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So funktioniert das Kühlen mit der Wärmepumpe
Kühlen mit der Wärmepumpe? Das geht. Anders als ein herkömmliches Heizsystem sorgt eine Wärmepumpen-Klimaanlage nicht nur für angenehm hohen Komfort in den eigenen Wohnräumen oder zuverlässig erwärmtes Trinkwasser. Die Wärmepumpe kann über die Verfahren Passive Cooling und Active Cooling auch zum Kühlen eingesetzt werden. Wie das Ganze im Detail funktioniert, darum geht es in den folgenden Abschnitten.
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Wie funktioniert das Kühlen mit der Wärmepumpe?
Drei Aufgaben kann eine Wärmepumpe auf ökonomische und umweltfreundliche Art meistern: klassische Beheizung, Raumkühlung als Alternative zur Klimaanlage und Erwärmung des Trinkwassers. Setzt man die Wärmepumpe zum Kühlen ein, kehrt sich die Richtung des Wärmeflusses einfach um. Auf diese Weise wird der Wärmeerzeuger quasi zum Kühlschrank. Werfen wir einen Blick auf die Geschichte der Wärmepumpe, sehen wir, dass dieses Prinzip auch der Grundgedanke der modernen Wärmepumpe ist. Bei einem umgedrehten Wärmefluss, kommen Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil – im Vergleich zur Wärmeerzeugung – dann an anderen Stellen im Kreislauf zum Einsatz. Es gibt zwei Möglichkeiten der Kühlung: Active Cooling und Passive Cooling.
Übrigens: Die Kühlfunktion einer Klimaanlage beruht ebenfalls auf dem genannten Kältemittelkreislauf. Ist dieser umkehrbar, lässt sich auch mit einer Klimaanlage heizen.
Kühlen mit der Wärmepumpe – Passive Cooling
Die passive Kühlung (Passive Cooling), im Fachjargon auch als "Natural Cooling" bezeichnet, nutzt die natürliche Umgebungstemperatur aus dem Erdreich oder dem Grundwasser. Dabei wird mithilfe eines Wärmetauschers die Wärme über ein Ventil aus dem Haus in die Endsonden geleitet, wo sie durch die grundsätzlich niedrigere Temperatur der Umgebung herunterkühlt. Die Wärmepumpe ist getreu der passiven Funktionsweise während dieses Vorgangs ausgeschaltet, was wiederum die laufenden Kosten reduziert. Diese Art der Kühlung findet sich in Sole- und Wasser-Wasser-Wärmepumpen.
- Vorteil von Passive Cooling: Die Wärme geht auf das Erdreich oder das Grundwasser über. Die Leistung ist insgesamt geringer, dafür verbrauchen Anlagen auf diese Weise weniger Strom.
- Nachteil von Passive Cooling: Leistungsfähigkeit hängt vom Temperaturunterschied zur Wärmesenke ab.
Um das Kühlen mit einer Wärmepumpe auf diesem Wege zu ermöglichen, bedarf es eines Wärmetauschers, einer Umwälzpumpe und eines zusätzlichen 3-Wege-Ventils, das die Funktion der Wärmepumpe im klassischen Sinne umgeht.
Kühlen mit der Wärmepumpe – Active Cooling
Die zweite Option ist die aktive Kühlung (Active Cooling) und lässt sich mit Luft-Wasser- oder Wasser-Wasser-Wärmepumpen realisieren. Bei der aktiven Kühlung mit einer Wärmepumpe wird die eigentliche Funktionsweise der Wärmepumpe umgekehrt. Das heißt: Die Heizung verdampft das Kältemittel mithilfe 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.
- Vorteil von Active Cooling: Der strombetriebene Verdichter bleibt die ganze Zeit in Betrieb und kann schnellere und größere Kühlleistung aufbringen.
- Nachteil von Active Cooling: Der Stromverbrauch ist höher.
Um mit einer Wärmepumpe aktiv zu kühlen, muss sie reversibel sein. Dafür bedarf es eines 4-Wege-Ventils und eines zweiten Expansionsventils. Beide Komponenten ermöglichen die Umkehrung der Fließrichtung in der Wärmepumpe, sodass Kühlen und Heizen gleichzeitig möglich ist. So kann die Wärmepumpe im Sommer auch für die Warmwasserbereitung sorgen.
Achtung: Erreicht das Heizverteilungssystem bei der Kühlung des Raumes eine Temperatur unter dem Taupunkt, besteht die Gefahr der Kondenswasserbildung. Sicherheit bieten spezielle Fühler, die die Kühlleistung bei bedrohlichen Situationen (abhängig von Temperatur und relativer Feuchte) herunterfahren.
