Zukunftsperspektiven: Wärmepumpe als nachhaltiges Kühlsystem in Wohngebäuden

Autor/Redakteur: Christian Schaar, Geschäftsführer der S2 GmbH/gg

In neuen Wohnhäusern bleibt die Wärmepumpe in Deutschland das beliebteste Heizsystem. Laut Statistischem Bundesamt wurde sie 2022 in mehr als der Hälfte aller neuen Wohngebäude als primäres Heizsystem eingebaut. Was vielen nicht bekannt ist: Manche Wärmepumpen können einen Raum nicht nur im Winter auf eine angenehme Temperatur bringen und warmes Wasser aufbereiten. Einige Modelle können auch in immer heißer werdenden Sommer für eine angenehme Kühlung sorgen und die Klimaanlage ersetzen. In unserem Gastartikel erklären wir, wie das Kühlen mit der Wärmepumpe funktioniert, welche unterschiedlichen Systeme es gibt und welche Vor- aber auch Nachteile dadurch entstehen.

Kühlung von Wohnräumen rückt dank Klimawandel in den Fokus

Bei Planung und Bau einer neuen Wohnimmobilie lag die Aufmerksamkeit bisher vor allem darauf, auch im Winter für eine angenehme Raumtemperatur zu sorgen. Die Kühlung des Wohnraums im Sommer war oftmals nicht nötig und entsprechend auch nicht im Fokus. Doch im Zuge des Klimawandels, sich häufenden Hitzesommern und einer immer besser isolierten Gebäudehülle nimmt das Kühlen von Wohngebäude eine immer wichtigere Rolle ein. Denn aufgeheizte Zimmer im Sommer können nicht nur den Schlaf beeinträchtigen, zu große Hitze kann dauerhaft der Gesundheit schaden. Klimaanlagen können zwar oft auch nachträglich eingebaut werden, doch dies ist mit zusätzlichen Kosten für die Anschaffung und den Betrieb verbunden. Immer mehr Bauherren informieren sich deshalb über Wärmepumpen mit Kühlfunktion, die ganzjährig für angenehme Temperaturen sorgen und trotzdem klimafreundlich betrieben werden können.

So funktioniert die Kühlung mit Wärmepumpe

Egal ob zum Heizen oder Kühlen, die Wärmepumpe nutzt in beiden Fällen die Umweltenergie und wird über Strom betrieben. Entscheidend ist dabei, dass die Wärmepumpe in der Lage ist, die Richtung des Wärmestroms umzukehren. Im Winter entzieht sie Umweltquellen wie Luft, Wasser oder Erde die darin enthaltene Wärme, speist sie in Heizflächen ein und trägt so zur Beheizung bei. Im Sommer hingegen nimmt das verwendete Heizwasser die vorhandene Raumwärme auf und führt sie nach außen ab. Da der Unterschied zwischen der Temperatur des Heizungswassers und der Raumluft nur gering ist, erfordert ein spürbarer Kühleffekt eine große Abgabefläche. Dies ist bei herkömmlichen Heizkörpern – sogenannten Radiatoren – nicht gegeben.

Passives und aktives Kühlen

Grundsätzlich kann bei der Kühlung mittels Wärmepumpe zwischen zwei Formen unterschieden werden: der aktiven Kühlung und der passiven Kühlung. Wie die Bezeichnung „passiv“ bereits andeutet, sind bei dieser Art der Kühlung viele Systemkomponenten der Wärmepumpe gar nicht aktiv. Der Kompressor, der sonst den Großteil der Energie verbraucht, ist nicht in Betrieb. Überschüssige Wärme wird aus dem Gebäude lediglich über eine Umwälzpumpe abgeführt. Im Detail bedeutet dies, dass über das Heizungswasser der Raumluft Wärme entzogen und zu einem separaten Wärmetauscher transportiert wird. Die Wärme wird dann auf ein Überträgermedium transferiert und in den Erdboden oder das Grundwasser geleitet. Das Wasser im Heizsystem kühlt ab und wird wieder ins Gebäude geleitet. Für diesen Prozess in keine Zugabe weiterer Energie erforderlich. Das Heizungswasser wird dadurch auf bis zu 16 Grad heruntergekühlt und kühlt über die Fußbodenheizung oder Heizkörper die Raumluft. Kälter sollten die Heizflächen nicht sein, da sonst Wasserdampf an den kühleren Oberflächen kondensiert.

