Propan (R290) vs. R32: Das Duell der Kältemittel für umweltfreundlichere Wärmepumpen.

Auf der letzten ISH 2023 in Frankfurt stellten alle Hersteller von Wärmepumpen ihre neuesten Modelle vor, die mit R290 betrieben wurden, einem neuen, umweltfreundlicheren Kältemittel, das besser unter dem Namen Propan bekannt ist.

Nach dem Ersatz von R410A durch R32In diesem Artikel werden wir die Unterschiede zwischen diesen beiden Kältemitteln betrachten, um Ihnen bei der Wahl eines neuen Wärmepumpenmodells zu helfen.

R290 ist ein natürlicher Kohlenwasserstoff

Es handelt sich um ein einfaches Molekül, das aus Kohlenstoff und Wasserstoff (C3H8) besteht: Es ist also ein natürlicher Kohlenwasserstoff. Im Gegensatz zu HFKW hat es keine Auswirkungen auf die Ozonschicht und sein GWP (Global Warming Potential) ist sehr niedrig.

R32 hingegen mit der Formel CH2F2 enthält kein Chlor. Seine Auswirkungen auf die Ozonschicht sind ebenfalls sehr gering, aber größer als die von R290.

R290 hat ein GWP von fast null

Propan (R290) hat ein globales Erwärmungspotenzial von 3 Emissionen extrem niedrig, was es zu einem nahezu treibhausgasneutralen Gas macht. Daher wird es natürlich bevorzugt von Wärmepumpenhersteller.

R32 hingegen hat ein GWP von 675. Das macht es zu einer besseren Wahl im Vergleich zu älteren Flüssigkeiten wie R410A oder R407C.

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R290 hat eine bessere Energieeffizienz als R32

Während R32 hervorragend ist und Wärmepumpen COPs im Bereich von 3 bis 5 erreichen, ist R290 eine Stufe höher und ermöglicht COPs zwischen 4 und 6, wenn die Bedingungen stimmen.

R290 hat sehr gute thermodynamische Eigenschaften, insbesondere eine bessere Wärmeleitfähigkeit (0,152 W/m-K) als R32 (0,084 W/m-K) und eine etwa doppelt so hohe Wärmekapazität (1,64 kJ/kg-K.), wodurch es die Wärme effizienter transportieren kann als R32 (0,85 kJ/kg-K).

Außerdem ist die Leistung der beiden Gase bei niedrigen Temperaturen in etwa gleich. R32 hat einen Siedepunkt bei etwa -52 °C, während R290 bei etwa -42 °C siedet. Theoretisch hat R32 zwar einen Vorteil, da es über -42°C und bis -52°C weiter verdampfen kann, aber wir sprechen hier von so niedrigen Temperaturen, dass sie nicht relevant sind: Wir leben schließlich nicht in Jakutien. Insgesamt ist R290 bei niedrigen Temperaturen aufgrund seiner besseren thermodynamischen Eigenschaften, die einen effizienteren Wärmetransport ermöglichen, immer noch im Vorteil.

R290 ist hochentzündlich, viel mehr als R32

R32 ist in Bezug auf die Entflammbarkeit als A2L eingestuft, was es zu einem leicht entflammbaren Fluid macht. Mit einer Mindestzündenergie von 100mJ braucht man eine ziemliche Menge Energie, um es zu entzünden.

Außerdem benötigt man mindestens 14,4% R32 in der Luft in Konzentration, damit es zu einer Verbrennung kommt, und die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Flamme bei einer Entzündung ist viel geringer als bei hochentzündlichen Gasen wie R290.

R290 ist als A3 eingestuft, was hochentzündlich ist. Zum Vergleich: Die Mindestzündenergie von R32 beträgt 0,25mJ und ist damit 400-mal kleiner als die von R32.

Außerdem benötigt man nur 2,1% R290-Gas, um eine Verbrennung in der Luft zu initiieren, und die Ausbreitungsgeschwindigkeit von R290 ist höher als die von R32.

