Der Eismeister
Ammoniak (NH₃ / R717) als Kältemittel in Eissporthallen
Ammoniak ist ein farbloses, stechend riechendes Gas und wird unter der Kältemittelbezeichnung R717 seit vielen Jahrzehnten in der Kältetechnik eingesetzt. Auch in zahlreichen Eissporthallen kommt Ammoniak als Kältemittel zum Einsatz.
Ammoniak besitzt günstige thermodynamische Eigenschaften, ein Ozonabbaupotenzial (ODP) von 0 und ein Treibhauspotenzial (GWP) von 0. Gleichzeitig ist Ammoniak ein Gefahrstoff: Es ist giftig beim Einatmen, wirkt stark reizend beziehungsweise ätzend und erfordert deshalb geeignete technische, organisatorische und persönliche Schutzmaßnahmen.
Für den sicheren Betrieb einer Ammoniak-Kälteanlage ist es wichtig, nicht nur die Funktion der Kälteanlage zu verstehen. Eismeister und andere verantwortliche Personen sollten auch grundlegende Eigenschaften des Kältemittels kennen: Wie verhält sich Ammoniak bei einer Freisetzung? Warum riecht man es bereits in sehr geringer Konzentration? Warum ist es so gut wasserlöslich? Und warum darf man sich bei einem Austritt niemals allein auf den Geruch verlassen?
Ammoniak ist ein technisch sehr gut geeignetes Kältemittel, besitzt jedoch Eigenschaften, die ein konsequentes Sicherheitskonzept erfordern. Gaswarnanlage, Lüftung, Gefährdungsbeurteilung, Unterweisung, Notfallorganisation und geeignete persönliche Schutzausrüstung müssen auf die konkrete Anlage abgestimmt sein.
1. Was ist Ammoniak?
Ammoniak ist eine chemische Verbindung aus Stickstoff und Wasserstoff. Ein Molekül besteht aus einem Stickstoffatom und drei Wasserstoffatomen. Die chemische Summenformel lautet NH₃.
Bei normalem Umgebungsdruck und Raumtemperatur liegt Ammoniak gasförmig vor. Das Gas ist farblos und besitzt einen charakteristischen, stechenden Geruch. Unter Druck beziehungsweise bei ausreichend niedriger Temperatur kann Ammoniak verflüssigt werden.
Ammoniak entsteht auch bei natürlichen biologischen Prozessen. Für industrielle Anwendungen wird es jedoch in großen Mengen technisch hergestellt. Neben der Kältetechnik wird Ammoniak insbesondere zur Herstellung von Düngemitteln und als Ausgangsstoff in zahlreichen chemischen Prozessen verwendet.
Quelle:
Das Umweltbundesamt beschreibt Ammoniak R717 als natürliches Kältemittel mit langer Tradition in der Kältetechnik und nennt unter anderem ODP = 0, GWP = 0 sowie eine hohe Energieeffizienz.
👉 Umweltbundesamt – Ammoniak (R717)
2. Was bedeuten NH₃ und R717?
Bei Ammoniak begegnen einem in der Kältetechnik häufig mehrere Bezeichnungen: Ammoniak, NH₃ und R717. Gemeint ist jeweils derselbe Stoff.
- Ammoniak: gebräuchlicher Stoffname
- NH₃: chemische Summenformel
- R717: Kältemittelbezeichnung
Wenn auf einer Kälteanlage, einem Rohrleitungsplan oder einem Sicherheitsdokument R717 steht, handelt es sich um Ammoniak.
3. Warum wird Ammoniak als Kältemittel eingesetzt?
Ammoniak wird bereits seit sehr langer Zeit als Kältemittel verwendet. Seine physikalischen und thermodynamischen Eigenschaften ermöglichen leistungsfähige Kälteanlagen, weshalb R717 insbesondere in größeren Kälteanlagen verbreitet ist.
