nach der Umstellung 

auf ein neues Kältemittel unter Beibehaltung bestehender Anlagenkomponenten erreicht werden 

kann oder nicht. Dies ist wichtig, wenn die bestehende R22 Anlage bereits an ihrer Leistungsgrenze 

betrieben wird bzw. Komponenten wie z.B. das Expansionsventil oder der Kompressor an 

einen höheren Volumenstrom angepaßt werden müssen, um die erforderliche Leistung bereitstellen 

zu können. 



In Abb.2 ist die Leistungszahl (COP) verschiedener R22 Ersatzstoffe für einen einfachen 

Kreislauf über die Verdampfungstemperatur bei einer festen Kondensationstemperatur von 30°C 

aufgetragen. Die Bewertung beruht auf einer theoretischen Simulationsrechnung, die die unterschiedlichen 

Wärmeübertragungseigenschaften unberücksichtigt läßt. 

Abweichung zu R22, % 

5 

0 

-5 

-10 

-15 

-20 

-25 

R22 

COP von R22 Ersatzstoffen über 

der Verdampfungstemperatur 

Werte berechnet mit Refprop 8.0 

für einen einfachen Kreislauf: 

Tc= 30°C, T überh. =6K, T unterk. =2K 

-30 

-40 -30 -20 -10 0 10 20 

Verdampfungstemperatur, °C 

Abb.2: COP Vergleich verschiedener R22 Substitute 

Die besten Leistungszahlen, bezogen auf R22, liefern Propan und Propylen (R1270), die über 

den gesamten Verdampfungstemperaturbereich ähnliche Leistungszahlen liefern, wie R22. NH3 

und R134a schneiden bei hohen Verdampfungstemperaturen besser ab, sind aber im Tieftemperaturbereich 

etwas weniger effizient, verglichen zu Propan und R1270. Hierbei unberücksichtigt 

ist, daß NH3, Propan und R1270 in vielen Anwendungen aus Sicherheitsgründen nur als 

indirekte Systeme ausgeführt werden können. Entsprechend würden sich in der Praxis deren 

COPs durch den zusätzlichen Wärmeübergang verschlechtern und weichen von den hier 

berechneten ab. 

Das azeotrope R507 schneidet in dieser Betrachtung am besten von allen Blends ab und zeigt 

eine relative konstante Abweichung zu R22 von ca. 5% über den betrachteten Verdampfungstemperaturbereich. 

Die zeotropen Blends liegen im unteren Bereich beim Vergleich der Leistungszahlen zu R22 bei 

verschiedenen Verdampfungstemperaturen. 

8 

NH 3 , R134a 

Propan 

R1270 

R410A 

R507 

R428 

R422A 

R417A 

R422D 

R427A 

R407C 


Abweichung zu R22, % 


60 

40 

20 

0 

-20 

-40 


Qvol. von R22 Ersatzstoffen bei 

verschiedenen Verdampfungstempetarturen 

Werte berechnet mit Refprop 8.0 

für einen einfachen Kreislauf: 

Tc= 30°C, T überh. =6K, T unterk. =2K 

-60 

-40 -30 -20 -10 0 10 20 

Verdampfungstemperatur, °C 

9 

R410A 

R428 

R507 

NH3 R422A 

R1270 

R407C 

R422D 

R427A 

Propan 

R417A 

R134a 

Abb.3: Vergleich der volumetrischen Kälteleistung verschiedener R22 Substitute 

Für den Weiterbetrieb einer Anlage ist die erzielbare Kälteleistung häufig kritischer zu bewerten, 

als die Effizienz, die sich prinzipiell über einen höheren Energieeinsatz – wenn auch aus ökologischer 

und ökonomischer Sicht bedenklich – ausgleichen läßt. Mangelnde volumetrische Kälteleistung 

läßt sich jedoch nicht ohne massive Eingriffe in die Anlage ausgleichen, wenn im bestehenden 

Betrieb keine Leistungsreserven vorhanden sind und die Anlage an ihrem Leistungslimit 

gefahren wird. Besonders kritisch ist diese Situation, wenn die R22 Anlage Teil einer Produktion 

ist bzw. hohe Werte von der Leistung abhängen, wie z.B. in einem Nahrungsmittellager. 

Kältemaschinenöle für R22-Nachfolgekältemittel 

In den zahlreichen R22- Anwendungen, insbesondere im Bereich der Gewerbe- und Industriekälte, 

werden heute als Schmierstoffe in der Regel mineralölbasierende Kältemaschinenöle 

(Normalkühlung) oder Alkylbenzolöle (bessere Mischbarkeit mit R22, daher insbesondere für tiefe 

Verdampfungstemperaturen/Tiefkühlung geeignet) eingesetzt. 

Bei der Frage nach einem geeigneten Nachfolgekältemittel kommen verschiedene Kältemittel/ 

Kältemaschinenöl-Konzepte in Betracht: 

# einmal der bloße Austausch von R22 gegen eine HFKW-Mischung mit geringem 

Kohlenwasserstoffanteil als Drop-In-Verfahren ohne Ölwechsel - das Schmieröl auf Basis 

von Mineralöl (MO) oder Alkylbenzol (AB) verbleibt in der Anlage 



# und zum anderen der komplette Wechsel von Öl und Kältemittel (Retrofit) zu einem 

reinen HFKW-Kreislauf mit dem dafür geeigneten synthetischen Kältemaschinenöl auf 

Basis von Polyolester (POE). Die Nennviskosität des benötigten Polyolesters entspricht 

hierbei derjenigen des Mineral-/Alkylbenzolöls für R22. 

Als Drop-in-Kältemittel, die mit mineralöl- und alkylbenzolbasierenden Kältemaschinenölen, wie 

sie in den R22-Anlagen verwendet werden, lt. Hersteller einsetzbar sein sollen, werden Fluide 

wie R422D, R422A oder R417A empfohlen. R422A wird allerdings in erster Linie als Nachfolgekältemittel 

für R502 gesehen. Alle diese Mischungen bestehen überwiegend aus den beiden 

HFKW-Kältemitteln R134a und R125 und enthalten daneben einen kleinen Kohlenwasserstoffanteil 

(KW) von 3,4% iso- bzw. n-Butan (siehe Tabelle 6). 

