Allrounder Wärmepumpe: kühlen und heizen in einem System

Die aktive Kühlung bei Wärmepumpen erfolgt wie die Heizung, jedoch mit umgekehrtem Wirkungsablauf. Während bei der Heizung Wärme aus der Umgebung (z. B. Boden, Luft oder Wasser) aufgenommen und ins Innere des Gebäudes transportiert wird, geschieht bei der aktiven Kühlung das Gegenteil. Hierbei wird die im Gebäude befindliche Wärme über einen Kältemittelkreislauf oder den Wasserkreislauf der Wärmepumpe (abhängig vom ausgewählten System) nach außen transportiert. Die Wärmepumpe arbeitet in diesem Fall im sogenannten „Reverse-Mode“, wobei ein Verdichter (Kompressor) dafür sorgt, dass das Kältemittel die überschüssige Wärme aus dem Gebäude abführt und nach außen abgibt. Der Grund hierfür ist, dass sie die Außenluft als Quelle oder Senke nutzen, deren Temperatur starken Schwankungen unterworfen ist. Um die nötige Kühlleistung zu erreichen, besonders bei hohen Außentemperaturen, muss die Wärmepumpe in den aktiven Kühlmodus geschaltet werden. Dabei wird der Kreislauf der Wärmepumpe umgedreht, was zusätzliche Energie erfordert, um die Innenluft effektiv zu kühlen und die Wärme nach außen abzuführen. Die aktive Kühlung ist mit jeder reversiblen Wärmepumpe möglich.

Vorteile der aktiven Kühlung:
• Sehr effektiv
• Reagiert schnell auf Temperaturschwankungen
• Unabhängig von der Verfügbarkeit von natürlichen Ressourcen

Nachteile der aktiven Kühlung:
• Höherer Energieverbrauch, da der Kompressor kontinuierlich arbeitet

Beispiel – Kühlung mit Gebläsekonvektor:

Ein Gebläsekonvektor funktioniert wie eine Klimaanlage, indem er mit kaltem Wasser, das durch seinen Wärmetauscher fließt, kühle Luft erzeugt, die durch einen Ventilator in den Raum geblasen wird. Dadurch wird eine deutlich stärkere Kühlleistung erzielt als bei der Fußbodenheizung, zudem wird die Luft entfeuchtet. Bei der aktiven Kühlung ist darauf zu achten, dass im Kühlbetrieb Kondensatwasser entsteht, das abgeleitet werden muss.

Die passive Kühlung nutzt kein mechanisches Verdichterprinzip, sondern beruht auf der natürlichen Abkühlung des Gebäudes durch die niedrigeren Temperaturen des Erdreichs oder anderer Wärmetauscher. Daher ist immer ein System nötig, das mit dem Erdreich oder dem Grundwasser verbunden ist. Diese Methode wird nur von Wasser-Wasser oder Sole-Wasser-Wärmepumpen verwendet, die das Wasser des Heizkreislaufs durch das kühlere Erdreich oder das Grundwasser leiten, um es herunterzukühlen, ohne dass dabei die Wärmepumpe selbst läuft. Dieses gekühlte Wasser fließt dann durch die Heiz- oder Kühlsysteme im Gebäude und senkt so die Raumtemperatur. Oft wird dieser Ansatz als „freie Kühlung“ der Wärmepumpe bezeichnet, da er ohne den aktiven Einsatz eines Verdichters auskommt.

Die passive Kühlung bietet einige Vorteile:
• Sehr energieeffizient und kostengünstig
• Kein zusätzlicher Strom wird benötigt
• Geringes Risiko der Schwitzwasserbildung aufgrund nur moderater Temperaturabsenkung

Dennoch gibt es auch gewisse Einschränkungen:
• Effektivität ist stark abhängig von äußeren Bedingungen, wie der natürlichen Temperaturdifferenz
• Eher ungeeignet für wärmere Regionen
• Weniger intensive Kühlung, mit einer Temperaturabsenkung von etwa 3 °C

Beispiel – Kühlung mit einer Fußbodenheizung:
Durch die Fußbodenheizung kann sowohl warmes als auch kaltes Wasser zirkulieren, was die Raumtemperatur um bis zu 3 °C senkt. Diese Methode ist geräuschlos, ohne Zugluft und erfordert keine zusätzliche Ausrüstung. Allerdings muss die Fußbodenheizung korrekt eingestellt werden, um Kondenswasserbildung (Taupunktunterschreitung) am Boden zu vermeiden.

