Hitzewelle 20.07.2022, 11:03 Uhr

Kühlende Fußbodenheizung: Eine Alternative zur Klimaanlage?

Der Sommer hat es in sich: 40 Grad sind bei der aktuellen Hitze-Welle drin. Doch nur wenige können sich eine Klimaanlage leisten oder haben die Gegebenheiten für die Installation. Moderne Fußbodenheizungen können allerdings auch in die andere Richtung funktionieren und den Raum abkühlen.

Verlegen einer Fußbodenheizung in einem Rohbau

Fußbodenheizungen können so angepasst werden, dass sie im Winter heizen und im Sommer kühlen.

Foto: panthermedia.net/scrisman

Eine Heizung soll Räume wärmen und auch kühlen? Was sich zuerst vielleicht seltsam anhört, erweist sich in der Praxis schon lange nicht mehr als widersprüchlich. Die Gesetze der Physik erlauben ein Temperaturregelungssystem, das in beide Richtungen funktioniert. Mit den spürbar wärmeren Perioden im Sommer, die auch mit dem Klimawandel einhergehen, interessieren sich Verbraucher vermehrt für alternative Kühlmethoden, da Klimaanlagen oft mit hohen Anschaffungs- und Betriebskosten verbunden sind.

Aktuell herrschen in Deutschland Extremtemperaturen. Der Deutsche Wetterdienst (DWD) warnt vor einer Hitzewelle, in Teilen des Landes sind 40 Grad Celsius möglich. Alle sehnen sich jetzt nach Abkühlung und die Nachfrage nach möglichst energieeffizienten Kühlsystemen im Haus steigt bereits seit Jahren.

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Eine bereits vorhandene Fußbodenheizung eignet sich als Kühlelement: Denn was mit Warmwasser funktioniert, kann durch kühles Wasser umgekehrt werden.

Voraussetzung dafür ist eine reversible Wärmepumpe. Diese nutzt das Erdreich, um im Winter die Wärme des Erdinneren in das Haus zu transportieren oder im Sommer die warme Raumluft an die Umgebung abzugeben. Denn die Erde hat eine dafür ideale Eigenschaft: Sie erwärmt sich im Sommer nur oberflächlich und friert im Winter nur wenige Zentimeter tief. In darunterliegenden Schichten (bis zu 50 Meter) bleibt die Temperatur jedoch relativ konstant bei etwa 10 Grad Celsius.

Wie funktioniert eine kühlende Heizung?

Die Voraussetzung für die reversible Funktion ist ein Flächenheizsystem: Das bekannteste System ist die Fußbodenheizung. Ob nun geheizt oder gekühlt werden soll – dabei kann dasselbe Verteilnetz genutzt werden. Jedoch ist darauf zu achten, dass die Kühlwasser-Vorlauftemperatur bei mindestens 18 Grad (Zweileitersytem) liegt, damit sich kein Kondensat bilden kann. Ansonsten kann der Bodenbelag beschädigt werden oder es kann sich Schimmel bilden.

Nachhaltige Heizung: Diese Möglichkeiten gibt es 

Bei einer erhöhten Gebäudekühllast reichen Zweileitersysteme nicht mehr aus. Besonders größere Gebäude oder Räume mit großen Glasflächen benötigen stärkere Kühlung und sind daher auf Vierleitersysteme angewiesen. Bei solchen Systemen werden für Heizung und Kühlung separate Verteilsysteme genutzt.

Welches Verteilsystem auch gewählt wird: Eine moderne Wärmepumpe ist ein Muss, um Räume effektiv zu kühlen. Das Prinzip einer Wärmepumpe ähnelt dem eines Kühlschranks. Auch die Wärmepumpe verfügt über Verdampfer, Verdichter, Verflüssiger und Expansionsventil. Will man die Wärmepumpe nun zum Kühlen nutzen, kann es schon reichen, die Förderrichtung des Verdichters und des Expansionsventils umzukehren. Darüber hinaus kann der Nutzer je nach gewünschter Kühlleistung zwischen zwei verschiedenen Varianten wählen, der passiven oder der aktiven Wärmepumpenkühlung.

Gegen die Hitze: Passive Kühlung mittels Wärmetauscher

Hierbei handelt es sich im Prinzip um die „natürliche“ Kühlung mithilfe einer Wärmepumpe. Solange die Raumtemperatur im Sommer über der des Erdreichs liegt, kann die Wärme über einen Wärmetauscher ganz einfach in die Erdsonden nach unten abtransportiert werden. Dieses Kühlprinzip basiert auf dem Temperaturunterschied zwischen Erde und Haus.

Für dieses Kühlverfahren werden nur wenige Elemente wie Wärmetauscher, Ventile und eine Umwälzpumpe benötigt. Der Nachteil ist die geringe Leistungsfähigkeit, die nicht mit Klimaanlagen mithalten kann. Ein Vorteil ist der besonders energiesparende Faktor, da nur ein geringer Stromverbrauch für die Umwälzpumpe anfällt. Eine kosteneffiziente Variante, die im Hochsommer je nach Raumbeschaffung und -größe jedoch zu schwach sein könnte.

Können alle Wärmepumpen auch kühlen?

Grundsätzlich gilt, dass Wärmepumpen aktiv oder passiv kühlen können. Mit vielen Modellen ist ein Kühlen also möglich. Die Pumpen arbeiten im Prinzip im normalen Betrieb, allerdings wird Arbeitsrichtung umgekehrt. Das heißt zum Beispiel: Eine Luftwärmepumpe entzieht der Raumluft Wärme und leitet sie nach außen.

