Kühlen und Heizen

Wärmepumpen mit Doppelfunktion

Im Sommer 2015 wurden in ganz Europa Rekordtemperaturen seit Beginn der Wetteraufzeichnung gemessen. Der Klimawandel wird das Phänomen extremer Hitzewellen weiter verstärken. Viele Menschen wünschen sich da in den eigenen vier Wänden Abkühlung. Für Heizungsbauer bedeutet dies, die Nachfrage nach Wärmepumpen mit Doppelfunktion, sprich Kühlung im Sommer und Heizung im Winter, wird steigen. Um diese Anlagen bedarfsgerecht zu planen und zu in­stallieren, gilt es einige wenige Besonderheiten zu berücksichtigen.

Kühlung mit Wärmepumpe

Wohnraum kann mit einer Wärmepumpe angenehm gekühlt werden, indem diese ihm die überschüssige Wärmeenergie entzieht. Sie wird an die Außenluft oder den Erdboden abgegeben. Dabei gibt es zwei Möglichkeiten. Bei der „aktiven“ Kühlung wird die Kraft des Verdichters und des Kältekreislaufs genutzt und es ist möglich, große Energiemengen (Kälte) zu transportieren. Die Luft-/Wasser- oder Sole-/Wasser-Wärmepumpe muss dafür mit einem umkehrbaren Kältekreislauf ausgerüstet sein, der im Sommer genau umgekehrt wie im Winter funktioniert. Der Kondensator wird dabei zum Verdampfer und eben umgekehrt. Diese Kühlfunktion bieten viele Wärmepumpen bereits serienmäßig, wie beispielsweise die Luft-/Wasser-Wärmpumpe „Rotex HPSU compact“.

Bei der „passiven“ Kühlung wird bei Sole-/Wasser-Wärmepumpen auf den Einsatz des Verdichters verzichtet. Es wird aber ein zusätzlicher Wärmeüberträger zwischen dem Heizungswasser und dem Solekreis benutzt. Durch diese Bauweise ist die transportierbare Energiemenge (Kälte) geringer als bei der aktiven Kühlung.

Flächenheizung und Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe ist fürs Heizen wie fürs Kühlen in Kombination mit einer Fußboden- bzw. Wandheizung die ideale Lösung. Denn die Geräte arbeiten dann besonders effizient, wenn der Temperatur­unterschied zwischen der Außenluft als Wärmequelle (Heizen) bzw. Wärmesenke (Kühlen) und der gewünschten Vorlauftemperatur möglichst gering ist. Beim Heizen sollte die gewünschte Vorlauftemperatur also möglichst niedrig und beim Kühlen möglichst hoch sein. Dies ist durch die große Fläche bei einer Fußboden- oder Wandheizung der Fall. Dem Fußboden wird die überschüssige Hitze entzogen. Dabei wird dieser nicht unangenehm kalt, sondern der Raum erhitzt sich insgesamt nicht so stark. Ist alles richtig installiert und eingestellt, spüren die Bewohner gar nicht, dass gekühlt wird, da auch keine unangenehmen Zugerscheinungen auftreten. Man spricht daher von „sanfter Kühlung“.

Eine weitere Möglichkeit zur Kühlung sind Gebläsekonvektoren wie der „Rotex HP convector“. Da sie die Raumluft umwälzen, erfolgt die Kühlung schnell und effektiv. Aufgrund dieser Funktion sind diese Systeme auch eher vergleichbar mit einer Klima­anlage mit allen Vor- und Nachteilen.

