BITZER Application of Propane (R290) and Propene (R1270) Fiche technique

Marque: BITZER

Modèle: Application of Propane (R290) and Propene (R1270)

Taper: Fiche technique

AT-660-2

Einsatz von Propan (R290) und Propen (R1270) mit BITZER Verdichtern und Druckbehältern

Originaldokument

Deutsch .................................................................................................................................................... 2

Use of propane (R290) and propene (R1270) with BITZER compressors and pressure vessels

Translation of the original document

English...................................................................................................................................................... 17

Utilisation de propane (R290) et de propène (R1270) avec des compresseurs et réservoirs sous

pression BITZER

Traduction du document original

Français.................................................................................................................................................... 32

Dokument für Monteure

Document for installers

Document pour des monteurs

AT-660-22

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung ........................................................................................................................................................... 3

2 Sicherheit ........................................................................................................................................................... 3

2.1 Autorisiertes Fachpersonal ........................................................................................................................ 3

2.2 Kennzeichnung Propan-/ Propenverdichter............................................................................................... 3

2.3 Restrisiken ................................................................................................................................................. 3

2.4 Sicherheitshinweise ................................................................................................................................... 4

2.4.1 Allgemeine Sicherheitshinweise.................................................................................................. 4

3 Anwendungsbereiche und Kältemittelspezifiktion ........................................................................................ 4

4 Eigenschaften von Propan und Propen und daraus resultierende Anlagen- und Auslegungskriterien

............................................................................................................................................................................. 5

4.1 Vergleich von R290 und R1270 mit anderen Kältemitteln ......................................................................... 5

4.2 Allgemeine chemische und physikalische Eigenschaften von R290 und R1270....................................... 7

4.2.1 Löslichkeit von R290 und R1270 in Öl ........................................................................................ 7

4.2.2 Reinigungswirkung von R290 und R1270 ................................................................................... 8

4.2.3 Wassergehalt von R290 und R1270 ........................................................................................... 8

4.3 Thermodynamische Eigenschaften von R290 und R1270 ........................................................................ 8

4.4 Resultierende Auslegungskriterien bzw. Maßnahmen .............................................................................. 9

5 Verdichtertechnik .............................................................................................................................................. 9

5.1 Technische Ausführung der Verdichter ................................................................................................... 10

5.2 Öle ........................................................................................................................................................... 10

5.3 Leistungsverhalten................................................................................................................................... 11

5.4 Gewährleistung........................................................................................................................................ 11

6 Sicherheitstechnische Anforderungen.......................................................................................................... 12

6.1 Allgemeine Sicherheitshinweise .............................................................................................................. 12

6.2 Verdichter und Zubehör ........................................................................................................................... 13

6.2.1 Weitere BITZER Produkte zur Anwendung mit halogenfreien Kohlenwasserstoffen................ 14

7 Installation und Wartung................................................................................................................................. 14

7.1 Autorisiertes Fachpersonal ...................................................................................................................... 15

7.2 Allgemeine Richtlinien für die Installation und Wartung von Kälteanlagen mit Propan und Propen........ 15

8 Umstellung bestehender (H)FCKW- und HFKW-Anlagen auf R290 oder R1270........................................ 16

9 Schriftliche Vereinbarung ............................................................................................................................... 16

AT-660-2 3

1 Einleitung

Schwerpunkte dieser Technische Information sind die

anwendungstechnisch relevanten Kriterien und Maß-

nahmen beim Einsatz von BITZER Verdichtern mit Pro-

pan (R290) oder Propen (R1270) zum Einbau in ge-

werblichen und industriellen Kälte-, Klima- und Wärme-

pumpenanlagen entsprechend der Maschinenrichtlinie

2006/42/EG.

Aufgrund der Brennbarkeit dieser Kohlenwasserstoffen

gelten für Planung, Bau und Betrieb solcher Anlagen

besondere Sicherheitsvorschriften die eine allgemeine

Anwendung einschränken (z.B. Ex-Schutz-Richtlinien,

Betriebssicherheitsverordnungen und Einschränkungen

der maximalen Kältemittelfüllmenge). Die erforderliche

Risikobeurteilung der Anlage muss der Anlagenherstel-

ler anfertigen. Die Durchführung der Gefährdungsbeur-

teilung für Aufstellung, Betrieb und Wartung der Anlage

liegt dagegen in der Verantwortung des Betreibers bzw.

Arbeitgebers.

Information

Im Wesentlichen gelten die Inhalte dieser Tech-

nischen Information auch für R600a (Isobutan)

und R600 (Butan). Bei Einsatz in gewerblichen

Anlagen eignet sich R600a vor allem für

Hochtemperaturanwendungen (z. B. Hochtem-

peraturwärmepumpen) mit Verflüssigungstem-

peraturen bis ca. 110°C. Aufgrund der spezifi-

schen Anforderung ist jedoch eine individuelle

Auslegung der Verdichter erforderlich (auf An-

frage).

2 Sicherheit

2.1 Autorisiertes Fachpersonal

Sämtliche Arbeiten an Propan- und Propenverdichtern

erfordern eine spezifische Einweisung und Sachkunde

im Umgang mit Propan und Propen als Kältemittel

R290 und R1270 und dürfen nur von Fachpersonal

ausgeführt werden, das in allen Arbeiten ausgebildet

und unterwiesen wurde. Voraussetzungen für den Bau,

Betrieb und die Wartung von Kälteanlagen mit Propan

und Propen sind eine spezifische Sachkunde und strik-

te Einhaltung der geltenden Sicherheitsvorschriften und

Richtlinien für brennbare Kältemittel der Sicherheits-

gruppe A3. Für die Qualifikation und Sachkunde des

Fachpersonals gelten die jeweils landesüblichen Vor-

schriften und Richtlinien.

2.2 Kennzeichnung Propan-/ Propenverdichter

Die Verdichter und die Anlage müssen an deutlich

sichtbarer Stelle mit dem Logo "Achtung Brandgefahr"

(ISO7010 W021) markiert sein, siehe Abbildung 1, Sei-

te 3. Dieses Logo muss auch im Falle einer eventu-

ellen Rücklieferung ins Herstellerwerk am Verdichter

bleiben. BITZER Verdichter in R290- und R1270-Aus-

führung (Zusatz P) sind bereits mit dieser Kennzeich-

nung versehen.

Abb.1: Gefahrensymbol "Achtung Brandgefahr" (ISO7010 W021)

2.3 Restrisiken

Von den Produkten, dem elektronischen Zubehör und

weiteren Bauteilen können unvermeidbare Restrisiken

ausgehen. Jede Person, die daran arbeitet, muss des-

halb dieses Dokument sorgfältig lesen! Es gelten zwin-

gend

• die einschlägigen Sicherheitsvorschriften und Nor-

men,

• die allgemein anerkannten Sicherheitsregeln,

• die EU-Richtlinien,

• nationale Vorschriften und Sicherheitsnormen.

Je nach Land kommen unterschiedliche Normen beim

Einbau des Produkts zur Anwendung, beispielsweise:

EN378, EN60204, EN60335, ENISO14120, ISO5149,

IEC60204, IEC60335, ASHRAE15, NEC, UL-Normen.

AT-660-24

2.4 Sicherheitshinweise

Sicherheitshinweise sind Anweisungen, um Gefährdun-

gen zu vermeiden. Sicherheitshinweise genauestens

einhalten!

HINWEIS

Sicherheitshinweis um eine Situation zu vermei-

den, die die Beschädigung eines Geräts oder

dessen Ausrüstung zur Folge haben könnte.

VORSICHT

Sicherheitshinweis um eine potentiell gefährli-

che Situation zu vermeiden, die eine geringfügi-

ge oder mäßige Verletzung zur Folge haben

könnte.

WARNUNG

Sicherheitshinweis um eine potentiell gefährli-

che Situation zu vermeiden, die den Tod oder

eine schwere Verletzung zur Folge haben könn-

te.

GEFAHR

Sicherheitshinweis um eine unmittelbar gefährli-

che Situation zu vermeiden, die den Tod oder

eine schwere Verletzung zur Folge hat.

2.4.1 Allgemeine Sicherheitshinweise

GEFAHR

Explosionsgefahr und damit Lebensgefahr bei

Kältemittelaustritt und vorhandener Zündquelle!

Kältemittel kann sich entzünden und je nach

Konzentration in der Luft auch eine explosive

Atmosphäre bilden!

Offenes Feuer und Zündquellen im Maschinen-

raum bzw. Gefährdungsraum vermeiden!

