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Kühlen mit Wärmepumpe und Fußbodenheizung

Lüfter
Photo by Enrique Zafra on Pexels

Einleitung

Mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe, wie wir sie verbaut haben (siehe Artikel “Unsere Heizungsanlage“), und einer wasserführenden Fußbodenheizung kann man ein Haus im Sommer auch kühlen, auch wenn es sich dabei nicht um eine “richtige” Klimaanlage handelt. Wie die Kühlung mit Wärmepumpe funktioniert, erfahrt Ihr in diesem Artikel.

Wie funktioniert die Kühlung mit Wärmepumpe?

Normalerweise entnimmt eine Luft-Wasser-Wärmepumpe der Umgebungsluft Wärmeenergie und gibt sie an das Heizungswasser ab. Dies funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie ein Kühlschrank, der den Lebensmitteln in seinem Inneren Wärme entzieht und diese an seiner Rückseite (in diesem Fall als eher unerwünschte Abwärme) an die umgebende Raumluft abgibt.

Prinzipiell kann man das Prinzip aber auch umkehren, so dass die Wärmepumpe dem Wasser in der Fußbodenheizung die Wärme entzieht und diese nach draußen an die Umgebungsluft abgibt. Hierfür ist im Prinzip jede Wärmepumpe geeignet. In der Praxis muss man die Kühlfunktion meist aufpreispflichtig dazu bestellen oder gleich ein Modell auswählen, das die Kühlfunktion ab Werk mitbringt.

Das kühle Wasser wird dann analog der Heizung im Winter durch die Rohre der Fußbodenheizung gepumpt und kühlt den Estrich ab. Wie beim Heizen ist auch beim Kühlen die Fußbodenheizung ein sehr träges System. Dies hat aber auch Vorteile, weil ein einmal abgekühlter Estrich das Haus lange kühl hält (vergleichbar mit einem großen Kühl-Akku am Boden einer Kühlbox).

Was braucht man dafür?

Wärmepumpe Außeneinheit
Wärmepumpe Außeneinheit
Photo by Sebastian Schaper
  • Eine Luft-Wasser-Wärmepumpe mit “freigeschalteter” Kühlungsfunktion. Bei uns war es ein “Kit” aus ein wenig Extra-Hardware, das zusätzlich geliefert wurde. Manche Wärmepumpen bringen die Kühlfunktion ab Werk mit, bei manchen kann man sie nachrüsten, bei einigen aber auch nicht. Welche Anlage wir haben, steht im Artikel “Unsere Heizungsanlage“.
  • Außerdem muss man sicherstellen, dass die Stellantriebe im Heizkreisverteiler offen sind, obwohl es warm im Raum ist. Die verwendeten Thermostaten müssen also einen Kühlmodus anbieten und “invertiert” arbeiten, also genau umgekehrt wie im Winter. Oder man stellt die Thermostaten im Sommer auf “höchste Temperatur”, damit die Stellantriebe sicher öffnen. Oder man stellt die Stellantriebe im Heizkreisverteiler im Sommer auf “manuell”.
  • Im warm-feuchten Sommer besteht die Gefahr, dass an den kalten Heizungsrohren im Estrich oder in der restlichen Heizungsanlage Wasser aus der Luft kondensiert. Deswegen darf man mit der Wassertemperatur in der Fußbodenheizung nicht beliebig tief gehen, da die Kondenswasser-Gefahr steigt, je kälter die Rohre sind. Bei uns ist die Tiefsttemperatur der Kühlfunktion zum Beispiel auf 18 °C eingestellt.
  • Da das Kondenswasser zu schweren Bauschäden führen kann und man es daher vermeiden muss, installiert man in den Fußbodenheizungs-Verteilern sog. Taupunktwächter. Diese schalten einen elektrischen Kontakt durch, wenn die Luftfeuchtigkeit in der Nähe der Rohre zu sehr ansteigt. Sie können so ein Signal an die Wärmepumpe schicken, die Kühlung einzustellen, bis sich die Luftfeuchtigkeit wieder normalisiert hat. Unsere Taupunktwächter schalten bei ca. 80% relativer Luftfeuchtigkeit die Kühlung ab.
Heizkreisverteiler
Heizkreisverteiler mit Taupunktwächter
Photo by Sebastian Schaper

Wie viel bringt das?