Doppelfunktion Heizen und Kühlen

„Comfort 365“ heißt die intelligente Lösung von Rotex, die heizen und kühlen kann. Im Mittelpunkt steht dabei die Luft-/Wasser-Wärmepumpe „HPSU compact“. Die Doppelfunktion ist in der Wärmepumpe bereits integriert. Die Kühlfunktion der Wärmepumpe kann entweder manuell oder automatisch aktiviert werden, somit handelt es sich hier auch um aktive Kühlung. Bei der witterungsbedingten Umschaltung zwischen Heizen und Kühlen entscheidet ein Außentemperatursensor über die Umschaltung, damit die Erwärmung des Raumes verhindert wird. Um das System perfekt zu machen, bietet Rotex (www.rotex.de) eine Fußbodenheizung inkl. Regelung an, die als großflächiges Heizverteilersystem dazu genutzt werden kann, die Räume bei Bedarf sanft und zugfrei zu kühlen. Die Kühlfunktion gibt es ohne Aufpreis als Systembonus dazu. Über die Regelung kann die Heiz- und Kühlfunktion der Fußbodenheizung in jedem Raum einzeln gesteuert werden. Auch Zeitprogramme lassen sich einstellen.

In Simulation und Praxis

Das Institut für Gebäudeenergetik der Universität Stuttgart hat eine Praxissimulation durchgeführt, die den jahreszeitlichen Verlauf der operativen Raumtemperatur im Wohnraum mit und ohne sanfte Kühlung abbildet. Dabei ging man beispielhaft von der Klimatisierung eines Wohn- und eines Schlafzimmers eines typischen Einfamilienhauses aus und legte die Daten eines Standard-Testreferenzjahres des Deutschen Wetterdienstes zugrunde. Sogar ohne Verschattung konnte die Zeit, in der sich die Räume knapp über die Komfortgrenze von 26 °C aufheizten, durch sanfte Kühlung über die Fußbodenheizung drastisch reduziert werden. Auf Basis der simulierten Daten wurden Betriebskosten von maximal 20 € pro Jahr ermittelt. Zusätzliche Ersparnis: Ist eine geeignete Photovoltaikanlage installiert, wird für die Kühlung Eigenstrom verwendet. Schließlich wird die Kühlung hauptsächlich benötigt, wenn die PV-Anlage am meisten Strom liefert.

Die positiven Ergebnisse der Simulation bestätigen ebenfalls bereits installierte Anlagen mit dem Rotex-System bestehend aus Fußbodenheizung und „HPSU compact“. Die Raumtemperaturen lassen sich auf angenehme 21 °C bis 22 °C senken und die Reaktionszeit der Fußbodenheizung ist auch bei der Kühlfunk­tion sehr kurz.

Kühlen: Was muss beachtet werden?

Wird eine Wärmepumpe mit Kühlfunktion installiert, sollten bereits die Planung und Berechnung darauf ausgerichtet werden, um die Zubehöre und Materialien optimal abzustimmen. Rotex bietet für diese Anwendungen als Systemanbieter beispielsweise einen Raumregler, mit dem auch die Kühlung gesteuert werden kann, sowie einen Heizkreisverteiler aus Kunststoff, der sich aufgrund der geringeren Wärmeleitfähigkeit im Falle der Kühlung besser eignet. Damit sich kein Kondensat auf dem Fußboden bildet, ist bei der „Rotex HPSU compact“ die Kühlung auf 18 °C Vorlauftemperatur begrenzt. Wird dies eingehalten, ist auch keine zusätzliche „Schwitzwasserisolierung“ notwendig.

Fazit

Die Kühlfunktion einer Wärmepumpe wird als Zusatzfunktion immer wichtiger. Dabei ermöglichen integrierte und aufeinander abgestimmte Systeme von einem Hersteller eine einfache Planung und Installation von Wärmepumpen für Heizen und Kühlen. In Räumen mit Fußboden- oder Wandheizung kann die Doppelfunktion ohne zusätzlichen Installationsaufwand genutzt werden. Eine Simulation und Praxisberichte zeigen, dass die Kühlfunktion auch in heißen Sommern ausreicht, um die Räume im Bereich der „Wohlfühltemperaturen“ bis 26 °C zu halten. Das bedeutet angenehmes Raumklima tagsüber und erholsamen Schlaf in der Nacht – und das bei geringen zusätz­lichen Betriebskosten.

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