• Zündgrenzen in Luft beachten (bei 20°C und 1013

mbar, siehe auch Sicherheitsdatenblatt des Stoffes):

– R290 zwischen 1,7 und 10,8 Vol.-%

– R1270 zwischen 1,8 und 11,2 Vol.-%

– R600 zwischen 1,4 und 9,5 Vol.-%

– R600a zwischen 1,5 und 12,5 Vol.-%

• Zündtemperaturen in Luft beachten (bei 20°C und

1013 mbar):

– R290: 470°C

– R1270: 455°C

– R600: 365°C

– R600a: 460°C

• Maschinenraum entsprechend EN378 belüften bzw.

Absaugvorrichtung installieren.

• Zum Öffnen der Rohrleitungen nur Rohrabschneider,

keine offene Flamme verwenden!

• Bauteile, an denen Kältemittel austreten kann (z.B.

Niederdruck- oder Hochdruckbegrenzer) nur außer-

halb des Schaltschranks installieren!

Wenn sichergestellt wird, dass der Verdichter nicht in

einer Ex-Zone betrieben wird, ist eine ATEX- bzw. Ex-

Ausführung nicht erforderlich.

Das kann beispielsweise sichergestellt werden durch:

• eine Ventilation, die selbst bei dem größten ange-

nommenen Leck keine explosionsfähige bzw. ent-

flammbare Atmosphäre entstehen lässt.

• ein Abschalten der elektrischen Verbraucher deutlich

unter der unteren Explosionsgrenze (UEG bzw.

LFL), wofür ein Gassensor notwendig ist. Typischer-

weise ist der Abschaltwert des Sensors für die An-

lage auf höchstens 20% des LFL eingestellt. Dafür

bitte nationale Vorschriften und notifizierte Stellen zu

Rate ziehen.

3 Anwendungsbereiche und

Kältemittelspezifiktion

Anwendungsbereiche

• R290 für Tief- und Normalkühlung, Klimaanwendun-

gen und Wärmepumpen

• R1270 für Tief- und Normalkühlung

• R600 und R600a für Wärmepumpen

WARNUNG

Berstgefahr durch gefälschte Kältemittel!

Schwere Verletzungen möglich!

Kältemittel nur von renommierten Herstellern

und seriösen Vertriebspartnern beziehen!

GEFAHR

Berstgefahr der Kältemittelflasche durch zu ho-

hen Druck!

Kältemittelflasche nicht überfüllen! Nie mehr als

80% des Flaschenvolumen mit Flüssigkeit füllen

(bei 25°C).

Beispielvergleich von HF(C)KW-Kältemitteln zu halo-

genfreien Kohlenwasserstoffen: nur ca. 40% des Netto-

gewichts einfüllen (Beispiel: R22 10kg -> R290 4kg).

AT-660-2 5

Kältemittelspezifikation

R290/R1270 in Kältemittelqualität entsprechend DIN

8960:1998 einkaufen oder in Anlehnung daran (siehe

Tabelle 1, Seite 5).

• Hohen Feuchtigkeitsanteil vermeiden!

• Feuchtigkeitsindikatoren mit definierter Anzeige des

Trocknungsgrades (< 50 ppm) und reichlich dimen-

sionierten Trockner verwenden.

Diese Angaben haben auch Gültigkeit für Anwendun-

gen mit anderen Kohlenwasserstoffen und Gemischen.

Anforderun-

gen

Einheit

Kältemittelreinheit ① ≥ 99,5 Masse-%

Organische Verunrei-

nigung

≤ 0,5 Masse-%

1,3-Butadien ② ≤ 5 ppm (Masse)

Hexan ≤ 50 ppm (Masse)

Benzol ③ ≤ 1 ppm (Sub-

stanz)

Schwefel ≤ 2 ppm (Masse)

Temperaturgleit der

Verdampfung

≤ 0,5 K (bei 5-97%

Destill.)

Nicht-kondensierbare

Gase

≤ 1,5 Vol.-% der

Dampfphase

Wasser ④ ≤ 25 ppm (Masse)

Säuregehalt ≤ 0,02 mg KOH/g

Neutralisati-

onszahl

Verdampfungsrück-

stände

≤ 50 ppm (Masse)

Feste Rückstände keine Sichtkontrolle

Tab.1: Anforderungen an Kohlenwasserstoffe gemäß DIN 8960:1998

①: Dieser Inhalt wird in der DIN 8960 nicht ausdrück-

lich angegeben. Nur die Verunreinigungen sind aufge-

listet und beschränkt. Der Hauptinhalt ist der Rest bis

100%.

②: Die Anforderung gilt für jeden einzelnen Stoff aus

der Gruppe der mehrfach ungesättigten Kohlenwasser-

stoffe.

③: Die Anforderung gilt für jeden einzelnen Stoff aus

der Gruppe der Aromate.

④: Vorläufiger Grenzwert, wird gegebenenfalls auf-

grund von Erfahrungen geändert.

4 Eigenschaften von Propan und Propen und

daraus resultierende Anlagen- und

Auslegungskriterien

4.1 Vergleich von R290 und R1270 mit anderen

Kältemitteln

-40 -20 0 20 60

p [bar]

R134a

R410A

R404A

R1270

R22

R290

t [°C]

Abb.2: Dampfdruckkurven von R290 und R1270 im Vergleich zu R22

und HFKW-Kältemitteln

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

1,6

1,8

-40 -30 -20 -10 0 10

R410A

R1270

R404A

R290 (1.0)

R134a

t [°C]

t = 1 K, t = 40°C

oh c

R22

Verhältnis

Abb.3: Volumetrische Kälteleistung verschiedener Kältemittel im Ver-

gleich zu R290 bei identischem Sauggasvolumenstrom

AT-660-26

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

1,6

1,8

-40 -30 -20 -10 0 10

R410A

R1270

R22

R404A

R290 (1.0)

R134a

t [°C]

t = 1 K, t = 40°C

oh c

Verhältnis

Abb.4: Sauggasvolumenstrom verschiedener Kältemittel im Ver-

gleich zu R290 bei identischer Kälteleistung

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

-40 -30 -20 -10 0 10

R410A

R1270

R22

R404A

R290 (1.0)

R134a

t [°C]

t = 1 K, t = 40°C

oh c

Verhältnis

Abb.5: Massenstrom verschiedener Kältemittel im Vergleich zu R290

bei identischer Kälteleistung

Symbol R290 R1270 R600 R600a R22 R404A R410A R134a

M Molmasse g/mol 44,1 42,1 58,1 58,1 86,5 97,6 72,6 102

K Isentropenexpo-

nent bei 20°C,

1013 mbar

cp/cv1,13 1,15 1,11 1,09 1,18 1,12 1,17 1,11

tnNormal-Siede-

punkt

°C -41,6 -47,6 -0,5 -11,6 -40,8 -46,2 -51,4 -26,1

ρ Dichte der Flüssig-

keit

kg/dm3

(40°C)

0,47 0,48 0,55 0,53 1,13 0,97 0,98 1,15

p Dampfdruck -10°C bar 3,42 4,30 0,70 1,08 3,54 4,34 5,72 2,01

p Dampfdruck +40°C bar 13,7 16,5 3,78 5,3 15,3 18,2 24,1 10,2

tcr Kritische Tempera-

tur

°C 96,8 91,1 152,0 134,7 96,1 72 71,3 101,1

pcr Kritischer Druck bar 42,6 45,5 38,0 36,3 49,9 37,3 49 40,7

LFL Untere Explosions-

grenze

Vol. % 1,7 1,8 1,4 1,5 - - - -

UFL Obere Explosions-

grenze

Vol. % 10,8 11,2 9,5 12,5 - - - -

AEL Toxizität ppm 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000 1000

ODP Ozonabbaupoten-

zial

0 0 0 0 0,055 0 0 0

GWP Treibhauspotential 3 3 4 3 1810 3922 2088 1430

Tab.2: Eigenschaften von R290 und R1270 im Vergleich zu R22 und HFKW Kältemitteln

Treibhauspotenzial: gemäß IPCC IV (Zeithorizont 100

Jahre), auch Basis für EU F-Gase Verordnung

517/2014.

AT-660-2 7

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

-40 -30 -20 -10 0 10

R410A

R1270

R22

R404A

R290 (1.0)

R134a

t [°C]

t = 1 K, t = 40°C

oh c

Verhältnis

Abb.6: Flüssigkeitsvolumenstrom verschiedener Kältemittel im Ver-

gleich zu R290 bei identischer Kälteleistung

4.2 Allgemeine chemische und physikalische

Eigenschaften von R290 und R1270

Übersicht, siehe Tabelle 2, Seite 6.

• Natürlich vorkommende, halogenfreie Kohlenwas-

serstoffe

– ohne Ozon-Abbaupotential ODP.

– mit vernachlässigbarem Treibhauseffekt GWP.

• R290: geruchs- und farblos.

