Mit Photovoltaik kühlen

Mit PV, Klimaanlage und Wärmepumpe im Sommer die Innenräume kühlen

So schön der Sommer auch ist: Läuft die Sonne zur Höchstform auf, leiden viele Menschen unter der kreislaufbelastenden Wärme. Wer eine PV-Anlage sein Eigen nennt, hat dagegen Grund zur Freude: Die Anlage produziert gerade jetzt besonders viel Energie – und der Überschuss eignet sich perfekt für den Betrieb einer Klimaanlage. Ist bereits eine Wärmepumpe installiert, kann unter Umständen sogar ganz auf ein Klimagerät verzichtet werden. Wir zeigen, welche Wärmepumpen wie einzusetzen sind und was unter aktiver und passiver Kühlung verstanden wird. Das Thema Klimaanlage kommt dabei keineswegs zu kurz.

Zwei grundlegend verschiedene Systeme

Zum Thema Wärme gehört neben dem Heizen natürlich auch das Kühlen. Dass die Sonne vor allem dann scheint, wenn wir nach Abkühlung lechzen, passt gut mit den Vorlieben von Photovoltaikanlagen zusammen: Sie können auf Hochtouren laufen und ordentlich Strom produzieren. Welche Art der Kühlung in Betracht kommt, richtet sich nach Anspruch und Budget.

Grundsätzlich können zweierlei Systeme zur Kühlung eingesetzt werden: die mit manchen Elektroheizungen oder einer Luftwärmepumpe vergleichbare Klimaanlage – und die zum Heizen konzipierte Wärmepumpe. Die Systeme zu gruppieren, ist nicht ganz einfach. Wir versuchen es mal so:

• Klimageräte, die ausschließlich der Raumkühlung dienen und
• Wärmepumpen, die vorrangig die Heizung unterstützen, doch zur Raumkühlung umfunktioniert werden können.

Unterschiedlich effektiv: Luftkühler und Klimageräte

Beim allsommerlichen Run auf die Baumärkte zieht es viele Menschen zu den Regalen, in denen sie Geräte zur Raumklimatisierung finden. Das Angebot reicht dabei von einfachen Ventilatoren bis zu komfortablen Klimaanlagen. Für welches Modell man sich entscheidet, ist nicht nur eine Frage des Budgets. Während für den Betrieb eines Ventilators nicht mehr als eine Steckdose benötigt wird, erfordern mehrteilige Klimaanlagen eine professionelle Installation. Für die Kühlung der Wohnräume gibt es mehrere Lösungen:

Luftkühler oder Air Cooler

Luftkühler sind im Grunde Ventilatoren mit eingebautem Wassertank. Werden sie eingeschaltet, sorgen sie also nicht alleine durch die vorbeiströmende Luft für Kühlung, sondern zusätzlich durch verdunstendes Wasser. Daher laufen die Geräte auch unter der Bezeichnung Verdunstungskühler. Können bei einem Air Cooler zudem Kühlakkus oder Eis in den Wassertank gefüllt werden, erhöht dies die Kühlwirkung. Nach Ventilatoren sind Luftkühler die einfachsten Geräte zur Raumkühlung. Ihre Wirksamkeit ist nicht sehr hoch, ihre Anschaffung erschwinglich. Einfache Standgeräte liegen je nach Komfort (Stufenschaltung, Bedienung per Fernsteuerung) häufig bei ca. 100–180 Euro; besser ausgestattete Modelle können auch über 200 Euro kosten, Tischgeräte teils deutlich darunter. Die auf Rollen laufenden Standgeräte haben eine Leistung zwischen 60–65 und 100–120 W.

Mobile Klimageräte oder Monoblock-Klimaanlagen

Leisten Ventilatoren und Luftkühler zu wenig, um die gewünschte Abkühlung herbeizuführen, kann die Anschaffung eines mobilen Klimageräts sinnvoll sein. Es wird als Monoblock-Klimaanlage an der Steckdose angeschlossen und in Fenster- oder Balkontürnähe im Raum platziert. Um die warme Luft abzutransportieren, muss ein Abluftschlauch in das gekippte Fenster nach draußen gehängt werden. Wichtig ist auch, das Zurückströmen der warmen Luft zu verhindern. Dies gelingt mit einfach zu befestigenden, zum Schlauch passenden Fensterabdichtungen.

