Der Klimawandel wird Fachleuten zufolge dafür sorgen, dass lange Hitzeperioden mit sehr hohen Temperaturen eher zur Regel werden, als die Ausnahme bleiben. Der Wunsch nach einer Klimaanlage in den Räumen ist dann sehr nachvollziehbar. Das Problem aktiver Klimatisierung ist jedoch ihr hoher Energieverbrauch, der sich nicht nur in Form einer hohen Stromrechnung bemerkbar macht, sondern auch in Sachen Umwelt- und Klimaschutz unvorteilhaft ist.
Die passive Kühlung von Gebäuden erscheint da als perfekte Alternative. Wie Sie Ihre Räume beziehungsweise das ganze Haus kühlen, ohne eine Klimaanlage zu benötigen, erklären wir in diesem Ratgeber.
Das Wichtigste zur Passiven Kühlung auf einen Blick:
- Passive Kühlung mit Wärmepumpen ist energieeffizienter als aktive Klimatisierung.
- Ein Haus zu kühlen ohne Klimaanlage, verursacht bis zu 80 Prozent weniger Betriebskosten.
- Bei guter Planung halten sich die Zusatzinvestitionen in Grenzen.
- Im Winter profitiert die Heizungsanlage von der gespeicherten Wärmeenergie der Wärmesenke.
Welche Baumaßnahmen tragen zur passiven Kühlung bei?
Die Ausrichtung des Hauses kann einen großen Einfluss auf die Raumtemperatur haben. Daher sollten Räume, die sich nicht so stark aufheizen sollen wie beispielsweise die Speisekammer, nach Norden ausgerichtet sein, da hier die Sonneneinstrahlung am geringsten ist. Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Fensterplanung. Außenliegende Rollläden können effektiv helfen, das Aufheizen der Innenräume zu verhindern, weil die Wärmestrahlung die Glasflächen nicht passieren kann und somit der Glashaus-Effekt geringer ausfällt. Für mehr Schatten rund um das Haus sorgen zudem ein größerer Dachüberstand und sinnvoll platzierte Bäume und Pflanzen.
Des weiteren spart eine optimale Gebäudedämmung nicht nur Heizkosten, sondern isoliert das Haus auch im Sommer gut gegen eindringende Hitze.
Auch wenn es auf den ersten Blick nicht so scheint, aber ebenso trägt die Fassadenfarbe zur passiven Kühlung bei, wenn Sie hier auf Weiß oder einen helleren Farbton setzen.
Und welche Möglichkeiten gibt es noch?
Unterschied zwischen aktiver und passiver Kühlung
Bei der aktiven Kühlung wird thermische Energie von einem Bereich abgezogen und über Wärmetauscher an einen Kältemittelkreislauf übertragen. Das Kältemittel unterliegt einem Wechsel zwischen gasförmigem und flüssigem Zustand, was mittels Verdichter durch Druckunterschiede im Kältekreislauf geschieht. Beim Wechsel des Aggregatzustands nimmt das Kältemittel Wärmeenergie auf beziehungsweise gibt sie ab, je nach aktueller Position im Kältesystem.
Die aus der Raumluft abgezogene Wärme gelangt letztlich über einen weiteren Wärmetauscher an die Luft draußen. Dieses Prinzip kennen wir sowohl vom Kühlschrank als auch von der Klimaanlage im Auto. Der Prozess verbraucht relativ viel elektrische Energie, die irgendwie erzeugt werden muss.
Das Funktionsprinzip der passiven Kühlung mit einer Wärmepumpe
Bei der passiven Kühlung kommt kein Kältemittelkreislauf zum Einsatz, um Wärme abzuführen. Vielmehr nutzt sie den physikalischen Effekt der Wärmeübertragung an eine sogenannte Wärmesenke. So bezeichnet man einen Ort, der einen größeren Temperaturunterschied zum jeweiligen Bezugsraum aufweist.
Das Erdreich oder Grundwasser dienen bei der passiven Kühlung von Häusern für gewöhnlich als Wärmesenke, weil sie ganzjährig eine relativ stabile Temperatur beibehalten. Je tiefer Sie hierbei gehen, desto größer ist der Temperaturunterschied zur Oberfläche. Am effektivsten ist die passive Kühlung ab circa 15 m Tiefe, wo die Temperatur bei etwa 10 °C bleibt.
Mit tief verbauten Erdsonden ist der Kühleffekt also größer als bei oberflächennah verlegten Kollektoren. Realisieren lässt sich die Wärmeübertragung dabei über das Heizsystem, wo das zirkulierende Wasser die Wärme aus den Innenräumen aufnimmt und über einen Wärmetauscher oder Kühlkörper an die Wärmesenke überträgt. Dabei kommt der Verdichter der Wärmepumpe nicht zum Einsatz, sondern lediglich die Umwälzpumpen des Heizkreises, wodurch sich die Stromkosten erheblich reduzieren.
Kühlen und Heizen mit der Wärmepumpe
Am besten funktioniert die passive Kühlung mit Flächenheizungen, da die Oberfläche normaler Heizkörper für die Absorption von Wärme aus der Raumluft zu klein ist. Das kalte Wasser in der Flächenheizung entzieht der Raumluft Wärme und senkt so die Raumtemperatur leicht ab.
Die passive Kühlung kann die Temperatur in den Räumen nicht so stark absenken wie die aktive Kühlung und lässt sich auch nicht so punktgenau steuern.
Für die passive Kühlung eignen sich Wasser-Wasser- und Sole-Wasser-Wärmepumpen. Luft-Wasser-Wärmepumpen können Sie manchmal auf aktiven Kühlmodus schalten – sie arbeiten dann ähnlich wie normale Klimageräte.
