Klimaanlage

Eine Klimaanlage ist eine Anlage zur Erzeugung und Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen Raumklimas. Je nach Zielsetzung sorgt sie für konstante Temperatur durch Erwärmung oder Kühlung der Luft, reguliert die Luftfeuchtigkeit durch Ent- oder Befeuchtung, oder sie reduziert den Staubanteil in der Luft durch Filterung.

Allgemeines

Der entscheidende Unterschied der Klimaanlage gegenüber konventionellen Heizungs- und Luftreinigungsanlagen ist die Fähigkeit, auch kühlen zu können. Physikalisch gesehen besteht die Hauptaufgabe einer Klimaanlage oft darin, Entropie aus Wohn- und Arbeitsbereichen heraus in die Umwelt zu exportieren. Hierzu verfügt sie über eine Wärmepumpe, wie sie, jedoch weniger leistungsfähig, auch in Kühlschränken vorzufinden ist.

Grob gesprochen sorgt eine Wärmepumpe dafür, dass auf der einen Seite Wärme weggenommen wird (wodurch Kälte übrig bleibt), und dann auf der anderen Seite abgegeben wird. Folglich benötigt eine Klimaanlage immer ein Medium, an das sie die "Abfall-Temperatur" abgeben kann - also Wärme, wenn gekühlt werden soll, oder Kälte, wenn geheizt werden soll. Am häufigsten wird hierzu die Außenluft verwendet, bei mobilen Standgeräten hin und wieder auch Leitungswasser.

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Klimaanlagen benötigen zum Kühlen oder Heizen sehr viel Energie: Leistungsstarke Ventilatoren müssen für die Umwälzung der Luft sorgen, und die Wärmepumpe erfordert einen starken eingebauten Kompressor. Entsprechend teuer sind sie im Unterhalt.

Klimaanlagen werden auch immer öfter zum Heizen verwendet, da sie rund 2/3 der abgegebenen Wärmemenge aus der Außenluft entnehmen, und nur 1/3 der abgegebenen Wärmemenge elektrisch aufnehmen (Wärmepumpenprinzip). Moderne Geräte erreichen Leistungszahlen von 4–5 im Heiz- und Kühlbetrieb, d. h. nur noch 20–25 % der benötigten Wärmemenge kommen aus der Steckdose. Splitklimageräte mit Wärmepumpenfunktion sind deshalb weit effizienter als Elektroheizungen. Es werden für größere Objekte bereits Wärmerückgewinnungsanlagen gebaut, bei denen die Abwärme im Kühlbetrieb das Brauchwasser erwärmt.

Außerdem werden Klimageräte auch in Europa durch die verstärkte Nachfrage Jahr für Jahr günstiger. Kleinklimageräte sind in Deutschland schon mal unter 150 Euro erhältlich, Splitgeräte erhält man schon für ca. 170 Euro. Wie bei anderen Haushaltsgeräten werden die Geräte in Energieeffizienzklassen von A (gut) bis G (schlecht) eingeteilt, die Angabe ist mittlerweile Pflicht.

Als Splitgeräte werden solche Klimaanlagen bezeichnet, die über eine Außeneinheit (Kondensator/Kompressor) und eine mit dieser verbundenen Inneneinheit (Verdampfer), evtl. auch mehrere Inneneinheiten (Multi-Splitanlagen), verfügen. Zum technischen Verständnis des ablaufenden Kreisprozesses in Splitgeräten siehe Abschnitt "Kompressionskälteanlagen" unter dem Kapitel Kältemaschine.

Die Anforderungsprofile für Klimaanlagen sind sehr verschieden, entsprechend gibt es viele Erscheinungsformen für sie. Angefangen bei Großanlagen, die ganze Wolkenkratzer temperieren, über Anlagen in Flugzeugen, Zügen und Autos bis hin zum Kleinklimagerät für den privaten Hausgebrauch.

Kleinklimageräte treten häufig in zwei Versionen auf: Zum Einen als mobile Monoblockgeräte mit einem Abluftschlauch, der aus dem Fenster gehängt werden kann (ähnlich einem Wäschetrockner-Abluftschlauch), andererseits als mobile oder stationäre Split-Geräte mit einem speziellen Außengerät, welches über einen Kühlmittelschlauch mit dem Innengerät verbunden ist. Moderne Split-Klimaanlagen verfügen heutzutage über eine sog. Wärmepumpenschaltung, die es ermöglicht, die Klimaanlage auch im Herbst, Winter und Frühling als energiesparende Zusatzheizung bis zu einer Außentemperatur von bis zu –15 °C zu betreiben.

Geräte mit Abluftschlauch haben den großen Nachteil, dass die nach außen geblasene Abluft sofort wieder durch (warme) Außenluft, die durch das geöffnete Fenster oder durch Türritzen einströmt, ersetzt wird und somit ein großer Teil der Wirkung der Klimaanlage wieder zunichte gemacht wird. Ferner sind diese Geräte meist viel lauter als Split-Geräte.

