Klimaanlagen gelten seit langem als Geräte zur Luftkühlung an heißen Tagen. Manche Menschen erinnern sich an eine Zeit, als die Klimaanlage nur zum Kühlen gedacht war. Seit vielen Jahren können Klimaanlagen auch zur Beheizung von Räumen eingesetzt werden. Nahezu jedes Split-Gerät ist mit einer reversiblen Wärmepumpe ausgestattet, was bedeutet, dass der Betrieb umgekehrt werden kann. Diese Funktion eröffnet neue Einsatzmöglichkeiten für Klimaanlagen, insbesondere in Zeiten kühlerer Temperaturen.
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Aufbau und Funktionsprinzip der Klimaanlage
Die wichtigsten Elemente, die es den Geräten ermöglichen, die grundlegende Kühl- oder Heizfunktion auszuführen, sind:
-
Vierwegeventil, - Kompressor,
- Dehnstoffelement,
- Wärmetauscher (Verdampfer/Kondensator)
- Lüfter.
Im Innengerät:
- Wärmetauscher (Kondensator/Verdampfer)
- Lüfter.
Die Wärmetauscher der Innen- und Außengeräte einer Raumklimaanlage werden je nach Betriebsart abwechselnd Verdampfer oder Kondensator genannt.
- Verdampfer – darin verdampft der Faktor in einen gasförmigen Zustand und gibt kalte Luft an die Luft ab
- Kondensator – darin kondensiert das Kältemittel in einen flüssigen Zustand und gibt Wärme an die Luft ab
In der Praxis erfolgt die Zuordnung der gewählten Betriebsart (Kühlen/Heizen) zum Gerät durch den Endanwender über die entsprechende Taste am Regler.
Je nach eingestelltem Muster leitet das Vierwegeventil das Kältemittel zum Kondensator. Beim Kühlen fungiert das Außengerät als Kondensator. Bei einem Heizvorgang wird das Innengerät zum Kondensator.
Das Funktionsprinzip der Klimaanlage im Kühlprozess
Das Kältemittel wird im Kompressor komprimiert, wobei sowohl der Druck als auch die Temperatur des Kältemittels ansteigen. Anschließend wird das warme Medium zum 4-Wege-Ventil umgeleitet, das die Richtung des Mediumflusses und damit den Kühl-/Heizbetriebsmodus bestimmt. Im Kühlbetrieb wird das Medium zum Wärmetauscher (Kondensator) der Außeneinheit gepumpt. Die Luftzirkulation im Wärmetauscher (Kondensator) wird durch einen Ventilator erzwungen, die Wärme des Kältemittels wird an die Außenluft übertragen, das Gas kondensiert und wird flüssig.
Die Flüssigkeit gelangt in das Expansionselement (Kapillare oder elektronisches Expansionsventil EEV), durch das das Medium gedrosselt wird – sein Druck und seine Temperatur werden deutlich reduziert. Das abgekühlte flüssige Medium wird dem Wärmetauscher des Innengeräts (in diesem Fall dem Verdampfer) zugeführt. Das Innengerät ist mit einem Ventilator ausgestattet, der die Luftzirkulation erzwingt. Das Kältemittel verdampft am Wärmetauscher (Verdampfer) und gibt die Kälte an die Raumluft ab und übernimmt so die Kühlfunktion. Gleichzeitig wird das Medium durch die vom Ventilator aus dem Raum angesaugte warme Luft erwärmt und geht dadurch zunächst in den gasförmigen Zustand über. Anschließend kehrt es zum Kompressor zurück und der Vorgang wiederholt sich.
Das Funktionsprinzip der Klimaanlage im Heizprozess
Im Heizbetrieb arbeitet die heimische Klimaanlage in die entgegengesetzte Richtung. Das Kältemittel wird im Kompressor des Außengeräts komprimiert, wobei seine Temperatur ansteigt. Anschließend wird das warme Medium zum 4-Wege-Ventil umgeleitet, das die Richtung des Mediumflusses und damit die Betriebsart Kühlen/Heizen bestimmt.
Im Heizbetrieb wird das Medium direkt zum internen Wärmetauscher (Kondensator) der Einheit gepumpt. Der im Innengerät eingebaute Ventilator erzwingt die Luftzirkulation im Kondensator und die Wärme des Kältemittels wird an den Raum abgegeben, während das Gas kondensiert und sich in eine Flüssigkeit verwandelt (immer noch unter hohem Druck). Verflüssigtes Gas in Form einer Flüssigkeit gelangt in das Expansionselement der externen Einheit, bei dem es sich um eine Kapillare oder ein thermostatisches Expansionsventil EEV handeln kann. Die Flüssigkeit wird gedrosselt, um ihren Druck bzw. ihre Temperatur zu senken. Das Kältemittel wird dem Verdampfer des Außengeräts zugeführt. Der Ventilator erzwingt die Luftzirkulation am Verdampfer. Das Kältemittel wird durch die Außenluft erhitzt und wird gasförmig. Das erhitzte gasförmige Kältemittel kehrt zum Kompressor des Geräts zurück, wo es erneut komprimiert wird und so seine Temperatur erhöht. Der Vorgang wiederholt sich.
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Heizung mit Klimaanlage während der Übergangszeit
In der Übergangszeit (Frühjahr/Herbst), wenn die Außentemperatur nicht extrem niedrig ist, sind Klimaanlagen mit Heizfunktion eine perfekte Lösung. Mit dieser Lösung können wir die Inbetriebnahme der Hauptwärmequelle im Herbst deutlich verzögern oder sie im Frühjahr früher abschalten.
