Erdwärmepumpe – Funktion, Aufbau & Nutzen
Die Erdwärmepumpe ist eine effiziente Art der Energiegewinnung. Wie sie funktioniert, erfahren Sie hier.
Wärmepumpe als Klimaanlage: So geht's!
Eine Wärmepumpe wird für gewöhnlich zum Heizen genutzt. Einige Modelle eignen sich jedoch auch für das Kühlen des Raumes, indem Ihre ursprüngliche Funktionsweise umgedreht wird. So kann eine Wärmepumpe auch als Klimaanlage genutzt werden. Lesen Sie hier, was dahinter steckt und was Sie beim Kauf Ihrer Wärmepumpe als Klimaanlage beachten müssen.
Inhaltsverzeichnis
Wärmepumpen: Die Komponenten entscheiden über die Funktionsweise
Um zu verstehen, warum Wärmepumpen auch als Klimaanlage genutzt werden können, muss man die eigentliche Funktionsweise kennen: Wärmepumpen arbeiten ähnlich wie Kühlschränke mit einem Kältemittel. Dieses Kältemittel wird im Verdampfer durch Umweltwärme erhitzt, wodurch es verdampft. Das so entstandene Gas wird mithilfe eines Verdichters anschließend unter starken Druck gebracht, wodurch ein immenser Druck- und Wärmeanstieg entsteht. Das heiße Gas wird anschließend im Verflüssiger verflüssigt. Ein Wärmetauscher sorgt dafür, dass die dabei freigesetzte Wärme ans Heizsystem abgegeben wird. Ein Expansionsventil kühlt das Kältemittel am Ende des Kreislaufes wieder ab, indem es den Druck wieder senkt. Unser Ratgeberbeitrag zur Funktion der Wärmepumpe veranschaulicht dieses Prinzip im Detail.
Durch zusätzliche Komponenten kann man jedoch die Funktionsweisen einiger Komponenten umkehren und somit auch das Wirkungsprinzip der Wärmepumpe verändern. Eine Schlüsselrolle spielen hierbei die fettgedruckten Bestandteile, denn diese müssen eine neue Aufgabe übernehmen, um aus einer Wärmepumpe eine Klimaanlage zu machen.
Das Kühlschrankprinzip
Der wesentliche Unterschied zum Kühlschrank besteht darin, dass ein Kühlschrank die Wärme seines Innenraums und der Lebensmittel verwendet, um sein Kältemittel (z. B. Isobutan) aufzuwärmen. Da der Siedepunkt eines Kältemittels schon bei Minusgraden von bis zu - 50 Grad liegen kann, ist das kein großes Unterfangen. Durch diese Vorgehensweise wird der Innenraum des Kühlschranks kühl gehalten. Die dabei entstandene Wärme wird anschließend lediglich als Abwärme an die Umgebungsluft abgegeben. Dies geschieht beim Kühlschrank an der Rückseite des Geräts.
Aktives Kühlen oder passives Kühlen?
Eine Wärmepumpe, die zum Kühlen des Raumes verwendet werden soll, muss daher in ihrer Funktionsweise umgekehrt werden. Dafür gibt es zwei Vorgehensweisen:
- Aktives Kühlen bzw. Active Cooling: Statt die Wärme aus der Umwelt zu beziehen, muss die Wärmepumpe als Klimaanlage ihre Wärme aus der Raumluft entnehmen. Dafür benötigt die Wärmepumpe ein weiteres Expansionsventil und ein 4-Wege-Ventil. Das 4-Wege-Ventil sorgt dafür, dass der Verdampfer zum Verflüssiger umfunktioniert wird und der Verflüssiger in seiner Funktion zum Verdampfer wird. Die warme Raumluft wird also vom einstigen Verflüssiger, der nun ein Verdampfer ist, aufgenommen und erwärmt hier das Kältemittel. Der Raum wird an heißen Tagen so effektiv abgekühlt. Wenn ein Zusatzwärmeübertrager vorhanden ist, kann die dabei entstehende Abwärme sogar noch weiter genutzt werden, etwa zur Warmwasserherstellung.
- Passives Kühlen bzw. Passive Cooling oder Natural Cooling: Der Kreislauf wird beim passivem Kühlen nicht umgekehrt. Stattdessen wird die warme Umgebungsluft über das Heizwasser an das Grundwasser oder mithilfe von Sole (Salzwasserlösung) an das Erdreich abgegeben. Das funktioniert aufgrund des Temperaturunterschieds, welcher zwischen den hohen Innenraumtemperaturen und den niedrigeren Temperaturen im Erdreich herrscht. Sinken die Innenraumtemperaturen jedoch unter die des Erdreiches, funktioniert das passive Kühlen konsequenterweise nicht mehr. Für diese Methode müssen zusätzlich ein 3-Wege-Ventil, ein Wärmetauscher und eine Umwälzpumpe installiert werden.
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Welche Wärmepumpen eignen sich als Klimaanlage?
Nicht alle Wärmepumpen können gleichzeitig auch als Klimaanlage genutzt werden. Bei einer passiven Kühlung muss es sich zwingend um eine Erdwärmepumpe (auch Sole-Wasser-Wärmepumpe genannt) oder um eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe handeln. Die aktive Kühlung gelingt dagegen nur mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe oder einer Luftwärmepumpe.
Möchten Sie sich eine neue Wärmepumpe zulegen und denken darüber nach, sie auch als Klimaanlage zu nutzen, sollten Sie dringend darauf achten, dass die technischen Voraussetzungen dafür gegeben sind. Die zusätzliche Kühlung kostet Sie in der Anschaffung ca. 2.000 bis 3.000 € mehr. Kombigeräte, die sowohl eine aktive als auch passive Kühlung ermöglichen, kosten sogar etwa 4.000 € mehr. Mit welchen Kosten Sie insgesamt für eine Wärmepumpe rechnen müssen, erfahren Sie in unserem Preisvergleich Wärmepumpe Kosten.
Was ist besser: aktives oder passives Kühlen?
Welches die bessere Methode ist, hängt ganz von den eigenen Erwartungen ab. Das passive Kühlen kostet kaum Energie, da u.a. der Verdichter, welcher am meisten Strom verbraucht, dafür nicht länger im Einsatz ist. Der Bundesverband Wärmepumpe (BWP) gibt dazu an, dass man mit einer passiven Kühlung bis zu 80 % Kosten im Vergleich zu herkömmlichen Klimageräten einsparen kann. Und auch die initialen Investitionskosten fallen gering aus. Dafür verschafft das passive Kühlen jedoch nur wenig Kühlung schaffen: Um ca. 3 Grad können die Räume auf diese Weise abgekühlt werden.
Das aktive Kühlen bringt da schon deutlich mehr: Bis auf 20 Grad kann ein Raum runtergekühlt werden, was einer optimalen Raumtemperatur entspricht. Zusätzlich bringt das aktive Kühlen schneller Erleichterung als das passive Kühlen und senkt dabei nicht die Luftfeuchtigkeit. Der Nachteil ist der deutlich höhere Energieverbrauch. Lediglich 20 % können Sie hiermit im Vergleich zu konventionellen Klimageräten sparen.
Fazit: Eine sinnige Vorgehensweise ist daher, bei geringer Hitze auf das passive Kühlen zurückzugreifen und bei großer Hitze das aktive Kühlen zu nutzen.
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