Funktionsweise einer Klimaanlage
Klimaanlagen funktionieren auf dem Prinzip der Verdampfung. Verdampfung entzieht der Umgebung Wärme, es wird kühler. Um schon bei niedrigen Temperaturen dieses Prinzip zu nutzen, braucht man Kältemittel. Das sind Flüssigkeiten, die in der Regel sogar bei Minusgraden verdampfen. In einer Klimaanlage fließen sie innerhalb eines geschlossenen Rohrsystems.
In diesem Rohrsystem findet ein geschlossener Kältekreislauf statt. Dieser beginnt im sogenannten Verdampfer. Hier verdampft das Kältemittel und nimmt dabei Wärme auf. Dadurch wird es im Raum kühler. Anschließend saugt der Verdichter das Kältemittel an. Im Verdichter wird es eng und ziemlich warm, das Kältemittel wird zusammengeschoben. Diesen Vorgang nennt man Komprimierung. Im sogenannten Verflüssiger wird der Kältemitteldampf danach wieder abgekühlt und die Wärme an die Außenluft abgeben. Dadurch verflüssigt sich das Kältemittel wieder. Um den hohen Druck, unter dem das Kältemittel hierbei noch steht, zu verringern, passiert es das Expansionsventil (Drosselorgan). Hier wird der Druck reduziert und das Kältemittel kann nun erneut durch Verdampfung Wärme aufnehmen, es fließt zurück zum Verdampfer. Der Kältekreislauf beginnt von vorne.
Eine Klimaanlage, die ein Innen- und ein Außengerät hat, zwischen denen das Kältemittel zirkuliert, nennt man Split-Klimaanlage. Wenn man den Kältemittelkreislauf umkehren kann, spricht man von einer Wärmepumpe.
Anstatt das Kältemittel in den Raum zu transportieren, kann die Kühlung auch über einen gekühlten Wasserkreislauf mit einem Kaltwassersatz als Außengerät und einem Gebläsekonvektor als Innengerät erfolgen. Im Gebläsekonvektor wird dem Raum die Wärme entzogen und an den Wasserkreislauf übergeben. Die vom Wasser aufgenommene Wärme wird nun über den Verdampfer des Kaltwassersatzes dem Kältekreislauf übergeben. Danach erfolgt die Wärmeabgabe an die Umgebung nach dem oben beschriebenen Prozess.
Funktionsweise einer Wärmepumpe
Die Funktionsweise der Wärmepumpen entspricht der umgekehrten Nutzung eines Kühlschranks oder einer Klimaanlage: Das Außengerät nimmt je nach Bauart die in der Luft, im Grundwasser oder im Erdreich enthaltene Wärme auf, transportiert diese auf ein höheres Energielevel und gibt diese Wärme in den Innenraum ab. Wird dieser Kreislauf umgekehrt, kann eine Wärmepumpe einen Raum auch kühlen.
Heizen mit einer Wärmepumpe
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Im Verdampfer wird das flüssige Kältemittel zu einem Gas verdampft, indem einer Quelle erneuerbarer Energie (Luft, Wasser, Erdwärme oder Solarwärme) Wärmeenergie entzogen wird.
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Im Verdichter wird das Kältemittelgas verdichtet. Dabei steigt die Temperatur des Kältemittelgases.
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Der Verflüssiger gibt die im Kältemittelgas enthaltene Wärmeenergie an das Heizungssystem ab, wobei das Kältemittel wieder aus dem gasförmigen Zustand in den flüssigen Zustand übergeht. Die in der Abbildung genannten 35 °C beziehen sich auf Wassersysteme. Wird mit Luft geheizt, liegt die Ausblastemperatur über der menschlichen Körpertemperatur, damit keine Zugerscheinungen auftreten.
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Im Expansionsventil wird der Druck des Kältemittels verringert. Dies hat eine Verdampfung des Kältemittels zur Folge, und der Kreislauf beginnt von neuem.
Kühlen mit einer Wärmepumpe
Um einen Raum zu kühlen, wird der Kreislauf einfach umgekehrt.
