Heizen und Kühlen mit der Wärmepumpe
Der einzige Wärmeerzeuger, der beides kann.
Das Kühlen von Häusern wird angesichts des Klimawandels und immer heißer werdender Sommer auch in unseren Breitengraden zunehmend attraktiver. Wer sich für eine Wärmepumpe entscheidet, egal ob im Neubau oder beim Heizungstausch, sollte deshalb diese Möglichkeit bei der Planung gleich mit in Betracht ziehen.
Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank: Der Umwelt wird Wärme entzogen und diese wird in der Wärmepumpe mithilfe eines Kältemittels durch Verdichtung auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und dann über ein sogenanntes Wärmeverteilsystem (z.B. Fußbodenheizung, Radiatoren) an die Umgebung abgegeben.
Kühlen mit der Luft/Wasser-Wärmepumpe
In der Fußbodenheizung zirkuliert in kalten Monaten das durch die Wärmepumpe erwärmte Heizungswasser, so ist es behaglich warm. Zum Kühlen wird der Kältekreis der Luft/Wasser-Wärmepumpe in seiner Funktion umgedreht und arbeitet dann über das im Kältekreis eingebaute Vier-Wege-Ventil reversibel. Durch die Umschaltung wird angenehm kühles Wasser durch die Fußbodenheizung geschickt und senkt so die Raumtemperatur. Die dem Gebäude entzogene Wärme wird bei Luft/Wasser-Wärmepumpen über den Lüfter an die Umgebung abgegeben. Es gibt zwei Möglichkeiten, Wärmepumpen zum Kühlen zu benutzen: die passive oder die aktive Kühlung. Die Lösungen liefern unterschiedlichen Nutzen.
Aktives Kühlen mit der Wärmepumpe
Das Prinzip des aktiven Kühlens mit einer Wärmepumpe ist prinzipiell mit jeder Wärmepumpe möglich. Luft/Wasser-Wärmepumpen können nur aktiv Kühlen, da die Wärmequelle Außenluft im Sommer für die passive Kühlung zu warm ist.
Bei der aktiven Kühlung wird die Funktionsweise der Wärmepumpe durch ein integriertes Vier-Wege-Ventil einfach umgekehrt. Bei dieser Methode ist der Verdichter in Betrieb und die Wärmepumpe kann im Vergleich zur passiven Kühlung dauerhaft niedrige Kühlwassertemperaturen sicherstellen.
Die Betriebskosten beim aktiven Kühlen sind höher als bei der passiven Kühlung, da der Verdichter weiter betrieben wird. Sinnvoll ist in einem solchen Fall die Kombination mit einer Photovoltaikanlage, da der Strom genau dann benötigt wird, wenn die Sonne scheint. So wird auch in den Sommermonaten der Eigenanteil an selbsterzeugtem Strom gesteigert.
Passive Kühlung mit Sole- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen
Das sogenannte passive Kühlen (auch natural cooling) mit Sole- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpe nutzt die ganzjährig niedrigeren Temperaturen des Erdreichs oder des Grundwassers für die Kühlung. Bei der Sole/Wasser-Wärmepumpe entzieht die Soleflüssigkeit die Wärme über einen Wärmetauscher aus dem Heizkreis und führt sie an die Erdsonde ab. Bei Wasser/Wasser-Wärmepumpen übernimmt das Grundwasser diese Aufgabe. Dabei reicht es, wenn lediglich die Umwälzpumpen sowohl im Heizkreislauf wie auch in der Wärmequelle laufen, der Verdichter muss nicht laufen (passiv). Der technische und finanzielle Aufwand bei der Montage und die Betriebskosten für das passive Kühlen mit der Wärmepumpe ist relativ gering. Es lässt sich in der Regel eine gute Temperierung der Innenräume erreichen, die tatsächliche Kühlleistung hängt jedoch sehr stark von der Dimensionierung der Wärmequelle ab. Ein positiver Nebeneffekt hierbei ist, dass die Erdsonden sich durch die von den Wohnräumen zugeführte Wärme regenerieren. Dies steigert die Effizienz der Wärmepumpe für den Heizbetrieb.
Welche Voraussetzungen müssen geschaffen werden?
Soll eine Wärmepumpe auch zum Kühlen verwenden werden, muss das restliche Heizsystem darauf abgestimmt werden. Herkömmliche Heizkörper (Radiatoren) eignen sich nicht zur Kühlung, da sie durch ihre geringe Fläche die Raumluft nur eingeschränkt kühlen können. Hinzu kommt die erhöhte Gefahr der Kondenswasserbildung.
