Alles über Klimatechnik und Klimaanlagen

Klimatechnik einfach erklärt

Heizung, Lüftung und Klimatechnik, kurz: HLK, ist ein Teilbereich der technischen Gebäudeausrüstung (TGA), der den Prozess, die Entwicklung, das Equipment und die Natur des Heizens und Kühlens von Innenräumen beschreibt. Im Hinblick auf Wissenschaften ordnet man HLK dem Maschinenbau zu, er schließt jedoch viele andere Wissenschaftsbereiche ein. Darunter fallen Thermodynamik, Wärmeübertragung, Kühlung, Strömungsmechanik und vieles mehr. Im Englischen wird der Begriff HVAC (für Heating, Ventilation and Air Conditioning) verwendet.

In diesem Ratgeber werden hauptsächlich auf die Klimatechnik eingehen, also dem Teil der Gebäudetechnik, der sich mit allen klimatisierten Innenräumen befasst. Im Allgemeinen bezieht sich dieser Begriff auf das Kühlen der Luft innerhalb eines Gebäudes. Technisch gesehen kann sich dieser Begriff jedoch auch das Heizen, Belüften und in manchen Fällen auch auf das Reinigen der Luft innerhalb von Gebäuden beziehen. Letztendlich kann sich Klimatechnik auf alles beziehen, was in irgendeiner Form damit zu tun hat, den Zustand der Luft innerhalb von Gebäuden zu ändern.

HLK-Anlagen sind also komplexe Maschinen, die viele verschiedene Faktoren berücksichtigen müssen, um ordentlich zu funktionieren. Hierfür sorgt eine Reihe von Sensoren (beispielsweise in Thermostaten) dafür, dass die Steuerung der verschiedenen Lüftungs- und Klimatisierungsprozesse automatisiert abläuft.

Was sind Klima-Steuergeräte?

Ein Klima-Steuergerät kontrolliert die Temperatur in einer bestimmten Umgebung ohne manuellem Eingriff, dafür anhand von Sensoren, die das Klima automatisch auf die gewünschte Einstellung regeln. Die geläufigsten Beispiele hierfür sind Thermostate.

Je nach Komplexität der Klimaanlage und HLK-Technik werden einer oder mehrere Sensoren benötigt. Technologisch ausgereifte Klima-Steuergeräte sind so in der Lage, die Temperatur in mehreren Räumen individuell zu regeln, die Temperatur zu überwachen und je nach Bedarf die Heiz- bzw. Kühlfunktion ein- bzw. auszuschalten.

So funktioniert eine Klimaanlage als Teil der TGA

Grundsätzlich bestehen Klimageräte aus einem Außen- und einem Innengerät, zwischen denen zwei Leitungen für den Transport des Kältemittels sorgen.

1. Zunächst saugt das Klimagerät die (warme) Umgebungsluft an. Im Inneren wird sie dann durch einen Gebläsemotor über ein Netzwerk von hohlen, abgedichteten Metallspulen geleitet. In diesen geschlossenen Spiralen befinden sich die Kältemittelverbindungen. Dabei handelt es sich um Chemikalien, die leicht von einem Aggregatzustand (von flüssig zu gasförmig) zum anderen wechseln können. Dieser als endotherm bezeichnete Prozess, sorgt dafür, dass Wärme auf natürliche Weise aufgenommen wird, in diesem Fall vom Kühlmittel. Die Metallspulen kühlen dadurch schnell ab.
2. Während die Luft über die Spulen strömt, sinkt auch die Temperatur, da diese kontinuierliche Phasenumwandlung weiterhin Wärme einzieht. Die aus der Luft entzogene Feuchtigkeit sammelt sich als Kondenswasser auf den Wärmetauschern und wird abgeleitet.
3. Das gasförmige Kältemittel durchläuft den Kreislauf weiter, um schließlich wieder in den flüssigen Zustand zurückzukehren. Dies geschieht über einen Kompressor, der das Kältemittel verdichtet und so wieder in seine ursprüngliche, flüssige Form bringt.
4. Genauso, wie der Phasenumwandlungsprozesses zuvor zu einer Abkühlung geführt hat, sorgt der umkehrte Prozess nun zu einer exothermen Reaktion, d.h. es wird Wärme abgegeben. Aus diesem Grund befindet sich der Kompressor in der Regel auf einem Außendach oder einer Außenwand. So kann die warme Luft von der unmittelbaren Umgebung und nach draußen geleitet werden.

