Vorwort: Brennbare Kältemittel in Wärmepumpen: Risikomanagement in einem sich rasch wandelnden Markt

Senior Professor Björn Palm, Department of Energy Technology, KTH Royal Institute of Technology, Operating Agent "HPT Project 64"

Der Autor gibt zunächst einen kurzen Überblick über die Marktverfügbarkeit propanbetriebener Wärmepumpen (gem. Keymark Produktdatenbank stieg der Anteil von 3% im Jahr 2021 auf 38% in 2024) und richtet dann den Fokus seiner Ausführungen auf eine sichere Auslegung von Wärmepumpen mit brennbaren Kältemitteln. In diesem Zusammenhang verweist er auf einschlägige Regelwerke, wie die IEC 60335-2-40 sowie die EN378, deren Neufassung in Kürze erwartet wird, sowie auf ein neues Buch zum Thema - „Propane, Naturally Safe!" - von Stig Rath und Harald Erös.

Als zentrale Maßnahmen zur Erhöhung der Sicherheit nennt der Autor die Begrenzung der Kältemittelfüllmenge sowie die Vermeidung hoher Kältemittelkonzentrationen im Fall einer Leckage. Ergebnisse aus F&E Projekten zeigen, dass 12 kW Wasser/Wasser-Wärmepumpen mit 120g Propan / Isobutan (entspricht 10g/kW) betrieben werden können. Auf dem Markt sind bereits 6 bis 7 kW Wärmepumpen mit einer Kältemittelfüllmenge von 21-25 g/kW erhältlich.

Im Hinblick auf die Vermeidung kritischer Kältemittelkonzentrationen bestehen weiterhin zahlreiche offene Forschungsfragen. Diese betreffen unter anderem das Leckageverhalten, die austretende Kältemittelmenge sowie die Verteilung des Kältemittels im Raum. Mit diesen Fragestellungen befasst sich unter anderem das HPT-Projekt 64, dessen Abschlussbericht innerhalb des kommenden Jahres veröffentlicht werden soll.

Den vollständigen Artikel finden Sie unter nachfolgendem Link: Flammable Refrigerants in Heat Pumps: Managing Risk in a Rapidly Shifting Market

Kolumne: Wärmepumpen im Zentrum von Koreas CO₂-freier Energiewende

Minsung KIM, Professor, Chung-Ang University, Republik Korea, stellvertretender Delegierter im Exekutivkomitee des IEA HPT TCP

Der Autor beschreibt Südkorea als Land an einem Wendepunkt seiner Energiewende. Die Energiepolitik hat sich bislang vor allem auf CO₂-freie Stromerzeugung und Versorgungssicherheit konzentriert. Aufgrund des isolierten Stromnetzes ist die Elektrifizierung des Wärmesektors bisher nur vorsichtig vorangetrieben worden.

Mit der Gründung des Ministeriums für Klima, Energie und Umwelt im Oktober 2025 und der Einrichtung einer eigenen Abteilung für den Wärmesektor hat sich die politische Ausrichtung jedoch verändert. Als wichtigen Meilenstein nennt der Autor die offizielle Anerkennung von Luft-Wärmepumpen als erneuerbare Energietechnologie im März 2026. Dies verdeutliche die wachsende Bedeutung der thermischen Elektrifizierung für die koreanische Klimapolitik.

Gleichzeitig weist der Autor auf Herausforderungen hin. Der großflächige Ersatz konventioneller Heizkessel durch Wärmepumpen könnte lokale Lastspitzen verursachen und einen Ausbau der Stromnetze erforderlich machen. Weitere Hürden seien die Reform des Strommarkts, die Erhöhung der Netzflexibilität und die gesellschaftliche Akzeptanz. Insgesamt bewege sich Südkorea damit von einer stromzentrierten Strategie hin zu einer umfassenden Transformation des Energiesystems.

Den vollständigen Artikel finden Sie unter nachfolgendem Link: Heat Pumps at the Center of Korea's Carbon-Free Transition

Schwerpunktartikel: Experimentelle Erkenntnisse zum Austrittsverhalten von R-290 in der Flüssig- und Dampfphase

Jafar Esmaeelian, Björn Palm, Rahmatollah Khodabandeh, Hatef Madani, KTH Royal Institute of Technology, Schweden

Das Autorenteam berichtet über experimentelle Untersuchungen mit dem Kohlenwasserstoff-Kältemittel R-290, das wegen seiner geringen Umweltwirkung zunehmend in Wärmepumpen eingesetzt wird, aufgrund seiner Entflammbarkeit jedoch eine präzise Modellierung des Leckage-Verhaltens erfordert. Konkret wird in der Studie das Austrittsverhalten von R290 unter kontrollierten Bedingungen für die Flüssig- und Dampfphase mithilfe eines vereinfachten Versuchsaufbaus untersucht.

