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Kältemittel in Wärmepumpe

Das sollten Sie beachten

Im Jahr 2020 wurden in Deutschland rund 120.000 Wärmepumpen installiert, was einem Zuwachs von 40% im Vergleich zum Vorjahr entspricht. Im Jahr 2021 stieg der Wärmepumpenabsatz nochmals um 28% – Tendenz steigend.1 Die Wärmepumpe ist vor allem aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit beliebt. Welche Rolle dabei das benötigte Kältemittel spielt und worauf Sie beim Kauf achten sollten, klären wir in diesem Artikel.

Was genau ist ein Kältemittel?

Die DIN EN 378-1 definiert Kältemittel als Fluid, das zur Wärmeübertragung in einer Kälteanlage zum Einsatz kommt. Dabei wird bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufgenommen und bei höheren Temperaturen sowie höherem Druck Wärme abgegeben. Der Aggregatzustand des Kältemittels ändert sich währenddessen von flüssig zu gasförmig und umgekehrt.

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden die Begriffe Kältemittel und Kühlmittel oft synonym verwendet. Technisch gesehen ist dies jedoch nicht korrekt. Eine Wärmepumpe funktioniert nicht ohne Kältemittel und ein einfaches Kühlmittel reicht dafür nicht aus. 

Das sind die Unterschiede:

  • Ein Kältemittel transportiert Wärme ab – auch, wenn die Umgebungstemperatur höher ist als der Gegenstand, der gekühlt werden soll. Das ist zum Beispiel bei einem Kühlschrank der Fall.
  • Ein Kühlmittel hingegen kann Wärme nur von einem Gegenstand wegtransportieren, wenn die Umgebungstemperatur kälter ist. Beispielsweise gibt das durch den Motor eines Autos aufgeheizte Kühlmittel die Wärme an die kühlere Umgebung ab.
Funktionsweise einer Wärmepumpe

Für eine aktive Kühlung, bei der Temperaturen unter der Umgebungstemperatur liegen sollen, ist ein Kältemittel erforderlich wie es in der Industrie, Kühlschränken, Gefriertruhen oder Klimaanlagen von Autos zum Einsatz kommt. Die Temperatur des Innenraums soll hier immer niedriger sein als außerhalb.

 

Die Wärmepumpe funktioniert genauso, nur mit umgekehrten Vorzeichen. Der Umgebung wird Wärme entzogen und dem Gebäude (bzw. dem Heizungssystem) zugeführt. Je nach Wärmepumpen-Art kann der Kältemittel-Kreislauf separat installiert oder in das Gerät integriert sein. Letzteres ist beispielsweise bei der Luft/Wasser-Wärmepumpe CHA-Monoblock von WOLF der Fall.

Eigenschaften von Kältemitteln

Kältemittel können je nach Einsatzgebiet unterschiedliche Eigenschaften aufweisen. Einige Merkmale sind jedoch bei allen identisch. Grundsätzlich erfüllen alle Kältemittel folgende physikalische Voraussetzungen:

Allgemeine Eigenschaften

Sie weisen einen niedrigen Siedepunkt.

Sie sind chemische äußerst stabil aufgebaut.

Zur Verflüssigung ist ein geringer Druck notwendig.

Sie weisen eine hohe Leistungszahl auf.

Sie haben ein geringes Dampfvolumen.

Kältemittel-Arten im Überblick

Die Unterschiede ergeben sich je nach Einsatzbereich und Kältemittel-Art:

  • FKW - Fluorkohlenwasserstoffe (chlorfrei)
  • HFKW - halogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (chlorfrei)
  • HFO - halogenierte Fluor-Olefine
  • Natürliche Kältemittel (zum Beispiel Propan)
  • FCKW - Fluorchlorkohlenwasserstoffe (nicht mehr erlaubt)
  • HFCKW - halogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (nicht mehr erlaubt)
     

Einige Kältemittel-Arten (wie die bekannten FCKW) sind mittlerweile verboten, weil sie die Ozonschicht der Atmosphäre schädigen, wenn sie in die Umwelt entweichen.

Diese Kältemittel kommen in Wärmepumpen zum Einsatz

Der aktuell übliche Standard ist die Verwendung fluorierter Kohlenwasserstoffe wie FKW und HFKW. Diese Kältemittel kommen in den meisten Wärmepumpen zum Einsatz, aber auch in Klimaanlagen von Gebäuden und Fahrzeugen sind sie unter Bezeichnungen wie R134a gebräuchlich.