Zu den wesentlichen Eigenschaften gehören:
- günstige thermodynamische Eigenschaften
- hohe spezifische Verdampfungswärme
- ODP = 0
- GWP = 0
- vergleichsweise preiswerter Betriebsstoff
- charakteristischer Geruch und dadurch frühe Wahrnehmbarkeit kleiner Freisetzungen
- langjährige Erfahrung mit dem Einsatz in Industrie- und Großkälteanlagen
Daraus darf jedoch nicht abgeleitet werden, dass eine Ammoniakanlage automatisch effizienter als jede Anlage mit einem anderen Kältemittel arbeitet. Der tatsächliche Energiebedarf hängt immer vom gesamten Anlagenkonzept ab – beispielsweise von Verdichtern, Temperaturniveaus, Regelung, Wärmetauschern und Betriebsweise.
Quelle:
Das Umweltbundesamt nennt R717 unter anderem als sehr energieeffizientes natürliches Kältemittel, weist gleichzeitig aber auf seine toxischen Eigenschaften und besondere Sicherheitsanforderungen hin.
👉 Umweltbundesamt – Eigenschaften von R717
4. Geruch und Wahrnehmbarkeit
Eine der auffälligsten Eigenschaften von Ammoniak ist sein stechender, intensiv wahrnehmbarer Geruch. Bereits in geringen Konzentrationen wird Ammoniak von vielen Menschen erkannt und dient dadurch häufig als erstes Warnsignal bei einer Leckage.
Die Geruchsschwelle wird in der Fachliteratur unterschiedlich angegeben. Häufig wird ein Bereich von etwa 5 bis 53 ppm genannt. Die individuelle Wahrnehmung hängt unter anderem von der persönlichen Empfindlichkeit, der Gewöhnung an den Geruch sowie den Umgebungsbedingungen ab. Damit liegt die Geruchswahrnehmung bei vielen Menschen unterhalb des deutschen Arbeitsplatzgrenzwertes von 20 ppm.
Der Geruch von Ammoniak ist ein wertvolles Warnsignal, ersetzt jedoch keine Gaswarnanlage. Aus der Intensität des Geruchs lässt sich weder die tatsächliche Konzentration noch die Gefährlichkeit zuverlässig ableiten. Für die Beurteilung eines Ammoniakaustritts sind deshalb immer die Messwerte der Gaswarnanlage sowie die festgelegten Alarm- und Notfallmaßnahmen maßgebend.
Besonders bei Personen ohne Erfahrung im Umgang mit Ammoniak kann der plötzlich auftretende, stechende Geruch zu Unsicherheit oder Panikreaktionen führen. Deshalb sind regelmäßige Unterweisungen, klare Alarmierungsabläufe und ein geübtes Notfallmanagement wichtige Bestandteile des sicheren Betriebs einer Ammoniak-Kälteanlage.
5. Arbeitsplatzgrenzwert und gesundheitliche Wirkung
Die gesundheitliche Wirkung von Ammoniak hängt wesentlich von der Konzentration und der Einwirkdauer ab. Betroffen sind insbesondere Augen, Schleimhäute, Atemwege und bei hohen Konzentrationen auch die Lunge.
In Deutschland beträgt der derzeitige Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) für Ammoniak 20 ppm beziehungsweise 14 mg/m³. Die früher häufig verwendete Bezeichnung MAK sollte in diesem Zusammenhang nicht mit dem heute geltenden AGW gleichgesetzt werden.
Quelle:
Der Arbeitsplatzgrenzwert für Ammoniak ist in der TRGS 900 mit 14 mg/m³ beziehungsweise 20 ml/m³ (ppm) angegeben.
👉 BAuA – TRGS 900 Arbeitsplatzgrenzwerte
Die Schulungsunterlage nennt als Orientierung unter anderem folgende Konzentrationen:
- ca. 2–5 ppm: Geruch kann wahrgenommen werden
- 20 ppm: Arbeitsplatzgrenzwert
- ca. 200 ppm: starker Geruch und Tränenbildung
- deutlich höhere Konzentrationen: schwere Reizungen bis hin zu akut lebensgefährlichen Zuständen möglich
Die genannten höheren Konzentrationen dürfen nicht als starre Grenze zwischen „ungefährlich“ und „gefährlich“ verstanden werden. Individuelle Empfindlichkeit, Expositionsdauer und körperliche Belastung beeinflussen die Wirkung erheblich.