Die oben beschriebenen Prozesse werden während des Betriebs der Klimaanlage kontinuierlich durchlaufen, wobei die entstehenden Kalt-/Warmluftströme in und aus dem Gebäude geleitet werden. Hierfür regelt ein Thermostat die gewünschte Temperatur, die Sie in einem bestimmten Raum erreichen möchten. Die in Thermostaten enthaltenen Sensoren nehmen die Informationen von Sensoren in den Räumen auf und veranlassen eine entsprechende Reaktion seitens des Klimasystems. Wird zum Beispiel der Luftdruck in einem Netzwerkraum zu hoch, wird diese Information von den Sensoren an die jeweiligen Stellmotoren übertragen. Diese können in einem solchen Fall dann das Auslassgebläse ansteuern, um die Luft aus dem Raum zu leiten und den Gesamtdruck zu verringern (s.a. nächster Abschnitt). Somit werden vollautomatische Gebäudesysteme ermöglicht, die das Innenraumklima sehr präzise steuern können.

Die verschiedenen Arten von Klimaanlagen von groß bis klein sortiert

Der Kauf einer Klimaanlage geht unweigerlich mit einem Kompromiss einher: Soll es lieber ein günstiges, aber weniger leistungsstarkes Gerät sein? Oder doch lieber ein teures, welches aber eine professionelle Montage erfordert? Im Folgenden finden Sie eine Übersicht der Hauptarten sowie deren Vor- und Nachteile.

Beste Kühlleistung: Split-Klimaanlagen

Bei Split-Klimageräten sind die beiden Hauptkomponenten der Klimaanlage, das Innengerät und das Außengerät, physisch voneinander getrennt und werden in zwei Teilen installiert.

Der Vorteil einer Split-Klimaanlage ist der Wegfall eines invasiven Lüftungssystems, welches durch das Innere des Gebäudes geführt werden muss, um die warme Luft abzuleiten, da ein Teil des Transfers bereits draußen stattfindet. Darüber hinaus ist diese Bauform tendenziell geräuscharmer.

Ein weiterer Vorteil ist die Kopplung mehrerer Einzugseinheiten an eine einzige externe Verarbeitungseinheit, wodurch die Anlage insgesamt effizienter läuft. Der größte Nachteil einer Klimaanlage in Split-Bauform ist der Anschaffungspreis. Die höhere Energieeffizienz und die dadurch geringeren Stromkosten gleichen dies in der Regel jedoch langfristig gesehen wieder aus.

Diese Bauform eignet sich für Büros und andere Geschäftsräume, die Tagsüber viel genutzt werden.

Monoblock-Bauweise macht Klimageräte mobil

Mobile Klimaanlagen können bei Bedarf von einem Raum zum nächsten bewegt werden. Allerdings muss stets eine Möglichkeit vorhanden sein, die warme Luft direkt nach außen abzuführen. In der Praxis bedeutet dies, dass das Gerät in der Nähe eines Fensters aufgestellt werden muss. Denn wie für Split-Klimaanlagen gilt auch für mobile Klimageräte: ohne Abluftschlauch bzw. eine Möglichkeit, die warme Luft nach außen abzuführen, kann die Raumtemperatur nicht abgesenkt werden.

Somit hält sich die Mobilität solcher Geräte in Grenzen. Zudem sammelt sich das Kondenswasser mit der Zeit in einem Tank, der dann von Zeit zu Zeit entleert werden muss. Geschieht dies nicht, schaltet sich die Anlage automatisch ab, um keinen Schaden zu nehmen. Für einzelne Räume bieten mobile Klimaanlagen dennoch eine probate Lösung zur Kühlung. Für größere Bereiche hingegen werden sich bestimmte Alternativen als effizienter erweisen.

