Wärmepumpenkühlung - Die Wärmepumpe als Klimaanlage

Die Wärmepumpenkühlung, also die Möglichkeit, mit Wärmepumpen Räume nicht nur zu heizen, sondern auch zu kühlen, ist in Deutschland kaum bekannt. In den USA dagegen ist die Wärmepumpenkühlung schon weit verbreitet. Reversible Wärmepumpen unterscheiden sich von rein wärmeerzeugenden Wärmepumpen vor allem darin, dass sie - je nach Zustand - entweder das Wärmen oder das Kühlen verbessern.

Der reversible Betrieb als Wärmepumpenkühlung

Die reversible Wärmepumpe hat zusätzlich ein 4-Wege-Ventil und ein zweites Expansionsventil im Kältemittelkreislauf. Die Fließrichtung des Kältemittels ist automatisch über das 4-Wege-Ventil steuerbar, so dass der Verdichter die Förderrichtung beibehalten kann. Beim Kühlprozess wird also der ursprüngliche Verflüssiger zum Verdampfer, der die Raumwärme auf das Kältemittel überträgt. Von hier an erfolgt der umgekehrt übliche Weg, die Wärme wird über das Ventil zum Verdichter, von dort aus zum Wärmetauscher in die Außenwelt befördert.

Bei reversiblen Kompressions-Wärmepumpen ist die Leistung der Heizung immer etwas größer als die Kühlleistung, da die Energie, die als Verdichterantrieb dient, gleichzeitig auch in Wärme verwandelt und zum Heizen genutzt wird. Beim Kühlen fällt diese Wärmeenergie natürlich auch an, so dass sich die Kühlbilanz gegenüber der eigentlich möglichen Kühlleistung verschlechtert.

Natural Cooling als Wärmepumpenkühlung

Das Verfahren des "Natural Cooling" nutzt die Tatsache, dass das Grundwasser oder das Erdreich im Sommer kühler ist, als die Innenräume. So können Erdreich und Grundwasser ein Gebäude natürlich und direkt kühlen. Einige Wärmepumpen bieten in ihrer Regelung die Funktion "Natural Cooling". Lediglich die Klasse der Luft/Wasser-Wärmepumpen kann wegen der hohen Außenlufttemperaturen im Sommer "Natural Cooling" nicht realisieren.

Gegenüber einfachen Wärmepumpen verfügen "Natural Cooling"-Pumpen nur über wenige zusätzliche Elemente: Neben Wärmetauschern sind lediglich 3-Wege-Ventile und eine Umwälzpumpe notwendig. Die Kühlleistung beim Natural Cooling hängt allerdings von der Wärmequellengröße und deren Temperatur ab und unterliegt Saisonschwankungen.

Zur direkten Kühlung lassen sich zusätzlich Gebläsekonvektoren, Kühldecken, Fußbodenheizungen und Bauteilaktivierungen wie etwa die Betonkerntemperierung anschließen. "Natural Cooling" kühlt energiesparend und kostengünstig, weil der Betrieb der Umwälzpumpe nur wenig Strom braucht. Während der Kühlphase dient die eigentliche Wärmepumpe nur der Bereitung des Warmwassers. Die Kühlfunktionen lassen sich bequem über die Regelung steuern.

Für die Wärmepumpenkühlung ist eine Taupunkt-Temperaturüberwachung notwendig beim reversiblen Betrieb und auch beim "Natural Cooling". Sie sorgt dafür, dass beispielsweise die Temperatur der Fußbodenheizung im Kühlbetrieb nicht unter 20C fällt - damit wird verhindert, dass sich Feuchtigkeit am Fußboden absetzt.