• R1270: petroleumgeruch, farblos.

• Geringe Toxizität (MAK bzw. AEL 1000ppm).

• Brennbar, bildet mit Luft explosive Gemische, siehe

Tabelle 2, Seite 6.

• Unkritisch in Verbindung mit üblichen Metallen und

Elastomeren. Mit R600a (Isobutan) sind Einschrän-

kungen bei Elastomeren möglich – erfordert individu-

elle Prüfung.

Zink und Aluminiumlegierungen mit Magnesiuman-

teilen über 2% vermeiden, da sonst unerwünschte

Reaktionen mit Öl entstehen könnten.

4.2.1 Löslichkeit von R290 und R1270 in Öl

• Die außerordentlich hohe Löslichkeit in allen übli-

chen Ölen führt zur Minderung der Ölviskosität im

Verdichter, vor allem bei niedrigen Öltemperaturen

und hohem Saugdruck.

Folgen:

– Starker Ausgasungseffekt in Ölsumpf und

Schmierspalten bei Druckabsenkung.

– Schaumbildung und dadurch erhöhter Ölwurf.

– Leistungsminderung und starker Verschleiß an

Triebwerksteilen (siehe Kapitel Öle, Seite 10).

Maßnahmen:

– Öl mit hoher Grundviskosität, hohem Viskositäts-

index und guten Schmiereigenschaften verwen-

den.

– Geringst mögliche Kältemittelfüllung wählen.

– Reichlich dimensionierte Ölheizung verwenden.

– Magnetventil in Flüssigkeitsleitung und ggf. Rück-

schlagventil in Druckgasleitung einbauen (als zu-

sätzliche Sicherheit gegen Kältemittelverlagerung

während des Stillstands).

– Verdichter in temperierter Umgebung aufstellen

und bei Bedarf isolieren.

– Bei Gefahr hoher saugseitiger Stillstandsdrücke

und langer Abschaltperioden:

Automatische oder zumindest einmalige Abpump-

schaltung vorsehen!

Abschaltdruck nur geringfügig unterhalb des nied-

rigsten Verdampfungsdrucks im Betrieb einstel-

len.

Vakuumbetrieb dabei unbedingt vermeiden!

– Ausreichend hohe Sauggasüberhitzung gewähr-

leisten. Druckgastemperatur muss bei Hubkolben-

verdichtern mindestens 20K und bei Kompakt-

schraubenverdichtern mindestens 30K über Ver-

flüssigungstemperatur im Sommer- und Winterbe-

trieb liegen. Bei Normal- und Klimakühlung sowie

Wärmepumpenanlagen, Wärmeübertrager zwi-

schen Sauggas- und Flüssigkeitsleitung einset-

zen.

– Bei Start und in Betrieb gegen ''Nassbetrieb'' absi-

chern – Expansionsorgane mit stabilem Regelver-

halten verwenden. Bei elektronischen Expansi-

onsventilen, nach Abtauung u.a. einen spezifi-

schen Öffnungsgrads einstellen, ggf. Flüssigkeits-

abscheider verwenden.

– Empfehlung bei Anlagen mit vorhersehbar langen

Stillstandszeiten (z.B. nur saisonal betriebene An-

lagen oder vorbefüllte Anlagen, die mehrere Wo-

chen bis zur Inbetriebnahme auf Lager stehen

oder transportiert werden): Zur Vermeidung von

Kältemittelverlagerung während der Stillstandszei-

ten sollten die Absperrventile am Verdichter nach

einem einmaligen Pump-Down geschlossen wer-

den.

AT-660-28

4.2.2 Reinigungswirkung von R290 und R1270

• Kohlenwasserstoffe sind gute Lösungsmittel für Ab-

lagerungen, Ziehfette und Öle im Rohrnetz.

Folgen:

Starke Schmutzablagerungen im Verdichter und in

den Regelgeräten:

Maßnahmen:

– Höchstmaß an Sauberkeit einhalten – Rohrleitun-

gen und Bauteile sorgfältig reinigen.

– Löten nur unter Schutzgas – getrockneten Stick-

stoff verwenden.

– Reinheitsanforderungen nach DIN 8964 oder ver-

gleichbaren Standards einhalten.

– Bei weitverzweigten Anlagen, saugseitige Reini-

gungsfilter einsetzen.

4.2.3 Wassergehalt von R290 und R1270

• R290 und R1270 mit hohem Reinheitsgrad enthalten

keine zu Säurebildung neigenden Elemente. Ein ho-

her Feuchtigkeitsanteil sollte jedoch vermieden wer-

den.

Folgen:

– Gefahr von Kristallbildung in Expansionsorganen.

– Bei hohem Druck und niedriger Temperatur: Ent-

stehung von Gashydraten in der Flüssigkeit, die

Engstellen in der Anlage verstopfen können.

Maßnahmen:

– Kältemittel mit wenig Fremdgasen und ohne Zu-

satzstoffe verwenden.

– Hohe Propan- bzw. Propenqualität ("2.5" oder

vergleichbar) mit einer Reinheit von 99,5 % ver-

wenden (siehe Tabelle 1, Seite 5).

– Eintritt von Fremdgasen und Feuchtigkeit vermei-

den.

– Reichlich dimensionierten Trockner einbauen –

Ausführung und Dimensionierung entsprechend

Herstellerangaben.

– Feuchtigkeitsindikatoren mit definierter Anzeige

des Trocknungsgrades (<50 ppm) verwenden.

– Für Dichtheitsprüfungen und Hochdrucktests vor-

zugsweise getrockneten Stickstoff verwenden. Bei

Prüfung mit getrockneter Luft darf der Verdichter

nicht einbezogen werden (Absperrventile ge-

schlossen halten!).

– Zweistufige Vakuumpumpen mit Gasballast (1,5

mbar "stehendes Vakuum") verwenden, damit ei-

ne Kondensation von Wasserdampf vermieden

wird. Große Anschlussdimensionen verwenden.

– Verdichterabsperrventile bis zum letzten Evaku-

iervorgang geschlossen halten!

4.3 Thermodynamische Eigenschaften von R290

und R1270

R290 hat günstige thermodynamische Eigenschaften

und einen niedrigen Energiebedarf bei der Verdichtung.

Drucklagen und volumetrische Kälteleistung sind den

Werten von R22 ähnlich (siehe Abbildung 2, Seite 5

und siehe Abbildung 3, Seite 5), allerdings gibt es grö-

ßere Abweichungen bei Enthalpie, Dichte, Massen-

strom und Isentropenexponent (zulässige Temperatu-

ren). Noch größere Unterschiede bestehen gegenüber

R404A/R507A, R134a und R410A.

R1270 hat ebenfalls günstige thermodynamische Ei-

genschaften und einen niedrigen Energiebedarf bei der

Verdichtung. Drucklagen und volumetrische Kälteleis-

tung sind jedoch höher als bei R290 und R22, siehe

Abbildung 2, Seite 5 und siehe Abbildung 3, Seite 5.

• Hohe Verdampfungsenthalpie:

Bei -10/40°C etwa 1,7-fach gegenüber R22 und 2,5-

fach gegenüber R404A/R507A.

• Niedriger Kältemittel-Massenstrom:

Bei identischer Kälteleistung ca. 55-60% im Ver-

gleich zu R22 und ca. 40% im Vergleich zu R404A/

R507A (siehe Abbildung 5, Seite 6).

• Niedrige Dampfdichte (ca. 50% im Vergleich zu R22

bei 20°C und 1013 mbar) und Flüssigkeitsdichte (ca.

40% bei 45°C im Vergleich zu R22), dadurch gerin-

ge Druckverluste in Rohrleitungen und Wärmeüber-

tragern.

• Gute Wärmeübertragungswerte, u.a. durch intensi-

ves Sieden und gute Öllöslichkeit.

• Äußerst niedrige Druckgas- und Öltemperatur bei

R290 (Isentropenexponent R290 = 1,13 / R22 =

1,18).

Niedrigere Druckgas- und Öltemperatur bei R1270

als bei R22 (Isentropenexponent R1270 = 1,15 / R22

= 1,18), jedoch höher als R404A/R507A.

Bei geringer Sauggasüberhitzung und/oder Betrieb

mit kleinen Druckverhältnissen besteht die Gefahr

hoher Kältemittelanreicherung im Öl!

• Hohe Überhitzungsenthalpie in Relation zur Volu-

menänderung. Mit zunehmender nutzbarer Überhit-

zung, steigende volumetrische Kälteleistung!

• Hohe kritische Temperatur (R290: 96,7°C, R1270:

91,1°C), bei R1270 jedoch etwas unterhalb von R22.

