Genau­ge­nommen hat Propan nur Vorteile gegen­über synthe­ti­schen Kälte­mit­teln – davon ist Jona­than Frei, Entwickler bei der Heim AG, über­zeugt. Und er muss es wissen. Denn der Hersteller von Heiz­sys­temen aus dem schwei­ze­ri­schen Aadorf ist euro­pa­weit eines der führenden Unter­nehmen, wenn es um den Einsatz des nicht-fluo­rierten Kälte­mit­tels Propan – auch bekannt unter der Bezeich­nung R290 – bei Wärme­pumpen geht. Die Effi­zienz und Leis­tungs­fä­hig­keit dieser Geräte hängen ganz entschei­dend von der Wahl des Kälte­mit­tels ab, denn es nimmt die Wärme aus der Umge­bungs­luft auf und über­trägt sie auf das Heiz­system. Und hier schneidet Propan im Vergleich zu anderen chemi­schen Substanzen beson­ders gut ab, wie Frei verdeut­licht: „R290 hat hervor­ra­gende ther­mo­dy­na­mi­sche Eigen­schaften, erlaubt den Betrieb bei Außen­tem­pe­ra­turen von minus 20 Grad Celsius, macht Vorlauf­tem­pe­ra­turen von 75 Grad Celsius möglich und hat ein vergleichs­weise sehr nied­riges Treib­haus­po­ten­zial.“

Vor allem Letz­teres gewinnt an Bedeu­tung. Für Jahr­zehnte waren soge­nannte fluo­rierte Gase das Mittel der Wahl. Doch ihr hohes Treib­haus­po­ten­zial ist kata­stro­phal. In der Euro­päi­schen Union und der Schweiz soll der Einsatz von fluo­rierten Gasen daher schritt­weise einge­schränkt werden. Doch warum setzen Hersteller nicht schon längst auf Propan, wenn seine Eigen­schaften so heraus­ra­gend sind? Die Antwort ist simpel: „R290 gehört zur Sicher­heits­klasse der brenn­baren Gase“, sagt Frei.

Für den Entwickler ist das Risiko mit einem geeig­neten Sicher­heits­kon­zept dennoch beherrschbar. Mit dem nicht-fluo­rierten Kälte­mittel hat die Heim AG bereits umfang­reiche Erfah­rungen gesam­melt – sowohl bei außen­auf­ge­stellten Wärme­pumpen als auch mit einer innen­auf­ge­stellten Sole-Wasser-Wärme­pumpe. Was im Port­folio bislang noch fehlte: eine innen­auf­ge­stellte Luft-Wasser-Wärme­pumpe für Einfa­mi­lien- und klei­nere Mehr­fa­mi­li­en­häuser. „Mit dem LWKMi pro, so der Name der neuen Wärme­pumpe, wollten wir ein hoch­ef­fi­zi­entes und zukunfts­si­cheres Gerät entwi­ckeln, das problemlos in jeden Keller passt“, fasst Frei seine Aufgabe zusammen.

Kälte­mittel im Vergleich

Gemessen anhand ihres Global Warming Poten­tials (GWP)

Perfekt für Sanie­rungen

In der öffent­li­chen Diskus­sion liegt der Fokus meist auf außen­auf­ge­stellten Wärme­pumpen. Dabei haben ihre innen­auf­ge­stellten Pendants gleich mehrere Vorteile: Ums Haus herum ist keine Stell­fläche notwendig, die Nach­barn hören keine Betriebs­ge­räu­sche und sie sind ideal für Sanie­rungen. Denn dort, wo die alte Gas- oder Ölhei­zung das Wasser erhitzte, ist auch Platz für eine Wärme­pumpe.
Mit dem Kälte­mittel Propan eröffnen sich hier neue Möglich­keiten: Wegen der beson­ders hohen Vorlauf­tem­pe­ra­turen ist auch der Betrieb mit bestehenden Heiz­kör­pern möglich. Dadurch entfällt der aufwen­dige Einbau einer Fußbo­den­hei­zung.

