Propan-Wärmepumpe: Heizen mit dem Kältemittel R290

Wie alle anderen Wärmepumpenarten bezieht auch die Variante mit Propan (R290) die Energie zum Heizen aus der Umwelt wie zum Beispiel der Luft oder der Erde. Der Strom, der zusätzlich in kW verbraucht wird, sollte am besten Ökostrom sein. Dann ist die Anlage besonders ressourcenschonend und effizient. Wärmepumpenhersteller und Anlagenbetreiber interessieren sich gerade aufgrund der Umweltfreundlichkeit des Kältemittels Propan immer mehr für diese Art von Wärmepumpe und die damit zusammenhängende Kältemittel-Technik.

Alles auf einen Blick:

• Propan hat einen niedrigen GWP-Wert von 3 (sehr gering im Vergleich zu anderen Kältemitteln) und gilt daher als ziemlich umweltfreundliches Kältemittel. 
• 2019 wurde eine effiziente Wärmepumpe mit Propan R290 entwickelt, die auch für den privaten Einsatz geeignet sind. 
• Das Kältemittel R290 ist gut geeignet, gilt als sicher und günstig.
• Es gibt zahlreiche verschiedene Wärmepumpenarten mit Propan. Die Kosten sind daher nicht vom Kältemittel abhängig, sondern von der verwendeten Art der Heizung. 
• Die Stromkosten sind bei allen Wärmepumpenarten eher gering. Natürlich aber auch abhängig vom Strompreis für die kW-Stunde.

Was ist eine Propan-Wärmepumpe?

Wärmepumpen gelten an sich als wichtiger Schritt in Sachen Umweltschutz. Doch auch hier gibt es bezüglich der Energieeffizienz große Unterschiede. Ausschlaggebend dabei ist, welches Kältemittel verwendet wird. Beim thermodynamischen Kreislauf einer Wärmepumpe wird Wärme extern aufgenommen, zum Beispiel bei der Sole-Wasser-Wärmepumpe aus tiefen Bodenschichten oder bei der Luft-Wasser-Wärmepumpe aus der Umgebungsluft, und wird dann nach innen abgegeben. Der Stoff, der das ermöglicht, ist das Kältemittel. Manche dieser Kältemittel haben allerdings hohes Treibhauspotenzial. Eine gute Alternative: Propan. 

Erst 2019 ist es dem Fraunhofer-Institut gelungen, eine R290-Wärmepumpe zu entwickeln, die mit sehr wenig Kältemittel auskommt. Pro Kilowatt (kW) Leistung sind es nur 20 Gramm Propan R290. Auf dieser Forschungsbasis und dank neuartiger Wärmeüberträger konnten Propan-Wärmepumpen entwickelt werden, die sich auch gut für Innenräume eignen. Denn was die thermodynamischen Eigenschaften, den Wirkungsgrad und den Preis angeht, steht Propan gut da. Zudem ist es in hohen Mengen verfügbar.

Ist Propan in der Wärmepumpe gefährlich?

Propangas ist brennbar und damit potenziell auch gefährlich. Aber, ähnlich wie beim Auto, bei dem das Benzin ja ebenfalls brennbar ist, gibt es hier natürlich Normen und Gesetze, um die Gefahr auszuschalten.

Wie jedes andere Kältemittel auch unterliegt Propan besonderen Anforderungen an die Sicherheit und ist gründlich getestet worden. 

Wie wird bei einer Propan-Wärmepumpe die Sicherheit gewährleistet? 

• es werden nur kleine Mengen an Kältemittel verwendet
• der Kältekreislauf ist hermetisch dicht
• vorgeschriebene Sicherheitsabstände zum Beispiel zu Kellertüren
• Propan kann aus dem Verdichter nicht entweichen

Kältemittel

Propan-Wärmepumpen unterscheiden sich nicht von anderen Wärmepumpen, lediglich das Kältemittel ist ein anderes. Die Zusammensetzung von Kältemitteln unterscheidet sich, je nachdem, ob es sich um ein natürliches oder ein synthetisches handelt.

