Vor- & Nachteile von klimaaktiven und natürlichen Kältemitteln in Wärmepumpen

Kältemittel werden in Wärmepumpen als Arbeitsmittel eingesetzt, da sie aufgrund ihrer thermodynamischen Eigenschaften bereits bei einer sehr geringen Temperatur verdampfen (Verdampfer) und sich durch Kompression in einem Verdichter auf ein für Heizzwecke höheres, nutzbares Temperaturniveau anheben lassen. Daher lässt sich nur mit Kühl- und Kältemitteln der physikalischen Effekt der Verdampfungswärme (Verdampfungsenthalpie) bei Wechsel des Aggregatzustandes von flüssig zu gasförmig in Wärmepumpen nutzbar machen.

Kältemittel in Wärmepumpen sollten vor Allem gute thermodynamische Eigenschaften besitzen. Insbesondere sollten Kältemittel in Wärmepumpen dabei eine hohe volumetrische Kälteleistung besitzen, für den Temperaturbereich der Wärmepumpenanwendung geeignet sein, niedrige Druckverluste aufweisen und chemisch als auch thermisch stabil sein.

Darüber hinaus wird aus Sicherheits- und Umweltschutzgründen vom Kältemitteleinsatz in Wärmepumpen verlangt, dass diese nicht giftig, nicht brennbar und ihr Ozonabbaupotenzial bzw. Treibhauspotenzial („Global Warming Potential“) so gering wie möglich ist.

Der GWP-Wert (global warming potential) beschreibt das relative Treibhauspotenzial in Bezug auf CO₂. (auch als CO₂-Äquivalent bezeichnet). Der Wert beschreibt die Erderwärmungswirkung über einen bestimmten Zeitraum, bei Kältemitteln in der Regel über 100 Jahre. Je höher also der GWP-Wert ist, desto klimaschädlicher ist die entsprechende Substanz.

Gemäß der aktuellen europaweiten F-Gase-Verordnung gelten je nach GWP-Wert eines Kältemittels bzw. CO₂-Äquivalent unterschiedliche Regelungen und Verbote. Insbesondere sieht die Verordnung für Kältemittel mit einem GWP-Wert über 2.500 bereits ab dem 1.1.2020 gravierende Beschränkungen und Regelverschärfungen vor.

Viele Jahre wurden in Wärmepumpen Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW) als Kältemittel verwendet, da sie leicht handhabbar, nicht giftig und nicht brennbar sind und nicht mit den in Wärmepumpen eingesetzten Werkstoffen reagieren. Wird das Kältemittel FCKW allerdings freigesetzt, so schädigt es die Ozonschicht.

Daher wurde 1987 zunächst vollhalogenierte FCKW wie R-12 und R-114 im Zuge des Montreal-Protokolls verboten und ab 1994 auch teilhalogenierte H-FCKW wie R-22 in der Verwendung eingeschränkt. Unter Berücksichtigung von Übergangsfristen darf seit dem 01.01.2000 z. B. das vielfach in Wärmepumpen verwendete Kältemittel R22 nicht mehr eingesetzt werden.

Nur eigens dafür ausgebildete Kältetechniker sollten Arbeiten am Kühlmittelkreislauf vornehmen, um ein unnötiges Entweichen von Kältemittel in die Atmosphäre zu vermeiden. Dies ist insbesondere bei Wärmepumpen notwendig, die wie z. B. Direktverdampfungssysteme eine wesentliche größere Kältemittelmenge im Wärmepumpenkreislauf beinhalten.

Kommt es bei einer Wärmepumpe trotzdem zu einer Leckage, so sind auch kleine Kältemittelmengen zwischen 1 und 3 kg bei Wärmepumpen in Einfamilienhäusern als klimaschädlich anzusehen!

Entweichen z. B. 2 kg des Kältemittels FKW R404A, so entwickelt diese Menge an Kältemittel das gleiche Treibhauspotenzial wie 6,5 Tonnen Kohlendioxid, die beispielsweise bei der Verbrennung von 32.500 kWh Erdgas anfallen. Dies entspricht in etwa der Energiemenge, die man 3 Jahre zum Beheizen eines normalen Neubaus einsetzen würde.

Daher sollte gerade beim Befüllen und Entsorgen der Wärmepumpe auf einen umweltgerechten Umgang mit dem Wärmepumpenkältemittel geachtet werden. Zudem kann die Nichtbeachtung dieser Regelungen und Verbote schwerwiegende Folgen für den Wärmepumpen-Fachbetrieb nach sich ziehen.