CO₂-Wärmepumpe.
Eigenschaften und Einsatzbereiche einer CO₂-Wärmepumpe
Eine CO₂-Wärmepumpe nutzt Kohlenstoffdioxid als Kältemittel. Erfahren Sie, welche Eigenschaften R744 auszeichnen, wie die Technik funktioniert und für welche Einsatzbereiche sie sich eignet.
CO₂-Wärmepumpen: Eigenschaften und Einsatzbereiche
CO2-Wärmepumpen verwenden Kohlenstoffdioxid mit der Kältemittelbezeichnung R744. Ihre Einsatzvorteile liegen insbesondere bei der zentralen Warmwasserbereitung und bei Anwendungen mit hohen Temperaturanforderungen, etwa in Mehrfamilienhäusern, größeren Gebäuden und Gewerbebetrieben.
Ob die Technik geeignet und wirtschaftlich ist, hängt von der Gebäudegröße, dem Wärmebedarf und der Einbindung in das Heizsystem ab. Für typische Einfamilienhäuser können andere Kältemittel und Anlagenkonzepte zweckmäßiger sein.
Wichtiges über CO₂ als Kältemittel in der Wärmepumpe
Kohlenstoffdioxid ist ein geruch- und farbloses Gas. Es kommt in der Erdatmosphäre vor und ist ein natürlicher Bestandteil des globalen Kohlenstoffkreislaufs. Ein übermäßiger Anstieg des CO2-Gehalts in der Atmosphäre beschleunigt jedoch den Treibhauseffekt und somit den Klimawandel.
CO2 zirkuliert unter hohem Druck in einem geschlossenen Kältemittelkreislauf. Anders als bei vielen anderen Wärmepumpen arbeitet es bei der Wärmeabgabe häufig oberhalb seines kritischen Punktes und kondensiert dabei nicht. Dieser transkritische Prozess ermöglicht hohe Austrittstemperaturen, erfordert jedoch speziell für die hohen Betriebsdrücke ausgelegte Komponenten und eine fachgerechte Planung.
Frühere FCKW-Kältemittel schädigen die Ozonschicht und sind in der Europäischen Union seit Langem weitgehend verboten. CO2 beziehungsweise R744 besitzt als Kältemittel kein Ozonabbaupotenzial und weist mit einem GWP-Wert von 1 ein deutlich geringeres Treibhauspotenzial als viele fluorierte Kältemittel auf.
CO₂ und der Treibhauseffekt
Der Treibhauseffekt hält die Erde warm, indem ein Teil der von der Erde abgestrahlten Wärme eingefangen wird. Es handelt sich um einen natürlich vorkommenden Prozess, der allerdings durch menschlich erzeugte CO2-Emissionen verstärkt werden kann. CO2 kann in Wärmepumpen als Kältemittel eingesetzt werden und wird dort in einem geschlossenen Kreislauf zum Transport von Wärme genutzt.
CO2-Wärmepumpen nutzen Strom, um Wärme aus einer geeigneten Wärmequelle auf das benötigte Temperaturniveau anzuheben. Das Kältemittel R744 zirkuliert dabei in einem geschlossenen Kreislauf. Bei bestimmungsgemäßem Betrieb wird es nicht freigesetzt. Bei einer Leckage kann CO2 jedoch austreten und sich insbesondere in schlecht belüfteten oder tiefer liegenden Bereichen ansammeln
Vorteile einer CO₂-Wärmepumpe
Die wichtigsten Vorteile einer CO2-Wärmepumpe gibt es hier im Überblick:
- Einsatz als Kältemittel: CO2-Wärmepumpen nutzen CO2 als Kältemittel in einem geschlossenen Kreislauf. Das Kältemittel dient dabei dem Transport von Wärme innerhalb des Systems.
- Effizienz abhängig vom Einsatzbereich: CO2-Wärmepumpen können ihre technischen Vorteile insbesondere bei der Warmwasserbereitung und bei Anwendungen mit hohen Temperaturanforderungen ausspielen. Die tatsächliche Effizienz hängt unter anderem von der Temperatur der Wärmequelle, der erforderlichen Nutztemperatur, der Rücklauftemperatur und der Auslegung des Gesamtsystems ab.
- Eigenschaften und Sicherheitsanforderungen: CO2 ist nicht brennbar, nicht wassergefährdend und bei niedrigen Konzentrationen nicht gesundheitsschädlich. In hoher Konzentration kann es jedoch narkotisierend und erstickend wirken. CO2-Wärmepumpen arbeiten zudem mit hohen Betriebsdrücken. Deshalb müssen Auslegung, Installation, Belüftung und Sicherheitseinrichtungen die geltenden technischen Anforderungen erfüllen.
- Kosten und Wirtschaftlichkeit: Anschaffungs- und Betriebskosten einer CO2-Wärmepumpe hängen von der benötigten Leistung, dem Wärmebedarf, den erforderlichen Temperaturen, der Anlagenplanung und den Stromkosten ab. Wirtschaftliche Vorteile können insbesondere bei einem hohen und kontinuierlichen Warmwasserbedarf entstehen, etwa in Mehrfamilienhäusern, Hotels, Pflegeeinrichtungen oder Gewerbebetrieben. Für Einfamilienhäuser ist im Einzelfall zu prüfen, ob eine CO2-Wärmepumpe gegenüber anderen Wärmepumpenkonzepten technisch und wirtschaftlich geeignet ist.