Brennbare Kältemittel im Fokus

Die DIN EN 378 ist das zentrale sicherheitstechnische Regelwerk für Kälteanlagen und Wärmepumpen in Europa und legt Anforderungen an Personen‑ und Sachschutz sowie an den Umweltschutz über den gesamten Lebenszyklus von Anlagen fest. Die Norm DIN EN 378 umfasst alle Kälteanlagen und Wärmepumpen und damit alle Kältemittelkreisläufe in ihrem Anwendungsbereich. Sie definiert grundlegende Anforderungen an Konstruktion, Herstellung, Aufstellung, Betrieb und Instandhaltung von Kälteanlagen und Wärmepumpen und wird in Deutschland als anerkannte Regel der Technik herangezogen. Mit der laufenden Überarbeitung reagiert das Normungsgremium auf den verstärkten Einsatz brennbarer und toxischer Kältemittel sowie auf neue regulatorische Rahmenbedingungen, etwa im Bereich Druckgeräte‑ und Maschinenrecht.

Strukturwandel: Von Füllmengen zu m_rc und ­extrinsischem Design

Die Überarbeitung verschiebt den Schwerpunkt im Umgang mit brennbaren Kältemitteln: Weg von starren Füllmengengrenzen in Tabellen hin zu einer risikobasierten Betrachtung der freisetzbaren Kältemittelmenge (releasable charge, m_rc) und der Sicherheitsgrenze der Kältemittelmenge (m_sl). Statt ausschließlich über „intrinsische“ Füllmengenlimits zu arbeiten, rückt das sogenannte extrinsische Konstruktionsverfahren für große Anlagen im Maschinenraum in den Vordergrund, bei dem technische Schutzmaßnahmen am Aufstellungsort maßgeblich sind.

Für brennbare Kältemittel der Klasse A3, wie bspw. Isobutan (R600a), entfallen in bestimmten Kombinationen aus Standortklasse III und Zugangskategorie c die bisherigen Tabellenobergrenzen, sofern der Maschinenraum die neuen Anforderungen an Explosionsschutz, Lüftung und Leckageminderung vollständig erfüllt. Die zulässige Gesamtfüllmenge ergibt sich damit mittelbar aus der nachzuweisenden Begrenzung der freisetzbaren Menge m_rc, die entweder rechnerisch oder durch Prüfungen nach normativen Anhängen (u. a. H, I, K, L) bestimmt wird.

Brennbare Kältemittel im ­Maschinenraum

Bei hochentzündlichen Kältemitteln verlangt der Entwurf eine systematische Gefahrenbereichsklassifizierung des Maschinenraums als explosionsgefährdeten Bereich nach EN IEC 60079‑10‑1. Dies betrifft insbesondere Anlagen mit großen Verdichtern und komplexen Rohrleitungsnetzen, in denen sich Kältemittel aufgrund der höheren Dichte gegenüber Luft in Bodennähe ansammeln kann. Zu den wesentlichen Maßnahmen zählen die Vermeidung von Zündquellen in potenziell gefährdeten Bereichen, Begrenzungen der maximalen Oberflächentemperaturen der Anlagenteile. Heiße Oberflächen dürfen eine Temperatur von 100 K unter der Selbstentzündungstemperatur des Kältemittels (oder 80 % der Temperatur in °C) nicht überschreiten. Sollte der Maschinenraum unterirdisch installiert sein, gelten für brennbare Kältemittel zusätzliche Anforderungen nach prEN 378-1, 7.6. In diesem Fall muss entweder mrc um ein Drittel reduziert werden (0,67×F) oder der Raum muss über eine unabhängige mechanische Belüftung von ­mindestens 4 Luftwechseln pro Stunde verfügen, zusätzlich zu den Luftwechseln, die zur Einhaltung von 7.5.2 verwendet werden.