Stille Kühlung
Bei der sogenannten stillen Kühlung werden Fußboden-, Wand- und Deckenheizsysteme zusätzlich zum Kühlen genutzt. Durch die großen Übertragungsflächen ist keine aktive Ventilatorunterstützung erforderlich und es entsteht auch keine Geräuschentwicklung (still). Die Kühlwassertemperatur muss über dem Taupunkt gehalten werden, um Kondensatausfall zu vermeiden. In den zu kühlenden Räumen übernimmt ein intelligenter Raumtemperaturregler (Smart RTC) die Überwachung der Raumtemperatur und Feuchte. Der erforderliche Heizungsmischer hält dann die Kühlwassertemperatur automatisch oberhalb des vom Wärmepumpenmanagers berechneten Taupunktes. Die stille Kühlung ist ideal geeinget, um einer allmählichen Erwärmung des Gebäudes entgegenzuwirken.
Dynamische Kühlung
Höhere Kühlleistungen lässt sich mit Gebläsekonvektoren erzielen. Durch die aktive Unterstützung der Wärmeübertragung mit Ventilatoren kann auch bei hoher Luftfeuchtigkeit mehr Kühlleistung übertragen werden. Die Kühlwassertemperturen liegen unterhalb des Taupunktes und Kühlen und Entfeuchten so die Raumluft. Das auffallende Kondensat muss über einen Kondensatablauf abgeführt werden.
Kondensat
Bei der dynamischen Kühlung müssen alle Rohrleitungen und Verteiler mit einer dampfdiffusionsdichten Dämmung ausgrüstet werden, sodass die Rohrleitungen nicht „schwitzen“.
Die Vermeidung bzw. das Abführen von Kondensat ist bei der Projektierung zu berücksichtigen.
Bei der stillen Kühlung wird nach dem Heizkreis-Mischer die Temperatur über dem berechneten Taupunkt gehalten. Ein zusätzlich an den Verteilern angebrachter Taupunktwächter, unterbricht den Kühlbetrieb, falls es dort z.B. durch hohe Luftfeuchtigkeit zu einem Kondensatabfall kommt.
Wie umweltfreundlich ist das Kühlen mit Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe nutzt keine fossilen Brennstoffe, sondern Umweltenergie aus Luft, Erdreich oder Grundwasser, die sie mit elektrischer Energie vervielfacht. Folglich ist ihr Betrieb sehr emissionsarm, bei Bezug von Ökostrom oder Eigenstromnutzung über die PV-Anlage sogar vollständig klimaneutral. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie mit Ihrer Wärmepumpe heizen oder kühlen.
Umschaltung der Wärmepumpe auf Kühlung
Der Wärmepumpenmanager kann über die automatische Betriebsmodusumschaltung den Kühlbetrieb aktivieren, wenn die Außentemperatur über einen längeren Zeitraum den einstellbaren Außentemperaturwert übersteigt. Natürlich ist auch ein manueller Eingriff über den Regler am Gerät oder die mobile App möglich.
Ist eine Nachrüstung der Kühlung möglich?
Eine Nachrüstung der stillen Kühlung ist unter gewissen Bedingungen möglich. Normale Heizkörper sind für die Kühlung ungeeignet. Der Austausch der Heizkörper durch Gebläse-Konvektoren ist denkbar, wenn diese so dimensioniert werden, dass sie mit Kühlwassertemperaturen oberhalb des Taupunktes betrieben werden.
Die Kühlfunktion wird am besten von Anfang an in das bestehende System integriert. Bevorzugt werden die Flächenheizungen dann zum Heizen und Kühlen genutzt. So lässt sich jeder Raum kühlen. Die kühlen Flächen sorgen ohne Zuglufterscheinungen für angenehm temperierte Räume und das ganz geräuschlos.
Wärmepumpe mit Kühlung planen und installieren
Egal, ob Wärmepumpen zum Heizen oder Kühlen zum Einsatz kommen: Wärmepumpen eignen sich für fast jede Bausituation. Die Wahl der passenden Wärmepumpe richtet sich nach dem vorhandenen Platz im Gebäude oder auf dem Grundstück, dem Gebäudeenergiebedarf und der Bebauungssituation.
Eine fachgerechte Planung durch den Handwerker ist wichtig für die langfristige Zufriedenheit und Erfüllung der Bedürfnisse der Bewohner. Dimplex bietet dazu ein breites Portfolio an geeigneten Produkten für jede Anwendung im Bereich Heizen und Kühlen an.