Im Unterschied zum Luftkühler arbeitet die Klimaanlage mit einem Kühlmittel und Kompressor. Die Anschaffungskosten für mobile Monoblock-Geräte mit 5.000 bis 7.000 BTU/h beginnen bei ca. 200 Euro. Für eine Kühlleistung von 12.000 BTU/h liegen einfache Geräte aktuell teils schon bei rund 270–300 Euro; je nach Ausstattung und Marke sind etwa 300 bis 500 Euro oder mehr möglich.

Vorteile eines mobilen Klimageräts in Monoblock-Bauweise:

• schnell betriebsbereit durch einfaches Anschließen
• keine Inbetriebnahme durch Klimatechniker erforderlich
• mobil durch Laufrollen, dadurch flexible Aufstellung
• preisgünstig in der Anschaffung

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Einbau-Klimageräte oder Split-Klimaanlagen

Split-Klimaanlagen sind duale Systeme, die aus mehreren Teilen bestehen: einem Außengerät und einem oder mehreren Innengeräten. Die normalerweise an der Wand montierten Innengeräte beherbergen nur das Gebläse mit dem Wärmetauscher. Der Kompressor und die Kältemittelpumpe befinden sich im außen befestigten Geräteteil. Eine Kältemittelleitung verbindet beide Anlagenteile fest miteinander. Da der Geräusche verursachende Kompressor draußen bleibt, arbeiten Split-Klimaanlagen wesentlich leiser als Monoblockgeräte.

Die Installation von Split- und Multisplit-Anlagen erfordert einen oder mehrere Mauerdurchbrüche. Das Anschließen der Kältemittelleitung am Innen- und Außengerät sowie die Inbetriebnahme nehmen Klimatechniker vor. Gemäß EU-Verordnung 2024/573 über fluorierte Treibhausgase – sie hat die frühere Verordnung 517/2014 zum 11. März 2024 abgelöst – dürfen Klima-Splitgeräte nur von zertifizierten Fachbetrieben installiert und in Betrieb genommen werden. Die neue F-Gase-Verordnung schreibt außerdem strengere Grenzwerte für das Treibhauspotenzial der eingesetzten Kältemittel vor: Klima-Splitgeräte für den Privatbereich nutzen heute häufig R32 (GWP 675) oder zunehmend natürliche Alternativen. R32 gilt allerdings nur als Übergangslösung: Nach Artikel 11 der EU-Verordnung 2024/573 dürfen Monoblock- und Split-Luft-Wasser-Wärmepumpen bis 12 kW Nennleistung ab dem 1. Januar 2027 nur noch mit Kältemitteln mit einem GWP von 150 oder weniger neu in Verkehr gebracht werden; für Split-Luft-Luft-Klimaanlagen gilt eine entsprechende GWP-Schwelle ab dem 1. Januar 2029. Neue Single-Split-Geräte mit R410A sind wegen des hohen GWP seit 2025 grundsätzlich nicht mehr verkehrsfähig, bestehende R410A- und R32-Anlagen dürfen aber weiter betrieben und regelkonform gewartet werden.

Die meisten Split-Klimaanlagen ermöglichen zudem einen Umluft- bzw. Ventilatorbetrieb. Sie bewegen und filtern dabei vor allem die Raumluft; frische Außenluft liefern nur spezielle Geräte mit Frischluftfunktion oder separate Lüftungsanlagen. Neben der Luftreinigung erledigen diese Klimageräte damit zugleich die Entfeuchtung der Luft. Die Bedienung erfolgt in der Regel per Fernsteuerung.

Sogenannte Inverter-Klimageräte können sogar noch mehr: Sie drosseln ihre Leistung, wenn die Wunschtemperatur im Raum erreicht wird. Das heißt, Klimaanlagen mit Inverter-Technologie passen die Leistung des Klimakompressors dem Kühlbedarf an. Diese Aufgabe übernimmt ein Frequenzumrichter (Inverter). Klimaanlagen ohne Inverter passen die Kühlleistung durch den Wechsel unterschiedlich langer Perioden von Betrieb und Stillstand des Kompressors an.

