Infowelt Energie
Propan und andere umweltfreundliche Kältemittel für Wärmepumpen
Der Staat fördert Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln mit einem Bonus von 5 %.
Zuletzt aktualisiert am 11.01.2024
Lesedauer: 5 Minuten
Diese Aufgabe haben Kältemittel in Wärmepumpen
Kältemittel sind Stoffe, die besonders gut Wärme transportieren. Sie sind die Grundvoraussetzung dafür, dass Wärmepumpen die Umweltwärme ins Hausinnere transportieren können. Denn Kältemittel nehmen die Wärme über einen Wärmetauscher aus der Umgebung auf und geben diese über einen weiteren Wärmetauscher an das Heizsystem ab.
Bisher kennen wir Kältemittel vorwiegend aus ihrem Einsatz in Kühlschränken oder Klimaanlagen, wo sie in die umgekehrte Richtung arbeiten: Sie transportieren die Wärme aus dem Inneren des Kühlschranks oder Hauses nach außen.
Das Funktionsprinzip ist in beide Richtungen gleich und findet in einem geschlossenen System statt – dem Kältemittelkreislauf. Bei einer Wärmepumpe funktioniert er wie folgt:
- Im Verdampfer nimmt das flüssige Kältemittel die Umgebungswärme auf und wird dadurch gasförmig.
- Das Kältemittelgas durchläuft den Verdichter, wodurch Druck und Temperatur steigen.
- Im Verflüssiger gibt das Kältemittel die Wärme dann über einen zweiten Wärmetauscher an das Heizsystem ab und wird wieder flüssig.
- Ein Expansionsventil senkt den Druck ab, bevor das Kältemittel zurück in den Verdampfer gelangt
Es gibt verschiedene Kältemittel für Wärmepumpen. Sie alle haben eines gemeinsam: das R am Beginn ihrer Bezeichnung. Es steht für „refrigerant“, also die englische Bezeichnung für Kältemittel. Bisher verwendeten die meisten Wärmepumpen fluorierte Kältemittel – wie z. B. R410A – aktuell kommen vermehrt Wärmepumpen mit dem natürlichen Kältemittel R290 (Propan) auf den Markt. Doch was steckt eigentlich hinter diesen Bezeichnungen?
Diese Kältemittel gibt es
Kältemittel lassen sich in zwei Gruppen einteilen: Sie können natürlichen oder synthetischen Ursprungs sein.
Natürliche Kältemittel
Zu den natürlichen Kältemitteln zählen beispielsweise:
-
Wasser,
-
Ammoniak,
-
Kohlenstoffdioxid,
-
Isobutan und
-
Propan
Sie setzen sich aus den Elementen Sauerstoff, Kohlenstoff, Stickstoff und/oder Wasserstoff zusammen und haben nur geringe Auswirkungen auf die Umwelt.
Synthetische Kältemittel
Synthetische Kältemittel werden künstlich erzeugt und gelten als umweltgefährdend. Es handelt sich um Kohlenwasserstoffe, die behandelt wurden, also halogeniert, chloriert oder fluoriert
Die bekannteste Untergruppe sind die Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), deren Verwendung ab 1987 immer weiter eingeschränkt wurde, weil sie die Ozonschicht schädigen. Seit dem 1. Januar 2000 ist zum Beispiel der Einsatz des FCKW-Kältemitttels R22 verboten, das bis dahin oft in Wärmepumpen verwendet wurde.
Als Ersatz für FCKW kamen zunächst Fluorkohlenwasserstoffe (FKW) ins Spiel. Diese schädigen zwar nicht die Ozonschicht, sind jedoch klimaaktiv, verbleiben also in der Luft und tragen zum Treibhauseffekt bei. Deswegen wird auch die Verwendung dieser Kältemittel in Deutschland immer weiter eingeschränkt.
Vor- und Nachteile von Kältemitteln in Wärmepumpen
Die Wahl des richtigen Kältemittels hängt von verschiedenen Faktoren ab. Vor- und Nachteile ergeben sich im Hinblick auf:
- Chemische Eigenschaften
- Umweltauswirkungen
- Kosten
- Sicherheit
Zu den umweltfreundlichen Optionen zählen Propan (R290) und Isobutan (R600A). Sie haben sehr gute chemische Eigenschaften, gelten jedoch als entflammbar. Allerdings ist das Risiko sehr gering, da Wärmepumpen nur geringe Mengen an Kältemittel benötigen. Bei fluorierten Kältemittel wie R410A ist zwar die Entflammbarkeit geringer, aber sie haben negative Auswirkungen auf die Umwelt.
Propan (R290) zählt daher aktuell zu den Kältemittel mit den meisten Vorteilen für den Einsatz in Wärmepumpen. Denn es punktet mit einer höheren Wärmeübertragung als herkömmliche Kältemittel und optimalen chemischen Eigenschaften für die im Neubau und im Bestand benötigten Temperaturen. Dadurch wird weniger Kältemittel gebraucht: Pro Kilowatt Leistung sind dank einer Neuentwicklung des Fraunhofer Instituts aus dem Jahr 2019 nur knapp 20 Gramm Propan notwendig. R290 ist daher in einer Wärmepumpe ein leistungsfähiges und energie- und ressourcensparendes Kältemittel.
GWP-Werte von Kältemitteln als Indikator für Umwelteinfluss
Der GWP-Wert beschreibt, wie schädlich ein Kältemittel ist, wenn es in die Atmosphäre gelangt.
