Optfor better

Petrol stations adopting
flammable refrigerants –risk minimization andenergy efficiency
By Dennis Frieske,
Westfalen AG, Münster/Germany

Westfalen AG, Industrieweg 43, D-48155 Münster

Any technician working at petrol stations is wellaware that safety is a particular concern in thisenvironment. And not without reason, given thata petrol station can store over 100,000 litersof fuel and other hazardous materials. Special
safety regulations apply, making it all the morechallenging to use a refrigeration system based ona mildly-flammable refrigerant like R-454C for thiskind of application.

In June 2021, the Markant petrol station inLüdinghausen/Germany was inaugurated with a
new centralized refrigeration system for medium
temperature (MT) including two stand-alone Low
Temperature (LT) units.
Opteon™ XL10 (R-1234yf), a broadly known
refrigerant for automotive applications, hasbeen selected for the centralized system, while
the stand-alone LT units were designed with
Opteon™ XL20 (R-454C).

Why R-454C?
R-454C is a refrigerant with a particularly low
global warming potential (GWP) of 148. Thismeans that the refrigerant is not affected by
the restrictions or bans applying to refrigeration
systems under the European F-Gas Regulation,
which typically apply to various types of systems
using refrigerants with GWP above 150. Since
the quota system regulating refrigerants on themarket is linked to their GWP value, a potential of
148 is a warranty for long term sustainability andavailability.
High GWP refrigerants, on the other hand,
could become more difficult to source over the
coming years due to restrictions and bans. This
would result in supply bottlenecks and increased
demand for alternatives, thus making low-GWP
refrigerants such as R-454C a good solution.

Versatile and efficient,manageable flammability
R-454C has very good thermodynamicproperties. The blend, consisting of R-32 andR-1234yf, can be used for evaporating
temperatures from +25°C to -40°C.
This means it can cover a large range from Low
Temperature to Medium Temperature HVAC andHeat Pump applications while achieving good
COP values, which translates into high systemenergy efficiency.
The refrigerant’s flammability is often considereda challenge. However, this A2L refrigerant doesnot require radically different working practices
than other modern refrigeration technologies, as
Oliver Hölscher, a service technician at Michels
Haustechnik GmbH, confirms.
System filling is the main area where a difference
is apparent when it comes to handling A2L
refrigerants. This is where the use of right tools
and expertise are needed. Ultimately, a flammableatmosphere can occur due to incorrect handling,
but this remains a manageable situation fora professional. The A2L classification meansthat the refrigerant is mildly flammable, whichsignificantly minimizes the risk compared to A3classified refrigerants.

Staff from the companies involved at an on-site meeting at the Markant filling station in Lüdinghausen.

2Figure 1

Planning for installation
In carrying out a risk assessment, Ralf Karthäuser,
Managing Director of Michels Haustechnik
GmbH, also had to pay particular attention to
the flammability of the refrigerant right from theplanning phase. Room volume and refrigerant
charge are the two main factors used todetermine whether a flammable atmosphere could
form in the event of a refrigerant leakage. The
Chemours Opteon™ XL Refrigerant Charge Size
Calculator can help with this estimation.
In addition to data such as the shop’s room volumeof 263 m3 and a charge of 2.05 kg, the calculator
takes into account further details in accordancewith EN 378, such as area of application,accessibility and design. The graph (Figure 1)
generated by the calculator clearly shows therefrigerant charge limits applicable to a particularroom size. The yellow spot indicates where therefrigeration system fits in.
In the case of the refrigeration system for theLT cabinet in the shop, the value is below therefrigerant’s practical limit (area marked in purple).
In the event of a refrigerant leak, no flammableatmosphere can be generated. The calculator
outlines that in this configuration, no further
safety measures are required (Figure 2).
Since the LT cold room volume is smaller than
the shop volume, the requirements for safetymeasures change to even smaller refrigerant
charges. However, EN 378 part 1 also takes
accessibility level into account. The LT room
is only accessible to authorized personnel.

Moreover, the access is regulated, as the limited
room size of 10 m2 only allows access to one
person at a time.
Chemours Opteon™ XL Refrigerant Charge Size
Calculator accordingly determines that no further
measures are required for the LT cold room.
In addition to safety devices, the risk analysis
must also take all the other components into
account. For instance, components must beapproved for fluid group 1 of the Pressure
Equipment Directive. The LT condensing units andMT centralized system, entirely approved for A2L
refrigerants are of great help in that perspective.
Since from a design perspective these areconsidered as a single unit, there is no needto regard their components separately, whichfacilitates the planning work.
“Tecumseh’s A2L range has recently beensignificantly expanded,” explains Uwe Knief,
Tecumseh’s sales manager for Germany, Austriaand Switzerland. A2L approved compressors
and condensing units are available for mostapplications and sizes, which means that
Tecumseh is already meeting the sector’s needs.

