TECHNISCHE VORSCHRIFTEN FÜR DIE ERMITTLUNG DER LECKAGERATE VON KLIMAANLAGEN

1.

EINLEITUNG

Dieser Anhang gilt für Fahrzeuge mit Klimaanlagen, die darauf ausgelegt sind, fluorierte Treibhausgase mit einem GWP-Wert über 150 zu enthalten, und beschreibt, wie die Emissionen von Kältemittel aus der Klimaanlage in die Atmosphäre zu ermitteln sind. Folgende Punkte werden behandelt:

1.

Anforderungen an die Geräte

2.

Prüfbedingungen

3.

Prüfverfahren und erforderliche Daten.

2.

BESCHREIBUNG DER PRÜFUNG

2.1. Mit der Prüfung soll festgestellt werden, welche Mengen des Fluorchlorkohlenwasserstoffes HFC-134a beim normalen Betrieb einer Fahrzeugklimaanlage in die Atmosphäre gelangen.

2.2. Die Prüfung kann an einem vollständigen Fahrzeug, an einer vollständigen Klimaanlage oder an leckageanfälligen Bauteilen einer Klimaanlage vorgenommen werden.

2.3. Leckageanfällige Bauteile sind ohne Verwendung von zusätzlichem Öl zu prüfen. Restöl aus dem Herstellungsprozess kann im Bauteil verbleiben. Kompressoren sind mit ihrer normalen Ölfüllung zu prüfen.

2.4. Die Grenzen eines Bauteils müssen im Bereich eines Metallrohres liegen. Die Rohrenden sind dicht zu schweißen oder zu löten. Einer der Rohrstutzen kann gegebenenfalls an einen geeigneten Metallbehälter angeschlossen werden, der das Kältemittel enthält.

2.5. Der Behälter und das Bauteil sind mit HFC-134a in flüssigem und gasförmigem Zustand zu füllen, und mithilfe einer Heizvorrichtung ist der Druck bei der erforderlichen Temperatur konstant zu halten. Das vorzukonditionierende oder zu prüfende Bauteil wird in eine dicht verschlossene Kammer eingelegt. Das Bauteil ist auf der für die Vorkonditionierung oder Prüfung erforderlichen Temperatur zu halten, damit sich ausschließlich gasförmiges HFC-134a in ihm befindet. Vollständige Klimaanlagen sind mit Nennlast zu betreiben. Es ist Öl der vom Hersteller empfohlenen Sorte in der angegebenen Menge zu verwenden.

2.6. Jedes leckageanfällige Bauteil einer Klimaanlage ist zu prüfen, ausgenommen sind nur die als leckagefrei geltenden Teile.

2.6.1. Folgende Bauteile gelten als leckagefrei:

—

Verdampfer ohne Anschlüsse

—

Metallrohre ohne Verbinder

—

Kondensator ohne integrierten Trockner, ohne Anschlüsse

—

Sammler/Trockner ohne Anschlüsse

—

Druckspeicher ohne Anschlüsse.

2.7. Zur Prüfung ist das den ungünstigsten Fall repräsentierende Exemplar eines Bauteils oder einer Klimaanlage auszuwählen.

2.8. Die Leckagemengen der einzelnen Bauteile sind zu einem Gesamtwert zu addieren.

3.

PRÜFGERÄTE

Die Prüfung ist in einer dicht verschlossenen Kammer (so genannte SHED-Kammer) durchzuführen, in der eine homogene Gaskonzentration herrscht und die mit einem Gasanalysator ausgestattet ist. Alle für die Prüfung verwendeten Geräte sind anhand von Referenzgeräten zu kalibrieren.

3.1.

Prüfkammer

3.1.1. Während der Vorkonditionierung darf die Temperatur in der Kammer um nicht mehr als ± 3 K vom Sollwert abweichen.

3.1.2. Zur Messung der Leckage ist eine Kammer zu verwenden, die die zu prüfende Klimaanlage oder das zu prüfende Bauteil aufnehmen kann und die im verschlossenen Zustand die in der Anlage genannten Anforderungen an die Gasdichtheit erfüllt. Die Innenfläche der Kammer muss für das Kältemittel undurchlässig sein und darf mit ihm nicht reagieren. Während der Prüfung darf die Lufttemperatur in der Kammer um durchschnittlich nicht mehr als ± 3 K vom Sollwert abweichen.

