Wasser (H₂O / R-718) | Umweltbundesamt

Kältemittel Wasser (H₂O / R-718)

Aufgrund der EU-F-Gas-Verordnung und der Ökodesign-Richtlinie rückt der Fokus der Kältebranche zunehmend in Richtung der Anwendung energieeffizienter und natürlicher Kältemittel. Als etablierte Lösungen sind dabei Kohlenwasserstoffe & Ammoniak (R-717) zu nennen. Mit diesen Kältemitteln lässt sich ein wesentlicher Teil der gängigen Anwendungen abdecken. Ein nicht zu vernachlässigender Vertreter mit vielen stoffspezifischen Vorteilen ist aber das wohl älteste bekannte Kältemittel der Welt: Wasser (R-718).

Wasser hat kein Ozonabbau- oder Treibhauspotential, ist nicht giftig oder brennbar und bietet eine hohe Energieeffizenz. Kälteanlagen mit Wasser als Kältemittel beeinflussen daher die Umwelt nur minimal. Die Herausforderungen bei der Anwendung von R-718 in der Kompressionskältetechnik liegen in dessen physikalischen Eigenschaften. Der geringe Dampfdruck setzt einen Kreisprozess im Grobvakuum voraus und die sich daraus ergebende geringe volumetrische Kälteleistung erfordert den Einsatz von Kompressoren für große Volumenströme, wie Turboverdichter sie aufweisen. Aufgrund relativ hoher Druckverhältnisse kann die Verdichtung dabei mehrstufig ausgeführt werden, was aber dem Stand der Technik entspricht. Berücksichtigt man diese Faktoren, ist Wasser ein ideales Kältemittel für zahlreiche Anwendungen über 0 °C. Allerdings gibt es derzeit kein Angebot an seriengefertigten Kompressionskältemaschinen mit dem Kältemittel Wasser. 

Eine gängige Anwendung von R-718 findet sich in wärmegetriebenen Sorptionskältemaschinen. Hierzu zählen Ad- und Absorptionskältemaschinen. Erstere arbeiten mit Antriebstemperaturen von 55 °C, welche das verdampfte Kältemittel durch einen Adsorptionsprozess an einen Festkörper (Silikagel oder Zeolithe) mit anschließendem Austreiben durch Wärmzufuhr regenerieren. In Absorbern hingegen wird das Kältemittel nach dem Verdampfen in einer konzentrierten Lithiumbromid (LiBr)-Lösung absorbiert, der Druck mittels Pumpe erhöht und durch den Wärmestrom wieder ausgetrieben. Benötigt werden hier Temperaturen ab ca. 75 °C. Der Leistungsbereich von Absorbern erstreckt sich von ca. 10 Kilowatt bis hin zu mehreren Megawatt Nennkälteleistung.

Sorptionskältemaschinen weisen kaum bewegte Teile auf und zeichnen sich daher im Betrieb durch ihre Laufruhe aus.

Ausgewählte stoffliche Charakteristika von R-718