Funktionsweise von Klimaanlagen

Zur Funktionsweise: wie arbeitet eigentlich eine Klimaanlage?

Vereinfacht ausgedrückt, handelt es sich bei einer Klimaanlage um ein Gerät, mit dessen Hilfe die Temperatur in einem Raum bekanntermaßen verringert werden kann. Manche Anlagen ermöglichen sogar eine Umkehrung des Prinzips, indem die betreffenden Räumlichkeiten mit ihrer Hilfe auch leicht erwärmt werden können.

Doch wie arbeiten Klimaanlagen eigentlich? Wie schaffen es die verschiedenen Geräte, binnen kurzer Zeit für angenehme Temperaturen zu sorgen?

Die Aufgabe der Nutzer besteht immerhin in der Regel nur darin, seine jeweiligen Wunschwerte einzugeben. Oft stellt sich nach einiger Zeit jedoch die – durchaus berechtigte – Frage: Wieso kühlt die Klimaanlage eigentlich?

Grundsätzlich ist die genaue Funktion des Gerätes von dessen Bauweise abhängig. Dennoch gibt es einige „Grundregeln“, nach denen die meisten Anlagen funktionieren. Im Folgenden soll aufgezeigt werden, dass es sich bei einer modernen Klimaanlage selbstverständlich keineswegs um ein „Hexenwerk“ handelt. Vielmehr bauen die einzelnen Bestandteile logisch und effizient aufeinander auf, so dass einem hohen Nutzerkomfort nichts im Wege steht.

Wie unterscheiden sich die einzelnen Klimaanlagen voneinander?

Wie bereits in der Einleitung erwähnt, gibt es die klassische Klimaanlage nicht. Im Laufe der Zeit wurden immer mehr Bauweisen entwickelt. Daher ist es mittlerweile möglich, sich auf die Suche nach einem Gerät zu begeben, das optimal zu den eigenen Ansprüchen passt.

Im Wesentlichen unterscheiden sich die verschiedenen Modelle vor allem mit Hinblick auf:

• ihre Leistung
• ihren Aufbau
• die jeweiligen Einsatzbereiche.

Nicht nur aus Gründen des Nutzerkomforts, sondern zudem deswegen, weil sich mit dem passenden Gerät in der Regel auch Geld sparen lässt, ist es sinnvoll, sich im Vorfeld mit der zur Verfügung stehenden Auswahl zu beschäftigen. Auf diese Weise ist es dann möglich, angenehme Temperaturen mit Effizienz zu verbinden.

Die gute Nachricht: aufgrund des breitgefächerten Sortiments haben Kunden mittlerweile auch die Chance, Klimaanlagen in besonders kleinen Räumen zu nutzen. Die Zeiten, in denen sich die Anlagen nur ab einer bestimmten Quadratmeteranzahl gelohnt haben, sind vorbei. Wer heute Wert auf ein hohes Maß an Flexibilität und individuelle Einstellungen legt, kommt mit den modernen Geräten auf seine Kosten.

Das Prinzip der Klimaanlage im Detail

Egal, ob eine Klimaanlage in einem kleinen Zimmer, in einem geräumigen Loft oder in einer großen Fabrikhalle genutzt wird: das Prinzip, nach dem das Gerät arbeitet, ist immer das gleiche. Denn: die Anlage saugt die warme Luft, die sich im Raum befindet, an und kühlt diese im zweiten Schritt herunter.

Um genau das möglichst schnell gewährleisten zu können, kommt Kältemittel zum Einsatz. Ist dieser Prozess abgeschlossen, wird die abgekühlte Luft wieder in den Raum transportiert – und zwar so lange, bis die jeweilige Wunschtemperatur erreicht wurde.

Moderne Klimaanlagen legen selbstverständlich auch viel Wert darauf, dass das Herunterkühlen des Raumes zwar zeitnah, jedoch nicht allzu abrupt geschieht. Ansonsten wäre die Gefahr hoch, dass der Aufenthalt im betreffenden Bereich als unangenehm empfunden wird.

Wie so oft geht es darum, einen überzeugenden Mix aus Endergebnis und Umsetzung zu schaffen. Weiterhin zeichnen sich moderne Klimaanlagen durch eine geringe Grundlautstärke aus. Somit lassen sie sich auch ideal in Büros, in Bibliotheken usw. einsetzen, ohne dass die Nutzer durch unangenehmes Brummen oder Ähnliches gestört würden.