Und noch einen Vorteil bietet die höhere Vorlauf­tem­pe­ratur: Es braucht kein elek­tri­sches Nach­heizen, um die gefor­derten Hygie­ne­stan­dards bei der Warm­was­ser­be­rei­tung einzu­halten. Denn mit synthe­ti­schen Kälte­mit­teln lassen sich nur Tempe­ra­turen von maximal 55 bis 60 Grad Celsius erzielen. „So sorgt Propan für einen deut­lich effi­zi­en­teren Betrieb“, sagt Frei.

Aller­dings gelten im Innen­be­reich beim Einsatz von Propan sehr viel stren­gere Vorschriften als im Freien. „Das Thema ist noch relativ neu im Markt. Die Heraus­for­de­rung ist, über­haupt erstmal heraus­zu­finden, welche Normen gelten, und damit ein Sicher­heits­kon­zept zu erstellen, um ein sicheres Produkt auf den Markt zu bringen.“ Und dann soll die neue Wärme­pumpe ja auch noch effi­zient und leise sein.

Die kniff­lige Sache mit dem Druck

Ein zentraler Hebel, um die Effi­zienz einer Wärme­pumpe zu stei­gern, ist der Venti­lator. Seine Aufgabe ist es, genau die Luft­menge zum Wärm­tau­scher zu fördern, die für den opti­malen und effi­zi­enten Betrieb erfor­der­lich ist. Bei innen­auf­ge­stellten Wärme­pumpen ist das tech­nisch anspruchs­voller als bei außen­auf­ge­stellten. Denn die Luft wird über einen Kanal von außen ins Gebäude und zum Gerät geför­dert. Die Länge des Kanals, jede Biegung, und auch der Wärme­tau­scher selbst bremsen die Luft ab. Das führt zu Druck­ver­lusten, die der Venti­lator über­winden muss.

Prin­zi­piell kein Problem – doch der Bauraum in der Wärme­pumpe ist beschränkt: „Sie darf nicht zu groß sein, damit sie noch durch die Tür und in den Keller passt“, sagt Frei. Ein kleiner Venti­lator schafft die hohen Drücke nur, wenn er sich schneller dreht. Doch dann verbraucht er mehr Strom und ist lauter. Frei musste diesen Spagat schaffen: einen Venti­lator finden, der möglichst wenig Platz einnimmt und mit einer vergleichs­weise nied­rigen Dreh­zahl ausrei­chend Luft durch das System bewegt.

Hinzu kommt, dass Frei den Venti­lator zu einem wich­tigen Bestand­teil seines Sicher­heits­kon­zepts machen wollte: Wenn die Sensoren den Austritt von Propan detek­tieren, soll sich das Laufrad so schnell wie möglich drehen, um das Gas sicher ins Freie zu beför­dern. Dafür braucht der Venti­lator eine Zulas­sung, denn der elek­tri­sche Motor ist eine poten­zi­elle Zünd­quelle. Wer kann Frei den Venti­lator bieten, der all diese Anfor­de­rungen erfüllt?

