Heizen und Kühlen mit der Wärmepumpe
Der einzige Wärmeerzeuger, der beides kann.
Angesichts des Klimawandels und immer heißerer Sommer wird die Kühlung von Wohnräumen auch in unseren Breitengraden immer interessanter. Wer sich für den Einbau einer Wärmepumpe entscheidet, sei es in einem Neubau oder beim Austausch der Heizungsanlage, sollte diese Möglichkeit daher bereits in der Planungsphase berücksichtigen.
Eine Wärmepumpe funktioniert im Prinzip wie ein Kühlschrank: Der Wärme wird der Umgebung entzogen und in der Wärmepumpe durch Kompression mit Hilfe eines Kältemittels auf ein höheres Temperaturniveau gebracht, um dann über ein sogenanntes Wärmeverteilungssystem (z. B. Fußbodenheizung, Heizkörper) an die Umgebung abgegeben zu werden.
Kühlung mit Luft/Wasser-Wärmepumpe
In den kalten Monaten zirkuliert das von der Wärmepumpe erwärmte Wasser in der Fußbodenheizung und sorgt für angenehme Wärme. Zur Kühlung kehrt der Kühlkreislauf der Luft/Wasser-Wärmepumpe seine Funktion um und arbeitet über das im Kühlkreislauf integrierte Vierwegeventil reversibel. Durch die Umschaltung wird angenehm kühles Wasser in die Fußbodenheizung geleitet und senkt so die Raumtemperatur. Die dem Gebäude entzogene Wärme wird über den Ventilator der Luft/Wasser-Wärmepumpen an die Umgebung abgegeben. Es gibt zwei Möglichkeiten, Wärmepumpen zur Kühlung einzusetzen: passive oder aktive Kühlung. Die Lösungen bieten unterschiedliche Vorteile.
Aktive Kühlung mit Wärmepumpe
Das Prinzip der aktiven Kühlung mit einer Wärmepumpe ist grundsätzlich auf jede Wärmepumpe anwendbar. Luft/Wasser-Wärmepumpen können nur aktiv kühlen, da im Sommer die Außenluft, die die Wärmequelle darstellt, für eine passive Kühlung zu warm ist.
Bei der aktiven Kühlung wird der Betrieb der Wärmepumpe einfach über ein integriertes Vierwegeventil umgekehrt. Bei dieser Methode ist der Kompressor in Betrieb und die Wärmepumpe kann im Vergleich zur passiven Kühlung konstant niedrige Kühlwassertemperaturen gewährleisten.
Die Betriebskosten der aktiven Kühlung sind höher als bei der passiven Kühlung, da der Kompressor weiterläuft. In diesem Fall ist es sinnvoll, das System mit einer Photovoltaikanlage zu kombinieren, da gerade bei Sonnenschein Strom benötigt wird. Auf diese Weise erhöht sich auch in den Sommermonaten der Anteil des selbst erzeugten Stroms.
Passive Kühlung mit Sole- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpen
Die sogenannte passive Kühlung (auch natürliche Kühlung genannt) mit Sole- oder Wasser/Wasser-Wärmepumpe nutzt die ganzjährig niedrigeren Temperaturen des Bodens oder des Grundwassers zur Kühlung. Bei der Sole/Wasser-Wärmepumpe entzieht die Soleflüssigkeit dem Heizkreislauf über einen Wärmetauscher Wärme und gibt diese an die Erdwärmesonde ab. Bei Wasser/Wasser-Wärmepumpen übernimmt das Grundwasser diese Aufgabe. Es reicht aus, wenn die Umwälzpumpen sowohl im Heizkreislauf als auch in der Wärmequelle laufen, der Kompressor muss nicht arbeiten (passiv). Die technischen und finanziellen Installationskosten sowie die Betriebskosten für die passive Kühlung mit Wärmepumpe sind relativ gering. In der Regel lässt sich eine gute Regelung der Raumtemperatur erreichen, die tatsächliche Kühlleistung hängt jedoch stark von der Dimensionierung der Wärmequelle ab. Ein positiver Nebeneffekt ist, dass sich die Erdwärmesonden durch die aus den Wohnräumen abgegebene Wärme regenerieren. Dies erhöht die Effizienz der Wärmepumpe für die Heizung.
Welche Voraussetzungen müssen geschaffen werden?
Wenn Sie eine Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen möchten, müssen Sie den Rest Ihrer Heizungsanlage entsprechend anpassen. Herkömmliche Heizkörper sind zum Kühlen nicht geeignet, da ihre geringe Oberfläche nur eine begrenzte Kühlung der Raumluft zulässt. Hinzu kommt die hohe Gefahr der Kondenswasserbildung.