Man muss sich klar machen, dass es sich bei der “Fußbodenkühlung” mit der Wärmepumpe nicht um eine klassische Klimaanlage handelt, die technisch bedingt deutlich höhere Kühlleistungen erbringen kann. Eine Klimaanlage für ein ganzes Haus ist allerdings auch teuer in der Anschaffung und aufwendig (nachträglich) zu installieren. Zudem kann sie die Energiebilanz des Hauses verschlechtern. Man braucht mit der “Fußbodenkühlung” keine energieintensive Klimaanlage anzuschaffen und zu betreiben, sondern kann die vorhandene Technik auch zum Kühlen benutzen.

Die Hersteller der Wärmepumpen und die Heizungsbauer sprechen von ca. 3-4 Grad Temperatursenkung, die man mit der Kühlung erreichen kann. Das hört sich auf den ersten Blick nicht nach allzu viel an, kann aber durchaus einen großen Unterschied im persönlichen Wohlbefinden machen, erst Recht in Verbindung mit anderen Maßnahmen.

Wir setzen in unserem Haus auf eine Kombination von Maßnahmen, um es im Sommer angenehm kühl zu halten:

  • Konsequente und automatische Beschattung der sonnenbeschienenen Fenster rund ums Haus per Smart Home-Programmierung. Was nicht an Wärme ins Haus gelangt, muss auch nicht wieder teuer herausgekühlt werden.
  • Bevorzugte Nutzung der Lüftungsanlage statt der Fensterlüftung im Sommer. Vor allem: Tagsüber in der Hitze keine Fenster offen stehen lassen! Der in der Lüftungsanlage verbaute Wärmetauscher kühlt tagsüber die eingesaugte Frischluft mit der kühleren Abluft aus dem Haus vor, betreibt also “Kälterückgewinnung”. Nachts sorgt der automatische Sommerbypass dafür, dass die kühlere Außenluft nicht durch den Wärmetauscher angewärmt, sondern direkt ins Haus gelangt.
  • Kühlung durch die Wärmepumpe und die Fußbodenheizung.

Durch die Kombination dieser Maßnahmen gelingt es, auch bei Außentemperaturen über 35 °C im Inneren des Hauses Temperaturen um die 25 °C zu halten, was wir für durchaus ordentlich halten. Hier ein Beispiel aus dem August 2020:

Sommer Temperaturen innen und außen
Sommer Temperaturen innen und außen
Photo by Sebastian Schaper

Wie viel Strom kostet das?

Nach meiner Erfahrung läuft die Wärmepumpe im Kühlbetrieb bei uns mit einer niedrigen Auslastung von 20-30%. Der Stromverbrauch ist also vergleichbar mit dem Heizen an einem eher milden Wintertag. Nachgemessen habe ich allerdings nicht. Natürlich muss jeder für sich abwägen, ob der zusätzliche Komfort durch die Kühlung die Kosten rechtfertigt. Meiner Meinung nach bekommt man mit der Fußbodenkühlung jedoch eine deutliche Steigerung des Wohnklimas für vergleichsweise wenig Energie- und damit Geld-Einsatz. Die meisten Lösungen zur aktiven Kühlung brauchen mehr Energie.

10 Gedanken zu „Kühlen mit Wärmepumpe und Fußbodenheizung“

  1. Hi, interessanter Artikel. Mich würde interessieren ob der Boden dann kalt ist oder ob man es kaum spürt? Bei Fliesen wahrscheinlich mehr als bei Holzboden.
    Wie ist das Barfußlaufgefühl?

    1. Hallo Michael,

      die persönliche Empfindung wird bei jedem anders sein. Das Wasser geht mit mindestens 18 Grad in den Fußboden, also wird er nicht richtig kalt sein. Wahrscheinlich wird sich eine Oberflächentemperatur von gut 20 Grad einstellen. Das ist im Vergleich zur Außentemperatur und auch zu den eigenen Füßen natürlich kühl. Wir haben im ganzen Haus Vinyl, das fühlt sich nicht so kalt an wie Fliesen. Wir empfinden den kühlen Boden im Hochsommer als sehr angenehm.

      Viele Grüße

      Sebastian

  2. Kühlung per Wärmepumpe hat, um das mal diplomatisch auszudrücken, einen sehr schmalen Anwendungsbereich. Passive Kühlung kann dann interessant sein, wenn irgendetwas im Haus viel Wärme produziert, die nicht gut abgeführt werden kann. Ansonsten recht nutzlos bzw. nichts was man nicht auch mit (Be)Lüften und Verschattung hinbekommt. 3-4°K Abkühlung sind ja in Bezug auf die Außentemperatur und nicht die Raumtemperatur zu verstehen. Allenfalls für Spezialfälle sinnvoll.

