Dass Wärmepumpen zu den effizientesten und klimafreundlichsten Heizsystemen zählen, hat sich unter Planern, Bauherren und Architekten herumgesprochen. Nicht von ungefähr ist die Wärmepumpe das inzwischen im Neubau meist installierte System in Deutschland: 46 Prozent aller neuen Gebäude wurden hierzulande im Jahr 2019 mit einer Wärmepumpe ausgestattet. Tendenz steigend. Und auch in der Sanierung setzt sich die Wärmepumpe mehr und mehr durch, zusätzlich befeuert durch hohe stattliche Zuschüsse.
Weniger bekannt ist hingegen, dass moderne Wärmepumpen auch kühlen können. Doch auch das ändert sich allmählich – allein schon, weil 30 °C im Schatten im mitteleuropäischen Sommer inzwischen keine Seltenheit mehr sind. Und weil die meisten Wärmepumpen heute bereits mit vorinstallierter Kühlfunktion ausgeliefert werden.
Flächenverteilsystem ist ideal
Das ideale Verteilsystem für das Kühlen mit Wärmepumpe ist eine Fußboden- oder Wandheizung. Auch Gebläsekonvektoren oder Kühldecken sind geeignet – schließlich sinkt kältere Luft nach unten. In gewerblichen Immobilien oder Industriegebäuden setzen Planer und Architekten immer häufiger auf die sogenannte Betonkerntemperierung. Hierbei wird die kühle Flüssigkeit in den Betonkern von Wänden, Decken oder Böden eingebracht.
Wandheizkörper, wie sie in den meisten Bestandsgebäuden installiert sind, eignen sich allerdings nicht zum Kühlen mit Wärmepumpe. Die Fläche solcher Radiatoren ist zu klein, um damit eine effiziente Kühlung zu erreichen ohne den Taupunkt zu unterschreiten.
Bild: ait Deutschland
Kühlschrankfunktion umgekehrt
Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe entspricht dem eines Kühlschranks. Dieser entzieht seinem Innenraum Wärme und gibt sie an die Umgebung ab. Die Wärmepumpe entzieht im Heizbetrieb der Umgebung – Luft, Wasser oder Sole – Wärmeenergie und bringt sie auf dem Umweg über Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil ins Haus.
Soll die Wärmepumpe kühlen, wird lediglich die Richtung des Wärmeflusses umgekehrt. Allerdings erreichen Heizungswärmepumpen aufgrund ihres Funktions- und Verteilprinzips nicht die Kühlwirkung einer klassischen Klimaanlage. Diese lässt sich auf eine bestimmte Raumtemperatur und Raumfeuchte einstellen und schickt mittels Luftkühler und Gebläse so lange konditionierte Luft in den Raum, bis die Wunschtemperatur erreicht ist.
Kühlen ohne Gebläse
Beim Kühlen mit einer Wärmepumpe hingegen kommt üblicherweise kein Gebläse zum Einsatz. Gekühlt wird stattdessen über die Wasser führenden Leitungen des Heizungssystems: In die Fußbodenheizung, die Kühldecken oder die Betonwand wird Wasser mit einer Temperatur von etwa 18 °C eingespeist. Der Kühleffekt tritt entsprechend sanft und mit Verzögerung ein. Die Fachleute sprechen von einem Ankühlen der Räume.
Generell gibt es zwei Prinzipien des Kühlens mittels Wärmepumpe:
Beim aktiven Kühlen wird der Wärmepumpenkreislauf im Sommer wie bereits erwähnt einfach umgekehrt, die Wärmepumpe heizt nicht, sondern fungiert als Kühlaggregat, das die Temperatur im Wasserkreislauf absenkt. Die Warmwasserbereitung für Waschbecken, Dusche und Badewanne bleibt davon unberührt.
Die passive oder auch natürliche Kühlung ist mit jeder Erdwärmepumpe möglich. Dabei führt die Umwälzpumpe, die den Sole- und Wasserkreislauf in Gang hält, die Wärme im Haus in die Erdsonden ab, die im Winter die Heizenergie liefern. Die Wärmepumpe wir dabei einfach umgangen. Sie arbeitet nur, wenn es gilt Brauchwarmwasser aufzuheizen.
