Kühlen mit Wärmepumpe: So funktioniert die passive Kühlung im Sommer

Viele Hausbesitzer suchen nach einer effizienten Möglichkeit, ihr Gebäude zu kühlen. Dabei kann auf die bereits installierte Wärmepumpe zurückgegriffen werden. 

Im folgenden Artikel zeigen wir Ihnen die Funktionsweise der passiven Kühlung mit Wärmepumpen, welche Voraussetzungen notwendig sind und wo ihre Stärken und Grenzen liegen.

Die Grundlagen der Kühlung mit Wärmepumpen

Die Wärmepumpe hat sich in den vergangenen Jahren als effiziente und umweltfreundliche Lösung zum Heizen und Kühlen etabliert.

Was viele nicht wissen, ist, dass moderne Wärmepumpen nicht nur in der Lage sind zu heizen, sondern auch zu kühlen und das auf unterschiedliche Art und Weise. Dabei wird zwischen aktivem und passivem Kühlen unterschieden (active cooling & passive cooling).

Die Wärmepumpe arbeitet nach dem Prinzip des Wärmetransports. Wärmeenergie wird der Umgebung, je nach Typ (Erdreich, Grundwasser, Luft) entzogen und an das Heizwasser abgegeben.

So wird das Gebäude in der kalten Jahreszeit beheizt. Im Sommer hingegen kann dieser Prozess in umgekehrter Richtung ablaufen, und zwar zur Kühlung der Innenräume.

In der Praxis bedeutet dies, dass im Sommer der Wärmeüberschuss über die Heizflächen (zum Beispiel Fussboden- oder Wandflächenheizung) dem Heizwasser zugeführt wird. 

Passive vs. aktive Kühlung

Während bei der passiven Kühlung nur über die Heizflächen wie Bodenheizung mit geringem Temperaturniveau gekühlt werden kann, ist bei der aktiven Kühlung zusätzlich der Verdichter der Wärmepumpe erforderlich. Dieser erzeugt durch einen thermodynamischen Prozess gezielt Kälte, ähnlich einer klassischen Klimaanlage. 

Diese Art der Kühlung ist zwar effektiver, hat aber auch einen höheren Energieverbrauch zur Folge. Deshalb wird die passive Kühlung bevorzugt, wenn ein niedriges Temperaturniveau ausreicht.

Die Funktion im Detail

Die Kühlung mit Wärmepumpen nutzt ein einfaches, aber wirkungsvolles physikalisches Prinzip: Wärme wandert immer von warm zu kalt. 

Voraussetzungen für die Kühlung mit Wärmepumpe

Für die passive Kühlung mit einer Wärmepumpe eignet sich nicht automatisch jedes bestehende Heizsystem. Damit die Kühlfunktion effizient und sicher funktioniert, müssen bestimmte bauliche und technische Voraussetzungen erfüllt sein. Dies betrifft insbesondere die Art der vorhandenen Kühlflächen. Für die Kühlung eignen sich primär Flächensysteme, die mit Wasser betrieben werden. 

Fussbodenheizung

Sie wird am häufigsten in Neubauten eingesetzt. Die Kühlleistung ist mässig, aber sehr gleichmässig, da über eine grosse Fläche gekühlt wird. Der Fussboden wird nie richtig kalt, sondern hat eine angenehme Temperatur.

Wandheizung

Wandflächen sind ebenfalls sehr effektiv, wenn sie mit passiver Kühlung kombiniert werden. Sie ermöglichen eine zusätzliche Temperaturabsenkung im Raum ohne Luftbewegung.

Gebläse-Konvektoren

Sie kombinieren die aktive Luftzirkulation mit der Wasserführung des Wärmepumpensystems und liefern eine höhere Kühlleistung.

Klassische Heizkörper sind weniger gut geeignet, da sie oft nur über eine geringe Oberfläche verfügen und somit kaum in der Lage sind, eine passive Kühlfunktion ausreichend zu unterstützen. Die Absenkung der Temperatur in den Räumen wäre dadurch meist kaum spürbar.

Vorlauftemperatur und Systemauslegung

Die Vorlauftemperatur des Heizungswassers darf nicht zu niedrig sein, damit die passive Kühlung einwandfrei funktioniert. Wird das Wasser zu stark abgekühlt, besteht die Gefahr der Kondensatbildung, insbesondere an Fussböden oder Wandflächen. Eine Mindesttemperatur von ca. 15 bis 20 °C wird daher in der Regel empfohlen.

Ausserdem muss die Regelung sicherstellen, dass bei hoher Luftfeuchtigkeit der Taupunkt nicht unterschritten wird. Moderne Wärmepumpenregelungen berücksichtigen dies automatisch. Zum Beispiel über Sensoren, die die Raumluft analysieren und die Kühlfunktion entsprechend anpassen.

