- Faktencheck: Welche Kältemittel sind sicher und morgen noch gut genug?
- Mehr über die wichtigsten Eigenschaften von Kältemitteln für Wärmepumpen erfahren.
- Eine gute Übersicht über synthetische und natürliche Kältemittel Wärmepumpe finden!
Die Kältemittel, die in Wärmepumpen zirkulieren, sind eine der wichtigsten Komponenten für deren effizienten Betrieb. Kältemittel sind fluide Lösungen, die Wärme sehr gut leiten. Deshalb sind sie als Betriebsstoffe zur Wärmeübertragung in Wärmepumpen Heizungen, Klimaanlagen und etlichen Haushaltsgeräten unersetzlich.
Ohne gutes Kältemittel geht nichts. Jeder Stoff hat dabei seine eigenen Vorteile und Nachteile. Einige Lösungen sind besonders günstig herzustellen und extrem effizient, dafür aber schädlich fürs Klima. Andere Stoffe sind kaum weniger effizient, ebenso günstig bei der Herstellung und zugleich noch viel besser für Klima und Umwelt.
Neben der Effizienz ist vor allem die Sicherheit ein weiterer entscheidender Faktor bei der Auswahl des richtigen Kältemittels. In diesem Ratgeber Artikel erfährst Du, welche Kältemittel was können, welche besonders sicher sind und vor allem, welche Kältemittel noch eine lange Zukunft vor sich haben. Wir prüfen für Dich die Fakten!
Warum braucht jede Wärmepumpe ein Kältemittel?
Gemäß der Funktion einer Wärmepumpe, wie wir sie im Hauptartikel zur Wärmepumpe näher beschrieben haben, entzieht die moderne Heizungsanlage der Umgebung Energie und wandelt diese in Wärme zum Heizen um. Dabei spielen viele wichtige Bauteile und Komponenten innerhalb der Wärmepumpe eine wichtige Rolle. Beispielsweise sind in diesem Rahmen der Verdamper, der Verdichter, der Verflüssiger oder das Expansionsventil genannt.
„Ohne Kältemittel funktioniert keine Wärmepumpe!“
Der eigentlichen Wärmeaustausch, rein stofflich betrachtet, geschieht allerdings vor allem über das in der Anlage zirkulierende Kältemittel. Ohne das Fluid im Gerät gibt’s keinerlei Funktion in der Wärmepumpe. Es ist das Kältemittel, das die thermische Energie aufnimmt, zur Wärmepumpe transportiert, dort verdichtet wird und seinen Aggregatzustand ändert, damit die Heizung läuft. Dann beginnt der Kreislauf von vorne.
Eigenschaften von Wärmepumpen Kältemitteln
Jedes Kältemittel, das beim Transport von Wärmeenergie einen Kreislauf in einer Heizung durchläuft, muss verschiedenen physikalischen Ansprüchen genügen. Denn prinzipiell muss es Wärme auf einem geringen Temperatur- und Druckniveau aufnehmen und später auf einem höheren Niveau wieder abgeben können.
5 wichtige Eigenschaften sollten deshalb alle guten Wärmepumpen Kältemittel aufweisen (von A-Z):
- Volumen: geringes Dampfvolumen
- Fluidität: geringer Verflüssigungsdruck, der zu einer hohen Leistungszahl führt (meint den Druck, unter dem sich das Kältemittel verflüssigen lässt)
- Haltbarkeit: hohe chemische Stabilität
- Interaktion: niedrige Siedetemperatur
- Umwelt: weniger Schädlichkeit fürs Klima (falls das Kältemittel bei einem Leck doch einmal austritt)
Die jeweilige genaue Beschaffenheit des Kältemittels hängt also stark davon ab, wo es später zur Anwendung kommen soll. Nicht jedes Wärmepumpen Kältemittel ist zum Beispiel gleichermaßen perfekt auch für jede mobile Split-Klimaanlage oder als Kühlmittel für jeden Kühlschrank geeignet. Selbst wenn Kältemittel und Kühlmittel umgangssprachlich oft gleichgesetzt werden, sind sie es nämlich physikalisch nicht unbedingt.
10 Arten von Kältemitteln für die Wärmepumpe
Es gibt verschiedene Arten von Kältemitteln, die in der Technik von Wärmepumpen eingesetzt werden können. Die Wahl des richtigen Kältemittels garantiert die effiziente und sichere Funktionsweise der Wärmepumpe. Zu den gängigsten Kältemitteln mit hohem Wirkungsgrad in einer Wärmepumpe gehören heute in der Regel synthetische und natürliche Kältemittel.
Neue synthetische Lösungen haben sich von den 1930er Jahren bis heute auf breiter Ebene durchgesetzt. Sie werden zumeist auf Basis von teilweise oder vollständig fluorierten Kohlenwasserstoffen hergestellt und zeichnen sich durch extrem gute physikalische und chemische Eigenschaften für den Betrieb einer Wärmepumpe aus. Einziges Problem: Synthetische Kältemittel der Klassen FKW, HFKW oder SF6 sind gar nicht gut für Klima und Umwelt!
