Die meisten Häuser sind längst mit einer Klimaanlage ausgestattet, allerdings einer für die kalte Jahreszeit: der Heizung. Das Fraunhofer-Institut für Bauphysik in Stuttgart hat daher in einem Forschungsprojekt untersucht, ob Heizkörper oder Flächenheizungen im Sommer auch kühlen können. Eine herkömmliche Heizanlage verfügt über zwei Kreisläufe: Im ersten erhitzt eine Flamme Wasser. Dieses erwärmt dann den zweiten Kreislauf, dessen Wasser durch die Heizungen in die Räume strömt.
Eine Möglichkeit: Per Heizkreislauf kühlen
Im Sommer bräuchte man einen Heizkreislauf, der kaltes Wasser bereitstellt und durch dieses Heizsystem pumpt, sagt Simon Schmidt, der am Fraunhofer-Institut die Abteilung für Hygrothermik leitet. Er und seine Mitarbeitenden haben herausgefunden: Das Prinzip funktioniert. Mit herkömmlichen Heizungen lässt sich ein Raum um zwei bis drei Grad abkühlen. Das ist zwar weniger, als ein konventionelles Kältegerät schafft, wird aber laut Schmidt trotzdem als sehr positiv empfunden: "Wir müssen nicht auf 18, 19 oder 20 Grad herunter kühlen, sondern es reicht, wenn wir 6, 7 oder 8 Grad Kelvin unterhalb der Außentemperatur sind. Dann wird es schon behaglicher für uns." Gerade bei der Sanierung im Altbau könne man mit diesen Heizungssystemen ein besseres Klima erreichen.
Wärmepumpe wird im Sommer zur Kältepumpe
Es bleibt aber die Frage, wie das Wasser im Heizkreislauf gekühlt werden kann. Schmidts Team hat mit Grundwasser experimentiert, das hierzulande eine Temperatur um die zehn Grad Celsius hat. Aber auch eine Wärmepumpe wäre dazu in der Lage: Die Geräte können nicht nur im Winter heizen, sondern auf umgekehrtem Weg im Sommer auch kühlen.
Besonders eignen sich Wärmepumpen, die dem Boden über Bohrungen bis in 100 Meter Tiefe im Winter Wärme entziehen und diese im Sommer aus dem Haus nach unten transportieren können, erklärt André Kremonke, Professor für Gebäudeenergietechnik und Wärmeversorgung an der Technischen Universität Dresden: "Das Erdreich ist im Sommer immer kühler als die Temperatur im Gebäude. Da kann man dann sogar, ohne dass die Wärmepumpe in Betrieb ist, über das Erdreich das Gebäude kühlen.
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Positive Effekte der kühlenden Wärmepumpe für den Winter
Damit hat man sogar noch einen positiven Effekt für den Winter, da das Erdreich dadurch aufgewärmt wird und im Winter die Wärmepumpe deutlich effizienter laufen kann, weil das Erdreich dann im Winter einfach wärmer ist." Forschende um André Kremonke prüfen derzeit, ob dadurch sogar weniger Bohrungen als bisher nötig wären. Das könnte die Installationskosten für die Wärmpumpen deutlich senken.
Radiatoren und Fußbodenheizungen lassen sich auch zur Kühlung verwenden, zeigten Experimente am Fraunhofer Institut für Bauphysik.
Mit Luft-Wärmepumpen heizen und kühlen
Auch Geräte, die mit Außenluft funktionieren, können kühlen. Dafür müssen sie im Sommer im umgekehrten Betrieb laufen. Sie brauchen also Strom für die Kompression des Kühlmittels, ähnlich wie ein Kühlschrank. "Hier bietet sich insbesondere eine Ergänzung durch Photovoltaik an", sagt Kremonke. "Im Sommer habe ich entsprechend hohe Erträge und kann dann über den Photovoltaik-Ertrag die Pumpe betreiben." Die Installation eines solchen Systems kann allerdings schnell mehrere zehntausend Euro kosten.
Klimaanlagen können im Winter auch heizen
Je nach Haus kann da der Einbau einer herkömmlichen Klimaanlage günstiger sein, die im Prinzip eine kleine Wärmepumpe ist und im Winter auch heizen kann. Allerdings verbraucht sie in den meisten Häusern mehr Energie als die Wärmepumpe. Photovoltaik wird dafür im Winter nicht ausreichen.
Umrüsten von älteren Heizungen oft ohne viel Aufwand möglich
In Bestandshäusern ist der Aufwand überschaubar, um die Heizung auch zum Kühlen umzurüsten. Wichtig: Die Anlage muss so geregelt werden, dass die Temperatur der Heizkörper nicht unter den Taupunkt fällt. Sonst könnte Kondenswasser Feuchtigkeitsschäden verursachen, erläutert Kremonke: "Dazu ist es notwendig, die Taupunkt-Temperatur zu erfassen und das Kühlmittel dieser Taupunkt-Temperatur weitestgehend anzunähern. Dazu ist Sensorik erforderlich und etwas Regelungstechnik."
Fassaden- und Dachbegrünung senken die Temperatur im Haus
Bestehende Häuser lassen sich aber auch mit weniger Aufwand im Sommer kühlen: Fassaden- und Dachbegrünung halten einerseits Sonnenstrahlen ab und kühlen zudem wegen der Wasserverdunstung über die Blätter die Umgebungsluft.
Das schützt besser als Jalousien oder ähnliche Fensterabdeckungen, sagt Marco Schmidt vom Fachgebiet Gebäudetechnik und Entwerfen der Technischen Universität Berlin: "Auch die Strahlung wird von einem konventionellen Sonnenschutz langwellig in das Gebäude eingetragen. Bei einer Begrünung von der Pflanze eben nicht, weil wir dort Verdunstungskälte erzeugen. Das konnten wir auch direkt nachweisen und messen."
Montage von Kapillarrohrmatten zur Flächenheizung und -kühlung in einem Altbau. Wärme und Kälte liefert eine Sole-Wasser-Wärmepumpe.
Alternatives Bau-Material kann den Unterschied machen
Übliche Baumaterialien wie Beton, Ziegelsteine oder Gips heizen sich stark auf. Wer neu baut, könnte mit anderen Stoffen Räume schaffen, die sich im Sommer selbst kühlen. Eike Roswag-Klinge, Professor für klimagerechtes Bauen an der TU Berlin, setzt auf Materialien wie Naturfasern, Holz oder Lehm, die sehr gut Feuchtigkeit aufnehmen und später wieder abgeben können: "Wenn nachts kühle, feuchte Abendluft und Nachtluft in das Gebäude einströmen kann, nimmt das Gebäude Feuchte auf. Und am Tag, wenn die Temperaturen steigen, wird diese Feuchte wieder verdunstet. Damit kühlen sich die Gebäude quasi passiv runter, ohne dass man Technik braucht."
Damit lasse sich eine Differenz von acht bis zehn Grad zur Außentemperatur erreichen, so Roswag-Klinge. Das hätten Messungen in Lehmbauten in ariden, also sehr heißen Klimazonen gezeigt. Selbst Bestandsbauten lassen sich so umrüsten, wenn man die Innenwände mit einer Schicht aus Naturdämmstoffen ausstattet. Hitzetage wären dann erträglicher.
Dieser Artikel ist erstmals am 8. Juli 2023 auf BR24 erschienen. Das Thema ist weiterhin aktuell. Daher haben wir diesen Artikel erneut publiziert.
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