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FAQ: Häufige Fragen zum Kühlen mit der Wärmepumpe
Was ist der Unterschied zwischen Active und Passive Cooling mit einer Wärmepumpe?
Beim Active Cooling wird die Funktionsweise einer Wärmepumpe umgekehrt, der Verdichter ist in Betrieb und benötigt zusätzlichen Strom. Beim Passive Cooling wird der Verdichter nicht angetrieben.
Kann jede Wärmepumpe kühlen?
Nicht jede Wärmepumpe kann automatisch kühlen. Für Active Cooling muss die Wärmepumpe in ihrer Funktionsweise reversibel sein. In nicht reversiblen Wärmepumpen kann Passive Cooling genutzt werden, sofern die Möglichkeit besteht, ein 3-Wege-Ventil einzubauen. Informieren Sie sich vor Erwerb Ihrer Wärmepumpe, ob sie sich als Klimaanlagenersatz eignet.
Kann ich eine Kühlfunktion für meine Wärmepumpe nachrüsten?
Das hängt vom Wärmepumpen-Modell ab. Sind Sie im Besitz einer Wärmepumpe, informieren Sie sich am besten bei Ihrem Installateur oder dem Hersteller darüber, ob sich Ihre Wärmepumpe entsprechend nachrüsten lässt.
Brauche ich ein bestimmtes Heizverteilungssystem?
Eine effektive Kühlung von Räumen ist durch Flächenheizungen (Fußboden-, Wand- oder Deckenheizung) oder Gebläsekonvektoren möglich. Klassische Radiatoren sind hingegen ungeeignet.
Schaltet die Wärmepumpe automatisch von Heizen auf Kühlen?
Das hängt vom jeweiligen Modell ab. Es gibt Modelle, die über thermische Fühler die Raumtemperatur prüfen. Kommt es zu einer Temperatur-Überschreitung oder -Unterschreitung, stellt sich die Wärmepumpe entsprechend um. Andere Wärmepumpen lassen sich mit einer Zeitschaltuhr einstellen oder müssen manuell bedient werden.
Wissenswert: Eine Alternative, die sich ebenfalls mit einer Wärmepumpe realisierten lässt, ist die solare Kühlung. Solarthermie ersetzt dabei als thermischer Verdichter den sonst üblichen energiehungrigen elektrischen Kompressor.
Klimaanlage vs. Kühlen mit Wärmepumpe
Der entscheidende Vorteil beim Kühlen mit einer Wärmepumpe besteht darin, dass sich zwei Funktionen in einem Gerät vereinen lassen: Heizen und Kühlen. Zudem bezieht die Wärmepumpe zu einem großen Teil kostenlose Umweltenergie. Das Kühlen mit Klimaanlage kann relativ kostenintensiv sein, da die Anlagen mit Strom betrieben werden.
Mit welchen Kosten ist zu rechnen?
Die Kosten einer Wärmepumpe mit Kühlfunktion hängen von vielen Faktoren ab (wie z.B. Art der Wärmequelle, Hersteller, Region etc.), weshalb sich hierzu keine pauschalen Angaben machen lassen. Die Anschaffungskosten für eine Wärmepumpe sind zwar teurer als die für eine Klimaanlage, auf lange Sicht gesehen sind jedoch die Betriebskosten der Wärmepumpe geringer.
Hinweis: Bei der aktiven Kühlung fallen durch den höheren Stromverbrauch weitere Betriebskosten an. Kombinieren Sie Ihre Wärmepumpe mit einer Photovoltaikanlage, können Sie umweltfreundlichen Strom erzeugen und Betriebskosten senken.
Zusätzliche Tipps für das Kühlen von Räumen
Um die Räume im Sommer zu kühlen, gibt es – neben dem Einsatz von Wärmepumpe und Klimaanlage – unterschiedliche Möglichkeiten:
- Zu Morgen- und Nachtstunden Fenster öffnen und frische Luft hereinlassen (und tagsüber geschlossen halten)
- Fenster durch Jalousien oder Fensterläden tagsüber abdunkeln
- Feuchte Wäsche vor offenen Fenstern aufhängen
- Elektrogeräte, die nicht unbedingt angeschaltet sein müssen, abschalten
Ausführliche Beschreibungen dieser Tipps finden Sie in diesem Artikel: Wohnung kühlen – mit diesen 5 Tipps klappt es!
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