Funktion Kältekreislauf
Wärmepumpen erzeugen aus einer Kilowattstunde Strom ein Vielfaches an Wärme. Einen entscheidenden Beitrag dazu leistet das Kältemittel, das in der Wärmepumpe in einem geschlossenen Kreislauf zirkuliert. In einem Wärmetauscher, dem Verdampfer, wird die Umweltenergie auf das Kältemittel übertragen, das dadurch verdampft. Der Kältemitteldampf wird zu einem Verdichter/Kompressor weitergeleitet. Dadurch hebt sich das Temperaturniveau des gasförmigen Kältemittels, es wird heißer. In einem weiteren Wärmetauscher, dem so genannten Verflüssiger, wird das unter hohem Druck stehende, heiße Kältemittelgas nun kondensiert, wobei es seine Wärme wieder abgibt, beispielsweise an den Heizungskreislauf. Anschließend wird das verflüssigte Kältemittel zu einer Drossel, in der der Druck des Kältemittels wieder verringert wird, geleitet. Das entspannte Kältemittel wird schließlich zum Verdampfer zurückgeführt und der Kreislauf beginnt von neuem.
F-Gase Verordnung
Die neu eingeführte Verordnung (EU) 2024/573 (im Folgenden F-Gase-VO genannt), die sich auf fluorierte Treibhausgase bezieht, trat am 11.3.2024 in Kraft und ersetzte nach intensiven Verhandlungen die vorherige Verordnung (EU) Nr. 517/2014.
Die F-Gase-Verordnung ist eine Verordnung der Europäischen Union, die darauf abzielt, die Emissionen fluorierter Treibhausgase (F-Gase) zu reduzieren. Diese EU-Verordnung ist in Deutschland unmittelbar anwendbar und muss ansonsten nur in einzelnen Aspekten in nationales Recht umgesetzt werden. Die Verordnung regelt die Herstellung, das Inverkehrbringen und die Verwendung von F-Gasen sowie die Rückgewinnung, Wiederverwendung und Entsorgung.
Hauptziele der F-Gase-Verordnung
- Reduzierung der Emissionen: Verringerung der Emissionen von F-Gasen durch schrittweisen Ausstieg aus ihrer Verwendung und Förderung von Alternativen mit geringerem Treibhauspotenzial.
- Verbesserung der Dichtheit von Anlagen: Einführung von Vorschriften zur Verhinderung von Leckagen in Geräten und Anlagen, die F-Gase enthalten.
- Verbesserung der Rückgewinnung und Entsorgung: Sicherstellung, dass F-Gase am Ende ihrer Lebensdauer sicher zurückgewonnen und entsorgt werden.
Wichtige Bestimmungen der F-Gase-Verordnung
- Verwendungseinschränkungen: Bestimmte Anwendungen von F-Gasen sind verboten oder unterliegen strengen Kontrollen.
- Mengenmäßige Begrenzungen (Phase-down): Die Gesamtmenge an F-Gasen, die in die EU eingeführt werden dürfen, wird schrittweise reduziert.
- Zertifizierung und Schulung: Personen und Unternehmen, die mit F-Gasen arbeiten, müssen zertifiziert sein und entsprechende Schulungen absolvieren.
- Berichterstattung: Unternehmen müssen über ihre Verwendung von F-Gasen berichten und Nachweise über die Einhaltung der Vorschriften erbringen.
BWP-Position zum Umstieg auf "natürliche" Kältemittel
Der BWP unterstützt die progressive Markteinführung natürlicher Kältemittel als Ersatz für die Verwendung synthetischer Kältemittel, die mit wenigen Ausnahmen zur Gruppe der PFAS gehören.
In der Branche gibt es unbestritten einen Trend zu natürlichen Kältemitteln. Insbesondere im Ein- und Zweifamilienhaus ist bereits ein breites Portfolio außen aufgestellter Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln im Markt verbreitet. Diese Lösungen erfreuen sich großer Beliebtheit bei Kunden, wie unter anderem an den Förderstatistiken abzulesen ist. Durch den seit Beginn dieses Jahres verfügbaren Förderbonus in Höhe von 5 Prozentpunkten für den Einbau von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude – (BEG EM) wird sich die Marktdurchdringung weiter verstärken.
Die europäische F-Gase-Verordnung gibt der Wärmepumpenbranche einen gesetzlichen Planungsrahmen für den Ausstieg aus synthetischen Kältemitteln vor („Phase-Down“). Mit der 2024 in Kraft getretenen Novellierung wurde der Zeitplan neu festgelegt, wie schnell dieser Umstieg in den einzelnen Varianten und Leistungsgrößen von Wärmepumpen zu erfolgen hat. Der BWP unterstützt Einschränkungen für F-Gase soweit diese in einem angemessenen Zeitpfad stattfinden und berücksichtigen inwiefern in den jeweiligen Produktgruppen und Leistungsklassen bereits Lösungen in ausreichender Menge am Markt verfügbar sind.
