CO₂-Wärmepumpe: Lohnt sie sich für den normalen Haushalt?

Wärmepumpen, die Kohlenstoffdioxid als Kältemittel nutzen, werden CO₂-Wärmepumpen genannt. In diesem Artikel erklären wir, wie diese Art der Wärmepumpe funktioniert, erläutern die Vor- und Nachteile und analysieren, wann sie sich lohnt.

Was ist eine CO₂-Wärmepumpe?

Eine CO₂-Wärmepumpe nutzt Kohlendioxid (CO₂) als Wärmepumpen-Kältemittel, um Wärme von einem Ort zu einem anderen zu transferieren. Früher haben Wärmepumpen teilweise Fluorkohlenwasserstoffe (FKWs) als Kältemittel genutzt.

CO₂-Kältemittel, auch bekannt als R-744, ist deutlich umweltfreundlicher als FKWs. Gleichzeitig ermöglicht es eine effizientere Wärmeübertragung, wodurch höhere Vorlauftemperaturen erreicht werden können.

CO₂-Wärmepumpen können zum Heizen, Kühlen und sogar zur Warmwasserbereitung eingesetzt werden. Aufgrund der hohen Leistung werden sie meistens in großen Gebäuden, Industriehallen oder ähnlichen Einrichtungen verwendet.

Wie funktioniert eine CO₂-Wärmepumpe?

Das Herzstück einer CO₂-Wärmepumpe ist ihr thermodynamischer Kreislauf, der Kohlenstoffdioxid in verschiedenen Zuständen nutzt, um Wärme zu absorbieren und abzugeben. Dieser Prozess besteht aus vier Hauptphasen: Verdampfung, Kompression, Kondensation und Expansion.

1. Verdampfung: Das flüssige CO₂ gelangt in den Verdampfer, wo es Wärme aus der Umgebung (Luft, Erdreich oder Wasser) aufnimmt. Durch diese Wärmeaufnahme verdampft das CO₂ und nimmt einen gasförmigen Zustand an.
2. Kompression: Das gasförmige CO₂ wird dann zum Kompressor geleitet, wo es unter hohem Druck komprimiert wird. Durch die Kompression erhöht sich die Temperatur des Gases erheblich.
3. Kondensation: Das heiße, komprimierte CO₂-Gas fließt nun durch den Kondensator. Hier gibt das Gas seine Wärme an das Heizsystem des Gebäudes ab und kondensiert dabei wieder zu einer Flüssigkeit.
4. Expansion: Schließlich wird das flüssige CO₂ durch ein Expansionsventil geleitet, wodurch Druck und Temperatur des Kältemittels sinken. Das CO₂ ist jetzt wieder bereit, in den Verdampfer zurückzukehren und den Zyklus von neuem zu beginnen.

Hier noch einmal der Kreislauf in der Animation:

Im Prinzip funktioniert eine CO₂-Wärmepumpe also so, wie eine Wärmepumpe mit anderen Kältemitteln. Mehr Details zu der Funktion einer Wärmepumpe finden Sie hier: Wie funktioniert eine Wärmepumpe?

Vorteile von CO₂-Wärmepumpen

CO₂-Wärmepumpen bieten einige Vorteile, die sie in spezifischen Fällen interessant machen. Dazu gehören:

• Effizienz: CO₂-Wärmepumpen können sehr hohe Temperaturen bei vergleichsweise niedrigem Energieaufwand erreichen. Ihre Effizienz wird durch die hohe Wärmeübertragungsrate von CO₂ und die Fähigkeit, auch bei niedrigen Außentemperaturen effektiv zu arbeiten, weiter verbessert.
• Umweltfreundlichkeit: CO₂ ist ein natürlich vorkommendes Gas mit einem Global Warming Potential (GWP) von 1, was bedeutend niedriger ist als das vieler herkömmlicher Kältemittel. Dies macht CO₂-Wärmepumpen zu einer umweltschonenden Option.
• Sicherheit: CO₂ ist weder giftig noch brennbar, was die Sicherheit im Betrieb gewährleistet.

Nachteile von CO₂-Wärmepumpen

CO₂-Wärmepumpen haben auch einige Nachteile, unter anderem:

• Hohe Kosten: Aufgrund der höheren Komplexität und den Anforderungen an das System sind die Anfangsinvestitionen höher als bei einer herkömmlichen Wärmepumpenheizung.
• Hoher Anfangsdruck: CO₂-Wärmepumpen arbeiten mit einem höherem Druck als herkömmliche Wärmepumpen, was eine robustere und damit oft teurere Konstruktion erfordert.
• Hohe Komplexität: Die Technologie von CO₂-Wärmepumpen kann komplexer sein, was die Installation und Wartung anspruchsvoller macht.

In der Tabelle nochmal alle Vorteile und Nachteile in der Übersicht:

Vorteile	Nachteile
Umweltfreundlichkeit durch niedriges GWP von CO2	Hoher Anfangsdruck erfordert robustere Konstruktion
Hohe Effizienz und Leistungsfähigkeit	Technische Komplexität kann Installation und Wartung erschweren
Sicherheit durch Nicht-Toxizität und Nicht-Brennbarkeit von CO2	Höhere Anfangsinvestitionen im Vergleich zu herkömmlichen Systemen
Vielseitigkeit in verschiedenen Anwendungsgebieten
Langlebigkeit und Zuverlässigkeit der Systeme

Lohnt sich eine CO₂-Wärmepumpe für das Einfamilienhaus?

Für normale Wohnhäuser lohnt sich eine CO₂-Wärmepumpe meistens nicht. Stattdessen eignet sie sich vor allem für Anwendungen in der Industrie, größeren Mehrfamilienhäusern oder vergleichbaren Gebäuden.

Für normale Wohnhäuser eignet sich z. B. eine Luft-Wasser-Wärmepumpe, die als Kältemittel Propan verwendet. Sie ist bei Hausbesitzern aufgrund der geringen Anschaffungskosten, der einfachen Installationen und den attraktiven Förderzuschüssen sehr beliebt.

Auch Enpal bietet Luft-Wasser-Wärmepumpen an. Das Besondere: Wenn Sie bei Enpal eine Bosch Wärmepumpe bestellen, profitieren Sie von den Enpal Vorteilen! Das heißt: 0 € Anzahlung, flexible Ratenzahlung oder Direktkauf und Sie zahlen erst, wenn die Wärmepumpe in Betrieb ist. Lieferung und Montage sind natürlich im Kaufpreis enthalten, die Wärmepumpen sind deutschlandweit verfügbar und im Durchschnitt dauert es nur vier Wochen von Anfrage zu Installation.

Ob sich eine Wärmepumpe auch für Ihr Haus lohnt, finden Sie hier heraus: