Der Blaue Engel für Flüssigkeitskühler DE-UZ 231 (2023)

• Vorbemerkung
• Der Geltungsbereich
• Forderung 1: Natürliche Kältemittel
• Forderung 2: Energieeffizienz
• Forderung 3: Geräuschemissionen
• Weitere Anforderungen
• Ausblick
• Zusammenfassungen in cci Wissensportal

Das Umweltbundesamt (UBA), Dessau, hat erstmals Kriterien zur Auszeichnung von Flüssigkeitskühlern mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ veröffentlicht (Umweltzeichen DE-UZ 231). Mit dem „Blauen Engel“ werden auf Basis von Kriterien Produkte, Geräte und Systeme ausgezeichnet, die eine besonders gute Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit aufweisen. Dazu zählen bei Flüssigkeitskühlsätzen zum Beispiel zwingend der Einsatz eines natürlichen Kältemittels, das Einhalten einer energetischen Mindesteffizienz und von Kriterien zur Verringerung der Schallleistung.
Das UBA-Dokument „Blauer Engel – Flüssigkeitskühler – Das Umweltzeichen DE-UZ 231“ mit den Vorgaben und den Vergabekriterien zur Zertifizierung gilt zunächst bis Ende 2027.

Vorbemerkung

Flüssigkeitskühler kommen für Kühlanwendungen im gewerblichen und industriellen Bereich sowie zur Klimatisierung von Wohn- und vor allem von Nicht-Wohngebäuden zum Einsatz. Sie tragen durch zwei Effekte zum Treibhauseffekt bei:

• Erstens durch den Verbrauch an elektrischer Energie zum Gerätebetrieb und den mit der Stromerzeugung verbundenen Emissionen an Treibhausgasen („indirekte Emissionen“).
• Zweitens durch das Ausströmen von Kältemittel aus Leckagen im Kältemittelkreislauf des Flüssigkeitskühlers („direkte Emissionen“). Dabei wird die Treibhauswirksamkeit (GWP-Wert = Global Warming Potenzial) des in die Umgebung ausströmenden Kältemittels bewertet.

Durch den Einsatz umweltfreundlicher und energieeffizienter Flüssigkeitskühler können Einsparungen an Treibhausgasemissionen erzielt werden. Ansatzpunkte sind hierbei vor allem der Einsatz natürlicher Kältemittel mit geringen GWP-Werten und eine Erhöhung der Wirkungsgrade der Geräte (verringerter Stromverbrauch).

Der Geltungsbereich

Die Vergabekriterien des Blauen Engels gelten für elektrisch und thermisch angetriebene Flüssigkeitskühler (Sorptionskälteanlagen),

• die zur Kühlung von Wärmeträgerflüssigkeiten wie Wasser, Wasser-Glykol-Gemischen und Ölen eingesetzt werden,
• deren Kältekreis werkseitig fertig montiert ist,
• die über Umgebungsluft (luftgekühlt) oder mit Wärmeträgerflüssigkeiten (wassergekühlt) rückgekühlt werden,
• die eine Nennkälteleistung von 2 bis 2.000 kW aufweisen.

Ausgeschlossen von der Zertifizierung sind Prozess-Flüssigkeitskühler.

Forderung 1: Natürliche Kältemittel

Wie bereits beim Blauen Engel für Raumklimageräte (UZ 204 von 2016), Rechenzentren (UZ 161 von 2019) und für Wärmepumpen (UZ 230 von 2023) (Link am Ende des Beitrags) ist auch zur Zertifizierung eines Flüssigkeitskühlsatzes eine Grundvoraussetzung, dass dieser mit einem halogenfreien Kältemittel, also einem natürlichen Kältemittel, betrieben wird. Dazu zählen zum Beispiel CO₂, Propan, Propylen, Isobutan, Ammoniak und Wasser. Ausgeschlossen von der Zertifizierung sind Flüssigkeitskühler, in denen synthetische HFKW-Kältemittel (zum Beispiel R32, R407C, R410A, R134a und viele Mischungen) oder HFO-Kältemittel (R1234yf, R1234ze, R1233zd) eingesetzt werden.

Forderung 2: Energieeffizienz

Bei der energetischen Mindesteffizienz (Verhältnis von erzeugter Kältearbeit in kWh_th zur aufgenommenen Stromarbeit in kWh_el), die Flüssigkeitskühler zur Zertifizierung erfüllen müssen, unterscheidet das UZ 231 in folgende Einsatzbereiche.

