Doppelfunktion: Heizen und Kühlen
Gebäude lassen sich auch ohne Klimageräte temperieren – mit Wärmepumpen. Zur Wahl stehen aktive und passive Kühllösungen
Die Sole/Wasser-Wärmepumpen der Baureihe „Thermo Terra“ (links) von Roth können auch kühlen
Die neue Luft/Wasser-Wärmepumpe „Logatherm WPL AR HT“ (Buderus) deckt den Heiz- und Kühlbedarf von größeren Wohngebäuden, Gewerbe und Industrie. Sie liefert 34 bis 177 kW Kälteleistung. Bild: Buderus
Viessmann hat Eis-Energiespeicher im Programm. Der während der winterlichen Heizperiode vereiste Wasserinhalt des Eisspeichers nimmt in den warmen Sommermonaten die Wärme aus dem Gebäude auf. Dieses Bild zeigt einen Eisspeicher in einem Einfamilienhaus. Bild: Viessmann
Die Kermi-Wärmepumpe „x-change dynamic terra BW I“ ist eine modulierende Sole/Wasser-Wärmepumpe. Mit ihr ist auch eine passive Kühlung möglich. Bild: Kermi
Die Rotex Luft/Wasser-Wärmepumpe „HPSU compact“ ist serienmäßig mit einer integrierten Kühloption ausgestattet. Zur Kühlung wird der Prozess der Wärmepumpe in umgekehrter Richtung genutzt. Bild: Rotex
Die verbesserte Dämmung heutiger Neubauten spart Energie. Das ist gut. Dieselbe Wärmedämmung führt aber auch zu einem erhöhten Wärmeeintrag ins Gebäude. Daher wird das Thema Kühlung künftig eine wichtige Rolle in der Gebäudetechnik spielen. Eine kostengünstige Alternative zu Klimaanlagen stellen Wärmepumpen mit Kühlfunktion dar. Das erhöht zweifelsohne den Wohnkomfort.
Zwei Varianten der Kühlung
Zur Gebäudekühlung bieten Wärmepumpen zwei Verfahren: die aktive und die passive Kühlung.
Aktive Kühlung
Ist eine hohe Kühlleistung erwünscht, empfiehlt sich die aktive Kühlung (active cooling). Dabei wird das Funktionsprinzip einer Luft/Wasser- oder Sole/Wasser-Wärmepumpe – die Aufnahme von Wärme aus der Umwelt und die Abgabe an das zu beheizende Gebäude – einfach umgedreht. Das Gebäude wird sozusagen zum Kühlschrank. Die Wärmepumpe muss dazu mit einem reversierbaren bzw. umkehrbaren Kältekreislauf ausgerüstet sein. Wird ein Zusatzwärmeübertrager installiert, lässt sich die Abwärme nutzen, beispielsweise zur Trinkwassererwärmung.
Passive Kühlung
Bei der zweiten Lösung, der passiven Kühlung (natural cooling, natürliche oder stille Kühlung), nutzen erdgekoppelte Wärmepumpen die niedrige Temperatur des Erdreiches oder des Grundwassers zur Klimatisierung. Der Verdichter der Wärmepumpe ist dabei nicht in Betrieb. Nur die Umwälzpumpen im Quellen- und Heizkreis arbeiten.
Bei Sole/Wasser-Wärmepumpen gelangt die Gebäudewärme von den Heiz- bzw. Kühlflächen über einen Wärmeübertrager ins Erdreich, wo sie abkühlt. Die gekühlte Sole wird anschließend wieder dem Heiz- oder Kühlkreis im Gebäude zugeführt. In der Regel können Räume damit um rund 5 °C gekühlt werden.
Zwar ist die passive Kühlung nicht ganz so wirkungsvoll wie die aktive Kühlung, punktet dafür aber mit geringeren Investitionskosten und einem energieeffizienteren Betrieb.
Voraussetzungen für den Kühlbetrieb
Während herkömmliche Klimaanlagen gekühlte und warme Luft über Kanäle zu- und abführen, nutzen Wärmepumpen die Flächenheizsysteme zur Kälteübertragung. Die Kühlung erfolgt dabei durch Wärmestrahlung. Warme Oberflächen strahlen zur kalten Wand- oder Fußbodenheizung hin und kühlen sich dadurch ab. Es entstehen weder Zugluft noch Staubaufwirbelungen, was für Allergiker von Vorteil ist.