Kältemittelerkennung und Dichtheit

Kältemittelerkennungssysteme erhalten im prEN 378‑2 einen klareren normativen Rahmen; bei Verwendung müssen sie künftig der neuen prEN 14624:2025 entsprechen. Für brennbare A3‑Kältemittel werden Detektoren zu einem zentralen Bestandteil des Schutzkonzeptes, da sie die Auslösung von Notlüftung, Abschaltung und anderen Sicherheitsfunktionen unterstützen. Parallel dazu wurden die Anforderungen an die Dichtheitsprüfung in Abschnitt 6.3.3 verschärft und präzisiert. Für Anlagen mit niedrigem Treibhauspotenzial (GWP < 150), wie R717 und R600a, fordert der Normentwurf u. a. den Nachweis „keiner Leckage“ mit Nachweisgeräten einer Empfindlichkeit von 10^-4 Pa m³/s oder besser (z. B. Schaummittel oder Leckagesuchspray), durchgeführt vor der Befüllung mit Kältemittel und bei mindestens maximal zulässigem Druck (PS). Eine Dichtheitsprüfung hat im Werk sowie für alle am Aufstellungsort hergestellten Abschnitte der Kälteanlage zu erfolgen.

Schutz von Rohrleitungen und ­Ermüdungsbewertung

Ein inhaltlich neuer Schwerpunkt liegt auf dem Schutz von Rohrleitungen gegen Schwingung und Ermüdung, der in prEN 378‑2:2025 durch einen eigenen Abschnitt 6.3.5 und einen informativen Anhang zur Ermüdungsprüfung abgebildet wird. Rohrleitungen müssen so gestaltet und gestützt werden, dass übermäßige Schwingungen – etwa durch Verdichterpulsationen oder Druckstöße – vermieden oder ausreichend reduziert werden.

Treten in Großanlagen erfahrungsgemäß relevante Schwingungen auf, ist eine formale Bewertung der Rohrleitungsanordnung erforderlich, die entweder im Rahmen einer Baumusterprüfung oder während der Inbetriebnahme vor Ort erfolgt. Der neue Anhang (K/L) definiert Akzeptanzkriterien für Schwingungspegel und fordert bei langen Rohrleitungen (L > 5×DN) eine Ermüdungsanalyse, die sich u. a. an EN 14276‑2 orientiert, um eine ausreichende Lebensdauer bei mindestens 10⁷ Lastwechseln zu belegen.

Praktische Konsequenzen für ­Wärmepumpen mit R600a

Für Isobutan‑Wärmepumpen mit großen Verdichtern im Maschinenraum ergeben sich aus dem Entwurf mehrere konkrete Konsequenzen. Erstens müssen Konstrukteure künftig formal dokumentieren, dass Rohrleitungen gegen Ermüdung geschützt sind, einschließlich einer Bewertung kritischer Schwingungspunkte und der Wirksamkeit von Halterungen und Kompensatoren. Zweitens rückt die Berechnung bzw. Ermittlung der freisetzbaren Kältemittelmenge mrc ins Zentrum der Auslegung, weil die bisher niedrigen Schwellenwerte für Maschinenräume der Standortklasse III, Kategorie c formal entfallen.

Drittens verschärfen sich für A3‑Kältemittel die Anforderungen an Explosionsschutz, Detektion, Notlüftung und die Berücksichtigung der Gasdichte bei der Positionierung von Sensoren und Abluftöffnungen. Für Planer und Betreiber bedeutet die Überarbeitung der DIN EN 378 zwar einen höheren Aufwand bei Nachweisen, Berechnungen und Dokumentation, zugleich eröffnet der neue Ansatz aber mehr Flexibilität und Planungssicherheit für große Anlagen mit brennbaren Kohlenwasserstoffen. Wer Wärmepumpen und Kälteanlagen mit brennbaren Medien zukunftssicher auslegen will, sollte den Entwurf der prEN 378‑Teile 1, 2, 3 und 5 bereits jetzt in interne Standards, Berechnungstools und Spezifikationen einfließen lassen.

In Kürze erscheint ein weiterer Beitrag unseres Autors zum Thema „Toxische Kältemittel B2L-Strukturwandel in der DIN EN 378 für Maschinenräume“.