Die Ergebnisse zeigen, dass Flüssigkeitsleckagen zunächst deutlich höhere Massenströme verursachen, diese jedoch infolge des Druckabfalls und der Abkühlung rasch abnehmen. Gasleckagen hingegen halten länger an und führen zu einer stärkeren inneren Abkühlung. Diese Erkenntnisse verdeutlichen die Bedeutung instationärer Effekte und liefern wertvolle Grundlagen zur Verbesserung von Sicherheitsmodellen und Berechnungen der zulässigen Kältemittelfüllmenge in Normen wie IEC 60335-2-89.

Den vollständigen Artikel finden Sie unter nachfolgendem Link: Experimental Insights into Liquid and Vapor Leakage of R-290

Schwerpunktartikel: Probleme der chemischen Stabilität von HFO-Kältemitteln mit niedrigem Treibhauspotenzial (GWP) in Verbindung mit Polyolester-Schmierstoffen (POE)

Monika Ignatowicz, Saman Nimali Gunasekara, Björn Palm, Rahmatollah Khodabandeh, KTH Royal Institute of Technology, Schweden

Das Autorenteam beschreibt im Artikel Methodik und Ergebnisse von, über einen Zeitraum von 21 Tagen unter kontrollierten Laborbedingungen durchgeführten, Untersuchungen zur chemischen Stabilität von zwei Hydrofluorolefinen (HFO) Kältemitteln bei Temperaturen von bis zu 100 °C in Kombination mit Feuchtigkeit und vier verschiedenen Polyolester-Schmierstoffen (POE) mit Kältemittelproben aus realen Anlagen.

Näher untersucht wurden dabei nachfolgende Kombinationen:

• R1234yf und die POE Schmierstoffe (POE Vl32 und POE Vl55)
• R1234ze(E) und die POE Schmierstoffe (POE Vl55 und POE Vl85)

Die Ergebnisse zeigen, dass einige HFO-Kältemittel sehr empfindlich auf die Zusammensetzung des POE-Schmierstoffs reagieren, speziell bei einem höheren Anteil an Dipentaestern. Zudem können verschiedene Parameter wie bspw. der Feuchtigkeitsgehalt Polymerisationsprozesse auslösen, die zu erheblichen Systemausfällen führen können. Jedes Kältemittel scheint dabei unterschiedliche Polymerstrukturen zu bilden. Die Arbeit bestätigt, dass Wasser eines der Abbauprodukte ist, das einen weiteren Abbau des Schmierstoffs sowie die Polymerisation von R1234ze(E) verursachen kann.

Den vollständigen Artikel finden Sie unter nachfolgendem Link: Chemical stability problems of low-GWP HFO refrigerants with polyol ester (POE) lubricants

Schwerpunktartikel: Methoden zur sicheren und präzisen Charakterisierung der Leistungsfähigkeit brennbarer Kältemittel

Riley B. Barta & Davide Ziviani, Ray W. Herrick Laboratories, Purdue University, Mechanical Engineering, USA

Das Autorenteam beschreibt eingangs kurz die Gründe für den Einsatz natürlicher, teilweise brennbarer, Kältemittel, deren Charakteristik und Klassifizierung, und vermittelte danach Hintergrundwissen und einen detaillierten Überblick über experimentelle Methoden zur sicheren und präzisen Charakterisierung von Kältemitteln der Sicherheitsklasse A3, ihren Gemischen mit Schmierstoffen sowie den Komponenten (Kompressor, Wärmetauscher) und Systemen, in denen sie eingesetzt werden.

Der Artikel fokussiert dabei auf Dampfkompressionskreisläufe. Dazu zählen Anwendungen bei sehr geringen Temperaturen, bspw. zur Kühlung von Impfstoffen, Haushalts- und Industriekältetechnik sowie Wärmepumpen für ein breites Temperaturspektrum: von Anwendungen in kalten Klimazonen, etwa bei Umgebungstemperaturen unter −20 °C, bis hin zu Hochtemperatur-Wärmepumpen, die Wärme bei 200 °C bereitstellen.

