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CO₂-Wärmepumpen sind in einigen nicht-europäischen Ländern bereits fest auf dem Markt etabliert. Laut dem Bundesverband Wärmepumpe e. V. ist Japan aktuell einer der Vorreiter, was diese Modelle angeht – in Europa hingegen führen sie bislang ein Nischendasein.
Doch was macht die CO₂-Wärmepumpe so besonders und wie funktioniert sie? Wir liefern dir einen Überblick.
Eine CO₂-Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie andere Wärmepumpen auch, nutzt aber das natürliche Kältemittel Kohlendioxid (CO₂), um Wärme zu erzeugen. Im Vergleich zu den gängigen synthetischen Kältemitteln wie R410A oder R32 kommt hier ein Stoff zum Einsatz, der in der Natur vorkommt und in einigen Bereichen als umweltfreundlicher gilt.
Der eigentliche Betrieb läuft dabei in einem Kältekreislauf ab, bei dem das CO₂ in verschiedene Zustände versetzt wird: Es verdampft, wird verdichtet, kondensiert und entspannt sich wieder.
Ein Unterschied zu herkömmlichen Wärmepumpen besteht darin, dass CO₂ unter deutlich höherem Druck arbeitet. Das erfordert eine spezielle Technik und führt zu einer etwas komplexeren Bauweise. Diese Art von Wärmepumpe wird oft dort eingesetzt, wo besonders hohe Temperaturen gebraucht werden oder der Betrieb auch unter extremen Bedingungen zuverlässig laufen muss.
CO₂ ist bei Wärmepumpen das Kältemittel R-744. Es wird als umweltfreundlichere Alternative zu den herkömmlichen synthetischen Kältemitteln eingesetzt, die in vielen älteren Wärmepumpen noch verwendet werden. Besonders im Vergleich zu Fluorkohlenwasserstoffen (den sogenannten F-Gasen) bietet CO₂ klare Vorteile in puncto Umweltfreundlichkeit.
Und warum gilt ausgerechnet CO₂ als umweltfreundlicher? Hier kommt das Global Warming Potential (GWP) ins Spiel. Der GWP-Wert gibt an, wie stark der Treibhauseffekt eines Kältemittels im Vergleich zu CO₂ ist. CO₂ dient dabei als Referenz, mit einem GWP-Wert von 1.
Das bedeutet allerdings nicht, dass CO₂ keinen Einfluss auf die Erderwärmung hat, sondern dass sein Treibhauseffekt als Maßstab dient, um den Einfluss anderer Kältemittel zu bewerten. Fluorkohlenwasserstoffe, die auch immer noch eingesetzt werden, haben oft sehr hohe GWP-Werte und tragen daher weitaus stärker zur Erderwärmung bei: Das Kältemittel R410A zum Beispiel hat einen GWP-Wert von 2088.
Moderne Wärmepumpen setzen mittlerweile auf umweltfreundlichere Kältemittel. Ein Beispiel ist Propan (R290), das mit einem GWP-Wert von nur 3 besonders klimafreundlich ist. Je niedriger der GWP-Wert, desto geringer das Treibhauspotenzial des Kältemittels. Propan wird immer häufiger in Wärmepumpen eingesetzt und es arbeitet neben seiner niedrigen Klimabelastung auch unter niedrigeren Druckverhältnissen effizient.
Der Betrieb basiert genau wie bei anderen Kältemitteln auf einem geschlossenen Kältekreislauf, in dem das Kältemittel unterschiedliche Zustände durchläuft, um Wärme aus der Umgebung zu entziehen und für Heizzwecke nutzbar zu machen. Dieser Kreislauf besteht aus vier Schritten, die wir hier genauer erklären:
Dieser Prozess wiederholt sich kontinuierlich und sorgt dafür, dass auch bei kalten Außentemperaturen Wärme effizient ins Haus transportiert wird.
CO₂-Wärmepumpen bieten zwar einige interessante Vorteile, wie die Nutzung eines natürlichen Kältemittels mit einem niedrigen GWP-Wert, doch für private Haushalte in Deutschland und Europa lohnen sie sich in den meisten Fällen nicht.
Der Hauptgrund: CO₂-Wärmepumpen arbeiten anders als die in Europa typischen Modelle. Sie funktionieren unter höherem Druck, was wiederum spezielle Technik erfordert – und viele Installateure hierzulande sind dahingehend nicht geschult.
Hinzu kommt, dass CO₂-Wärmepumpen auf den Wärme- und Warmwasserbedarf in Europa angepasst werden müssten. Unsere Anforderungen an Heizsysteme, vor allem bei den Vorlauftemperaturen, unterscheiden sich von denen in Ländern wie Japan, wo CO₂-Wärmepumpen bereits häufig zum Einsatz kommen.
Das Fazit lautet also: CO₂-Wärmepumpen eignen sich gut für Anwendungen in der Industrie, bei denen hohe Temperaturen benötigt werden. Für private Haushalte sind sie aber aufgrund der hohen Kosten und der technischen Hürden wenig attraktiv. Andere Wärmepumpen, die zum Beispiel Propan oder auch synthetische Stoffe als Kältemittel nutzen, bieten vergleichbare Effizienz – ohne die Probleme, die CO₂-Wärmepumpen mit sich bringen.
Auch wenn CO₂-Wärmepumpen aktuell weniger für Privatpersonen geeignet sind, gibt es ausgezeichnete Alternativen, die perfekt auf deine Bedürfnisse zugeschnitten sind. Luft-Wasser-Wärmepumpen sind nicht nur effizient, sondern auch einfach und günstig in der Installation im Vergleich zu anderen Arten von Wärmepumpen.
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CO₂-Wärmepumpen sind in der Regel teurer als die hierzulande gängigen Modelle, die mit Kältemitteln wie R32 oder R290 arbeiten. Das liegt vor allem daran, dass sie unter höherem Druck arbeiten und die Technik dafür mehr Aufwand bei der Installation erfordert.
CO₂ gilt als umweltfreundliches Kältemittel, da es im Vergleich zu synthetischen Alternativen wie F-Gasen ein extrem niedriges Treibhauspotenzial (GWP) hat. Mit einem GWP-Wert von 1 trägt es im Vergleich zu anderen Kältemitteln weniger zur Erderwärmung bei und ist zudem ungiftig sowie nicht entflammbar.
Ja, CO₂ ist ein natürliches Kältemittel, da es in der Natur vorkommt und Teil des natürlichen Kohlenstoffkreislaufs ist. Es ist seit Langem als Kältemittel bekannt und kommt ohne synthetische Chemikalien aus.
