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Vielleicht verdirbt Geld den Charakter. Auf keinen Fall aber macht Mangel an Geld ihn besser.    John Steinbeck

06.08.2020

Meldung

31.07.2020: alpha innotec: Kühlen mit Wärmepumpe

Umweltenergie gegen Sommerhitze

Die größte Sommerhitze liegt laut den deutschen Wetterberichten noch vor uns und wir alle spüren, dass das Klima auch in Mitteleuropa immer heißer wird. Kühlanlagen für Privathaushalte gewinnen vor diesem Hintergrund an Bedeutung. Hier kommen die Vorteile von Wärmepumpen zum Tragen. Die Systeme können nicht nur Heizen, sondern in den meisten Fällen auch kühlen. In Verbindung mit der Wärmequelle Erdreich sogar besonders sparsam und umweltfreundlich.

Um es gleich vorweg zu sagen: Vor allem in der Sanierung werden Wärmepumpen häufig eingesetzt, um über Wandheizkörper zu heizen. Für das Kühlen von Räumen allerdings eignen sich solche Radiatoren nicht. Die Fläche von Wandheizkörpern ist zu klein, um damit eine effiziente Kühlung ohne Unterschreitung des Taupunkts zu erreichen.

Wer seine Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen will, für den ist deshalb eine Fußboden- oder Wandheizung das ideale Verteilsystem. Aber natürlich eignen sich zur Kühlung mit einer Wärmepumpe auch Gebläsekonvektoren oder Kühldecken – schließlich sinkt kältere Luft nach unten. Sogar die sogenannte Betonkerntemperierung, bei der die kühle Flüssigkeit in den Betonkern von Wänden, Decken oder Böden eingebracht wird, lässt sich mittels Wärmepumpe realisieren.

Einfaches Prinzip

Das technische Prinzip der Kühlung mit Wärmepumpe ist einfach, erklärt Dieter Degner, Produktmanager im Bereich Wärmepumpe bei ait-deutschland: „Das Funktionsprinzip einer Wärmepumpe entspricht dem eines Kühlschranks.“ Während dieser seinem Innenraum Wärme entzieht, um sie an die Umgebung abzugeben, entzieht die Wärmepumpe der Umgebung – Luft, Wasser oder Sole – Wärmeenergie und bringt sie auf dem Umweg über Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil ins Haus. Soll die Wärmepumpe kühlen, wird im Prinzip lediglich die Richtung des Wärmeflusses umgekehrt. Allerdings sind für die Kühlfunktion einige zusätzliche Maßnahmen durch den Installateur erforderlich.

Wichtig zu wissen, so Degner: „Aufgrund ihres Funktions- und Verteilprinzips erreichen Heizungswärmepumpen nicht die Kühlwirkung einer klassischen Klimaanlage. Letztere lässt sich auf eine bestimmte Raumtemperatur und Raumfeuchte einstellen und beaufschlagt den Raum mit konditionierter Luft, bis die Wunschtemperatur erreicht ist.“ Wesentliche Faktoren dabei sind der Luftkühler mit Gebläse-Einheit – und die in der Regel höhere Kühlleistung der Klimaanlage.

Beim Kühlen mit einer Wärmepumpe kommt üblicherweise kein Gebläse zum Einsatz, der Raum wird vielmehr über die Wasser führenden Leitungen des Heizungssystems gekühlt: In die Fußbodenheizung, die Kühldecken oder die Betonwand wird Wasser mit einer Temperatur von etwa 18 °C eingespeist. Entsprechend sanft und mit Verzögerung tritt der Kühleffekt ein. Dabei findet eine Temperierung beziehungsweise ein Ankühlen der Räume statt.

Aktive und passive Kühlung

Generell gibt es zwei Arten von Kühlung mittels Wärmepumpe:

  • das aktive Kühlen mit einer sogenannten reversiblen Luft-Wasser-Wärmepumpe oder einer Sole-Wasser-Wärmepumpe (Erdwärmepumpe).
  • das passive Kühlen mit einer Sole-Wasser-Wärmepumpe.

Beim aktiven Kühlen wird der Wärmepumpenkreislauf im Sommer einfach umgekehrt, die Wärmepumpe heizt nicht, sondern fungiert als Kühlaggregat, das die Temperatur im Wasserkreislauf absenkt. Die Warmwasserbereitung für Waschbecken, Dusche und Badewanne bleibt davon unberührt.

Kühlen aus der Erde

Eine besonders elegante und energiesparende Form des Kühlens ist die passive oder auch natürliche Kühlung, die mit jeder Erdwärmepumpe möglich ist. Dabei wird die Wärme im Haus in die Erdsonden abgeführt, über die die Wärmepumpe im Heizbetrieb ihre Heizenergie bezieht. Ein zusätzlich installiertes Ventil sorgt hierbei dafür, dass die Wärmepumpe einfach umgangen wird, also überhaupt nicht arbeitet. Strom wird in diesem Fall nur für die Umwälzpumpe benötigt, die den Sole- und Wasserkreislauf in Gang hält.