    Selbst aktive Kühlungen machen, wenn überhaupt, nur mit Kühldecken ansatzweise Sinn und auch da nur mit den sehr teuren Sytemen, die mit Temperaturen unter dem Taupunkt umgehen können. Selbst dann ist die fehlende Entfeuchtungsfähigkeit ist hier leider der Genickbruch. Was gerne mal als “angenehmes Raumklima” amgepriesen wird, ist im use case ein untragbarer Nachteil.

    Es bringt einfach nichts bei 35°C Außentemperatur auf 25° runterzukühlen und dadurch die relative Luftfeuchtigkeit auf 70, 80% hochzujagen, die subjektiv empfundene Temperatur verändert sich so leider kaum. Einzig in extrem trockenen Situationen kann das funktionieren, da fährt man aber mit Verdunstungskühlung ohnehin besser, billiger und ökologischer (Wasser vorausgesetzt).

    Unter dem Strich kostet ein vernünftig dimensioniertes Klimasplit einen Bruchteil, verursacht auch nicht viel mehr Betriebskosten als eine Kühlung per Wärmepumpe und funktioniert im Gegensatz dazu auch.

    Umsonst im Leben ist eben leider nur der Tod.

    1. Vielen Dank für diese Einschätzung. Da ich keine Split-Anlage und auch keine Kühldecke zum Vergleich habe, kann ich nur das berichten, was wir in der Praxis erleben. Die Luftfeuchte haben wir unter Beobachtung, sie ist selten mal über 50-55%. Weit entfernt von 70-80%. Das hat vermutlich auch mit der Lüftungsanlage zu tun.

  3. Mich würde dabei interessieren, wie weit sich die Luftfeuchtigkeit dabei erhöht. Durch das Abkühlen der Luft steigt die Luftfeuchtigkeit unweigerlich an. Wurde die Luftfeuchtigkeit gemessen? Wie wirkt sich das auf das Wohlbefinden aus?

    1. Hallo Oliver,

      ja, ich messe die Luftfeuchte und protokolliere sie auch, an verschiedenen Stellen im Haus. Wir kommen auch im Sommer selten über 50-55% raus. Das hat wahrscheinlich auch mit der Lüftungsanlage zu tun. Die warm-feuchte Außenluft wird im Wärmetauscher der Lüftungsanlage nicht nur abgekühlt, sondern gibt dabei auch Feuchtigkeit ab.

      Wir fühlen uns im Sommer sehr wohl im Haus, es ist deutlich angenehmer als ohne. 😉

      Viele Grüße

      Sebastian

  4. Wird die Fußbodenheizung nicht aus einem Warmwasserpuffer versorgt, der auch das Brauchwasser aufwärmt? Wenn die jetzt kühles Wasser bekommt, dann muss doch auch der Wasserpuffer kühl sein, dann gibt es keine warme Dusche mehr. Oder wie läuft das dann?

    Zum Stromverbrauch: Eine PV-Anlage (auch ohne Batteriespeicher) ist hier ideal, da der Stromaufwand zur Kühlung ja vor allem an sonnigen Tagen besteht. Den Strom dafür gibt’s dann geschenkt!

    1. Hallo Yves,

      nein, (bei uns zumindest) ist der Brauchwasserspeicher nicht mit der FBH verbunden. Das warme Wasser im Heizkreislauf wird entweder durch die FBH gepumpt oder durch die Heizschlange, die im Warmwasserspeicher liegt. Wohin es geht, wird durch ein 3-Wege-Ventil im Rücklauf “entschieden”, das von der Heizung gesteuert wird. Wenn die FBH versorgt werden soll, wird das Wasser auf ca. 30 Grad erwärmt und das 3-Wege-Ventil öffnet den Weg zur FBH und schließt den Weg zum Warmwasserspeicher. Wenn Warmwasser bereitet wird, wir das 3-Wege-Ventil andersherum gestellt und das Wasser auf auf ca. 50 Grad erhitzt. Im Sommer ist es genauso: Wird über die FBH gekühlt, produziert die Wärmepumpe kühles Wasser und das 3-Wege-Ventil öffnet die FBH und schließt den Warmwasserspeicher. Wenn zwischendurch die Warmwasserbereitung anspringt, produziert sie warmes Wasser, das über das 3-Wege-Ventil nur in den Warmwasserspeicher geleitet wird. Die Wassermenge im Heizkreis, die dabei abgekühlt bzw. erhitzt wird, ist nicht sonderlich groß – der Großteil des Volumens steckt in der FBH, der wird bei der Warmwasserbereitung ja nicht bewegt.

      Viele Grüße

      Sebastian

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