AT-660-2 9

4.4 Resultierende Auslegungskriterien bzw.

Maßnahmen

• Identische Dimensionen der Flüssigkeitsleitung wie

bei R22 (höherer Flüssigkeitsvolumenstrom aber ge-

ringerer Druckabfall durch niedrigere Dichte), siehe

Abbildung 6, Seite 7.

• Potenzial für minimale Kältemittelfüllung (Masse ca.

40-60% gegenüber fluorierten Kältemitteln) – bedingt

durch geringe Flüssigkeitsdichte und die Möglichkeit

reduzierter Querschnitte in Wärmeübertragern,

Sauggas- und Druckgasleitung.

• Wärmeübertrager (z.B. Verdampfer, Einspritzvertei-

ler, Rohrstranglänge und Rohrgeometrie) und Arma-

turen an Massen- und Volumenverhältnisse anpas-

sen.

• Bei thermostatischen Expansionsventilen Ausführun-

gen für R290 bzw. R1270 verwenden.

• Für erhöhte Sauggasüberhitzung am Verdichterein-

tritt, inneren Wärmeübertrager zwischen Flüssig-

keits- und Sauggasleitung einbauen.

– Vorteile in Leistung, Leistungszahl (COP) und re-

duzierter Kältemittelkonzentration im Öl durch hö-

here zulässige Temperaturen.

– Die Druckgastemperatur muss mindestens 20K

bei Hubkolbenlverdichtern bzw. 30K bei Kom-

paktschraubenverdichtern über der Verflüssigung-

stemperatur liegen.

• Durch die hohe kritische Temperatur ist R290 für

den Einsatz bei höheren Verflüssigungstemperatu-

ren genauso gut geeignet wie R22 – besser als

R404A/R507A, R407A/F oder R410A .

verglichen

mit

R290

AC MT LT

R410A +60% - -

R404A - +15% +5%

R134a -25% -30% -

R22 +15% +15% +10%

Tab.3: Beispielvergleich R290: ungefähr benötigte Änderung der

Fördervolumenströme in typischen Anwendungen bei identischer Käl-

teleistung, siehe Abbildung 4, Seite 6

AC: Klimakühlung, MT: Normalkühlung, LT: Tiefküh-

lung

• Durch die hohe kritische Temperatur ist R1270 für

den Einsatz bei höheren Verflüssigungstemperatu-

ren besser geeignet als R404A/R507A, R407A/F

oder R410A, jedoch nicht so gut wie R22 oder R290.

Auch die höhere Druckgastemperatur kann hierbei

zu Einschränkungen führen.

verglichen

mit

R1270

AC MT LT

R410A +40% - -

R404A - -5% -15%

R134a - - -

R22 <-5% -5% -10%

Tab.4: Beispielvergleich R1270: ungefähr benötigte Änderung der

Fördervolumenströme in typischen Anwendungen bei identischer Käl-

teleistung, siehe Abbildung 4, Seite 6

AC: Klimakühlung, MT: Normalkühlung, LT: Tiefküh-

lung

5 Verdichtertechnik

BITZER Verdichter für die Kältemittel Propan R290 und

Propen R1270 sowie andere Kohlenwasserstoffe, wur-

den einer Risikobewertung durch eine benannte Stelle

unterzogen. Die Bewertung erfolgte auf Grundlage der

EU-Richtlinien 2006/42/EG, 2014/34/EU und 1999/92/

EG sowie weiterer Verordnungen zur Produktsicher-

heit, Betriebssicherheit, Unfallverhütung und den ent-

sprechenden Normen wie z.B. EN378.

Unter Voraussetzung einer Ausführung der Anlage ent-

sprechend den anerkannten Regeln und Normen, des

bestimmungsgemäßen Betriebs sowie sachkundiger In-

standhaltung und Wartung, wird beim Einsatz der

BITZER-Verdichter eine Gefährdung als äußerst gering

angenommen.

Information

Für offene Verdichter gelten meistens die Be-

stimmungen einer Gefährdungszone. Dies be-

dingt zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen und

elektrische Betriebsmittel in spezieller Ex-Aus-

führung für erhöhte Sicherheit.

AT-660-210

5.1 Technische Ausführung der Verdichter

BITZER Verdichter für R290 und R1270 sind speziell

für den Betrieb mit Kohlenwasserstoffen konzipiert und

unterscheiden sich deshalb in der technischen Ausfüh-

rung von den Verdichtern für HFKW- und HFCKW-Käl-

temittel. Dies betrifft die elektrische Ausrüstung, Sicher-

heitseinrichtungen, die Ölfüllung und das Ölsystem. Zur

Unterscheidung gegenüber Verdichtern für fluorierte

Kältemittel, erhält die Typenbezeichnung den Zusatz

"P", z. B.

• Halbhermetische Hubkolbenverdichter:

6FEP-50P

• Halbhermetische Kompaktschraubenverdichter:

CSHP8573-140P

• Halbhermetische Schraubenverdichter:

HSNP8571-125P

• Hermetische Scrollverdichter:

GSP80385ZLB4-2

Alle CSHP-Verdichter sind OEM-Produkte für den Ein-

bau in Serienanlagen.

Information

Für den Betrieb in einer ATEX-Zone bzw. Ex-

Zone sind zwingend die Ex-Sonderausführun-

gen der halbhermetischen Hubkolbenverdicht-

zer oder Kompaktschraubenverdichter auszu-

wählen.

Erläuterungen zu Ölen, Zubehör und den sicherheits-

technischen Merkmalen der Verdichter, siehe Kapitel

Öle, Seite 10 und siehe Kapitel Verdichter und Zube-

hör, Seite 13.

5.2 Öle

Aufgrund der besonders hohen Löslichkeit von R290

und R1270 in herkömmlichen Ölen werden die BITZER

R290/R1270-Verdichter mit einem speziellen Öl befüllt,

das einen hohen Viskositätsindex und besonders gute

tribologische Eigenschaften aufweist.

Bei den Hubkolbenverdichtern stehen zwei verschiede-

ne Ölsorten zur Auswahl. Das PAG-Öl wird für kompak-

te Kreisläufe empfohlen.

Mit Blick auf die Löslichkeit ergeben sich besondere

Anforderungen an die Ausführung, Betriebsweise und

Steuerung von Verdichter und Anlage. Niedrige oder

ungenügende Überhitzung im Betrieb und ungenügen-

de Beheizung des Ölsumpfs während Stillstandsperi-

oden führen zu starker Minderung der Ölviskosität im

Verdichter. Die Folge sind Leistungsminderung, starker

Verschleiß an Triebwerksteilen, erhöhter Ölwurf und

Schaumbildung. Verdichter gegen ''Nassbetrieb'' absi-

chern und ausreichend hohe Sauggastemperatur ge-

währleisten − Druckgastemperatur muss mindestens

20K bei Hubkolbenverdichtern bzw. 30K bei Kompakt-

schraubenverdichtern über der Verflüssigungstempera-

tur liegen!

• Niedrige Öltemperaturen und hohen saugseitigen

Stillstandsdruck verhindern, Ölheizung ist zwingend

erforderlich, ggf. zusätzlich Abpumpschaltung vorse-

hen.

• Schnelle Änderungen des Saugdrucks vermeiden −

Gefahr von Mischreibung durch starke Ausgasung

des Kältemittels aus dem Öl und instabile Sauggas-

überhitzung.

• Schnelle Änderungen des Verflüssigungsdrucks ver-

meiden − Gefahr starker Schaumbildung im Ölab-

scheider! Bei der Verwendung eines 4-Wege-Um-

kehrventils, z. B. in Wärmepumpen, ist die Umschal-

tung des Ventils nur bei nicht in Betrieb befindlichem

Verdichter durchzuführen. Eine Umschaltung wäh-

rend des Verdichterbetriebs führt zu starken Druck-

schwankungen, die sich negativ auf die Schmierfä-

higkeit des verwendeten Öls auswirken. Alle Be-

triebszustände auf sicheren Betrieb prüfen!

AT-660-2 11

5.3 Leistungsverhalten

Siehe dazu auch BITZER Software und Einsatzgrenzen

in den Prospekten KP-100 (Hubkolbenverdichter) und

SP-170 (Kompaktschraubenverdichter) und ESP-130

(Scrollverdichter). Einsatzgrenzen für andere halbher-

metische Schraubenverdichter und für R1270 auf An-

frage.

• Die Kälteleistung von R290 ist etwas geringer als

von R22.