Elektrisch betriebene Flüssigkeitskühlsätze

Gruppe 1: Flüssigkeitskühlsätze mit Vorlauftemperatur 7 °C / Rücklauftemperatur 12 °C

Flüssigkeitskühlsätze der Gruppe 1 müssen in Abhängigkeit von der Nennleistung und der Bauart (luft- oder wassergekühlt) die in Tabelle 1 dargestellten Mindesteffizienzwerte erreichen. Diese werden im UZ 231 als Arbeitszahlen SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio, frühere Darstellung) beziehungsweise als η_s,c (Seasonal Space Cooling Energy Efficiency = Raumkühlungs-Jahresnutzungsgrad) gemäß der für Flüssigkeitskühlsätze gültigen Ökodesign-Verordnung 2016/2281 angegeben (Link am Ende des Beitrags). Im rechten Bereich der Tabelle 1 stehen die Effizienzvorgaben, die für den Blauen Engel erreicht werden müssen.

Anmerkung:
Eine Umrechnung der früheren SEER-Werte in die neuen η_s,c-Werte erfolgt nach der Gleichung η_s,c = (SEER x 40) – 3.

Nach Tabelle 1 sind die Anforderungen an die jeweiligen Mindesteffizienzwerte bei gleichen Kälteleistungen bei wassergekühlten Flüssigkeitskühlsätzen stets höher als bei luftgekühlten Bauarten. Die Anforderungen an die Effizienz steigen auch mit zunehmender Kühlleistung.
Wie Tabelle 1 auch zeigt, liegen die Anforderungen an die Effizienz, um eine Auszeichnung Blauer Engel zu erhalten, bei den SEER-Werten teils deutlich über den aktuell gültigen Mindestwerten gemäß der Ökodesign-Verordnung 2016/2281 für Flüssigkeitskühlsätze.

Gruppe 2: Flüssigkeitskühlsätze mit Vorlauftemperatur 18 °C / Rücklauftemperatur 23 °C

Flüssigkeitskühlsätze der Gruppe 2 arbeiten mit deutlich höheren Vorlauf- (18 °C) und Rücklauftemperaturen (23 °C). Solche Flüssigkeitskühlsätze werden, so wird im UZ 231 erläutert, zum Beispiel häufig zum Betrieb von Kühldecken eingesetzt.

Aufgrund der nun hohen Temperaturniveaus 18 °C / 23 °C sind die Anforderungen an die Arbeitszahlen SEER und η_s,c der Flüssigkeitskühlsätze deutlich höher als die in Tabelle 1.

Für die Gruppe der elektrisch betriebenen Flüssigkeitskühler folgen im Dokument eine Reihe von Nachweisen, die die Hersteller/Anbieter der Geräte zur Zertifizierung zu erbringen haben. Diese werden hier nicht weiter vertieft.

Thermisch angetriebene Flüssigkeitskühler

Zu dieser Gruppe zählen Ab- und Adsorptionskältemaschinen. Diese werden generell nicht mit F-Gase-Kältemitteln betrieben, sondern je nach Bauart mit Stoffen wie Lithiumbromid, Ammoniak, Wasser, Zeolith und Aktivkohle. Für diese Geräte ist der Effizienznachweis recht komplex. Zur Effizienzbewertung für thermisch angetriebene Flüssigkeitskühler verweist das Dokument auf das Merkblatt für die Förderung von Kälte- und Klimaanlagen der BAFA (Stand März 2022, Link am Ende des Beitrags). Die elektrische Referenzleistungsaufnahme der Kälteanlage errechnet sich aus der Summe aus

• der elektrischen Nennleistung der Kältemaschine
• der elektrischen Leistung zur Überwindung der anlageninternen Druckverluste in den hydraulischen Kreisen
• der elektrischen Leistungsaufnahme eines angenommenen „mittleren“ Rückkühlers. Hierzu wird eine spezifische Leistungsaufnahme von 0,033 kW_el pro kW_th bezogen auf die abzuführende Wärme angesetzt.

Anhand dieser Werte wird auf Basis einer komplexen Gleichung (siehe Originaldokument) die Leistungszahl EER der Sorptionskältemaschine berechnet. Für eine Zertifizierung nach dem Blauen Engel muss diese einen Wert über 8,5 aufweisen.