Ein Arbeitsplatzgrenzwert bedeutet nicht, dass Ammoniak unterhalb dieses Wertes grundsätzlich harmlos ist. Der AGW ist ein arbeitsschutzrechtlicher Beurteilungswert für die Exposition am Arbeitsplatz.
6. Verhalten bei einer Freisetzung
Für die Gefahrenbeurteilung ist es wichtig zu verstehen, wie sich Ammoniak bei einer Freisetzung verhält. Häufig wird vereinfacht gesagt: „Ammoniak ist leichter als Luft und steigt nach oben.“
Für gasförmiges Ammoniak ist die geringere Dichte gegenüber Luft grundsätzlich richtig. Eine reale Freisetzung kann jedoch wesentlich komplexer ablaufen.
Bei einer Leckage spielen unter anderem folgende Faktoren eine Rolle:
- tritt Ammoniak gasförmig oder flüssig aus?
- Temperatur des austretenden Ammoniaks
- Größe und Richtung der Leckage
- Lufttemperatur und Luftfeuchtigkeit
- Luftbewegung und Lüftung
- bauliche Gegebenheiten des Maschinenraums
Deshalb darf bei einem tatsächlichen Ammoniakaustritt nicht allein aufgrund der geringeren Dichte davon ausgegangen werden, dass sich das Kältemittel ausschließlich im oberen Bereich eines Raumes befindet.
7. Ammoniak ist leichter als Luft – was ist der Schwergaseffekt?
Gasförmiges Ammoniak ist grundsätzlich leichter als Luft. Bei einer größeren Freisetzung kann jedoch ein sichtbarer Ammoniaknebel entstehen. Ursache sind unter anderem die starke Abkühlung beim Entspannen und die Wechselwirkung des sehr gut wasserlöslichen Ammoniaks mit der Feuchtigkeit der Umgebungsluft.
Die entstehende kalte Gas-/Aerosolwolke kann sich zumindest zunächst anders verhalten als warmes, reines Ammoniakgas. In der Schulungsunterlage wird in diesem Zusammenhang ausdrücklich auf einen Schwergaseffekt hingewiesen.
Der Satz „Ammoniak steigt immer nach oben“ ist zu stark vereinfacht. Das tatsächliche Ausbreitungsverhalten muss bei der Planung von Gaswarntechnik, Lüftung und Notfallmaßnahmen fachgerecht berücksichtigt werden.
8. Physikalische Stoffdaten
Die wichtigsten physikalischen Eigenschaften erklären, warum Ammoniak für die Kältetechnik geeignet ist und warum bei Freisetzungen besondere Vorsicht notwendig ist.
| Eigenschaft | Wert / Beschreibung |
|---|---|
| Chemische Formel | NH₃ |
| Kältemittelbezeichnung | R717 |
| CAS-Nummer | 7664-41-7 |
| Aggregatzustand bei Raumtemperatur und Normaldruck | gasförmig |
| Farbe | farblos |
| Geruch | stechend, charakteristisch |
| Siedetemperatur bei Normaldruck | ca. −33,4 °C |
| Schmelztemperatur | ca. −77,7 °C |
| Spezifische Verdampfungswärme | ca. 1.370 kJ/kg |
| Wasserlöslichkeit | sehr hoch |
Quelle:
Die Schulungsunterlage nennt unter anderem eine Siedetemperatur von etwa −33,4 °C, eine Schmelztemperatur von etwa −77 °C und eine spezifische Verdampfungswärme von ungefähr 1.370 kJ/kg.
9. Flüssiges Ammoniak erzeugt ein großes Gasvolumen
Eine für die Praxis besonders wichtige Eigenschaft ist die starke Volumenvergrößerung beim Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand.