-40 -30 -20 -10

0 10

100

105

R22 = 100%

R290 / R22

t = 40°Cc

∆t 20 K

oh =

to[°C]

Abb.7: Leistungsvergleich R290/R22 bei sauggasgekühlten halbher-

metischen Hubkolbenverdichtern

• R1270 hat eine höhere Kälteleistung als R22 und

liegt auf ähnlichem Niveau wie R404A/R507A.

t = 40°Cc

∆t 20 K

oh =

-30 -20 -10

010

110

100

130

R1270 / R22

-40

120

R22 = 100%

to[°C]

Abb.8: Leistungsvergleich R1270/R22 bei sauggasgekühlten halb-

hermetischen Hubkolbenverdichtern

• Hinsichtlich der Leistungszahlen (COP) unterschei-

den sich R290 und R1270 nur geringfügig von R22

(siehe Abbildung 7, Seite 11 und siehe Abbildung

8, Seite 11) und sind somit bei Normal- und Klima-

kühlung günstiger als R404A/R507A.

• Die Sauggasüberhitzung hat bei R290 und R1270

einen größeren Einfluss als bei R22. Beide profitie-

ren in Leistung und Effizienz von nutzbarer Überhit-

zung. Der Einsatz eines Wärmeübertragers zwi-

schen Sauggas- und Flüssigkeitsleitung ist deshalb

vorteilhaft.

• Mit R1270 kann die höhere Druckgas- und Öltempe-

ratur bei höheren Druckverhältnissen (z.B. Tiefküh-

lung und hohe Verflüssigungstemperatur) zu Ein-

schränkungen führen.

5.4 Gewährleistung

Information

Die Gewährleistung für R290- und R1270-Ver-

dichter erstreckt sich ausschließlich auf Herstel-

lungsfehler. Sie gilt nicht für Schäden, die durch

unsachgemäßen Einsatz oder Missachtung der

jeweils gültigen Sicherheitsvorschriften verur-

sacht werden!

AT-660-212

6 Sicherheitstechnische Anforderungen

Die folgenden Informationen beschreiben allgemeine

Anforderungen und Empfehlungen. Die dabei aufge-

führten EU-Richtlinien und Normen umfassen dabei nur

einen Teil der relevanten Dokumente. Sie gelten auch

nur für stationäre Anlagen.

Information

Bei Einsatz von R290 und R1270 in Regionen

außerhalb der EU, sind die dort geltenden län-

derspezifischen Verordnungen zu beachten.

Information

Für den Betrieb in einer ATEX-Zone bzw. Ex-

Zone sind zwingend die Ex-Sonderausführun-

gen der halbhermetischen Hubkolbenverdicht-

zer oder Kompaktschraubenverdichter auszu-

wählen.

6.1 Allgemeine Sicherheitshinweise

Für die Ausführung, den Betrieb und die Wartung von

Kälteanlagen mit brennbaren Kältemitteln der Sicher-

heitsgruppe A3 gelten besondere Sicherheitsbestim-

mungen. Dazu gehören u.a. spezielle Schutzeinrich-

tungen gegen Drucküberschreitung und Besonderhei-

ten in Ausführung und Anordnung elektrischer Betriebs-

mittel. Außerdem sind Maßnahmen zu ergreifen, die im

Falle eines Kältemittelaustritts eine gefahrlose Entlüf-

tung gewährleisten, damit kein zündfähiges Gasge-

misch entstehen kann. Die Ausführungsbestimmungen

sind in Normen festgelegt (z.B. EN378, ISO5149). Mit

Blick auf die hohen Anforderungen und die Produkthaf-

tung ist jedoch generell eine Risikobewertung durch ei-

ne benannte Stelle bzw. zusammen mit einer benann-

ten Stelle zu empfehlen. Je nach Ausführung und Käl-

temittelfüllung, kann dabei eine Bewertung entspre-

chend EU Rahmenrichtlinien 2014/34/EU (ATEX 95)

und 1999/92/EG (ATEX 137) erforderlich werden. Für

den Betrieb der Anlage und den Schutz von Personen

gelten üblicherweise nationale Verordnungen zur Pro-

duktsicherheit, Betriebssicherheit und zu Unfallvor-

schriften. Hierzu sind gesonderte Vereinbarungen zwi-

schen Anlagenbauer und Betreiber zu treffen. Die erfor-

derliche Risikobeurteilung der Anlage muss der An-

lagenhersteller anfertigen. Die Durchführung der Ge-

fährdungsbeurteilung für Aufstellung, Betrieb und War-

tung der Anlage liegt dagegen in der Verantwortung

des Betreibers bzw. Arbeitgebers.

GEFAHR

Explosionsgefahr und damit Lebensgefahr bei

Kältemittelaustritt und vorhandener Zündquelle!

Kältemittel kann sich entzünden und je nach

Konzentration in der Luft auch eine explosive

Atmosphäre bilden!

Offenes Feuer und Zündquellen im Maschinen-

raum bzw. Gefährdungsraum vermeiden!

• Zündgrenzen in Luft beachten (bei 20°C und 1013

mbar, siehe auch Sicherheitsdatenblatt des Stoffes):

– R290 zwischen 1,7 und 10,8 Vol.-%

– R1270 zwischen 1,8 und 11,2 Vol.-%

– R600 zwischen 1,4 und 9,5 Vol.-%

– R600a zwischen 1,5 und 12,5 Vol.-%

• Zündtemperaturen in Luft beachten (bei 20°C und

1013 mbar):

– R290: 470°C

– R1270: 455°C

– R600: 365°C

– R600a: 460°C

• Maschinenraum entsprechend EN378 belüften bzw.

Absaugvorrichtung installieren.

• Zum Öffnen der Rohrleitungen nur Rohrabschneider,

keine offene Flamme verwenden!

• Bauteile, an denen Kältemittel austreten kann (z.B.

Niederdruck- oder Hochdruckbegrenzer) nur außer-

halb des Schaltschranks installieren!

Wenn sichergestellt wird, dass der Verdichter nicht in

einer Ex-Zone betrieben wird, ist eine ATEX- bzw. Ex-

Ausführung nicht erforderlich.

Das kann beispielsweise sichergestellt werden durch:

• eine Ventilation, die selbst bei dem größten ange-

nommenen Leck keine explosionsfähige bzw. ent-

flammbare Atmosphäre entstehen lässt.

• ein Abschalten der elektrischen Verbraucher deutlich

unter der unteren Explosionsgrenze (UEG bzw.

LFL), wofür ein Gassensor notwendig ist. Typischer-

weise ist der Abschaltwert des Sensors für die An-

lage auf höchstens 20% des LFL eingestellt. Dafür

bitte nationale Vorschriften und notifizierte Stellen zu

Rate ziehen.

AT-660-2 13

6.2 Verdichter und Zubehör

Dieses Kapitel beschreibt die vom Verdichter beim Ein-

satz von Kältemitteln der Sicherheitsklasse A3 ausge-

henden zusätzlichen Restrisiken und gibt Erläuterun-

gen dazu. Diese Informationen dienen dem Anlagen-

hersteller für die von ihm auszuführende Risikobewer-

tung der Anlage. Diese Informationen können in keiner

Weise die Risikobewertung für die Anlage ersetzen.

Bei der Ausführung, der Wartung und dem Betrieb von

Kälteanlagen mit brennbaren Kältemitteln der Sicher-

heitsgruppe A3 gelten besondere Sicherheitsbestim-

mungen.

Die Verdichter für R290 und R1270 mit dem angebau-

ten Zubehör sind bei Installation entsprechend der Be-

triebsanleitung im Normalbetrieb ohne Fehlfunktion frei

von Zündquellen, die die brennbaren Kältemittel ent-

zünden können. Sie gelten als technisch dicht. Die Ver-

dichter und ggf. der Zusatzventilator dürfen in der

Grundausführung nicht in zündfähiger Atmosphäre be-

trieben werden. Für den Betrieb in einer Ex-Zone sind

die Ex-Sonderausführungen mit entsprechender Elek-

trik und Abnahme nötig.

Die getrennt mitgelieferten Bauteile, wie Zusatzventila-

tor und Verdichterschutzgerät, sind nicht frei von Zünd-

quellen. Sie dürfen nicht in zündfähiger Atmosphäre

betrieben werden.

Die nachfolgende Beschreibung umfasst nur Kompo-

nenten, die von den Sicherheitsbestimmungen betrof-

fen sind. Ansonsten gelten die oben erwähnten Vor-

schriften.

HINWEIS

Schutzart des elektrischen Anschlusskastens

und elektrischen Zubehörs unbedingt gewähr-

leisten!

Kabeldurchführungen mit höchster Sorgfalt und

nur mit den dafür geeigneten Dichtelementen

ausführen!

•Elektrischer Anschlusskasten

Der Anschlusskasten hat mindestens die Schutzart

IP54. Das Schutzgerät darf nicht im Anschlusskas-

ten des Verdichters installiert werden.

