Eigenschaften von R744 (CO2) als Kältemittel

Im Gegensatz zu R134a und R1234yf handelt es sich beim R744 um ein natürliches Kältemittel, das als Bestandteil der Luft nicht aus diversen (chemischen) Substanzen hergestellt werden muss. CO2-Kältemittel lässt sich beispielsweise in Anlagen der Chemieindustrie als Nebenprodukt gewinnen. Aufgrund dieser Tatsachen gilt R744 als klimaneutral, was sich in dem GWP (Global Warming Potential) 1 widerspiegelt.

Es gibt aber neben der Klimaneutralität noch weitere Aspekte, die für dieses ­natürliche Kältemittel sprechen. So ist es in Hinblick auf den Wärmetransport pro Kilo­gramm Flüssigkeit deutlich leistungsfähiger als etwa R1234yf, sodass sich die Anlage und deren Komponenten kompakter auslegen lassen. Darüber hinaus ist es nicht brennbar und bildet keine gesundheitsgefährdenden Dämpfe, wie das bei den synthetischen Klimagasen der Fall ist.

Allerdings gibt es auch Nachteile, aufgrund der thermodynamischen Eigenschaften, die deutlich von denen der Kältemittel R134a und R1234yf abweichen. Exemplarisch zeigt sich das an der Siedetemperatur, die für CO2 bei rund –78,48 °C liegt, während R134a und R1234yf schon bei –26,1 °C beziehungsweise –29,4 °C sieden. Alle Werte gelten für einen Umgebungsdruck von 1,013 mbar.

Aufgrund der beschriebenen Eigenschaften müssen in Fahrzeug-CO2-Klimaanlagen deutliche höhere Drücke herrschen damit sich R744 in den entsprechenden Abschnitten verflüssigt und verdampft. Das bedeutet aber nicht, dass der Aufbau der Klimaanlage vom Grundsatz her anders gestaltet ist. Um die notwendigen Aggregatzustandsänderungen des Kältemittelgases zu gewährleisten, ist er mit dem bekannten Konzept eines Klimakreislaufs vergleichbar. Allerdings müssen die Komponenten auf die höheren Drücke von bis zu 130 bar ausgelegt werden.

Zudem sind bestimmte sicherheitsrelevante Maßnahmen notwendig, wenn es zu Leckagen kommt. Da eine zu hohe Konzentration von CO2 zu Schwindel bis zur Bewusstlosigkeit führt, sind die Insassen davor zu schützen. Etwa, indem ein CO2-­Sensor Alarm schlägt und beispielsweise die Seitenscheiben automatisch heruntergefahren werden, wenn das geruchlose Gas aus der Klimaanlage austritt. Diese Maßnahme ist auch vor dem Hintergrund eines schlagartigen Kältemittelverlusts sinnvoll, da dieser den vorhandenen Luftsauerstoff in der Fahrgastzelle verdrängen und die Insassen in Atemnot bringen könnte.

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