Als grobe Orientierung wird ein Flüssigkeits-/Gasvolumenverhältnis von ungefähr 1 : 800 angegeben. Das bedeutet vereinfacht: Aus einem Liter flüssigem Ammoniak kann beim vollständigen Verdampfen ein Gasvolumen in der Größenordnung von mehreren hundert Litern entstehen.
Quelle:
Die Schulungsunterlage nennt für Ammoniak ein Flüssigkeits-/Gasvolumenverhältnis von ungefähr 1 : 800.
Auch eine vergleichsweise kleine Freisetzung von flüssigem Ammoniak kann deshalb zu einer großen Gasmenge führen. Leckagen müssen immer ernst genommen werden.
10. Ammoniak und Wasser
Ammoniak ist außerordentlich gut wasserlöslich. Beim Lösen von NH₃ in Wasser entsteht eine alkalische Ammoniaklösung. Der Lösungsvorgang setzt Wärme frei.
Interessant ist außerdem, dass die Löslichkeit von Ammoniak mit steigender Wassertemperatur abnimmt. Die Schulungsunterlage nennt als Orientierungswerte:
- bei 0 °C: etwa 900 g/l
- bei 20 °C: etwa 520 g/l
- bei 30 °C: etwa 400 g/l
Quelle:
Die hohe und temperaturabhängige Löslichkeit von Ammoniak in Wasser wird in den Stoffdaten der Schulungsunterlage dargestellt.
Aus der hohen Wasserlöslichkeit darf nicht abgeleitet werden, dass Beschäftigte bei einem Ammoniakaustritt eigenständig mit Wasser gegen eine Freisetzung vorgehen sollen. Maßnahmen im Störfall richten sich nach Alarm- und Gefahrenabwehrplanung, Betriebsanweisungen und den Vorgaben der Einsatzkräfte.
11. Ist Ammoniak brennbar?
Ja. Ammoniak ist bedingt brennbar. Es benötigt im Vergleich zu vielen leicht entzündlichen Gasen allerdings hohe Konzentrationen in der Luft und eine vergleichsweise hohe Zündtemperatur.
Als Orientierungswerte nennt die Schulungsunterlage:
- untere Explosionsgrenze: ungefähr 15 Vol.-%
- obere Explosionsgrenze: ungefähr 28 bis 33 Vol.-%, abhängig von Quelle und Prüfbedingungen
- Zündtemperatur: ungefähr 630 °C
Quelle:
Die Schulungsunterlage gibt für Ammoniak eine untere Explosionsgrenze von etwa 15 Vol.-%, eine obere Explosionsgrenze im Bereich von rund 28 bis 33 Vol.-% sowie eine Zündtemperatur von etwa 630 °C an.
Die Aussage „Ammoniak ist nicht brennbar“ ist falsch. Ebenso falsch wäre es, Ammoniak wie ein leicht entzündliches Gas darzustellen. Für die Gefährdungsbeurteilung sind die tatsächlichen Stoffeigenschaften und die konkreten Anlagenbedingungen maßgeblich.
12. Umweltwirkung: ODP und GWP
Im Zusammenhang mit Kältemitteln werden zwei Kennzahlen besonders häufig verwendet: ODP und GWP.
- ODP – Ozone Depletion Potential: beschreibt das Potenzial eines Stoffes zum Abbau der Ozonschicht.
- GWP – Global Warming Potential: beschreibt das Treibhauspotenzial eines Stoffes im Vergleich zu Kohlendioxid.
Für Ammoniak R717 werden ODP = 0 und GWP = 0 angegeben. Damit gehört Ammoniak zu den sogenannten natürlichen Kältemitteln ohne direktes Ozonabbau- oder Treibhauspotenzial.
Quelle:
Das Umweltbundesamt gibt für Ammoniak R717 ODP = 0 und GWP = 0 an.
