Um die aktive Kühlung im Kältekreis einzuleiten, muss die Flussrichtung des Kältemittels im Kältekreis geändert werden, sodass der Verdampfungsvorgang des Kältemittels nicht im Verdampfer stattfindet, sondern im Verflüssiger. Das dampfförmige Kältemittel strömt vom Kompressor über das Umschaltventil zum Verdampfer und wird in ihm verflüssigt, da das Kältemittel die Energie an die Sole abgibt. Das Umschalten bzw. der Richtungswechsel des Kältemittels im Kältekreislauf geschieht durch ein am 4-Wege-Umschaltventil angebrachtes 230 V Magnetventil, welches unterschiedliche Druckleitungen mit dem Kompressordruck beaufschlagt. Diese Druckleitungen bewegen wiederum einen Kolben im Ventil und leiten das Kältemittel entsprechend um. Im Heizbetrieb ist das 4-Wege Umschaltventil spannungslos. Erst im Kühlbetrieb wird es mit 230 Volt beaufschlagt.
Hinweis: Bei aktiver Kühlung darf man als Sole kein Ethanol verwenden, da der Flammpunkt im Kühlbetrieb erreicht werden kann.
Schnittdarstellung Vier-Wege-Umschaltventil Bild:Vaillant
Anschließend gelangt das Kältemittel zum elektronischen Expansionsventil EEV 1 (5) (es kann in zwei Flussrichtungen des Kältemittels arbeiten) und wird stark entspannt, verliert dabei extrem an Druck und Temperatur. Danach durchströmt das Kältemittel den Economizer, ein Energieaustausch findet nicht statt (Zwangsdurchströmung). Die Temperatur des Kältemittels ist nun niedriger als die Temperatur des Heizsystems und kann daher Energie vom Heizsystem aufnehmen. Dies kann bei aktiver Kühlung über den Fußboden und/oder über Fancoils erfolgen. Das dampfförmige Kältemittel strömt vom Verflüssiger kommend über das 4-Wege Umschaltventil in den Kompressor
und wird von diesem wieder stark verdichtet. Der Kältekreislauf beginnt von vorn.
Aufbau und Funktionsweise Kältekreis
Der Kältekreis besteht im Wesentlichen aus den folgenden Hauptkomponenten:
Verdampfer (9), Scrollkompressor (8), Kondensator (2), Zusatzverdampfer (3) für Dampfzwischeneinspritzung in den Kompressor und zwei elektronischen Expansionsventilen (5, 7). Die Wärmepumpe ist zusätzlich mit einem 4-Wege-Umschaltventil (1) zur aktiven Kühlung ausgestattet. Zwei Filter (4, 6) jeweils vor und hinter den Expansionsventilen dienen zum Schutz vor Verschmutzung.
Die folgende Darstellung ist ein Beispiel unter den nachstehenden Bedingungen:
- Vaillant WP flexoTHERM mit Wärmequelle Luft/Sole
- Soleeinlass 41 °C, Soleauslass 47,5 °C,
- Vorlauftemperatur Heizung: 18 °C
- Rücklauftemperatur Heizung: 23 °C
Ist die aktive Kühlung vorgesehen, so ist ein Kompakter-Pufferspeicher mit 40 Liter Nennvolumen einzusetzen (als Kältepuffer) Das Puffervolumen ist notwendig da die WP mit einem On-Off Kompressor arbeitet. Weiterhin müssen die nachfolgenden Fußboden-Kreise zur Kühlung immer Mischerkreise sein. Die Einzelraumregler der FBH müssen über ein Schaltkontakt Kühlung die zu kühlenden Kreise öffnen. Die Vorlauftemperatur im Kühlbetrieb in der Wärmepumpe ist in der Regel niedriger als die geforderte Temperatur des Fußbodenkreises. Bei einer Vorlauftemperatur der Wärmepumpe von ≤ 5°C wird die aktive Kühlfunktion auf jeden Fall unterbrochen.
Der Installateur muss sicherstellen, dass die verbaute Erdsonde für aktive Kühlung geeignet ist und die nationale Gesetzgebung (z.B. Genehmigung durch die untere Wasserbehörde) eingehalten wird. Bei Erdreich/Sole erfolgt eine Begrenzung (Wärmepumpensoftware) der aktiven Kühlung auf 40°C Soleaustrittstemperatur. Wird diese Temperatur überschritten, dann schaltet der aktive Kühlbetrieb aus. Grund hierfür ist ein Schutz der Erdsonde vor Beschädigung
und Austrocknung.
Hinweis: Aktive Kühlung ist bei der Verwendung von Flächenkollektoren nicht erlaubt, da die darüberliegende Vegetation geschädigt wird.