R290 kann daher nur verwendet werden, wenn sich der Kühlkreislauf außerhalb des Hauses befindet, was die Anwendungsfälle auf Luft-Wasser-Wärmepumpen im Freien beschränkt.

Probleme mit der Kompatibilität von Geräten

Da die beiden Gase unterschiedliche Eigenschaften haben, könnte ein System mit R32 nicht mit einem System mit R290 kompatibel sein und umgekehrt. Dadurch wird ein Eingriff zum Austausch des Gases verhindert.

Beispielsweise müssen Kompressoren speziell für jedes Gas dimensioniert werden, da es Unterschiede in den thermodynamischen Eigenschaften und der Dichte der Dämpfe gibt. Ein R32-Kompressor ist möglicherweise nicht ideal für R290.

Wärmetauscher müssen so dimensioniert werden, dass die Wärmeübertragung maximiert wird, da die beiden Flüssigkeiten unterschiedliche Wärmeleitfähigkeiten und Wärmekapazitäten haben. Ein Wärmetauscher für R32 kann für R290 wenig effizient sein und umgekehrt.

Schließlich benötigt eine R290-Wärmepumpe aufgrund der hohen Entflammbarkeit des Gases zusätzliche Sicherheitseinrichtungen. All diese Systeme wären bei einer R32-Wärmepumpe nicht erforderlich.

Wenn man R32 durch R290 ersetzen wollte, würde es sich nicht um einen einfachen Austausch des Fluids handeln, sondern es müssten auch zahlreiche interne Organe überarbeitet werden, damit alles reibungslos funktioniert, und vor allem müssten die aufgrund der hohen Entflammbarkeit von Propan notwendigen Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Dies macht die Maßnahme aus wirtschaftlicher Sicht wenig sinnvoll.

Das alte Gas R22 ließ sich mit einigen kleineren Anpassungen eher durch neuere Flüssigkeiten wie R407 oder R410A ersetzen. Von Retrofit spricht man, wenn man ein Gas durch ein anderes ersetzt und Anpassungen vornimmt, damit es funktioniert. Ein R290-Retrofit ist aus Sicherheitsgründen sozusagen unmöglich.

R290 ist billiger als R32

Wenn R290 (89 € für 5 kg) in der Flasche günstiger ist als R32 (139 € für 5 kg), gilt dies nicht unbedingt für eine R290-Wärmepumpe im Vergleich zu einer R32-Wärmepumpe. Der Grund dafür sind die Sicherheitsmaßnahmen, die für R290 erforderlich sind. Sie benötigen eine verbesserte Belüftung, Leckdetektoren und spezielle Installations- und Wartungsprotokolle. Dies erhöht die Gesamtkosten der installierten Maschine.

Was ist letztendlich die richtige Wahl zwischen R32 und R290 für Ihre Luft-Wasser-Wärmepumpe im Freien?

Während R32 eher günstig durch R290 ersetzt werden kann, bleibt R32 gemäß der Kältemittelverordnung bis 2030 verwendbar. Das macht es zu einem nachhaltigen Kandidaten.

R290 führt zwar zu leistungsfähigeren Maschinen und ist umweltfreundlicher als R32, ist aber ein hochentzündliches Gas, das die Kosten für die Wärmepumpe und ihre Installation in die Höhe treibt.

Obwohl sie in der Anschaffung billiger ist, können die Gesamtkosten einer Wärmepumpe mit R290 aufgrund der erforderlichen Sicherheitsmaßnahmen hoch sein. Die Entscheidung zwischen R290 und R32 hängt also von den Prioritäten in Bezug auf Ökologie, Effizienz und Sicherheit ab. Sicher ist, dass die große Mehrheit der Hersteller auf R290 umgestiegen ist und dass es in einigen Jahren nur noch R290 geben wird. Einige andere Hersteller wie Stiebel Eltron haben sich stattdessen für R454C entschieden, dessen sehr niedriges GWP von 148 mit einer geringeren Entflammbarkeit als R290 kombiniert ist.