Das hat natürlich seinen Preis – der auch von der Energieeffizienz bestimmt wird: A++‑Geräte mit Inverter werden zwischen ca. 700 Euro (9.000 BTU/h) und ca. 1.200 Euro (18.000 BTU/h) angeboten. Besonders effiziente Klimasplitgeräte der EEK A+++ reichen bei 12.000 BTU/h je nach Marke und Ausstattung von deutlich unter 1.000 Euro bis zu Premiumsets um 2.000 Euro. Jedes weitere Innengerät schlägt mit etwa 500 Euro zu Buche. Hinzugerechnet werden müssen natürlich immer die Kosten für die Montage und Inbetriebnahme.

Vorteile einer Split-Klimaanlage im Vergleich zur mobilen Version:

• effizienter, weil keine Luft von außen eindringt
• platzsparend durch Außenaufstellung eines Geräteteils
• geräuschärmer durch Verbannung des Kompressors nach draußen
• alternative Nutzung als Heizung
• mit Inverter zusätzlich schneller, konstanter und energieeffizienter

Wärmepumpe kann im Umkehrbetrieb kühlen

Wenn das Kühlprinzip einer Split-Klimaanlage auch dem einer Wärmepumpe gleicht, gibt es dennoch einen entscheidenden Unterschied: Mit einer Wärmepumpe wird der Raum nicht über die Luft, sondern über die Wasserleitungen des Heizungssystems gekühlt. Und auch hier gibt es zwei Varianten: die aktive und die passive Kühlung.

Mit der Luft-Wasser-Wärmepumpe die Raumluft aktiv kühlen

Von einer aktiven Kühlung spricht man, wenn der Verdichter für kühle Raumluft sorgt. So arbeiten sowohl Split-Klimageräte als auch die meisten Wärmepumpen. Damit eine Wärmepumpe auch kühlen kann, muss sie reversibel, das heißt, der Kältekreislauf muss umkehrbar sein. Beim Kauf sollte man daher darauf achten, ob die Wunschanlage unter der Bezeichnung reversible Wärmepumpe geführt wird.

Doch wie läuft dieser Prozess genau ab? Das Heizen mit einer Wärmepumpe haben wir im Beitrag Solarstrom und Wärmepumpe kombinieren beschrieben. Beim Heizen wird die Wärme der Außenluft entzogen und in einem Kreislauf erst verdampft, dann verdichtet, verflüssigt und entspannt/ausgedehnt. Beim Kühlen findet der Prozess umgekehrt statt: Die Wärme wird der Innenluft entzogen, der Verflüssiger wird zum Verdampfer, das Kältemittel wird über den Verdichter zum zweiten Wärmetauscher, jetzt Verflüssiger, geführt. Dafür ist ein zweites Expansionsventil notwendig. Für die automatische Umschaltung der Fließrichtung sorgt ein 4-Wege-Ventil.

Die aktive Kühlung mit einer Wärmepumpe ist effizient und zugleich sehr effektiv. Der Stromaufwand hält sich in Grenzen, um die Raumtemperatur – je nach Gebäude, Verteilsystem und Taupunktbegrenzung – spürbar abzusenken.

Mit erdgekoppelten Wärmepumpen die Raumluft passiv kühlen

Erdgekoppelte Wärmepumpen ist ein gemeinsamer Begriff für Erdwärme-/Sole- und Grundwasserwärmepumpen. Bei diesen kann der Wärmepumpenkreislauf ebenfalls umgekehrt – und damit im Sommer zur aktiven Kühlung genutzt werden.