Da die Komponenten der Wärmepumpe in diesem Prozess nicht arbeiten, verbraucht die passive Kühlung nur wenig Energie und ist kostengünstig im Betrieb. Zudem entsteht keine Geräuschbelastung, wie etwa bei einer Klimaanlage. Die Kühlleistung ist jedoch beschränkt. Außerdem findet keine Entfeuchtung der Raumluft statt.

Um eine höhere Kühlleistung zu erzielen, ist ein aktives Kühlen mit einer reversiblen Wärmepumpe sinnvoll. Das aktive Kühlen ist sowohl mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe als auch mit einer Erdwärmepumpe möglich. Hierbei sind alle Systemkomponenten der Wärmepumpe aktiv und der Heizprozess läuft umgekehrt – ähnlich wie beim Kühlschrank. Um von Heiz- auf Kühlfunktion umzuschalten, genügt es, die Fließrichtung der Wärmepumpe umzukehren, sodass Verflüssiger und Verdampfer ihre Aufgaben tauschen. Auch hier wird zunächst die Wärme über das Heizungswasser zum Wärmetauscher transportiert. Mittels der Raumwärme verdampft die Wärmepumpe das Kältemittel und hebt die Temperatur dank des Verdichters weiter an. Die Wärme wird dann über den Verflüssiger an die Umwelt abgegeben.

Im Gegensatz zur passiven Kühlung kann eine schnellere und bessere Kühlung erzielt werden. Dafür benötigt die aktive Kühlung jedoch Strom und ist sowohl teurer in der Anschaffung als auch im Betrieb. Verglichen mit einer Klimaanlage ist die aktive Kühlung mittels Wärmepumpe jedoch kostengünstiger und absolut geräuschlos.

Voraussetzungen und Kosten für das Kühlen mit Wärmepumpe

Nicht jede Wärmepumpe eignet sich automatisch auch für das Kühlen der Raumtemperatur. Wer über die Installation einer Wärmepumpe zum Heizen nachdenkt, sollte zumindest in Betracht ziehen, ein System zu wählen, das auch für eine Kühlung geeignet ist und so eine praktische Alternative zur Klimaanlage sein kann.

Um die Vorteile der Wärmepumpe nutzen zu können, muss diese an ein passendes Heizverteilsystem angeschlossen werden. Klassische Heizkörper sind nur unzureichend geeignet. Besser funktioniert die Raumkühlung, aber auch das Beheizen, über Flächenheizungen in Fußboden oder Wand.

Das Kühlen mit einer Wärmepumpe ist nicht kostenintensiver als das Kühlen mit einer Klimaanlage. Im Gegenteil: Die Komplettlösung ist meist sogar günstiger als die separate Heizung und Kühlung, da die Kosten für die Anschaffung eines zusätzlichen Klimagerätes entfallen. Ein weiterer Vorteil: Die abgeführte Wärme kann im reversiblen Prozess zur Warmwasserbereitung verwendet werden und so weitere Energie einsparen. Oftmals lassen sich auch bereits vorhandene Wärmepumpen um eine Kühlfunktion erweitern.

Um den Umstieg auf klimafreundliche Heizsysteme zu unterstützen, gibt es vom Bund eine finanzielle Förderung. Der Basiszuschuss der „Bundesförderung für effiziente Gebäude – Einzelmaßnahmen“ liegt bei 25 Prozent der Investitionskosten. Ersetzt eine Wärmepumpe ein mehr als 20 Jahr altes, fossiles Heizsystem, sind sogar Förderzuschüsse bis zu 40 Prozent möglich.

Fazit: Ist die Wärmepumpe mit Kühlfunktion ein System für die Zukunft?

Der fortschreitende Klimawandel führt dazu, dass die Hitzesommer auch in Deutschland zunehmen. Entsprechend arbeitet das Bundesgesundheitsministerium bereits an einem Hitzeschutzplan, um Menschen vor den gesundheitlichen Folgen zu großer Hitze zu schützen.

Die Wärmepumpe als klimafreundliches Heizsystem kann hierbei eine Rolle spielen, denn sie arbeitet umweltfreundlich und vor allem als aktive Kühlung effizient. Immobilienbesitzer sparen sich den zusätzlichen Einbau einer Klimaanlage. Trotzdem wissen aktuell noch zu wenige Menschen über diese Funktion der Wärmepumpe. Es bleibt also abzuwarten, ob sich die Wärmepumpe auch als Alternative zur Klimaanlage durchsetzen wird.