•Verdichterschutzgeräte

– Halbhermetische Hubkolbenverdichter: SE-B*

– Schraubenverdichter: SE-E* oder SE-i1

– Scrollverdichter: SE-E4, SE-G4 oder SE-B*

Das Schutzgerät wird jeweils als Beipack geliefert und

muss im Schaltschrank oder einem getrennten Klemm-

kasten installiert werden.

Prinzipschaltbilder für den Anschluss der Verdichter-

schutzgeräte finden sich in der Technischen Informati-

on AT-300 (HTML).

HINWEIS

Schutzgerät entsprechend Prinzipschaltbild an-

schließen.

Gefahr von Induktion! Nur abgeschirmte Kabel

für die Verbindungsleitungen (PTC-Messkreis)

zwischen Klemmen 1/2 (SE-B* und SE-E*) und

3/4 (Stromdurchführungsplatte) verwenden.

Druckgastemperaturfühler in Reihe zu Klemmen

3/4 einbinden.

Beim Einbau der Schutzgeräte für Schrauben- und

Scrollverdichter in den Schaltschrank beachten:

HINWEIS

Gefahr von Verdichterausfall!

Verdichter nur in der vorgeschriebenen Dreh-

richtung betreiben!

• Kabel an den Anschlussbolzen des Motors in folgen-

der Reihenfolge anschließen:

– schwarzes Kabel auf 1 bei Schraubenverdichtern,

bzw. L1 bei Scrollverdichtern

– braunes Kabel auf 2 bei Schraubenverdichtern,

bzw. L2 bei Scrollverdichtern

– blaues Kabel auf 3 bei Schraubenverdichtern,

bzw. L3 bei Scrollverdichtern

– Mit Drehfeld-Messgerät kontrollieren!

• In die Verbindungskabel des Schutzgeräts, die zu

den Motorbolzen 1/2/3 bei Schraubenverdichtern,

bzw. L1/L2/L3 bei Scrollverdichtern führen, müssen

zusätzliche Sicherungen (500 mA) eingebaut wer-

den.

• Induktionsgefahr! Für die Verbindung zu Motor- und

Öltemperatur-PTC dürfen nur abgeschirmte oder

verdrillte Kabel benutzt werden.

• Klemmen T1-T2 bei Schraubenverdichtern, bzw. M1-

M2 bei Scrollverdichtern an Verdichter und 1-2 am

SE-B* und SE-E* sowie 1-8 am SE-C1 dürfen nicht

mit Steuer- oder Betriebsspannung in Berührung

kommen.

AT-660-214

•Einsatz von externen Frequenzumrichtern (FU),

z.B. BITZER VARIPACK Frequenzumrichter zur

Drehzahlregelung

FU in den Schaltschrank einbauen. Abgeschirmte

Kabel zwischen FU und Verdichter sowie metallische

Kabelverschraubungen verwenden.

BITZER VARIPACK Frequenzumrichter nicht in

zündfähiger Atmosphäre einsetzen!

•Anlaufentlastung / Leistungsregelung / Ölhei-

zung / Zusatzlüfter für halbhermetische Hubkol-

benverdichter

Sind als optionales Zubehör lieferbar. Sie haben

mindestens die Schutzart IP54 (Ausnahme: Bei Zu-

satzlüfter für 2KESP .. 2CESP: Schutzart IP44).

•Öldifferenzdruckschalter / Ölniveauüberwachung

Elektronische Ölniveauüberwachung OLC-K1 (Ver-

dichter Serien CE3 / CE4S), elektronischer Öldiffe-

renzdruckschalter Delta-PII (Verdichter Serien BE5 /

BE6 / CE8) sowie opto-elektronische Ölniveauüber-

wachung OLC-D1-S (Kompaktschraubenverdichter

CSH/CSW) und OLC-D1-D (Ölabscheider für

Schraubenverdichter) sind als optionales Zubehör

lieferbar. Sie sind in Schutzart IP54 oder höher aus-

geführt.

•Druckentlastungsventil

Hubkolben- und Schraubenverdichter für R290 und

R1270 sind standardmäßig mit einem internen ge-

gendruckabhängigen Druckentlastungsventil ausge-

rüstet.

•Sicherheitseinrichtungen zur Druckbegrenzung

– Sicherheitsdruckbegrenzer zum Schutz gegen zu

hohen Druck müssen entsprechend den Anforde-

rungen der Sicherheitsbestimmung (z.B. EN

378-2) ausgeführt und eingesetzt werden.

– Ein Druckwächter zur Absicherung gegen zu nied-

rigen Druck ist ebenfalls zu empfehlen. Die Ein-

stellung sollte so erfolgen, dass ein Betrieb im Va-

kuum sicher vermieden wird. Im Falle einer

Leckage könnte Luft eingesaugt werden und zu

einer zündfähigen Mischung mit dem Kältemittel

führen. Die Risikobeurteilung der Verdichter um-

fasst nur den Betrieb oberhalb des Umgebungs-

druckes.

•Kennzeichnung

Beschreibung, siehe Kapitel Kennzeichnung Pro-

pan-/ Propenverdichter, Seite 3.

6.2.1 Weitere BITZER Produkte zur Anwendung

mit halogenfreien Kohlenwasserstoffen

Die folgenden BITZER Produkte zur Anwendung mit

halogenfreien Kohlenwasserstoffen sind zum Einbau in

Kälteanlagen entsprechend der EU-Maschinenrichtlinie

2006/42/EG und der EU-Druckgeräterichtlinie 2014/68/

EU vorgesehen.

• Wassergekühlte Verflüssiger (siehe Prospekt

DP-200).

• Flüssigkeitssammler (siehe Prospekt DP-300).

• Ölabscheider (siehe Prospekt DP-500).

7 Installation und Wartung

In der nachfolgenden Aufstellung werden einige der

wesentlichen Richtlinien zusammengefasst. Weitere In-

formationen siehe Kapitel Eigenschaften von Propan

und Propen und daraus resultierende Anlagen- und

Auslegungskriterien, Seite 5 und siehe Kapitel Verdich-

tertechnik, Seite 9. Darüber hinaus sind die jeweils gül-

tigen Ausführungs- und Sicherheitsbestimmungen für

Kälteanlagen zu berücksichtigen.

Diese Informationen können zur Gefährdungsbeurtei-

lung beitragen, sie aber nicht ersetzen. Die Gefähr-

dungsbeurteilung liegt in der Verantwortung des Betrei-

bers bzw. Arbeitgebers.

GEFAHR

Explosionsgefahr und damit Lebensgefahr bei

Kältemittelaustritt und vorhandener Zündquelle!

Kältemittel kann sich entzünden und je nach

Konzentration in der Luft auch eine explosive

Atmosphäre bilden!

Offenes Feuer und Zündquellen im Maschinen-

raum bzw. Gefährdungsraum vermeiden!

• Zündgrenzen in Luft beachten (bei 20°C und 1013

mbar, siehe auch Sicherheitsdatenblatt des Stoffes):

– R290 zwischen 1,7 und 10,8 Vol.-%

– R1270 zwischen 1,8 und 11,2 Vol.-%

– R600 zwischen 1,4 und 9,5 Vol.-%

– R600a zwischen 1,5 und 12,5 Vol.-%

• Zündtemperaturen in Luft beachten (bei 20°C und

1013 mbar):

– R290: 470°C

– R1270: 455°C

– R600: 365°C

– R600a: 460°C

AT-660-2 15

• Maschinenraum entsprechend EN378 belüften bzw.

Absaugvorrichtung installieren.

• Zum Öffnen der Rohrleitungen nur Rohrabschneider,

keine offene Flamme verwenden!

• Bauteile, an denen Kältemittel austreten kann (z.B.

Niederdruck- oder Hochdruckbegrenzer) nur außer-

halb des Schaltschranks installieren!

Wenn sichergestellt wird, dass der Verdichter nicht in

einer Ex-Zone betrieben wird, ist eine ATEX- bzw. Ex-

Ausführung nicht erforderlich.

Das kann beispielsweise sichergestellt werden durch:

• eine Ventilation, die selbst bei dem größten ange-

nommenen Leck keine explosionsfähige bzw. ent-

flammbare Atmosphäre entstehen lässt.

• ein Abschalten der elektrischen Verbraucher deutlich

unter der unteren Explosionsgrenze (UEG bzw.

LFL), wofür ein Gassensor notwendig ist. Typischer-

weise ist der Abschaltwert des Sensors für die An-

lage auf höchstens 20% des LFL eingestellt. Dafür

bitte nationale Vorschriften und notifizierte Stellen zu

Rate ziehen.

