Arten der Klimatisierung

Im Gegensatz zu Lüftungsanlagen, bei der die angesaugte Außenluft nur erwärmt wird, erfüllen Klimaanlagen die vier thermodynamischen Funktionen Heizen, Kühlen, Befeuchten und Entfeuchten. Sie halten selbsttätig und ganzjährig die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit und die Reinheit der Luft auf vorgegebenen Werten. Fehlt eine der Funktionen, handelt es sich um eine Teilklimaanlage.

Gallerie

Je nach Arbeitsweise und Aufstellort lassen sich Klimaanlagen in zentrale und dezentrale Anlagen sowie nach ihrer Lüftungsfunktion in Nur-Luft-, Luft-Wasser-, Luft-Kältemittel- und Nur-Wasser-Anlagen unterscheiden. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Systeme in der Praxis und im Sprachgebrauch oft nicht genau voneinander getrennt werden.

Zentrale Klimaanlagen
Eine zentrale Klimaanlage führt alle erforderlichen Luftkonditionierungen in einem zentralen Zuluftgerät und in einem zentralen Abluftgerät aus. Von der Zentrale verteilen sich Luftkanäle zu den einzelnen Räumen.

Dezentrale Klimaanlagen
Dezentrale Klimaanlagen führen die Luftbehandlungen Förderung, Filtern und Temperieren direkt im Raum aus. Beispiele für dezentrale Klimageräte sind Splitanlagen, Türluftschleiergeräte, Fassadenlüfter und Gebläsekonvektoren. Dezentrale Klimaanlagen sind, obwohl ähnlich aufgebaut, nicht gleichzusetzen mit Raumklimageräten.

Nur-Luft-Anlagen
Bei Nur-Luft-Anlagen erfolgt die Luftaufbereitung ausschließlich über die zugeführte Frischluft. Dies geschieht in Zentralgeräten, die in eine Lüftungszentrale eingebaut sind. Je nach Nur-Luft-Anlagen vor allem in größeren Räumen wie Sälen, Theatern oder Versammlungsstätten. Je nach Art des Volumenstroms wird unterschieden zwischen Einkanalanlagen mit variablem (VVS) und konstantem (KVS) Volumenstrom. Im Gebäudebestand sind darüber hinaus auch noch Zweikanalanlagen zu finden.

Einkanalsystem mit konstanter Zuluft (KVS-Anlagen)
Bei Einkanal-KVS-Anlagen führt ein Zentralgerät die aufbereitete Luft über den Luftkanal einem oder mehreren Räumen zu. Der Volumenstrom ist konstant. In alle Räume strömt Zuluft des gleichen Zustandes. Die individuelle Regelung des Wärmebedarfs ist nur durch zusätzliche Heizkörper möglich. Typische Anwendungen sind Gebäude mit einzelnen Räumen wie Theater, Kinos, Versammlungsräume oder Hallen.

Einkanalsystem mit variabler Zuluft (VVS-Anlagen)
Bei VVS-Anlagen ist der Zuluftstrom variabel, aber die Zulufttemperatur für die einzelnen Räume konstant. Die unterschiedlichen Heiz- und Kühllasten der einzelnen Zonen werden von einem Volumenstromregler durch Änderung der Zuluft ausgeglichen. Anwendungen der VVS-Anlagen sind Büros oder Labore.

Luft-Wasser-Anlagen
Die Luftkonditionierung einer Luft-Wasser-Anlagen erfolgt nicht ausschließlich in der Klimazentrale. Hier findet nur die Grundaufbereitung der Außenluft in Abhänigigkeit von der Außentemperatur (Primärluft) statt. Ein zusätzliches Wassersystem (Zwei,- Drei- oder Vierleiter-Rohrsystem) versorgt die örtlichen Wärmeübertrager mit Heiz-/Kaltwasser. Zum Einsatz kommen vor allem Induktionsgeräte und Gebläsekonvektoren.

Induktionsanlagen
Das zentrale Klimagerät bereitet die sogenannte Primärluft auf. Sie entspricht der Mindestaußenluftrate und ist über das gesamte Jahr konstant. Die Primärluft strömt zu den einzelnen Induktionsgeräten in den Räumen. Von hier strömt sie mit hoher Geschwindigkeit aus Düsen in den Raum und reißt dabei die Sekundärluft mit (Induktion). Gegenüber Nur-Luft-Anlagen ist der Luftvolumenstrom auf 25 bis 30% reduziert, aber dafür viel schneller. Induktionsanlagen werden überwiegend als Hochgeschwindigkeitsanlagen (Hochdruck-Induktionsanlagen) ausgelegt. Induktionsgeräte gibt es zum Einbau in Brüstungen, in Böden und in Decken.

Fan-Coil-Anlagen (Gebläsekonvektoren)
Gebläsekonvektoren sind funktional mit den Induktionsgeräten vergleichbar; der Unterschied besteht im Antrieb. Statt Düsen wird die Luft von einem Radialventilator in den Raum geblasen. Konvektoren sind für den Decken- und Brüstungseinbau verfügbar.

