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Kühlung mit Wärmepumpe

Kühlschrank und Wärmepumpe funktionieren im Wesentlichen nach dem gleichen Prinzip, nur mit unterschiedlicher Richtung des Wärmeflusses. Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil sind deshalb auch in beiden Geräten zu finden. Einzig die Optimierung hinsichtlich ihrer jeweiligen Aufgabe, die im einen Fall die Erhöhung und im anderen Fall die Senkung der Raumtemperaturen bezweckt, ist unterschiedlich. Um eine Wärmepumpe auch zum Kühlen nutzen zu können, reicht es bereits aus, die Förderrichtung des Verdichters und des Expansionsventil umzudrehen oder die Erdwärme ganz ohne Kompression zu nutzen. Je nach Intensität der benötigten Kühlleistung und dem vorhanden Abgabesystem setzt man dabei eine aktive oder passive Kühlung ein.

Eine der häufigsten Kühlanwendungen mit Erdwärmepumpen ist die passive Kühlung über die Erdkälte. (Foto: energie-experten.org)

Eine der häufigsten Kühlanwendungen mit Erdwärmepumpen ist die passive Kühlung über die Erdkälte. (Foto: energie-experten.org)

Durch eine aktive Umkehr des Wärmepumpenkreislaufes kann im Sommer die Wärmepumpe als Kühlaggregat genutzt werden. Dabei wird die dem Heizsystem entzogene Wärme mit Hilfe des Kompressors aktiv auf die Wärmequelle übertragen. Da der Kreisprozess der Wärmepumpe je nach Bedarf gewechselt werden kann, spricht man hierbei auch von reversiblen Wärmepumpen.

In technischer Hinsicht bedarf es dabei des Einbaus eines 4-Wege-Ventils und eines zweiten Expansionsventils im Kältemittelkreislauf. Das 4-Wege-Ventil sorgt dabei sowohl für die automatische Umschaltung der Fließrichtung als auch für das unabhängig voneinander funktionierende Heizen und das Kühlen mit einer Wärmepumpe wie z. B. die getrennte Brauchwasserbereitstellung im Sommer.

Wenn im Sommer die Raumtemperaturen über denen des Erdreichs liegen, können Wärmepumpen auch zum passiven "natural cooling" genutzt werden. Diese Funktion ist aufgrund der im Sommer vorherrschenden Außenlufttemperaturen nur Sole/Wasser- und Wasser/Wasser-Wärmepumpen vorbehalten.

Die "natural cooling"-Funktion kann technisch relativ einfach realisiert werden. Dazu sind lediglich Wärmetauscher, 3-Wege-Ventile und Umwälzpumpe erforderlich. Allerdings ist die passive Kühlung nicht mit der Leistungsfähigkeit von Klimaanlagen oder Kaltwassersätzen zu vergleichen. Dies ist der Wärmequellentemperatur und der Größe der Wärmequelle geschuldet, da zum Ende des Sommers das Erdreich erfahrungsgemäß mehr Wärme gespeichert hat und die Kühlleistung dann abnimmt.

Letztlich beruht das "natural cooling" nur auf einer Regelung, die die Primärpumpe einschaltet ohne dass der Verdichter angetrieben wird. Das Wärmeträgermedium (Sole oder Wasser mit ca. 5 bis 10°C) wird zum Wärmetauscher transportiert. Gleichzeitig führen die Heizkreispumpen raumtemperiertes Heizungswasser zum Wärmetauscher. Der Wärmetauscher sorgt dann für einen Temperaturausgleich der Medien, sodass gekühltes Heizungswasser im Heizungsabgabesystem zirkuliert.

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"Kühlung mit Wärmepumpe" wurde am 13.10.2009 verfasst