Ein Blick auf die Details: wie ist eine Klimaanlage aufgebaut?

Damit eine Klimaanlage funktionieren kann, ist es wichtig, dass alle Details ideal zusammenarbeiten. Um das oben erwähnte Prinzip, basierend auf dem Ansaugen von Luft, deren Abkühlen und das Abgeben in den Raum, gewährleisten zu können, braucht es – zusätzlich zum bereits erwähnten Kältemittel - im Wesentlichen vier Bestandteile:

1. den Verdichter bzw. den Kompressor
2. den Verflüssiger bzw. den Kondensator
3. ein Expansionsventil (auch „Drosselorgan“ genannt)
4. einen Verdampfer.

Diese greifen optimal ineinander, so dass die betreffenden Räumlichkeiten rasch auf die entsprechende Wunschtemperatur gebracht werden können.

Doch: welche Abläufe spielen sich eigentlich im Inneren der Anlage ab? Welche Aufgaben erfüllen Verdichter, Verflüssiger, Expansionsventil und Verdampfer genau?

1. Der Verdichter komprimiert das Kältemittel

Wie der Name schon ein wenig vermuten lässt, ist es die Aufgabe des Verdichters bzw. des Kompressors, das Kältemittel, das sich in der Klimaanlage befindet, zu komprimieren. Damit genau das funktionieren kann, muss besagtes Kältemittel jedoch im ersten Schritt angesaugt werden. Dies geschieht in Gasform.  Danach wird das Mittel unter einem vergleichsweise hohen Druck in den Kondensator bzw. den Verflüssiger gebracht.

2. Das Kühlen

Befindet sich das (noch gasförmige) Kältemittel dann im Verflüssiger nimmt die Klimaanlage ihre eigentliche Arbeit auf. Denn: jetzt beginnt das Herunterkühlen auf der Basis von Luft, die von außen zugeführt wird. Auf der Basis der entsprechenden Prozesse wird die Temperatur des ehemals warmen Kältemittels immer mehr heruntergefahren. Doch nicht nur die Temperatur ändert sich hierbei! Am Ende des Prozesses ist das Mittel flüssig!

3. Der Weg zurück

Wurde das Kältemittel heruntergekühlt und hat seinen Zustand von „Gas“ auf „Flüssigkeit“ gewechselt, geht der Prozess weiter. Nun tritt das Kühlmittel seinen Weg in den Verdampfer an. Hierzu passiert es unter anderem das oben erwähnte Expansionsventil.

4. Der letzte Schritt und das langsame (oder schnelle) Abkühlen des Raumes

Damit eine Klimaanlage funktionieren und die Luft in den jeweiligen Raum transportiert werden kann, braucht es noch einen Verdampfer. Auch die Bezeichnung dieses Bestandteils lässt vermuten, was an der entsprechenden Stelle passiert.

Das Kühlmittel, das seinen Weg in den Verdampfer angetreten hat, verdampft dort tatsächlich. Damit dies gelingen kann, nutzen die Geräte einfach die Raumtemperatur. Die Luft im jeweiligen Zimmer wird also von der Klimaanlage angesaugt und mit dem Kühlmittel in Kontakt gebracht. So werden alle Grundvoraussetzungen für ein unkompliziertes Verdampfen geschaffen. Hieraus entsteht dann übrigens auch genau die kühle Luft, die es braucht, um die Temperatur im betreffenden Zimmer zu senken.

Weitere Details: Was braucht es noch, um die Funktion einer Klimaanlage zu gewährleisten?

Wie bereits weiter oben erwähnt, basieren moderne Klimaanlagen im Wesentlichen auf vier Hauptbestandteilen. Aber: für einen reibungslosen Betrieb braucht es auch die passenden „Details“.

So nutzen Klimaanlagen unter anderem zusätzlich einen Lüfter, einen Kompressor, spezielle Rohre zum Transport des Kältemittels und Gebläse, um effektiv zu arbeiten.

