Wärmepumpen sind klassische Kältemaschinen. Darum spielt das richtige Kältemittel für Wärmepumpen eine zentrale Rolle, um sichere und effiziente Funktion zu erreichen. Das Kältemittel transportiert die Wärmeenergie von der Wärmequelle zum Zielsystem. Von einfachen Kühlmitteln unterscheiden sich Kältemittel für Wärmepumpen und ähnliche Geräte durch ihre Eignung für die aktive Beförderung von Wärmeenergie gegen einen Temperaturgradienten.
Nur mit dem richtigen Kältemittel können Wärmepumpen Energie aus kühlen Systemen gegen das natürliche Gefälle auf wärmere Systeme übertragen. Das Kältemittel nimmt am Verdampfer Wärme auf und geht von der flüssigen in die gasförmige Phase über. Durch Kältemittelleitungen strömt es zum Verdichter, der es komprimiert und verflüssigt. Die Temperatur steigt dabei. So kann es die aufgenommene Wärme am Kondensator auch an ein System abgeben, dessen Temperatur höher liegt als an der Wärmequelle. Mit niedriger Temperatur und in flüssiger Phase fließt das Kältemittel der Wärmepumpe wieder zurück zur Quelle. Auf diese Weise kann zum Beispiel eine Erdwärmeheizung aus dem 10 Grad warmen Erdreich Energie für die Beheizung eines Wohnraums auf über 20 Grad bereitstellen.
Geeignete Kältemittel für Wärmepumpen
Zu den Eigenschaften eines geeigneten Kältemittels gehört eine möglichst hohe Verdampfungsenthalpie und eine hohe kritische Temperatur. Zahlreiche Substanzen kommen theoretisch in Frage. Besonders halogenierte Kohlenwasserstoffe besitzen Eigenschaften, die sie als Kältemittel für Wärmepumpen sehr günstig erscheinen lassen.
Neben der Effizienz spielen allerdings auch die Sicherheit und die Umweltverträglichkeit eine zentrale Rolle. Halone und FCKWs sind verantwortlich für den Ozonabbau und schon aus diesem Grund durch internationale Abkommen weltweit nicht mehr gestattet. Ein Ersatz können flourbasierte FKW sein. In dieser Stoffgruppe finden sich allerdings fast ausschließlich hochwirksame Treibhausgase, deren klimaschädliche Wirkung die von CO2 um mehr als das Tausendfache übersteigen kann. Auch diese Stoffe bergen als Kältemittel für Wärmepumpen das Risiko massiver Umweltschäden und sind in der Verwendung deswegen stark beschränkt. Klimafreundliche Alternativen sind Verbindungen wie Ammoniak, Propan oder Butan. Sie sind allerdings wegen ihrer Auswirkungen auf die Gesundheit oder wegen ihrer Brennbarkeit und Explosionsgefahr in der Handhabung herausfordernd.
Schließlich gibt es die Gruppe der natürlichen Kältemittel. Dazu gehört zum Beispiel das relativ ungefährliche Kohlendioxid. Mit diesen Stoffen ist allerdings in vielen Fällen nur schwer eine hohe Energieeffizienz zu erreichen.
Der fachgerechte Umgang mit Kältemitteln
Die F-Gas-Verordnung regelt die Zulassung und den Ausschluss bestimmter Gase als Kältemittel für Wärmepumpen und Klimaanlagen. Lange Zeit übliche Stoffe wie R404A dürfen für neue Anlagen schon jetzt kaum noch zum Einsatz kommen. Auch Alternativen wie R410A oder R32 sind nicht ohne Risiko und die Forschung an besseren Möglichkeiten läuft.
Die Wirksamkeit als Treibhausgas reduziert sich zwar stetig, ist aber mit den aktuell verfügbaren Alternativen noch nicht auszuschließen. Aktuell ist die Auswahl der erlaubten Kältemittel für Wärmepumpen immer ein Kompromiss zwischen den verschiedenen Aspekten.
Arbeiten wie Kältemittel nachfüllen sind deswegen immer eine Aufgabe für den Experten. Sonst kommt es neben Schäden an der Anlage leicht zum unbemerkten Austreten klimaschädlicher Substanzen in die Atmosphäre. So ist bei jedem Eingriff in den Kreislauf des Kältemittels die Prüfung der Dichtheit vorgeschrieben. Die richtige Wartung ist essentiell. Wenn bei einer Wärmepumpe das Kältemittel entweicht, liegt in der Regel ein ernstzunehmender Defekt vor, der umgehend zu beheben ist. Voraussetzung für den Umgang mit dem Kältemittel einer Wärmepumpe ist die ausreichende Fachkunde.