Propan-Wärmepumpen: Umstieg auf das natürliche Kältemittel R290
Propan-Wärmepumpen beziehen ihre Energie zum Heizen genau wie alle Wärmepumpen aus der Umwelt. Der Unterschied ist, dass sie mit dem natürlichen Kältemittel Propan (R290) arbeiten. Während lange keine geeigneten Komponenten für den Einsatz dieses Kältemittels verfügbar waren, setzt sich marktverfügbare Technik in jüngster Zeit durch. Aber warum interessieren sich Wärmepumpenhersteller und Anlagenbetreiber für Wärmepumpen mit Propan? Wie sicher ist die Technik? Und welche Vorteile bietet R290 den Privatanwendern in Wohngebäuden? Diese und weitere Fragen klären wir im vorliegenden Artikel.
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Die Themen im Überblick:
Das Wichtigste in Kürze
- Propan (R290) als umweltschonende Alternative: Propan-Wärmepumpen nutzen das natürliche Kältemittel Propan (R290), das ein sehr niedriges Treibhauspotenzial (GWP) von nur 3 hat, im Vergleich zu den früher üblichen F-Gasen mit Werten von über 1.
- Hohe Effizienz und Sicherheit: Moderne Propan-Wärmepumpen sind dank verbesserter Technologie, wie hermetisch dichten Kreisläufen und reduzierten Füllmengen, auch für Einfamilienhäuser sicher und effizient einsetzbar.
- Vorteile im Altbau: R290-Wärmepumpen können dank ihrer Fähigkeit, höhere Vorlauftemperaturen zu erreichen, auch in älteren Häusern mit herkömmlichen Heizkörpern eingesetzt werden, ohne dass eine umfassende Sanierung notwendig ist.
- Zukunftssicherheit und Förderung: Da Propan nicht unter die strengen Beschränkungen der F-Gase-Verordnung fällt, gelten Propan-Wärmepumpen als zukunftssicher. Der Umstieg auf R290 wird vom Staat mit besonders hohen Fördermitteln belohnt.
Wozu benötigt eine Wärmepumpe Propan?
Eine Wärmepumpe benötigt ein Kältemittel, also eine spezielle Flüssigkeit, die bereits bei sehr niedrigen Temperaturen verdampft. Dieses Kältemittel nimmt Energie aus der Umwelt auf, verdampft, wird komprimiert und gibt die so erzeugte Wärme an den Heizkreislauf ab. Dieses Prinzip ermöglicht die Umwandlung von Umweltenergie in Heizwärme.
F-Gase-Verordnung und Phase-Down für den Klimaschutz
Früher wurden in Wärmepumpen häufig fluorierte Kohlenwasserstoffe (sogenannte F-Gase) wie R134a oder R410A als Kältemittel verwendet. Da die klimaschädlichen Auswirkungen dieser synthetischen Kältemittel erkannt wurden, müssen sie nun reduziert werden. Dies wird durch die F-Gase-Verordnung (EU-Verordnung Nr. 517/2014) geregelt.
Diese Verordnung beinhaltet einen sogenannten "Phase-down", der die Nutzung von Kältemitteln mit hohem Treibhauspotenzial (GWP) beschränkt und sie dadurch teurer macht. In neuen Anlagen sind Kältemittel mit hohem GWP, wie beispielsweise R22, bereits verboten. Dies ist wichtig, da Leckagen in schlecht gewarteten Anlagen oder bei der Entsorgung die Klimaschädlichkeit dieser Stoffe freisetzen können.
Bedeutung GWP: Das Treibhauspotenzial, (engl. Global Warming Potential, GWP) gibt an, welchen Effekt ein Treibhausgas (z. B. ein Kältemittel) auf das Klima hat. Je höher der Wert, desto schlechter die Auswirkungen. Als Referenzwert dient CO₂ mit einem GWP von 1. R410A hat beispielsweise einen GWP-Wert von 2.088.
Propan – natürlicher Rohstoff und klimafreundliche Alternative
Die veränderten Anforderungen an Kältemittel haben dazu geführt, dass sich das als “R290” bezeichnete Mittel Propan durchsetzt. Es ist ein natürlicher Rohstoff und dank eines GWP von drei deutlich weniger schädlich für Umwelt und Klima. Drucklage und Kälteleistung ähneln den Eigenschaften konventioneller Kältemittel. Des Weiteren sprechen der optimale Wirkungsgrad, die hervorragenden thermodynamischen Eigenschaften sowie die weltweit günstige Verfügbarkeit für R290 als Alternative, um die synthetischen Kältemittel von früher zu ersetzen.
Sicherheitsanforderungen und technische Entwicklung
Die Sicherheit von Propan, einem brennbaren Stoff, war lange Zeit ein Grund, warum Propan-Wärmepumpen hauptsächlich in gewerblichen Großanlagen eingesetzt wurden. Dank der technischen Entwicklung sind moderne Propan-Wärmepumpen jedoch auch sicher für den Einsatz in privaten Wohngebäuden.
Wärmepumpen mit Propan auch für Innenräume gut geeignet
Dank belastbarer Sicherheitskonzepte bieten viele Wärmepumpenhersteller mittlerweile auch kleine bis mittelgroße Wärmepumpen mit Propan an. Und zwar nicht nur für die gewerbliche Anwendung im Bereich jenseits der 80 Kilowatt (kW) Heizleistung, sondern für private Wohngebäude. Denn die Technik hat sich weiterentwickelt. Folgende Aspekte sprechen für die Sicherheit von Wärmepumpen mit Propangas:
- Hermetisch dichte Kältekreisläufe: Die Kreisläufe sind so konstruiert, dass kein Propan entweichen kann und sie haben keine Berührung mit dem Wasserkreislauf.
