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Welche Kältemittel gibt es für Wärmepumpen?
Kältemittel spielen eine zentrale Rolle im Betrieb von Wärmepumpen. Sie sind für die Wärmeübertragung und somit die Effizienz der Anlage verantwortlich. Mit steigenden Umweltanforderungen und gesetzlichen Vorgaben wird die Wahl des richtigen Kältemittels immer wichtiger. Welche Optionen es gibt, welche Vor- und Nachteile sie haben und wie die Zukunft der Kältemittel aussieht, erfahren Sie in diesem Artikel.
Was sind Kältemittel in Wärmepumpen?
Kältemittel sind spezielle Fluide, die in Wärmepumpen Wärme übertragen und so den Heiz- oder Kühlprozess ermöglichen. Sie nehmen Wärme bei niedriger Temperatur auf und geben diese bei höherer Temperatur wieder ab, wodurch ein thermodynamischer Kreislauf entsteht.
In einer Wärmepumpe durchläuft das Kältemittel vier Phasen.
- Zuerst verdampft es im Verdampfer, indem es Wärme aus der Umgebungsluft, dem Erdreich oder dem Wasser aufnimmt.
- Anschließend wird es im Kompressor verdichtet, wodurch sich der Druck und die Temperatur erhöhen.
- Danach gibt das Kältemittel im Kondensator die aufgenommene Wärme an das Heizsystem ab und verflüssigt sich wieder.
- Im letzten Schritt wird das Kältemittel im Expansionsventil entspannt, wodurch der Druck und die Temperatur sinken. Der Kreislauf beginnt dann von vorn.
Diese Funktionsweise macht das Kältemittel zu einem unverzichtbaren Bestandteil jeder Wärmepumpe. Es entscheidet maßgeblich über die Effizienz und Umweltfreundlichkeit der Anlage. Die Wahl des richtigen Kältemittels beeinflusst daher nicht nur die Leistung, sondern auch die Nachhaltigkeit Ihrer Wärmepumpe.
Welche Kältemittel werden in Wärmepumpen eingesetzt?
In Wärmepumpen werden sowohl natürliche als auch synthetische Kältemittel eingesetzt. Diese Kältemittel unterscheiden sich in ihrer Umweltverträglichkeit, Effizienz und Handhabung.
Natürliche Kältemittel sind besonders umweltfreundlich, da sie ein niedriges Treibhauspotenzial (GWP) aufweisen. Am häufigsten werden in Wärmepumpen CO₂ (R744), Propan (R290) und Ammoniak (R717) eingesetzt.
Synthetische Kältemittel werden industriell hergestellt und bieten vielseitige Einsatzmöglichkeiten. Beispiele sind das R32 und Hydrofluorolefine (HFO) wie R1234ze.
Im Folgenden erhalten Sie eine Übersicht über die in Wärmepumpen eingesetzten Kältemitteln:
Welche Vor- und Nachteile haben natürlicher und synthetischer Kältemittel?
Natürliche Kältemittel wie CO₂, Propan und Ammoniak sind umweltfreundlich, da sie ein sehr geringes oder kein Treibhauspotenzial (GWP) aufweisen. Sie gelten aufgrund ihrer Regulierungsfreundlichkeit als zukunftssicher. Zudem bieten sie hohe Energieeffizienz und sind oft kostengünstig. Nachteile sind die erhöhte Brennbarkeit (z. B. Propan) oder Toxizität (z. B. Ammoniak), wodurch Sicherheitsmaßnahmen erforderlich werden. Außerdem benötigen sie spezielle technische Anpassungen, wie hohe Druckbeständigkeit bei CO₂, was die Systemkosten erhöhen kann.
Synthetische Kältemittel wie R32 oder HFOs bieten Vielseitigkeit und hohe Sicherheitsstandards, da sie meist nicht toxisch oder nur schwer brennbar sind. Sie sind in vielen bestehenden Systemen etabliert und haben eine bewährte Infrastruktur. Nachteile sind jedoch ihr oft hohes Treibhauspotenzial, wodurch sie ab 2025 teils verboten werden. Alternativen wie HFOs sind zwar umweltfreundlicher, aber teurer und weniger verbreitet.
Hier finden Sie eine Übersicht der Vor- und Nachteile der jeweiligen Kältemittel für Wärmepumpen:
Welche gesetzlichen Vorgaben gelten ab 2025?
Ab 2025 dürfen in neuen Wärmepumpen und Klimaanlagen keine Kältemittel mit einem Treibhauspotenzial (GWP) von über 750 mehr verwendet werden. Diese Regelung ist Teil der EU-F-Gase-Verordnung, die den Klimaschutz fördert und den Einsatz umweltfreundlicherer Alternativen vorantreiben soll.
Betroffen sind vor allem synthetische Kältemittel wie R410A, die bisher häufig eingesetzt wurden. Erlaubt bleiben natürliche Kältemittel wie CO₂ (R744) und Propan (R290) sowie synthetische Alternativen mit niedrigem GWP, wie R32 oder HFO-Kältemittel (z. B. R1234ze).
Zudem sind Anlagenbetreiber zur Durchführung von Dichtheitsprüfungen bei bestehenden Systemen und zur umweltgerechten Entsorgung der Kältemittel verpflichtet.
Wie wähle ich das richtige Kältemittel für eine Wärmepumpe?
Das richtige Kältemittel für eine Wärmepumpe wird anhand der Kriterien Umweltverträglichkeit, Effizienz und Sicherheit ausgewählt. Diese Faktoren beeinflussen nicht nur die Leistung der Anlage, sondern auch ihre Nachhaltigkeit und die Einhaltung gesetzlicher Vorgaben.
- Umweltverträglichkeit ist entscheidend, da Kältemittel mit einem hohen GWP, ab 2025 nicht mehr in neuen Anlagen erlaubt sind. Natürliche Kältemittel wie CO₂ (R744) oder Propan (R290) sind hier zukunftssichere Alternativen.
- Effizienz spielt ebenfalls eine Rolle, da Kältemittel wie Propan oder R32 durch ihre thermodynamischen Eigenschaften einen energieeffizienten Betrieb ermöglichen.
- Sicherheitsaspekte wie Brennbarkeit oder Toxizität sollten bei der Wahl ebenfalls berücksichtigt werden, da sie den Installationsaufwand und die Betriebssicherheit beeinflussen.
Die Wahl hängt letztlich vom Einsatzzweck ab – beispielsweise eignen sich natürliche Kältemittel gut für umweltbewusste Haushalte, während synthetische Alternativen in bestehenden Anlagen oft praktikabler sind.
Nachhaltigkeit und Zukunftstrends bei Kältemitteln
Die Entwicklung bei Kältemitteln zeigt einen klaren Trend weg von HFKW mit hohem GWP hin zu natürlichen Alternativen wie CO₂ und Propan sowie synthetischen HFOs. Gesetzliche Vorgaben, wie der Phase-Down-Plan der EU-F-Gase-Verordnung, reduzieren die zulässige Menge an Kältemitteln mit hohem GWP schrittweise bis 2030. Die Grafik zeigt, wie der Einsatz solcher Kältemittel von 93 % (2015) auf nur noch 21 % (2030) sinkt.
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Forschung und Innovation konzentrieren sich auf die Weiterentwicklung natürlicher Kältemittel und deren Einsatz in effizienteren Systemen. Zukunftstechnologien wie magnetische Kühlung oder thermoelektrische Verfahren könnten Kältemittel langfristig ergänzen oder ersetzen. Dies unterstützt die Ziele der Klimaneutralität und macht Wärmepumpen nachhaltiger.
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Bildquelle: Umweltbundesamt
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