„Sowohl natürliche als auch synthetische Kältemittel bieten jeweils Vorteile und Nachteile. Ihre ausgesprochen ungünstige Klimabilanz dürfte die synthetischen Stoffe jedoch bald schon vom Markt verschwinden lassen.“
Ihr Treibhauspotenzial ist nämlich sehr viel höher als das von natürlichen Kältemitteln. Gemessen wird diese Leistungszahl mit dem sog. GWP-Wert. GWP steht für „Global Warming Potential“ und dient als anerkannter Vergleichsmaßstab. Den Referenzpunkt dafür liefert die Klimawirksamkeit von normalem Kohlendioxid (CO2). Das maßgebende CO2-Äquivalent besitzt in diesem Sinne ein Treibhauspotenzial von genau 1.
Schaut man im Vergleich auf den GWP-Wert von effizienten synthetischen und natürlichen Kältemittel, wird schnell klar, weshalb synthetische Kältemittel ihre Zukunft hinter sich haben. Hinzu kommt, dass bestimmte natürliche Kältemittel, die teils schon bis in die besagten 1930er Jahre hinein als solche genutzt wurden, ebenfalls gute Eigenschaften als Kältemittel aufweisen, wenngleich sie teils einige andere Nachteile mit sich bringen.
5 Arten synthetischer Kältemittel für die Wärmepumpe
| Synthetisches Kältemittel | Bezeichnung | GWP-Wert | Eigenschaften |
| Difluormethan (CH2F2) | R-32 | 635 | In den meisten gar nicht mal so alten Klimaanlagen und auch immer noch in vielen Luft-Wärmepumpen wird dieses Kältemittel eingesetzt. R32 arbeitet sehr effizient, weil es Wärmeenergie extrem gut transportieren kann. Außerdem ist es zwar immer noch sehr klimaschädlich, aber doch schon deutlich weniger als vergleichbare synthetische Alternativen. Einatmen, Hautkontakt oder Augenkontakt sind für Menschen gefährlich. |
| 23% Difluormethan (CH2F2) + 25% Pentafluorethan (CHF2CF3) + 52% Tetrafluorethan (C2H2F4) | R-407C | 1.773 | Dieses Kältemittel ist weder brennbar noch toxisch. Der farblose Stoff eignet sich besonders gut für Wärmepumpen mit Verdrängungsverdichtern und Direktverdampfung. R-407C ist ein zeotropes Kältemittelgemisch, das aus drei Komponenten mit sehr unterschiedlichen Siedetemperaturen besteht. Einatmen, Hautkontakt oder Augenkontakt wirkt schädlich auf Menschen. |
| 50% Difluormethan (CH2F2) + 50% Pentafluorethan (CHF2CF3) | R-410A | 2.088 | R-410A ist ein Gemisch, das jeweils zur Hälfte aus R-32 und R-125 besteht. Es wurde als Drop-In Ersatz für das seit einigen Jahren verbotene R-22 Kältemittel entwickelt. Der Stoff zeigt praktisch das gleiche (physikalisch überragende) Verhalten wie das R-22. Aufgrund des vergleichsweise hohen Dampfdruckes besitzt es eine sehr hohe volumetrische Kälteleistung. Einatmen, Hautkontakt oder Augenkontakt sind für Menschen gefährlich. |
| Pentafluorethan (CHF2CF3) + Tetrafluorethan (C2H2F4) + Isobutan (C4H10) | R-417A | 2.346 | Diese Kältemittel ist ein Gemisch aus R-125, R-134a und R-600a. Der Stoff stellt wie auch das R-410A Kältemittel einen Drop-In Ersatz für das seit einigen Jahren verbotene R-22 dar. Bei hohen und mittleren Temperaturen arbeitet es sehr effizient. An bestehenden Anlagen ist es prima für Retrofit-Vorgänge geeignet. Einatmen, Hautkontakt oder Augenkontakt sollten Menschen vermeiden. |
| Tetrafluorethan (C2H2F4) | R-134a | 1.430 | R134a, das sog. alte synthetische Kältemittel, zählt zu den HFKW-Kältemitteln. Dank seines extrem niedrigen Siedepunktes verdampft es mit äußerst geringer thermischer Energie, was einen raschen Wärmeentzug möglich macht. Zudem ist es weder entzündlich noch explosiv. Es wurde noch bis 2011 neu verbaut (vor allem in Fahrzeugen und mobilen Klimaanlagen), seitdem aber nicht mehr. Einatmen, Hautkontakt oder Augenkontakt sind für Menschen gefährlich. |
5 Arten natürlicher Kältemittel für die Wärmepumpe
| Natürliches Kältemittel | Bezeichnung | GWP-Wert | Eigenschaften |
| Ammoniak (NH3) | R-717 | 0 | Ammoniak ist ein preisgünstiger Betriebsstoff, der sehr energieeffizient funktioniert und zu niedrigen Kosten zu produzieren ist. Sein CO2-Äquivalent liegt überragend niedrig. Allerdings ist Vorsicht im Umgang geboten, denn bei Austritt kann der Stoff giftig und panikerzeugend auf Menschen wirken. |
