Kohlenwasserstoffe für Wärmepumpen

Ein Blick auf Propan als Kältemittel der Zukunft.

Kohlenwasserstoffe werden seit 30 Jahren als Standard für den Betrieb von Kühlschränken verwendet. Zu dieser Stoffgruppe gehört Propan (R290). Es sorgt seit Monaten in der Heiztechnik für Aufmerksamkeit. Denn viele Wärmepumpenhersteller sehen darin das Kältemittel der Zukunft. Aber warum ist das so und was bedeutet diese Entwicklung für das Handwerk? Wir machen den Faktencheck.  

Mit welchen Kältemitteln arbeiten Heizwärmepumpen derzeit?

Heizwärmepumpen arbeiten fast ausschließlich mit synthetischen Kältemitteln. Mit Abstand am häufigsten wird R410A verwendet. Es dominiert den Markt im Bestand und in der Modellvielfalt. Danach folgen etwa gleichauf R407C und R32. Eine Reihe weiterer Übergangskältemittel (R454C, R454B, R513A, R452B, R448A, R449A) haben noch keine große Marktrelevanz. Propan wird in der Anwendung mit etwa 5 Prozent der verfügbaren Wärmepumpen eingestuft.     

Welche Vor- und Nachteile haben diese Kältemittel?

Alle synthetischen Kältemittel sind chemische Verbindungen, die in der Natur nicht vorkommen. Sie werden für individuelle Einsatzzwecke in der Kälte-, Klima- und Heiztechnik entwickelt und den jeweiligen Rahmenbedingungen angepasst. Ihr größter Nachteil ist das Treibhauspotential (GWP-Wert). Darum fallen alle synthetischen Kältemittel unter die europäische F-Gas-Verordnung. Die EU-Kommission verfolgt damit das Ziel, die am Markt verfügbaren Verkaufsmengen umweltgefährdender Kältemittel bis 2030 stark zu reduzieren. Derzeit befindet sich die Verordnung in Revision. Es muss damit gerechnet werden, dass der bisherige Minderungsstufenplan beschleunigt und möglicherweise sogar Verbote für Anwendungen eingeführt werden. Stand heute werden zuerst Wärmepumpen mit den Kältemitteln R410A und R407C aufgrund deren hoher GWP-Werte betroffen sein. Bereits jetzt steigen deren Marktpreise steil an.

Kohlenwasserstoffe haben hingegen ein sehr geringes Treibhauspotential und fallen nicht unter die F-Gas-Verordnung. Aufgrund ihrer natürlichen Verfügbarkeit werden Mengen verfügbar und Preise stabil bleiben. Staatliche Regulierungen oder Verbote können Stand heute ausgeschlossen werden. Als Nachteil wird deren leichte Entflammbarkeit angesehen.   

Warum wird erst jetzt Propan eingesetzt?

1997 fanden F-Gase Eingang in das Kyoto-Protokoll. Seither traten verschiedene staatliche Regulierungen und Verbote für synthetische Kältemittel in Kraft, um die Ozonschicht zu regenerieren und den Treibhauseffekt zu reduzieren. Der Kältemittelmarkt passte daraufhin seine Produkte immer wieder den Marktgegebenheiten an. Heute sind sogenannte Low-GWP Kältemittel verfügbar. Allerdings sind auch sie entflammbar. Darum müssen diese Stoffe in der Haustechnik ebenfalls Sicherheitsstandards erfüllen. Aus diesem Grund entdeckten Wärmepumpenhersteller wieder Propan als Alternative. Hinzu kommt inzwischen der klimapolitische Druck, langfristig in möglichst vielen Bereichen mit natürlichen Kältemitteln zu arbeiten.    

Ist Propan ein sicheres Kältemittel?

Kohlenwasserstoffe fallen in die Sicherheitsgruppe A3. Sie werden als nicht toxisch (A) und leicht entflammbar (3) eingestuft. Abhängig von der Kältemittelfüllmenge in einem System werden daher verschiedene Sicherheitsanforderungen für Maschinen, den Aufstellort und das Personal vorgeschrieben. Heizwärmepumpen gelten heute wie Kühlschränke als hermetisch dicht. Standardgeräte haben pro kW Heizleistung eine Füllmenge von 50 bis 60g (Laut Umweltbundesamt liegen rund 70 Prozent der in Deutschland verkauften Heizwärmepumpen unter 10 kW, weitere 28 Prozent unter 20 kW). An dieser orientieren sich die ab Werk vorinstallierten Sicherheitskomponenten und Monitoring Lösungen der Hersteller. Ebenso die Handlungsanweisungen zum Aufstellort und für die Inbetriebnahme. Forschung & Entwicklung arbeiten derzeit an deutlichen Füllmengenreduzierungen von unter 15g (Das Fraunhofer ISE, Freiburg, hat diesen Wert im Labor mit dem Projekt „LW150“ bereits erreicht) pro kW Heizleistung. Damit werden viele Systemvarianten einfacher, weil unter 150g Kältemittelfüllung keine besonderen Aufstellbedingungen beachtet werden müssen.

