Klimatechnik und ihre Funktionsweise

Die Klimatechnik von Raumklimageräten basiert, wie die kältetechnischen Anlagen auch, auf einem geschlossenen Kältekreislauf. Kältemittel – oder auch: Arbeitsmedien – sind in der Klimatechnik maßgeblich verantwortlich für das Funktionieren eines Klimagerätes.

Das Arbeitsmedium der Klimatechnik verdampft bei niedrigen Temperaturen und nimmt dabei Wärme auf. Wird nun die Raumluft über den Luft-Wärmeaustauscher (Verdampfer) geführt, in dem das Kältemittel zirkuliert, dann entzieht es der Raumluft Verdampfungswärme und verwandelt sich vom flüssigen in den dampfförmigen Zustand.

Die Raumluft kühlt sich bei dieser Klimatechnik um einige Grad ab. Ein Verdichter saugt das dampfförmige Kältemittel an und verdichtet es. Infolge des höheren Drucks steigt die Temperatur an und das Kältemittel gelangt so auf eine höhere Temperatur. Für diesen Vorgang in der Klimatechnik ist zusätzliche elektrische Energie notwendig.

Das Kältemittel, das nun unter hohem Druck steht und eine hohe Temperatur aufweist, gelangt jetzt zum Außenluft-Wärmeaustauscher (Verflüssiger). Hier gibt das Kältemittel die Wärme, die dem Raum entzogen wurde und die elektrische Aufnahmeleistung des Verdichters an die Außenluft wieder ab. Dabei verflüssigt es sich. Anschließend baut ein Expansionsventil den hohen Druck des flüssigen Kältemittels wieder ab und mit dieser Klimatechnik kann der Kreislauf des Klimagerätes von Neuem beginnen.

Damit Klimaanlagen ein angenehmes Klima schaffen können, muss die Klimatechnik auf die Bedingungen der Räume zugeschnitten werden. Die Art und Größe der entsprechenden Anlage ergibt sich in der Klimatechnik nach der Errechnung der Kühllast. In die Berechnung der Kühllast fließen verschiedene Faktoren wie Raumgrößen, Fensterflächen und vieles mehr ein.
In der Klimatechnik definiert der Temperaturbereich eines Klimagerätes gleichzeitig seine Einsatzgrenzen. Innerhalb dieser Temperaturspanne verläuft die Klimatechnik des Gerätes sicher und störungsfrei. Damit die Druck- und Temperaturverhältnisse im Kältekreis die einzelnen Bauteile wie Verdichter und Verflüssiger nicht beeinträchtigen, legt man in der Klimatechnik für die Außentemperatur eine obere und untere Einsatzgrenze fest. Die Höchstgrenze bei der Kühlung ist maximal 43 °C Grad Außentemperatur, die untere Grenze bei 15 °C. Geeignete Winterregelungen bei der Klimatechnik ermöglichen das Absenken der unteren Grenzen bis auf –10°C Grad.

Bei der Klimatechnik sind besonders die inneren Wärmelasten zu berücksichtigen. Wenn die Wärme in einem Raum zum Großteil aus so genannten inneren Wärmelasten besteht, also etwa Beleuchtung oder EDV-Anlagen, ist bei der Klimatechnik oft sogar im Winter eine Kühlung nötig. Das erlaubt jedoch die untere Einsatzgrenze nicht: So setzt die Winterregelung die Lüfterleistung des Außenventilators stufenlos herunter, um die Wärmeabgabe des Verflüssigers im Außengerät zu reduzieren. Auf diese Weise lässt sich mittels der Klimatechnik von Klimageräten eine stufenlose Anpassung des Temperaturniveaus im Kältekreislauf bis Außentemperaturen von –10°C Grad Celsius erreichen.

