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Häuser kühlen: Wie Heizung und Lüftung zu ergänzen sind

Wohnräume lassen sich im Sommer passiv oder aktiv kühlen. Einige Heizsysteme lassen sich mit klimatisierender Funktion kombinieren.

Wohnräume lassen sich passiv oder aktiv kühlen.
Wohnräume lassen sich passiv oder aktiv kühlen.

(knü) Windtürme sind ein Wahrzeichen für die historische Baukultur, mit der sich Städte vom Mittelmeerraum bis nach Persien gegen die Sommerhitze wappnen. Über den Dächern fangen sie jeweils kühle Luftströme ein und verteilen diese über interne Schächte im ganzen Haus. Eine moderne Variante, mit frischem Wind eine Stadt zu kühlen, wurde zuletzt in der saudiarabischen Ökostadt Masdar mitten in der Wüste realisiert. Doch auch für mitteleuropäische Klimazonen gibt es angepasste Versionen, sogenannte Rückkühltürme. Die knapp zwei Meter hohen Metallkästen stehen häufig auf einem Dach oder vereinzelt im Garten. Die Kühlenergie stammt jedoch nicht aus dem chilligen Wind sondern von der Sonne: Solares Kühlen wird hauptsächlich für Geschäfts- und Gewerbebauten eingesetzt und benötigt neben dem Rückkühlturm auch Sonnenkollektoren und Spezialkompressoren.

Boden als natürliche Kältequelle

Zur beliebtesten Kältequelle für kleine und grosse Wohnhäuser mausert sich derweil der Boden: So wie die Wärme in 100 bis 250 Metern Tiefe mit Erdsonden zum Heizen angezapft werden kann, lässt sich das Erdreich mit seiner relativ niedrigen Temperatur im Sommer zum Kühlen verwenden. Die Wärmepumpe selbst muss dafür nichts leisten. Die erdgekoppelte Kühlvariante benötigt nur eine Pumpe. Im Vergleich zu Kältemaschinen ist das Geocooling, das den Boden als natürliche Kältequelle nutzt, ökologisch und energieeffizient.

Erdreich wird regeneriert      

Herzstück ist eine konventionelle Sonde, welche den hausinternen Heizungskreislauf mit dem 10 °C bis 12 °C kühlen Erdreich thermisch in Verbindung bringt. So wird die Wärme aus einem sommerlich aufgeheizten Raum zum Beispiel über die Bodenheizung abgeführt und im Boden «abgeladen». Wärmepumpenanlagen benötigen dafür einen zusätzlichen Wärmetauscher, wodurch sich die Raumtemperaturen jeweils um 2 °C bis 3°C abkühlen können. Der Eintrag von Wärme ins Erdreich ist durchaus willkommen; so wird die unterirdische Heizenergiequelle saisonal regeneriert. Erdgekoppelte Wärmepumpen im Winter zum Heizen und im Sommer zur Kühlung zu benutzen, ist ein steigender Markttrend. In der Stadt Zürich schätzt man, dass rund 10 Prozent der WP-Anlagen reversibel betrieben werden.

Bei der Energieplanung ist abzuwägen, aus welcher Tiefe eine Erdwärmesonde die Energie abzapfen soll. Optimal für den Heizfall sind tiefe Sonden, weil sie mehr Wärme gewinnen können. Der Kühlbetrieb funktioniert dagegen besser, wenn die Ausgangstemperatur niedrig ist, also in den oberen Zonen des durchbohrten Erdreichs.

Kälte aus dem eigenen Eistank

Eine ebenfalls reversibel nutzbare Energiequelle ist der sogenannte Eisspeicher, der nach Bedarf Wärme und Kälte für kleine Wohnhäuser liefern kann. Dazu wird eine Zisterne mit Wärmetauscher im Garten eingegraben, die zusammen mit einer Wärmepumpe und speziellen Solarkollektoren auf dem Dach ein eigenständiges Energieversorgungssystem bilden. Weil der Tankinhalt nach Ablauf der Heizperiode vollständig vereist, lässt sich dies im Sommer zur Kühlung nutzen. Beim Kühlen schmilzt das Eis im Wasserspeicher und kann für die nächste Heizperiode wiederum niederwertige Wärmeenergie liefern. 

Nachtauskühlung mit der Lüftungsanlage

Als Alternative zu kombinierten Heiz-Kühlsystemen bietet sich eine kontrollierte Lüftungsanlage an. Diese entspricht zwar keiner Klimaanlage; dennoch leistet sie, intelligent eingesetzt, einen wirkungsvollen Beitrag zur Regulierung des sommerlichen Raumklimas. So hilft die mechanische Nachtauskühlung überall dort, wo Fenster aus Lärmschutz- oder Sicherheitsgründen geschlossen bleiben sollen. Ist zusätzlich ein Lufterdregister eingebaut, strömt auch tagsüber nur kühle Frischluft ein. Zu beachten ist, dass das Wärmerückgewinnungsaggregat mit einem Sommer-Bypass ausgerüstet ist. Dieser sorgt dafür, dass die Zuluft des automatischen Luftwechsels nicht unnötig erwärmt wird.

Übersicht Kühlsysteme für Wohnhäuser (EFH, MFH)

 

Aktives Kühlen (Geocooling)

 

Passives Kühlen (free cooling)

    Nachtauskühlung (natural cooling)  

Gebäude-technik

Kältemaschine

Sole-Wärmepumpe (WP) mit Erdwärmesonde

WP mit Kühl-Bypass

Solareisspeicher

Solares Kühlen

Kontrollierte Wohnungslüftung, eventuell mit Erdregister

Manuelles Fenster öffnen

Energie-quelle

Elektrische Energie

Erdreich, elektrische Energie

Erdreich, Grundwasser

Wassertank

Sonne

Kühle Aussenluft

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