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Neue Regeln für Kältetechnik cool umsetzen

Blick in den Technikraum einer größeren Bäckerei: Die Verdichter der Kälteanlagen müssen Kältemittel umwälzen, die den neuen gesetzlichen Vorgaben entsprechen. (Quelle: Unternehmen)+
Blick in den Technikraum einer größeren Bäckerei: Die Verdichter der Kälteanlagen müssen Kältemittel umwälzen, die den neuen gesetzlichen Vorgaben entsprechen. (Quelle: Unternehmen)

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Für als klimaschädlich eingestufte Mittel gibt es bereits heute zahlreiche Alternativen. Wir stellen sie ausführlich mit ihren Stärken und Schwächen vor.

Von Hans Stumpf

Die Klimaerwärmung betrifft die backende Branche bei ihren Kälteanlagen. Das Kältemittel wirkt negativ auf die Atmosphäre und trägt zum Treibhauseffekt bei. Daraus resultierend wurde von der EU zum 16. April 2014 die „F-Gase-Verordnung“ eingeführt.

Was heißt dies für eine Bäckerei? Es bedeutet, dass sich jeder Bäcker über seine verwendeten Kältemittel Gedanken machen muss. Dies nicht erst 2020, wenn es die erste große Veränderung gibt, sondern bereits jetzt.

Denn die EU-Verordnung Nr. 517/2014 über fluorierte Treibhausgase – so heißt sie offiziell – schreibt in einem festen Stufenplan vor, welche Kältemittel bis zu welchem Zeitpunkt noch eingesetzt werden dürfen.

GWP – drei Buchstaben

für mehr Klimaschutz

Das trifft vorrangig auf größere Anlagen zu, in der Folge jedoch auf kleine Froster oder Kühlschränke in der Filiale. Maßstab ist der GWP-Wert. Die drei Buchstuben stehen für Global Warming Potential. Je höher dieser Wert ist, desto schädlicher ist es für das Klima.

Das meist verbreitete Kältemittel R404A hat einen GWP von 3.922. Ab 2020 dürfen keine Kältemittel mehr eingesetzt werden, die einen GWP von über 2500 haben. Als rechnerische Grundlage für den GWP-Wert eines Kältemittels wird Kohlendioxid verwendet, dessen Treibhauspotential standardisiert mit 1 festgelegt wurde. R404A ist also um das 3922-fache schädlicher als Kohlendioxid.

Auch wenn R404A noch bis 2020 zugelassen ist, empfiehlt Wachtel, schon jetzt neue Kältemittel wie R452A oder R449A zu verwenden. Sie haben einen GWP-Wert von 2140 bzw. 1397.

R449A sollte im Tiefkühlbereich eingesetzt werden. Es hat eine höhere Verdichtungsendtemperatur, weshalb bei der Auswahl der Verdichter sorgfältig auf die Einsatzgrenzen zu achten ist.

Kältemittel und

die Normalkühlung

Aufgrund der Bauform eignen sich halbhermetische Hubkolbenverdichter oder Scrollverdichter je nach Einsatz und Temperaturen, eventuell mit entsprechender Zusatzkühlung. Bei kleineren Anlagen mit vollhermetischen Verdichtern ist das Kältemittel R452A eine mögliche Alternative.

Dieses Kältemittel hat deutlich geringere Verdichtungsendtemperaturen als R448A/R449A und ermöglicht so einen Einsatz von vollhermetischen Verdichtern.

Höhere Drücke

können für Probleme sorgen

Für Normalkühlung sind diese Kältemittel zwar grundsätzlich auch geeignet, haben aber bedingt durch ihre Zusammensetzung höhere Drücke und das Problem der Entmischung im Falle einer Leckage.

Für den Einsatz bei Normalkühlung in Neuanlagen raten Fachleute von diesen Stoffen daher eher ab. Besser sind R134a und dessen Ersatzstoffe. Als Alternative wird als Ersatzstoff R513A und R450A angeboten.

Im Vergleich zu den Kältemitteln R448A, R449A und R454A kann mit diesen Kältemitteln mit geringeren Drücken gearbeitet werden. Der GWP wird dadurch halbiert.

Bei steckerfertigen Systemen setzt Debag bereits seit mehreren Jahren das Kältemittel R290 (Propan) ein. Die Drucklagen von Propan als Kältemittel sind ähnlich denen von R22, das Temperaturverhalten ist so günstig wie mit R134a.

Die Kälteleistungszahlen sind annähernd gleich. Auch Hersteller wie etwa Gram nutzen R290 für Schrankgeräte. Ihr GWP von 0 macht sie zukunftssicher.

Propangas als Kältemittel

wird speziell gereinigt

Propan ist eine organische Verbindung, ein sogenannter Kohlenwasserstoff. Es besitzt weder Ozonabbaupotential noch einen nennenswerten direkten Treibhauseffekt. Das als Kältemittel eingesetzte Propangas ist ein speziell gereinigtes und für die Kältetechnik optimiertes Material.