Als Retrofit-Kältemittel, bei deren Einsatz ein Wechsel des Kältemaschinenöltyps erforderlich ist, 

sind R404A , R427A und R507 als mögliche Alternativen zu R22 zu nennen. 

Bei der Beschäftigung mit dem jeweiligen Verdichterschmierstoff rücken Themen wie Kältemittelmischbarkeit, 

Verschleißschutz und Wasseraufnahmebestreben (Hygroskopie) des Kältemaschinenöles 

in den Vordergrund. 

Kältemittel Zusammensetzung (%) Geeignetes Kältemaschinenöl 

R22 R22 (100) MO / AB 

R502 R22 / R115 (48.2 / 51.2) MO / AB 

R404A R125 / R143a / R134a (44 / 52 / 4) POE 

R417A R125 / R134a / R600 (46.6 / 50 / 3.4) MO / AB / POE 

R422A R125 / R134a / R600a (85.1 / 11.5 / 3.4) MO / AB / POE 

R422D R125 / R134a / R600a (65.1 / 31.5 / 3.4) MO / AB / POE 

R427A R32 / R125 / R143a / R134a (15/25/10/50) POE 

R507 R125 / R143a (50 / 50) POE 

Tabelle 6: R22 Nachfolgekältemittel mit geeigneten Kältemaschinenölen. MO (Mineral Öl), AB 

(Alkylbenzol Öl), POE (Polyolester Öl) 

Kältemittelmischbarkeit 

Mit der Entwicklung der teilchlorierten HFCKW-Kältemittel (z.B. R22, R123, R124 und R22- 

Mischungen) wurden Alkylbenzolöle wegen ihrer vollständigen Mischbarkeit mit dieser Kältemittelklasse 

als Kältemaschinenöle eingeführt (s. Abb. 4). Auch Mineralöle weisen zumindest im 

Bereich kleiner Ölumlaufraten eine zufriedenstellende Mischbarkeit mit R22 auf (s. Abb. 5). 

Beim Ersatz des R22 durch die beschriebenen alternativen Kältemittel ergeben sich hinsichtlich 

der Mischbarkeit folgende Szenarien: 

Stellvertretend für die Gruppe der reinen Drop-in-Kältemittel wurden bei FUCHS Mischbarkeitsuntersuchungen 

mit R422D durchgeführt. Die vom Hersteller empfohlenen Öltypen Mineralöl 

und Alkylbenzolöl (AB) haben sich dabei sowohl bei höheren als auch bei niederen Konzentrationen 

als nicht mischbar mit dem Kältemittel erwiesen (siehe Abb. 6). Beide Schmierstofftypen 

bilden bereits bei kleinen Konzentrationen eine eigene Phase aus (siehe Abb. 7). Ein Öltransport 

innerhalb der Kälteanlage insbesondere im Verdampfer bei entsprechend niedrigen Temperaturen 

kann nur auf dem Wege erfolgen, dass das Öl als eigene Phase innerhalb des flüssigen 

Kältemittels transportiert wird. Dem enthaltenen Anteil an Isobutan (R600a) kommt hierbei der 

Part eines Ölverdünners zu. Das Gas führt durch seine hohe Löslichkeit in Mineralöl dazu, dass 

10 



sich sein Anteil am Kältemittelgemisch in die Schmierstoffphase verlagert. Dadurch tritt eine 

Viskositätserniedrigung auf, die in einer besseren Fließfähigkeit des Schmierstoffs resultiert. 

Obwohl keine homogene Mischbarkeit, wie man sie von POE/HFKW-Systemen kennt, vorliegt, 

scheint es in einigen bereits von R22 auf R422D umgestellten Anlagen zu keinen größeren 

Problemen beim Öltransport zu kommen. 

Ob dieser Verdünnungseffekt allein ausreicht, um auch in großen, verzweigten Rohrleitungssystemen 

das Öl im Umlauf zu halten, muss sicherlich kritisch betrachtet werden. Auch bei hohen 

Ölzirkulationsraten in der Anlage oder hohen Flüssigkeitsvolumina im Receiver kann die 

schlechte Mischbarkeit mit Mineral- bzw. Alkylbenzolöl problematisch sein. Durch einen Ölwechsel 

von Mineral-/Alkylbenzolöl zu POE können durch Entmischung verursachte Probleme 

vermieden werden: R422A, R422D und R417A sind in Verbindung mit POE über den ganzen 

Konzentrationsbereich voll-mischbar (siehe Abb. 8). 

Ein vom Kältemittelhersteller genannter nur teilweiser Ersatz von Mineral-/Alkylbenzol durch POE 

kann nicht empfohlen werden, da dies in vielen Fällen zu erhöhter Schaumneigung im Verdichterkurbelgehäuse, 

gestörter Ölrückführung und nicht eindeutig definierten Schmierungszuständen 

führen kann. 

temperature (°C) 

120 

90 

60 

o[ re 

30 

p 

eratu 

tem 

C] 

0 

-30 

Vollständige Mischbarkeit: Öl 

komplett gelöst im Kältemittel 

-60 

0 10 20 30 40 50 60 

concentration [mass% oil in R22] 

Abb.4: Mischbarkeitsverhalten von RENISO 

SP 32 (alkylbenzol-basierend) mit R22 

11 

100 

80 

60 

40 

o[ re 

20 

p 

eratu 

tem 

0 

C] 

-20 

-40 

Vollständige 

Mischbarkeit: Öl komplett 

gelöst im Kältemittel 

Trennung in Öl- 

und 

Kältemittelphase 

-60 

0 10 20 30 40 50 60 

concentration [mass% oil in R22] 

concentration (mass% oil in R22) concentration (mass% oil in R22) 


