Kältemittel R290: Künftig nur noch Propan für Wärmepumpen?

Das Kältemittel R290 ist ein farbloses, geruchloses und ungiftiges Gas. Es gehört zur Gruppe der Kohlenwasserstoffe und besteht aus den Elementen Kohlenstoff (C) und Wasserstoff (H). R290 ist ein natürliches und umweltfreundliches Kältemittel, das einen sehr geringen GWP-Wert von drei aufweist (GWP = Treibhauspotenzial). R290 wird bspw. als Kältemittel in Wärmepumpen, Kühlschränken und Klimaanlagen eingesetzt. Da Propan entflammbar ist, gelten für einige Geräte mit R290 besondere Sicherheitsvorschriften.

Das Funktionsprinzip jeder Wärmepumpe basiert auf einem Kältemittelkreislauf:

Um Heizwärme zu erzeugen, nimmt das Kältemittel die Energie aus der Umgebung (Erde, Wasser, Luft) auf. Das anfänglich flüssige Kältemittel verdampft durch diesen Vorgang und setzt so den Wärmepumpenkreislauf in Gang. Anschließend gelangt es in den elektrischen Verdichter, wo es komprimiert wird. Durch die Komprimierung erhöht sich die Temperatur des Kältemittels erheblich, und es gibt seine gespeicherte Energie an den Heizkreislauf ab. Dadurch kühlt es ab und verwandelt sich erneut in eine flüssige Form. Dieser Kreislauf setzt sich fort, um kontinuierlich Wärme zu erzeugen.

Wärmepumpenkreislauf:

Ein wesentlicher Vorteil von Wärmepumpen, die R290 als Kältemittel nutzen, ist die verbesserte Umweltverträglichkeit. Durch sein geringes Treibhauspotenzial ist R290 nicht von den Bestimmungen der F-Gase-Verordnung betroffen. Durch die Verordnung dürfen einige synthetische Kältemittel, die einen besonders hohen GWP-Wert aufweisen, künftig nicht mehr in Wärmepumpen zum Einsatz kommen.

R290 weist zudem günstige thermodynamische Eigenschaften auf, die eine effiziente Wärmeübertragung ermöglichen und somit zu einer effektiven Nutzung der Energiequelle beitragen. Für Wärmepumpen mit R290 gelten außerdem die gleichen Bedingungen wie für solche mit anderen Kältemitteln.

Gut zu wissen: Seit 2023 erhalten Wärmepumpen mit Propan im Rahmen der BEG-Heizungsförderung einen zusätzlichen Bonus, der den Fördersatz um fünf Prozent erhöhen kann.

Obwohl R290 ein sicheres und ungiftiges Kältemittel ist, ist es entflammbar. Daher müssen bei der Installation und dem Betrieb von Wärmepumpen mit Kältemittel R290 spezielle Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. In der Vergangenheit wurde Propan größtenteils in Groß- und Industriewärmepumpen eingesetzt und war im Privatbereich kaum anzufinden. Entscheidend ist nämlich die Menge des Kältemittels. Eine Wärmepumpe, die eine Heizleistung von fünf bis zehn kW hat, darf nicht mehr als 150 Gramm Kältemittel enthalten. Wird dieser Wert überschritten, gelten erhöhte Sicherheitsanforderungen, die in privaten Wohngebäuden zu teuer und aufwändig sind.

Durch den hohen Umweltaspekt wurde R290 in jüngster Zeit immer beliebter und zunehmend für kleine und mittlere Wärmepumpen verwendet. Dank neuer Techniken und Sicherheitskonzepte können Wärmepumpen mit R290 mittlerweile auch im Privatbereich eingesetzt werden. Spezielle Verdichter sorgen dafür, dass kein Propan entweichen kann. Dank hermetisch dichter Kältekreisläufe kommt es zudem nicht mit dem Wasserkreislauf in Berührung. Zusätzlich sorgen Abstandsregeln dafür, dass Propan-Wärmepumpen nicht in die Nähe von Lichtschächten aufgestellt werden. Im Jahr 2019 ist es dem Fraunhofer-Institut gelungen, die Füllmenge des Kältemittels Propan so stark zu reduzieren, dass Wärmepumpen mit R290 als Kältemittel nun auch in Wohnräumen sicher installiert und betrieben werden können.

