R-404A Kältemittel – Eigenschaften, Technik & Anwendung

R-404A ist ein HFKW-Kältemittelgemisch (R-125 / R-143a / R-134a) für den Tief- und Mitteltemperaturbereich in der Gewerbe- und Industriekälte.

Kältemittel-Lexikon › R-404A

Inhalt

Kurzüberblick

  • Typ: HFKW-Gemisch, nahezu azeotrop
  • Zusammensetzung: R-125 / R-143a / R-134a (44 / 52 / 4)
  • Sicherheitsklasse: A1 (nicht brennbar)
  • GWP: 3922 · ODP: 0
  • Einsatz: Tief- und Mitteltemperatur-Kälte
  • Gebinde: 10-kg-Mehrwegflasche · Flaschenfarbe: orange

Geschichte und Entwicklung

Vor R-404A war R-502 – ein azeotropes Gemisch aus R-22 und R-115 – das führende Kältemittel für die gewerbliche Tiefkühlung. R-502 wurde wegen seines Ozonabbaupotenzials im Rahmen des Montreal-Protokolls vom Markt genommen.

1994 wurde R-404A als Nachfolger eingeführt. Seine Zusammensetzung bildet die Eigenschaften von R-502 möglichst genau nach, sodass sich bestehende Anlagen einfach umrüsten ließen. Fast zwei Jahrzehnte war R-404A der Standard in Supermärkten, Kühlhäusern und der Transportkälte; wegen des hohen GWP rückten später Kältemittel mit niedrigerem GWP in den Fokus.

Zusammensetzung und Komponenten

  • R-125 (Pentafluorethan, CHF₂CF₃) – 44 %
  • R-143a (1,1,1-Trifluorethan, CH₃CF₃) – 52 %
  • R-134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan, CH₂FCF₃) – 4 %

Angaben als Massenanteile. Die Komponenten sind chlorfrei (ODP = 0).

Physikalische Eigenschaften

Als nahezu azeotropes Gemisch hat R-404A nur einen sehr geringen Temperaturgleit und verhält sich im Betrieb ähnlich wie ein Einstoff-Kältemittel.

  • Siedepunkt (1 bar): ca. –46,5 °C
  • Kritische Temperatur: ca. 72,1 °C
  • Kritischer Druck: ca. 37,3 bar
  • Molare Masse: ca. 97,6 g/mol
  • Dichte (flüssig, 25 °C): ca. 1,04 g/cm³
  • Temperaturgleit: < 1 K

Druck-Temperatur-Tabelle

Sättigungsdruck von R-404A (absolut, Richtwerte). „Flüssigkeit“ = Siedelinie, „Gas“ = Taulinie.

Temperatur (°C) Flüssigkeit (bar) Gas (bar)
–40 1,35 1,31
–30 2,08 2,02
–20 3,07 3,00
–10 4,39 4,31
0 6,10 6,00
10 8,27 8,16
20 10,97 10,84
30 14,28 14,14
40 18,29 18,15
50 23,11 22,96

Berechnet mit REFPROP; Werte gerundet. Angegeben sind Absolutdrücke; Manometer zeigen üblicherweise Überdruck (ca. 1 bar weniger). Umrechnung: 1 bar = 100 kPa ≈ 14,5 psi. Vollständige Tabelle in 1-°C-Schritten auf Anfrage.

Anwendungsbereiche und Anlagentypen

R-404A wird überwiegend in der Tief- und Mitteltemperatur-Kälte eingesetzt, unter anderem in folgenden Anlagentypen:

  • Verbundkälteanlagen in Supermärkten und Einkaufszentren
  • Steckerfertige Kühl- und Tiefkühlmöbel
  • Kühl- und Tiefkühltruhen sowie Verkaufskühlmöbel
  • Kühl- und Tiefkühlzellen (Kühlräume)
  • Kühl- und Tiefkühlhäuser, Lager- und Distributionslogistik
  • Transportkälte: Kühlfahrzeuge, Kühlanhänger und Kühlcontainer
  • Eismaschinen und Eisbereiter
  • Schockfroster und Frosterschränke in der Gastronomie
  • Prozess- und Industriekälte

Branchen: Lebensmitteleinzelhandel, Fleisch- und Fischverarbeitung, Bäckereien, Molkereien, Gastronomie und Lebensmittellogistik.

Temperaturbereich: Verdampfungstemperaturen typisch ca. –45 °C bis 0 °C, je nach Anwendung.

