Wärmepumpen arbeiten mit einem Fluid, das die Energie in einem Kreislaufprozess aufnehmen und auf einem höheren Druck- und Temperaturniveau wieder abgeben kann. Die Eigenschaften des sogenannten Kältemittels sind wichtig für die Funktion der Wärmepumpe. Dieser Beitrag beschreibt die Aufgaben und einzelne Arten der Kältemittel sowie die gesetzlichen Vorschriften.
Was sind Kältemittel und welche Aufgaben haben sie?
Wärmepumpen arbeiten mit einem Kältemittel, das die Energie der Umweltwärme, Luft, Boden oder Wasser aufnimmt und als Heizwärme an das Heizsystem des Gebäudes abgibt. Dieses Fluid hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine geringe Siedetemperatur.
Das flüssige Kältemittel nimmt die Umweltwärme auf und verdampft schon bei verhältnismäßig geringen Temperaturen. Ein strombetriebener Kompressor, der Verdichter, drückt das gasförmige Kältemittel zusammen. Daraufhin steigen Druck und Temperatur des Kältemittels. Im nächsten Schritt gibt es seine Wärme über einen Wärmetauscher an den Heizungskreislauf ab. Es kondensiert und wird wieder flüssig. Der Prozess beginnt nun wieder von vorne.
Auch Kälte- und Klimaanlagen oder Kühl- und Gefrierschränke arbeiten nach diesem Prinzip. Sie nehmen mit ihrem Kältemittel Wärme bei geringer Temperatur auf und geben sie bei höherer Temperatur wieder ab.
Für jede Anwendung wird ein geeignetes Kältemittel mit den jeweils passenden physikalischen und Eigenschaften eingesetzt.
Welche Kältemittel werden in Wärmepumpen verwendet?
Wärmepumpen arbeiten mit verschiedenen natürlichen und synthetischen Kältemitteln. Sie haben unterschiedliche Eigenschaften, jeweils mit Vor- und Nachteilen. Jedes Kältemittel hat ein Kurzzeichen mit vorangestelltem “R”.
Natürliche Kältemittel sind Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel Propan), Kohlenstoffdioxid, Ammoniak, Wasser und Luft. Sie kommen in der Natur vor und sind entsprechend gut verfügbar. Diese Kältemittel haben nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt. Allerdings sind sie brennbar und unterliegen entsprechenden Sicherheitsvorschriften.
Beispiele:
- R290: Propan
- R600a: Isobutan
- R1270 Propen
- R717: Ammoniak
- R744: CO2
Synthetische Kältemittel werden industriell hergestellt. Es handelt sich dabei um Kohlenwasserstoffe mit einer zusätzlichen Halogen-Verbindung (halogenisierte oder teilfluorisierte Kohlenwasserstoffe). Mit Fluor versetzte Kältemittel werden auch als F-Gase bezeichnet. Die synthetischen Kältemittel weisen besonders gute thermodynamische Eigenschaften auf. Sie tragen jedoch in hohem Maße zum Treibhauseffekt bei (Fachbegriff Global Warming Potential GWP), falls sie entweichen.
Beispiele:
- R32: Difluormethan
- R410A: je 50 Prozent aus Difluormethan (R32) und Pentafluorethan (R 125)
- R407C: Gemisch aus Difluormethan, Pentafluorethan und Tetrafluorethan
Gesetzliche Vorschriften für Kältemittel
Um den Einsatz der fluorierten Treibhausgase zu beschränken und die negativen Klimafolgen der synthetischen Kältemittel zu verringern, hat die Europäische Union eine Verordnung erlassen. Diese sogenannte F-Gase-Verordnung enthält einen Fahrplan für eine schrittweise Reduzierung des Einsatzes der klimaschädlichen Kältemittel bis zum völligen Ausstieg.
Wer bereits eine Wärmepumpe mit synthetischem Kältemittel hat, muss dieses jedoch nicht austauschen lassen.
Effizienz-Bonus für natürliche Kältemittel
Hersteller der Wärmepumpen setzen zunehmend natürliche Kältemittel, wie Propan (R290), ein. Wer als Bauherr beim Kauf auf natürliche Kältemittel setzt, erhält im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) den sogenannten Effizienzbonus. Dies ist eine zusätzliche Förderung in Höhe von fünf Prozent der förderfähigen Kosten für den Einsatz eines natürlichen Kältemittels.
Fazit
Aufgrund ihrer Eigenschaften wurden bisher vor allem synthetische Kältemittel in Wärmepumpen verwendet. Doch ihre hohen Folgen auf den Treibhauseffekt sind nicht erwünscht. Hersteller verwenden daher zunehmend klimafreundliche natürliche Kältemittel oder solche mit nur geringen Auswirkungen auf das Klima.
Besonders bei Wärmepumpen für Ein- und Zweifamilienhäuser sind Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln inzwischen weit verbreitet. Als Anreiz für den Einsatz eines klimafreundlichen Kältemittels erhalten Bauherren einen zusätzlichen Bonus auf die Förderung ihrer neuen Wärmepumpe.