Den vollständigen Artikel finden Sie unter nachfolgendem Link: Techniques to Safely and Accurately Characterize the Performance of Flammable Refrigerants

Schwerpunktartikel: Erneuerbare Fernwärme aus einer Abfallverwertungsanlage durch intelligenten Einsatz großer gewerblicher und industrieller Wärmepumpen

Jacques Gandini, Geschäftsführer von Studio GANDINI S.R.L., Italien

Der Autor berichtet im Artikel über ein innovatives Projekt in der Abfallverwertungsanlage Brescia, die rund 60 % des Wärmebedarfs des städtischen Fernwärmenetzes deckt, und von A2A Ambiente, einem führenden italienischen Energieversorger, betrieben wird.

Um Abwärme aus Rauchgasen zurückzugewinnen und Warmwasser mit bis zu 85 °C für das Fernwärmenetz bereitstellen zu können, wurden dort im Jahr 2024 neun Großwärmepumpen von JCI Johnson Controls installiert. Gleichzeitig wurde die Rauchgasbehandlung erweitert, um Stickoxid- und Schwefeloxid-Emissionen zu senken.

Mittels einer Kaskadenschaltung der Wärmepumpen erreicht das System einen nominalen COP von 5,2 und bleibt auch bei wechselnden Last- und Temperaturbedingungen effizient. Als Kältemittel kommt HFO-R1234ze (GWP von 7; Sicherheitsklasse: A2L) zum Einsatz.

Dank der Wärmerückgewinnung mithilfe von Hochtemperatur-Wärmepumpen konnte die thermische Leistung der Abfallverwertungsanlage um 33 % gesteigert werden – das entspricht zusätzlichen 60 MW gegenüber den 180 MW der bestehenden Anlage. Zudem konnte gleichzeitig die Gesamtenergieeffizienz um 20 % erhört werden, während das Verbrennungsniveau der bestehenden Abfallverwertungsanlage unverändert blieb.

Der komplette Artikel kann unter nachfolgendem Link heruntergeladen werden:
Renewable district heating from a waste to energy (WtE) plant through the intelligent adoption of Large Commercial & Industrial Heat Pumps

Nationaler Marktbericht - Schweiz: Wärmepumpenmarkt

Stephan Renz, Pierre-Guillaume Christe, Elena-Lavinia Niederhäuser, Schweiz

Das Autorenteam berichtet über den Energieverbrauch in der Schweiz, die Auswirkung des Klimawandels (2026: Erhöhung der Durchschnittstemperatur um +3% i.Vgl. zum vorindustriellen Durchschnitt 1871-1900) und gibt zudem einen Überblick über die Energie- & Klimapolitik, sowie Anreizprogramme bzw. Förderinstrumente.

Des Weiteren präsentieren und erläutern die Autoren und die Autorin die Entwicklung der Verkaufszahlen für Wärmepumpen in der Schweiz unterteilt in zwei Zeitabschnitte: bis 2017 und von 2017-2025. Signifikant ist der Einbruch der Verkaufszahlen im Jahr 2024 (-29%) nach Jahren eines stetigen Wachstums und zwei-stelligen Wachstumsraten im Zeitraum 2020-2023. Als Gründe für diesen Markteinbruch werden genannt: höhere Strompreise ab 2023, überhöhte Preise und Lieferschwierigkeiten von Wärmepumpen als Folge der hohen Nachfragen in den Jahren davor. Zusätzlich negativ auf den Absatz von Wärmepumpen wirken sich aus: die verpflichtende Verwendung natürlicher Kältemittel, Lärmschutzbestimmungen, Anforderungen des Denkmalschutzes sowie von Bewilligungsverfahren.

Eine Analyse der Verkaufszahlen zeigt, dass v.a. kleine Geräte (85%: Leistung <20 kW; 97%: Leistung <50 kW) verkauft werden, wenn gleich es v.a. im Zuge der Ambition von Städten klimaneutral zu werden einen Trend zu größeren WP-Anlagen gibt. Luft-Wasser-Wärmepumpen werden mit 72% am häufigsten abgesetzt; gefolgt von Erdwärmepumpen (27%). Im Jahr 2025, stellen Wärmepumpen 59% der verkauften Wärmebereitungstechnologien. In neuen Gebäuden (Bau ab 2011) sind Wärmepumpen Stand-der-Technik; je älter die Gebäude, desto weniger werden sie als Heizsystem genutzt.

Der komplette Artikel kann unter nachfolgendem Link heruntergeladen werden:
Switzerland: Heat Pump Market Report

Download des HPT Magazins

IEA Heat Pumping Technologies Magazine Vol. 44, No. 1/2026