Erste Propan-Sole-Wärmepumpen für Innenraumbetrieb ohne Lüftungskonzept

Bei der Installation einer Propan-Wärmepumpe im Innenraum ist ein spezielles Lüftungs- und Sicherheitskonzept erforderlich, um die Sicherheit zu gewährleisten. Da Propan als Kältemittel leicht entzündlich ist, muss eine potenzielle Gasaustrittstelle gut belüftet und im Falle eines Austritts schnell verdünnt werden können.

Als erstem Industriepartner ist es der ait-group jetzt gelungen, die Forschungsergebnisse des Fraunhofer-Projekts LC150 zur Marktreife zu bringen. Projektziel war die Entwicklung eines kältemittelreduzierten Kältekreises, der den sicheren Innenraumbetrieb von Propan-Wärmepumpen ohne separates Lüftungskonzept ermöglicht. Das spart Installationsaufwand, Kosten und Zeit.

Basierend auf diesen Ergebnissen hat die ait-group zwei neue Sole-Wärmepumpen für seine Marken alpha innotec und NOVELAN entwickelt. Beide Modelle arbeiten mit einer minimalen R290-Füllmenge und erreichen selbst bei einer Vorlauftemperatur von 55 °C die Effizienzklasse A+++.

Dank ihrer kompakten Bauweise und des Verzichts auf Lüftungskonzepte sinkt der Installationsaufwand deutlich, wodurch sich die Geräte ideal für enge Platzverhältnisse sowie anspruchsvolle Sanierungen, beispielsweise im Gebäudebestand, eignen.

Das Projekt LC150 wurde im Jahr 2020 vom Fraunhofer ISE ins Leben gerufen. Ziel war es, Wärmepumpenkonzepte mit dem natürlichen Kältemittel R290 und einer deutlich reduzierten Kältemittelfüllmenge zu erforschen und technisch weiterzuentwickeln.

Als erstem Industriepartner ist es der ait-group nun gelungen, die im Projekt gewonnenen Grundlagen für sehr geringe Kältemittel-Füllmengen erfolgreich in ein serienreifes Produkt umzusetzen.

Im Rahmen der Kooperation arbeitete der Wärmepumpenhersteller in mehreren Projekten eng mit dem Fraunhofer ISE zusammen, um theoretische Grundlagen zu schaffen.

Um sein Know-how im Bereich „Low Charge Systems“ auszubauen und die gewonnenen wissenschaftlichen Erkenntnisse in marktreife Produkte einfließen zu lassen, investierte das Unternehmen anschließend gezielt in eigene Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten.

Das Fraunhofer ISE begleitete die Entwicklung zudem als unabhängiges Prüfinstitut.

„Unser Ziel war es, die im Projekt gewonnenen Erkenntnisse gezielt in die Entwicklung der nächsten Generation hocheffizienter und umweltfreundlicher Wärmepumpen einfließen zu lassen. Wir sind daher sehr stolz darauf, dass es unserer Entwicklungsabteilung in kurzer Zeit gelungen ist, einen technologischen Fortschritt in diesem wichtigen Anwendungsbereich zu erzielen und ihn unseren Kunden in Form unserer neuesten Sole-Wärmepumpen zugänglich zu machen“, erläutert Edgar Timm, Director R+D der ait-group.

„Wir freuen uns, dass die neuen Produkte der ait-group den Anwendungsbereich von Propan-Wärmepumpen erweitern und dies den Einsatz von natürlichen Kältemitteln im Innenbereich erleichtert. Damit kann der Wärmepumpeneinbau in Bestandsgebäuden noch einfacher erfolgen. Wir sehen unser Ziel, den Transfer aus der Forschung in die Praxis mit einem Industriepartner umzusetzen, hier erfolgreich erreicht“, ergänzt Clemens Dankwerth, Produktmanager Gebäudewärmepumpen, Fraunhofer ISE.

Ab Juni 2025 stehen mit den neuen Modellen alpha innotec WZSV 63 und NOVELAN WSV 6.3 zwei für den platzsparenden Einsatz in Ein- und Mehrfamilienhäusern entwickelte, innenaufgestellte Sole-Wärmepumpen zur Verfügung. Die Besonderheit dieser Geräte liegt darin, dass sie kein zusätzliches Lüftungskonzept erfordern.

Darüber hinaus ermöglicht die teilbare Bauweise mit herausnehmbarem Kältekreis-Modul einen deutlich einfacheren Transport und eine unkomplizierte Installation. Dies ist insbesondere in Mehrfamilienhäusern mit begrenztem Platzangebot von Vorteil und reduziert den Installationsaufwand – speziell im Gebäudebestand – erheblich.

Die Geräte sind so konzipiert, dass im Falle eines Austritts maximal 150 g des natürlichen Kältemittels R290 freigesetzt werden. Dadurch ist ein sicherer Betrieb im Innenraum gewährleistet und ein zusätzliches Lüftungskonzept ist nicht erforderlich.

Beide Modelle verfügen über eine optionale integrierte Kühlfunktion sowie eine elektrische Anode, wodurch sich der Wartungsaufwand deutlich verringert.

