Kältemittel für Wärmepumpen im Vergleich

Inhaltsverzeichnis

• Funktion von Kältemitteln in Wärmepumpen
• Natürliche Kältemittel
• Synthetische Kältemittel
• Rechtliche Vorgaben und Förderung für Kältemittel
• Vergleich: Vorteile und Nachteile von Kältemitteln
• Fazit: Gute Energieberatung zahlt sich aus

Wärmepumpen nutzen Umweltwärme, um Gebäude effizient zu heizen. Dabei spielt das Kältemittel eine zentrale Rolle: Es nimmt die Wärme aus der Luft, dem Boden oder dem Wasser auf und überträgt sie ins Heizsystem. Die Wahl des Kältemittels beeinflusst die Leistungsfähigkeit, die Umweltverträglichkeit und Zukunftssicherheit der Anlage.

Hersteller setzen sowohl natürliche als auch synthetische Kältemittel ein, die sich auch in ihrer Effizienz unterscheiden. Ein wichtiger Bewertungsmaßstab ist außerdem der GWP-Wert (Global Warming Potential), der angibt, wie stark ein Kältemittel im Vergleich zu CO₂ zur Erderwärmung beiträgt. Vor dem Hintergrund von Klimaschutz und Dekarbonisierung des Gebäudesektors rückt diese Kennzahl immer mehr in den Fokus.

Für Verbraucher*innen stellt sich zunehmend die Frage: Welches Kältemittel ist noch erlaubt, welches wird gefördert und welches ist zukunftssicher?

Funktion von Kältemitteln in Wärmepumpen

Kältemittel zirkulieren in einem geschlossenen Kreislauf innerhalb der Wärmepumpe. Dabei wechseln sie zwischen flüssigem und gasförmigem Zustand. Beim Verdampfen nehmen sie Wärme aus der Umgebung auf, beim Kondensieren geben sie diese an das Heizsystem ab. Dieser Prozess wird über einen Kompressor, einen Expansionsmechanismus und einen Wärmetauscher gesteuert.

Ein idealer Kältemittelkreislauf nutzt die physikalischen Eigenschaften des sogenannten Arbeitsmittels – also des eingesetzten Kältemittels – optimal aus. Dabei spielt auch der Druckbereich, in dem das Kältemittel effizient arbeiten kann, eine wichtige Rolle. Nicht alle Kältemittel eignen sich für jede Anwendung: Hochtemperatur-Wärmepumpen stellen andere Anforderungen als Anlagen zur Raumtemperierung.

Technisch sinnvoll eingesetzte Kältemittel müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

• Günstige Verdampfungs- und Kondensationstemperaturen
• Geringe Umweltwirkung (niedriger GWP)
• Gute Kompatibilität mit Werkstoffen
• Möglichst geringe Brennbarkeit oder Toxizität
• Gute Verfügbarkeit und stabile Lieferketten

Natürliche Kältemittel

Für Neubauten und energetische Sanierungen empfehlen sich natürliche Kältemittel wie R290 (Propan) oder R744 (Kohlendioxid). Sie gelten als klimafreundlich, effizient und rechtlich abgesichert. Die Wahl des Kältemittels beeinflusst nicht nur die Umweltbilanz, sondern auch die Förderhöhe, den Installationsaufwand und die langfristige Betriebssicherheit bei einer Wärmepumpe.

R290 (Propan)

R290 (Propan) ist ein leicht brennbares Gas mit sehr niedrigem GWP von etwa 3. Es wird als Nebenprodukt bei der Erdgas- und Erdölförderung gewonnen. Es kommt zunehmend in modernen Wärmepumpen zum Einsatz, insbesondere in Neuanlagen mit geringem Füllvolumen.

Vorteile	Nachteile
Sehr klimafreundlich (nahezu klimaneutral)	Brennbar, daher spezielle Sicherheitsvorkehrungen notwendig (z. B. belüfteter Aufstellraum, Brandschutzabstände)
Hohe Energieeffizienz, insbesondere bei niedrigen Vorlauftemperaturen	Fachbetriebe müssen geschult sein
Zukunftssicher gemäß EU-Verordnung
Wärmepumpen sind förderfähig, wenn sie mit R290 als Kältemittel arbeiten

Die Branche entwickelt kontinuierlich Konzepte, um den Einsatz von Propan auch im Wohnbereich sicher zu gestalten. Durch neue Normen und Richtlinien können die Sicherheitsanforderungen zunehmend praxistauglich umgesetzt werden. Immer mehr Hersteller bringen entsprechende Geräte auf den Markt.