Eine Wärmepumpe kann sowohl heizen als auch kühlen, aber nicht gleichzeitig, sondern entweder oder.

Dies wird durch den Einsatz eines speziellen Kältemittelkreislaufs erreicht, der es ermöglicht, die Richtung des Kältemittels zu ändern. In dem Heizmodus entzieht die Wärmepumpe der Außenluft, dem Erdreich oder dem Wasser Wärme und überträgt diese ins Innere des Gebäudes. Im Kühlmodus funktioniert die Wärmepumpe umgekehrt: Sie entzieht dem Innenraum Wärme und leitet diese nach außen. Moderne Wärmepumpensysteme sind oft mit einem sogenannten Umkehrventil ausgestattet, das den Wechsel zwischen Heiz- und Kühlmodus ermöglicht. Diese Flexibilität macht Wärmepumpen zu einer effizienten Lösung für die Klimatisierung von Gebäuden, da sie je nach Jahreszeit oder Bedarf angepasst werden können. Die Integration von Wärmepumpen in Heizungs- und Kühlsysteme trägt außerdem zur Reduzierung des Energieverbrauchs und der CO2-Emissionen bei, was sie zu einer umweltfreundlichen Option macht.

Ja, mit einer Wärmepumpe kann man im Sommer kühlen. Viele moderne Wärmepumpensysteme sind mit einer sogenannten reversiblen Funktion ausgestattet, die es ermöglicht, den Betriebsmodus zu wechseln. Im Heizmodus entziehen Luft-Wärmepumpen der Außenluft Wärme und übertragen diese ins Innere des Gebäudes. Im Kühlmodus (aktive Kühlung) hingegen funktioniert die Wärmepumpe umgekehrt: Sie entzieht der Innenluft Wärme und gibt diese nach außen ab. Diese Funktion ist besonders vorteilhaft, da sie es ermöglicht, ein Gebäude sowohl im Winter zu heizen als auch im Sommer zu kühlen, wodurch die Anschaffungskosten für separate Heiz- und Kühlsysteme eingespart werden können. Zudem sind Wärmepumpen in der Regel energieeffizient und tragen zur Reduzierung der Betriebskosten bei. Es ist jedoch wichtig, die richtige Dimensionierung und Installation durch Fachkräfte sicherzustellen, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Die Kosten für eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion können stark variieren und hängen von mehreren Faktoren ab. Grundsätzlich liegen die Anschaffungskosten für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe zwischen 8.000 und 15.000 Euro zzgl. der Installation, während Erdwärmepumpen, die meist effizienter arbeiten, zwischen 15.000 und 30.000 Euro kosten können. Diese Preise beinhalten in der Regel nicht die Installation, die je nach Komplexität und Region zusätzliche Kosten erfordern. Ein weiterer Faktor sind die Betriebskosten. Wärmepumpen nutzen elektrische Energie, um Wärme zu erzeugen oder zu transportieren. Diese Kosten variieren je nach Strompreis und Effizienz der Wärmepumpe. Bei guter Effizienz können die jährlichen Betriebskosten für eine Familie zwischen 800 und 1.500 Euro liegen. Zusätzlich sollten Sie eine mögliche Förderung und Zuschüsse berücksichtigen, die von Bund und Ländern angeboten werden, um die Investition zu unterstützen. Diese können die Gesamtkosten um bis zu 70 % senken. Langfristig gesehen sind Wärmepumpen deshalb eine kosteneffiziente Lösung, da sie sowohl Heizung als auch Kühlung bieten und die Energiekosten im Vergleich zu herkömmlichen Heizsystemen mit fossilen Brennstoffen reduzieren.