Kühlung mit der Wärmepumpe

Kühlen mit der Wärmepumpe: funktioniert das? Anders als ein herkömmliches Heizsystem sorgt eine Wärmepumpe nicht nur für angenehm hohen Komfort in den eigenen Wohnräumen oder zuverlässig erwärmtes Trinkwasser. Die Wärmepumpe kann über die Verfahren natural cooling und active cooling auch zum Kühlen eingesetzt werden.

Wie funktioniert das Kühlen mit der Wärmepumpe?

Drei Aufgaben kann eine Wärmepumpe auf ökonomische und umweltfreundliche Art meistern: klassische Beheizung, die Raumkühlung als Alternative zur Klimaanlage und die Erwärmung des Trinkwassers.

Geht es um den Aspekt der Kühlung mit einer Wärmepumpe wird das grundlegende Funktionsprinzip einfach umgekehrt. Auf diese Weise wird der Wärmeerzeuger quasi zum Kühlschrank. Wirft man einen Blick auf die Geschichte der Wärmepumpe, ist dieses Prinzip auch der Grundgedanke beziehungsweise Ursprung der modernen Wärmepumpe. Konkret wird der Wärmefluss der Wärmepumpe umgekehrt. Das heißt, Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil kommen beim Prozess des Kühlens an anderen Stellen im Kreislauf zum Einsatz als bei der Wärmeerzeugung. 

Ablaufschema der Funktion der Wärmepumpe
© heizung.de

Verschiedene Varianten die Räume zu kühlen

Um die Räume im Sommer zu kühlen, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. Einerseits kann das richtige Lüftungsverhalten helfen. Dabei sollten die kühlen Morgen- und Nachtstunden genutzt werden, um die Fenster weit zu öffnen und frische Luft reinzulassen. Andererseits können auch kleine mobile Klimaanlagen in den entsprechenden Räumen aufgestellt oder größere fest installiert werden. Das manuelle Lüften ist gerade während der sogenannten tropischen Nächte meist nicht hilfreich, da die Temperaturen auch dann nicht auf ein bestimmtes Niveau sinken.

Das Kühlen via Klimaanlage ist hingegen relativ kostenintensiv, da die Anlagen mit Strom betrieben werden. Hinzu kommt, dass gerade in Mitteleuropa die Klimaanlagen nur wenige Wochen im Jahr genutzt werden. Aufgrund dessen ist eine Anschaffung meist nicht wirtschaftlich.

Das Kühlen mit der Wärmepumpe ist bei vielen noch nicht sehr bekannt. Dabei lassen sich auf diese Weise verschiedene Funktionen in einem Gerät vereinen, das darüber hinaus zu einem großen Teil kostenlose Umweltenergie nutzt. 

Klimaanlage versus Kühlen mit einer Wärmepumpe

Anders als die klassischen Klimaanlagen, die gekühlte Luft über einen oder mehrere Kanäle im Haus zu dem Bestimmungsort transportieren, kühlt eine Wärmepumpe über die Wasserleitungen des Heizungssystems die entsprechenden Räume. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten: das active und das passive cooling.

Natural cooling als Form der Kühlung mit der Wärmepumpe

Die passive Kühlung (passive cooling), im Fachjargon gern auch als "natural cooling" bezeichnet, arbeitet mit der natürlichen Umgebungstemperatur. Dabei eignen sich für diese Art der Kühlung nur die Sole- und die Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe ist hingegen eher ungeeignet. Das Grundwasser beziehungsweise die Soleflüssigkeit nehmen die Wärme mit Hilfe eines Wärmetauschers aus dem existenten Heizkreislauf auf und geben diese schließlich unmittelbar danach nach außen ab. Die Wärmepumpe ist, getreu der "passiven Funktionsweise", während dieses Vorgangs ausgeschaltet, was wiederum die laufenden Kosten reduziert. Es findet lediglich eine allgemeine Regelung der einzelnen Komponenten statt, jedoch kein aktiver Vollbetrieb. Die Raumkühlung erfolgt in diesem Fall also effizient durch die einfache Aufnahme und Abgabe der Wärme an den Boden über die Sonden.