Welche anderen Möglichkeiten gibt es für die passive Kühlung eines Hauses?
Die Wärmepumpe ist nicht die einzige Methode, die eine passive Kühlung des Gebäudes ermöglicht. Das physikalische Prinzip des Erdluftbrunnens beispielsweise fand bereits im alten Rom Verwendung – ganz ohne Wärmepumpe und Stromverbrauch. Auch ein Verdunstungskühler oder ein Latentwärmespeicher sind Alternativen.
Verdunstungskühler
Verdunstungskühler arbeiten mit dem bekannten Verdunstungseffekt, den wir beim Schwitzen oder beim Duschen erfahren. Dabei wird warme Luft über eine feuchte Oberfläche geführt. Die mittels Verdunstung abgekühlte Luft gelangt über eine Wohnraumlüftung in die Innenräume.
Die Verdampfung kann im Prinzip sehr effektiv kühlen, benötigt aber eine vergleichsweise lange Anlaufzeit, bis der Kühleffekt spürbar wird. Außerdem kommt es hierbei zum Verbrauch von Wasser.
Erdluftbrunnen
Bereits im Altertum verwendeten die Menschen Erdluftbrunnen. Ihr Funktionsprinzip ähnelt dem der passiven Kühlung per Wärmepumpe. Auch hier nutzen Sie die natürliche Kälte des Erdreichs, um die Innenräume zu kühlen.
Wenn im Herbst das Temperaturgefälle in die andere Richtung kippt, können Sie Erdluftbrunnen zudem zur Vorerwärmung der Raumluft einsetzen. Die Verteilung der Luft erfolgt wiederum über eine Wohnraumlüftung.
Latentwärmespeicher
Ein weiteres Speichermedium, das die passive Kühlung von Räumen ermöglicht, ist der Latentwärmespeicher, der die Wärmeenergie zudem über längere Zeit speichert. Das hat den Vorteil, dass die Wärme bei Bedarf an kalten Tagen wieder sehr gut dem Heizsystem zugeführt werden kann.
Latentwärmespeicher binden die an warmen Tagen entstandene Hitze über längere Zeit in dem Material, aus dem sie gefertigt sind. Dies funktioniert beispielsweise über Salzhydrate, die die Wärme über mehrere Monate hinweg speichern können. Auf diese Weise findet eine passive Kühlung des Raums statt. Sinkt die Temperatur, wird die Wärme wieder abgegeben und lässt sich zur Erwärmung der Raumluft nutzen.
Den meisten Menschen sind Latentwärmespeicher in Form praktischer Handwärmer bekannt, deren Inhalt sich in heißem Wasser verflüssigt und die Wärmeenergie speichert. Bei Bedarf können Sie ein Metallplättchen im Inneren des wiederverwendbaren Beutels knicken, wodurch die Salzhydrate auskristallisieren und die Hitze wieder abgeben.
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Kosten für die passive Kühlung mit der Wärmepumpe
Wenn Sie einen Neubau oder eine Heizungsmodernisierung planen, lässt sich die passive Kühlung mit vergleichsweise geringen Zusatzkosten realisieren. Setzen Sie ohnehin auf eine Wärmepumpe, die ihre Energie aus dem Erdreich oder aus dem Grundwasser bezieht, entstehen kaum weitere Investitionskosten.
Bei den Stromkosten fällt nur der Betrieb der Umwälzpumpen des Heizsystems ins Gewicht, die sich aber beispielsweise durch den Einsatz einer Photovoltaikanlage besonders im Sommer bestens reduzieren lassen.
Die exakten Kosten hängen dabei natürlich von der Größe des Hauses und der gewünschten Kühlleistung ab. Eine Nachrüstung bei vorhandener Flächenheizung und Sole-Wasser-Wärmepumpe ist bereits zwischen 2.000 und 4.000 Euro realisierbar. Eine komplette Neuanschaffung inklusive Wärmepumpe, Installation und Bohrungen für Erdsonden beziehungsweise Brunnen schlägt mit 20.000 bis 25.000 Euro zu Buche.
Vorteile und Nachteile der passiven Kühlung im Überblick
Als Zusammenfassung schlüsseln wir Ihnen die Vorteile und Nachteile der passiven Kühlung hier noch einmal auf:
Vorteile
- umweltfreundlich, weil energiesparend
- kaum CO2-Belastung
- keine aufwendige Technik für Klimasteuerung erforderlich
- keine gesundheitlichen Probleme durch Zugluft
- Kühlen und Heizen mit nur einem System möglich
- Heizkosten reduzieren sich durch Erwärmung der Wärmesenke
- wartungsarm
Nachteile
- kein schnelles Absenken der Temperatur möglich
- Kühlleistung lässt nach längerer Zeit nach
- kann die Luftfeuchtigkeit im Innenraum nicht reduzieren
Fazit:
Bei der Abwägung zwischen Wohnkomfort und Umweltfreundlichkeit punktet die passive Kühlung gegenüber der aktiven Kühlung massiv. Bei nur geringen Zusatzkosten können Sie Flächenheizungen und Wärmepumpen sehr effektiv zur Senkung der Temperatur in den Räumen nutzen. Dabei entsteht kaum eine zusätzliche CO2-Belastung. Betreiben Sie die Wärmepumpe mit Strom aus der eigenen Photovoltaikanlage, gilt dies sogar für die aktive Kühlfunktion, die bei vielen Wärmepumpen vorhanden ist.
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