| Isobutan (C4H10) | R-600a | 3 | Isobutan ist ein farbloses, nahezu geruchloses und brennbares Gas. Natürliche Kohlenwasserstoffe wie Isobutan sind schwerer als Luft und sinken bei einer Leckage deshalb zu Boden. Vorsicht im Umgang ist angebracht, weil der Stoff in hohen Konzentrationen narkotisierend und erstickend auf Menschen wirken kann. |
| Kohlendioxid (CO2) | R-744 | 1 | Kohlendioxid ist bei Austritt weniger giftig, weil ziemlich schnell flüchtig. Außerdem ist der Stoff nicht brennbar, preisgünstig herzustellen, quasi unbegrenzt verfügbar und verfügt über eine exzellente Kälteleistung. Menschen sollten Kohlendioxid selbstverständlich nicht über längere Zeit einatmen. |
| Propan (C3H8) | R-290 | 3 | Propan ist ein leistungsfähiges und energiesparendes Kältemittel. Der Stoff ist ein leicht entzündbares, geruchloses, chemisch stabiles, nicht ätzendes, nicht giftiges und nicht wassergefährdendes Gas. Wie auch Isobutan ist dieses Kältemittel schwerer als Luft und sinkt bei einer Leckage daher zu Boden. Vorsicht im Umgang ist empfohlen, weil R290 auf Menschen schädlich wirken kann. |
| Wasser (H2O) | R-718 | 0 | Wasser hat kein Treibhauspotential, ist nicht giftig oder brennbar und punktet mit einer hohen Energieeffizenz. Die Probleme bei der Anwendung sind in den physikalischen Eigenschaften von Wasser begründet. Die geringe volumetrische Kälteleistung macht oft den Einsatz von Kompressoren nötig, wie etwa durch Turboverdichter. Zudem ist der Stoff nur dann eine ideales Kältemittel, solange die Anwendungen über 0 °C liegen. Andernfalls ändert Wasser seinen Aggregatzustand bekanntlich zu festem Eis. |
Aktueller Hinweis
Weil sythetische Kältemittel bei Austritt wirklich sehr schädlich für Klima und Umwelt sind, hat die Europäische Union kürzlich seine Vorgaben zu ihrer weiteren Verwendung novelliert. Wie wir in unserem News-Beitrag zu den sog. F-Gasen ausführlicher schildern, plant die EU deshalb jegliche synthetische Kältemittel ab 2027 zu verbieten. Bis 2050 soll das Verbot abgeschlossen sein. Spätestens bis dann müssen die letzten synthetischen Kältemittel EU-weit aus allen Wärmepumpen verschwunden sein. Auch der Bundesverband Wärmepumpe e.V. (BWP) unterstützt die progressive Einführung natürlicher Kältemittel als Ersatz für synthetische Kältemittel.
FAQ online: Ratgeber mit praktischen Tipps zum Thema Kältemittel Wärmepumpe
Was ist das beste Kältemittel Wärmepumpe mit Zukunft?
Viele Experten sagen dem R-290 eine gute Zukunft als natürliches Kältemittel der Zukunft voraus. Propan ist als reiner Kohlenwasserstoff sehr leistungsfähig und wirkt im Kreislauf einer Wärmepumpe schön energiesparend. Zudem ist der gar nicht mal so neue Stoff chemisch stabil und nicht giftig. Menschen sollten dieses Kältemittel dennoch nicht einatmen und direkten Kontakt vermeiden. Außerdem ist Propan leicht entzündlich, was ebenfalls Gefahren in sich bergen kann.
Welche Kältemittel für die Wärmepumpe sind bald verboten?
Alle Kältemittel, die als Treibhausgase besonders schädlich auf das Klima wirken, sehen in absehbarer Zeit ihrem Verbot entgegen. Vor allem betrifft das die künstlich fluorierten Kohlenwasserstoffe, die unter der Bezeichnung F-Gase (FKW, HFKW und SF6) bekannt sind. Von 2027 bis 2050 sollen alle synthetischen Kältemittel mit einem hohen GWP-Wert in der EU schrittweise verboten werden.
Wie lange hält das Kältemittel in einer Wärmepumpe?
Die Haltbarkeit eines Kältemittels kommt ganz auf das Kältemittel an und die Technik, in denen es zirkuliert. Manche Stoffe halten sehr viel länger als andere. Generell sagt man, dass das Kältemittel in einer Wärmepumpe jährlich bei der Wartung überprüft und ggf. alle zwei Jahre komplett ausgetauscht werden sollte. Mindestens aber sollte es nach Herstellerangaben regelmäßig nachgefüllt werden.
Kaufratgeber zu Wärmepumpen:
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