Abb. 5: Mischbarkeitsverhalten von 

RENISO KM 32 (mineralöl-basierend) mit 




o[ re C] 


p 

eratu 

tem 

20 

10 

0 

-10 

-20 

-30 

-40 

-50 

-60 

0 10 20 30 40 50 60 

concentration [mass% (mass% oil in in R422 R22) D] 

Abb. 6: Mischbarkeitsverhalten von RENISO 

KM 32 (mineralöl-basierend) mit R422D 

o[ re C] 


p 

eratu 

tem 

20 

10 

0 

-10 

-20 

-30 

-40 

-50 

Trennung in Öl- und 




-60 

0 10 20 30 40 50 60 

concentration [mass% (mass% oil in in R22) R422 D] 

Abb.8: Mischbarkeitsverhalten von RENISO 

TRITON SEZ 32 (polyolester-basierend) mit 

R422D 

12 

Abb. 7: 2-Phasensystem Kältemittel R422D 

(farblos) – mineralölbasierendes 

Kältemaschinenöl RENISO KM 32 (gelblich) 


120 

o[ re 

p 

eratu 

tem 

C] 

90 

60 

30 

0 

-30 

Trennung in Öl- und 




-60 

0 10 20 30 40 50 60 70 

concentration (mass% oil in R22) 

concentration [mass % oil in R507] 

Abb. 9: Mischbarkeitsverhalten von RENISO 

TRITON SEZ 32 (polyolester-basierend) mit 

R507A 



Reine HFKW-Kältemittel zeigen ebenfalls eine gute Mischbarkeit mit POE-Ölen. Insbesondere 

bei tiefen Temperaturen < 7°C liegt im System R507-Polyolester vollständige Mischbarkeit vor (s. 

Abb. 9). Damit besteht im hinsichtlich einer möglichen Ölablagerung kritischen Verdampferteil der 

Kälteanlage nicht die Gefahr einer Phasentrennung. Öl bleibt im Kältemittel in jedem Fall gelöst 

und kann auch in weitläufigen Rohrleitungsnetzen sicher in Richtung des Verdichters transportiert 

werden. 

Ölviskosität und Verschleißschutz 

Die Verschleißschutzeigenschaften von chlorhaltigen Kohlenwasserstoffen sind hinreichend bekannt. 

Solche Stoffe wurden bis vor kurzem noch insbesondere in Form von Chlorparaffinen für 

Metallbearbeitungsflüssigkeiten zur Verbesserung der Schmierungseigenschaften eingesetzt. 

Heute jedoch werden sie aus Umweltschutzgründen kaum noch verwendet. 

Auch chlorhaltige Kältemittel wie R22 haben eine verschleißschützende Wirkung. Durch die hohe 

Einlösung dieser HFCKW-Kältemittel in mineralölbasierenden Kältemaschinenölen (analog Alkylbenzolen) 

ergibt sich ein leistungsfähiges System im Hinblick auf den Schutz der Metalloberflächen 

vor Materialabtrag. Beim Wechsel auf HFKW/KW-Kältemittel und Beibehalten der Ölsorte 

wird dieser Wegfall der verschleißschützenden Chlorverbindungen nicht kompensiert: das Mineralöl 

muss ohne diese hilfreichen Reaktionspartner im Schmierspalt vor Abrieb schützen. 

Bei der Substitution des R22 durch reine HFKW-Kältemittel wird gleichzeitig das Verdichteröl 

gegen einen POE-Schmierstoff ausgetauscht. POE haben wesentlich günstigere Schmierungseigenschaften 

als Mineralöle/Alkylbenzole. Zum einen aufgrund des chemischen Aufbaus zum 

anderen aufgrund des günstigeren VT-Verhaltens. Ein Maß für dieses VT-Verhalten ist der Viskositätsindex 

(VI) – je höher der VI desto geringer die Temperaturabhängigkeit der Viskosität des 

Schmierstoffes, was für die Praxis von Vorteil ist, wie sich im folgenden Beispiel sehen lässt 

(s. Abb. 10). 

Bei erhöhten Temperaturen (>60-80°C) wie sie in den Schmierspalten der Verdichterbauteile (z.B. 

Lager, Ventile, Kolben) herrschen, nimmt die Viskosität eines nominell äquiviskosen POE (POE 

Oil: high VI = hoher Viskositätsindex (VI)) im Vergleich zu einem konventionellen mineralölbasischen 

Kältemaschinenöl (Mineral Oil: low VI = niedriger Viskositätsindex) weniger stark ab. 

Es bildet sich ein höher-viskoser und damit tragfähigerer Schmierfilm aus. Der Verschleißschutz 

durch POE-Öl ist deutlich höher. 

Im Hinblick auf die kinematische Viskosität eines neu einzusetzenden Kältemaschienöles auf 

POE-Basis sowohl für R422A, R422D und R417A als auch für R507 kann daher generell ein 

Produkt mit der gleichen Ausgangsviskosität wie das für R22 eingesetzte Mineral-/Alkylbenzolöl 

empfohlen werden. Es sollte jedoch mit dem betreffenden Verdichterhersteller Rücksprache 

gehalten werden. 

13 



Abb. 10: Kältemaschinenöle auf POE-Basis: günstiges Viskositäts-Temperatur-Verhalten / hoher 

Viskositätsindex 

Hygroskopie 

Kältemaschinenöle auf Basis von Polyolestern (POE) haben im Vergleich zu mineralöl-/alkylbenzolbasierenden 

Produkten ein wesentlich stärkeres Wasseraufnahmebestreben (Hygroskopie). 

Diese Eigenschaft beschreibt das Vermögen, aus der Umgebungsluft, die immer mit einer gewissen 

Feuchte behaftet ist, Wasser aufzunehmen und verhältnismäßig stark zu binden. Der 

Wassergehalt solcher hygroskopischer Öle - in erster Linie POE und in noch stärkerem Maße 

Polyalkylenglykole (PAG) - kann schon durch relativ kurzen Kontakt zur Umgebungsluft sehr 

stark ansteigen auf Werte, die einen unkritischen Einsatz des Kältemaschinenöls in der Kältemaschine 

ausschließen. 

