Sicher ist sicher
Der Einsatz von natürlichen Kältemitteln wie Propan (R290) in Wärmepumpen bedingt ein neues Sicherheitsbewusstsein. Wir zeigen, welche Vorkehrungen getroffen werden müssen.
Hohe Anforderungen an die Sicherheit
Natürliche Kältemittel haben im Vergleich zu synthetischen den grossen Vorteil, dass ihr Einfluss auf das Klima gering ist. Propan beispielsweise weist ein tiefes Erderwärmungspotenzial (GWP) auf. Mit R290 können hohe Effizienzwerte und Vorlauftemperaturen erreicht werden, jedoch ist es leicht entzündlich. Daher müssen bei seinem Einsatz entsprechende Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.
Der Kältekreis in einer Wärmepumpe ist ein geschlossener Kreislauf, unterliegt in der Produktion strengen Normen und wird vor Auslieferung auf die Dichtheit überprüft. Im Normalfall tritt deshalb kein Kältemittel aus. Dennoch sind für den Fall einer Leckage Sicherheitsvorkehrungen zu treffen.
Bei Aussenaufstellungen ist der Einsatz von Propan weniger kritisch. In Innenräumen müssen bei Wärmepumpen mit R290 jedoch in Abhängigkeit von der Kältemittelfüllmenge (>150 g) bestimmte Sicherheitsmassnahmen eingehalten werden. Die Sicherheitsmassnahmen der WPE-I sind als mehrstufiges System konzipiert. Die erste Instanz der Sicherheitsprüfung geschieht im Inneren der Wärmepumpe. Ein Kältemitteldetektor sorgt für die frühzeitige Erkennung von Leckagen: Bei einer kleinen Leckage im Verflüssiger wird das R290 vom Heizungswasser getrennt. Dafür ist der patentierte Zyklonabscheider zuständig. Das Gas strömt in eine Detektorwanne und wird anschliessend ins Freie befördert. Bei grösseren Leckagen steigt der Druck in einem der hydraulischen Kreise an und das integrierte Sicherheitsventil mit 2,5 bar wird ausgelöst. Dies verhindert, dass R290 in den Heizkreis gelangen kann. Automatisch wird der Verdichter gestoppt und eine Störung angezeigt.
Kleiner Aufwand mit grosser Wirkung
Die Luftkanalführung ist durch ein speziell konzipiertes Montage-Set unterstützt, welches in das Produkt-Sortiment integriert ist. Diese mehrstufigen Sicherheitsstandards sind zwar hoch, doch gewährleisten sie maximale Sicherheit – und sorgen gleichzeitig für einen geringen Installationsaufwand. So wird beispielsweise weder eine zusätzliche Belüftung benötigt noch eine Brandschutztüre. Einzig die seitlichen Mindestabstände müssen eingehalten werden. Durch die minimalen Vorkehrungen kann die Propan-Wärmepumpe äusserst einfach in bestehende Gebäudestrukturen integriert werden.
Mehrstufiges Sicherheitskonzept
Durch den Einsatz des natürlichen Kältemittels R290 ist die neue Luft-Wasser-Wärmepumpe nicht nur umweltfreundlich, sondern auch effizient. Für Sicherheit und zuverlässigen Schutz vor Kältemittelaustritt sorgt das mehrstufige Sicherheitskonzept.
Der patentierte Zyklonabscheider mit Schnellentlüfter sorgt bei einer kleinen Leckage in einer ersten Stufe für die zuverlässige Trennung des Gases vom Heizungswasser: Im Falle einer Undichtigkeit im Kältekreis wird das R290 aufgrund der geänderten Druckverhältnisse gasförmig. Das Heizungswasser strömt durch den Zyklonabscheider und wird durch die Rotation vom Gas getrennt. Dieses wird mittels Schnellentlüfter an die Atmosphäre abgegeben und das Heizungswasser verbleibt im System der Wärmepumpe.
Bei grösseren Leckagen reicht die Kapazität des Zyklonabscheiders nicht mehr aus. In diesem Falle öffnet sich ab einem gewissen Druck ein Sicherheitsventil, wodurch das Kältemittelgas entweichen kann. Die Wärmepumpe schaltet aufgrund des Kältemittelverlustes ab und eine Störung wird angezeigt.
Während diese beiden Sicherheitsstufen auch in Innenaufstellungen zur Anwendung kommen, ist für Aussenaufstellungen noch eine weitere Sicherheitsmassnahme vorgesehen: Da aussen aufgestellte Wärmepumpen auch in erhöhten Positionen wie beispielsweise Flachdächern positioniert werden können, muss berücksichtigt werden, dass dieser Höhenunterschied ein Druckunterschied zur Folge hat. Dadurch entweicht das Gas unter Umständen nicht komplett über den Schnellentlüfter oder das Sicherheitsventil, wodurch der Druck im Heizverteilsystem ansteigen kann. Deshalb wird das Kältemittel im Heizungsvorlauf detektiert. Bei Druckanstieg wird das Absperrventil geschlossen und das im Heizungswasser enthaltene Kältemittel direkt in der Wärmepumpe isoliert. Bei Überschreitung eines kritischen Drucks öffnet sich das Sicherheitsventil und das Kältemittel abgeführt. Der Verdichter wird automatisch gestoppt und eine Störung angezeigt.
WPL-A - mehrstufiges Sicherheitskonzept für den R290-Kältekreis
Sicherheit geht vor
Weitere Sicherheitsvorkehrungen sind im Falle manueller Eingriffe wie Unterhaltsarbeiten oder Reparaturen an den Wärmepumpen notwendig. Dies betrifft gemäss ChemRRV (Chemikalien-Risikoreduktions-Verordnung) die gesetzlich vorgeschriebene periodische Dichtheitskontrolle bei Wärmepumpen ab einer bestimmten Kältemittelmenge.
Arbeiten am Kältemittelkreislauf dürfen zudem nur durch qualifiziertes Personal durchgeführt werden. Der sichere Umgang mit brennbaren Kältemitteln muss spezifisch geschult werden, damit die «EKAS-Richtlinien für fachgerechtes Arbeiten an Anlagen mit Kältemittel der Sicherheitsklasse A3» garantiert werden können. Parallel dazu werden bei STIEBEL ELTRON die Fachleute auch intern über sicherheitsrelevante Themen ausgebildet und mit den Vorgaben vertraut gemacht.