Kühlen mit Wärmepumpen im Sommer
Immer mehr Menschen entscheiden sich dafür, ihr Haus günstig und umweltfreundlich mit einer Wärmepumpe zu beheizen. Doch viele wissen nicht, dass sich das Gerät auch ähnlich wie eine Klimaanlage nutzen lässt. Eine Wärmepumpe temperiert Wohnräume problemlos auch an warmen Sommertagen. Bosch erklärt Ihnen, wie aktive und passive Kühlung funktioniert, welche Voraussetzungen geschaffen werden müssen und wie viel das Kühlen mit einer Wärmepumpe kostet. Entdecken Sie auch unsere Bosch Wärmepumpen-Kühllösungen, die sich smart steuern lassen.
Kann eine Wärmepumpe mein Haus auch kühlen?
Wärmepumpen heizen nicht nur effizient Wohngebäude, sondern kühlen auch mithilfe einer Kühlfunktion. Diese Funktion ist allerdings nicht bei jedem Gerät enthalten. Um die Raumluft zu kühlen, entzieht zum Beispiel die Luftwärmepumpe den Wohnräumen Wärme und leitet diese nach draußen. Die Wärmepumpe funktioniert im Kühlmodus also genau andersherum als im normalen Heizbetrieb – wie eine Art Klimaanlage.
Möchten Sie Ihre Wärmepumpe auch zum Kühlen verwenden, sollten Sie das restliche Heizsystem darauf abstimmen. Herkömmliche Heizkörper, sogenannte Radiatoren, eignen sich zur Kühlung eher weniger. Durch ihre geringe Fläche kühlen sie die Raumluft nur sehr beschränkt. Hinzu kommt die erhöhte Gefahr der Kondenswasserbildung. Decken-, Wand- oder Fußbodenheizungen eignen sich für das Kühlen mit einer Wärmepumpe deutlich besser, weil sie große Flächen zur Temperaturregulierung bieten.
So funktioniert eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion
Beim Kühlen im Sommer läuft der Funktionsprozess, also der geschlossene Kältekreislauf der Wärmeerzeugung, exakt umgekehrt. Durch diese Reversierung der Funktionsweise einer Wärmepumpe wird nicht mehr der Wärmequelle (Umgebungsluft, Erdboden, Grundwasser) die thermische Energie entzogen und in das Heizsystem transportiert, sondern die Wärme der Heizung wird der Wärmequelle zugeführt. Dadurch kühlt sich beispielsweise das Wasser in den Heizrohren einer Fußbodenheizung ab.
Die Kühlung mit einer Wärmepumpe funktioniert gewissermaßen nach demselben physikalischen Prinzip wie ein Kühlschrank – nur in größerem Maßstab. Während ein Kühlschrank seinem kleinen Innenraum Wärme entzieht und nach außen abgibt, entzieht die Wärmepumpe den Innenräumen des Gebäudes Wärme und leitet sie nach draußen. Dadurch bleibt es im Inneren angenehm kühl. Vereinfacht gesagt: Die Wärmepumpe kühlt Ihr ganzes Haus langsam und konstant. Ähnlich wie ein Kühlschrank, der seine Lebensmittel kühl hält.
In beiden Fällen wird Wärme von einem Bereich in einen anderen verlagert und ein Kältemittel genutzt, das verdunstet, die Wärme aufnimmt und transportiert. Der Effekt der Verdunstung kann genutzt werden, um Kühlung zu erzeugen, da die verdunstende Flüssigkeit der Umgebung Wärme entzieht. Dieses Prinzip findet übrigens auch Anwendung bei Wadenwickeln zur Fiebersenkung oder beim Wickeln eines nassen Handtuchs um eine Limonadenflasche, um diese zu kühlen. Die Kühlung funktioniert jedoch nur, solange ausreichend Feuchtigkeit vorhanden ist.
Kühlende Wärmepumpe vs. Kältemaschine: Was ist der Unterschied?