Die Ergebnisse aus einem Versuch zum Anstieg des Wassergehaltes von Kältemaschinenölen 

bei der Lagerung in unverschlossenen Gebinden ist in Abb. 11 dargestellt. Deutlich ist der zunehmende 

Wassergehalt der POE- und PAG-Öle schon nach relativ kurzem Luftkontakt zu erkennen. 

Bei dem untersuchten POE der Viskositätsklasse ISO VG 32 bemerkt man beispielsweise einen 

deutlichen Anstieg des Wassergehaltes von 30 auf 280 ppm nach 4 h Lagerung im offenen 

Gebinde. Damit ist der Frischölwert gem. DIN 51503-1 von max. 100 ppm deutlich überschritten. 

Das Phänomen der Hygroskopie der POE-Kältemaschinenöle ist seit der Einführung der 

HFKW/FKW-Kältemittel jedoch bekannt und kann durch angemessene Sorgfalt im Umgang mit 

den Schmierstoffen, wie z.B. Lagerung nur in verschlossenen Originalgebinden und Vermeidung 

von Luftkontakt sicher beherrscht werden. 

Mineralöle und Alkylbenzole als Grundstoffe für Schmierstoffe für R422A, R422D und R417A 

haben ein deutlich schwächeres Bestreben, Wasser aufzunehmen. Jedoch muss auch hier auf 

Sorgfalt bei der Handhabung geachtet werden, um Feuchtigkeitseintrag in den Kätekreislauf 

auszuschleißen. 

Bei einem Wechsel von R22/Mineralöl (Alkylbenzol) auf ein System R507/POE ist anlagenseitig 

lediglich die Kapazität der Trockner in der Umstellungsphase öfter zu überprüfen und ggf. sind 

die Trockner entsprechend auszutauschen. Desweiteren ist eine Kontrolle des Wassergehaltes 

14 



des Schmieröls nach beendetem Kältemittel-/Öltausch erforderlich. Der Wassergehalt sollte sich 

im Bereich unter 100 ppm befinden. Bei hohen Wasserkonzentrationen im Öl (> 200 ppm) 

besteht u.a. die Gefahr von korrosivem Angriff der Metalloberflächen und Kupferplattierung 

(Ausbildung von Kupferschichten auf mechanisch stark belasteten Oberflächen z.B. in Lagern) im 

Kompressor. Es sollte dementsprechend bei solchen Wasserwerten eine Überprüfung der Anlage 

bzw. ein Ölwechsel erfolgen. 

Abb. 11: Hygroskopie von Kältemaschinenölen auf Basis von Polyolestern (POE) und 

Polyalkylenglykolen (PAG) 

Ablagerungsneigung und Abreinigungseffekte 

Aufgrund Ihrer guten Lösemitteleigenschaften können durch POE-basierende Kältemaschinenöle 

Ablagerungs- und Zersetzungsprodukte vorher eingesetzter Öl/R22-Systeme sowie Schmutz aus 

der Anlage gelöst werden. Diese Verunreinigungen der Anlage werden vom POE-Kältemaschinenöl 

in Schwebe gehalten (dispergiert) und/oder im Filtertrockner abgeschieden. Eventuell 

müssen größer dimensionierte Filter in der Saugleitung montiert werden, um der gestiegenen 

Menge an abgelösten Feststoffen Rechnung zu tragen. Da der reiningende Prozess der POE- 

Kältemaschinenöle allerdings nicht schlagartig abläuft, ist mit einer Störung der Anlage z.B. durch 

eine plötzliche Filterblockade nicht zu rechnen. 

Eine Ölanalyse nach ca. 500 bis 1000h Betriebsstunden kann Aufschluss darüber geben, wie 

hoch der Anteil an Altablagerungen, die auch den Wärmeübergang negativ beeinflussen können, 

ist. Ist der Abreinigungseffekt durch das POE –Öl nach einer Anfangsbetriebsphase abgeschlossen, 

bleibt die im Hinblick auf die Effizienz der Anlage dauerhaft positive Wirkung durch die 

Sauberkeit des Systems bestehen. 

15 



Wird in R422A/R422D/R417A- oder R507–Anlagen POE –Öl eingesetzt, so erhöht sich hierdurch 

die thermische Belastbarkeit des Schmierstoffsystems im Vergleich zum im R22-Kreislauf verwendeten 

Mineral-/Alkylbenzolöl. Es treten an heißen Stellen wie z.B. Ventilplatten weniger 

Verklebungen/Verlackungen auf und die Lebensdauer der Ölfüllung wird durch die höhere 

thermische Stabilität verlängert. Die höheren Anschaffungskosten des POE-Kältemaschinenöles 

im Vergleich zu Mineral-/Alkylbenzolöl können durch diese verlängerten Ölwechselintervalle 

kompensiert werden. 

Ölanalysen 

Analysen von Ölproben aus der Anlage können belegen, ob der Umstieg von R22/Mineralöl auf 

HFKW/POE-Öl als erfolgreich und abgeschlossen bezeichnet werden kann oder ob weitere Maßnahmen 

wie Filter/Trockner- oder Ölwechsel notwendig sind. Zum Umfang einer aussagekräftigen 

Ölanalyse hinsichtlich des Status der Umrüstung der Anlage gehören die Bestimmung 

des Wassergehaltes, des Restmineralölgehaltes (durch Vermischung von Restmengen von 

Kältemaschinenöl aus dem R22-System mit neubefülltem POE) und der Verschmutzungsgrad. 