Dieser Gerätetyp empfiehlt sich vor allem für Privathaushalte.

Mini-Klimaanlagen – kühlen ohne Abluftschlauch

Sogenannte "Mini-Klimaanlagen" erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Kein Wunder, sind sie doch äußerst handlich, leicht zu transportieren und schon ab 30 Euro zu haben. Darüber hinaus funktionieren sie praktisch überall. Sie sind also noch transportabler als mobile Klimageräte – ganz ohne Abluftschlauch.

Das Funktionsprinzip ist ein anderes als bei klassischen Klimaanlagen. Mini-Klimageräte nutzen Verdunstungskälte, um die Luft abzukühlen. In dieser Hinsicht ist es mit einem Ventilator vergleichbar, über das man ein nasses Tuch hängt. Statt diesem verfügen Mini-Klimaanlagen über einen Wassertank, der stets befüllt werden muss. Hier zeigt sich schon der erste Nachteil, denn ist der Wasserstand zu niedrig, lässt die Leistung nach. Daher erfordern diese Geräte ein erneutes Befüllen in regelmäßigen Zeitabständen. Neben der Gefahr eines versehentlichen Überfüllens besteht auch die Möglichkeit, dass das Wasser ausläuft, wenn das Gerät nicht auf einer ebenen und sicheren Unterlage steht.

Ein weiterer, nicht unerheblicher Nachteil ist die teils mangelnde Hygiene, vor allem bei billigen Geräten. Da das Wasser durch das Gerät geblasen wird, bilden sich mit der Zeit Keime und Pilzsporen, die sich dann in der Luft verteilen. Egal, ob Aircooler, Monoblock-Klimaanlage oder Split-Klimaanlage: Achten Sie beim Kauf und bei der Wartung darauf, dass ein Filter vorhanden ist und wechseln Sie diesen regelmäßig aus.

In puncto Leistung können solche Mini-Miniklimaanlagen zwar niemals mit großen Geräten mithalten, verschaffen allerdings in sehr kleinen Räumen durchaus Abkühlung.

Klimaanlagen mit Luftentfeuchter – zwei Geräte in einem

Die Kombination aus Klimaanlage und Luftentfeuchter ist naheliegend, da beide Geräte ähnlich aufgebaut sind. Der Unterschied liegt in der Art und Weise, wie die entzogene Feuchtigkeit abgeleitet wird. Denn während Klimaanlagen die warme Luft nach außen leiten, geben Luftentfeuchtern diese in der Regel in unmittelbarer Nähe wieder ab. Ebenso wird die von Klimageräten aus der Luft entzogene Feuchtigkeit oft zusammen mit der Wärme nach außen abgeleitet. Luftentfeuchter hingegen verfügen normalerweise über einen Behälter für Kondenswasser, der in regelmäßigen Abständen entleert werden muss.

Hierin unterscheiden sich auch die auf dem Markt erhältlichen Kombigeräte. Während günstigere Modelle oftmals manuell entleert werden müssen, sind andere durchaus in der Lage, die Feuchtigkeit nach außen abzutransportieren – vorausgesetzt die dafür notwendigen Leitungswege sind auch vorhanden.

Für Serverräume, in denen sowohl die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit kontrolliert werden muss, stellen solche Kombigeräte eine probate Lösung dar.

Klimaanlangen mit integrierten Heizgeräten als Kombilösung für Sommer und Winter

Kombinierte Klima- und Heizgeräte vereinen Kühl- und Heizfunktion in einem. Sie eignen sich somit für gemäßigtere bzw. wechselhafte Klimazonen, in denen es je nach Jahreszeit sowohl heiß als auch kalt werden kann.

Zum Heißen von Innenräumen muss lediglich die Funktionsweise umgekehrt werden kann. Auf Knopfdruck wird die während des Phasenumwandlungsprozesses entstandene Abwärme nicht nach außen abgeführt, sondern nach innen geleitet.

Kombigeräte sind ein guter Kompromis für kleinere Räumlichkeiten, in denen der Platz schnell knapp wird.