Zwei weitere, wichtige Faktoren, die oft vergessen werden, jedoch für den Betrieb einer Klimaanlage unerlässlich sind: die Außen- und die Innenluft! Auf diese kann in der Regel in vollem Umfang zurückgegriffen werden. Dennoch ist es beim Einbau der entsprechenden Gerätschaften natürlich immer wichtig, die Gegebenheiten vor Ort zu beachten und somit zu gewährleisten, dass es mit Hinblick auf die entsprechenden Luftströme zu keiner Störung im System kommen kann.

Die Klimaanlage an die eigenen Bedürfnisse anpassen

 Moderne Klimaanlagen ermöglichen es dem Nutzer, einen Raum weitestgehend exakt auf eine bestimmte Wunschtemperatur zu kühlen.

Doch wann ist diese eigentlich erreicht? Ganz einfach: das oben erwähnte Prinzip, welches unter anderem auf:

• dem Kältemittel und seiner „Verwandlung“ von Gas in Flüssig
• viel Druck
• speziellen Röhren

basiert, wird genau so lange immer weiter ausgeführt, bis die individuelle Wunschtemperatur erreicht wurde. Je nach Gerät, Raumgröße und Wert kann das Procedere länger oder kürzer ausfallen. Eine rasche Kühlung bietet den Vorteil, dass Menschen (und – im gewerblichen Bereich – zudem Waren) nicht lange den warmen Temperaturen ausgesetzt sind. Schnell zu kühlen kann jedoch auch zu Einbußen mit Hinblick auf den gebotenen Raumkomfort führen.

Muss – beispielsweise aufgrund besonderer Vorgaben – eine bestimmte Raumtemperatur ohnehin konstant gehalten werden, bleiben die Klimaanlagen häufig durchweg eingeschaltet. 

Was passiert eigentlich mit dem Kältemittel?

Klimaanlagen basieren auf einer Art Kreislaufsystem. Doch was passiert eigentlich mit dem Kältemittel, das im Zuge der Raumkühlung verbraucht wurde?

Wie bereits erwähnt, wird besagtes Mittel unter hohem Druck und (noch) in Gasform eingepresst, bevor es seinen Aggregatszustand ändert und flüssig wird. Die Klimaanlage läuft. Der Raum wird kühler. Und dann?

Im nächsten Schritt wird das Kältemittel wieder zu Gas. So wird es dann dem bekannten Kreislauf wieder zugeführt. Der Wasserdampf der im Rahmen des Prozesses entstanden ist, wird aus dem System geleitet.

Hieraus ergibt sich jedoch auch, dass das Kältemittel, das einen wichtigen Bestandteil des Systems darstellt, bei Bedarf wieder aufgefüllt werden muss. Obwohl die Menge, die in diesem Bereich verdampft, vergleichsweise gering ist, sorgen die entsprechenden Prozesse dafür, dass irgendwann ein Unterschied zwischen „Idealwert“ und Ist-Zustand besteht.

Ein klassisches Zeichen dafür, dass es an der Zeit ist, sich mit dem Auffüllen auseinanderzusetzen: die Anlage kühlt nicht mehr richtig. Doch Vorsicht! Hier sollte auf keinen Fall „Frei Schnauze“ agiert werden. Es gibt verschiedene Arten von Kältemittel und das jeweilige Produkt muss natürlich zur Anlage passen. Ansonsten könnte es sogar sein, dass das neue Kühlmittel nicht mehr verdampft und irgendwann den kompletten Kompressor zerstört.

Die Klimaanlage als Heizung

Viele Klimaanlagen können auch zum Aufwärmen eines Raumes genutzt werden. Je nach Gerät und Leistung sollte diese Funktion jedoch nicht überbewertet werden. Mit einer klassischen Heizung lassen sich Räumlichkeiten meist schneller und intensiver aufheizen. Dennoch handelt es sich dabei um ein tolles „Extra“, das beispielsweise während eines Urlaubs dafür sorgen kann, dass die betreffenden Räume nicht allzu sehr auskühlen.

Damit die Klimaanlage als Heizung genutzt werden kann, wird das oben erwähnte Prinzip einfach umgekehrt. Nun wird einfach die Wärme der Außenluft noch weiter erhöht und in den Raum abgegeben. So entsteht eine Art „Wärmepumpensystem“.

Je nach Gerät und Einsatz handelt es sich bei diesem „Extra“ um eine besonders effiziente Alternative zum klassischen Heizen.

Welche Werte sind mit Hinblick auf die Funktion einer Klimaanlage interessant? 