Betriebsbedingungen und Reglereinstellung

Typische Betriebsfenster von R-404A je nach Anwendung:

  • Tiefkühlung (LT): Verdampfungstemperatur ca. –40 bis –25 °C
  • Normalkühlung (MT): Verdampfungstemperatur ca. –25 bis –5 °C
  • Verflüssigung: ca. +30 bis +50 °C, abhängig von Umgebung und Verflüssiger

Beispielwerte für einen halbhermetischen Verdichter in der Tiefkühlung (Richtwerte, anlagenabhängig): Verdampfung –26 °C, Überhitzung am Verdampferaustritt ca. 6–7 K, Sauggasüberhitzung gesamt ca. 10 K, Verflüssigung +45 °C, Unterkühlung ca. 2 K.

Die Überhitzung wird gegen den Taupunkt, die Unterkühlung gegen den Siede- bzw. Blasenpunkt bestimmt. Eine ausreichende Sauggasüberhitzung schützt den Verdichter vor Flüssigkeitsschlägen; eine zu hohe Überhitzung senkt die Kälteleistung. Die Kälteleistung von R-404A sinkt mit steigender Verflüssigungstemperatur.

R-404A als Ersatz für R-502 und R-22

R-404A wird in Systemen eingesetzt, die zuvor mit R-502 oder R-22 betrieben wurden. Beim Umbau (Retrofit) werden in der Regel das Öl auf Polyolester umgestellt, kompatible Verdichter eingesetzt und die Anlage auf Dichtheit geprüft.

Betrieb und Kompatibilität

  • Schmierstoff: Polyolester-Öle (POE)
  • Verdichter: Hubkolben-, Scroll- und Schraubenverdichter
  • Einsatzbereich: Tief- und Mitteltemperatur

Öl- und Werkstoffkompatibilität

  • Schmieröl: Polyolester (POE). Mineralöle und Alkylbenzol sind nicht geeignet, da HFKW mit Mineralöl nicht ausreichend mischbar ist.
  • POE ist stark hygroskopisch: Feuchtigkeit vermeiden, Filtertrockner einsetzen, Offenzeiten des Systems kurz halten.
  • Metalle: verträglich mit Kupfer, Stahl und Messing.
  • Elastomere und Dichtungen: POE kann viele Dichtungswerkstoffe quellen lassen; Werkstoffe auf Eignung für HFKW/POE prüfen.

Befüllung, Evakuierung und Service

  • Vor dem Befüllen die Anlage evakuieren (Vakuum ziehen), um Feuchtigkeit und nicht kondensierbare Gase zu entfernen.
  • R-404A als Gemisch stets in flüssiger Phase aus der Flasche entnehmen und befüllen, damit die Zusammensetzung erhalten bleibt.
  • Füllmenge nach Herstellerangabe; die Einstellung über Überhitzung und Unterkühlung kontrollieren, nicht allein über den Druck.
  • Filtertrockner bei jedem Eingriff erneuern, da POE-Öl Feuchtigkeit aufnimmt.
  • Nach Abschluss der Arbeiten eine Dichtheitsprüfung durchführen.

Lecksuche

Druckführende Anlagen regelmäßig auf Dichtheit prüfen. Undichtigkeiten führen zu Unterfüllung und können die Zusammensetzung verschieben (Fraktionierung). Gängige Methoden:

  • Elektronischer Lecksucher mit für HFKW geeignetem Sensor.
  • Druckprüfung mit Formiergas (Stickstoff, ggf. mit Wasserstoff- oder Heliumanteil).
  • Schaumbildner (Lecksuchspray) an Verbindungen und Verschraubungen.
  • UV-Kontrastmittel mit POE-geeignetem Additiv.

Rückgewinnung und Recycling

  • Kältemittel bei Service, Reparatur und Demontage mit geeignetem Rückgewinnungsgerät und Sammelflasche zurückgewinnen; nicht in die Atmosphäre ablassen.
  • Zurückgewonnenes R-404A kann nach Aufbereitung wiederverwendet oder fachgerecht entsorgt werden.
  • Separate Sammelflaschen verwenden, um eine Vermischung verschiedener Kältemittel zu vermeiden.

GWP und Umwelt

R-404A hat ein GWP von 3922 (ODP = 0) und unterliegt der EU-F-Gas-Verordnung (Verordnung (EU) 2024/573).

Sicherheit und Handhabung

Sicherheitsklasse A1 – nicht brennbar, bei sachgemäßer Handhabung von geringer Toxizität. Lagerung in trockenen, belüfteten Räumen zwischen –30 °C und +50 °C; direkte Sonneneinstrahlung und Erwärmung vermeiden; auf dichte Verbindungen achten. Bei einer Leckage kann sich die Zusammensetzung verschieben (Fraktionierung).