Wärmeenergie wird recycelt
Diese besonders umweltfreundliche und energiesparende Art zu kühlen hat einen Nebeneffekt, der die Effizienz des Gesamtsystems noch steigert: Ein Teil der Wärme, die im Sommer in die Erde geleitet wird, steht ab Herbst wieder zum Heizen zur Verfügung, wird also recycelt.
Denn das Erdreich verfügt über eine bemerkenswerte Speicherfähigkeit. So können sich durch den Wärmeeintrag Zonen mit leicht erhöhter Temperatur ausbilden. Dadurch liefern sie der Erdwärmepumpe zumindest zu Beginn der Heizperiode mehr Wärmeenergie. Natürlich hängt es von der Beschaffenheit des Erdreichs und von eventuellen Strömungen des Grundwassers ab, wie nachhaltig dieser Effekt ist.
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Vorarbeiten durch den Installateur
Für das Kühlen mit Wärmepumpe sind einige Vorarbeiten durch den Installateur erforderlich. Dazu gehört vor allem das Einbringen einer Taupunktüberwachung. Sie wird an einem oder mehreren Punkten installiert, an denen die höchste Luftfeuchtigkeit zu vermuten ist – zum Beispiel in Kellerräumen. Wird ein bestimmter Feuchtigkeitsschwellwert überschritten, schickt die Taupunktüberwachung ein Signal an die Wärmepumpe, die daraufhin die weitere Kühlung automatisch stoppt.
Bei einer Ankühlung mit Kaltwassertemperaturen über 18 °C über Fußboden- Wand oder Deckenflächen inklusive Taupunktüberwachung ist eine besondere kältetechnische Isolierung der Leitungen meist nicht erforderlich. Werden allerdings beispielsweise Gebläsekonvektoren eingesetzt, um mit tieferen Kaltwassertemperaturen eine höhere Kühlleistung zu übertragen, stellt sich die Situation anders dar.
In diesem Fall muss nicht nur das Kondenswasser aus der gekühlten Luft aufgefangen und abgeleitet werden, die Kaltwasser führenden Leitungen müssen auch kältetechnisch diffusionsdicht isoliert sein, damit sich kein Kondenswasser bilden kann. Das kommt allerdings fast nur im Industrie- und Gewerbebereich vor, zum Beispiel in Büros, wo mehr Kühlleistung gefordert ist. In Privathaushalten ist das eher selten.
Der Anwender sollte seinen Installateur schon im Vorfeld darüber informieren, dass die zu installierende Wärmepumpe auch zum Kühlen genutzt werden soll. Wenn die dafür erforderlichen Arbeiten im Nachhinein erbracht werden müssen, ist das in aller Regel deutlich schwieriger und mit großem Aufwand verbunden. Denn die Kühlfunktion ist ab Werk generell deaktiviert. Die Aktivierung ebenso wie die erforderlichen Vorbereitungsarbeiten sind Sache des Installateurs.
Fazit
Auch wenn eine Wärmepumpe nicht die Wirkung einer Klimaanlage erreicht, wird diese technische Lösung immer beliebter. So steigt die Nachfrage nach Kühlung per Wärmepumpe seit Jahren kontinuierlich. Die meisten Luft-Wasser-Wärmepumpen sind heute für den Kühlbetrieb vorbereitet. ait-deutschland zum Beispiel hat schon seit fast 20 Jahren auch reversible Geräte im Programm. Alle aktuellen Luft-Wasser-Modelle bis 12 kW Leistung – ausreichend für die Versorgung eines Doppelhauses – können auch kühlen; Erdwärmepumpen ohnehin.
Wer die große Sommerhitze aus Haus oder Wohnung verbannen will, ist daher mit einer Wärmepumpe gut bedient. Die einmaligen Mehrkosten dafür sind überschaubar, und die Betriebskosten ebenso. Zudem ist diese Art der Kühlung ausgesprochen umweltfreundlich.
Bild: ait Deutschland / Degner
