Wärmepumpen mit R290: effizient, umweltfreundlich und PFAS-frei

Das natürliche Kältemittel R290 (Propan) ist für seine thermodynamischen Eigenschaften bekannt, was den Einsatz im Heizungsbereich beliebt macht. Da R290-Wärmepumpen keinen Zusatz von PFAS benötigen, arbeiten sie auch im Hinblick auf die F-Gase-Verordnung effizient, umweltfreundlich, sicher und nachhaltig. Maarten Ouwehand, Teamleiter Heizung bei WOLF Energy Systems, erläutert die Vorteile von R290.

"Neben der Effizienz werden bei der Bewertung von Wärmepumpen zunehmend auch die Umwelteigenschaften des verwendeten Kältemittels berücksichtigt", sagt er. "Dafür gibt es gute Gründe, denn viele synthetische Kältemittel enthalten schädliche Poly- und Perfluoralkylsubstanzen (PFAS)." PFAS gelten als giftig und sind daher in ganz Europa verboten. "Da es sich um biologisch sehr schwer abbaubare (dauerhafte) Chemikalien handelt, reichern sie sich in der Umwelt und schließlich im menschlichen Körper an. Dort können sie die Leber schädigen und Schilddrüsenstörungen, Fettleibigkeit, Fruchtbarkeitsstörungen und Krebs verursachen."

Natürlich und umweltfreundlich 

Im Gegensatz dazu ist das natürliche Kältemittel R290 ein wirklich "sauberes Mittel", so Ouwehand. "Es ist ein natürlicher, nahezu unbegrenzt verfügbarer Kohlenwasserstoff mit hervorragenden Kühleigenschaften. R290 ist nicht schädlich für die Ozonschicht und hat ein sehr niedriges Global Warming Potential (GWP) von 3, während seine thermodynamischen Vorteile groß sind.

- Vorlauftemperaturen bis zu 70°C möglich, auch bei niedrigen Außentemperaturen.

- Hoher COP von 4,65 bei A2/W35 gemäß EN14511.

- Hoher EER-Wert von 5,92 für A35/W18 gemäß EN14511.

Der letztgenannte Wert ist besonders interessant, wenn die Wärmepumpe sowohl zum Heizen als auch zum Kühlen eingesetzt wird.

Maximale Sicherheit

Der einzige Nachteil von R290 ist seine Entflammbarkeit. Deshalb ist das Kältemittel in die Sicherheitsgruppe 3 nach DIN EN 378 (Kälteanlagen und Wärmepumpen - Sicherheits- und Umweltanforderungen) eingestuft. "Bei der Monoblock-Wärmepumpe WOLF CHA wird die Sicherheit dadurch gewährleistet, dass der Kälteteil komplett in einem hermetisch geschlossenen Kreislauf im Außengerät untergebracht ist. Die Wärme wird über Wasser an das Gebäude abgegeben. Somit ist auch für die Installation kein Kältegutachten erforderlich. Etwaige Leckagen des Kältemittels, die in der Natur ohnehin vorkommen, stellen für die Installateure kein Umwelt- oder Gesundheitsrisiko dar. Sie müssen nicht in den Kältekreislauf eingreifen, der bereits werkseitig befüllt ist. Genaue Installationsvorgaben sorgen für maximale Sicherheit."

F-Gase-Verordnung spricht für R290 

Ein weiterer Aspekt, der für R290 spricht, ist die seit dem 1. Januar 2015 geltende F-Gase-Verordnung. "Während die meisten bisher in Wärmepumpen eingesetzten Kältemittel inzwischen als klimaschädlich eingestuft werden, nimmt die F-Gase-Verordnung Propan ausdrücklich vom Verbot klimaschädlicher und ozonabbauender Kältemittel aus", sagt Ouwehand. Ziel der F-Gase-Verordnung ist es, die Verwendung von Kältemitteln auf Basis von Fluorkohlenwasserstoffen (HFKW) in einem Stufenplan drastisch zu reduzieren. Die Verordnung soll bis 2030 zu einer Reduzierung des CO2-Äquivalents auf 21% führen. Darüber hinaus gibt es Verbote für die weitere Verwendung von HFKW-Kältemitteln in bestimmten Anwendungsbereichen. "Experten gehen davon aus, dass diese schrittweise Mengenreduzierung (F-Gas-Phase-Out) und die damit verbundene Verknappung von Kältemitteln mit hohem GWP zu massiven Preissteigerungen und technischen Störungen auf dem Markt führen wird. Vor allem Anlagen, die regelmäßig gewartet werden müssen, werden von dem Preisanstieg betroffen sein."

GWP als Schlüsselparameter 

Seit 2015 bestimmt der sogenannte GWP-Wert die Wahl des Kältemittels. "Dieser GWP-Wert definiert den durchschnittlichen Erwärmungseffekt einer chemischen Verbindung oder eines Kältemittels auf die Erdatmosphäre über einen Zeitraum von 100 Jahren, verglichen mit der gleichen Menge Kohlendioxid (CO2)", erklärt Ouwehand. "Er entspricht also dem CO2-Äquivalent einer chemischen Verbindung. Das Kältemittel R290 hat einen GWP-Wert von 3 und damit nur einen minimalen Treibhauseffekt." Der ODP-Wert, das Ozonabbaupotenzial eines Kältemittels, ist ein weiterer Kennwert, der die Eigenschaften einer chemischen Verbindung beschreibt. "Der ODP-Wert beschreibt den relativen Effekt des Ozonabbaus, der durch eine Substanz verursacht werden kann. Der Referenzwert für den ODP-Wert 1 ist R11 (Trichlorfluormethan). Werte über 1 sind stärker ozonabbauend, während Werte unter 1 weniger ozonabbauend sind. R290 hat einen OPD-Wert von 0.

Ausgezeichnete Wahl

Die EU hat vor kurzem ein Verbot der Verwendung von F-Gasen in Split-Klimageräten und Wärmepumpen in Kraft gesetzt, das 2035 in Kraft treten wird. "Diese Entscheidung steht im Einklang mit dem Trend, Kältemittel mit hohem GWP-Wert schrittweise aus dem Verkehr zu ziehen und Kältemittel mit niedrigem GWP-Wert breit einzusetzen", so Ouwehand. "Kältemittel mit einem hohen GWP-Wert werden immer teurer in der Wartung, da das Kältemittel knapper wird. Das bedeutet, dass aktuelle (günstige) Wärmepumpen mit Kältemitteln mit hohem GWP-Wert hohe Folgekosten für Wartung und Entsorgung haben können. Entscheidet man sich dagegen für eine R290-Wärmepumpe, kann man sicher sein, dass während der geschätzten Lebensdauer der Wärmepumpe keine zusätzlichen Kosten durch Kältemittelknappheit anfallen. Mittelfristig gebe es keine nennenswerte Alternative zu natürlichen Kältemitteln in Bezug auf Umweltfreundlichkeit, Effizienz und Verfügbarkeit. "Das Kältemittel R290 überzeugt weiterhin. Es ist sicher beherrschbar, kostengünstig und effizient in der Anwendung und damit eine hervorragende Wahl."