Dem Gehalt an noch im POE enthalten Mineralöl aus dem R22-Betrieb kommt hierbei eine besondere 

Bedeutung zu. Bei Restgehalten von maximal 4% Mineralöl kann auch bei tiefen 

Verdampfungstemperaturen von -35°C und darunter noch ein funktionierender Öltransport garantiert 

werden. Bei höheren Mineralölkonzentrationen können Ölrückführung und Wärmeübergang 

durch Entmischungszustände zwischen Schmierstoff- und Kältemittelphase behindert werden. 

Hinsichtlich der Bestimmung des Wassergehaltes nach der Karl-Fischer Methode (DIN 51777 

Teil1 - direkte Methode: ausschließlich für unadditivierte Kältemaschinenöle / Teil 2 - indirekte 

Methode: sowohl für unadditivierte als auch für additivierte Öle) ist darauf zu achten, dass bei der 

Ölentnahme nur gasdichte Glasflaschen verwendet werden, um eine Beeinträchtigung der Werte 

durch Eindringen von Luftfeuchtigkeit in das Probengefäß ausschließen zu können. In Abb. 12 

sind solche geeigneten Probenflaschen – Laborglasflaschen mit speziell abdichtendem Schraubverschluss 

zu erkennen. 

Abb. 12: spezielle, gasdichte Probengefäße für die Analyse von Kältemaschinenölproben 

16 



Arbeitssicherheit 

Beim Wechsel von R22 auf R422A, R422D und R417A werden durch den Anteil an brennbarem 

Kohlenwasserstoff erhöhte Anforderungen an die Arbeitssicherheit gestellt. Durch geeignete 

Arbeitsanweisungen im Rahmen von Instandsetzungsarbeiten/Wartungen ist sicherzustellen, 

dass keine zündfähige Atmosphäre entsteht. Hierbei muss insbesondere auch eine mögliche Aufkonzentrierung 

von Kohlenwasserstoff im Mineralöl durch die hohe gegenseitige Löslichkeit beachtet 

werden. Reine HFKW-Kältemittel wie R507 unterliegen analog R22 aufgrund Ihrer 

Nichtbrennbarkeit keinen zusätzlichen Sicherheitsauflagen. 

Umweltaspekte 

Sowohl HFCKWs (z.B. R22) als auch HFKWs (z.B. R507) haben negative Auswirkungen auf die 

Umwelt, wenn sie aus dem geschlossenen Kältekreislauf in die Atmosphäre emittieren. Dieses zu 

verhindern ist Ziel der - bereits erwähnten - EG2037/2000 und F-Gas VO, sowie deren nationalen 

Durchführungsverordnungen. 

Gefährdungen für die Umwelt, die vom Kältemaschinenöl ausgehen, beschränken sich im 

wesentlichen auf etwaige Verschmutzungen von Gewässern und Erdböden. 

Für beide Arbeitsstoffe gilt, die Hinweise zum Umgang zu beachten, wie sie in den Sicherheitsdatenblätter 

hinterlegt sind. Sicherheitsdatenblätter sind vom Großhändler und den Herstellern 

der Kältemittel und Kältemaschinenöle z.B. unter www.ghc.com, www.solvay-fluor.com 

oder www.fuchseurope.com erhältlich. 

Leitfaden zur Umrüstung von R22-Kälteanlagen auf R507 

Grundsätzlich ist bei der Umrüstung einer größeren R22-Kälteanlage (> 100kg) auf R507 von 

einem größeren Eingriff von einem Umbau der Anlage auszugehen. 

Insbesondere überflutete Verdampfersysteme und R22-Pumpenkälteanlagen mit dezentralen 

Verbrauchern sind hierbei gewissenhaft auf ihre Eignung zur Umrüstung auf R507 zu prüfen. 

Da auch die umgerüstete Kälteanlage mit einem druckverflüssigten Arbeitsstoff arbeiten wird, der 

keinen Leckageverlusten unterliegen darf, ist der langfristige Erfolg der Umrüstung nur durch 

sorgfältiges Arbeiten, durch Auswahl geeigneter Komponenten und Arbeitsschritte sowie nachfolgende 

Wartung der Anlage nach Abschluß der Umrüstung zu erreichen. 

Da die Arbeitsstoffe, das Kältemittel und das Kältemaschinenöl, geändert werden, ist die 

Betriebsanleitung, Dokumentation und arbeitssicherheitstechnische Unterweisung der Mitarbeiter 

entsprechend zeitgleich zur Umrüstung zu überarbeiten bzw. durchzuführen. 

Prüfung der Wirtschaftlichkeit 

Ausgehend vom Anlagenalter, Anlagenzustand und realistischer Restnutzungszeit ist das Vorhaben 

der Umrüstung mit dem Anlagenbetreiber zu diskutieren. 

Folgende Aspekte sind hierbei zu beachten: 

• Wartungs-, Reparatur-, und Energiekosten der letzten 3 Jahre 

• Änderungen bei Strom- und Wasserkosten 

• Abschreibungszeitraum 

• Änderungen im Prozeßablauf des Betreibers in der Peripherie der Anlage 

• Budget des Betreibers für Umrüstung 

• Mögliche Änderungen bzgl. Effizienz und Leistung der Anlage nach erfolgter Umrüstung 

17 



Vergleich der Betriebsparameter R22/R507 

Bei der Prüfung einer Umrüstung auf R507 ist eine Berechnung des bestehenden Kältekreislaufes 

vor und nach Umstellung der Anlage zwingend geboten. Insbesondere Änderungen bei 

Kondensations- und Mitteldrücken sind hierbei zu betrachten. Ferner sollten bei der Umrüstung 

von R22 auf R507 Änderungsmöglichkeit zur Optimierung bzw. zur Nutzung der abweichenden 

Fluideigenschaften von R507 gegenüber R22 überprüft werden. In Tabelle 7 sind verschiedene 

Konzepte bei gleichen Randbedingungen bzgl. Temperatur und Leistung gegenübergestellt. 