Klimaanlage als Ergänzung zu einer alternativen Wärmequelle
Auch als Ergänzung zu einer bestehenden Wärmequelle eignet sich diese Lösung gut. Beispielsweise wird die Klimaanlage nach längerer Abwesenheit im Winter, bevor die Hauptwärmequelle den Raum erwärmt (insbesondere bei einer Fußbodenheizung, die sich durch eine hohe thermische Trägheit auszeichnet), die Temperatur schnell auf eine angenehme Temperatur anheben. Bei einem Ausfall eines Gaskessels, eines Festbrennstoffkessels oder einer Wärmepumpe rettet eine Klimaanlage mit Heizfunktion die Situation für die Zeit der Reparatur.
Ordnungsgemäße Installation des Außengeräts
Erwähnenswert ist, dass das Außengerät nicht zu niedrig platziert werden sollte. Während dies im Sommer aufgrund der Abkühlung kaum ins Gewicht fällt, besteht im Winter die Gefahr einer Schneedecke. Darüber hinaus kann das aus der mit einer Heizung ausgestatteten Auffangschale ablaufende Wasser unter dem Gerät gefrieren. Durch langanhaltenden Frost bildet sich Eis, das eine Gefahr für das darüber befindliche Gerät darstellt. Es lohnt sich, ein zusätzliches Heizkabel im Kondensatablaufrohr der Tropfschale einzusetzen.
Auswahl der Klimaparameter zum Heizen
Zunächst müssen Sie die Frage beantworten: Wie wollen Sie das Gerät nutzen? Wir wählen eine Klimaanlage, die nur zum Kühlen gedacht ist, und eine andere, wenn sie auch zum Heizen genutzt wird. Hier konzentrieren wir uns auf die Aspekte, die wir bei der Auswahl einer Klimaanlage berücksichtigen sollten, die Räume auch bei Minustemperaturen heizt.
Der Satz für den Ganzjahresbetrieb in der Heizfunktion besteht aus einem Satz Heizgeräte, zu denen die Kompressor-Kurbelgehäuseheizung und die Tropfschalenheizung gehören. Der Hauptzweck der Kurbelgehäuseheizung besteht darin, insbesondere bei niedrigen Umgebungstemperaturen für eine angemessene Betriebstemperatur des Öls oder Fetts im Kompressor zu sorgen. Das Erhitzen des Öls trägt dazu bei, den Mechanismen im Inneren des Kompressors Fließfähigkeit und Flexibilität zu verleihen, was besonders wichtig sein kann, wenn der Kompressor bei kalten Bedingungen gestartet wird. Es funktioniert, wenn das Gerät nicht funktioniert und die Außentemperatur unter 1 °C liegt. Diese Heizung verhindert, dass sich Feuchtigkeit und Kondenswasser im Kompressor ansammeln, was zu Korrosion und Problemen mit der Leistung oder Haltbarkeit des Geräts führen könnte. Unabhängig von der gewählten Betriebsart der Klimaanlage bildet sich im System (Verdampfer) Kondenswasser, das aus dem System abgelassen werden muss.
Beim Heizvorgang fungiert das Außengerät als Verdampfer. Und hier ist im Winter eine Tropfschalenheizung erforderlich, um ein Einfrieren des Kondenswassers zu verhindern. Beim Abtauen des Wärmetauschers entsteht ebenfalls oder vielleicht hauptsächlich Kondensat. Die Klimaanlage schaltet auf Kühlfunktion und erwärmt die Wärmetauscherlamellen mit warmer Luft. Ohne Heizung ist die Gefahr des Einfrierens und der Eisbildung groß und kann zu Schäden am Gerät führen. Bei der Auswahl einer Klimaanlage lohnt es sich zu prüfen, ob ein solches Set für den Ganzjahresbetrieb zum Standard des Geräts gehört oder ob es separat erworben werden muss.
Energieklasse und Effizienz des Geräts
Bei der Untersuchung dieser Parameter analysiert man am besten das Datenblatt und das Energieetikett des Geräts. Die Energieeffizienzklasse für Klimaanlagen reicht von D bis A+++. Klasse A bedeutet das energieeffizienteste Gerät. Erwähnenswert ist hier, dass das gleiche Gerät in der Kühlfunktion eine andere Energieklasse und in der Heizfunktion eine andere haben kann. Der zweite wichtige Parameter, der bei der Auswahl einer Klimaanlage berücksichtigt werden sollte, ist der SCOP-Wert.
Sie ist im Datenblatt des Gerätes zu finden und bestimmt das Verhältnis zwischen Heizleistung und Stromverbrauch. Zur Berechnung des SCOP-Index wird der Betrieb der Klimaanlage bei 4 verschiedenen Außentemperaturen – 7°C / 2°C / 7°C / 12°C – berücksichtigt und durch Bildung eines gewichteten Durchschnitts aus der entsprechenden Formel ermittelt Erhalten Sie die saisonale Energieeffizienz für die Heizung. Wenn der SCOP also 3,6 beträgt, bedeutet dies, dass eine bestimmte Klimaanlage im Durchschnitt aus 1 kW Strom bis zu 3,6 kW Heizenergie erzeugt. Kurz gesagt: Je höher der SCOP, desto effizienter und energiesparender ist die Klimaanlage.
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