👉 Umweltbundesamt – Ammoniak R717
GWP = 0 bedeutet nicht, dass freigesetztes Ammoniak für Mensch und Umwelt ungefährlich ist. Ammoniak ist toxisch und kann insbesondere Wasserorganismen erheblich schädigen.
13. Gefahrstoffkennzeichnung
Ammoniak ist nach Gefahrstoffrecht entsprechend seiner Eigenschaften zu kennzeichnen. Für Betreiber ist dabei immer das aktuelle Sicherheitsdatenblatt des tatsächlich eingesetzten Produktes maßgeblich.
Zu den wesentlichen Gefahren gehören insbesondere:
- toxische Wirkung beim Einatmen
- starke Ätz- beziehungsweise Reizwirkung
- Gefährdung der aquatischen Umwelt
- bedingte Brennbarkeit
Akute Toxizität
Ätzwirkung
Gewässergefährdend
Ältere Schulungsunterlagen verwenden teilweise noch die früheren orangefarbenen Gefahrstoffsymbole. Für den aktuellen Betrieb ist die geltende CLP-Kennzeichnung beziehungsweise das aktuelle Sicherheitsdatenblatt heranzuziehen.
14. Geruch ersetzt keine Gaswarnanlage
Der charakteristische Geruch von Ammoniak ist ein nützliches zusätzliches Warnmerkmal. Dennoch darf sich der sichere Betrieb einer Kälteanlage niemals auf die menschliche Nase verlassen.
Eine Gaswarnanlage überwacht die Konzentration kontinuierlich und kann – abhängig vom Anlagenkonzept und den festgelegten Alarmstufen – Warnungen, Lüftung oder weitere Sicherheitsmaßnahmen auslösen.
Geruch warnt – die Gaswarnanlage misst.
Nur die technische Messung ermöglicht eine nachvollziehbare Beurteilung der Konzentration.
15. Persönliche Schutzausrüstung und Atemschutz
Welche persönliche Schutzausrüstung erforderlich ist, richtet sich nach der konkreten Tätigkeit und der Gefährdungsbeurteilung. Der Umgang mit Atemschutz erfordert besondere Kenntnisse, geeignete Ausrüstung und regelmäßige Unterweisung.
Ein besonders wichtiger Grundsatz aus der Atemschutztechnik lautet: Filtergeräte sind umluftabhängig. Sie können nur funktionieren, wenn ausreichend Sauerstoff in der Umgebungsluft vorhanden ist und das Filtergerät für den vorhandenen Gefahrstoff und die Einsatzbedingungen geeignet ist.
Quelle:
Die Schulungsunterlage weist ausdrücklich darauf hin, dass Filtergeräte umluftabhängig sind und bei Sauerstoffmangel keinen Schutz bieten. Zudem werden dichter Maskensitz, Dichtheitsprüfung, Training und regelmäßige Wartung als wichtige Voraussetzungen genannt.
In unbekannter Atmosphäre, bei Sauerstoffmangel oder bei Konzentrationen, für die Filteratemschutz nicht geeignet ist, darf nicht einfach mit einer Filtermaske in den Gefahrenbereich gegangen werden.
Die Auswahl des Atemschutzes gehört deshalb in die Gefährdungsbeurteilung und muss anhand der jeweils geltenden Regeln, Herstellerangaben und betrieblichen Einsatzbedingungen erfolgen.
16. Wie wird Ammoniak hergestellt?
Industriell wird Ammoniak überwiegend nach dem Haber-Bosch-Verfahren hergestellt. Dabei reagieren Stickstoff und Wasserstoff unter hohem Druck und erhöhter Temperatur in Gegenwart eines Katalysators zu Ammoniak.
Für den täglichen Betrieb einer Eissporthalle ist die Herstellung zwar nicht unmittelbar relevant, sie erklärt jedoch, dass das in der Kälteanlage verwendete NH₃ ein industriell hergestellter Betriebsstoff mit definierter Qualität ist.
Ammoniak entsteht daneben auch natürlich, beispielsweise beim mikrobiellen Abbau stickstoffhaltiger organischer Stoffe.