Figure 23

Ease of planning, installationand commissioning“The ease of planning, installation andcommissioning, as well as system functionality,
are in no way inferior to systems operated with
A1 refrigerants,” says Karthäuser, describing
the refrigeration systems at the Markant petrolstation. This project thus demonstrates that A2L
refrigerants can be straightforwardly used evenin sensitive locations such as petrol stations. The
system’s high energy efficiency compared to othersystem technologies has a significant positiveeffect on the Total Equivalent Warming Impact(TEWI).
As Hans-Dieter Küpper, Technical Marketing
Specialist at Chemours Deutschland GmbH,explains, this is because the refrigerants’
low-GWP values translates into minimal
direct emissions contribution to the overallemissions. As a result, the focus shifts to energy
consumption, making the system’s energy

R-1234yf centralized system and two stand-alone LT
units with R-454C.

efficiency the decisive factor. The progressively
broader deployment of systems using low-GWP
refrigerants such as R-454C represent an
important step towards achieving the phase-down
targets defined by the F-Gas Regulation and –more importantly – in making a major contribution
to achieving climate targets.

For more information on the Opteon™ family of low GWP
products, visit opteon.com

The information set forth herein is furnished free of charge and based on technical data that Chemours believes to be reliable. It is intended
for use by persons having technical skill, at their own risk. Because conditions of use are outside our control, Chemours makes no warranties,
expressed or implied, and assumes no liability in connection with any use of this information. Nothing herein is to be taken as a license to operate
under, or a recommendation to infringe, any patents or patent applications.
© 2021 The Chemours Company FC, LLC. Opteon™ and any associated logos are trademarks or copyrights of The Chemours Company FC, LLC.
Chemours™ and the Chemours Logo are trademarks of The Chemours Company.

Brennbare Kältemittel an der Tankstelle – Risikominimierungund Energieeffizienz.
Wer als Handwerker an Tankstellen arbeitet, weiß
genau: Hier wird besonders auf Sicherheit geachtet!
Nicht ohne Grund, denn an einer Tankstelle lagern über100.000 Liter Treibstoff und weiteres Gefahrgut.
Hier gelten besondere Sicherheitsbestimmungen. Umso
herausfordernder ist es, eine Kälteanlage mit R-454C,
einem brennbaren Kältemittel, genau hier einzusetzen.
Im Juni 2021 wurde die Kältetechnik an der MarkantTankstelle in Lüdinghausen mit einer Verbundanlage
und zwei TK-Einzelanlagen in Betrieb genommen.
Für die Verbundanlage kommt das aus dem
Automobilbereich bereits bekannte Opteon XL10(R-1234yf) zum Einsatz. Die TK-Einzelanlagen werden
mit Opteon XL20 (R-454C) betrieben.
Warum R-454C? Es ist ein Low-GWP-Kältemittel mit
einem besonders niedrigen Treibhauspotenzial von 148
GWP-Punkten. Damit ist das Kältemittel nicht von denInverkehrbringungsbeschränkungen und -verboten
für Kälteanlagen in der F-Gas-Verordnung betroffen,
denn diese beginnen für verschiedene Anlagentypen
bei 150 GWP-Punkten oder höher. Da die Quote für das
Inverkehrbringen neuer Kältemittel an den GWP-Wert
gekoppelt ist, ist deren Belastung mit 148 Punkten
gering. Das wirkt sich positiv auf die Verfügbarkeit
des Kältemittels aus. Hoch-GWP- Kältemittel
könnten hingegen in den nächsten Jahren durch dieBeschränkungen und Verbote schwerer zu beziehen
sein. Folgen wären Lieferengpässe und eine erhöhte
Nachfrage nach Alternativen. Low-GWP-Kältemittel
wie R-454C stellen dann eine gute Lösung dar.

es, dass sich die Arbeit in der Praxis durch das A2LKältemittel weniger verändert hat, als es bei anderen
neuen Technologien der Kältetechnik der Fall ist. Dies
bestätigt auch Oliver Hölscher, Servicetechniker bei derMichels Haustechnik GmbH.
Vor allem die Befüllung der Anlage ist eineBesonderheit im Umgang mit einem A2L-Kältemittel.
Hier sind das richtige Werkzeug und Fachwissengefragt. Schließlich kann bei falscher Handhabung einebrennbare Atmosphäre entstehen. Für einen Fachmannist dies jedoch eine beherrschbare Situation. DieEinstufung A2L bedeutet zudem, dass das Kältemittel
schwer entflammbar ist. Das minimiert das Risikogegenüber einem A3-Kältemittel deutlich.
Auch Ralf Karthäuser, Geschäftsführer derMichels Haustechnik GmbH, musste bereits in derPlanungsphase ein besonderes Augenmerk auf
die Brennbarkeit des Kältemittels im Rahmen derRisikobewertung legen. Mit den Faktoren Raumvolumen
und Füllmenge wird ermittelt, ob sich im Störungsfall
eine brennbare Atmosphäre bilden könnte. Hilfe bei derKalkulation bietet der Chemours Opteon XL Refrigerant
Charge Calculator (Füllmengenrechner).