R744 (CO₂)

Kohlendioxid (R744) ist ungiftig, nicht brennbar und hat mit einem GWP von 1 den niedrigstmöglichen Wert. Es wird seit vielen Jahren in der Gewerbekältetechnik, also z. B. in Supermärkten oder im Einzelhandel eingesetzt und ist auch für Heizungsanwendungen attraktiv, insbesondere in Mehrfamilienhäusern oder bei hohen Warmwasseranforderungen.

Vorteile	Nachteile
Nicht brennbar, daher einfache Aufstellung	Hoher Systemdruck, was robuste Technik erforderlich macht
Sehr umweltfreundlich, da natürliches Gas	Aufwendigere Regelungstechnik notwendig, da CO₂ bei höheren Temperaturen nicht kondensiert (transkritischer Betrieb)
Effizienter Betrieb auch bei hohem Temperaturniveau

In Kaskaden- oder Nahwärmesystemen kann CO₂ seine Vorteile besonders gut ausspielen. Auch für Bestandsbauten mit hohem Energiebedarf ist R744 eine überlegenswerte Option.

Weitere natürliche Optionen

• R717 (Ammoniak): exzellente thermodynamische Eigenschaften, aber giftig, geeignet für Industrieanlagen
• R600a (Isobutan): vereinzelt in Haushaltskältegeräten, im Heizbereich bislang kaum genutzt

Mehrere Forschungsprojekte beschäftigen sich derzeit mit der Entwicklung neuer natürlicher Kältemittel, die weder brennbar noch toxisch sind. Ziel ist es, effiziente und klimafreundliche Alternativen zu bestehenden Stoffen wie R290 oder R744 zu finden, die zugleich höhere Sicherheitsstandards erfüllen.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) untersucht zum Beispiel im Rahmen mehrerer Projekte die thermodynamischen Eigenschaften neuer natürlicher Stoffe, insbesondere nicht-fluorierte organische Verbindungen, die bei niedrigem Druck arbeiten, hohe Sicherheit bieten und keine Brennbarkeit aufweisen.

Zudem entwickeln Forschungseinrichtungen und Industriepartner im EU-Projekt „ENOUGH“ Lösungen zur Dekarbonisierung der Lebensmittelkühlung mit dem Ziel, nicht brennbare natürliche Kältemittel entlang der gesamten Kühl- und Wärmekette einzusetzen.

Synthetische Kältemittel

In älteren Wärmepumpen kommen häufig Fluorkohlenwasserstoffe (HFKW) zum Einsatz. Diese haben ein sehr hohes Treibhauspotenzial und beschleunigen die Erderwärmung.

R32

R32 (Difluormethan) ist ein HFKW-Kältemittel mit einem GWP von rund 675. Es ist derzeit weit verbreitet, besonders in Split-Wärmepumpen für Einfamilienhäuser.

Vorteile	Nachteile
Energieeffizient	Brennbar, wenn auch nur gering (A2L = schwer entflammbar, nicht toxisch)
Kosteneffektiv in der Anschaffung	Ab 2027 in Kleinanlagen nicht mehr zulässig (EU-Verordnung)
Kompatibel mit bestehenden Technikplattformen

R32 wird als Übergangslösung betrachtet. Für die Umstellung auf R290 bieten viele Hersteller bereits Nachfolgemodelle an.

R410A

R410A ist ein Gemisch aus R32 und R125 (Pentafluorethan) mit einem sehr hohen GWP von über 2.000. Es war bis vor wenigen Jahren der Standard in der Wärmepumpentechnologie, verliert aber rasch an Bedeutung.

Vorteile	Nachteile
Zuverlässige Technologie mit jahrzehntelanger Betriebserfahrung	Ab 2025 in Neugeräten nicht mehr erlaubt
Hohe thermodynamische Leistungsfähigkeit	Klimaschädlich
Gute Verfügbarkeit in bestehenden Systemen	Hohe Wartungskosten, da die Verfügbarkeit sinkt

Ein Umstieg auf andere Kältemittel ist langfristig unumgänglich, insbesondere im Neubau. In bestehenden Anlagen kann R410A unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten jedoch weiterhin betrieben werden, solange keine Undichtigkeiten auftreten oder der Austausch ohnehin ansteht.