Der erweiterte Quellentemperaturbereich von −13 °C bis +30 °C erlaubt die Anbindung an eine Vielzahl regenerativer Wärmequellen, darunter Erdsonden, Grundwasser, Abwasser, Eisspeicher oder PVT-Kollektoren.

Mit einem SCOP von 5,14 bei 35 °C (Average Conditions) und 3,96 bei 55 °C (Average Conditions) erfüllen beide Geräte die Anforderungen der Effizienzklasse A+++ und sind gemäß den aktuellen Förderrichtlinien vollständig förderfähig. Die Markteinführung erfolgt noch im Juni über den Fachhandel.

„Forschung und Entwicklung sind seit jeher fester Bestandteil unserer DNA. Die enge Zusammenarbeit mit wissenschaftlichen Partnern wie dem Fraunhofer ISE ist für uns der Schlüssel, um aus innovativen Konzepten praxistaugliche Lösungen zu machen – technologisch fundiert, marktorientiert und bereit für die Herausforderungen einer klimaneutralen Zukunft“, erklärt Timm.

Während die WZSV 63 die bestehende Serie von alpha innotec im Premiumsegment ergänzt, positioniert sich die baugleiche WSV 6.3 als kompakte, leistungsstarke Lösung im NOVELAN-Portfolio.

Beide Modelle sind HEMS-kompatibel, lassen sich in PV- und Speicherlösungen integrieren und unterstützen dynamische Stromtarife für intelligentes Energiemanagement.

Zudem reduzieren die Geräte den Installationsaufwand erheblich – eine direkte Antwort auf Anforderungen aus der Praxis. Mit ihrer zukunftssicheren Auslegung erfüllen sie bereits heute die Vorgaben der kommenden F-Gase-Verordnung.

„Die gemeinsame Entwicklung im Rahmen des Projekts zeigt, wie wichtig die enge Zusammenarbeit von Forschung und Industrie für den Erfolg der Wärmewende ist. Mit unserer neuen Baureihe greifen wir konkrete Anforderungen aus der Praxis auf und bieten Planern, Installateuren sowie Endkunden eine durchdachte und effiziente Lösung für anspruchsvolle Anwendungsfälle. Damit wollen wir einen aktiven Beitrag zur pragmatischen und beschleunigten Dekarbonisierung des Gebäudesektors leisten“, sagt Sjacco van de Sande, Geschäftsführer der ait-group abschließend.

Bei der Installation einer Propan-Wärmepumpe im Innenraum ist ein spezielles Lüftungs- und Sicherheitskonzept erforderlich, um die Sicherheit zu gewährleisten. Da Propan als Kältemittel leicht entzündlich ist, muss eine potenzielle Gasaustrittstelle gut belüftet und im Falle eines Austritts schnell verdünnt werden können.

Zu den wichtigsten Maßnahmen eines Lüftungskonzepts für Propan-Wärmepumpen zählen:

• Raumbelüftung: Der Raum, in dem die Wärmepumpe aufgestellt ist, muss permanent entlüftet werden. Dies geschieht in der Regel durch eine mechanische Be- und Entlüftung, die sicherstellt, dass Frischluft zugeführt und verbrauchte Luft abgeführt wird.
• Sicherheitsventilator: Zusätzlich zur Raumlüftung ist oft ein spezieller, explosionsgeschützter Ventilator im Wärmepumpengehäuse integriert. Dieser wird im Falle eines Gasaustritts aktiviert und saugt Frischluft an, um das austretende Gas zu verdünnen und aus dem Raum zu befördern.
• Abstand zur Grundstücksgrenze: Bei der Aufstellung im Außenbereich ist ein gewisser Abstand zur Grundstücksgrenze einzuhalten, um mögliche Immissionen zu vermeiden.
• Abstand zu Fenstern und Türen: Auch im Innenbereich ist darauf zu achten, dass Fenster und Türen nicht direkt im Bereich der Wärmepumpe liegen, um das Eindringen von Kältemittel in das Gebäude zu verhindern.
• Gassensor: Ein Gassensor, der bei einem KältemittelAustritt Alarm auslöst und die Wärmepumpe abschaltet, ist ebenfalls Teil des Sicherheitskonzepts.
• Potenzialfreier Kontakt: Der Gassensor kann auch einen potenziell freien Kontakt schalten, der an die Gebäudeleittechnik gemeldet wird, um eine zentrale Überwachung zu ermöglichen.
• Softwareüberwachung: Mit speziellen Softwarelösungen, wie der AC CLOUD von Systemair, können Wärmepumpen unabhängig von einer Gebäudeleittechnik an verschiedenen Standorten überwacht und ferngesteuert werden.

Die genauen Anforderungen an das Lüftungskonzept sind abhängig von der Kältemittelfüllmenge, der Raumgröße und den örtlichen Gegebenheiten. Es ist ratsam, einen Fachplaner für Heizungstechnik zu konsultieren, um ein individuelles und sicheres Lüftungskonzept für die Propan-Wärmepumpe zu erstellen.