Neue Kältemittel müssen

an Verdichter angepasst werden

Generell sollte schon jetzt bei Arbeiten an Kälteanlagen geprüft werden, ob das vorhandene Kältemittel durch zukunftsfähige Alternativen ersetzt werden kann. So ist zum Beispiel R449A als Ersatzstoff für R404A/R507A zur Umstellung vorhandener Tiefkühlanlagen geeignet.

Hier ist aber genau zu prüfen, ob das Einsatzfenster des vorhandenen Verdichters dies zulässt und ob noch eventuelle Maßnahmen zur Zusatzkühlung nötig sind.

Weiter ist bei der Umstellung auf neue Kältemittel mit Leistungseinbußen im Vergleich zu R404A zu rechnen. Die Leistungsverminderung nimmt mit fallender Verdampfungstemperatur zu.

Austausch von Ventilen

kann erforderlich sein

Der Massenstrom des Kältemittels wird mit R449A kleiner. Deshalb sind speziell die Einspritzventile, Regelventile und Magnetventile auf ihre Größe und Funktionalität zu prüfen und eventuell gegen kleinere Komponenten auszutauschen bzw. die Einstellung anzupassen.

Für den Einsatz in Tiefkühlanlagen in Kombination mit vorhandenen vollthermischen Verdichtern sind diese beiden Ersatzkältemittel meist aufgrund der höheren Verdichtungsendtemperaturen nicht geeignet.

R452A bietet sich speziell für Tiefkühlanlagen mit vollthermischen Verdichtern an. Die Verdichtungsendtemperatur ist sehr ähnlich wie bei R404A/R507A.

CO2 ist die

natürliche Alternative

Die Alternative hat einen praktisch identischen Massenstrom. Damit sind die erforderlichen Anpassungen minimal. Auch hier sind Leistungsminderungen zu berücksichtigen.

Statt den chemischen Kältemitteln kann auch das natürliche CO2 genutzt werden. Generell ist dies möglich, bringt jedoch ein höheres Invest mit sich, da mit höheren Drücken und anderen Rohrdurchmessern gefahren wird. Doch mit Blick auf den GWP muss eigentlich CO2 das Mittel der Wahl sein.

Die Kältetechniker von Miwe empfehlen jedoch nicht generell das natürliche Kältemittel. Vielmehr müsse es in jedem Einzelfall geprüft und durchgerechnet werden. Allgemein kann festgehalten werden, dass CO2 als Kältemittel umso sinnvoller ist, je höher der Leistungsbedarf bei Tiefkühlung und Schockfrostung ist.

Als grobe Kennzahl wird ein Leistungsbedarf von 40 kW genannt. Kleinere Anlagen sollten mit zukunftssicheren Kältemitteln, größere Anlagen mit CO2 als Kältemittel gefahren werden. Denn neben den Investitionskosten spielen die laufenden Energiekosten eine wesentliche Rolle.

Positiver

Nebeneffekt

Diese können mit CO2 geringer als mit üblichen Kältemitteln sein. Dies liegt unter anderem daran, dass die Kälteanlage in einem „transkritischen Prozess“ gefahren wird. Die Wärmeabfuhr erfolgt auf der Hochdruckseite bei konstantem Druck (isobar) und nicht mit konstanter Temperatur (isotherm).

Positiver Nebeneffekt dieser Technik ist, dass wegen der höheren Druckstutzenendtemperatur auch mehr Energie für die Wärmerückgewinnung abgeschöpft werden kann. Statt der üblichen 40-45 ° Celsius können es bis zu 65 ° Celsius werden. Entnommen wird die Energie auch hier über Plattenwärmetauscher an der Kälteanlage.

Schnellere Frostung

reduziert Enzymtätigkeit

Das natürliche Kältemittel CO2 bringt bei Schockfrostern auch ganz praktische backtechnische Vorteile. Da mit CO2 ein tieferes Temperaturniveau erreicht werden kann, können die Zeiten im Schockfroster minimiert werden.

Die schnellere Frostung sorgt für die Senkung der Hefe- und Enzymtätigkeit in den Teiglingen. Es bilden sich keine großen Wasserkristalle, die beim Auftauen dem Teigling schaden.

Seit 1. Januar 2017 gilt die Richtlinie zur Förderung von Maßnahmen an Kälte- und Klimaanlagen. Gefördert werden die Neuerrichtung, die Voll- sowie auch die Teilsanierung energieeffizienter Anlagen.

Anträge müssen vor

dem Kauf gestellt werden

Durch die optionale Förderung von Kälte- und Wärmespeichern sowie Wärmepumpen und Freikühlern soll die Effizienz des Gesamtsystems verbessern. Wichtig ist, die Anträge vor dem Kauf zu stellen.

Das Beschicken funktioniert wie beim Stikkenofen, jedoch sind beim Wagenofen die Heizstäbe jeweils unterhalb der Backbleche angeordnet, so dass die Ware gleichmäßig von oben und unten bestrahlt wird.
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