Die angestrebte Größenordnung von sechs bis zehn kW wurde bereits mit verschiedenen Kreisen mit einem „Seasonal Coefficient of Performance" (SCOP), der über den Anforderungen des Bundesamts für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) liegt, erreicht. Der aktuell beste Prototyp erzielt 12,5 kW Leistung mit 120 g Kältemittel und einer saisonalen Effizienz von SCOP 4,7.
Ende 2022/Anfang 2023 werden die vielversprechendsten Systeme nochmals tiefgreifender untersucht und bewertet. Am Ende soll ein kompaktes, effizientes und kostengünstiges System stehen, das standardisiert ist und in Innenräumen eingesetzt werden kann. Das entwickelte Konzept steht nach dem Projekt allen beteiligten Herstellern zur Verfügung.
Testen rund um die Uhr
Aktuell werden im Wärmepumpenlabor des Fraunhofer ISE verschiedene Kombinationen von handelsüblichen Wärmepumpen-Komponenten, wie Verdichter, Verdampfer oder Kondensatoren, getestet. An drei identischen Testständen laufen die automatisierten Testsparallel ein Jahr lang 24 Stunden am Tag, wobei pro Prototyp bis zu 300 Betriebspunkte angefahren und die Messwerte von 39 Sensoren aufgezeichnet werden. Sie erfassen Temperatur, Druck, Leistungsaufnahme und Massenströme.
Alle Daten werden automatisiert ausgewertet. Am Ende des Projekts wird eine Vielzahl verschiedener Wärmepumpen-Konstellationen die Tests durchlaufen haben. Damit gewinnt das Forscherteam eine enorme Datenmenge für die Bewertung und simulative Auslegung von Wärmepumpen.
Zusammenfassung
Im Neubau sind Wärmepumpen in Deutschland bereits heute die häufigste Heizungstechnologie. Ihr Anteil in der Sanierung steigt stetig an. Um die deutschen Klimaschutzziele zu erreichen, dürften ab dem 1. Januar 2024 in Neubauten nur noch Wärmepumpen und andere emissionsarme Technologien verbaut werden.
Auch in der Kältetechnik wird der Wechsel zu natürlichen Kältemitteln breit diskutiert und in vielen Anwendungen nicht nur im Sinne einer klimafreundlichen, sondern auch langfristigen Lösung bereits durch entsprechende Anpassungen auf den Weg gebracht. Konzepte zum Kältemittelwechsel werden hier vom Fraunhofer ISE für verschiedene Anwendungen mit Industriepartnern entwickelt und bewertet, das Potential zur Kältemittelreduktion spielt hier ebenfalls eine zentrale Rolle.
Mit R290, Propan, lassen sich alte Kühlsysteme mit relativ geringen Veränderungen am Kältekreis umrüsten. Auch deshalb gilt es als ein zukunftssicheres Kältemittel: Geräte mit diesem Kältemittel erfüllen die Anforderungen der EU-Verordnung EU Nr. 517/2014 (F-Gas-Verordnung), wonach der Einsatz fluorierter Treibhausgase bis 2030 stark reduziert werden soll.
R290 findet vor allem in Klimaanlagen, Kühlanlagen und Wärmepumpen Verwendung. Dabei gilt es zu beachten: Propan ist eine brennbare Substanz, die zusammen mit Luft eine explosive Mischung bilden kann. Deshalb unterliegt es beispielsweise der Gefahrstoffverordnung und der EU Norm DIN EN 378-1:2021-06, welche die Anforderungen an die Sicherheit von Personen und Eigentum festlegt sowie den Schutz der Umwelt und Vorgehensweisen für Betrieb, Instandhaltung und Instandsetzung von Kälteanlagen und die Rückgewinnung von Kältemitteln regelt.
Dr.-Ing. Lena Schnabel Abteilungsleiterin Wärme- und Kältetechnik Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE 79110 Freiburg im Breisgau
Propan, C3H8
Kurzcharakteristika: Nicht ozonschichtabbauendes und in der Luft nicht stabiles, natürlich vorkommendes Kältemittel (Kohlenwasserstoff)
Bezeichnung: R290, Propan
ODP, Ozone Depletion Potential (Ozonabbaupotential): 0 Auswirkungen auf die Ozonschicht durch einen chemischen Stoff – als Vergleichswert dient der des Kältemittels R11 (Trichlorfluormethan).
Frage zum Artikel