Da Kälte anders als Wärme nicht aufsteigt, sammelt sich bei Fußbodenheizungen die abgekühlte Luft jedoch über dem Boden an. Effektiver für die Raumkühlung sind daher Wandheizungen, denn dort ist der Anteil des Körpers, der mit der Kühlfläche im Strahlungsaustausch steht, größer als bei Fußbodenheizungen. Am größten ist der Kühleffekt bei einer Kühldecke, da durch die aufsteigende, warme Raumluft ein konvektiver Anteil hinzukommt.
Wird der Taupunkt der Raumluft unterschritten, kommt es zur Feuchtekondensation. Wann dies der Fall ist, hängt vom Luftdruck, der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchte ab. Abhilfe schafft die Installation einer Taupunktüberwachung. Dabei melden Feuchte- und Temperaturfühler problematische Werte an die Regelung der Wärmepumpe. Bevor der Taupunkt unterschritten wird, reduziert sie die Kühlung oder schaltet sie ganz ab.
Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung sind Gebläsekonvektoren. Da sie die Raumluft umwälzen, erfolgt die Kühlung schnell und effektiv. Bei einer integrierten Kondenswasserabfuhr ist eine eventuelle Unterschreitung der Taupunkttemperatur kein Problem.
Generell ist die Temperierung mit Wärmepumpen eher für Neubauten interessant, da die Kühlwasserleitungen isoliert werden müssen, um auch dort eine Kondenswasserbildung zu vermeiden. Bei bereits unter Putz oder Estrich verlegten Rohren ist das nachträglich nicht mehr möglich.
Großes Marktangebot
Ob aktive oder passive Wärmeabfuhr: Die Hersteller haben eine breite Palette an kühlenden Wärmepumpen im Programm. Ausdrücklich als „Heizung, die auch kühlen kann“, bewirbt beispielsweise Rotex seine Luft/Wasser-Wärmepumpe „HPSU compact“. Das Gerät ist serienmäßig mit der Kühloption „Comfort 365“ zum Einsatz mit einer Fußbodenheizung oder einem Gebläsekonvektor ausgestattet. Bosch Thermotechnik vertreibt seine Luft/Wasser-Wärmepumpen der Marke Buderus serienmäßig mit der Möglichkeit der aktiven Kühlung. Für die Sole/Wasser-Wärmepumpen ist eine passive Kühlstation optional im Angebot.
Bei den Roth Werken ist ein System zur passiven Kühlung für die Sole/Wasser-Wärmepumpen-Baureihe „Thermo Terra“ als externes Paket erhältlich. Die Wärmepumpe ist in Leistungsklassen bis zu 19 kW erhältlich.
Die Luft/Wasser-Wärmepumpen der Serien „HTS“ und „WKF“ von Remko eignen sich genauso zum Heizen wie zum Kühlen. Kermi hat seine Luft/Wasser-Wärmepumpen der Serie „x-change compact cool“ ebenfalls für den aktiven Kühlbetrieb im Sommer ausgerüstet. Bei Weishaupt lässt sich die Mehrzahl der angebotenen Luft/Wasser- und Sole/Wasser-Wärmepumpen auch zur aktiven bzw. passiven Kühlung einsetzen.
Stiebel Eltron hat zum Kühlen spezielle cool-Varianten in seinem Wärmepumpenangebot. Von den erdgekoppelten Wärmepumpen lassen sich grundsätzlich alle zur passiven Kühlung nutzen.
Bei Vaillant sind alle aktuellen Sole/Wasser- und Luft/Wasser-Wärmepumpen in den Serien „flexotherm“, „flexocompact“ und „arotherm“ auch mit einer aktiven Kühlfunktion erhältlich. Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen lassen sich außerdem auch mit einer passiven Kühlfunktion ausstatten.
Viessmann bietet neben reversiblen Luft/Wasser-Wärmepumpen für seine erdgekoppelten Systeme die vorgefertigten Kühlmodule „NC-Box“ (natural cooling) mit bis zu 5 kW passive Kühlleistung und „AC-Box“ (active cooling) für aktive Kühlung bis 13 kW an.
Autorin: Almut Bruschke-Reimer, freie Energiejournalistin
Internetadressen der hier in Wort oder Bild erwähnten Unternehmen.
Bosch Thermotechnik GmbH (Buderus)
www.buderus.de
Bosch Thermotechnik GmbH (Junkers)
www.junkers.com
Kermi GmbH
www.kermi.de
Remko GmbH & Co. KG
www.remko.de
Rotex Heating Systems GmbH
www.rotex.de
Roth Werke GmbH
www.roth-werke.de
Stiebel Eltron GmbH & Co. KG
www.stiebel-eltron.de
Vaillant Deutschland GmbH & Co. KG
www.vaillant.de
Viessmann Werke GmbH & Co. KG
www.viessmann.de
Max Weishaupt GmbH
www.weishaupt.de