Das Kältemittel nimmt Wärme auf und verdampft, wenn feuchtwarme Luft über den Verdampfer gelangt. So kühlen sich Verdampfer und Luft ab. Dabei reduziert sich die absolute Luftfeuchtigkeit, danach verflüssigt sich der Wasserdampf am Taupunkt und kondensiert aus. Wenn das Klimagerät als Wärmepumpe arbeitet, so fällt das Kondensat am Außengerät an.

Wenn die Ein- und Austrittsöffnungen der Luft beim Klimagerät blockiert sind, mindert sich im günstigsten Fall die Kühlleistung. Im Regelfall aber schaltet das Klimagerät bei Erreichen seiner Einsatzgrenzen ganz ab. Sollten Außengeräte mehrfach aufgestellt werden, sollte man bei der Klimatechnik besonders darauf achten, dass sich die Luftströme nicht negativ beeinflussen. Die Austrittsöffnung eines Gerätes darf sich beispielsweise nicht direkt hinter der Eintrittsöffnung eines weiteren Gerätes befinden, denn das zweite Gerät saugt die warme Abluft an. Die warme Abluft würde steigende Außentemperatur simulieren und der integrierte Temperaturfühler würde daraufhin Temperaturen oberhalb der Einsatzgrenze messen und das Klimagerät würde sich abschalten.

Hinsichtlich der Klimatechnik sind bei Raumklimageräten einige Bedingungen zu beachten, beispielsweise etwa die Höhenunterschiede von Innen- und Außengerät, die richtige Installation oder die Ableitung des Kondensats. Ferner sind bei der Klimatechnik die Isolierung von Kondenswasserleitungen und von Kältemittelleitungen und die Funktionsweise der Zweischlauchtechnik zu berücksichtigen.

Maximale Höhenunterschiede

Der Höhenunterschied zwischen Innen- und Außengerät darf die vorgeschriebenen Werte nicht überschreiten. Andernfalls droht ein Schmierölmangel im Verdichter.

Installation der Innengeräte

Um unangenehme Zuglufterscheinungen zu vermeiden, sollten Innengeräte neutral im Raum angeordnet werden. Bei richtiger Kühllastberechnung der Klimatechnik ist die Kühlleistung der Raumklimageräte immer ausreichend dimensioniert, eine Installation in unmittelbarer Nähe von Menschen ist deshalb nicht erforderlich. Sie kann das Wohlbefinden sogar beeinträchtigen.

Ableitung des Kondensats

Die Ableitung des Kondensats geschieht in der Regel automatisch. Bei der Installation von Splitgeräten sollte die Ableitung ein natürliches Gefälle haben. Wenn dies nicht möglich ist, können zusätzliche Kondensatpumpen zum Einsatz kommen. Bei diesen Pumpen sind die maximal möglichen Förderhöhen und -strecken zu beachten. In der Klimatechnik haben zeitgemäße Pumpen eine Sicherheitsabschaltung, die das Klimagerät bei Störung abschaltet und Wasserschäden verhindert.

Isolierung von Kondenswasserleitungen und Kältemittelleitungen

Durch eine Isolierung der kalten Kondensatleitung lässt sich ein Kontakt mit feuchtwarmer Luft vermeiden – so entstehen weder Schwitzwasser noch Wasserschäden. Kältemittelleitungen im Klimagerät müssen durchgängig diffusionsdicht isoliert werden, um Leistungsverluste und Schwitzwasserbildung an kalten Splitleitungen zu umgehen. Bei der Klimatechnik sind deshalb geeignete Isolationsstoffe zu verwenden.

Zweischlauchtechnik

Bei der Klimatechnik mobiler Kompaktgeräte kommt die Zweischlauchtechnik zum Einsatz. Bei Kompaktgeräten befinden sich alle Bauteile des Kältekreises im gleichen Gehäuse.

Bei der Zweischlauchtechnik saugt der erste Schlauch Luft von außen an, die über den Verflüssiger geleitet wird. Die aufgenommene Wärme und Feuchtigkeit (Kondensat) wird bei dieser Klimatechnik über den zweiten Schlauch wieder abgeführt.