Luft-Luft-Wärmepumpen: effiziente Klimaanlagen für Heizen und Kühlen

Luft-Luft-Wärmepumpen, allgemein bekannt als Klimaanlagen, transportieren Wärmeenergie zwischen Innenluft und Außenluft und können auf diese Weise Innenräume von Gebäuden sowohl heizen als auch kühlen. Im Winter entzieht eine solche Wärmepumpe der Außenluft Wärmeenergie und transportiert diese Wärmeenergie in das Gebäude, und die Innenräume werden geheizt. Im Sommer wird dieser Prozess umgekehrt, und die Räume werden gekühlt. In diesem Leitfaden finden Sie die endgültige Antwort auf die Frage, was eine Klimaanlage ist. Wir entmystifizieren Klimatisierungssysteme und erläutern ihren Werdegang. Wir erklären, wie Klimatisierungssysteme funktionieren und was ihre Hauptkomponenten sind. Zudem erfahren Sie, wie diese Systeme Komfort und Wohlbefinden in Wohngebäuden und auch in anderen Gebäuden erhöhen können.

Was ist eine Klimaanlage?

Fälschlicherweise werden Luft-Luft-Wärmepumpen oft auf die simple Vorstellung von „Luft kühlen“ reduziert. In Wirklichkeit handelt es sich um ausgeklügelte Systeme für die Klimatisierung. Diese Systeme können nicht nur heizen und kühlen, sondern die Raumluft auch umwälzen und reinigen. Genau genommen ist mit „Klimatisierung“ der Prozess der Behandlung der Luft gemeint. Im Rahmen dieser Behandlung wird die Luft in einem von Menschen belegten Raum umgewälzt bzw. ausgetauscht und dabei gereinigt und auf die gewünschte Temperatur gebracht.

Viele Verbraucher setzen „Klimatisierung“ immer noch nur mit „Kühlen“ gleich. Diese enge Sicht überschattet den tatsächlichen Nutzen einer Luft-Luft-Wärmepumpe als Lösung für die Klimatisierung von Raumluft zu jeder Jahreszeit. Es ist wichtig, dass wir das gesamte Bild sehen – insbesondere, weil mit weltweit steigenden Temperaturen die Klimatisierung der Innenraumluft immer weniger einen Luxus und mehr und mehr eine Notwendigkeit darstellt. Moderne Klimaanlagen, zu denen auch Luft-Luft-Wärmepumpen zählen, leisten mehr als nur simples Kühlen. Diese Anlagen sorgen zu jeder Jahreszeit für angenehme und gesunde Raumluft mit der gewünschten Temperatur.

Wie funktioniert eine Klimaanlage?

Eine Luft-Luft-Wärmepumpe transportiert Wärmeenergie zwischen Außenluft und Innenraumluft und kann dadurch die Innenraumluft genau auf die gewünschte bzw. erforderliche Temperatur bringen. Der entscheidende Punkt dabei ist, dass Klimaanlagen Wärmeenergie nutzen, also die einem Objekt aufgrund der Bewegungen seiner Atome und Moleküle innewohnende Energie. Werden die Bewegungen dieser Teilchen schneller, gibt das Objekt Wärmeenergie ab. Befindet sich das Objekt in einem geschlossenen Raum und steht unter Druck, beschleunigen sich diese Bewegungen sogar noch schneller, wodurch die Wärmeenergie schnell ansteigt.

Luft-Luft-Wärmepumpen erfassen Wärmeenergie aus der sie umgebenden Luft mithilfe eines Kältemittels. Die Bewegungen der Teilchen des Kältemittels werden anschließend im geschlossenen Raum eines Verdichters beschleunigt. Und was ist im Winter? Nun, die Luft enthält immer Wärmeenergie. Eine Luft-Luft-Wärmepumpe kann Ihr Zuhause auch bei minus 25 Grad Celsius heizen. Zudem ist Kühlen möglich. Damit ist stets eine optimale Klimatisierung gegeben, zu welcher Jahreszeit auch immer.

Hauptbestandteile einer Klimaanlage

Eine Klimaanlage setzt sich aus den folgenden vier Grundbestandteilen zusammen:

• Verdampfer-Wärmetauscher
• Verdichter
• Verflüssiger-Wärmetauscher
• Expansionsventil

Jeder einzelnen dieser Baugruppen kommt eine ganz bestimmte Rolle im Kreisprozess der Kältemaschine zu. Der Verdampfer-Wärmetauscher befindet sich im zu klimatisierenden Raum. In diesem Wärmetauscher nimmt das Kältemittel Wärmeenergie auf. Der, sich meist außerhalb des Gebäudes befindende, Verdichter bringt das Kältemittelgas auf einen höheren Druck und damit auf eine höhere Temperatur. Der Verflüssiger-Wärmetauscher gibt die vom Kältemittel aufgenommene Wärmenergie an die Außenluft ab, und das Expansionsventil steuert den Zufluss von Kältemittel in den Verdampfer.

Außer diesen Hauptbestandteilen finden sich noch die für das Zirkulieren von Luft durch das System unerlässlichen Ventilatoren. Zudem sorgen Ventilatoren für eine gleichmäßige Temperaturverteilung. Viele Klimaanlagen sind außerdem mit Filtern ausgestattet. Diese Filter erfassen Staub, Pollen und sonstige in Form von Schwebeteilchen in der Luft vorhandenen Verunreinigungen. Bei zentralisierten Lüftungssystemen dienen Luftkanäle als Autobahn für die konditionierte Luft. Energieeffizienz und Raumluftqualität solcher Systeme sind in hohem Maße von Sauberkeit und Wärmedämmung dieser Kanäle abhängig.