3.1.3. Die Prüfkammer ist so steif auszuführen, dass sich ihr Volumen während der Prüfung nicht ändert.

3.1.4. Die Innenmaße der Prüfkammer sind so zu wählen, dass an den jeweiligen Bauteilen oder Anlagen eine hinreichend genaue Messung möglich ist.

3.1.5. Um gleichmäßige Gaskonzentration und Temperaturverteilung in der Kammer zu gewährleisten, ist mindestens ein Umwälzgebläse zu installieren. Alternativ kann ein anderes System gewählt werden, das nachweislich eine gleichmäßige Gaskonzentration und Temperaturverteilung gewährleistet.

3.2.

Messeinrichtung

3.2.1. Die Menge des aus dem Prüfobjekt ausgetretenen HFC-134a ist mit einem Gaschromatografen, einem Infrarotspektrometer, einem Massenspektrometer oder einem fotoakustischen Infrarotspektroskop zu messen (siehe Anlage).

3.2.2. Wird ein in Nummer 3.2.1 nicht genanntes Messverfahren angewandt, so ist seine Gleichwertigkeit nachzuweisen, und die Messeinrichtung ist nach einem ähnlichen wie dem in der Anlage beschriebenen Verfahren zu kalibrieren.

3.2.3. Zur Prüfung vollständiger Klimaanlagen sind Messeinrichtungen zu verwenden, mit denen sich die Leckagerate auf ± 2 g/Jahr genau bestimmen lässt.

3.2.4. Zur Prüfung von Bauteilen sind Messeinrichtungen zu verwenden, mit denen sich die Leckagerate auf ± 0,2 g/Jahr genau bestimmen lässt.

3.2.5. Lässt sich bei einem Bauteil die in Nummer 3.2.4 genannte Messgenauigkeit schwer erzielen, kann eine Stichprobe aus mehreren Bauteilen geprüft werden.

3.2.6. Die Wiederholbarkeit des Analysators, ausgedrückt als 1 Standardabweichung, muss bei null besser sein als 1 % vom Skalenendwert und in allen genutzten Messbereichen besser als 80 ± 20 % vom Skalenendwert.

3.2.7. Der Nullpunkt und der Messbereich des Gasanalysators sind vor der Prüfung nach den Anweisungen des Herstellers einzustellen.

3.2.8. Die Messbereiche des Analysators sind so zu wählen, dass sie für die Mess-, Kalibrier- und Leckageprüfung die beste Auflösung liefern.

3.3.

Datenerfassungssystem des Gasanalysators

3.3.1. Der Gasanalysator muss mit einem Linienschreiber oder einem anderen Datenerfassungssystem ausgerüstet sein, das das elektrische Ausgangssignal mindestens einmal in 60 Minuten aufzeichnet. Das Datenerfassungssystem muss Betriebseigenschaften aufweisen, die dem aufzuzeichnenden Signal zumindest äquivalent sind, und in der Lage sein, die Messergebnisse über einen langen Zeitraum aufzuzeichnen. Die Aufzeichnung muss den Beginn und das Ende der Prüfung (einschließlich Beginn und Ende der Probenahme sowie des Zeitraums zwischen Beginn und Ende einer jeden Prüfung) eindeutig erkennen lassen.

3.4.

Sonstige Einrichtungen

3.4.1.

Temperaturerfassungseinrichtung

3.4.1.1. Die Temperatur in der Kammer wird an zwei Stellen durch Temperaturfühler erfasst, die so zu schalten sind, dass sie einen Mittelwert anzeigen. Die Messstellen müssen für die Temperatur in der Kammer repräsentativ sein.

3.4.1.2. Die Temperaturwerte müssen während der gesamten Dauer der HFC-134a-Leckagemessungen mindestens einmal pro Minute aufgezeichnet oder in ein Datenverarbeitungssystem eingegeben werden.

3.4.1.3. Die Temperatur ist mit einer Genauigkeit von ± 1,0 K zu erfassen.

3.4.2.

Druckmesseinrichtung

3.4.2.1. Die Einrichtung zur Erfassung des Drucks P_shed muss mit einer Messgenauigkeit von ± 2 hPa arbeiten und den Druck mit einer Auflösung von ± 0,2 hPa aufzeichnen.

3.4.3.

Gebläse

3.4.3.1. Mit Gebläsen oder auf andere Weise, wie etwa N₂-Spülung, muss es möglich sein, die HFC-134a-Konzentration in der Prüfkammer auf den Umgebungswert zu senken.

3.4.3.2. Das Bauteil oder die Klimaanlage darf in der Prüfkammer dem Luftstrom eines Gebläses nicht direkt ausgesetzt sein.