Während eine Wärmepumpe durch die Richtungsumkehr sowohl Wärme entzieht als auch zuführt, arbeitet eine klassische Kältemaschine wie der Kühlschrank nur in eine Richtung – also dauerhaft auf Kühlung. Kältemaschinen führen kontinuierlich Wärme aus einem geschlossenen Raum ab und entsorgen diese, um innen zu kühlen. Dabei geben sie die Wärme über Kühlrippen als Wärmetauscher an die Rückseite des Kühlschranks ab, wo es warm ist. Der Kühlschrank nutzt beim Kühlen die Umgebungsluft im Innenraum als Wärmesenke, indem er die Wärme aktiv an sie abgibt. Hingegen führt eine kühlende Wärmepumpe die Wärme entweder an die Außenluft oder an das Erdreich ab. Die Wärmepumpe macht sich die aufgenommene Wärme gezielt zunutze und regelt die Temperatur automatisch je nach gewünschtem Raumklima.
Aktiv oder passiv: Wie kühlt eine Wärmepumpe?
Wärmepumpen nutzen eine von zwei Kühlmethoden: entweder die aktive oder die passive Gebäudekühlung.
Aktive Kühlung
Eine aktive Kühlung kommt vor allem bei Luft-Wasser-Wärmepumpen zum Einsatz, da die Außenluft im Sommer für passive Kühlzwecke zu warm ist. Bei dieser Methode bleibt der elektrisch angetriebene Kompressor (Verdichter) weiter in Betrieb. Es liegt nur eine Richtungsänderung der Zirkulation des Kältemittels vor. Die Wärmepumpe entzieht dem Heizsystem die Wärme und transportiert diese nach draußen. Ein Vier-Wege-Ventil regelt, dass Heizen und Kühlen unabhängig voneinander funktionieren. Dadurch erwärmt sich das Wasser beim Kühlprozess dennoch. Bei der aktiven Kälteerzeugung benötigt die Wärmepumpe keine separate Kühlstation. Denn sie übernimmt aktiv den Kühlbetrieb. Diese Kühlmethode gilt als sehr leistungsstark und ist mit jedem Wärmepumpentyp möglich.
Split-Klimageräte funktionieren als Luft-Luft-Wärmepumpen und heizen oder kühlen ebenfalls. Sie pusten warme oder kalte Luft in den Wohnraum. Über die direkte Luftübertragung erzielen die Geräte einen sehr hohen Kühleffekt und entfeuchten effektiv.
Passive Kühlung
Eine passive Kühlung eignet sich ausschließlich für Erdwärmepumpen oder Grundwasserwärmepumpen. Dabei bleibt der Verdichter ausgeschaltet. Es findet also keine aktive Wärmeerzeugung statt. Stattdessen erfolgt Kühlung allein durch den natürlichen Wärmeaustausch mit dem kühleren Erdreich oder dem Grundwasser. Die Wärmepumpe arbeitet in diesem Fall nach dem Prinzip des Temperaturgefälles: Thermische Energie fließt stets vom wärmeren zum kälteren Medium. So gelangt die überschüssige Wärme des Heizsystems automatisch ins Erdreich oder Grundwasser. Dort herrschen auch im Sommer nur etwa 10 °C.
Diese Kühltechnik ist äußerst energieeffizient, da sie nahezu ohne zusätzlichen Stromverbrauch auskommt. Um die Kälte ins Heizsystem zu übertragen, sind eine Kühlstation mit Wärmetauscher sowie der Betrieb einer Umwälzpumpe erforderlich. Dabei handelt es sich nicht um eine Zirkulationspumpe, wie sie für die Warmwasserzirkulation im Trinkwassersystem verwendet wird. Sondern eine leistungsstarke Heizungsumwälzpumpe übernimmt die Aufgabe der kontinuierlichen Zirkulation im Kühlschreislauf. Die Wärmepumpe selbst ist nicht in Betrieb. Die Kühlung erfolgt passiv und mit minimalem Energieaufwand. Ein Nachteil dieser Methode ist die vergleichsweise geringe Intensität. Denn der Kühleffekt setzt nur langsam ein.
