Warum Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel auf dem Vormarsch sind

Synthetische Kältemittel, wie sie in Wärmepumpen eingesetzt werden, sind starke Treibhausgase. Eine Verordnung der Europäischen Union begrenzt daher ihren Einsatz schrittweise und die Hersteller schwenken auf natürliche Kältemittel um. Diese sind aber brennbar, was stärkere Einschränkungen bei der Installation bedeutet.

Ohne Kältemittel gäbe es keine Wärmepumpe. Die Stoffe, die für Anlagen zur Beheizung von Wohnhäusern genutzt werden, haben ideale thermodynamische Eigenschaften. Sie brauchen nur wenig Energie aus der Umwelt, um zu verdampfen. Das Gas erwärmt sich durch die Verdichtung in der Wärmepumpe schnell und kann seine Energie an einen Wärmeträger abgeben – in der Regel das Wasser im Heizkreis eines Gebäudes.

Kältemittel sind Treibhausgase. Gegenüber Kohlendioxid wirken einige um das Hundert- bis Tausendfache stärker. In der Wärmepumpe zirkuliert das Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf. Nur wenn eine Wärmepumpe leck schlägt oder nicht fachgerecht entsorgt wird, kann es austreten. Das geschieht selten, aber wenn es passiert, schädigt der austretende Stoff je nach Treibhausgaspotenzial das Klima entsprechend stark.

Die in Wärmepumpen genutzten Kältemittel mit hohem Treibhausgaspotenzial (kurz GWP für global warming potential) sind synthetische Stoffe aus der Gruppe der Fluorkohlenwasserstoffe (FKW). Wie stark sie wirken, gibt ihr GWP-Wert an. Dieser bezieht sich auf das Treibhausgaspotenzial von einem Kilogramm Kohlendioxid, das mit 1 beziffert wird. Liegt der GWP-Wert eines Kältemittels über dem von Kohlendioxid, trägt es also bei ebenso großer Menge zu einer stärkeren Erderwärmung bei als Kohlendioxid. Das Kältemittel, sein GWP-Wert und die Füllmenge müssen auf dem Datenblatt einer Wärmepumpe ausgewiesen sein.

Kältemittel und ihr Treibhausgaspotenzial

Klimaschädliche Kältemittel werden schrittweise verboten

Aufgrund der schädlichen Wirkung von Fluorkohlenwasserstoffen, wenn sie in die Umwelt gelangen, begrenzt die Europäische Union schrittweise die Nutzung bestimmter Kältemittel – in Kühl- und Gefrierschränken, in Klimaanlagen und auch in Wärmepumpen.

Die sogenannte F-Gase-Verordnung legt für Wärmepumpen mit bis zu 12 Kilowatt Leistung, die Wasser erwärmen, diese Fristen und Grenzwerte fest:

• ab 2027: maximaler GWP-Wert von 150 für Monoblock– und Splitgeräte
• ab 2032: keine F-Gase in Monoblock-Geräten
• ab 2035: keine F-Gase in Split-Geräten

Für Luft-Luft-Wärmepumpen bis 12 Kilowatt Leistung gilt dies:

• ab 2029: maximaler GWP-Wert von 150

Für Wärmepumpen mit mehr als 12 Kilowatt Leistung, die Wasser erwärmen, gelten diese Fristen und Grenzwerte:

• ab 2027: maximaler GWP-Wert von 150 für Monoblock-Geräte bis 50 kW
• ab 2029: maximaler GWP-Wert von 750 für Split-Geräte
• ab 2030: maximaler GWP-Wert von 150 für Monoblock-Geräte > 50 kW
• ab 2033: maximaler GWP-Wert von 150 für Split-Geräte

Die Grenzwerte und Verbote gelten für Geräte, die am Markt angeboten werden. Um die Umsetzung der Verordnung müssen sich damit die Hersteller kümmern. Auf Verbraucher entfällt keine Pflicht – bereits installierte Geräte können weiter betrieben werden.

Hersteller entwickeln zunehmend Wärmepumpen mit Propan

Die Hersteller von Wärmepumpen können auf zwei Weisen auf die F-Gase-Verordnung reagieren: Sie bauen Wärmepumpen mit wenig Kältemittel, um Grenzwerte einzuhalten. Das dürfte aber nur bei Kältemitteln mit einen GWP-Wert unter 1.000 gelingen. Ob es wirtschaftlich sinnvoll ist, an der Optimierung zu arbeiten, wenn sich Grenzwerte weiter verschärfen, müssen die Unternehmen entscheiden. Alternativ können sie Wärmepumpen entwickeln, die mit natürlichen Kältemitteln arbeiten – wie Propan, Kohlendioxid oder Ammoniak. Diese enthalten kein Fluor und fallen nicht unter die F-Gase-Verordnung. Ihr Treibhausgaspotenzial ist viel geringer als das synthetischer Stoffe und geht im Fall von Ammoniak sogar gegen null.

Tatsächlich haben die Hersteller in den vergangenen Jahren viele Wärmepumpen für Wohnhäuser mit Propan auf den Markt gebracht. Geräte mit diesem natürlichem Kältemittel sind denen mit synthetischem Kältemittel in puncto Effizienz ebenbürtig. Aber Propan hat gegenüber den synthetischen Stoffen einen Nachteil: Es ist brennbar. Entsprechend gibt es Sicherheitsvorschriften für das Aufstellen einer solchen Wärmepumpe.

Sicherheitsvorschriften für Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel

Im Außenbereich sind Sicherheitsabstände zu Fenstern und Türen einzuhalten. In Innenräumen – und damit auch im Heizungskeller – ist die Installation nur erlaubt, wenn ein Lüftungssystem dafür sorgt, dass das bei einer Leckage austretende Gas ins Freie geführt wird. Oder aber die Wärmepumpe enthält nur wenig Propan – maximal 152 Gramm. Diese Menge gilt im Sinne des Brandschutzes als unbedenklich, weil sich das Gas im Leckagefall ausreichend mit der Luft im Raum mischen könnte. 

Wärmepumpen mit so wenig Propan haben erste Firmen vorgestellt, etwa ait, Qvantum und ecoforest. Sie lassen sich in der Küche, im Flur oder im Bad installieren und können Gasetagenheizungen ersetzen.

Auch die Heizungsförderung im Rahmen der Bundesförderung effiziente Gebäude (BEG) reizt die Installation von Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel an – es gibt dann den Effizienzbonus von 5 Prozent. Ab 2028 werden nur noch Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel gefördert – für alle mit synthetischem besteht kein Anspruch mehr auf einen Zuschuss.

Fazit

Eine Verordnung drängt Wärmepumpen mit synthetischen Kältemitteln schrittweise aus dem Markt. Zunehmend kommen daher Wärmepumpen mit dem natürlichen Kältemittel Propan auf den Markt. Aber: Propan ist brennbar. Bei der Aufstellung entsprechender Wärmepumpen sind Sicherheitsvorkehrungen zu beachten.