In Zukunft soll der Anteil an natürlichen Kältemitteln wie Propan (R290), Ammoniak oder CO2 wachsen, um die Gefahr durch potenziell klimaschädliche fluorierte Kältemittel zu reduzieren. Besonders R290 gilt als zukunftsfähige Alternative für Kältemittel von Wärmepumpen, da es mit hohen Vorlauftemperaturen kompatibel ist, ein sehr geringes „Global Warming Potential“ (GWP) aufweist und kostengünstig ist.

Der GWP-Wert beschreibt das relative Treibhauspotenzial von Kältemitteln im Vergleich zu CO2. Normalerweise ist ein Kältekreis luftdicht abgedichtet und muss während der durchschnittlichen Lebensdauer einer Heizungsanlage nicht geöffnet werden. Gelangen Kältemittel wie FKW oder HFKW aber durch undichte Stellen oder bei der Entsorgung von Altanlagen in die Umwelt, liegt bei Klimaschädlichkeit tausendfach höher als bei CO2. Darum ist es wichtige, auch auf den GWP-Wert zu achten. 

Allerdings sind je nach Anwendungsbereich auch technische Aspekte zu beachten. Deswegen ist die Umstellung auf natürliche Alternativen nicht immer problemlos möglich, etwa wenn das Kältemittel nicht brennbar sein soll. Die gesetzliche Grundlage für den Umgang mit Kältemitteln in Wärmepumpen und anderen Anlagen ist die sogenannte F-Gas-Verordnung (F-Gas-V). Die Verordnung beinhaltet folgende Aspekte:
 

  • Verkaufsmengen teilflourierter Kohlenwasserstoffe (HFKW) auf 20% im Vergleich zu der im Jahr 2015 festgelegten Ausgangsmenge senken (bis 2030)
  • Verwendungsverbot, wenn die Nutzung klimafreundlicher Alternativen technisch möglich ist
  • Umfangreiche Vorschriften zur Dichtheitsprüfung von Kältekreisen, der Kennzeichnung und Entsorgung von Kältemitteln

Der Wartungsaufwand ist gering

Um die einwandfreie Funktion zu gewährleisten, ist eine Wartung und Prüfung der Heizung notwendig. Gesetzlich vorgeschrieben ist eine jährliche Dichtheitsprüfung laut F-Gas-V bei Wärmepumpen allerdings nur bei Anlagen, die mehr als 5 Tonnen CO2-äquivalente Treibhausgase als Kältemittel enthalten. Bei hermetisch abgeschlossenen Systemen liegt die Grenze sogar bei 10 Tonnen.

 

Dieses Limit erreichen Sie im Einfamilienhaus in der Regel nicht. Folglich ist dort keine Wartung vorgeschrieben. Verwenden Sie eine Monoblock-Wärmepumpe wie die CHA von WOLF, ist der gesamte Kältekreislauf ins Gerät integriert. Dennoch ist eine fachgerechte Prüfung der gesamten Heizungsanlage in regelmäßigen Abständen grundsätzlich zu empfehlen, zumal sich die Kosten hierfür in Grenzen halten.

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Ohne Kältemittel geht bei Wärmepumpen nichts

Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe erfordert zwingend den Einsatz eines adäquaten Kältemittels. Neben der technischen Eignung ist jedoch auch die Klimaschädlichkeit der Gase zu berücksichtigen. Da der Anteil von Fluorkohlenwasserstoffen in Kältemitteln für Wärmepumpen bis 2030 um ein Fünftel reduziert werden soll, sollten Hausbesitzer bereits heute nach zukunftssicheren Alternativen suchen.

 

Mit Produkten wie der CHA-Monoblock von WOLF steht schon jetzt eine leistungsstarke Wärmepumpe mit umweltfreundlichem Kältemittel zur Verfügung, die zudem sehr wartungsarm ist und effizient arbeitet. Bevor Sie eine Entscheidung treffen, sollten Sie jedoch stets eine individuelle Beratung in Anspruch nehmen.

Top Beratung bei WOLF

Wenn Sie eine effiziente Wärmepumpe für Ihr Bestandsgebäude oder einen Neubau suchen, sollten Sie sich eingehend beraten lassen. Die richtige Dimensionierung und eine sorgfältige Planung sind entscheidend für eine effiziente Heizung. Die Experten von WOLF Heiztechnik helfen Ihnen gerne weiter.

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