Um das Kühlen mit einer Wärmepumpe auf diesem Wege zu ermöglichen, bedarf es also eines Wärmetauschers, einer Umwälzpumpe und eines zusätzlichen 3-Wege-Ventils, das die Funktion der Wärmepumpe im klassischen Sinne umgeht. 

Funktion der passiven Kühlung in der Wärmepumpe im Detail

Grundsätzlich wird der Verdichter bei diesem Prinzip nicht angetrieben. Die Sole oder das Wasser, welche als Wärmeträgermedien fungieren, gelangen zum Wärmetauscher. Dort gelangt Heizwasser mit der entsprechenden Raumtemperatur hin. Der Wärmetauscher sorgt hier für einen Temperaturausgleich. Auf diese Weise gelangt das herunter gekühlte Heizwasser in das Heizungsabgassystem und zirkuliert dort.

Abbildung Raumkühlung
Vergleich Active Cooling und Passive Cooling (© heizung.de)

Kühlen mit der Wärmepumpe – active cooling 

Die zweite Option ist die sogenannte "aktive Kühlung" oder im Fachjargon das "active cooling". Bei der aktiven Kühlung mit einer Wärmepumpe wird die eigentliche Funktionsweise der Wärmepumpe, nämlich das Trinkwasser zu erwärmen oder schlicht zu heizen, einfach umgedreht. Das heißt: Die Heizung verdampft das Kältemittel mit der Wärme aus dem Haus und gibt diese über den Verflüssiger an die Wärmequellenanlage (Solekreis, Luftwärmetauscher) ab. Wie der Name "active cooling" schon deutlich macht, ist der Verdichter der Wärmepumpe dafür in Betrieb und benötigt folglich auch Strom. 

Funktion im Detail zum active cooling

Anders als bei der Wärmeerzeugung wird in diesem Falle der Innenluft die Wärme entzogen und nach draußen abgeführt. Die Wärmeübertragung erfolgt aktiv mithilfe des Kompressors.

Der Verflüssiger wird zum Verdampfer. Die Raumwärme wird auf das Kältemittel übertragen. Um zum Verdichter geführt zu werden, bedarf es eines 4-Wege-Ventils. Darüber hinaus ist ein zweites Expansionsventil notwendig. Beide Komponenten ermöglichen es, dass die Fließrichtung in der Wärmepumpe automatisch umgekehrt wird und dass gleichzeitig geheizt werden kann, um im Sommer mit der Wärmepumpe auch für die Warmwasserbereitung zu sorgen.

Wichtig: Da Wärmepumpen die Gebäudekühlung über eine Flächenheizung realisieren, darf diese die Taupunkttemperatur nicht unterschreiten. Denn dann könnte sich Feuchte auf oder im Boden niederschlagen und Schäden verursachen. Sicherheit bieten spezielle Fühler, die die Kühlleistung bei bedrohlichen Situationen (abhängig von Temperatur und relativer Feuchte) herunterfahren. 

Bei der Anschaffung der Wärmepumpe deren Eigenschaften berücksichtigen

Vor der Anschaffung der Wärmepumpe sollte ein Heizungsinstallateur konsultiert werden. So stellen Sie sicher, dass das gekaufte Gerät auch zur Raumkühlung geeignet ist. Um eine aktive Raumkühlung vollziehen zu können, muss die Wärmepumpe in ihrer Funktionsweise reversibel sein. Existiert bereits eine Wärmepumpe, die nicht reversibel ist, kann sie mitunter zur passiven Kühlung genutzt werden, sofern ein Drei-Wege-Ventil existiert. Eine umfassende Beratung schafft Klarheit und hilft Ihnen sicherzustellen, dass Sie auch eine Kühlfunktion nutzen können, sofern das gewünscht wird.

Heizung.de Autor Philipp Hermann

Fazit von Philipp Hermann

Wärmepumpen mit natural und/oder active Kühlung sind sehr flexibel einsetzbar, da sie auch im Sommer noch einen Zweck erfüllen und Raumtemperaturen dabei tatsächlich reduzieren können, statt wie bei einem Ventilator die warme Luft nur in Bewegung zu setzen. Active cooling leistet bessere Ergebnisse, kostet aber mehr Strom. Natural cooling ist auch im Sparbetrieb möglich.

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