Neuere synthetische Alternativen

Kältemittel wie R454B, eine Mischung aus R32 und R125 (Pentafluorethan), sowie R452B, bestehend aus R32, R125 und R1234yf (Tetrafluorpropen), haben ein GWP unter 500 und gelten als potenzielle Zwischenlösung. Sie sind jedoch meist ebenfalls brennbar und langfristig nicht vor regulatorischen Einschränkungen gefeit.

Rechtliche Vorgaben und Förderung

Die neue EU-F-Gas-Verordnung vom März 2024 reduziert schrittweise den Einsatz fluorierter Treibhausgase in Heizungs-, Klima- und Kälteanlagen. Ziel ist ein schrittweises Verbot fluorierter Treibhausgase (F-Gase).

Wichtige Eckdaten:

• Seit 2025: Verbot von Kältemitteln mit GWP > 750 in neuen Split-Wärmepumpen
• Ab 2027: GWP-Grenze von 150 für viele Anwendungen (z. B. größere Wärmepumpen, Kühlgeräte)
• Bis 2030: 95 % Reduktion von F-Gase gegenüber dem Basisjahr 2015
• Ab 2050: Komplettes Verbot von HFKW

Förderung in Deutschland

Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) fördert den Einbau von Wärmepumpen mit natürlichen Kältemitteln wie Propan mit einem Effizienzbonus von zusätzlichen 5 %. Dadurch sinken die Investitionskosten, zudem steigt die Planungssicherheit, da natürliche Kältemittel nicht von künftigen Verboten betroffen sind.

Vergleich: Vorteile und Nachteile von Kältemitteln

Kältemittel	Typ	GWP	Vorteile	Nachteile
R290 (Propan)	Natürlich	~ 3	Klimafreundlich, effizient, förderfähig	Brennbar (Sicherheitsklasse A3), erfordert spezielle Installationsvorgaben wie Belüftung, Füllmengenbegrenzung und Abstand zu Zündquellen
R744 (Kohlendioxid)	Natürlich	1	Nicht brennbar, sehr umweltfreundlich	Sehr hoher Systemdruck (bis 130 bar), benötigt robuste Komponenten und komplexe Regelungstechnik (transkritischer Betrieb)
R32 (Difluormethan)	Synthetisch	~ 675	Gute Leistung, kostengünstig, kompatibel mit vielen Geräten	Ab 2027 in vielen neuen Geräten nicht mehr zulässig (EU-F-Gas-Verordnung), leicht brennbar (A2L), mittlerer GWP
R410A (R32 + Pentafluorethan)	Synthetisch	~ 2088	Bewährt, verbreitet	Seit 2025 in neuen Geräten verboten, sehr hoher GWP, nicht mehr förderfähig, langfristig nicht einsetzbar
R454B (R32 + Tetrafluorpropen)	Synthetisch	~ 466	Reduziertes GWP, R410A-kompatibel	Leicht brennbar (A2L), weiterhin fluoriert → künftig nicht förderfähig und voraussichtlich ebenfalls von F-Gas-Verboten betroffen (Übergangslösung)

Fazit

Der Trend in der Wärmepumpentechnologie ist eindeutig: Natürliche Kältemittel werden zum neuen Standard. Hersteller, Politik und Installationsbetriebe bereiten sich auf den flächendeckenden Einsatz vor. Insbesondere R290 (Propan) dürfte sich langfristig durchsetzen.

Wer heute in eine neue Wärmepumpe investiert, sollte auf natürliche Kältemittel setzen. Sie sind nicht nur klimafreundlich, sondern auch rechtlich abgesichert und förderfähig. Anlagen mit R290 (Propan) oder R744 (Kohlendioxid) bieten langfristige Planungssicherheit und leisten einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz.

Für Bestandsanlagen mit R32 (Difluormethan) oder R410A (Difluormethan und Pentafluorethan) ist ein genauer Blick auf die Restlaufzeit, die Betriebskosten und die regulatorischen Vorgaben empfehlenswert. Ein Umstieg kann sich wirtschaftlich lohnen und die Umwelt entlasten.

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Quellen

Umweltbundesamt: Natürliche Kältemittel
BAFA: Förderung von Klima- und Kältetechnik
BWP: Kältemittel in der Wärmepumpe
Umweltbundesamt: F-Gas-Verordnung
Wikipedia: Kältemittel