Die Branche entwickelt darüber hinaus mit Hochdruck sichere und effiziente Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln für weitere Anwendungsbereiche, beispielsweise für die Innenaufstellung. Der BWP setzt sich in diesen Fällen für einen ambitionierten, aber realistischen Zeitplan für die Nutzung alternativer Kältemittel ein, der den Entwicklungs- und Produktionsvorlauf der Hersteller berücksichtigt
Durch die derzeit geltende F-Gase-Verordnung darf es jedenfalls nicht zu einer Gefährdung des Wärmepumpenhochlaufs kommen. Jede zusätzliche Wärmepumpe, die eine fossil betriebene Heizung ersetzt, stellt unabhängig davon mit welchem Kältemittel sie betrieben wird, einen immensen und unverzichtbaren Mehrwert für den Klimaschutz dar. In einem typischen Einfamilienhaus spart eine Wärmepumpe gegenüber einem mit Erdgas befeuerten Heizkessel durchschnittlich 4 Tonnen CO2 im Jahr ein.
Ansprechpartner
Felix Uthoff
Referent Technik und Normung
Wofür werden CO2-Wärmepumpen eingesetzt?
27.02.2018Harald Henikl
CO2-Wärmepumpen bestechen vor allem durch die Umweltverträglichkeit des eingesetzten Kältemittels, durch eine hohe Effizienz und durch hohe Vorlauftemperaturen. Gleichzeitig sparen sie im Betrieb elektrische Energie, da kein Antrieb für den Kältemittelkreislauf benötigt wird. Speziell in Übergangszeiten wie Frühling und Herbst, wenn der Wärmebedarf zurück geht, moduliert der Kompressor runter und durch höhere Verdampfungstemperaturen wird ein gewisser Anteil Gratisenergie erzeugt.
Trotz all dieser Vorteile werden CO2-Wärmepumpen vornehmlich im Bereich Warmwasserbereitung und in Industrieanwendungen genutzt. Der Grund dafür ist, dass hohe Druckverhältnisse geschaffen werden müssen und dadurch die Investitionskosten für die Anlage steigen. Gleichzeitig ist für den Einsatz von CO2 eine große Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauf auf der Abnehmerseite erforderlich, was hauptsächlich bei der Warmwasserbereitung der Fall ist. Da CO2-Wärmepumpen Systeme außerdem sehr komplex sind, ist die Installation fehleranfällig.
Egbert Tippelt
Zu CO2-Wärmepumpen ist allgemein zu sagen, dass sie im Wohnsektor fast ausschließlich für die Warmwasserbereitung und ansonsten eher bei Industrieanwendungen eingesetzt werden. Für ein normales Wohnobjekt kommt eine CO2-Wärmepumpe meistens nicht in Frage, da diese nur dann effizient arbeitet, wenn eine hohe Temperaturspreizung zwischen Vor- und Rücklauftemperatur (Delta T) realisiert wird – so wie es beispielsweise bei der Brauchwasserbereitung ist. Für die herkömmliche Beheizung von Wohnräumen ist das Delta T allerdings zu klein und damit der Betrieb einer CO2-Wärmepumpe unwirtschaftlich. Desweiteren muss der Kreisprozess auf Grund der kältetechnischen Eigenschaften von CO2 für den Heizfall unter einem sehr hohen Druckniveau ablaufen. Man erreicht daher eher schlechte COP Werte.
Sven Kersten
CO2 als Kältemittel wird mittlerweile in einigen Wärmepumpen eingesetzt. Es ist ein sehr umweltfreundliches Kältemittel, welches im Kompressor mit einem etwas höheren Druck komprimiert wird und die Wärmepumpe kann deshalb höhere Temperaturen erzeugen. In sogenannten Hochtemperaturen wird CO2 als Kältemittel eingesetzt.
Bei der CO2-Sonde oder auch Heatpipe wird als Kältemittel das umweltfreundliche CO2 genutzt. In einer Bohrung wird ein Kunststoffrohr eingebracht, welches im oberen Teil an einen Wärmetauscher aus Kupfer angeschlossen wird. Das Kältemittel erwärmt sich in dem Rohr, und wechselt unter Energieaufnahme seinen Aggregatzustand von flüssig zu gasförmig. Am oberen Wärmetauscher wird die Wärme an das Heizsystem abgeben. Dabei kühlt sich das CO2 stark ab und verflüssigt sich wieder. Durch das Kunststoffrohr gelangt es dann wieder nach unten, wo es erneut Wärme aus dem Erdreich aufnimmt und gasförmig wieder aufsteigt. Bei der CO2-Sonde wird keine Solepumpe benötigt.