7.1 Autorisiertes Fachpersonal

Sämtliche Arbeiten an Propan- und Propenverdichtern

erfordern eine spezifische Einweisung und Sachkunde

im Umgang mit Propan und Propen als Kältemittel

R290 und R1270 und dürfen nur von Fachpersonal

ausgeführt werden, das in allen Arbeiten ausgebildet

und unterwiesen wurde. Voraussetzungen für den Bau,

Betrieb und die Wartung von Kälteanlagen mit Propan

und Propen sind eine spezifische Sachkunde und strik-

te Einhaltung der geltenden Sicherheitsvorschriften und

Richtlinien für brennbare Kältemittel der Sicherheits-

gruppe A3. Für die Qualifikation und Sachkunde des

Fachpersonals gelten die jeweils landesüblichen Vor-

schriften und Richtlinien.

7.2 Allgemeine Richtlinien für die Installation und

Wartung von Kälteanlagen mit Propan und

Propen

• Für Rohrverbindungen, Löt- und Schweißverbindun-

gen bevorzugen (dauerhaft geschlossen nach

EN378-1).

• Auf Kapillarrohre verzichten, metallische Rohrverbin-

dungen oder geeignete, flexible Kältemittelleitungen

verwenden. Hinweis: flexible Kältemittelleitungen

müssen beispielsweise nach deutschen Vorschriften

(BGR 500) alle 6 Monate auf Dichtheit geprüft wer-

den.

• Löten nur unter Schutzgas. Getrockneten Stickstoff

verwenden. R290 und R1270 nicht als Schutzgas

verwenden!

• Speziell für R290 und R1270 ausgelegte Wärme-

übertrager, Expansionsventile, sonstige Regelgeräte

sowie Druckbegrenzer und Sicherheitsdruckbegren-

zer verwenden.

• Bei Installationen im Innenbereich, vor dem Einfüllen

von Kältemittel, Raumlüftung einschalten.

• Bedingt durch die geringe Flüssigkeitsdichte ist die

maximal mögliche Kältemittelfüllung (bezogen auf

das Gewicht) wesentlich geringer als bei R22 oder

R404A.

Maximale Füllmenge pro 1 dm3 Volumen (20°C Flüs-

sigkeitstemperatur, 90% Behälterinhalt):

– R22 -> 1,09 kg // R404A -> 0,96 kg

– R290 -> 0,45 kg // R1270 -> 0,46 kg

• Sofort nach Inbetriebnahme, Rohrleitungen auf ab-

norme Schwingungen überprüfen (Bruchgefahr). Bei

Bedarf zusätzliche Sicherungsmaßnahmen ergrei-

fen.

• Bei Einsatz saugseitiger Reinigungsfilter, Filterein-

sätze nach ca.100 Betriebstunden wechseln. Hin-

weise zur Entsorgung, siehe folgender Abschnitt.

Wartungsarbeiten

HINWEIS

Gefahr von Funkenbildung durch unbeabsichtig-

te Schaltvorgänge oder Überhitzung der Ölhei-

zung bei Ölwechsel.

Vor Eingriffen in den Kältekreislauf, Stromver-

sorgung am Hauptschalter unterbrechen!

Besondere Vorschriften für Lagerung und

Transport von brennbaren Gasen beachten.

Bei Wartungsarbeiten im Innenbereich generell

Raumlüftung einschalten!

AT-660-216

HINWEIS

Gefahr von Funkenbildung, bei Entladung elek-

trostatischer Aufladung!

Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladung

von nichtmetallischen Bauteilen, Werkzeugen,

Hilfsmitteln sowie Kleidung treffen! Z.B.: Geeig-

nete, antistatische Kleidung tragen, funkenfreie

Werkzeuge verwenden. Ggf. zusätzliche Erdung

leitfähiger Teile vornehmen.

• Eine regelmäßige Prüfung der Sicherheitsgeräte

(mindestens einmal pro Jahr) ist vorgeschrieben.

• Bei Reparatur kann R290 und R1270 abgesaugt und

wieder verwendet werden, sofern kein Fremdgas in

der Anlage ist oder eine anderweitige Kontaminie-

rung vorliegt. Vor Neubefüllung der Anlage, mit ge-

trocknetem Stickstoff spülen, neuen Filtertrockner

einbauen und evakuieren.

• Das Umfüllen oder Ableiten (Abfackeln) von R290/

R1270 nur unter den erforderliches Sicherheitsvor-

kehrungen ausführen. Lufteintritt in den Kreislauf

vermeiden!

• Gebrauchte Trockner oder Blockfiltereinsätze enthal-

ten Restmengen an brennbarem R290 bzw. R1270.

Mit Stickstoff spülen und geeignete Entsorgung ge-

währleisten.

HINWEIS

Brandgefahr!

Das Gebrauchtöl enthält relativ viel gelöstes

Kältemittel.

Gebrauchtöl sicher verpacken. Umweltgerecht

entsorgen.

Kohlenwasserstoffe, beispielsweise Propan, R290

oder Propen, R1270 und niedrig-fluorierte brennbare

Kältemittel, beispielsweise R1234yf lösen sich bei

Raumtemperatur gut im Kältemaschinenöl. Das be-

trifft ebenso Kältemittelgemische, die diese Substan-

zen enthalten.

Gebrauchtöl aus solchen Anlagen kann auch bei At-

mosphärendruck noch relativ hohe Anteile gelöster

brennbarer Gase enthalten. Diese Anteile gasen

aus.

Bei Lagerung und Transport beachten:

▶ Gebrauchtöl in druckfeste Behälter einfüllen.

▶ Behälter mit Stickstoff als Schutzgas befüllen und

verschließen.

▶ Behälter kennzeichnen, z.B. mit dem Warnzeichen

"feuergefährlicher Stoff" W021 aus ISO7010.

Bei Verdichteraustausch:

▶ Verdichter komplett geschlossen halten (Absperr-

ventile schließen!).

▶ Kältemittel absaugen.

▶ Verdichter mit Schutzgas (getrockneter Stickstoff)

füllen (0,2..0,5 bar Überdruck).

▶ Sicherstellen, dass das Logo "Achtung Brandgefahr"

(ISO7010 W021), siehe Kapitel Kennzeichnung Pro-

pan-/ Propenverdichter, Seite 3 gut sichtbar am Ver-

dichter angebracht/zu sehen ist.

8 Umstellung bestehender (H)FCKW- und HFKW-

Anlagen auf R290 oder R1270

Aus rein kältetechnischer Sicht ist eine Umstellung von

R22- oder R404A/R507A-Anlagen möglich, sofern die

Auslegung der Hauptkomponenten (Verdichter, Ver-

dampfer, Verflüssiger, Flüssigkeitssammler) eine sol-

che Maßnahme zulässt – siehe Kapitel Allgemeine che-

mische und physikalische Eigenschaften von R290 und

R1270, Seite 7 und siehe Kapitel Verdichtertechnik,

Seite 9. Mit Blick auf die spezifischen Eigenschaften

von R290 und R1270 werden jedoch Änderungen bei

Armaturen und ein Austausch des Öls erforderlich. Al-

lerdings erscheint eine Umstellung aufgrund der not-

wendigen Schutzmaßnahmen nur in Ausnahmefällen

praktisch möglich. Sie beschränkt sich auf Anlagen, die

mit vertretbarem Aufwand den entsprechenden Sicher-

heitsvorschriften für Kältemittel der Gruppe A3 ange-

passt werden können.

9 Schriftliche Vereinbarung

Mit Blick auf die besonderen Bedingungen beim Ein-

satz von brennbaren Kältemitteln wird zwischen dem

Hersteller der Anlage und BITZER eine schriftliche Ver-

einbarung gemacht, in der die jeweiligen Verantwort-

lichkeiten aufgeführt sind.