Erste Hilfe

  • Haut- und Augenkontakt mit flüssigem Kältemittel: Gefahr von Erfrierungen (Kaltverbrennungen). Betroffene Stellen mit reichlich lauwarmem – nicht heißem – Wasser mindestens 15 Minuten spülen. Festgefrorene Kleidung zunächst belassen und mit lauwarmem Wasser antauen, steril abdecken und einen Arzt hinzuziehen.
  • Einatmen hoher Konzentrationen: Das Gas ist schwerer als Luft und kann in tief liegenden Bereichen Sauerstoff verdrängen (Erstickungsgefahr, oft unbemerkt). Betroffene an die frische Luft bringen; bei Atembeschwerden einen Arzt hinzuziehen. In geschlossenen Räumen auf ausreichende Belüftung achten.

Häufige Störungen und Fehlerbilder

  • Zu hoher Verflüssigungsdruck: verschmutzter Verflüssiger, Überfüllung oder nicht kondensierbare Gase (Luft) im Kreislauf.
  • Zu niedriger Verdampfungsdruck: Unterfüllung, verstopfter Filtertrockner oder Störung am Expansionsventil.
  • Feuchtigkeit im Kreislauf: durch das hygroskopische POE-Öl; mögliche Folgen sind Eisbildung am Expansionsventil und Säurebildung.
  • Leckage und Unterfüllung: können die Zusammensetzung verschieben (Fraktionierung); bei Bedarf neu befüllen statt nachfüllen.
  • Mangelhafte Ölrückführung: besonders im Tieftemperaturbereich auf ausreichende Strömungsgeschwindigkeiten achten.

Alternativen zu R-404A

Kältemittel mit gleicher oder ähnlicher Anwendung im Vergleich (GWP-Werte):

Kältemittel Typ GWP Sicherheitsklasse Hinweis
R-404A HFKW (R-125/R-143a/R-134a) 3922 A1 Referenz
R-507 HFKW, azeotrop (R-125/R-143a) 3985 A1 mit R-404A austauschbar
R-452A HFKW/HFO-Gemisch 2140 A1 niedrigeres GWP, Transportkälte
R-407F HFKW-Gemisch 1825 A1 Alternative
R-449A HFKW/HFO-Gemisch 1397 A1 niedrigeres GWP
R-448A HFKW/HFO-Gemisch 1387 A1 niedrigeres GWP
R-744 (CO₂) natürliches Kältemittel 1 A1 v. a. neue/zentrale Systeme
R-290 (Propan) natürliches Kältemittel 3 A3 (brennbar) spezielle Anwendungen

R-507 ist mit R-404A austauschbar; R-448A und R-449A weisen ein deutlich niedrigeres GWP auf.

→ R-507 ansehen

Häufige Fragen

Wofür wird R-404A verwendet?
Für Tief- und Mitteltemperatur-Kälte – Supermärkte, Kühlhäuser, Transportkälte.

Kann R-404A R-502 oder R-22 ersetzen?
Ja, bei kompatiblen Verdichtern und POE-Ölen.

Was ist der Unterschied zu R-507?
R-507 enthält kein R-134a und ist azeotrop; die Eigenschaften sind ähnlich, beide sind austauschbar.

Welche Alternativen mit niedrigerem GWP gibt es?
Unter anderem R-448A, R-449A, R-452A und R-407F (alle A1) sowie die natürlichen Kältemittel CO₂ und Propan.

Welches Öl wird benötigt?
Polyolester-Öl (POE); Mineralöl ist nicht geeignet.

Wie wird R-404A befüllt?
In flüssiger Phase aus der Flasche, nach vorheriger Evakuierung; Einstellung über Überhitzung und Unterkühlung.

Wer darf R-404A kaufen?
Gewerbliche und industrielle Abnehmer; die Abwicklung erfolgt B2B.

Wie erfolgt die Lieferung?
Nach Auftragsbestätigung und Zahlungseingang; Versand in Deutschland und ausgewählte EU-Länder.

Glossar

  • HFKW (HFC): fluorierter Kohlenwasserstoff, chlorfrei.
  • GWP: Treibhauspotenzial – Klimawirkung im Vergleich zu CO₂.
  • ODP: Ozonabbaupotenzial.
  • Azeotrop / Glide: Gemisch ohne nennenswerten Temperaturgleit.
  • Überhitzung: Temperatur des Sauggases über der Verdampfungstemperatur (gegen Taupunkt).
  • Unterkühlung: Temperatur der Flüssigkeit unter der Verflüssigungstemperatur (gegen Siedepunkt).
  • A1: Sicherheitsklasse – nicht brennbar, geringe Toxizität.
  • Retrofit: Umrüstung einer bestehenden Anlage auf ein anderes Kältemittel.

Bestellung

R-404A in der 10-kg-Mehrwegflasche. Verkauf an gewerbliche Kunden (B2B). Rechnung mit ausgewiesener MwSt.

→ Zum Produkt R-404A im Shop

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  • R-452A – niedrig-GWP Ersatz für R-404A (Transportkälte)
  • R-507 – Tiefkühlung, austauschbar mit R-404A
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Normen: ISO 817, EN 378.