GWP steht für Global Warming Potential, also das Treibhauspotenzial. Je höher der Wert, desto schädlicher: Als Referenz dient Kohlenstoffdioxid mit einem Wert von 1. Ein Kältemittel mit einem GWP-Wert von 2.000 ist also 2.000-mal umweltschädlicher als CO2.
In der Tabelle sehen Sie die GWP-Werte der verschiedenen Kältemittel im Vergleich:
|
Gruppe |
Kältemittel |
R-Bezeichnung |
GWP-Wert |
|
natürl. |
Ammoniak |
R717 |
0 |
|
natürl. |
Kohlenstoffdioxid |
R744 |
1 |
|
natürl. |
Propan |
R290 |
3 |
|
natürl. |
Isobutan |
R600A |
3 |
|
(H)FKW |
– |
R32 |
675 |
|
(H)FKW |
– |
R134a |
1430 |
|
(H)FKW |
– |
R407C |
1770 |
|
(H)FKW |
– |
R410a |
2090 |
Gut zu wissen: Seit dem 1. Januar 2024 bezuschusst die KfW bei der Wärmepumpen-Förderung. Wärmepumpen, die ein natürliches Kältemittel wie Propan oder Isobutan verwenden, mit einem Bonus von 5 %. Dadurch können Sie nun bei Luft-Wasser-Wärmepumpen bis zu 70 % der KfW-Förderung erhalten.
Verbot von umweltschädlichen Kältemitteln kommt
Mit der F-Gas-Verordnung will die EU den Einsatz von fluorierten Treibhausgasen begrenzen und die Energieeffizienz von Wärmepumpen verbessern. Bis 2050 soll beispielsweise der Einsatz von fluorierten Treibausgasen um 80 bis 95 % sinken. Erste Beschränkungen gelten bereits: Seit 2020 liegt der maximal erlaubte GWP-Wert bei 2.500. 2025 soll er auf 750 sinken.
Diese Kältemittel sind besonders umweltfreundlich
Einige der umweltfreundlichen Kältemittel basieren auf Kohlenwasserstoffen. Dazu zählen R290 (Propan) und R600A (Isobutan), die kein Ozonabbaupotenzial und ein niedriges Treibhauspotenzial haben. Fluorierte Kältemittel wie R32 und R410A sind nicht empfehlenswert, da sie das Ozonloch und den Treibhauseffekt verschlimmern.
So lesen Sie das Typenschild Ihrer Wärmepumpe
Wenn Sie mehr über das Kältemittel in einer Wärmepumpe erfahren möchte, lohnt sich ein Blick auf das Typenschild. Es befindet sich gut sichtbar auf der Außenverkleidung des Geräts und enthält folgende Informationen:
- Kältemittel-Kurzzeichen (z. B. R290)
- Kältemittel-Füllmenge
- Maximal zulässiger Druck (PS)
- Name und Anschrift des Herstellers bzw. des Vertreters
- Bauart, Seriennummer oder Bezugsnummer
- Jahr der Herstellung
Entsorgung von Wärmepumpen-Kältemitteln
Das Kältemittel in einer Wärmepumpe muss normalerweise nicht gewechselt oder nachgefüllt werden, es sei denn, es gibt ein Leck oder andere Probleme im System (z. B. ein Leistungsverlust). In diesem Fall saugen Kältemittelfachkräfte das Kältemittel aus dem defekten System durch ab und ersetzen es durch neues Kältemittel. Danach entsorgen sie das gebrauchte Kältemittel. EU-Vorschriften regeln die Entnahme und das Recycling.
Fluorierte Kältemittel können nach einer Reinigung oftmals für denselben Zweck wiederverwendet werden. Sollte das nicht möglich sein, lassen sie sich in einen oder mehrere stabile Stoffe zerlegen, die keine F-Gase mehr sind. Aber natürliche Kältemittel wie Propan haben gegenüber synthetischen eine noch bessere Recycelbarkeit. Sie sind biologisch abbaubar und hinterlassen keine toxischen Rückstände.
Vattenfall Fazit
Propan eignet sich besonders gut für Wärmepumpen
Das beste Kältemittel für Wärmepumpen ist aktuell Propan (R290). Denn es ist umweltfreundlich und hat ideale Eigenschaften für einen effizienten Wärmepumpenbetrieb. Daher eignen sich Propan-Wärmepumpen optimal sowohl für den Einsatz im Neubau als auch in Bestandsimmobilien. Außerdem belohnt die KfW Wärmepumpen mit Propan als Kältemittel mit zusätzlichen 5 % Förderzuschuss.
Aufgrund dieser vielen Vorteile bietet Vattenfall aktuell ausschließlich Wärmepumpen an, die mit Propan arbeiten. Erfahren Sie mehr über unsere Luft-Wasser-Wärmepumpen als umweltfreundliche Art des Heizens.
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Wärmepumpen nutzen die Wärme von Luft, Grundwasser oder dem Erdboden zum Heizen oder Kühlen von Gebäuden. Da sie die Umweltwärme nutzbar machen, sind sie ein nachhaltiges Heizsystem mit enormem Zukunftspotenzial.
Wärmepumpen gelten als umweltfreundliche und zukunftsfähige Alternative zu herkömmlichen fossilen Heizmethoden wie Öl- oder Gasheizungen. Doch wie nachhaltig sind Wärmepumpen tatsächlich und welche Faktoren bestimmen den CO2-Fußabdruck dieser Art der Heizung?