Nachrichten vom Heizprofi zum Thema Kältemittel in Wärmepumpen

Die Wärmepumpe liegt im Trend: Über 60 Prozent aller installierten Heizungen in der Schweiz sind Wärmepumpen. Fast jeder Neubau wird mittels dieser Wärmeerzeugung ausgerüstet, und auch beim Heizungsersatz in Bestandsbauten ist die Wärmepumpe auf dem Vormarsch. Mit der steigenden Beliebtheit von Wärmepumpen rückt auch das benötigte Kältemittel in den Fokus. Problematisch ist dabei vor allem das hohe Treibhauspotenzial einiger Kältemittel.

Nicht nur in der Wärmepumpe: Kältemittel für den Energietransport

Ein Kältemittel ist ein spezielles Fluid, das in Wärmepumpen oder Kälteanlagen für den Transport von Wärmeenergie verantwortlich ist. Dabei wird jeweils ein Kreislaufprozess durchlaufen, bei dem Wärme auf einem geringen Temperatur- und Druckniveau aufgenommen und auf einem höheren wieder abgegeben wird. Kältemittel kommen in vielen verschiedenen Anwendungsbereichen, wie eben in der Wärmepumpe, im heimischen Kühlschrank, in der Gefriertruhe und im industriellen Kühlprozess, zum Einsatz. Die jeweilige Beschaffenheit des Kältemittels hängt daher stark davon ab, wofür es Anwendung findet. Folgende Eigenschaften weisen jedoch alle Kältemittel auf:

  • Niedrige Siedetemperatur
  • Geringes Dampfvolumen
  • Geringer Verflüssigungsdruck (= Druck, bei dem das Kältemittel verflüssigt wird), dadurch hohe Leistungszahl
  • Hohe chemische Stabilität

 
Synthetische und natürliche Kältemittel – was ist der Unterschied?

Generell wird zwischen natürlichen und synthetischen Kältemitteln unterschieden. Zu den natürlichen Kältemitteln zählt man beispielsweise Kohlenwasserstoffe, Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Wasser und Luft – also Stoffe, die es so in der Natur gibt. Natürliche Kältemittel haben demnach auch geringe Auswirkungen auf die Umwelt.
Synthetische Kältemittel dagegen werden künstlich hergestellt. Sie werden chemisch auch als halogenierte Kohlenwasserstoffe bezeichnet und eignen sich ebenfalls hervorragend für den Einsatz in Klimaanlagen und Wärmepumpen.
Alle Kältemittel haben ihre Berechtigung, denn jedes Kältemittel hat andere Merkmale und Eigenschaften. Manche eignen sich für den Heizbetrieb besonders gut, andere eignen sich vor allem zum Kühlen. Die Wahl des Kältemittels bestimmt den Energieverbrauch, die Aufstellmöglichkeiten und die Kosten der jeweiligen Anlage.
 
Welche Kältemittel werden in Wärmepumpen verwendet?

Kältemittel lassen sich grundsätzlich in folgende Kategorien einteilen:

  • FCKW (chlorhaltig, perhalogeniert)
  • HFCKW (chlorhaltig, teilweise halogeniert)
  • FKW/HFKW (chlorfrei; FKW = Fluorkohlenwasserstoffe)
  • Natürliche Kältemittel
  • HFO (teilhalogenierte Fluor-Olefine)

Die chlorhaltigen Kältemittel FCKW und HFCKW dürfen, aufgrund ihrer Ozonschädlichkeit, bei Neuauflagen schon seit vielen Jahren nicht mehr zum Einsatz kommen. FKW/HFKW-Kältemittel stellen den Stand der Technik dar und sind in den meisten Wärmepumpen zu finden.
Ein interessanter Wert für den Vergleich von Kältemitteln ist das Treibhauspotenzial (GWP).

Was bedeutet GWP?
Das sogenannte «global warming potential» (GWP) ist ein Vergleichswert, der den Treibhauseffekt eines Treibhausgases (beispielsweise eines Kältemittels) angibt, sollte dieses in die Umwelt gelangen. Je höher der Wert, desto schlechter sind die Auswirkungen auf das Klima. CO2 wird als Referenzwert genutzt und hat einen GWP von 1.
 
R-410A: das meistverwendete Kältemittel
Hocheffiziente Wärmepumpen nutzen heutzutage hauptsächlich synthetische Kältemittel, wie R-410A. R-410A ist eine Mischung aus R32 und R125 und eignet sich durch seine Eigenschaften besonders gut zum Heizen und zur Warmwasserbereitung. Es hat einen GWP von 2’088, eine gute Energieeffizienz und ist zudem ein sehr sicheres Kältemittel. Ausserdem haben Wärmepumpen, die mit R-410A betrieben werden, keine Einschränkungen bei der Aufstellung und Installation. Damit lässt sich R-410A optimal für den Wärmepumpenbetrieb nutzen.
 