Aufgrund seines günstigen thermo-physikalischen Verhaltens tendiert R507 zu niedrigeren 

Verdichterendtemperaturen als R22. Dieser Vorteil kann beispielsweise durch Einbau eines 

inneren Wärmetauschers (IWT) genutzt werden. Nach Tabelle 7 wird dadurch der relative Effizienzverlust 

zwischen den Kreisläufen R22 einfach / R507 einfach und R507 IWT von 10% auf 

3% reduziert werden. Gleichzeitig erhöht sich beim Einsatz des IWT die volumetrische Kälteleistung. 

Dies schafft bei gleichem Fördervolumen des Kompressors zusätzliche Leistungsreserven 

der Kälteanlage. 

Der Einsatz eines Schraubenkompressors mit Economizer mit R507 bringt eine geringe Leistungssteigerung, 

liefert aber mit dem gleichen R22 Aggregat eine ca. 10%ige Steigerung der 

Kälteleistung bei gleicher Drehzahl. 

Wichtig ist darauf zu achten, daß der Antriebsmotor nach der Umstellung auf R507 genügend 

Leistungsreserve hat. Ist dies nicht der Fall, muß eine Anpassung des Motors vorgenommen 

werden. 

Parameter 7 R22 einfach R22 ECO R507 einfach R507 ECO R507 IWT 

Q0, kW 60 60 60 60 60 

t0, °C -10 -10 -10 -10 -10 

tC; °c 40 40 40 40 40 

Tüberh., K 7 7 7 7 7 

Tunterk., K 2 2 2 2 2 

tend, °C 83,9 92.4 58,0 61,0 94,0 

pc, bar 15,3 15,3 18,7 18,7 18,7 

COP 3,21 3.09 2,87 2,90 3,11 

Qvol., kJ/m³ 2353 2734 2385 3081 2631 

Fördervol., m³/h 91,8 71,0ND/74,0HD 90,5 63,0ND/59,0HD 82,0 

Bemerkung ECO: ΔT 5K; 

ECO: ΔT 5K; ΔT IWT 5K 

Tü 7K 

18 

Tü 7K 

Auswahl Bitzer 8 6H.2 OSK5341-K 6H.2Y OSK5341-K 

pm(ECO), bar - 4,52 - 6,85 − 

Q0, kW 59,1 61,4 59,2 67,8 − 

Motor, kW 22 22 30 30 − 

Tabelle 7: Gegenüberstellung der Betriebsparameter verschiedener Systemvarianten bei der 

Umstellung von R22 auf R507 

Die tabellarische Gegenüberstellung von alten und neuen Betriebsparametern sollte Vertragsgegenstand 

sein. 

7 Daten berechnet mit Solkane 6.01 

8 Daten berechnet mit dem Auslegungsprogramm der Fa. Bitzer Version 5.02 



Prüfung Komponenten und Verbraucher gemäß Herstellervorgaben 

Ausgehend von den Werten aus dem Vergleich der Betriebsparameter ist für jede Komponente 

des vorhandenen Kühlkreislaufes die technische Eignung der Baugruppe bei Betrieb mit R507 

nachzuweisen. 

Dabei ist auch auf Dichtwerkstoffe und die Leistungsfähigkeit von Drosselorganen mit den neuen 

Betriebsmitteln zu achten. R22 besitzt andere Lösungseigenschaften als R507. Dichtwerkstoffe 

können davon direkt betroffen sein. Ein Nachweis der Verträglichkeit aller verbauten Dichtwerkstoffe 

gegenüber dem geänderten Kältemittel (R507) und dem verwendeten Kältemaschinenöl 

ist zwingend notwendig. 

Betriebliche Vorplanung 

Da die Betreiber Kälteanlagen nicht zum Selbstzweck betreiben und insbesondere größere R22- 

Anlagen häufig elementare Produktionsfaktoren darstellen, ist die ausführliche Planung einer Umrüstung 

auf neue Kältemittel / Öle unablässig zur Sicherstellung des wirtschaftlichen Erfolgs aller 

Beteiligten. 

Zeitplan 

Basis für ein erfolgreiche Kältemittel / Kältemaschinenöl-Umrüstung ist ein ausführlicher Zeitplan, 

in dem festgelegt wird, welche Vorleistungen, Hauptleistungen und baulichen Leistungen, zu 

welchem Zeitpunkt und von welcher Vertragspartei zu erbringen sind. 

Mögliche Betriebsunterbrechungen, auch während Inbetriebnahme bzw. Phasen mit reduzierter 

Leistung, sind eingehend zwischen den beiden Vertragsparteien herauszuarbeiten. 

Ein Zeitplan sollte Bestandteil des Vertrages sein. 

Ersatzkälteversorgung / Notbetrieb 

Ausgehend vom Zeitplan ist bei längeren Leistungsstörungen für die Produktion, die Bereitstellung 

von Ersatzkälteanlagen (z.B. Mietaggregate) bzw. die separate Realisierung eines Notbetriebes 

zu prüfen und gegebenenfalls umzusetzen. 

Wichtig ist hierbei die frühzeitige Klärung dieser Punkte, um eine kostengünstige und sichere Versorgung 

für den Umbauzeitraum bereitzustellen. 

Vertragliche Gestaltung 

Da die Umrüstung einer bestehenden R22-Kälteanlage eine umfangreiche und kostenintensive 

Maßnahme darstellt, ist eine umfangreiche vertragliche Fixierung notwendig. Diese sollte 

folgende Punkte umfassen: 

• Festlegung von Lieferein- und -ausschlüssen 

Je Umfangreicher die Auflistung, desto transparenter ist das Vorhaben für alle Beteiligten 

von Beginn an. 

• Garantiewerte Kälteleistung / zeitlicher Ablauf 

Siehe Parametervergleich und Zeitplan 

• Garantien und Gewährleistungen 

Der Garantie- und Gewährleistungsumfang der vereinbarten Kältemittel-/ und Öl- 

Umrüstung sollte klar umrissen werden. 

