Aktive und passive Kühlung mit der Wärmepumpe

Wärmepumpen haben den Gasheizungen den Rang abgelaufen: Beim Neubau von Wohngebäuden entschieden sich im Jahr 2017 rund 43% der Bauherren für die umweltfreundliche Wärmepumpen-Heiztechnik und verwiesen damit Gas als Energieträger auf den zweiten Platz.„Die Entscheidung für eine Wärmepumpe bringt Bauherren und Modernisierern auch im Sommer deutliche Vorteile“, stellt Matthias Saller, Experte bei der Initiative Wärme plus, fest. „Denn sie können nicht nur heizen, sondern lassen sich auch zur Kühlung der Wohnräume nutzen.“ Abhängig von der gewünschten Intensität der Kühlleistung kommt das aktive oder passive Wärmepumpenkühlen in Frage.

Optimal das ganze Jahr

Es gibt sie auch in Deutschland: heiße Sommertage, an denen erst die Kühlung der Wohnräume ein angenehmes Wohlfühlklima schafft. Allerdings beschränken sie sich in der Regel auf wenige Wochen im Jahr, so dass eine Klimaanlage oder Ventilatoren den größten Teil des Jahres ungenutzt bleiben. Zudem sind Klimageräte durch ihren Stromverbrauch kostenintensiv. Was viele Bauherren und Modernisierer nicht wissen: Mit einer Wärmepumpe lassen sich Wohnräume effizient, kostengünstig und umweltfreundlich kühlen – was bei anderen Heizsystemen nicht oder nur schwer möglich ist.

Voraussetzung dafür ist die Kombination mit dem passenden Verteilsystem. „Empfehlenswert sind zum Beispiel zur Kühlung fähige Fußboden- oder Wandflächenverteilsysteme oder Gebläsekonvektoren“, erklärt Matthias Saller.  Ungeeignet wegen ihrer vergleichsweise geringen Fläche sind hingegen die klassischen Heizkörper. Bleibt noch zu entscheiden, ob passiv oder aktiv gekühlt werden soll.

Passives Kühlen

Im Sommer liegen die Temperaturen des Erdreichs und des Grundwassers in der Regel deutlich unter der Temperatur in Wohnräumen. Diesen Temperaturunterschied macht sich die passive Kühlung zunutze: Das Wasser aus dem Verteilsystem fließt über einen Plattenwärmetauscher, wird durch Grundwasser oder Erdreich gekühlt und wieder ins Gebäude geleitet.

So wird die Innenraumluft um 2 bis 3°C abgesenkt. Da der Verdichter in diesem Falle nicht in Betrieb ist, spricht man von „passiver“ Kühlung. Der Stromverbrauch ist dabei sehr gering. Da sich allerdings sowohl Erdreich als auch Grundwasser im Laufe des Sommers aufwärmen, nimmt die Leistung der passiven Kühlung ab. Zudem erfolgt die Kühlung deutlich langsamer als bei der aktiven Variante.

Funktionsweise der passiven Kühlung

Legende zu den vier Schaltbildern der passiven Kühlung aus dem Hause Dimplex:

1. Der Verdichter bringt das in einem geschlossenen Kreislauf zirkulierende Kältemittel auf ein höheres Temperaturniveau. Dabei steigt die Temperatur des gasförmigen Kältemittels.
2. Im Verflüssiger wird die Wärme auf das Heizungswasser übertragen. Das Kältemittel kühlt sich ab und verflüssigt sich.
3. Im Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt und kühlt sich dabei weiter ab.
4. Erdsonden nutzen das konstante Temperaturniveau tieferer Erdschichten als Wärmequelle zur Beheizung, für die Warmwasserbereitung und als Kältequelle für die passive Kühlung.
5. Im Verdampfer wird die in der Erdsonde aufgenommene Umweltenergie auf ein Kältemittel übertragen. Das Kältemittel erwärmt sich und verdampft.
6. Für den Parallelbetrieb von zentraler Warmwasserbereitung und passiver Kühlung werden beide Systeme durch Umschaltventile hydraulisch getrennt.
7. Der Gebläsekonvektor wird von gekühltem Heizungswasser durchströmt und entzieht der Raumluft Wärme.
8. Ein in Boden, Wand oder Decke verlegtes Rohrsystem wird von gekühltem Wasser durchströmt und kühlt dadurch die Oberfläche des Bauteils.
9. Umschaltventile leiten das Heizungswasser über den passiven Wärmetauscher und kühlen dieses ab.
10. Durch Aktivieren der Sole-Umwälzpumpe wird in einem Wärmetauscher die Energie des Heizungswassers auf den Solekreis übertragen und in das Erdreich abgeführt.