Ist das Kältemittel der Wärmepumpe sicher?

Die Bundesregierung glaubt Wärmepumpen sind die Zukunft der Hausheizung, so sehr, dass das Inflationsminderungsgesetz von 2022 Hausbesitzern, die eine neue Heizung installieren, eine Steuergutschrift gewährt. Wärmepumpen verbrennen keine fossilen Brennstoffe und verbrauchen nur einen Bruchteil der Energie von Elektroöfen.

Das heißt aber nicht, dass Wärmepumpen die Umwelt nicht belasten. Sie tun es immer noch, hauptsächlich weil sie Kältemittel verwenden.

Kältemittel für Kühlschränke und Klimaanlagen haben sich in der Vergangenheit nachweislich negativ auf die Umwelt ausgewirkt. 1987 verbot ein internationales Abkommen namens Montreal Protocol die Verwendung der damals am häufigsten verwendeten Kältemittel. Es stellte sich heraus, dass die in diesen Kältemitteln enthaltenen Chemikalien teilweise für die Erschöpfung verantwortlich waren die Ozonschicht in der Erdatmosphäre und die saisonalen „Ozonlöcher“ über dem Norden und Süden Stangen.

Die Kältemittel, die nach dem Montrealer Protokoll eingeführt wurden, schädigen die Ozonschicht nicht, aber sie bringen immer noch etwas mit sich nachteilige Umweltauswirkungen. Folglich ist die Entwicklung des perfekten Kältemittels ein work in progress. Bisher hat noch niemand ein Kältemittel ohne Sicherheitsbedenken entwickelt. Das sollte niemanden davon abhalten, a zu installieren Wärmepumpe, weil die Vorteile der Technologie die Risiken bei weitem überwiegen.

Was ist ein Kältemittel?

Das Kältemittel in einer Klimaanlage, einem Kühlschrank oder einer Wärmepumpe ist eine Verbindung, die in den Kühlschlangen zirkuliert. Das Kältemittel ist in der Lage, Wärme von einem Ort zum anderen zu übertragen – im Fall von a Wärmepumpe, von drinnen nach draußen. Keine Kälteanlage würde ohne Kältemittel funktionieren.

Das in einem Wärmepumpensystem verwendete Kältemittel muss mehrere Qualitäten aufweisen:

• Niedriger Siedepunkt;
• Ungiftig;
• Nicht brennbar;
• Hohes Potenzial zur Wärmeaufnahme;
• Null Auswirkung auf die Ozonschicht; Und
• Geringes Treibhauspotenzial.

Es gibt vier gängige Kältemittelklassen: Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW), teilhalogenierte Fluorchlorkohlenwasserstoffe (HCFC), teilhalogenierte Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) und teilhalogenierte Fluorolefine (HFO). CFCs und HCFCs enthalten Chlor, die für den Ozonabbau verantwortliche Chemikalie, und beide wurden schrittweise eingestellt oder werden derzeit eingestellt. Die meisten modernen Kältemittel sind HFCs, HFOs oder eine Kombination aus beiden.

Ist das Kältemittel der Wärmepumpe sicher?

Wärmepumpen die vor 2010 hergestellt wurden, waren mit R-22-Kältemittel gefüllt, einem HCFC, das wegen seiner Wirkung auf die Ozonschicht derzeit auslaufen soll. Wenn Sie ein älteres Wärmepumpensystem haben, können Sie – je nach Modell – möglicherweise das Kältemittel R-22 durch das sicherere R-410A ersetzen. Wenn Sie Ihr System weiterhin mit R-22 verwenden, können Sie es nach 2030 nicht mehr aufladen lassen, wenn die letzte Stufe seines Ausstiegs in Kraft tritt.

R-410A ist ein HFKW, das kein Ozonabbaupotential hat. Es wird unter den Markennamen Gentron AZ-20, Suva 410A und Puron verkauft. Wärmepumpensysteme die nach 2010 hergestellt wurden, sind bereits mit R-410A beladen. Während R-410A keinen Einfluss auf die Ozonschicht hat, hat es ein Treibhauspotenzial. Aus diesem Grund ist es auch dabei, von der EPA auslaufen zu lassen.