AT-660-2 17

Table of contents

1 Introduction...................................................................................................................................................... 18

2 Safety ................................................................................................................................................................ 18

2.1 Authorized staff........................................................................................................................................ 18

2.2 Marking of the propane/propene compressors ........................................................................................ 18

2.3 Residual risks .......................................................................................................................................... 18

2.4 Safety references..................................................................................................................................... 19

2.4.1 General safety references ......................................................................................................... 19

3 Application ranges and refrigerant specification ......................................................................................... 19

4 Properties of propane and propene and the resulting system and design criteria .................................. 20

4.1 Comparison of R290 and R1270 with other refrigerants ......................................................................... 20

4.2 General chemical and physical properties of R290 and R1270............................................................... 22

4.2.1 Solubility of R290 and R1270 in oil ........................................................................................... 22

4.2.2 Cleaning effect of R290 and R1270 .......................................................................................... 23

4.2.3 Water content of R290 and R1270............................................................................................ 23

4.3 Thermodynamic properties of R290 and R1270...................................................................................... 23

4.4 Resulting selection criteria or measures.................................................................................................. 24

5 Compressor technology ................................................................................................................................. 25

5.1 Technical design of the compressors ...................................................................................................... 25

5.2 Oils........................................................................................................................................................... 25

5.3 Performance characteristics .................................................................................................................... 26

5.4 Warranty .................................................................................................................................................. 26

6 Technical safety requirements ....................................................................................................................... 26

6.1 General safety references ....................................................................................................................... 27

6.2 Compressor and accessories .................................................................................................................. 27

6.2.1 Further BITZER products for application with halogen-free hydrocarbons ............................... 29

7 Installation and Maintenance.......................................................................................................................... 29

7.1 Authorized staff........................................................................................................................................ 30

7.2 General guidelines for the installation and maintenance of refrigeration systems with propane and

propene.................................................................................................................................................... 30

8 Conversion of existing (H)CFC and HFC systems to R290 or R1270 ......................................................... 31

9 Written agreement ........................................................................................................................................... 31

AT-660-218

1 Introduction

The priorities of this Technical Information are the rel-

evant criteria and measures in terms of application

technology when using BITZER compressors with pro-

pane (R290) or propene (R1270) for installation in com-

mercial and industrial refrigeration, air-conditioning and

heat pump systems according to the Machinery Direct-

ive 2006/42/EC.

Due to the flammability of these hydrocarbons, plan-

ning, construction and operation of such systems are

subject to special safety regulations limiting their gen-

eral use (e.g. Ex protection directives, operational

safety regulations and limits on the maximum charge of

refrigerant). The required risk assessment of the sys-

tem must be prepared by the system manufacturer.

However, the hazard assessment for installation, oper-

ation and maintenance of the system is the responsibil-

ity of the end user respectively employer.

Information

In its essential aspects, the contents of this

Technical Information also apply to R600a

(isobutane). When used in commercial systems,

R600a is suitable in particular for high-temperat-

ure applications (e.g. high-temperature heat

pumps) at condensing temperatures of up to ap-

prox. 110°C. However, due to specific require-

ments, a customized selection of the com-

pressors is required (upon request).

2 Safety

2.1 Authorized staff

Any work performed on propane and propene com-

pressors requires specific training and competence in

handling propane and propene as refrigerants R290

and R1270 and shall only be performed by staff who

have been trained and instructed accordingly. The pre-

requisites for the construction, operation and mainten-

ance of refrigeration systems with propane and

propene include specific competence and strict obser-

vation of the current safety regulations and directives

for flammable refrigerants of A3 safety group. The local

regulations and directives with respect to the qualifica-

tion and competence of the staff shall apply.

2.2 Marking of the propane/propene

compressors

The compressors and the system must be marked with

the logo "Attention! Risk of Fire" (ISO7010 / ISO3864)

in a clearly visible location, see figure 1, page 18. This

logo must also remain on the compressor if it is re-

turned to the manufacturer. BITZER compressors in

R290 and R1270 designs (added P) are already

provided with this marking.

Fig.1: Hazard symbol "Attention Risk of Fire" (ISO7010 W021)

2.3 Residual risks

The products, electronic accessories and further sys-

tem components may present unavoidable residual

risks. Therefore, any person working on it must care-

fully read this document! The following are mandatory:

• relevant safety regulations and standards

• generally accepted safety rules

• EU directives

• national regulations and safety standards

Depending on the country, different standards are ap-

plied when installing the product, for example: EN378,

EN60204, EN60335, ENISO14120, ISO5149,

IEC60204, IEC60335, ASHRAE15, NEC, UL stand-

ards.

AT-660-2 19

2.4 Safety references

Safety references are instructions intended to prevent

hazards. They must be stringently observed!

NOTICE

Safety reference to avoid situations which may

result in damage to a device or its equipment.

CAUTION

Safety reference to avoid a potentially hazard-

ous situation which may result in minor or mod-

erate injury.

WARNING

Safety reference to avoid a potentially hazard-

ous situation which could result in death or seri-

ous injury.

DANGER

Safety reference to avoid an imminently hazard-

ous situation which may result in death or seri-

ous injury.

2.4.1 General safety references

DANGER

Risk of explosion and thus danger of death in

the event of refrigerant outlet and in the pres-

ence of an ignition source!

Refrigerant can ignite and also form an explos-

ive atmosphere depending on its concentration

in air!

Avoid open fire and ignition sources in the ma-

chinery room and in the hazardous zone!

• Observe the flammability limits in air (at 20°C and

1013 mbar, see also safety data sheet of the sub-

stance):

– R290 between 2.1 and 9.5% by volume

– R1270 between 2.4 and 10.4% by volume

– R600 between 1.4 and 9.5% by volume

– R600a between 1.5 and 12.5% by volume

• Observe ignition temperatures in air (at 20°C and

1013 mbar):

– R290: 470°C

– R1270: 455°C

– R600: 365°C

– R600a: 460°C

• Ventilate the machinery room according to EN378 or

install an extraction device.

• To open the pipes, use only pipe cutters; do not use

an open flame!

• Do not install components from which refrigerant

may leak (e.g. low and high pressure cut-out) inside

the switch cabinet!

If it is guaranteed that the compressor will not be oper-

ated in an Ex zone, an ATEX or Ex design is not re-

quired.

This can be guaranteed, for example, by:

• Ventilation that prevents an explosive or flammable

atmosphere even if the greatest possible leak is as-

sumed.

• Shutting off the electric consumers clearly below the

lower explosive limit (LEL or LFL), which will require

a gas sensor. Typically, the shut-off value of the

sensor for the system is set to a maximum of 20% of

the LFL. For information on this, please consult na-

tional regulations and notified bodies.

3 Application ranges and refrigerant specification

Application ranges

• R290 for low-temperature and medium-temperature

applications, air conditioning applications and heat

pumps

• R1270 for low-temperature and medium-temperature

applications

• R600 and R600a for heat pumps

WARNING

Risk of bursting due to counterfeit refrigerants!

Serious injuries are possible!

Purchase refrigerants only from reputable man-

ufacturers and reliable distributors!

DANGER

Risk of bursting of the refrigerant bottle due to

excessive pressure!

Do not overcharge the refrigerant bottle! Never

charge more than 80% of the bottle volume with

liquid (at 25°C).

Example comparison of H(C)FC refrigerants and halo-

gen-free hydrocarbons: only charge approx. 40% of the

net weight (example: R22 10kg -> R290 4kg).

AT-660-220

Refrigerant specification

Purchase R290/R1270 in refrigerant grade according to

DIN 8960:1998 or equivalent (see table 1, page 20).

• Avoid high moisture content!

• Use moisture indicators with defined indication of the

degree of drying (< 50 ppm) and a generously sized

drier.

This data is also valid for applications with other hydro-

carbons and mixtures.

Require-

ments

Unit

Refrigerant purity ① ≥ 99.5 % by mass

Organic impurities ≤ 0.5 % by mass

1,3-Butadiene ② ≤ 5 ppm (mass)

Hexane ≤ 50 ppm (mass)

Benzene ③ ≤ 1 ppm (sub-

stance)

Sulphur ≤ 2 ppm (mass)

Temperature glide of

evaporation

≤ 0.5 K (at 5-97%

of distill.)

Non-condensable

gases

≤ 1.5 % by volume

of the vapour

phase

Water ④ ≤ 25 ppm (mass)

Acid content ≤ 0.02 mg KOH/g

total acid

number

Evaporation residues ≤ 50 ppm (mass)

Solid residues None Visual inspec-

tion

Tab.1: Requirements for hydrocarbons according to DIN 8960:1998

①: This content is not expressly stated in DIN 8960.

Only the impurities are listed and limited. The main

content is the remainder to make 100%.

②: The requirement applies to each single substance

from the group of polyunsaturated hydrocarbons.

③: The requirement applies to each single substance

from the group of aromatics.

④: Preliminary limit, may be subject to change due to

experience.

4 Properties of propane and propene and the

resulting system and design criteria

4.1 Comparison of R290 and R1270 with other

refrigerants

-40 -20 0 20 60

p [bar]

R134a

R410A

R404A

R1270

R22

R290

t [°C]

Fig.2: Vapour pressure curves of R290 and R1270 compared with

R22 and HFC refrigerants

0,2

0,4

0,6

0,8

1,2

1,4

1,6

1,8

-40 -30 -20 -10 0 10

R410A

R1270

R404A

R290 (1.0)

R134a

t [°C]

t = 1 K, t = 40°C

oh c

R22

Ratio

Fig.3: Volumetric refrigerating capacity of various refrigerants com-

pared with R290 at identical suction gas volume flows

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BITZER Application of Propane (R290) and Propene (R1270) Fiche technique

Marque: BITZER

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