Natürliche versus synthetische Kältemittel

Natürliche Kältemittel setzen sich zusammen aus

• Kohlenstoff
• Stickstoff
• Sauerstoff
• Wasserstoff

oder entsprechenden Gemischen. Synthetische Kältemittel sind künstlich und kommen, wie zum Beispiel FCKW (Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffe) auf diese Weise in der Natur nicht vor. 

Kältemittel in Wärmepumpen sind beim Betrieb fest in den thermodynamischen Kreislauf eingebunden und werden nicht verbraucht. Aber:

• Bei der Herstellung,
• beim Befüllen,
• bei Reparaturen und natürlich
• bei der Entsorgung

kann es passieren, dass Kältemittel in die Atmosphäre gelangen. Umso wichtiger ist es, beim Betrieb natürliche Kältemittel zu verwenden. So empfiehlt die Regierung im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) beim Heizen die Installation von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln wie R290 oder sonst synthetischen Kältemitteln, die nur einen geringen GWP haben und trotzdem für die entsprechende Wärme sorgen.

Was ist das Kältemittel R290?

In Wärmepumpen werden verschiedene Kältemittel verwendet, alle mit einem R am Anfang. Dieses steht für „refrigerant = Kältemittel“. Die Zahl, die dahintersteht, gibt Rückschlüsse auf die chemische Zusammensetzung. Denn es gibt synthetische und natürliche Kältemittel. Zu den natürlichen gehört Propan R290, bei ihm ist das GWP mit 3 sehr gering. Andere Kältemittel können hier schnell im Tausenderbereich liegen. 

Welche Kältemittel sind verboten? 

Viele Jahre wurden als Kältemittel sogenannte F-Gase eingesetzt (zum Beispiel R134A, R404A oder R410A). Heute weiß man, dass diese synthetischen Kältemittel nicht nur teuer sind, sondern auch klimaschädlich. Solche, die ein besonders hohes Treibhauspotenzial besitzen, wurden dem Klima zuliebe verboten – denn allein die Entsorgung wäre bereits ein großes Problem. Schritt für Schritt möchte man hier noch weitergehen und zum Beispiel die Verkaufsmenge teilfluorierter Kohlenwasserstoffe bis 2030 gewaltig reduzieren. Die Heizungshersteller reagieren darauf bereits heute mit Alternativen. Lassen Sie sich am besten immer gut beraten, bevor Sie sich für eine Wärmepumpe entscheiden. 

Vor- und Nachteile von Propan

Das natürliche Kältemittel Propan in einer Wärmepumpe hat deutlich mehr Vor- als Nachteile. R290 gilt als das „grüne“ Kältemittel beim Heizen mit einer Wärmepumpe. Betrieb und Einsatz der Heizung sind damit umweltfreundlicher. 

Vorteile der Propan-Wärmepumpe

• umweltschonend
• zukunftssicher
• günstig
• sehr gute thermodynamische Eigenschaften
• effizient
• GWP-Wert von 3
• nur geringe Mengen an Kältemittel in der Anlage notwendig
• nicht betroffen von der F-Gas-Regulierung

Nachteile der Propan-Wärmepumpe

Der Hauptnachteil von Propan ist eigentlich, dass es brennbar ist. Daher sind die Wärmepumpen-Hersteller schon allein gesetzlich verpflichtet, für die entsprechende Sicherheit zu sorgen. Aufgrund des technisch höheren Aufwands und weil es die Form der Wärmepumpe erst seit wenigen Jahren gibt, haben sich manche Hersteller noch zurückgehalten und sind beim Gängigen geblieben. 