Luft-Kältemittel-Anlagen
Die dezentrale Luft-Kältemittel-Anlage ist eine Kombination aus KVS- und Splitanlage. Diese besteht aus einem Innenteil (Verdampfer), welches dem Raum die Wärme entzieht, und einem Außenteil (Verflüssiger), welches die Wärme an die Umgebung abgibt. Mit einer Splitanlage kann die Luft nur in einem Raum gekühlt und entfeuchtet bzw. im Wärmepumpenbetrieb erwärmt werden. Die Außenluftversorgung übernimmt eine KVS-Anlage.

VRF-Systeme
VRF- oder VRV-Multisplit-Systeme sind weiterentwickelte Splitanlagen. Die Abkürzung VRF steht für engl. Variable Refrigerant Flow, übersetzt variabler Kältemittelmassenstrom. Sie sind das Klimasystem mit den geringsten Platzbedarf. Bei ihnen versorgt eine Außeneinheit mehrere Splitgeräte mit Luftauslässen in vielen Räumen. Am weitesten verbreitet sind Luft-/Luft-Kältemittelanlagen mit elektrischer Wärmepumpe. Es gibt aber auch Systeme mit integrierter Gaswärmepumpe. Sie werden als Zwei- und Dreileiter-Systeme installiert. Bei Zweileiter-Systemen können von einer Außeneinheit entweder alle Räume nur gekühlt oder nur beheizt werden. Die Dreileiter-Systemen besitzen eine zusätzliche Kältemittelleitung und Umschalteinheit. Hier kann eine Außeneinheit variabel unterschiedliche Räume beheizen oder kühlen. Dabei ist eine interne „Wärmeverschiebung“ möglich. Ein Teil der angeschlossenen dezentralen Inneneinheiten kann zum Heizen, ein anderer Teil gleichzeitig zum Kühlen verwendet werden. Die Außeneinheit verknüpft dabei die Energieströme. Damit ist eine hohe Effizienz der Klimaanlage möglich.

Nur-Wasser-Anlagen
Nur-Wasser-Anlagen, auch Stille Kühlsysteme genannt, besitzen keine Luftaustauschfunktion. Zu ihnen gehören Kühldecken,-segel und -konvektoren sowie die Betonkernaktivierung. Für das Abdecken eines hygienischen Luftwechsels müssen ggf. separate Lüftungsgeräte eingesetzt werden.
 
Flächenkühlsysteme
Kühldecken und Kühlsegel führen hohe Kühllasten ab. Sie bieten eine große Gestaltungsfreiheit und mehr Komfort, da bei ihnen gegenüber herkömmlichen Lüftungen keine Zugerscheinungen und Strömungsgeräusche sowie nur geringe Temperaturdifferenzen entstehen. Das erhöht die thermische Behaglichkeit in einem Raum. Flächenkühlsysteme funktionieren prinzipiell wie folgt: Zur Kühlung durchströmt kühles Wasser (meist 16°C) ein Rohrnetz und kühlt die Raumluft ab. Für ein optimales Raumklima sollte die Kühldecke mit einer Entfeuchtungsanlage kombiniert werden. Zur Medienversorgung sind Kühldecken an Heiz- oder Kühlwassersysteme angeschlossen.

Je nach Ort ihres Einsatzes werden Flächenkühlsysteme in Decken-, Wand- und Fußbodenkühlsysteme unterteilt. Geschlossene Deckenkühlflächen können Leistungen von 80 bis 100 W/m² übertragen. Es kommen Systeme in Form von Metallpaneel- und Kassettendecken mit verpressten Rohrschlangen und Wärmedämmung zum Einsatz. Zu den offenen Deckenkühlflächen (100 bis 130 W/m²) zählen Kühlplatten und Kühlsegel. Für Kühlsegel werden Teile der Deckenfläche abgehängt. Für eingeputzte Kühldecken werden Kapillarrohrmatten in den Deckenputz eingelegt und überputzt. Eine Sonderform sind speziell entwickelte Sandwichpaneele mit eingeschäumten Kapillarrohrmatten. Sie kombinieren die Kühldecke mit einem PCM-Latentwärmespeicher und arbeiten mittels Strahlung und Konvektion. Jeder Raum und jede Zone können separat über einen Temperaturregler klimatisiert werden und verfügen zudem über einen Taupunktwächter zur Vermeidung von Kondensat.
 
Bauteilaktivierung
Die thermische Bauteilaktivierung oder Betonkernaktivierung bezeichnet Kühlsysteme (auch Heizsysteme), welche die Gebäudemassen zur Temperierung nutzen. Bei der Bauteilaktivierung werden mäanderförmige Rohrsysteme, meistens aus Kunststoff, in Geschossdecken aus Beton verlegt. Das Kühlmedium ist Wasser. Tagsüber werden Wärmelasten im Beton gespeichert. Nachts gibt der Beton die Wärme wieder an das Kühlwasser ab. Die thermische Bauteilaktivierung eignet sich für den Kühlbetrieb mit Wärmepumpen.

Fachwissen zum Thema

Surftipps

• www.baunetzwissen.de/Heizung > PCM-Latentwärmespeicher