Bekannt aus den USA ist auch eine Klimaanlage von der Größe eines Mikrowellenherdes, die in einen Fensterrahmen gestellt werden kann, und die Abwärme direkt nach außen abgibt. Dazu ist es jedoch erforderlich, den Rest des Fensterrahmens gegen die ansonsten wieder eintretende Abluft zu verschließen, was nur bei den in den USA üblichen Fenstern, die nach oben aufgeschoben werden, wirklich praktikabel ist.

Klimaanlagen werden insbesondere in den Subtropen und Tropen eingesetzt, um Wohn- und Arbeitsbedingungen zu schaffen, die denen moderaterer Klimazonen entsprechen. Sie sind in vielen warmen Ländern die Voraussetzung für den Aufbau wettbewerbsfähiger Industrien, so wie sie ursprünglich dem Süden der USA erst den Anschluss an die industrielle Entwicklung des Nordens ermöglicht hatten. Ohne Klimatisierung könnten beispielsweise die heranwachsenden Industrienationen Südostasiens ihr Wachstumstempo nicht durchhalten.

Daraus ergeben sich jedoch neue und belastende Probleme wie sehr hohe Energiekosten, Überlastungen der Energieversorger und lokale Klimaveränderungen. Aus diesem Grund nennen die Menschen im Großraum Tokio ihr Gebiet, das etwa auf der geografischen Höhe von Rom liegt, bereits "Hitze-Insel".

Klimaanlagen in Fahrzeugen

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Auch in Fahrzeugen aller Art, z. B. in Luftfahrzeugen und Kraftfahrzeugen, können Klimaanlagen eingesetzt werden. Oftmals wird dabei auch von Klimatronik (oder Klimatronic, Climatronic) oder Klimaautomatik gesprochen. Der generelle Unterschied liegt in der Bedienungsart und/oder Ansprechart der Bauteile der Klimaanlage. Eine Klimatronik sowie eine Klimaautomatik werden elektronisch geregelt, dagegen funktionieren ältere Anlagen nur über Drehregler oder mechanisch, dabei spricht man von "manueller" Klimaanlage. Zudem ist es mit modernen Klimaautomatiken in Fahrzeugen sogar möglich, die Temperatur für Fahrer, Beifahrer sowie Rückbank separat einzustellen.

Klimaanlagen steigern nicht nur den Komfort, sondern auch die Sicherheit. Insbesondere bei hohen Temperaturen nimmt die Konzentrationsleistung des Fahrers erheblich ab. Früher noch als verzichtbarer Luxus abgetan, erlebten Kfz-Klimaanlagen in Deutschland in den 90er Jahren einen regelrechten Boom. In bestimmten Fahrzeugklassen gilt heute ein Gebrauchtfahrzeug ohne Klimaanlage schon als nahezu unverkäuflich. Der Betrieb des Klimakompressors erhöht allerdings auch den Arbeitswiderstand des Motors und somit auch den Verbrauch. Der Mehrverbrauch reicht in der Realität von nicht messbar bis über 5l/100km. Wie hoch er letztendlich ist, hängt neben den Betriebsbedingungen von Motorleistung und Bauart des Klimakompressors ab.

Klimaanlagen können aber auch bei älteren Fahrzeugen nachgerüstet werden. Der Aufwand dafür ist oft erheblich, da in der Regel das Armaturenbrett ausgebaut werden muss. Darunter ist der so genannte Verdampfer verborgen, die Montage kann nur geschultes Fachpersonal vornehmen. Die älteren Kältemittel sind in der Vergangenheit in Verruf geraten. Das gilt insbesondere für das FCKW R12, welches in erheblichem Maße die Ozonschicht schädigt. Aus diesem Grund ist es 1995 in Deutschland verboten worden, in heutigen Anlagen wird in der Regel R134a verwendet. Oftmals unterschätzt wird die nötige Wartung von Klimaanlagen in Kraftfahrzeugen. Die Hersteller sehen eine Lebenszeitfüllung ohne Wartung vor. Problematisch jedoch sind die flexiblen Gummischläuche, welche nie vollkommen abdichten. Die Anlage sollte ca. alle drei Jahre auf etwaige Verluste an Kühlmittel geprüft werden, sowie ggf. der Austausch des sog. Trocknerfilters vorgenommen werden.

Klimaanlagen in Schiffen

Auf Schiffen ist der Betrieb einer Klimaanlage sehr viel einfacher und kostengünstiger, da hier die Abfalltemperatur über das praktisch unbegrenzt zur Verfügung stehende und relativ kalte Seewasser abgegeben werden kann. Aus diesem Grunde können auch wesentlich tiefere Temperaturen erreicht werden. Beispiele für solche als "Kaltwassersatz" bezeichneten Klimageräte findet man z. B. auf fast allen Schiffen der Deutschen Marine.

Siehe auch

Literatur

Recknagel-Sprenger-Schramek, Taschenbuch für Heizung Klimatechnik - ISBN 3-486-26214-9
Maake-Eckert, Pohlmann Taschenbuch der Kältetechnik - ISBN 3-7880-7310-1
Klaus Daniels, Gebäudetechnik, Ein Leitfaden für Architekten und Ingenieure - ISBN 3-7281-2727

Weblinks

Quellen

Verbrauchsmessungen des WDR

Hersteller

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