Ab 2023 ist das Kältemittel, das in neuen Klimaanlagen und Wärmepumpensystemen verwendet wird, R-454B, eine HFO-Verbindung. Es kann nicht in Systemen verwendet werden, die für R-410A ausgelegt sind. Es hat ein geringes Treibhauspotenzial und kein Ozonabbaupotenzial, ist aber leider leicht entzündlich.

Bisher sieht es so aus, als könne man in Sachen Sicherheit nicht alles haben. Aber die Technologie entwickelt sich schnell weiter, und es wird in den nächsten Jahren zweifellos neue Entwicklungen bei den Kältemitteln für Wärmepumpen geben.

Die Evolution der Kältemittel

Bereits im 19. Jahrhundert, als die Menschen Eisboxen benutzten, um Lebensmittel kalt zu halten, hat der deutsche Ingenieurprofessor Carl von Linde patentierte das erste Kühlsystem, das auf der Expansion und Kontraktion eines Kältemittels beruhte. Das, was er verwendete, war Ammoniak, und viele nachfolgende Kühlschränke verwendeten ebenfalls Ammoniak oder Chemikalien wie Methylchlorid und Schwefeldioxid. Diese Chemikalien sind giftig, brennbar und für viele Unfälle verantwortlich.

1928 erfand ein Ingenieur, der für General Motors arbeitete, eine völlig inerte „Wunder“-Verbindungsklasse, um diese gefährlichen Chemikalien zu ersetzen. Sie wurden als Fluorchlorkohlenwasserstoffe bezeichnet, weil sie Kohlenstoff, Fluor, Wasserstoff und Chlor enthielten. Diese Verbindung wurde von DuPont unter dem Markennamen Freon vertrieben.

Freon wurde bis 1970 weit verbreitet, als James Lovelock (der dafür bekannt ist, die Gaia-Hypothese) konnte in der Atmosphäre schwebende Moleküle dieser Substanzen nachweisen. Kurz darauf entdeckten Wissenschaftler Chlormonoxid in der Stratosphäre. Die einzige Möglichkeit, dorthin zu gelangen, bestand darin, dass chlorreiche FCKW in der unteren Atmosphäre nicht zerfallen würden und in die obere Atmosphäre wandern und mit Ozon reagieren würden.

Das war eine riesige rote Fahne, und FCKW wurden bald darauf verboten.

Als FCKW schrittweise abgeschafft wurden, entwickelten Wissenschaftler eine Reihe von Alternativen, darunter HFCs und HCFCs, aber auch sie gelten als umweltschädlich, insbesondere weil sie Treibhausgase sind und einige leicht entzündlich sind. HFOs sind die neueste Entwicklung. Sie werden aus Wasserstoff-, Fluor- und Kohlenstoffatomen gebildet und haben kein Ozonabbaupotential und ein geringes Treibhauspotential. Angesichts der Möglichkeit, dass HFOs in Zukunft noch unbekannte Umweltnachteile aufweisen könnten, gibt es auch einen Bewegung hin zur Verwendung natürlich vorkommender Verbindungen wie Kohlendioxid, Isobutan und Propan – und wieder einmal Ammoniak – als Kältemittel.

Chris Deziel ist seit mehr als 30 Jahren im Baugewerbe tätig. Er half beim Aufbau einer kleinen Stadt in der Wüste von Oregon von Grund auf und half bei der Gründung von zwei Landschaftsbauunternehmen. Er hat als Schreiner, Klempner und Möbellackierer gearbeitet. Deziel schreibt seit 2010 DIY-Artikel und hat als Online-Berater gearbeitet, zuletzt für den Pro Referral-Service von Home Depot. Seine Arbeiten wurden auf Landlordology, Apartments.com und Hunker veröffentlicht. Deziel hat auch wissenschaftliche Inhalte veröffentlicht und ist ein begeisterter Musiker.