Neben dieser besonders umweltfreundlichen und energiesparenden Art zu kühlen hat die passive Kühlung via Erdsonde einen bemerkenswerten Nebeneffekt: Dem Erdreich wird im Sommer Wärme zugeführt – und zwar genau dort, wo sie ab Herbst wieder zum Heizen genutzt wird. Dabei können sich im Erdreich Zonen mit leicht erhöhter Temperatur ausbilden. Sie können gegen Ende des Sommers den Effekt der passiven Kühlung eventuell ein wenig senken. Auf der anderen Seite liefern sie der Erdwärmepumpe zumindest in den ersten Wochen der Heizperiode mehr Wärmeenergie, machen sie also effizienter. Wie nachhaltig dieser Wärmeeintrag ist, hängt von der Beschaffenheit des Erdreichs und von eventuellen Strömungen des Grundwassers ab.

Wie bei der aktiven Kühlung bleibt auch bei der passiven Kühlung die am Bedarf ausgerichtete  Warmwasserbereitung für Waschbecken, Dusche und Badewanne bestehen.

Wichtig: Taupunktüberwachung

Neben den beschriebenen Arbeiten hat der Installateur, der eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion realisiert, vor allem eine wichtige Aufgabe: das Einbringen einer Taupunktüberwachung. Sie wird an einem oder mehreren Punkten installiert, wo die höchste Luftfeuchtigkeit zu vermuten ist – zum  Beispiel in Kellerräumen. Dieter Degner: „Sobald ein bestimmter Feuchtigkeitsschwellwert überschritten wird, schickt die Taupunktüberwachung ein Signal an die Wärmepumpe, die daraufhin die weitere Kühlung automatisch stoppt.“

Wird eine Ankühlung mit Kaltwassertemperaturen oberhalb 18°C über Fußboden- Wand oder Deckenflächen inklusive Taupunktüberwachung installiert, ist in vielen Fällen keine besondere kältetechnische Isolierung der Leitungen erforderlich, erklärt der Experte. Anders ist es allerdings, wenn beispielsweise Gebläsekonvektoren eingesetzt werden, um mit tieferen Kaltwassertemperaturen eine höhere Kühlleistung zu übertragen. „Diese Variante kommt in Privathaushalten allerdings kaum vor, sondern eher im Industrie- und Gewerbebereich, zum Beispiel in Büros, wo mehr Kühlleistung gefordert ist.“

In diesem Fall muss nicht nur das Kondenswasser aus der gekühlten Luft aufgefangen und abgeleitet werden, die Kaltwasser führenden Leitungen müssen auch kältetechnisch diffusionsdicht isoliert sein, damit sich kein Kondenswasser bilden kann.

Entscheidend sei, dass der Anwender seinen Installateur schon im Vorfeld über seinen Wunsch informiert, seine Wärmepumpe auch zum Kühlen zu nutzen. Und: „Der Installateur sollte seine Kunden aufklären, was sie mit dieser Technologie erreichen können und was nicht. Wer die Wirkung einer Klimaanlage erwartet, wird zwangsläufig enttäuscht sein. Dem gilt es vorzubeugen.“

„Generell gilt: Wer eine Kühlfunktion im Neubau nutzen möchte“, so Dieter Degner, „muss auch den Kühlfall im EnEV-Nachweis berücksichtigen.

Nachfrage steigt kontinuierlich

Seit etwa fünf Jahren steigt nach Aussage von Dieter Degner die Nachfrage nach Kühlung per Wärmepumpe kontinuierlich. „Die meisten Luft-Wasser-Wärmepumpen im Markt sind heute für den Kühlbetrieb vorbereitet. Wir von ait-deutschland liefern schon seit fast 20 Jahren auch reversible Geräte aus. Und alle unsere aktuellen Luft-Wasser-Modelle bis 12 kW Leistung – das reicht um zum Beispiel ein Doppelhaus zu versorgen – können auch kühlen. Erdwärmepumpen ohnehin.“

Zu beachten sei, so Degner, dass die Kühlfunktion ab Werk generell deaktiviert ist. „Die Aktivierung ebenso wie die erforderlichen Zusatzarbeiten nimmt der Installateur vor. Wenn die technischen Funktionalitäten zum Kühlen im Nachhinein eingebracht werden müssen, ist das in aller Regel deutlich schwieriger und mit großem Aufwand verbunden.“

Fazit: Die Wärmepumpe ist heute das meist installierte Heizsystem im Neubau. Sie lassen sich, mit sorgfältiger Planung im Vorfeld, mit geringem Aufwand auch als Kühlsysteme nutzen – wenn auch nicht mit der großen Wirkung einer Klimaanlage. Kurz: Die Wärmepumpe eignet sich ideal, um der größten Sommerhitze in Haus und Wohnung die Spitze zu nehmen. Und das mit geringen Mehrkosten und in Kombination mit einer Erdsonde ausgesprochen umweltfreundlich und energieeffizient.

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