3.4.4.

Gase

3.4.4.1. Sofern vom Hersteller des Gasanalysators vorgeschrieben, sind für Kalibrierung und Prüfung folgende Gase zu verwenden:

—

gereinigte synthetische Luft mit einem Sauerstoffgehalt von 18 bis 21 Vol.-%,

—

HFC-134a mit einer Reinheit von mindestens 99,5 %.

3.4.4.2. Als Kalibriergase sind Gemische aus HFC-134a und gereinigter synthetischer Luft oder einem geeigneten Inertgas zu verwenden. Die tatsächliche Konzentration eines Kalibriergases darf um höchstens ± 2 % vom angegebenen Wert abweichen.

4.

VORKONDITIONIERUNG

4.1.

Allgemeine Anforderungen

4.1.1. Vor der Vorkonditionierung und Prüfung ist die Klimaanlage zu entleeren und anschließend mit der Nennmenge HFC-134a zu füllen.

4.1.2. Damit die gesamte Vorkonditionierung und Prüfung in gesättigter HFC-134a-Atmosphäre verläuft, ist jedes zu prüfende Bauteil, ob mit oder ohne angeschlossenem Behälter, zu entleeren und mit einer ausreichenden Menge HFC-134a zu füllen, die jedoch 0,65 g je cm³ des gesamten Innenvolumens des Teils oder Behälters nicht überschreiten darf.

4.2.

Bedingungen für die Vorkonditionierung

4.2.1. Die Vorkonditionierung kann in einem Zug bei 40 °C oder in zwei Phasen von kürzerer Gesamtdauer durchgeführt werden. Im letzteren Fall schließt an eine erste Phase bei 50 °C unmittelbar eine zweite Phase bei 40 °C an. Folgende Vorkonditionierungszeiten sind einzuhalten:

	Option 1	Option 2
Teil	40 °C Zeit [h]	1. Phase — 50 °C Zeit [h]	2. Phase — 40 °C Zeit [h]
vollständige Klimaanlage	480	240	24
Kompressor	144	72	24
Schlauch	480	240	24
sonstiges Bauteil	96	48	24

Die Vorkonditionierungszeiten können verkürzt werden, wenn eine konstante Leckagerate nachweislich früher erreicht wird.

4.2.2. Nach der Vorkonditionierung muss das Bauteil oder die Klimaanlage innerhalb von 4 Stunden in der Kammer geprüft werden.

4.3.

Kompressor

4.3.1. Soweit zur Schmierung und zum Einlaufen von Dichtungen erforderlich, kann der Kompressor zwischen Vorkonditionierung und Prüfung während mindestens 1 min mit einer Mindestdrehzahl von 200 U/min laufen.

4.3.2. Ein Bauteil oder eine Klimaanlage darf zwischen Vorkonditionierung und Prüfung nicht zerlegt und wieder zusammengesetzt werden, damit seine/ihre HFC-134a-Füllung erhalten bleibt und der Effekt der Vorkonditionierung nicht verloren geht.

5.

PRÜFFOLGE

5.1.

Allgemeine Vorschriften

Die Prüffolge ist in der Abbildung wiedergegeben.

5.2.

Prüfung

5.2.1. Die Prüfung ist unter konstanten Bedingungen bei einer Temperatur von 313 K (40 °C) durchzuführen. Die Leckagerate in g/J wird aus der Veränderung der HFC-134a-Konzentration über die Prüfdauer errechnet.

5.2.2. Vor der Prüfung ist die Prüfkammer mehrere Minuten lang zu spülen, damit sich eine stabile Hintergrundkonzentration einstellt.

5.2.3. Vor der Prüfung ist die Hintergrundkonzentration in der Prüfkammer zu messen, und der Nullpunkt und der Messbereich des Gasanalysators sind einzustellen.

5.2.4. Werden Vorkonditionierung und Prüfung in verschiedenen Kammern durchgeführt, so darf die Messung frühestens vier Stunden nach Schließen und Abdichten der Prüfkammer und Erreichen der Prüftemperatur beginnen.

5.2.5. Das Bauteil oder die Klimaanlage wird nun in die Prüfkammer eingelegt.

5.2.6. Die Prüfkammer ist gasdicht zu verschließen. Sie muss mit einem Referenzgas (z. B. gereinigte Luft) unter atmosphärischem Druck vollständig gefüllt sein.

