16:07 BAUPRAXIS

BFE-Demonstrationsprojekt: Propan heizt und kühlt

Teaserbild-Quelle: Benedikt Vogel

Bei den in Wärmepumpen eingesetzten Kältemitteln geht der Trend von synthetischen Fluorwasserstoffen hin zu natürlichen Fluiden wie Ammoniak, CO2 oder Propan. Ein vom Bundesamt für Energie unterstütztes Demonstrationsprojekt in Oberwinterthur nutzt nun eine reversible, also zwischen Heiz- und Kühlbetrieb umschaltbare Luft-/Wasser-Wärmepumpe auf der Basis von Propan in Bürogebäude.

VonBenedikt Vogel, im Auftrag des Bundesamts für Energie (BFE)*

In einer knapp zweijährigen Messkampagne hat die Propan-Wärmepumpe in dem nach Minergie-P-Standard errichteten Neubau ihre Funktionstüchtigkeit bewiesen. Das realisierte Heiz- und Kühlsystem eignet sich insbesondere für sehr gut gedämmte Neubauten an Standorten, wo keine geothermischen Wärmequellen (Erdsonden oder Grundwasser) zur Verfügung stehen.

Wärmepumpen haben sich in den letzten gut zwanzig Jahren als bevorzugte Technik für eine energiesparende, CO2-arme Erzeugung von Heizwärme und Warmwasser etabliert. Ein zentraler Bestandteil von Wärmepumpen ist das Kältemittel, das dazu dient, der Umwelt (Luft, Boden) bei niedrigem Druck Wärme zu entziehen und diese – durch einen Kompressor auf das gewünschte Temperaturniveau gebracht – an den Heiz- bzw. Warmwasserkreislauf abzugeben. Das Kältemittel ist ein Schlüsselelement für die gute Funktionsweise einer Wärmepumpe. Idealerweise kann ein Kältemittel viel Wärmeenergie transportieren, ist weder giftig noch umweltschädigend – und erfüllt eine Reihe weiterer Materialeigenschaften, die den Einsatz in einer Wärmepumpe ermöglichen.

Klimaschädliche Kältemittel vermeiden

Die Anforderungen an Kältemittel haben sich im Laufe der Zeit verändert. Lange wurden synthetische Kältemittel wie Fluorchlorkohlenwasserstoffe (FCKW, HFCKW) bevorzugt. In den 1980er Jahren wurden sie wegen ihres Beitrags zur Zerstörung der Ozonschicht verboten – und in der Folge mehr und mehr durch Fluorkohlenwasserstoffe (FKW, HFKW) ersetzt. Diese chlorfreien Kältemittel haben zwar sehr gute thermodynamische Eigenschaften für den Wärmepumpenkreislauf, weisen jedoch ein hohes Treibhausgaspotential (Global Warming Potential/GWP) auf. So hat das Kältemittel R410A, das oft in Luft/Wasser-Wärmepumpen eingesetzt wird, ein GWP von 2090. Problematisch ist das erst, wenn durch Leckagen Kältemittel entweicht. Um die Gefahr durch die weltweit stark wachsende Zahl von Wärmepumpen und Kälteanlagen zu minimieren, sind heute Kältemittel mit sehr geringem GWP gefragt.

Eine Lösung sind sogenannt natürliche Kältemittel wie Ammoniak (R-717; GWP 0), CO2 (R744; GWP 1) oder Propan (R-290; GWP 3). CO2, das bereits Mitte des 19. Jahrhunderts in der Kältetechnik eingesetzt wurde, ist heute in der Gewerbekühlung erste Wahl. In Wärmepumpen kann CO2 nur dann effizient eingesetzt werden, wenn eine relativ grosse Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf gegeben ist (wie es bei der Warmwassererzeugung der Fall ist). Ammoniak wiederum kommt nur in Grossanlagen zum Einsatz, da es zwar sehr wirkungsvoll, aber giftig ist, was einen grösseren Sicherheitsaufwand erfordert. Eine interessante Alternative für kleinere und mittelgrosse Anlagen ist deshalb Propan.

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