Die Übernahme von Garantie und Gewährleistungszusagen für Altkomponenten ist zu 

vermeiden. Des weiteren ist möglichen Kältemittelverlusten und zusätzlichen Ölwechseln 

19 



ein erhöhtes Augenmerk zu widmen, um hier nicht unkalkulierbare Kosten für den 

Anlagenbauer zu erzeugen. 

• Haftungsein- und -ausschlüsse 

Wichtig ist hierbei, daß sich beide Vertragspartner über die Grundlage von Haftung, 

Folgeschadenhaftung (inkl. möglicher Produktionsausfälle) und auch 

Bearbeitungsschäden offen auseinandersetzen. 

In der Regel ist ein pauschal gehaltenes Einkaufs-AGB für die vorgenannten 

Umrüstungsarbeiten ungeeignet und eine individuelle Bearbeitung bzw. ein individueller 

Vertrag ist anzustreben. 

• Arbeitssicherheit und Umweltschutz 

Im Vertrag sollte das Thema Arbeitssicherheit und Umweltschutz fixiert werden. 

Das Thema Arbeitssicherheit ist, mittels einer Gefahrenanalyse und Mitarbeiterbelehrung, 

zu behandeln und zu protokollieren. Der Umweltschutz ist, auf betriebliche, örtliche und 

gesetzliche Belange hin zu beachten. 

Die Beseitigung und Vermeidung von Abfällen ist zu klären. Bei Altanlagen ist 

möglicherweise noch mit asbesthaltigen Abfällen (Dichtungen) zu rechnen. Grundsätzlich 

ist der Eigentümer / Betreiber der Abfallerzeuger und zur ordnungsgemäßen 

Abfallbehandlung verpflichtet. 

Beschaffung von Materialien und Komponenten 

Bei der Entsorgung und Reinigung vor Ort sind folgende Werkzeuge, Arbeits- und Betriebsstoffe 

sind vorzuhalten: 

• persönliche Sicherheitsausrüstung gem. BGR500 

• Kältemittelrecycling – Behälter 

• Ölauffangbehälter / Recyclingbehälter 

• Waage 

• Absaugaggregate / Vakuumpumpe 

• Lecksuchgerät 

• Monteurhilfe 

• Stickstoff bzw. getrocknete Druckluft 

• Arbeitserlaubnis inkl. Feuerarbeiten 

• schriftliche Arbeitsanweisung erstellen 

Ferner muß, gemäß der EG303/2008, die Eignung des ausführenden Fachpersonals nachgewiesen 

werden. 

Bezüglich der Beschaffung von Komponenten ist vorher zu prüfen, wie jedes einzelne Bauteil der 

Anlage behandelt werden soll, ob es ersetzt werden muß oder ein Weiterbetrieb mit der Komponente 

möglich ist. 

Dies betrifft insbesondere sämtliche Dichtwerkstoffe, die auf ihre Eignung bezüglich des neuen 

Kältemittel-/Ölgemisch zu prüfen und zu bewerten sind. Bei nachfolgenden Komponenten sind 

zusätzliche Punkte zu beachten: 

20 



Verdichter 

Auf Basis des neuen Betriebspunktes Eignungsüberprüfung nachfolgender Komponenten: 

• E-Motor / Schaltanlage 

• Ölkühlerleistung und Funktion 

• Dichtungsmaterialen, gegebenenfalls Neueindichtung 

• Gleitringdichtung 

• Wechsel aller Filterelemente 

• Manometer an neues Kältemittel anpassen 

• Druckbereich und Einstellung DBK / SDBK / Überstromventile 

• Vollständige Reinigung von Triebwerk und gegebenenfalls des Ölabscheider 

Wärmetauscher 

Auf Basis des neuen Betriebspunktes Eignungsüberprüfung nach folgender Punkte: 

• Verdampferleistung / Kondensationsleistung 

• Sauberkeit Wärmeaustauschflächen 

• Eignung Verdampferreglung / Kondensatorreglung 

• Funktion Ölrückführung 

• Dimensionierung von Armaturen und Rohrleitungen 

• Druckprobe vor Umrüstung 

Rohrleitungen und Ölrückführungen 

• Entleeren und Spülen der Rohrleitungen (mit Stickstoff, getrockneter Luft) 

• Entleeren von „Säcken“ und Tiefpunkten 

• Festlegung der Ölrückführsystematik unter Zugrundelegung von Dichte und Lösbarkeit 

der neuen Kältemittel / Öle 

• Druckprobe vor Umrüstung 

Armaturen und Automatik 

• Überprüfung Funktion und Dimensionierung für neuen Betriebspunkt 

• Demontage und Austausch / Reinigung von Filtern und Dichtungen 

• besonderes Augenmerk auf Expansionsorgane wie: 

- ND Schwimmer 

- HD Schwimmer 

- DX – Ventile, etc. 

• Schaltungen / SPS-Programmierung 

sonstige Bauteile: 

• Niveau-Sonden 

• Kältemittelpumpen 

• Schaugläser / Indikatoren 

• Filtertrockner 

• Austausch von zweifelhaften Bauteilen, insbesondere bei schlechtem Zustand und 

zukünftig zweifelhafter Ersatzteilversorgung. 

Gaswarnsystem 

• Umrüstung vorhandener Gaswarnsysteme auf das neue Kältemittel 

• Prüfung des Gaswarnsystems 

21 



Kältemittel / Kältemaschinenöl 

Bei der Beschaffung des Kältemittels ist vorher die Menge an Frischware festzulegen. Die Menge 

an Frischware sollte mit einem Reservepuffer für etwaige Mehrmengen an Kältemittel versehen 

sein, die zum Erreichen des stabilen Laufes im Betriebspunkt nötig seien könnten. 

Das Kältemittel kann in unterschiedlichsten Gebindegrößen vom Fachhandel zur Verfügung gestellt 

werden (siehe Bild 9). 