Das ist aber noch nicht alles: Mit dem Erdreich oder dem Grundwasser kann die Innentemperatur auch auf natürliche Art gesenkt werden. Nämlich dann, wenn der Wärmetauscher die Wärme einfach an das kühlere Medium abgibt. Das natürliche Kühlen, im Fachjargon „natural cooling“ funktioniert mithilfe der Umwälzpumpe des Heizkreises: Über einen Wärmetauscher wird Wärme aus dem Heizungswasser an die Wärmequellenanlage – also an Sole-/Erdwärme- oder Grundwasserkreis – übertragen; Verdichter, Kältekreis und Kältemittel bleiben dabei ungenutzt. Die Umwälzpumpe lässt das Wasser im Heizkreislauf zirkulieren und klimatisiert so die Innenräume. Das auf dem Weg wärmer gewordene Wasser gelangt in einem Kreislauf wieder in den Boden und kühlt dort erneut ab. Im besten Fall wird sogar die Innenraumwärme bis zur nächsten Heizperiode dort gespeichert.

Da der Verdichter ausgeschaltet bleibt, benötigt diese Art des Kühlens nur sehr wenig Antriebsenergie. Das macht die passive Kühlung energieeffizienter als die aktive Kühlung. Auf der anderen Seite ist die passive Kühlung weniger effektiv: Je weiter der Sommer fortgeschritten ist, desto wärmer wird auch die Umgebung und desto weniger Wärme kann sie aufnehmen. Je nach Anlage und Gebäude senkt die Methode die Raumtemperatur typischerweise um etwa 3 °C, in günstigen Fällen bis rund 5 °C. Dies geschieht jedoch deutlich langsamer als bei der aktiven Kühlung.

Wichtig zu wissen, dass dieses System nur mit einer Flächenheizung gut funktioniert. Hausbesitzer mit einer Fußbodenheizung, Decken- oder Wandheizung können von der passiven Kühlung im Sommer eine angenehme Klimatisierung erhoffen. Ist ohnehin bereits eine Sole- oder Grundwasser-Wärmepumpe installiert, ist die passive Kühlung im Betrieb sehr günstig; für Wärmetauscher, NC-Box, Regelung oder Einbau können dennoch Nachrüstkosten entstehen.  

Welche Kühllösung passt zu wem?

Welches System sinnvoll ist, hängt von vier Faktoren ab: dem tatsächlichen Kühlbedarf, der vorhandenen Heizungsanlage, der baulichen Situation und dem Budget. Wer nur an wenigen Tagen im Jahr punktuell für Abkühlung sorgen möchte, fährt mit einem Luftkühler oder einem mobilen Monoblock-Gerät am günstigsten. Soll dauerhaft ein ganzer Wohnbereich gekühlt werden, sind Split-Geräte deutlich effizienter und leiser – sie lassen sich zudem im Winter zum Heizen nutzen. Wer ohnehin eine reversible Wärmepumpe plant oder bereits eine erdgekoppelte Anlage betreibt, bekommt die Kühlung quasi als Nebenfunktion mit dazu. Eine Photovoltaik-Anlage spielt ihre Stärken bei allen aktiven Systemen aus, weil der Strombedarf gerade dann am höchsten ist, wenn die Sonne am meisten liefert. Welcher Lösungstyp gut zur eigenen Situation passt, zeigt die folgende Übersicht:

Fazit

Ob Tropennächte (mind. 20 °C) oder Tropentage (mind. 30 °C): Mit einer Möglichkeit zur Raumkühlung lässt sich’s aufatmen. Durch die spürbare Veränderung unseres Klimas wird die Nachfrage auf dem Kühlsektor in Zukunft sicher noch weiter wachsen – wodurch einerseits wohl die Preise etwas fallen, andererseits aber auch der Strombedarf weiter ansteigen wird. Günstiger als mit einer Photovoltaik-Anlage können die aktiv kühlenden, sehr effektiv arbeitenden Aggregate kaum gespeist werden.

Insbesondere die in ihrer Funktion umkehrbaren Wärmepumpen spielen hier ihre Vorteile aus. Energieeffizienter und damit auch klimaschonender ist das passive Kühlen mit einer bestehenden Flächenheizung. Das Umrüsten einer Sole-Wasser-Wärmepumpe für die passive Fußbodenkühlung, so das Ergebnis einer Studie des Umweltbundesamts, ist sogar wirtschaftlicher als das Nachrüsten einer automatischen Sonnenschutzanlage

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