R-454C hat sehr gute thermodynamischeEigenschaften. Das Gemisch, bestehend aus R-32
und R-1234yf, bietet einen Anwendungsbereich fürVerdampfungstemperaturen von +25 bis –40° C.
Damit ist es vom TK-Bereich bis zum NK-/Klima- undWärmepumpen-Bereich vielseitig einsetzbar – unddas bei guten COP-Werten, also mit einer sehr guten
Energieeffizienz.
Die Brennbarkeit des Kältemittels wird oft als
Herausforderung angesehen. Umso überraschender ist

R-1234yf-Verbundanlage und zwei TK-Einzelanlagen mit R-454C.
Seite 1

Abbildung 1

Abbildung 2Neben Daten wie einem Raumvolumen des Shops von
263 m3 und einer Füllmenge von 2,05 kg benötigt derRechner gemäß EN 378 noch weitere Angaben wie
Anwendungsgebiet, Zugänglichkeit und Bauart. Die
damit generierte Grafik (Abbildung 1) veranschaulichtübersichtlich, welche Füllmengengrenzen sich bei
entsprechender Raumgröße ergeben. Die gelbe
Markierung zeigt, wo sich die Kälteanlage einordnet.
Bei der Kälteanlage für den TK-Schrank im Shopliegt der Wert unter dem praktischen Grenzwert desKältemittels (violett markierter Bereich). Im Falle
einer Leckage sowie beim Austreten des gesamten
Kältemittels würde sich keine brennbare Atmosphärebilden. Die Installation weiterer Sicherungsmaßnahmen
ist damit nicht notwendig, was der Rechner in
Abbildung 2 darstellt.

Da das Raumvolumen in der TK-Zelle geringer ist
als im Shop, ändern sich die Anforderungen fürSicherungsmaßnahmen schon bei kleineren Füllmengen.
Die EN 378 betrachtet in Teil 1 aber auch die Zugänglichkeit zum Raum, die im Falle der TK-Zelle nur
befugten Personen gestattet ist. Außerdem wird derZugang limitiert, denn bei einer Raumgröße von
10 m2 darf sich nur eine Person darin aufhalten.
Der Chemours Opteon XL Refrigerant Charge Calculator
ermittelt entsprechend für die TK-Zelle, dass keineweiteren Maßnahmen notwendig sind.

Seite 2

Neben den Sicherheitseinrichtungen müssen auch alleanderen Komponenten in der Risikoanalyse betrachtet
werden. Sie müssen beispielsweise für Fluidgruppe 1
der Druckgeräterichtlinie zugelassen sein. Hilfreich sindhier die kompletten Verflüssigungssätze, die Tecumseh
zuvor an die Markant-Tankstelle geliefert hat. DasAggregat ist komplett für A2L-Kältemittel freigegeben.
In der Planung werden die Verflüssigungssätze als
ein Bauteil betrachtet. Die Einzelbetrachtung derKomponenten entfällt und führt zur Erleichterung
der Arbeit bei der Planung. „Das A2L-Portfolio vonTecumseh wurde kürzlich erheblich erweitert“, so UweKnief, Verkaufsleiter DACH bei Tecumseh. Verdichterund Verflüssigungssätze sind für alle Anwendungen
und Größen verfügbar. Damit kommt Tecumseh derAnforderung der Branche bereits jetzt nach.
„Die einfache Planung, Installation und Inbetriebnahmesowie die gute Funktionsweise stehen den Anlagen,die mit A1-Kältemitteln betrieben werden, in nichtsnach“, beschreibt Geschäftsführer Karthäuser dieKälteanlagen der Markant-Tankstelle. Das Projekt
zeigt damit, dass der Einsatz von A2L-Kältemitteln
selbst an sensiblen Orten wie Tankstellen problemlos
möglich ist. Die hohe Energieeffizienz gegenüber
anderen Anlagentechnologien wirkt sich maßgeblich
auf den TEWI (Total Equivalent Warming Impact) aus.
Denn die direkten Emissionen durch das Kältemittel
tragen laut Hans-Dieter Küpper, Technical Marketing
Specialist bei Chemours Deutschland GmbH, aufgrundder niedrigen GWP-Werte nur noch sehr wenig zu
den Gesamtemissionen bei. Auf diese Weise rückt
der Energieverbrauch in den Fokus, und damit ist
die Energieeffizienz der Anlage die entscheidende
Größe. Weitere Anlagen mit Low-GWP-Kältemitteln
wie R-454C sind wichtige Schritte, um das Ziel desPhase-Down in der F-Gas-Verordnung zu erreichen.
Sie werden einen wichtigen Beitrag zum Erreichen derKlimaziele leisten.

Die Teilnehmer der beteiligten Firmen am Vor-Ort-Termin an der Markant-Tankstelle in Lüdinghausen.

Westfalen AG, Dennis Frieske, Industrieweg 43, 48155 Münster, d.frieske@westfalen.com
Seite 3