Abbildung

5.2.7. Die Prüfung beginnt, wenn die Prüfkammer dicht verschlossen ist und die Temperatur in ihrem Innern 313 K (40 °C) erreicht hat. Die Temperatur ist bis zum Ende der Prüfung auf diesem Wert zu halten. Die HFC-134a-Konzentration C_HFC-134ai; die Temperatur in der Kammer T_shed und der Druck in der Kammer P_shed werden zu Beginn der Prüfung, jedoch frühestens vier Stunden nach dem gasdichten Verschließen der Prüfkammer und Erreichen der Prüftemperatur (siehe Nummer 5.2.4) gemessen. Diese Messwerte werden zur Berechnung der Leckagemenge nach Nummer 5.3 verwendet.

5.2.8. Die Prüfdauer beträgt in der Regel 24 Stunden. Sie kann verkürzt werden, wenn dabei nachweislich eine ausreichende Genauigkeit gewährleistet ist.

5.2.9. Der Nullpunkt und der Messbereich des Gasanalysators sind unmittelbar nach Ende der Prüfung einzustellen.

5.2.10. Nach Ende der Prüfung sind die HFC-134a-Konzentration C_HFC-134af; die Temperatur in der Kammer T_shed und der Druck in der Kammer P_shed erneut zu messen. Diese Messwerte werden zur Berechnung der Leckagemenge nach Nummer 5.3 verwendet.

5.3.

Berechnung

5.3.1. Die HFC-134a-Emissionen werden aus den in der Prüfung nach Nummer 5.2 ermittelten Anfangs- und Endwerten der HFC-134a-Konzentration, der Drücke und der Temperaturen in der Prüfkammer und dem Nettovolumen der Prüfkammer errechnet. Die HFC-134a-Leckagerate wird nach folgender Formel berechnet:m·HFC-134a = MHFC-134a·ΔnHFC-134aΔt = MHFC-134a·Vshed-VAC·PshedR·Tshed CHFC-134ae-CHFC-134ai·10-6te-ti Darin ist:

HFC-134a	= HFC-134a-Leckagerate	[kg/s]
nHFC-134a	= Anzahl der Mol HFC-134a	[mol]
Vshed	= Nettovolumen der Prüfkammer	[m3]
VAC	= Bruttovolumen des Prüfobjekts	[m3]
Tshed	= Temperatur in der Prüfkammer	[K]
Pshed	= Druck in der Prüfkammer	[kPa]
CHFC-134ae	= HFC-134a-Konzentration am Ende der Prüfung	[ppmv]
CHFC-134ai	= HFC-134a-Konzentration zu Beginn der Prüfung	[ppmv]
te	= Zeit am Ende der Prüfung	[s]
ti	= Zeit zu Beginn der Prüfung	[s]
MHFC-134a	= Molmasse von HFC-134a (= 102 kg/kmol)	[kg/kmol]
R	= Gaskonstante (= 8,314 kJ/(kmol*K))	[kJ/(kmol*K)]

Anmerkung: C_HFC-134a ist die Anzahl der Mol HFC-134a (n_HFC-134a) je Mol Luft (n_{air + HFC-134a})

CHFC-134a ppmv = 106·nHFC-134anair+HFC-134a

ppm_v: dem Mol-Mol-Verhältnis äquivalentes Volumenverhältnis.

5.3.2. Die während der Prüfdauer ermittelte Leckagemasse in Gramm ist in die Leckagerate, ausgedrückt in Gramm pro Jahr (g/J), umzurechnen.

5.4.

Gesamtergebnis der Prüfung

Die Gesamtleckagerate einer vollständigen Klimaanlage errechnet sich durch Addition der Leckageraten der geprüften Bauteile.

1.

Prüfung einer vollständigen Klimaanlage

Leckagerate L (g/J) = CF *_HFC-134a (g/J)

2.

Prüfung der leckageanfälligen Bauteile

Leckagerate L (g/J) = CF * Σ_HFC-134a (g/J)

Dabei ist CF (Korrelationsfaktor) = 0,277.

6.

TYPGENEHMIGUNG

1.

Eine Klimaanlage wird typgenehmigt, wenn ihre in der Prüfung ermittelte Leckagerate L (g/J) kleiner ist als die in der Richtlinie 2006/40/EG und in der nachstehenden Tabelle angegebenen Werte.

L (g/J)	in der Klimaanlage verwendetes Kältemittel
40/60(*)	HFC-134a

2.

Ein leckageanfälliges Bauteil wird typgenehmigt, wenn es nach den Bestimmungen der Nummern 2 bis 5.3 geprüft worden ist.