Für welche Wärmepumpen wird es bereits verwendet?
Propan wird bei Heizwärmepumpen vorwiegend in Luft-/Wasser-Wärmepumpen verwendet. Als Monoblock ausgeführt steht der hermetisch dicht ausgeführte Kältekreislauf im Außenbereich. Die Inneneinheit wird über ein Wasser-/Solesystem angebunden. Darum benötigt der Installateur keine kältetechnischen Qualifikationen. Die geringen Kältemittelfüllmengen von deutlich unter 3kg bedeuten darüber hinaus keine wiederkehrenden Leckdichtheitsprüfungen. Wärmepumpenhersteller geben dennoch Wartungs- und Serviceintervalle in Verbindung mit Garantielaufzeiten vor, für die ein Betreiber in der Regel das Handwerk beauftragt. Für die Außenaufstellung geben Hersteller sicherheitsrelevante Schutzbereiche vor. Dort dürfen keine Zündquellen, Gebäudeöffnungen, Grundstücksgrenzen, Geh- und Fahrwege, oder Abwasserschächte liegen.

Sind diese Wärmepumpen im Markt verfügbar?

Vereinzelte Hersteller aus Deutschland, Österreich oder der Schweiz führen seit Jahren Propan-Wärmepumpen im Programm. Die diesjährige ISH im März zeigte erstmals, dass inzwischen fast jeder Heizwärmepumpenanbieter Propan als Alternative anbieten wird. Ab Herbst 2023 sollen diese Geräte verfügbar sein.  

Welche Qualifikationen braucht das Handwerk für den Umgang mit Propan?

Grundsätzlich benötigt ein Heizungsbauer für die Installation und Inbetriebnahme einer hermetisierten Propan-Wärmepumpe keine zusätzlichen Qualifikationen. Empfehlenswert ist dennoch ein Sachkundenachweis wie der kleine Kälteschein bis 3kg Kältemittelfüllmenge. Gleichfalls sind Weiterbildungen zum Umgang mit brennbaren Kältemitteln ratsam. Denn der Installateur sollte geschult sein in den sicherheitstechnischen Grundlagen, der Unfallverhütung, den (auch lokal) geltenden Vorschriften und Gesetzen. Und er sollte in der Lage sein, eigene Risikoanalyen bzw. Gefährdungsbeurteilungen zu erstellen. Denn es ist angebracht, aus Sicherheitsgründen den notwendigen Respekt für das Kältemittel Propan zu entwickeln.    

Und wie sieht der Gesetzgeber den Einsatz des Kältemittels Propan?

Darauf lässt sich für das Handwerk und jeden Betreiber eine klare Antwort geben: Zukunftssicher. Die Europäische Union, verschiedene Bundesministerien und das Umweltbundesamt machen keinen Hehl daraus, dass sie natürliche Kältemittel als Teil ihrer Klimaschutzstrategien sehen. Darum fallen alle Kohlenwasserstoffe aus der F-Gas-Verordnung, haben also keine Reduktions- oder Verbotsszenarien zu befürchten. Dazu gibt es im Rahmen des neuen BEG-Förderprogramms Bonus-Förderungen für natürliche Kältemittel. Und auch die BAFA gewährt bei gewerblichen Anwendungen ein Förderprogramm, das Wärmepumpen einschließt. Darüber hinaus arbeitet die EU-Kommission daran, die Marke „Blauer Engel“ für Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln zu vergeben. Und im laufenden Verfahren zum Gebäudeenergiegesetz (GEG) plant die Bundesregierung den Ermächtigungsparagraphen §71p einzubauen. Sollte dies gelingen, kann das deutsche Parlament künftig den Einsatz natürlicher Kältemittel in elektrischen Wärmepumpen und in Wärmepumpen-Hybridheizungen vorschreiben – mit allen sich daraus ergebenden Konsequenzen.