Ein gemein­sames Entwick­lungs­pro­jekt

Der Entwickler geht deshalb zu Samuel Schlittler, Außen­dienst­mit­ar­beiter bei ebm-papst in der Schweiz. Die beiden haben sich auf einer Messe kennen­ge­lernt, jetzt ergibt sich die erste Gele­gen­heit für eine Zusam­men­ar­beit. „Mit dem AxiEco Plug-in und dem AxiTone haben wir Venti­la­toren für Wärme­pumpen im Programm, die bereits für nicht-fluo­rierte Kälte­mittel zuge­lassen sind – aber die schieden von Anfang an aus“, erklärt Schlittler die Heraus­for­de­rung. Denn Axial­ven­ti­la­toren sind für offene Systeme wie außen­auf­ge­stellte Wärme­pumpen konzi­piert und können die gewünschten hohen Drücke nicht leisten. Es kommt daher nur ein Radi­al­ven­ti­lator in Frage. Präde­sti­niert für die Aufgabe ist der RadiPac, den ebm-papst für hohe Volu­men­ströme bei hohem Gegen­druck entwi­ckelt hat. „Mit den Lauf­rad­va­ri­anten von 500 und 630 Milli­me­tern lässt sich der erfor­der­liche Druck bei vergleichs­weise nied­rigen Dreh­zahlen und damit sehr geräuscharm erzeugen“, erklärt Schlittler.

Doch Frei trieb noch eine weitere Frage um: Wie kann er noch weiteren Bauraum einsparen, um das Gerät kompakter zu machen? Wie nah kann er mit dem Venti­lator an den Wärme­tau­scher ran, ohne dass das zu Lasten von Effi­zienz und Akustik geht? „Es gibt zwar eine Faust­formel dafür, wie groß der Abstand sein sollte, aber wir wussten nicht, was passiert, wenn wir den unter­schreiten“, so Frei. Schlittler schal­tete deshalb seine Kollegen aus der Entwick­lung in Mulfingen ein. So wurde aus der Anfrage ein gemein­sames Entwick­lungs­pro­jekt. Frei stellte den Strö­mungs­spe­zia­listen die Gehäu­se­daten zur Verfü­gung, damit sie den opti­malen Abstand ermit­teln konnten.

Ein entschei­dender Verbes­se­rungs­vor­schlag: die Strö­mung mit Leit­ble­chen so anpassen, dass die Luft den Wärme­tau­scher optimal durch­strömt. Frei war begeis­tert: „Was uns sehr über­zeugt hat, war die Zusam­men­ar­beit, wie ebm-papst uns im Entwick­lungs­pro­zess unter­stützt hat. Wir konnten den Venti­lator perfekt in unser System einbetten, sodass es am Schluss optimal funk­tio­niert.“ Dazu zählten auch Details wie der elek­tri­sche Anschluss: Damit keine platz­rau­bende Anschlussbox notwendig ist, konfek­tio­niert ebm-papst die Kabel vor. So lässt sich der RadiPac unmit­telbar an die Gerä­te­elek­tronik anschließen: „Das hat uns noch ein paar weitere Zenti­meter an Bautiefe erspart.“

Pünkt­lich fertig zur Heiz­saison

Nun schien alles perfekt. Nur eines fehlte noch: die Zulas­sung des Venti­la­tors für den Betrieb mit Propan. Der Motor erfüllte die strengen Sicher­heits­vor­gaben bereits, aber in der Kombi­na­tion mit der Elek­tronik fehlte die Zulas­sung. „Die Frage war nicht, ob wir sie bekommen, sondern, wann – also pünkt­lich zum gewünschten Markt­ein­tritt“, sagt Schlittler. Doch auch hier gibt es ein Happy End. Gerade noch recht­zeitig zur Heiz­saison 2025 / 26 war das erwar­tete Zerti­fikat da.

Die LWKMi pro kann in drei Leis­tungs­klassen für den Bereich von 1 bis 26 Kilo­watt Heiz­leis­tung ausge­lie­fert werden. Die ersten Wärme­pumpen sind bereits instal­liert und die Heim AG plant mit einer Stück­zahl von mehreren Tausend Geräten. Denn der Bedarf ist groß: Immer mehr Öl- und Gashei­zungen kommen in die Jahre und nach­hal­tige Lösungen wie Wärme­pumpen sind gefragter denn je. Dank Propan ist die Wärme­pumpe der Heim AG zukunfts­si­cher. „Wir haben uns bei der Entwick­lung des Geräts schon unsere Gedanken gemacht“, stellt Frei mit einem Augen­zwin­kern fest.