- Sehr geringe Füllmengen: Die Kältemittelmenge ist sehr gering, was das Sicherheitsrisiko weiter minimiert.
- Forschung und Entwicklung: Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hat mit seinem Prototyp 'LC150' die Füllmenge so stark reduziert, dass die Anlagen sicher auch in Innenräumen betrieben werden können. Der Prototyp benötigt nur 20 Gramm Propan pro Kilowatt Leistung, während der damalige Stand der Technik bei 80 bis 90 Gramm lag.
Hintergrund: Menge des Kältemittels entscheidend
Eine Wärmepumpe mit einer Heizleistung von fünf bis zehn kW, wie sie für Einfamilienhäuser nötig ist, darf nicht mehr als 150 Gramm Kältemittel enthalten. Wird der Wert überschritten, fällt sie unter erhöhte Sicherheitsanforderungen, die für private Wohngebäude zu teuer und aufwändig sind.
Stichwort Installation: Da es sich bei Propan-Wärmepumpen um sogenannte Monoblock-Wärmepumpen handelt, deren Kältekreislauf geschlossen ist, braucht der zuständige Heizungsbauer keinen Kälteschein mehr, um eine Wärmepumpe mit R290 zu installieren.
Wann lohnt sich der Einsatz von Propan-Wärmepumpen?
Propan-Wärmepumpen eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, da sie in Leistungsbereichen von 4 kW bis 25 kW und sogar in Großanlagen ab 80 kW eingesetzt werden können. Sie können konventionelle Kältemittel in allen Arten von Wärmepumpen, wie Luft-Wasser-Wärmepumpen, Sole-Wasser-Wärmepumpen oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen ersetzen.
Propan-Wärmepumpen für den Altbau geeignet?
Ob ein sparsamer Betrieb im Bestand möglich ist, hängt vom jeweiligen Einzelfall ab. Dass Wärmepumpen prinzipiell am besten mit guter Dämmung und Flächenheizungen funktionieren, trifft für Wärmepumpen mit R290 unverändert zu. Das heißt aber nicht, dass Wärmepumpen nicht auch ohne energetische Komplettsanierung und im Zusammenspiel mit älteren Heizkörpern effektiv betrieben werden können. Eine gute Planung und sorgfältige Installation vorausgesetzt, ist dies möglich. Im Zweifel sollte ein Fachmann die Gegebenheiten vor Ort klären. Denn er kann am besten einschätzen, welche Optimierungsmaßnahmen durchzuführen sind.
Wichtiger Hinweis: Eine Umrüstung bestehender Anlagen auf Propan ist nicht möglich, da die Bauteile und der Kältekreislauf speziell für R290 ausgelegt sein müssen.
Spezielle Hochtemperatur-Wärmepumpen nutzen Propan
Propan wird zudem in speziellen Hochtemperatur-Wärmepumpen genutzt. Sie wurden für die Verwendung mit höheren Vorlauftemperaturen entwickelt und eignen sich, wenn im Gebäudebestand keine zusätzlichen Sanierungsmaßnahmen geplant sind und etwa die Radiatoren nicht ausgetauscht werden sollen. Bei solchen Hochtemperatur-Wärmepumpen kommt Propan häufig zusammen mit CO₂ zum Einsatz.
Energiebedarf im Blick behalten
Trotz aller möglichen Optimierungsmaßnahmen gilt: Je weiter Vorlauf- und Umweltquellen-Temperaturen auseinander liegen, desto höher ist der Energiebedarf. Im Bestand sollten die Anforderungen an die Energieeffizienz von Gebäuden – wie etwa zusätzlicher Wärmeschutz durch Dämmung oder die Auslage von Flächenheizungen (beispielsweise Fußbodenheizungen) – nicht vernachlässigt werden. Soll eine R290-Wärmepumpe sparsam betrieben werden, gibt letztendlich der Energiebedarf für das Haus den Ausschlag.
Kosten und Förderung
Die Anschaffungskosten von Propan-Wärmepumpen unterscheiden sich in der Regel nicht von denen anderer Wärmepumpenarten. Allerdings wird der Einsatz von Kältemitteln mit hohem GWP-Wert durch die F-Gase-Verordnung zunehmend teurer, was Propan-Wärmepumpen zu einer zukunftssicheren Wahl macht. Der Umstieg auf eine Propan-Wärmepumpe wird vom Staat mit besonders hohen Fördermitteln unterstützt, da es sich um ein natürliches Kältemittel handelt. Es stehen sowohl Zuschüsse als auch steuerliche Vergünstigungen zur Verfügung. Mehr Informationen zum Thema finden Sie in unserem Artikel “Förderung der Wärmepumpe im Überblick”.
FAQ – Häufig gestellte Fragen
Ist Propan in Wärmepumpen sicher?
Ja, moderne Propan-Wärmepumpen sind dank hermetisch dichter Kältekreisläufe und sehr geringer Füllmengen sicher für den Einsatz in privaten Wohngebäuden.
Kann ich meine bestehende Wärmepumpe auf Propan umrüsten lassen?
Nein, eine nachträgliche Umrüstung ist nicht möglich. Der Kältekreislauf muss speziell für Propan ausgelegt sein.
Eignet sich eine Propan-Wärmepumpe für mein altes Haus?
Ja, Propan-Wärmepumpen können aufgrund ihrer Fähigkeit, höhere Vorlauftemperaturen zu erreichen, auch in Altbauten mit älteren Heizkörpern effektiv eingesetzt werden.
Welche Vorteile hat Propan gegenüber anderen Kältemitteln?
Propan ist ein natürlicher Rohstoff mit einem sehr niedrigen GWP-Wert, hoher Effizienz und zukunftssicheren Kosten, da es nicht von der F-Gase-Verordnung betroffen ist.