Wie effizient Wärmepumpen tatsächlich sind, zeigen dabei die Ergebnisse einer aktuellen Studie europäischer Energieexperten des Regulatory Assistance Project (RAP). In einem Feldversuch mit Luftwärmepumpen konnte nun auch das Vorurteil widerlegt werden, dass Wärmepumpen bei kalten Außentemperaturen zu viel Strom verbrauchen. Wie die Forschenden herausfanden, erweisen sich entgegen der gängigen Annahme Wärmepumpen im Vergleich zu fossilen Heizungsanlagen selbst bei Minusgraden von -30 Grad Celsius als überlegene Technologie. Laut diverser Felduntersuchungen des Fraunhofer-Institutes lohnt sich damit auch der Einsatz in Altbauten, wo selbst bei schlechten energetischen Bedingungen noch eine Effizienz von 3 erreicht wird. Pro eingesetzte Kilowattstunde elektrischer Energie werden also drei kWh Wärme abgegeben.
Kältemittel mit geringem Siedepunkt sorgen für hohe Energieausbeute
Verantwortlich für diesen hohen Wirkungsgrad ist unter anderem das Kältemittel. Dabei handelt es sich um eine Flüssigkeit, die aufgrund ihres geringen Siedepunkts bereits bei niedrigen Temperaturen verdampft. Die aus der Umwelt mittels Pumpe entzogene Umgebungswärme reicht dazu bereits aus und ein nachgeschalteter Kompressor verdichtet das so entstandene Gas zusätzlich, um noch höhere Temperaturen zu erreichen, die dann in einen Heizkreislauf abgegeben werden. Je geringer das Kältemittel komprimiert werden muss, desto niedriger ist der Stromverbrauch der Wärmepumpe, was sich entsprechend positiv auf die zu investierenden Energiekosten auswirkt.
Höhere Drücke moderner Kältemittel beanspruchen mechanische Bauteile
Im Zuge des umweltbedingten Banns FCKW-haltiger Kältemittel hat sich in diesem Zusammenhang jedoch eine bedeutende Veränderung ergeben, die mit zusätzlichen technischen Herausforderungen verbunden ist. Reichte bei den FCKW-basierten Kältemitteln ein Druck von 6 bis 12 bar, um die gewünschte Temperatur zu erreichen, liegen die erforderlichen Drücke bei heutigen Kältemitteln wie R123a mit einem Verdampfungsdruck von 3 bis 4 bar beziehungsweise einem Kondensationsdruck von 16 bis 18 bar deutlich über diesen Werten, was zu einer höheren Belastung der Mechanik führt. Um eine beschleunigte Abnutzung zu vermeiden, empfiehlt sich daher der Einsatz von ABB Motorschutz und -steuerungstechnik, wie Sanftanlasser für Kompressoren oder Schütze für Heizungssteuerung, sowie moderne ABB Cylon Steuereinheiten, die mit hohen Abfragequoten präzise Messergebnisse liefern und damit eine hocheffiziente Regelung des Expansionsventils ermöglichen.
Elektromechanische Schutz- und Steuerprodukte dürfen nicht zur Zündquelle werden!
Es gibt verschiedene Arten von Kältemitteln, und jede Art hat ihre eigenen Eigenschaften, die nicht nur ihre Effizienz beeinflussen können, sondern auch auf unterschiedliche Weise mit Umwelt und Technik interagieren. Gemäß den ASHRAE-Sicherheitsstufen (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) sowie im Einklang mit den Normen ISO 817 und DIN EN 378 werden Kühlmittel daher hinsichtlich ihrer Entflammbarkeit und Toxizität eingeteilt. Moderne Kältemittel der Sicherheitsstufe A2L weisen eine schwache Entflammbarkeit, geringe Toxizität und ein niedriges Treibhauspotenzial auf. Aufgrund dieser Eigenschaften bieten sie einen Ersatz für ältere Kältemittel auf Basis teilhalogenierter Fluorkohlenwasserstoffe (H-FKW / H-FCKW) und sind dabei sogar energieeffizienter. Laut der internationalen Norm IEC 60335-2-40 muss allerdings auch bei Verwendung von A2L-Kühlmitteln mit niedriger Entflammbarkeit sichergestellt sein, dass die Motorschutz und -steuergeräte in Klimageräten, Luftentfeuchtern und Wärmepumpen nicht zur Zündquelle werden. Als zukunftssicheres Kältemittel wird beispielsweise R290 gehandelt, dass in Wärmepumpen Vorlauftemperaturen bis 75 Grad Celsius ermöglicht und im Rahmen der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) förderfähig ist, da es natürlichen Ursprungs ist und ein besonders niedriges Global Warming Potenzial (GWP) aufweist. Hinter R290 steckt Propan, das aufgrund seiner leichten Entzündlichkeit zur Sicherheitsgruppe A3 zählt und bei der Installation die Einhaltung besonderer Schutzbereiche und einen hohen Überwachungsgrad erfordert. Ob sich ein Kältemittel tatsächlich für den sicheren Betrieb im Consumer-Bereich eignet, muss somit stets sorgfältig abgewogen werden. In die A2L-Kategorie fallen die Kühlmittel R32, R454A, R454C, R455A, R1234yf, R1234ze. Die in der Grafik gelisteten Motorschutz- und -steuergeräte von ABB erfüllen diese strengen Vorgaben vollumfänglich.
