Passive Cooling mit der Wärmepumpe

Natural Cooling oder auch Passive Cooling gilt als eine energieeffiziente Alternative zur klassischen Klimaanlage. Praktisch ist, dass sich dafür die eigene Wärmepumpe einsetzen lässt. Diese beheizt im Winter die Räume und kühlt sie im Sommer mit Passive Cooling ab. Möglich wird das erst deshalb, weil die Raumtemperaturen in den heißen Monaten über denen des Erdreichs liegen. Die technischen Voraussetzungen halten sich in einem überschaubaren Rahmen – zum Wohl der Verbraucher.

Funktionsweise von Passive Cooling

Weil Wärmepumpen in ihren Grundzügen kaum anders als ein Kühlschrank funktionieren, lassen sie sich sehr flexibel einsetzen. Die häufig genutzte Möglichkeit, im Sommer Räume effizient und kostengünstig abzukühlen, ist ein weiterer Kauffaktor für eine Wärmepumpe. Das passive Kühlen funktioniert nach einem relativ unkomplizierten Prinzip und benötigt noch nicht einmal viel Energie – in jedem Fall aber weniger als eine Klimaanlage. Häufig wird Passive Cooling von Bewohnern zudem als angenehmer empfunden. Anders als bei der Klimaanlage kommt es hier nicht zu einem starken Luftstrom aus kalter Luft.

Nutzung der Temperaturdifferenz zwischen Erdreich und Innenräumen

Stattdessen macht sich die Wärmepumpe die Temperaturdifferenz zwischen dem Erdreich und den Innenräumen zunutze. Der verbaute Wärmetauscher in der ganzen Konstruktion wird genutzt, um die Wärme in den Innenräumen in die Erdsonden abzuführen. Es entsteht damit ein direkter Unterschied zwischen den kühleren Temperaturen im Erdreich und den im Sommer höheren Temperaturen in den Innenräumen.

Durch den Einsatz eines weiteren Ventils in der Konstruktion, welches die Wärmepumpe selbst zur natürlichen Kühlung umgeht, kann der Wärmetauscher also den Großteil der Arbeit leisten. Indem Heizwasserkreislauf und Solekreislauf aktiviert bleiben, entziehen diese den Innenräumen die warme Luft. Diese wird stattdessen durch die kühlere Luft aus dem Erdreich ersetzt. Das führt zu einem sehr natürlichen und angenehm kühlenden Effekt – auch ohne lästigen, eisigen Luftstrom.

Wassertropfen symbolisieren das Prinzip des Passive Cooling.

Drei Komponenten für das Passive Cooling benötigt

Aus technischer Sicht werden zum Passive Cooling drei Komponenten notwendig: eine Umwälzpumpe, ein 3-Wege-Ventil und ein Wärmetauscher. Bei all den Vorzügen und der einfachen Realisierung soll jedoch nicht unerwähnt bleiben, dass die Leistung beim Herabkühlen nicht mit Klimaanlagen zu vergleichen ist. Zudem ist die Kühlleistung nicht einfach konstant „auf Knopfdruck“ verfügbar. Ein gängiges Problem ist die steigende Temperatur im Erdreich zum Ende des Sommers. Weil hier die Temperatur ansteigt, kann diese nicht mehr so effizient mit den Innenräumen getauscht werden.

Die Brauchwasserbereitung bleibt aber auch im natural Kühlmodus weiterhin erhalten. Wie aus der Erklärung der Funktionalität deutlich wird, ist das Passive Cooling der Sole-Wasser-Wärmepumpe und der Wasser-Wasser-Wärmepumpe vorbehalten, da die Luft-Wärmepumpe im Sommer natürlich ebenso hohe Lufttemperaturen zu verzeichnen hat. Mit etwas mehr Aufwand ist das Prinzip hier aber ebenfalls, wenn auch in abgewandelter Form, denkbar und praktisch möglich.

Direkte Differenzierung zum Active Cooling

Wärmepumpen können auf zwei Arten kühlen: mit dem eben beschriebenen Passive Cooling und dem Gegenstück, welches man im Fachjargon als Active Cooling bezeichnet. Unterschiede finden sich in der Funktionsweise: Active Cooling dreht die eigentliche Funktion einer Wärmepumpe in gespiegelter Richtung um, wodurch diese aktiv Temperaturen reduziert, statt diese zu erwärmen. Der Effekt ist also nicht passiv oder natürlich, sondern ein aktiv eingestellter Vorgang – daher auch die Namensgebung beider Varianten. Active Cooling kann für bessere Ergebnisse hinsichtlich der Kühlung sorgen, benötigt dafür aber auch mehr Energie, da die Wärmepumpe selber läuft, wenn auch in reversibler Anwendung. Für Passive Cooling muss die Wärmepumpe weiterhin nicht reversibel einstellbar sein.

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