Heizen und Kühlen mit der Wär­me­pum­pe

Das Kühlen von Häusern wird angesichts des Kli­ma­wan­dels und immer heißer werdender Som­mer auch in unseren Brei­ten­gra­den zu­neh­mend attraktiver. Wer sich für eine Wär­me­pum­pe ent­schei­det, egal ob im Neu­bau oder beim Hei­zungs­tausch, sollte deshalb die­se Möglichkeit bei der Planung gleich mit in Be­tracht ziehen.

Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühl­schrank: Der Umwelt wird Wärme ent­zo­gen und diese wird in der Wär­me­pum­pe mithilfe eines Kältemittels durch Verdichtung auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und dann über ein sogenanntes Wär­me­ver­teil­sys­tem (z.B. Fuß­bo­den­hei­zung, Radiatoren) an die Um­ge­bung abgegeben.

Kühlen mit der Luft/Was­ser-Wär­me­pum­pe

In der Fußbodenheizung zirkuliert in kalten Mo­na­ten das durch die Wärmepumpe erwärmte Hei­zungs­was­ser, so ist es behaglich warm. Zum Kühlen wird der Käl­te­kreis der Luft/Wasser-Wär­me­pum­pe in seiner Funktion umgedreht und ar­bei­tet dann über das im Käl­te­kreis eingebaute Vier-Wege-Ventil reversibel. Durch die Um­schal­tung wird angenehm küh­les Wasser durch die Fußbodenheizung geschickt und senkt so die Raum­tem­pe­ra­tur. Die dem Gebäude entzogene Wär­me wird bei Luft/Wasser-Wär­me­pum­pen über den Lüfter an die Um­ge­bung abgegeben.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Wärmepumpen zum Küh­len zu benutzen: die passive oder die aktive Küh­lung. Die Lösungen liefern un­ter­schied­li­chen Nut­zen.

Aktives Kühlen mit der Wär­me­pum­pe

Das Prinzip des aktiven Kühlens mit einer Wär­me­pum­pe ist prin­zi­pi­ell mit jeder Wär­me­pum­pe möglich. Luft/Wasser-Wär­me­pum­pen kön­nen nur aktiv Kühlen, da die Wär­me­quel­le Außenluft im Sommer für die pas­si­ve Kühlung zu warm ist.

Bei der aktiven Kühlung wird die Funktionsweise der Wär­me­pum­pe durch ein integriertes Vier-Wege-Ventil einfach umgekehrt. Bei die­ser Me­tho­de ist der Ver­dich­ter in Betrieb und die Wär­me­pum­pe kann im Vergleich zur pas­si­ven Küh­lung dauerhaft niedrige Kühl­was­ser­tem­pe­ra­tu­ren si­cher­stel­len.

Die Betriebskosten beim aktiven Kühlen sind höher als bei der pas­si­ven Kühlung, da der Ver­dich­ter weiter be­trie­ben wird. Sinnvoll ist in ei­nem solchen Fall die Kom­bi­na­ti­on mit einer Pho­to­vol­ta­ik­an­la­ge, da der Strom genau dann be­nö­tigt wird, wenn die Sonne scheint. So wird auch in den Sommermonaten der Ei­gen­an­teil an selbst­er­zeug­tem Strom gesteigert.

Passive Kühlung

mit Sole- oder Wasser/Wasser-Wär­me­pum­pen

Das sogenannte passive Kühlen (auch natural cooling) mit Sole- oder Was­ser/Was­ser-Wär­me­pum­pe nutzt die ganzjährig niedrigeren Tem­pe­ra­tu­ren des Erdreichs oder des Grundwassers für die Kühlung. Bei der So­le/Wasser-Wärmepumpe ent­zieht die Soleflüssigkeit die Wärme über einen Wärmetauscher aus dem Heiz­kreis und führt sie an die Erdsonde ab. Bei Wasser/Wasser-Wärmepumpen übernimmt das Grundwasser diese Aufgabe. Dabei reicht es, wenn lediglich die Um­wälz­pum­pen sowohl im Heizkreislauf wie auch in der Wär­me­quel­le laufen, der Verdichter muss nicht laufen (passiv). Der technische und fi­nan­zi­el­le Aufwand bei der Montage und die Be­triebs­kos­ten für das passive Kühlen mit der Wär­me­pum­pe ist relativ gering. Es lässt sich in der Regel eine gute Tem­pe­rie­rung der Innenräume er­rei­chen, die tat­säch­li­che Kühl­leis­tung hängt jedoch sehr stark von der Di­men­sio­nie­rung der Wärmequelle ab.

Ein positiver Nebeneffekt hierbei ist, dass die Erd­son­den sich durch die von den Wohnräumen zugeführte Wärme re­ge­ne­rie­ren. Dies stei­gert die Effizienz der Wärmepumpe für den Heiz­be­trieb.

Welche Voraussetzungen müssen geschaffen wer­den?

Soll eine Wärmepumpe auch zum Kühlen ver­wen­den werden, muss das restliche Heiz­sys­tem darauf ab­ge­stimmt werden. Her­kömm­li­che Heiz­kör­per (Radiatoren) eignen sich nicht zur Kühlung, da sie durch ihre geringe Fläche die Raumluft nur eingeschränkt kühlen können. Hinzu kommt die erhöhte Gefahr der Kon­dens­was­ser­bil­dung.