Propan-Wärmepumpen weisen eine vergleichbare Effizienz wie andere Wärmepumpen auf und eignen sich auch für den Einsatz im Alt- und Bestandsbau. Für einen sparsamen Betrieb ist die Heizleistung, passende und großflächige Heizkörper sowie die korrekte Dimensionierung der Wärmepumpe entscheidend. Unabhängig vom Kältemittel sind eine gründliche Planung und sorgfältige Installation durch einen Experten daher entscheidend für einen sparsamen Betrieb im Altbau.

Neben R290 gibt es zahlreiche weitere Kältemittel, die in Wärmepumpen eingesetzt werden. Das synthetische Kältemittel R32 wird bspw. oftmals für Wärmepumpen genutzt, die spezielle Anforderungen erfüllen und besonders leistungsstark sein sollen. Das ungiftige und umweltschonende R32 hat im Vergleich zu anderen synthetischen Kältemitteln ein bis zu 70 Prozent geringeres Treibhauspotenzial. Neben seiner besseren Umweltbilanz enthält R32 zudem keine giftigen PFAS (Per- und polyfluorierte Alkylverbindungen). Daher fällt es auch nicht unter das ab 2025 geplante Verbot der F-Gase-Verordnung der Europäischen Union, von der viele andere synthetische Kältemittel betroffen sind.

Bei der Wahl zwischen R290 und R32 als Kältemittel für Wärmepumpen sind folgende Punkte zu beachten:

• Umweltverträglichkeit: Beide Kältemittel weisen ein niedriges Treibhauspotenzial auf und sind umweltfreundlicher als viele andere Kältemittel. R290 hat jedoch ein noch niedrigeres Treibhauspotenzial als R32 und wird daher als das umweltfreundlichere Kältemittel betrachtet.
• Sicherheit: Propan ist entflammbar, daher erfordert der Einsatz von R290 besondere Sicherheitsvorkehrungen, um das Risiko von Lecks und Bränden zu minimieren. Im Gegensatz zu Propan ist R32 nur sehr schwer entflammbar. Dadurch können Wärmepumpen besonders flexibel und bspw. auch in der Nähe von Lichtschächten aufgestellt werden.
• Energieeffizienz: Beide Kältemittel bieten gute thermodynamische Eigenschaften und ermöglichen hohe Wirkungsgrade von Wärmepumpen. Es gibt keine signifikanten Unterschiede in Bezug auf die Energieeffizienz zwischen den beiden Kältemitteln.
• Verfügbarkeit und Kosten: R32 ist derzeit in der Wärmepumpenindustrie weit verbreitet und leicht verfügbar. R290 wird jedoch zunehmend als Alternative eingesetzt. Die Kosten für die Installation und den Betrieb von Wärmepumpen mit beiden Kältemitteln können ähnlich sein, wobei möglicherweise geringfügige Unterschiede je nach Region und Anbieter bestehen.

Wärmepumpen, die mit Propan betrieben werden, schonen die Umwelt zusätzlich und sind in der Regel genauso sicher wie Anlagen mit herkömmlichen Kältemitteln. Durch Anpassung der staatlichen Heizungsförderung nach BEG erhalten Wärmepumpen, die Propan als Kältemittel nutzen, einen zusätzlichen Bonus über fünf Prozent. Zudem plant die Regierung, dass ab 2028 nur noch Wärmepumpen mit natürlichem Kältemittel förderfähig sind. Aufgrund seines geringen Treibhauspotenzials und seiner hohen Umweltverträglichkeit wird R290 künftig aller Voraussicht nach viele synthetische Kältemittel ersetzen.

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