Forderung 3: Geräuschemissionen

Im Hinblick auf von den Geräten ausgehenden Schallemissionen gibt es im Dokument keine definierten Werte in dB(A). Dazu besagt das Dokument UZ 231 lediglich, dass bei elektrischen Flüssigkeitskühlern die Verdichtereinbindung schwingungsentkoppelt auszuführen ist, um Übertragungen von Schwingungen vom Verdichter auf die übrigen Bauteile des Flüssigkeitskühlers zu verringern.

Darüber hinaus ist für alle Arten von Flüssigkeitskühlern anzugeben, welche weiteren Maßnahmen zur Verringerung der Geräuschemissionen getroffen wurden, zum Beispiel:

• zweistufige Lagerung des Verdichters mit Schwingplatte
• Schallschutzhaube für Verdichter und Schalldämmung am Gehäuse
• schwingungsentkoppelte Montage des Verdampfers und des Verflüssigers
• lärmreduzierter Betriebsmodus mit reduzierter Leistung und/oder Effizienz.

Für luftgekühlte Flüssigkeitskühler ist darüber hinaus anzugeben, welche folgende Optionen erfüllt werden:

• Schallbarriere zwischen Verdichter und Luftführung
• schalloptimierte Ventilatorgeometrie
• Ventilatoren mit Diffusoren
• Überdimensionierung der Ventilatoren für den Betrieb bei niedrigen Drehzahlen.

Weitere Anforderungen

Hersteller müssen in einer Eigenerklärung bestätigen, dass Ersatzteile für mindestens zehn Jahre verfügbar sind. Die Flüssigkeitskühler müssen mit ausführlichen Installations-, Inbetriebnahme- sowie Wartungsanleitungen ausgeliefert werden. Basis dazu ist die Richtlinie VDMA 24186 „Leistungsprogramm für die Wartung von technischen Anlagen und Ausrüstungen in Gebäuden. Teil 3: Kältetechnische Geräte und Anlagen zu Kühl- und Heizzwecken“ (2019) (Link am Ende des Beitrags).
Flüssigkeitskühler müssen zumindest optional mit Schnittstellen für den Fernzugriff auf folgende Parameter angeboten werden:

• Ein- und Austrittstemperaturen aller externen Medienkreise (Kaltwasser, bei wassergekühlten Flüssigkeitskühlern auch Kühlwasser)
• bei luftgekühlten Flüssigkeitskühlern: Temperatur der Umgebungsluft
• Druck im Verdampfer und Verflüssiger
• Verdichterdrehzahl
• interne Störungs- und Zustandsmeldungen.

Ausblick

Für eine künftige Überarbeitung der Anforderungen des UZ 231 werden im UBA-Dokument folgende Aspekte zur Überprüfung vorgesehen (ohne Nennung, wann diese Überprüfung vorgesehen sein könnte):

• Erweiterung um Geräte zur Prozesskühlung
• Aufnahme von Empfehlungen zur Systemregelung
• Verschärfungen zur Effizienz des Flüssigkeitskühlers (Arbeitszahl, Jahresarbeitszahl)
• Aufnahme von Anforderungen für reversible Flüssigkeitskühler zum Kühlen und Heizen.

Der direkte Link zum UBA-Dokument DE-UZ 231 „Blauer Engel Flüssigkeitskühler“ mit den Vergabekriterien ist hier.
Weitere Informationen zum Blauen Engel und zu den bereits zertifizierten Produkten stehen auf der Blaue-Engel-Website.

Zusammenfassungen in cci Wissensportal

In cci Wissensportal stehen zu den im vorherigen Beitrag erwähnten technischen Regeln folgende, von der Redaktion erstellte Zusammenfassungen:

„Der Blaue Engel für Wärmepumpen DE-UZ 230“ unter Artikelnummer cci251373.

„Die neue BAFA-Förderrichtlinie Kälte-Klima“ unter Artikelnummer cci121742.

„Die Einheitsblätter VDMA 24186 Wartung von TGA-Anlagen“ unter der Artikelnummer cci193678.

„Die Ökodesign-Verordnung 2281/2016 für Flüssigkeitskühlsätze und VRF-Klimageräte“ unter Artikelnummer cci61403.

Der Beitrag wurde für cci Wissensportal von Dr. Manfred Stahl erstellt (Stand: November 2023)

cci260195