R290: Hersteller dieser Wärmepumpen

Noch ist der Markt relativ neu und manch ein Hersteller zögert. Dabei haben Wärmepumpen mit Propan durchaus Zukunft. Wird R290 in einer Wärmepumpe verwendet, dann sind nämlich Vorlauftemperaturen von bis zu 70 Grad möglich. Wärmepumpen-Hersteller, die bei ihren Geräten auf einen Propan-Kältekreislauf setzen, können sich damit also auch den Markt der Altbauten gut erschließen. Zu den Herstellern, die bereits Wärmepumpen mit Propan im Programm haben gehören: 

• WOLF 
• Phnix
• Roth
• Vaillant 
• Stiebel-Eltron
• alpha innotec

Was die Kosten angeht, so kommt es nicht in erster Linie auf das verwendete Kältemittel an, sondern auf die verwendeten Wärmepumpenarten. Die Kosten können also bei den Propan-Wärmepumpen ziemlich variieren. Hier ist es wichtig, bereits vor der Anschaffung die Geräte gut zu vergleichen und das individuell richtige System zu finden.

Über unseren Experten

Michael Engel arbeitet als Ausbilder und Dozent im Fachbereich Fort- und Weiterbildung der SHK Innung München. In Seminaren vermittelt der Experte der SHK Fachwissen zur Planung und Errichtung von Wärmepumpenanlagen.

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Propan-Wärmepumpe: Innenaufstellung oder Außenaufstellung

Die am Fraunhofer Institut entwickelte Wärmepumpe eignet sich auch für die Aufstellung im Haus. So haben Sie die Möglichkeit, umweltfreundlich zu heizen und nur einen sehr geringen CO2-Ausstoß zu verursachen – gerade, wenn in Zukunft auch die Emissionen bei der Stromerzeugung weiter sinken. 

Wird die neue Wärmepumpe aufgestellt, muss gewährleistet sein, dass kein im Notfall austretendes Kältemittel in ein Gebäude gelangen kann und auch im Freien niemand gefährdet wird. Die Hersteller geben hier in der Regel sicherheitsrelevante Schutzbereiche an, in denen nicht einmal kurzfristig Zündquellen vorhanden sein dürfen. Also zum Beispiel keine 

• offenen Flammen
• elektrischen Anlagen
• Steckdosen und Lichtschalter
• Lampen
• funkenbildende Werkzeuge etc. 

Bitte beachten Sie: Wir können Ihnen immer nur allgemeine Hinweise geben, die keine rechtliche Verbindlichkeit darstellen. Halten Sie sich daher immer an die Angaben der jeweiligen Wärmepumpenhersteller und informieren Sie sich gut. Die vom Hersteller vorgegebenen Schutzbereiche müssen vom Betreiber unbedingt eingehalten werden. 

Innerhalb der Schutzbereiche dürfen unter anderem nicht liegen: 

• Fenster, Türen oder andere Gebäudeöffnungen wie Lichtschächte
• Öffnungen lüftungstechnischer Anlagen
• Grundstücksgrenzen
• Geh- und Fahrwege
• integrierte Abwasserschächte/Kanalisation etc. 

Das Aufstellen und die Arbeiten an den Teilen einer Wärmepumpe dürfen immer nur extra dafür ausgebildete Fachleute übernehmen, das gilt auch für die Wartung. Sie achten zum Beispiel darauf, nur die für das jeweilige Kältemittel zugelassene Werkzeuge und Originalteile zu benutzen, genau wie sie nur die richtigen Recyclingbehälter verwenden.

Fazit

Auch, wenn Propan ein sehr gutes und umweltfreundliches Kältemittel für ein Heizsystem wie die Wärmepumpe ist, hat es sich noch nicht wirklich durchgesetzt. Was auch daran liegt, dass es für den privaten Bereich erst seit 2019 die Möglichkeit gibt, R290 als Kältemittel einzusetzen. Der ganz große Vorteil: Es handelt sich um ein natürliches Kältemittel mit einem GWP-Wert von gerade mal 3.