Stille Kühlung

Bei der sogenannten stillen Kühlung werden Fuß­bo­den-, Wand- und Deckenheizsysteme zusätzlich zum Kühlen genutzt. Durch die gro­ßen Über­tra­gungs­flä­chen ist keine aktive Ven­ti­la­tor­un­ter­stüt­zung erforderlich und es entsteht auch keine Geräuschentwicklung (still). Die Kühl­was­ser­tem­pe­ra­tur muss über dem Taupunkt ge­hal­ten werden, um Kondensatausfall zu vermeiden. In den zu kühlenden Räu­men übernimmt ein in­tel­li­gen­ter Raum­tem­pe­ra­tur­reg­ler (Smart RTC) die Über­wa­chung der Raum­tem­pe­ra­tur und Feuchte. Der erforderliche Heizungsmischer hält dann die Kühl­was­ser­tem­pe­ra­tur automatisch oberhalb des vom Wär­me­pum­pen­ma­na­gers be­rech­ne­ten Tau­punk­tes. Die stille Küh­lung ist ideal geeinget, um einer allmählichen Erwärmung des Gebäudes ent­ge­gen­zu­wir­ken.

Dynamische Kühlung

Höhere Kühlleistungen lässt sich mit Ge­blä­se­kon­vek­to­ren erzielen. Durch die aktive Un­ter­stüt­zung der Wär­me­über­tra­gung mit Ven­ti­la­to­ren kann auch bei hoher Luftfeuchtigkeit mehr Kühlleistung übertragen werden. Die Kühl­was­ser­tem­pe­ra­tu­ren liegen unterhalb des Tau­punk­tes und Kühlen und Entfeuchten so die Raumluft. Das auffallende Kondensat muss über einen Kon­den­sat­ab­lauf abgeführt werden.

Kondensat

Bei der dynamischen Kühlung müssen alle Rohr­lei­tun­gen und Verteiler mit einer dampf­dif­fu­si­ons­dich­ten Dämmung ausgrüstet werden, so­dass die Rohr­lei­tun­gen nicht „schwitzen“.Die Vermeidung bzw. das Ab­füh­ren von Kondensat ist bei der Projektierung zu be­rück­sich­ti­gen.

Bei der stillen Kühlung wird nach dem Heizkreis-Mi­scher die Temperatur über dem berechneten Taupunkt gehalten. Ein zusätzlich an den Ver­tei­lern angebrachter Taupunktwächter, un­ter­bricht den Kühlbetrieb, falls es dort z.B. durch hohe Luft­feuch­tig­keit zu einem Kon­den­sat­aus­fall kommt.

Wie umweltfreundlich ist das Küh­len mit Wär­me­pum­pe?

Eine Wärmepumpe nutzt keine fossilen Brenn­stof­fe, sondern Um­welt­en­er­gie aus Luft, Erdreich oder Grund­was­ser, die sie mit elek­tri­scher Energie ver­viel­facht. Folglich ist ihr Betrieb sehr emis­si­ons­arm, bei Bezug von Ökostrom oder Ei­gen­strom­nut­zung über die PV-Anlage sogar vollständig kli­ma­neu­tral. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie mit Ihrer Wär­me­pum­pe hei­zen oder kühlen.

Umschaltung der Wär­me­pum­pe auf Küh­lung

Der Wärmepumpenmanager kann über die au­to­ma­ti­sche Be­triebs­mo­dus­um­schal­tung den Kühl­be­trieb ak­ti­vie­ren, wenn die Au­ßen­tem­pe­ra­tur über einen län­ge­ren Zeitraum den ein­stell­ba­ren Au­ßen­tem­pe­ra­tur­wert über­steigt. Na­tür­lich ist auch ein manueller Eingriff über den Regler am Gerät oder die mobile App mög­lich.

Ist eine Nachrüstung der Kühlung mög­lich?

Eine Nachrüstung der stillen Kühlung ist unter ge­wis­sen Be­din­gun­gen möglich. Normale Heiz­kör­per sind für die Küh­lung ungeeignet. Der Austausch der Heizkörper durch Gebläse-Kon­vek­to­ren ist denk­bar, wenn diese so di­men­sio­niert werden, dass sie mit Kühl­was­ser­tem­pe­ra­tu­ren oberhalb des Taupunktes betrieben wer­den.

Die Kühlfunktion wird am besten von Anfang an in das bestehende System integriert. Bevorzugt werden die Flä­chen­hei­zun­gen dann zum Heizen und Kühlen ge­nutzt. So lässt sich jeder Raum küh­len. Die kühlen Flächen sorgen ohne Zug­luft­er­schei­nun­gen für an­ge­nehm temperierte Räu­me und das ganz ge­räusch­los.

Wärmepumpe mit Küh­lung pla­nen und in­stal­lie­ren

Egal, ob Wärmepumpen zum Heizen oder Küh­len zum Einsatz kommen: Wärmepumpen eignen sich für fast jede Bau­si­tua­ti­on. Die Wahl der passenden Wär­me­pum­pe richtet sich nach dem vorhandenen Platz im Gebäude oder auf dem Grund­stück, dem Ge­bäu­de­en­er­gie­be­darf und der Bebauungssituation.

Eine fachgerechte Planung durch den Hand­wer­ker ist wichtig für die langfristige Zufriedenheit und Erfüllung der Be­dürf­nis­se der Be­woh­ner. Dimplex bietet dazu ein breites Portfolio an geeigneten Produkten für jede An­wen­dung im Bereich Heizen und Kühlen an.