Umweltfreundliche Kältemittel für die Wärmepumpe

Kältemittel – das Blut der Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist ein komplexes System, das Energie aus der Umgebung aufnimmt, um Heizung oder Kühlung zu ermöglichen. Die Auswahl der richtigen Wärmepumpe ist deshalb nicht nur für den Wohnkomfort des Gebäudes wichtig, sie beeinflusst auch die Betriebskosten der Klimatisierung und deren Einfluss auf die Umwelt.

Zu den wichtigsten Kriterien bei der Auswahl einer Wärmepumpe zählt die Heizlast des Gebäudes. Sie gibt an, wie viel Wärmeleistung benötigt wird, um diese auf eine angenehme Temperatur zu bringen. Eine zu kleine Wärmepumpe wird das Gebäude nicht ausreichend heizen, während eine zu große Wärmepumpe unnötig teuer sein kann.

Ein weiterer wichtiger Faktor bei der Wahl einer Wärmepumpe ist der Gebäudetyp. So eignet sich beispielsweise eine Luft-Wasser-Wärmepumpe besser für ein Einfamilienhaus als eine Erdwärmepumpe. Letztere hingegen kann wegen der benötigten Bohrungen und der damit verbundenen Kosten eher für ein größeres Gebäude in Frage kommen.

Die Effizienz einer Wärmepumpe ist ein weiteres wichtiges Kriterium. Diese Effizienz wird durch den COP (Coefficient of Performance) ausgedrückt. Je höher der COP, desto effizienter ist die Wärmepumpe und desto weniger Energie wird benötigt, um dieselbe Menge an Wärme zu erzeugen. Der Einsatz einer geeigneten und effizienten Wärmepumpe trägt dazu bei, die Betriebskosten zu senken und die Umweltauswirkungen zu reduzieren.

Im ersten Schritt wird deshalb die Auswahl der Prinzips der Wärmepumpe und des dabei zu installierenden Heizsystems entsprechend dem Gebäudetyp und der Heizlast erfolgen. Ein weiteres wichtiges Kriterium bei der Auswahl einer Wärmepumpe ist jedoch auch deren Umweltfreundlichkeit. Diese ergibt sich zum einen aus der Effizienz der Wärmerzeugung, da vergeudete Energie immer belastend auf die Umwelt wirkt.  

Zum anderen spielt aber in diesem Bereich auch die Auswahl des Kältemittels eine wichtige Rolle, da sie letztendlich den Wärmeaustauschprozess zwischen der Wärmepumpe und der Umgebung bestimmt. Das Kältemittel ist mithin so etwas wie das Blut der Anlage. Zudem haben Kältemittel als flüchtige Fluide in ihrer Herstellung und Anwendung einen nicht zu vernachlässigenden Einfluss auf die Umwelt

In Wärmepumpen werden verschiedene Arten von Kältemitteln verwendet. Dazu gehören etwa Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) und Kohlenwasserstoffe.

FCKW-Kältemittel wurden in der Vergangenheit häufig in Wärmepumpen eingesetzt, sind inzwischen jedoch sind sie aufgrund ihrer negativen Auswirkungen auf die Ozonschicht und den Treibhauseffekt in den meisten Ländern verboten.

FKW-Kältemittel hingegen beeinflussen die Ozonschicht weniger stark, da sie kein ozonzerstörendes Chlor enthalten. Sie verursachen jedoch einen starken Treibhauseffekt. So besteht etwa das Kältemittel R-32 aus Difluormethan (CH2F2). Es ist damit ein HFKW-Kältemittel (Hydrofluorkohlenwasserstoff), das als Ersatz für das ozonschädigende R-22 verwendet wird. Aufgrund ihrer guten Energieeffizienz werden diese Kältemittel häufig in Anwendungen wie Klimaanlagen, Wärmepumpen, Kühl- und Gefrierschränken, Kühllastwagen, Supermärkten und industriellen Kühlanlagen eingesetzt. Einige Beispiele für HFKW-Kältemittel sind R-410A, R-404A, R-407C und R-134a.

Kältemittel auf der Basis von reinen Kohlenwasserstoffen wie Propan (R-290), Isobutan (R-600a) und Propylen (R-1270) werden aufgrund ihrer geringen Auswirkungen auf die Umwelt und der hohen Effizienz zunehmend als umweltfreundlichere Alternative zu HFKW- und FKW-Kältemitteln verwendet. Sie bieten ein sehr geringes Treibhauspotenzial und eine sehr gute Energieeffizienz. Deshalb erhalten seit dem 1.1.2020 Nutzer von Wärmepumpenmodellen, die bestimmte Kältemittel wie etwa Propan nutzen, einen gesetzlich vorgeschriebenen staatlichen Wärmepumpenbonus von 5 % der Anschaffungskosten. Eine Liste der förderfähigen Kältemittel findet sich auf der Website des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA). Zu diesen Fluiden gehören unter anderem R290 (Propan), R717 (Ammoniak), R744 (Kohlendioxid), R32 (Difluormethan) und R410A (Mischung aus R32 und R125).

Kältemittel auf der Basis von Kohlenwasserstoffen sind allerdings brennbar und erfordern damit spezielle Sicherheitsmaßnahmen bei der Handhabung und Lagerung. Aus diesem Grund ist die Wahl des richtigen Kältemittels ein wichtiger Faktor bei der Entscheidung für eine Wärmepumpe, um sicherzustellen, dass diese effizient und umweltfreundlich arbeitet und leicht zu installieren und zu warten ist.

Allerdings sind die Freiheitsgrade bei der Auswahl des Kältemittels sehr beschränkt.  

So ist beim Erwerb der Wärmepumpe eines bestimmten Herstellers das Kältemittel normalerweise bereits festgelegt, damit es mit der Wärmepumpe und den zugehörigen Komponenten kompatibel ist und eine ordnungsgemäße Funktion des gesamten Systems gewährleistet.

Einige Kältemittel bieten zudem eine höhere Effizienz als andere, was zu niedrigeren Betriebskosten und einer längeren Lebensdauer der Wärmepumpe führen kann. Es ist also in jedem Falle ratsam, sich darüber zu informieren, welche Kältemittel für die jeweilige konkrete Anwendung verfügbar, zulässig und am besten geeignet sind. Auch für diesen Schritt bei der Vorbereitung einer Aus- oder Umrüstung von Heizanlagen mit Wärmepumpentechnik sind umfangreiche Informationen und Kenntnisse erforderlich, über die in der Regel nur spezialisierte Fachbetriebe verfügen.

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Einige der gebräuchlichsten Kältemittel in Wärmepumpen

Diese Bewertungen beruhen auf einer allgemeinen Einschätzung der Kältemittel. Je nach spezifischer Anwendung und anderen Faktoren können sich weitere unterschiedliche Vor- oder Nachteile ergebenFormularbeginn

Tabelle 2

Einige der gebräuchlichsten Kältemittel, ihre chemischen Zusammensetzungen und Hersteller, die sie in ihren Wärmepumpen einsetzen:

Dies ist nur eine kurze Liste einiger gebräuchlicher Kältemittel und Hersteller. Es gibt zahlreiche weitere Kältemittel und Hersteller auf dem Markt.

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Tabelle 3: Einige Kältemittel für verschiedene Arten von Wärmepumpen