Systemkompatibilität und technische Integration

Nur wenn Wärmepumpe, Wärmetauscher und Kühlflächen optimal aufeinander abgestimmt sind, kann die passive Kühlung effizient arbeiten.

Bei der Umstellung einer bestehenden Heizung auf eine Wärmepumpe, z. B. im Rahmen einer Sanierung, sollte die gewünschte Kühlfunktion bereits in der Planungsphase einbezogen werden. 

Eine spätere Nachrüstung ist möglich, aber aufwendiger. Da das System selbstständig zwischen Heizen und Kühlen umschalten muss, ist die Einbindung in die Regelungstechnik besonders wichtig.

Neubau und Sanierung

Hier können Fussbodenheizungen, grosse Flächen zur Kühlung und steuerbare Regelmodule von vornherein eingeplant werden, um die idealen Voraussetzungen für höchste Effizienz zu schaffen.

Bei der Altbausanierung ist eine gründliche Bestandsanalyse erforderlich. Die Rohrleitungen, die Kühlflächen und gegebenenfalls die Dämmung des Gebäudes müssen auf den Prüfstand, um ein optimales Ergebnis mit geringen Leistungsverlusten zu realisieren. 

Vorteile der passiven Kühlung

Die passive Wärmepumpenkühlung ist nicht nur eine moderne, sondern auch eine nachhaltige Lösung, um Gebäude im Sommer zu kühlen.

Energieeffizienz

Diese Form der Kühlung benötigt sehr wenig elektrische Energie.

Leiser Betrieb

Passive Kühlung erzeugt keinen Luftstrom und keine mechanischen Geräusche, im Gegensatz zu Klimaanlagen. Die Kühlung erfolgt gleichmässig über Oberflächen wie Boden, Wand oder Decke und ist somit angenehm, leise und vollkommen unauffällig.

Vorhandene Infrastruktur

Für die Technik werden die gleichen Kreisläufe genutzt wie für die Heizung, zum Beispiel Fussbodenheizung oder Gebläse-Konvektoren. Das spart Platz und Installationsaufwand. Die Anschaffungskosten für separate Kühlgeräte entfallen.

Umweltfreundliche Alternative zur Klimaanlage

Auf herkömmliche Klimageräte kann bei der Nutzung einer Wärmepumpe meist ganz verzichtet werden. Diese passive Kühlung gilt daher als umweltfreundliche Alternative mit geringem Ausstoss von CO2.

Wohnkomfort & Gesundheit

Das Ergebnis ist ein angenehmes, konstantes Raumklima ohne Temperaturschwankungen oder Luftbewegungen.

Grenzen der passiven Kühlung

Trotz ihrer Vorteile ist die Technologie nicht für jeden Anwendungsfall geeignet. Hier die wichtigsten Einschränkungen:

Begrenzte Kühlleistung

Extreme Temperaturabsenkungen sind mit passiver Kühlung nicht möglich. Sie sorgt zwar für eine mässige, aber spürbare Temperaturabsenkung. Das reicht nicht immer aus, wenn es sehr heiss ist oder wenn die Gebäude schlecht isoliert sind. In solchen Fällen ist eine aktive Kühlung oder eine ergänzende Lösung sinnvoll.

Bedarf an geeigneten Flächen

Die Technik funktioniert ineffizient ohne Fussbodenheizung oder Wandflächen. Daher ist eine Nachrüstung neuer Kühlflächen, primär in älteren Gebäuden mit klassischen Heizkörpern, erforderlich.

Kondensatgefahr

Wird die Vorlauftemperatur zu stark abgesenkt, besteht die Gefahr der Kondensatbildung. Eine korrekte Auslegung der Anlage inklusive einer Taupunktüberwachung ist daher unerlässlich.

Planung und Regelung werden komplexer

Eine gut abgestimmte Regelungstechnik und im Idealfall eine ganzheitliche Gebäudeplanung sind für die Integration der Kühlfunktion erforderlich. Bei Sanierungen kann dies zusätzlichen Aufwand bedeuten.

Wärmepumpen eignen sich als hervorragende Alternative zu klassischen Klimaanlagen. Sie sind umweltfreundlich und energieeffizient. 

Die passive Kühlung hat jedoch auch ihre Grenzen, da in der Regel eher eine mässige Temperaturabsenkung erreicht wird. Bei grosser Hitze ist die Leistung nicht ausreichend. 

Bei Fragen zur Gebäudekühlung in Verbindung mit einer Wärmepumpe helfen Ihnen unsere Experten gerne weiter.