17. Häufige Irrtümer über Ammoniak
Ammoniak ist bedingt brennbar. Für ein brennbares Gemisch sind allerdings vergleichsweise hohe Konzentrationen in Luft erforderlich.
Reines gasförmiges Ammoniak ist leichter als Luft. Kalte Freisetzungen und Ammoniaknebel können sich jedoch anders verhalten. Das reale Ausbreitungsverhalten ist komplexer.
Der menschliche Geruchssinn ist kein Gaswarngerät. Sicherheitsentscheidungen dürfen nicht allein aufgrund der Geruchswahrnehmung getroffen werden.
Ammoniak kann bereits in sehr niedrigen Konzentrationen wahrgenommen werden. Der Geruch allein erlaubt jedoch keine Aussage über die tatsächliche Konzentration.
Nein. Filtergeräte sind umluftabhängig und unter anderem bei Sauerstoffmangel nicht geeignet. Der zulässige Einsatz hängt von den konkreten Bedingungen und der Gefährdungsbeurteilung ab.
18. Sicherheitsdatenblatt
Das Sicherheitsdatenblatt ist eines der wichtigsten Dokumente beim Umgang mit Ammoniak. Es enthält unter anderem Informationen zu Stoffeigenschaften, Gefahren, Schutzmaßnahmen, Erste Hilfe, Lagerung, Brandbekämpfung und Maßnahmen bei unbeabsichtigter Freisetzung.
Im Betrieb sollte grundsätzlich das aktuelle Sicherheitsdatenblatt des tatsächlich eingesetzten Lieferanten beziehungsweise Produktes verfügbar sein.
19. Merkblatt für Feuerwehren
Bei einer größeren Freisetzung von Ammoniak sind Feuerwehr und gegebenenfalls weitere spezialisierte Einsatzkräfte zuständig. Für Betreiber ist deshalb eine vorbereitete Zusammenarbeit mit der örtlich zuständigen Feuerwehr besonders wichtig.
Feuerwehrpläne, Alarm- und Gefahrenabwehrplanung, Zugänglichkeit der Anlage, Absperreinrichtungen und Ansprechpartner sollten vor einem Ereignis bekannt und abgestimmt sein.
20. Fazit
Ammoniak beziehungsweise R717 ist seit vielen Jahrzehnten ein wichtiges Kältemittel für größere Kälteanlagen und wird auch in zahlreichen Eissporthallen eingesetzt. Seine thermodynamischen Eigenschaften, ODP = 0 und GWP = 0 machen es für die Kältetechnik besonders interessant.
Gleichzeitig darf die technische Eignung nicht über die Gefahren des Stoffes hinwegtäuschen. Ammoniak ist toxisch, stark reizend beziehungsweise ätzend, bedingt brennbar und kann bei einer Freisetzung innerhalb kurzer Zeit große Gasvolumina bilden.
Eine Besonderheit ist die frühe Geruchswahrnehmung. Sie kann bei kleinen Undichtigkeiten ein zusätzliches Warnsignal sein, ersetzt aber niemals eine Gaswarnanlage oder eine fachgerechte Beurteilung der Konzentration.
Für den sicheren Betrieb einer Ammoniak-Kälteanlage sind deshalb technische Sicherheitseinrichtungen, Gaswarntechnik, Lüftung, Gefährdungsbeurteilung, Betriebsanweisungen, Unterweisung, Notfallplanung und geeignete persönliche Schutzausrüstung gemeinsam zu betrachten.
Ammoniak ist weder ein „harmloses Naturkältemittel“ noch ein Stoff, vor dem man grundsätzlich Angst haben muss. Entscheidend sind Kenntnis der Eigenschaften, sichere Anlagentechnik, klare Organisation und geschultes Personal.
Stand: 17.08.2026 – Gefahrstoffrecht, Arbeitsplatzgrenzwerte, Sicherheitsdatenblätter und technische Regelwerke sollten regelmäßig auf Aktualität geprüft werden.