Passive Kühlung: Einsatz, Funktion & Vorteile

Einfache Definition und technische Einordnung

Die passive Kühlung (auch passive cooling) beschreibt eine Technik, mit der sich Wärme ohne Kältemittelkreisläufe aus Systemen abführen lässt. Sie basiert auf dem Temperaturunterschied zu einer Wärmesenke, welche die Wärmeübertragung auf diese ermöglicht. Im einfachsten Fall funktioniert das mit einem Wärmetauscher im Erdreich und einem zweiten im Haus. Beide sind durch ein Rohrleitungssystem miteinander verbunden, durch das ein Kühlmedium zirkuliert. Im Haus nimmt das Medium Energie auf. Es erwärmt sich, strömt angetrieben von einer Pumpe zum Wärmeübertrager im Erdreich und gibt Energie an dieses ab. Die Temperatur des Kühlmediums sinkt dabei und es strömt erneut zum Wärmetauscher im Haus.

Leistungsfähigkeit hängt vom Temperaturunterschied ab

Wie viel Wärme sich mit der passiven Kühlung aus einem Haus abführen lässt, hängt vom Temperaturunterschied zur Wärmesenke ab. Dabei gilt: Je stärker sich die Wärmesenke aufheizt, umso geringer ist Leistung der Kühltechnik.

Aktives Kühlen funktioniert dauerhaft mit gleicher Leistung

Eine Alternative zum passive cooling stellt das  active cooling  oder die aktive Kühlung dar. Hierbei kommt ein Kältekreislauf zum Einsatz, um thermische Energie zuverlässig aus dem Haus abzuführen. Umsetzen lässt sich die aktive Kühlung dabei beispielsweise mit einer reversiblen  Wärmepumpe  oder einem Klimagerät. Beide nehmen Wärme aus dem Haus auf, erhöhen die Temperatur mithilfe von Strom oder Gas und geben sie anschließen an die Umgebung ab.

Passive Kühlung ist energiesparend und klimaschonend

Da die passive Kühlung neben der Umwälzpumpe keine zusätzliche Energie benötigt, ist sie deutlich sparsamer. Sie verursacht geringere Heizkosten, stößt weniger CO₂ aus und schont damit auch das Klima.

Wie funktioniert die passive Kühlung mit Wärmepumpe?

Die passive Kühlung mit Wärmepumpe nutzt das Erdreich oder das Grundwasser als Wärmesenke. Sie besteht dazu aus einem Wärmetauscher im Boden, einem Wärmeübertrager im Haus und der Wärmepumpe selbst.

Große Heizflächen nehmen Wärme im Haus auf  

Im Kühlbetrieb strömt Heizungswasser durch  Flächenheizsysteme  wie die Fußboden-, die Wand- oder die Deckenheizung. Die Temperatur des Mediums liegt unter der Raumtemperatur, wodurch Wärme vom Raum auf das Kühlmedium übergeht. Seine Temperatur steigt dadurch an und es strömt zur Wärmepumpe.

Hinweis:  Viele Hausbesitzer fragen sich, ob sie besondere Heizkörper zum Kühlen mit der Wärmepumpe benötigen. Theoretisch ist die passive Kühlung mit jedem Heizkörper möglich. Da die Wärmeübertrager eine kleine Oberfläche haben und kaum kühler als die Räume sind, wäre die Leistung jedoch sehr gering. Sinnvoll ist die Kühlung daher über Böden, Wände oder eine  Klimadecke.

Wärmepumpe überträgt die thermische Energie

In der Wärmepumpe geht die thermische Energie auf die Sole oder das Grundwasser über. Der energiehungrige Verdichter bleibt aus und der Prozess lässt sich vollkommen natürlich, ohne nennenswerte Hilfsenergie, realisieren. Etwas Strom ist allerdings nötig, um die Umwälzpumpen im System anzutreiben.

Wärmetauscher geben Wärme an die Umwelt ab

Abhängig vom Aufbau des Systems geht die thermische Energie mit Sole (Gemisch aus Wasser und Frostschutz) oder Grundwasser auf die Umwelt über. Möglich ist das unter anderem mit Flachkollektoren, Erdsonden oder Brunnenbohrungen, die als Wärmetauscher im Erdreich fungieren. Besonders effektiv sind tiefe Sondenbohrungen, da diese bis in Regionen mit konstant niedrigen Temperaturen reichen, wie die folgende Infografik zeigt.

Was macht die passive Kühlung mit einer Wärmepumpe aus?

Im Gegensatz zum aktiven Kühlen ist die passive Kühlung mit Wärmepumpe (auch passive oder natural cooling) deutlich effizienter. Die Technik kommt weite Teile des Jahres ohne Verdichter aus und verbraucht dadurch weniger Strom. Sie ist demzufolge günstiger und auch umweltfreundlicher im Betrieb. Ein weiterer Vorteil: Die Wärmepumpe lässt sich im Winter nutzen, um Gebäude über das gleiche System auch zu erhitzen. Hat sie den Boden in der warmen Jahreszeit etwas erwärmt, greift sie im Winter auf höhere Temperaturen zurück. Das lässt die Jahresarbeitszahl steigen, wodurch Energieverbrauch und Heizkosten sinken.

Die folgende Übersicht zeigt die wichtigsten Vorteile der passiven Kühlung mit Wärmepumpe:

• energiesparend und umweltfreundlich
• keine komplexe Technik erforderlich
• passive Kühlung ohne Zugluft im Haus
• ein System zum Heizen und Kühlen
• Heizkosten der Wärmepumpe sinken

Natural cooling mit Wärmepumpe: Die Kosten

Wie viel die passive Kühlung kosten kann, hängt von der Größe des Gebäudes und der gewünschten Wärmesenke ab. Wer bereits eine Sole-Wärmepumpe sowie eine Flächenheizung hat, kann die Technik für etwa 2.000 bis 4.000 Euro nachrüsten. Geht es um eine komplette Neuanschaffung von Heizung und Kühlung, sind die Ausgaben höher. In diesem Fall zahlen Sie insgesamt etwa 20.000 bis 25.000 Euro für Wärmepumpe, Installation und Sonden- oder Brunnenbohrung. Hinzu kommen noch einmal 50 bis 70 Euro pro Quadratmeter beheizter Fläche für eine Flächenheizung.

Wichtig zu wissen:  Über die Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) bekommen Sie attraktive Zuschüsse. Wie hoch diese Ausfallen und wie Sie sich die Mittel sichern, erklären wir im Beitrag zur Förderung der Wärmepumpe.

Einsparungen von bis zu 80 Prozent bei den Kühlkosten  

Nach Angaben des Bundesverbandes Wärmepumpe (BWP) spart die passive Kühlung im Gebäude verglichen mit einer konventionellen Klimaanlage bis zu 80 Prozent der jährlichen Kühlkosten ein. Die anfänglichen Mehrausgaben amortisieren sich dadurch in der Regel schnell. Ob sich die Anschaffung in Ihrem Fall lohnt, zeigt eine individuelle Berechnung, für die Energieberater oder Installateure aus Ihrer Region gern zur Verfügung stehen.