Eine Wärmepumpe kann aktiv oder passiv kühlen:

  • Eine aktive Kühlung spielt etwa bei einer Luft-Wasser-Wärmepumpe eine Rolle.  Denn die Außenluft ist bei heißen Temperaturen im Sommer für passive Kühlzwecke zu warm. Der Verdichter bleibt bei der aktiven Kühlung weiterhin im Betrieb. Das Kältemittel zirkuliert aber in die umgekehrte Richtung. So entzieht die Wärmepumpe dem Heizsystem Wärme und transportiert sie nach außen.
  • Bei der passiven Kühlung umgeht man den Verdichter und die Wärmeerzeugung. Das spielt zum Beispiel bei Erdwärmepumpen oder Grundwasserwärmepumpen eine Rolle. Dabei wird das Prinzip des Temperaturgefälles genutzt: Thermische Energie bewegt sich immer vom wärmeren ins kältere System. Die Wärme des Heizsystems wird tief ins Erdreich transportiert, wo konstant etwa 10 Grad Celsius herrschen. Der Kühleffekt ist nicht so stark wie bei der aktiven Kühlung.

Das Heizsystem sollte in jedem Fall auf die Kühloption abgestimmt sein. Standard-Heizkörper wie Radiatoren eignen sich angesichts ihrer geringen Fläche kaum zur Raumkühlung. Und: Es bildet sich leicht Kondenswasser, was es zu vermeiden gilt.

Raumtemperatur aktiv senken

Bei der aktiven Kühlung findet die Umkehrung des gesamten Wärmepumpenkreislaufs statt. Wenn eine Luftwärmepumpe der Außenluft Wärme entziehen kann, so ist auch Wärmeentzug aus der Innenluft möglich. Die aktive Kühlung eignet sich sowohl für Erdwärmepumpen als auch für Luft-Wasser-Wärmepumpen. Die entzogene Wärme wird dabei mithilfe des Kompressors zur eigentlichen (z. B. Erde) übertragen, die in diesem umgekehrten Szenario als Wärmerezipient/Kühlkörper dient. So wird die Raumtemperatur aktiv gesenkt.

Dazu muss im Kältekreislauf ein 4-Wege-Ventil und ein zweites Expansionsventil verbaut sein. Auch wenn die aktive Kühlung einen höheren Stromverbrauch als die passive Methode zufolge hat, liegt die Energiebilanz im Vergleich zu Kühlsystemen wie der Klimaanlage im grünen Bereich. Der große Vorteil der aktiven Kühlung ist außerdem die Kühlleistung, die im Sommer problemlos eine Raumtemperatur von 20° Celsius erreichen kann und dabei, anders als Klimaanlagen, die Luft nicht austrocknet.

Smarte Steuerung des Kühl- und Heizsystems via WLAN

Dank neuer technologischer Errungenschaften wird auch die Steuerung solcher Kühl- und Heizsysteme immer intelligenter. So gibt es bereits Anbieter von Smart-Home-Lösungen, die über das WLAN-Netz funktionieren. Dabei spielt es keine Rolle, ob eine Internetverbindung gerade vorhanden ist – allein das interne WLAN-Netzwerk des Hauses reicht für die mobile Steuerung aus. So kann ein Haus beispielsweise über verschiedene Heizzonen verfügen, die einzeln reguliert werden.

Selbstlernende Heizungssteuerung: So funktioniert es

Die Steuerung kann über mobile Endgeräte wie das Smartphone erfolgen und ist damit eine Lösung, die bequem von der Couch aus ausgeführt werden kann. Die smarte Steuerung kann in Echtzeit erfolgen oder einplanen , welche Temperatur wann herrschen soll. Befindet man sich gerade im Urlaub und möchte danach im kühlen Zuhause ankommen, kann man es vorher auf dem Smartphone einrichten.

Kann ich eine Fußbodenheizung nachrüsten?

Das ist prinzipiell mit gewissen Renovierungslösungen möglich. Es gibt mehrere Systeme von Fußbodenheizungen, die sich für einen nachträglichen Einbau eignen. Hier sollten Interessenten einen Vergleich der verschiedenen Hersteller anstreben. Eine einfache Montage sollte auch bei schwierigen Gegebenheiten gewährleistet sein. Wichtig ist zum Beispiel, dass das System direkt auf den vorhandenen Untergrund wie Estrich, Fliesen oder auch Holzdielen installiert werden. Aufwendige Abbrucharbeiten sind nicht nötig.

Welche Vor- und Nachteile haben kühlende Fußbodenheizungen?

Auf der einen Seite steht der hohe Wohnkomfort: Denn wer die Fußbodenheizung zum Heizen und Kühlen verwendet, sorgt ganzjährig für angenehme Temperaturen. Werden Erd- oder Wasserwärmepumpen eingesetzt, die mit einer passiven Kühlfunktion ausgerüstet sind, entstehen nur geringe Betriebskosten. Auf der anderen Seite steht jedoch die begrenzte Leistung der Heizung. Die Flächenheizung kann nämlich bei hohen Wärmelasten nur einen Teil der überschüssigen Raumwärme abführen. Um diesen Nachteil so gut es geht auszugleichen, ist eine ideale Planung nötig.

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Ein Beitrag von:

  • Nick Gretzinger

    Nick Gretzinger ist freiberuflicher Redakteur und Texter.

  • Sarah Janczura

    Sarah Janczura

    Sarah Janczura schreibt zu den Themen Technik, Forschung und Karriere. Nach einem Volontariat mit dem Schwerpunkt Social Media war sie als Online-Redakteurin in einer Digitalagentur unterwegs. Aktuell arbeitet sie als Referentin für Presse und Kommunikation beim VDI e.V.

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