Stille Kühlung
Bei der sogenannten stillen Kühlung werden Fußboden-, Wand- und Deckenheizungen auch zur Kühlung genutzt. Dank der großen Übertragungsflächen ist keine aktive Unterstützung durch Ventilatoren erforderlich und es entsteht kein Geräusch (still). Die Temperatur des Kühlwassers muss über dem Taupunkt gehalten werden, um Kondenswasserbildung zu vermeiden. In den zu kühlenden Räumen überwacht ein intelligenter Raumtemperaturregler (Smart RTC) die Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Der erforderliche Heizungsmischer hält die Kühlwassertemperatur automatisch über dem vom Wärmepumpenmanager berechneten Taupunkt. Die stille Kühlung ist ideal, um der allmählichen Erwärmung des Gebäudes entgegenzuwirken.
Dynamische Kühlung
Mit Gebläsekonvektoren lassen sich höhere Kühlleistungen erzielen. Durch die aktive Unterstützung der Ventilatoren bei der Wärmeübertragung kann auch bei hoher Luftfeuchtigkeit eine höhere Kühlleistung übertragen werden. Die Kühlwassertemperaturen liegen unter dem Taupunkt und kühlen und entfeuchten die Raumluft. Das entstehende Kondenswasser muss über einen Kondensatablauf abgeleitet werden.
Kondenswasser
Bei der dynamischen Kühlung müssen alle Rohrleitungen und Verteiler mit einer dampfdichten Isolierung versehen sein, damit die Rohrleitungen nicht „schwitzen“.
Bei der Planung muss die Verhinderung oder Ableitung von Kondenswasser berücksichtigt werden.
Bei der statischen Kühlung wird die Temperatur nach dem Mischer des Heizkreises über dem berechneten Taupunkt gehalten. Ein zusätzlicher Taupunktfühler, der an den Verteilern installiert ist, unterbricht den Kühlbetrieb, wenn beispielsweise hohe Luftfeuchtigkeit zu Kondenswasserbildung führt.
Wie umweltfreundlich ist die Kühlung mit einer Wärmepumpe?
Eine Wärmepumpe verbraucht keine fossilen Brennstoffe, sondern Umweltenergie aus der Luft, dem Boden oder dem Grundwasser, die sie mit elektrischer Energie vervielfacht. Dadurch ist ihr Betrieb sehr emissionsarm und bei Verwendung von Ökostrom oder selbst erzeugter Energie aus einer Photovoltaikanlage sogar völlig klimaneutral. Dabei spielt es keine Rolle, ob die Wärmepumpe zum Heizen oder Kühlen eingesetzt wird.
Umschaltung der Wärmepumpe auf Kühlbetrieb
Der Betreiber der Wärmepumpe kann den Kühlmodus durch automatische Umschaltung des Betriebsmodus aktivieren, wenn die Außentemperatur über einen längeren Zeitraum den einstellbaren Wert überschreitet. Selbstverständlich ist auch eine manuelle Eingabe über den Regler am Gerät oder die mobile App möglich.
Ist es möglich, ein Kühlsystem nachträglich einzubauen?
Unter bestimmten Voraussetzungen kann ein geräuscharmes Kühlsystem nachgerüstet werden. Normale Heizkörper sind für die Kühlung nicht geeignet. Heizkörper können durch Gebläsekonvektoren ersetzt werden, sofern diese so dimensioniert sind, dass sie mit Kühlwassertemperaturen über dem Taupunkt arbeiten.
Die Kühlfunktion wird von Anfang an optimal in das bestehende System integriert. Flächenheizungen werden daher vorzugsweise zum Heizen und Kühlen eingesetzt. Auf diese Weise kann jeder Raum gekühlt werden. Die kalten Oberflächen sorgen für angenehme Raumtemperaturen ohne Zugluft und völlig geräuschlos.
Planung und Installation einer Wärmepumpe mit Kühlfunktion
Ob zum Heizen oder Kühlen – Wärmepumpen eignen sich für fast alle Gebäudesituationen. Die Wahl der passenden Wärmepumpe hängt vom verfügbaren Platz im Gebäude oder auf dem Grundstück, vom Energiebedarf des Gebäudes und von der Gebäudesituation ab.
Eine fachgerechte Planung durch den Handwerker ist wichtig, um langfristige Zufriedenheit zu gewährleisten und die Bedürfnisse der Bewohner zu erfüllen. Dimplex bietet eine breite Produktpalette für jede Anwendung im Bereich Heizen und Kühlen.