Wenn wir uns für den Kauf einer Wärmepumpe entscheiden, achten wir in der Regel auf deren Parameter. Während wir uns vor allem für die Heizleistung eines Geräts und seinen Preis interessieren, sind wir selten an anderen Eigenschaften einer Wärmepumpe interessiert. Einer der lohnenswerten Aspekte bei der Auswahl einer Wärmepumpe ist das in ihrem Gehäuse verwendete Kältemittel. Schauen wir uns einmal genauer an, was in einer Wärmepumpe steckt und was die unter kryptischen Symbolen versteckten Kältemittel eigentlich sind.
Was sind Kältemittel?
Ein Kältemittel, auch Kühlmittel genannt, ist ein thermodynamisches Medium, das am Prozess des Wärmeaustauschs in einem Kühlgerät oder einer Wärmepumpe beteiligt ist. Der Mechanismus, der hinter den Kältemitteln steckt, ist einfach: Indem das Medium in einem Kühlsystem aus Kupfer unter niedrigem Druck und bei niedriger Temperatur zum Sieden gebracht wird, nimmt das Kältemittel die erzeugte Wärme auf und gibt sie dann bei der Verflüssigung unter höherem Druck und höherer Temperatur wieder ab. Die Ursprünge der Kältemittel reichen bis in die 1930er Jahre zurück. Damals erfand Jacob Perkins ein dampfbetriebenes, kompressorbasiertes Kühlgerät und legte damit den Grundstein für die heutige Kälteindustrie.
Obwohl das perfekte Kältemittel für Mensch und Umwelt sicher sein sollte, keine Korrosion verursacht und zudem gute thermodynamische Eigenschaften aufweist, existiert ein solches Medium nur in unserer Vorstellung. Bislang ist es den Wissenschaftlern nicht gelungen, einen Stoff zu finden, der alle oben genannten Anforderungen erfüllen könnte. Dennoch werden ständig neue Kombinationen und Substanzen getestet, um das Kältemittel zu finden, das der Perfektion am nächsten kommt.
Kältemittel in Wärmepumpen
Auf dem Markt gibt es zwar Wärmepumpen, die mit verschiedenen Arbeitsmitteln arbeiten, aber einige davon können als die beliebtesten angesehen werden. Zu den gebräuchlichsten gehören sicherlich die Fluorkohlenwasserstoffe, die auch als fluorierte Treibhausgase bezeichnet werden. Dazu gehören:
- R410A - ein nahezu azeotropes Gemisch aus R32 (50%) und R125 (50%);
- R134a - sogenanntes Tetrafluorethan;
- R407C - eine nicht brennbare, zeotrope Mischung aus R32 (23%), R125 (25%) und R134A. Darüber hinaus werden die folgenden Stoffe immer beliebter:
- R32 - d.h. Difluormethan, das u.a. in Klimaanlagen verwendet wird;
- R1234yf
Es gibt auch natürliche Stoffe, die immer mehr Interesse wecken. R290, das ist Propan, sowie R744, das ist Kohlendioxid (CO2), sind hier zu nennen.
Spielt die Art des verwendeten Kältemittels eine Rolle?
Die Frage scheint naheliegend - wenn die auf dem Markt erhältlichen Wärmepumpen und Kühlgeräte eine so große Auswahl an Kältemitteln bieten, spielt es dann eine Rolle, welcher Stoff im Inneren des Klimageräts oder der Wärmepumpe steckt? Es stellt sich heraus, dass dies tatsächlich ein wichtiger Punkt ist, den es zu berücksichtigen gilt. Alle Kältemittel können aufgrund ihrer Brennbarkeit oder Toxizität in bestimmte Gruppen eingeteilt werden. Die Brennbarkeit von Stoffen wird mit Ziffern gekennzeichnet, wobei 1 für nicht brennbare Stoffe, 2 für brennbare Stoffe, 2L für mäßig brennbare Stoffe und 3 für leicht brennbare oder explosive Stoffe steht. Die Toxizität wird mit dem Buchstaben A (geringe Toxizität) oder B (hohe Toxizität) angegeben. So ist z. B. Propan (R290) ein brennbarer Stoff, was bedeutet, dass der Hersteller zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen für die Benutzer von Geräten, die mit diesem Stoff betrieben werden, einhalten muss. Im Gegensatz dazu sind R410A und R134a Kältemittel der Gruppe A1, die beide nicht brennbar sind und eine geringe Toxizität aufweisen, was sie für den Benutzer sicher macht. Diese beiden kritischen Aspekte sind wichtig bei der Konstruktion von Geräten, die den Einsatz eines Kältemittels erfordern.