Voraussetzungen für eine Wärmepumpe zum Kühlen
- Auswahl der richtigen Wärmepumpe: Nicht jede Wärmepumpe kann automatisch kühlen. In der Regel sind es modulierende Wärmepumpen mit Inverter-Technologie. Informieren Sie sich vor dem Erwerb, ob das Gerät zur Raumkühlung geeignet ist. Der Kühlmodus ist bei den meisten modernen Wärmepumpen verfügbar oder lässt sich bei Bedarf auch nachrüsten. Es gibt aber auch Modelle, die speziell für Heizung und Warmwasserbereitung ausgelegt sind und keine Kühlfunktion unterstützen.
- Das passende Heizverteilsystem: Heizkörper, vor allem klassische Radiatoren, eignen sich nur unzureichend für das Kühlen mit einer Wärmepumpe. Idealerweise sollte die Raumkühlung mithilfe von Flächenheizungen in Fußboden oder Wand, Kühldecken oder aber aktivierten Bauteilen (Betonkerntemperierung) erfolgen. Gemeint sind tragende Gebäudeteile wie Decken oder Böden aus Beton, in die wasserführende Rohrleitungen eingebettet sind. Diese Rohre transportieren im Sommer kühles Wasser durch die Masse des Bauteils. Ergänzend eignen sich auch Gebläsekonvektoren sehr gut zur Kühlung mit Wärmepumpen. Sie haben integrierte Ventilatoren, die die gekühlte Luft aktiv in den Raum blasen. Dadurch kühlen sie schneller und intensiver als eine Fußbodenheizung.
- Gute Gebäudedämmung: Wärmepumpen temperieren Gebäude im Sommer angenehm. Jedoch arbeiten sie nur in gut gedämmten Häusern wirklich effizient. Eine hochwertige Dämmung verhindert, dass bei großer Hitze zu viel Wärme von außen ins Gebäude eindringt. Das hält die Raumtemperaturen stabil. Im Neubau ist eine gute Dämmqualität bereits Standard. Dadurch verbraucht die Wärmepumpe beim Kühlen nicht unnötig viel Energie, und der Kühleffekt bleibt spürbar.
- Tau vermeiden: Erreicht zum Beispiel eine Fußbodenheizung eine Temperatur unter dem Taupunkt, kann es passieren, dass sich auf der Fußbodenfläche Kondenswasser bildet. Daher überwachen bestimmte Sensoren die Taupunkttemperatur und fahren die Kühlleistung bei Unterschreitung automatisch herunter. Sogenannte Taupunktwächter messen die Oberflächentemperatur sowie die Luftfeuchtigkeit und greifen rechtzeitig ein, bevor Kondensation entsteht. Systeme mit Gebläsekonvektoren benötigen zusätzlich eine Tauwasserableitung. Denn dort fällt beim Kühlbetrieb regelmäßig Kondenswasser an. Temperaturfühler steuern die Vorlauftemperatur des Heiz- und Kühlsystems sicher, sodass diese gar nicht erst unter den Taupunkt fällt.
Kühlen mit Wärmepumpe: Vor- und Nachteile
Vorteile
- Energieeffizient: Besonders bei passiver Kühlung wird wenig Strom verbraucht, da nur die Umwälzpumpe arbeitet
- Sanfte und gleichmäßige Kühlung: Fußboden-, Wand- oder Deckenkühlung sorgen schonend für angenehme Temperaturen ohne kalte Luftströme
- Geringere Betriebskosten: Im Vergleich zu herkömmlichen Klimaanlagen oft günstiger im Verbrauch
- Ganzjährige Nutzung: Eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion heizt und kühlt mit einem Gerät
- Umweltfreundlich: Reduzierter CO₂-Ausstoß, besonders in Kombination mit Photovoltaik
Nachteile
- Langsame Kühlung: Es dauert länger, bis die Raumtemperatur sinkt
- Geringere Kühlleistung: Nur eine moderate Temperaturabsenkung um ein paar Grad möglich, nicht für extreme Hitzeperioden geeignet
- Flächenheizung erforderlich: Kühlung funktioniert am besten mit Fußboden-, Wand- oder Deckensystemen oder Gebläsekonvektoren, klassische Heizkörper sind ungeeignet
- Mögliche Kondenswasserbildung: Wenn die Vorlauftemperatur zu niedrig ist oder die Luftfeuchtigkeit hoch, kann sich Feuchtigkeit auf Böden oder Wänden niederschlagen
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Was kostet das Kühlen mit Wärmepumpen?