Abb. 13: Verschieden Liefergebinde für R507 in der Größe 14,3l, 59l, 79l und 900l 

Nach der EG2037/2000 ist die in der Anlage befindliche Menge an R22 zurückzugewinnen und 

der Entsorgung bzw. einer weiteren Behandlung zuzuführen (vgl. Teil 1, Abschnitt gesetzliche 

Regelungen). Hierfür sind spezielle Recyclingbehälter, die für R22 zugelassen sind, vorzuhalten. 

Für das Kältemaschinenöl gelten gleiche Grundsätze bei der Beschaffung wie für das Kältemittel. 

Hierbei muß speziell eine etwaige Mehrmenge für zusätzliche Ölwechsel berücksichtigt werden. 

Sicherheitsdatenblatt R507 und POE Kältemaschinenöl 

Im Sicherheitsdatenblatt sind wichtige Hinweise zu einer etwaig ausgehenden Gefahr und dessen 

Abwehr sowie zur Handhabung und Lagerung enthalten. Diese sollten unbedingt vorher zur 

Kenntnis genommen werden und können vom Hersteller bzw. dem Lieferanten des Kältemittels 

und Kältemaschinenöls bezogen werden (z.B. www.fuchseurope.com oder www.ghc.com oder 

www.solvay-fluor.com) 

22 



Technische Umsetzung vor Ort 

Die technische Umsetzung der Umrüstung ist gemäß der beschriebenen Grundsätze der DIN 

EN378-4:2008 durchzuführen. 

Inbetriebnahme / Probebetrieb 

Nach Umrüstung der Anlage ist die Kälteanlage vergleichbar einer Neuinbetriebnahme einzufahren 

und abzuprüfen. 

Entsprechende Prüfroutinen sind für das Kältemaschinenöl umzusetzen und durch Laboruntersuchungen 

zu dokumentieren. Die Laboruntersuchungen sollten die Analyse des Restöl- und 

Wassergehaltes im Kältemaschinenöl umfassen. 

Leistungstest 

Im Rahmen eines Abnahmeprotokolls ist, wenn möglich, ein Leistungstest zu fahren. 

Bei den Leistungsangaben, speziell bei Garantiewerten, ist ein Toleranzband von +/- 10% anzustreben. 

Empfehlenswert ist weiterhin die Festlegung der Leistungsfahrt hinsichtlich Umfang und Randbedingungen 

im Vertrag. 

Abnahme / Übergabe / Dokumentation / Betriebsanleitung 

Für die Abnahme und Übergabe der umgerüsteten Anlage sollte ein identisches Prozedere eingehalten 

werden, wie bei der Erstellung einer Neuanlage. Hilfreich ist hierbei die Nutzung von 

Prüf – und Übergabeprotokollen, wie sie beispielsweise vom VDMA erhältlich sind. Die Prüfung 

ist gemäß DIN EN378-2:2008 Abschnitt 6.3. durchzuführen 

Durch die Umrüstung auf einen anderen Arbeitsstoff sind auch Änderungen und Anpassungen 

bzgl. der Dokumentation bzw. Betriebsanleitung vorzunehmen. 

Dies sollte nach DIN EN378-2:2008 Abschnitt 6.4. geschehen. 

23 



Ablaufdiagramm: Umstellung von R22/Mineralöl (Alkylbenzol) auf R507/POE-Öl 

Ersetzen der 

nicht 

kompatiblen 

Komponenten 

Ersetzen des POE- 

Öls bzw. R507 

R22 System in einem 

guten Zustand? 

Daten sammeln aus 

Verdampfer, 

Kondensator und 

Kompressor Unterlagen 

R22 entfernen, notieren 

des Gewichtes. 

Öl entfernen, notieren 

des Volumens 

Reinigen der 

Anlagenkomponenten 

Ausführen notwendiger 

Reparaturen 

Nicht 

kompatibel 

Prüfung der 

Materialverträglichkeit der 

Systemkomponenten bzgl. R507 

/ POE Öl (Vorabinfo 

Hersteller) 

Tauschen des 

Filtertrockners, 

Dichtheitsprüfung 

Füllen des Systems 

mit POE Öl / R507 

gem. notierter Menge 

Betrieb der Anlage im 

Betriebspkt. für 8 - 

24h (je nach Größe) 

Prüfung auf 

Restmenge R22 (zeotropes 

Verhalten), Restmenge 

urspr. R22 Öl: 

< 4% 

Abb. 14: Ablaufdiagramm einer Umrüstung von R22 auf R507 

24 

ggfs. Filtertrockner 

tauschen 

Einfahren der Anlage 

ggfs. R507 nachfüllen 

bis stabiler 

Betriebspkt. erreicht 

ist 

Dichtheitsprüfung 

Anlagenbeschriftung 

gem. EG842/2006 

Ergänzen Betriebsanl. 

Abnahme und 

Übergabe 

Achtung: 

Um ein Überfüllen der Anlage zu 

vermeiden, sollten zunächst nur 80% der 

ursprünglichen R22 Masse eingefüllt 

werden. 

Es sollte möglichst viel R507 aus der 

Flüssigphase auf die HD-Seite des 

stillstehenden Systems gefüllt werden. 

Nach Anfahren der Anlage ist bei Bedarf 

weiteres R507 über die ND-Seite 

aufzufüllen. 


AUTOREN 

Wolfgang Eckhoff 

Leitung Verkauf 

GHC Gerling, Holz & Co. Handels GmbH, Hamburg 

Dipl.-Ing. Christian Puhl 

Produktmanagement Kältemaschinen- und Industrieöle 

Fuchs Europe Schmierstoffe GmbH, Mannheim 

Dipl.-Ing. Felix Flohr 

Leiter Anwendungstechnik Kältemittel 

Solvay Fluor GmbH, Hannover 

Dipl.-Ing. Kai Selmer 

Vorstand 

Arctos Industriekälte AG, Sörup 

Stand 07/2009

R22 Ersatz –Was ist zu beachten? - fuchs europe schmierstoffe gmbh

Erfolgreiche ePaper selbst erstellen

Template löschen?

Als Template speichern?