R290: das natürliche Kältemittel
R290 ist die technische Bezeichnung für ein natürliches Kältemittel, welches aufgrund seiner besonderen Eigenschaften relativ umweltfreundlich ist. R290 (Propan) ist ein brennbares Gas und zählt zu den Kohlenwasserstoffen. Im Vergleich zu synthetischen Kältemitteln hat R290 ein GWP von 3 und schädigt damit weder die Ozonschicht noch trägt es zum Treibhauseffekt bei. Zudem ermöglicht es hohe Vorlauftemperaturen von bis zu 75 °C im Wärmepumpenbetrieb und ist deshalb nicht nur für den Neubau, sondern auch für die klimabewusste Sanierung geeignet (beispielsweise beim Heizungsersatz im Altbau mit Radiatoren).
Als natürliches Kältemittel ist R290 unbegrenzt verfügbar und damit zukunftssicher. Ausserdem ist es preisgünstig, weshalb, im Falle eines Mehrbedarfs an Kältemitteln bei der Installation, die Kosten bedeutend geringer ausfallen als bei anderen Kältemitteln. Der grosse Nachteil von Wärmepumpen mit Propan ist die Explosionsgefahr. Daher gibt es gewisse Einschränkungen bei der Aufstellung und Installation einer Propan-Wärmepumpe. Besonders in der Nähe von Lichtschächten und Kellerfenstern ist die Aufstellung schwierig bis unmöglich.
 
Sicherheit von Kältemitteln in Wärmepumpen

Die Kältemittel werden bei der Geräteproduktion oder der Installation eingefüllt und bei der Geräteentsorgung der Wiederverwendung zugeführt. Nach der fachmännischen Installation bleibt der Kältekreislauf der Wärmepumpe dauerhaft geschlossen und das Kältemittel kann nicht entweichen. Wärmepumpen sind somit sehr sicher konzipiert, weshalb man sich keine Sorgen über einen Kältemittel-Austritt machen muss.
 
Dichtheitskontrolle von Kältemitteln in Wärmepumpen

Gemäss der Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung (kurz ChemRRV) ist bei allen Wärmepumpen eine regelmässige Dichtheitskontrolle obligatorisch. Erdsonden-Wärmepumpen und innenaufgestellte Luft-Wärmepumpen sind das erste Mal nach 6 Jahren nach Inbetriebnahme auf Dichtheit des Kältemittels zu überprüfen. Weitere Kontrollen sind nach weiteren 4 Jahren und anschliessend alle 2 Jahre notwendig. Bei aussenaufgestellten Luft-Wärmepumpen unterscheidet man zwischen Split- und Monoblock-Geräten. Split-Geräte haben in der Verbindungsleitung vom Aussengerät zum Heizraum eine mit Kältemittel gefüllte Leitung. Bei Monoblock-Geräten hingegen ist die Verbindungsleitung mit Heizungswasser befüllt. Split-Wärmepumpen sind das erste Mal nach 2 Jahren nach Inbetriebnahme kontrollpflichtig. Danach müssen sie jährlich auf Lecks überprüft werden. Bei Monoblock-Geräten gilt demnach die gleiche Handhabung wie bei Erdsonden, Wärmepumpen und innenaufgestellten Luft-Wärmepumpen. Sämtliche Wärmepumpen mit einer Kältemittel-Füllmenge unter 3kg sind nicht kontrollpflichtig.
 
Zukunft der Kältemittel

Der Einsatz und die Kontrolle von Kältemitteln werden in der Schweiz vom Bundesamt für Umwelt in der ChemRRV geregelt. Das Bundesamt für Umwelt wird in der nächsten Zeit die ChemRRV an die F-Gas-Verordnung der EU anpassen. Die F-Gas-Verordnung beschränkt bis zum Jahr 2030 schrittweise den Einsatz von Kältemitteln mit einem hohen GWP-Wert, wie z. B. R-410A. Ziel der Verordnung ist es unter anderem, dass vermehrt klimafreundliche Kältemittel eingesetzt werden. Für die Schweiz bedeutet das konkret, dass bei einer Neuinstallation einer Wärmepumpe ab 2025 vermutlich kein R-410A mehr eingesetzt werden darf. Aufgrund dieser Tatsache sind die Wärmepumpen-Hersteller immer mehr gezwungen, auf natürliche Kältemittel, wie beispielsweise Propan, umzusteigen.
 
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Übrigens: Wir haben vor kurzem am Unternehmensstandort eine neue Erdwärmesonde installiert. Aussergewöhnlich: Unsere Anlage wird nicht mit Glykol betrieben, sondern mit reinem Wasser – das ist doppelt umweltfreundlich.

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