Das Kühlen mit einer Wärmepumpe ist nicht kostenintensiver als das Kühlen mit einer Klimaanlage im Haus, da beide Geräte mit derselben Technik funktionieren. Eine Wärmepumpe mit Raumkühlung als Komplettlösung ist oftmals sogar günstiger, als separate Geräte für Heizung und Kühlung zu erwerben. Ist die Kühlwirkung mit einer Wärmepumpe ausreichend, erübrigt es sich, eine Klimaanlage zusätzlich anzuschaffen. Kommt eine passive Kühlung zum Einsatz, so sind der Energieverbrauch und somit die Betriebskosten für die Klimatisierung geringer als bei einer herkömmlichen Klimaanlage. Auch bereitet die Wärmepumpe mit der abgeführten Wärme im reversiblen Kühlprozess Warmwasser auf. Das spart zusätzlich Kosten. Nicht zuletzt profitieren Sie von attraktiven staatlichen Förderungen, welche die Anschaffungskosten erheblich senken.
Mit der Wärmepumpe kühlen und lüften
Neben Wärmepumpen, die kühlen, existieren auch solche mit kontrollierter Wohnraumlüftung. In diesem Fall wird das Gerät mit einer Lüftungsanlage mit Wärmerückgewinnung kombiniert. Dadurch wird nicht nur die Raumluft regelmäßig ausgetauscht, sondern auch noch Energie aus der Abluft gewonnen. Moderne Sensoren analysieren hierbei die Luftqualität und regeln automatisch einen notwendigen Luftaustausch, sollten bestimmte Werte wie CO2-Gehalt oder Luftfeuchtigkeit überschritten werden. Die Systeme existieren sowohl als zentrale Anlage, die sich vor allem für Neubauten anbietet, als auch als dezentrale Variante für einzelne Räume, was günstiger und in Bestandsgebäuden einfacher durchführbar ist. Ein Systembeispiel im Einfamilienhaus ist etwa das zentrale Lüftungsgerät Vent 5000 C in Kombination mit einer Wärmepumpe von Bosch.
Wie umweltfreundlich ist das Kühlen mit Wärmepumpen?
Eine Wärmepumpe nutzt, anders als eine Gas- oder Ölheizung, keine fossilen Brennstoffe, sondern Umweltenergie aus Luft, Erdreich oder Grundwasser, die sie mit elektrischer Energie aufbereitet. Folglich ist ihr Betrieb enorm emissionsarm, bei Bezug von Ökostrom sogar vollständig klimaneutral. Dabei spielt es keine Rolle, ob Sie mit Ihrer Wärmepumpe heizen oder kühlen. Als besonders günstig, umweltschonend und nachhaltig gilt die passive Kühlung. Hierbei sind nur die Umwälzpumpe und Regelung des Gerätes aktiv, was nur sehr wenig Strom verbraucht. Ein weiterer positiver Nebeneffekt: Durch die beim Kühlen abgeführte Wärme werden der Erdboden oder das Grundwasser leicht erwärmt. So regeneriert sich die Wärmequelle. Das steigert letztendlich die Gesamteffizienz der Wärmepumpe.
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FAQ zum Thema Wärmepumpe kühlen
Schaltet die Wärmepumpe bei heißen Temperaturen automatisch auf Kühlung um?
Wie viel Grad kann eine Wärmepumpe kühlen?
Ist eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion ein Ersatz für eine Klimaanlage?
Wo stellt man eine Wärmepumpe am besten zum Kühlen auf?
Kann eine Wärmepumpe kühlen und Warmwasser gleichzeitig?