1. Informationen zur Klimaanlage
Was ist eine Klimaanlage?
Wie der Name verrät, sind Klimaanlagen Anlagen der Klima- und Lufttechnik. Sie konditionieren die Luft und sorgen dadurch für eine angenehme Raumluftqualität. Diese Aufgabe erfüllen sie unabhängig von technischen oder menschlichen Emissionen, Wetter oder Abwärme. Klimaanlagen funktionieren ähnlich wie Kühlschränke. Die Gemeinsamkeit liegt darin, dass beide Geräte – entgegen dem physikalischen Grundgesetz – Wärmeenergie von einem Ort mit niedriger Temperatur zu einem Ort mit höherer Temperatur transportieren. Als Transportmittel nutzen Sie ein Kältemittel – teilfluorierte Kohlenwasserstoffe –, welches in einem geschlossenen Kreislauf permanent zirkuliert und sich abwechselnd in flüssigem sowie gasförmigem Aggregatzustand befindet.
Grundsätzlich sind Klimaanlagen dazu in der Lage, vier Funktionen zu erfüllen:
- Sie ändern die Lufttemperatur durch Heizen oder Kühlen.
- Sie regulieren die Luftfeuchtigkeit durch Be- oder Entfeuchten.
- Sie sind fähig, die Luftgeschwindigkeit zu ändern.
- Sie filtern Luftpartikel wie Pollen, Krankheitserreger oder Staub.
Nicht jede Klimaanlage übt alle vier Funktionen aus. Sobald sie jedoch eine Kühlfunktion einnehmen, werden sie als Klimaanlagen bezeichnet. Die Bandbreite an Klimaanlagen ist enorm. Sie existieren in verschiedenen Ausführungen, Leistungen und Bautypen. Zu den bekanntesten unter ihnen gehören Single-Split-Klimaanlagen. Sie bestehen jeweils aus einer Außen- und Inneneinheit, die über Kältemittelleitungen verbunden sind.
Einige Split-Klimaanlagen sind zugleich auch Wärmepumpen. In diesen Fällen funktioniert der Kältekreislauf umgekehrt: Das Kältemittel entzieht Umweltmedien Wärme, um diese auf ein höheres Temperaturniveau zu bringen und als nutzbare Wärmeenergie an Innenräume abzugeben. Dies ist sogar bei frostigen Minusgraden bis zu -15 Grad Celsius möglich. Mittlerweile nutzen moderne Klimaanlagen die Inverter- bzw. variable Drehzahl-Technologie. Mit dieser lassen sich die Kompressor-Drehzahl, die Kältemittelgeschwindigkeit sowie die Kühlleistung passgenau einstellen. Zudem sind moderne Klimaanlagen internetfähig und können auch in die Gebäudeautomation eingebunden werden.
Komponenten einer Klimaanlage
Obwohl es unterschiedliche Varianten gibt, bestehen alle Klimaanlagen aus vier Bauteilen, durch welche das Kältemittel fließt:
- Verdichter.
- Verflüssiger.
- Verdampfer.
- Expansionsventil.
Verdichter
Der Verdichter saugt das gasförmige Kältemittel an und verdichtet es. Dadurch erhöht sich dessen Temperatur. In der Regel werden in Klimaanlagen Hubkolben-, Rollkolben- sowie Scrollverdichter eingesetzt, die durch Elektromotoren angetrieben werden. Der Verdichter befindet sich in der Nähe des Verflüssigers.
Verflüssiger
Der strombetriebene Verflüssiger bzw. Kondensator hat die Aufgabe, das Kältemittel vom gasförmigen in den flüssigen Aggregatzustand zu bringen. Im Verflüssiger gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebung ab und kondensiert. Während sich der Kondensator bei Split-Klimaanlagen in der Außeneinheit befindet, ist er bei Monoblock-Anlagen mit allen anderen Komponenten in einem Gehäuse im Gebäudeinneren verbaut.
Verdampfer
Im Verdampfer nimmt das flüssige Kältemittel die Umgebungswärme der Raumluft auf und verdampft. Im Gegenzug wird die abgekühlte Luft in den Raum zurückgeblasen. Da an den Verdampferspiralen die Raumtemperatur niedrig ist, kondensiert dort Wasser. Denn abgekühlte Luft nimmt weniger Luftfeuchtigkeit auf. Daher ist eine Leitung notwendig, mit der das Kondenswasser abgeleitet wird.
Expansionsventil
Das Expansions- bzw. Drosselventil hat die Aufgabe, den Druck des Kältemittels zu reduzieren und bewirkt eine Volumenzunahme des Kältemittels. Während ein geringer Teil des Kältemittels bei diesem Vorgang verdampft, verbleibt der andere im flüssigen Zustand. Das Expansionsventil befindet sich in der Nähe des Verdampfers.
Funktionsweise einer Klimaanlage paradigmatisch anhand einer Single-Split-Klimaanlage erklärt
- In das Gebäude strömt über eine Rohrleitung flüssiges Kältemittel. Wichtig zu wissen ist, dass das Kältemittel in einem hermetisch abgeschlossenen Kreislauf permanent zirkuliert.
- Der Druck in der Rohrleitung wird mithilfe eines Expansions- bzw. Drosselventils verringert. Dadurch sinkt die Temperatur des flüssigen Kältemittels bis unter die Lufttemperatur im Gebäudeinneren.
- An einem Verdampfer und mit Unterstützung durch ein Gebläse findet dort ein Wärmeaustausch mit der Luft statt. Während die Raumluft bei diesem Vorgang abkühlt, erwärmt sich das Kältemittel in der Röhre und wird gasförmig.
- Das gasförmige Kältemittel verlässt das Gebäudeinnere und wird von einem Kompressor angesaugt, wo das Fluid komprimiert wird. Dadurch stoßen die Moleküle häufiger aneinander, wodurch sich die Temperatur des Kältemittels erhöht.
- Anschließend wird das gasförmige Fluid zum Kondensator weitergepumpt. Dort gibt das Kältemittel Wärme an die Umgebung ab und kondensiert.
- Das flüssige Kältemittel wird in das Gebäude zurückgeleitet und der Kreislauf beginnt von vorne.