Um die Möglichkeiten, die im Zusammenhang mit einer Klimaanlage geboten werden, beurteilen zu können, ist es hilfreich, vor dem Kauf verschiedene Werte miteinander zu vergleichen. Besonders interessant ist dabei die Frage, mit welcher Leistung die unterschiedlichen Geräte aufwarten. Dieser Wert wird in kW angegeben und kann dabei helfen, ein Gerät zu finden, das optimal zu den Gegebenheiten vor Ort passt.

Viele Interessenten nutzen zudem auch den SCOP als Orientierungshilfe. Hierüber wird angegeben, wieviel Kilowattstunden Kälte aus einer Kilowattstunde Strom erzeugt werden können. Wer sich auf der Suche nach besonders leistungsstarken Modellen befindet, sollte sich im Bereich der Split Klimaanlagen umsehen.

Monoblock, Split und Co. – besondere Bauweisen von Klimaanalgen und ihre Funktionen

Auch wenn alle Klimaanlagen weitestgehend auf demselben Prinzip basieren, gibt es mit Hinblick auf die oben erwähnte Funktionsweise teilweise deutliche Unterschiede. So zeichnet sich eine Monoblock Klimaanlage beispielsweise dadurch aus, dass alle Elemente in nur einem Gerät verbaut wurden.

Dieses Gerät steht im betreffenden Raum und basiert – nicht wie die Split Klimaanlage, die auf zwei Elemente (innen und außen) setzt– nur auf einem Block. Die entsprechenden Aufgaben, rund um das Aufnehmen und Abgeben der Wärme finden alle in einem einzigen Bereich statt. Lediglich die Luft wird über eine entsprechende Leitung nach draußen geleitet.

Gerade im Zusammenhang mit größeren Räumen und dem Wunsch danach, die Raumtemperatur möglichst schnell wieder herunter zu kühlen, empfiehlt es sich jedoch oft, sich gegen die Mono- und für die Split Variante zu entscheiden. Letztere gelten in der Regel als effektiver – vor allem dann, wenn eine größere Fläche gekühlt werden soll.

Zusammenfassung: Die Klimaanlage funktioniert „von allein“ – oder doch nicht?

Anhand dieses Artikels wurde ersichtlich, dass sich im Inneren einer Klimaanlage viele Vorgänge abspielen, von denen der Nutzer beim Bedienen und der Eingabe der Wunschtemperatur nicht viel mitbekommt.

Für ihn gilt es lediglich:

• sich für das passende Gerät zu entscheiden
• einen geeigneten Standort zu suchen
• seine Wunschtemperatur einzustellen
• auf ausreichend Kühlmittel zu achten
• Wartungsintervalle nicht zu vergessen.

Vor allem letztgenannter Punkt ist für einen reibungslosen Betrieb interessant. Wie oft gewartet werden muss, ist von mehreren Faktoren, unter anderem von der Art der Anlage und der Nutzung abhängig.

Gerade mit Hinblick auf den Austausch von Luftfiltern und Co. sollten keine Kompromisse eingegangen werden. Denn: werden diese nicht regelmäßig gewechselt, können die betreffenden Geräte sogar der Gesundheit schaden, da sie Bakterien und Co. im Raum verteilen.

Grundsätzlich handelt es sich bei einer Klimaanlage jedoch um ein weitestgehend selbstständig funktionierendes Gerät, das sich durch einen hohen Nutzerkomfort auszeichnet.

Da moderne Geräte auf einen Mix aus Stabilität und einer langen Haltbarkeit setzen, gilt es in der Regel nur, Wartungsintervalle und allgemeine Funktionen im Auge zu behalten. Einzelne Details wie Röhre, Verdampfer und Co. überzeugen durch eine verlässliche Funktionsweise und sind – einen hohen Qualitätsstandard vorausgesetzt – dazu in der Lage, auch eine regelmäßige Nutzung problemlos zu gewährleisten.

Fazit:

die Auswahl einer Klimaanlage basiert nicht auf einem bestimmten Funktionsprinzip, da alle Geräte auf gleicher Basis funktionieren. Vielmehr ist es wichtig, sich mit den Gegebenheiten vor Ort, den eigenen Erwartungen und dem zur Verfügung stehenden Budget zu befassen, um eine Anlage zu finden, die optimal passt.