Wir betonen ausdrücklich die hohe Bedeutung von integrierten Technologien für Filtration und Reinigung der Luft. Unsere Systeme sind mit Filtern ausgestattet, die in der Lage sind, Feinstaub und Allergene aus der Luft zu entfernen. Derartige Systeme sind besonders für Wohnräumlichkeiten interessant, in denen sich Kinder, ältere Leute oder Allergiker aufhalten. Nach Angaben der European Ventilation Industry Association (EVIA) kann Raumluft tatsächlich einen um bis zum Fünffachen höheren Verschmutzungsgrad aufweisen als Außenluft. Das unterstreicht die heutige enorme Bedeutung von Klimaanlagen für Gesundheit und Wohlbefinden.

Temperaturregelung und intelligente Regelungssysteme

Immer mehr moderne Klimaanlagen sind mit Technologien für eine intelligente Temperaturregelung ausgestattet. Die Sensoren und Thermostate dieser Klimaanlagen messen nicht nur die Umgebungstemperatur, sondern erkennen auch die Anzahl und den Aufenthaltsort von Personen im Raum und die vom Nutzer der Klimaanlage bevorzugten Bedingungen. Diese Systeme passen sich in Echtzeit an den Zustand der Raumluft an. Dadurch ist Wohlbefinden zu jeder Zeit sichergestellt und gleichzeitig sinkt der Energieverbrauch. Einige Modelle der Oberklasse können den Energieverbrauch anhand prädiktiver Algorithmen und Bewegungserkennung sogar um bis zu 30 % senken.

Durch Integration in intelligente Hausautomations-Systeme können Nutzer anhand der DAIKIN Onecta-App Einstellungen der Klimatisierung ihres Zuhauses, wie Luftstromrichtung und Betriebsart, von jedem Ort auf der Welt aus vornehmen. Auch mittels Sprachsteuerungsassistenten wie Alexa oder Google Home oder über zentrale Hausautomations-Systeme ist das möglich.

Eine weitere Innovation ist die Zonen-Temperaturregelung. Solche Systeme können die Luft in jedem einzelnen Raum individuell konditionieren. Nutzer können nur diejenigen Räume kühlen, die tatsächlich gekühlt werden sollen, anstatt das ganze Haus zu kühlen. Das sorgt nicht nur für ganz individuelles Wohlbefinden, sondern vermeidet auch Energieverschwendung – eine erhebliche Sorge, da bereits etwa 10 % des Verbrauchs an Elektroenergie weltweit auf das Raumkühlen entfällt.

Die Vorteile einer sachgemäßen Klimatisierung

Die Vorteile eines gut funktionierenden Luft-Luft-Wärmepumpen-Systems reicht weit über einfaches Wohlbefinden hinaus. Solche Systeme bringen viel mehr, und zwar Folgendes:

• Lebensrettende Technologie: Zu hohe Temperaturen stehen in Verdacht, bei älteren Menschen eine höhere Sterblichkeit zu verursachen. Ein Kühlen der Raumluft kann zum Verhindern von Hitzeschlag und Dehydratation beitragen. In einer immer wärmer werdenden Welt wird Klimatisierung zu einem wesentlichen Bestandteil der Infrastruktur für öffentliche Gesundheitsfürsorge.
• Höhere kognitive Leistungsfähigkeit: Eine Studie von Harvard kam zu dem Ergebnis, dass Studenten in auf 22 °C heruntergekühlten Räumen bei Tests zu kognitiven Fähigkeiten um 13 % besser abschnitten als Studenten in wärmeren Umgebungen. Ein weiterer messbarer Vorteil ist eine bessere Schlafqualität. Die National Sleep Foundation empfiehlt für optimalen Schlaf eine Raumtemperatur von ca. 18 °C. Eine zeitprogrammierbare Klimaanlage kann dazu beitragen, diese ideale Temperatur zu halten.
  

Auswählen der für die Gegebenheiten optimalen Geräte

Um das optimale Luft-Luft-Wärmepumpen-System auswählen zu können, reicht es nicht, Produktbroschüren zu durchblättern – am Anfang steht das Erfassen der Gegebenheiten. Wesentliche Faktoren sind Fußbodenfläche, Raumhöhe, Qualität der Wärmedämmung, das örtliche Klima und Muster der täglichen Nutzung. So kann beispielsweise für ein kleines Schlafzimmer mit guter Wärmedämmung und an einem Ort mit gemäßigtem Klima ein einfaches, kleines Wandgerät ausreichen. Für einen großen Wohnbereich mit offenem Grundriss in einer Region mit hoher Luftfeuchtigkeit oder hohen Temperaturen hingegen wird wohl eher eine Lösung mit Multi-Zonen-Regelung oder mit Deckeneinbaugeräten benötigt.

Wenn es darum geht, lediglich einen oder zwei Räume zu heizen, sollten Sie sich wohl eher nach Einzelsplit-Systemen umschauen. Bei Bedarf für mehrere Räume wäre sicherlich ein Multisplit-System angebracht. Diese Systeme bestehen aus einem einzigen Außengerät, das mit bis zu fünf Innengeräten kombiniert werden kann. Wird auch Warmwasser gewünscht? Dann wäre ein Multi+ interessant. Ein solches Außengerät kann mit bis zu vier Innengeräten und einem Warmwasserspeicher zur Versorgung des Haushalts mit Warmwasser kombiniert werden.

Der DAIKIN Residential Solution Navigator ist ein Auslegungstool, mit dem Sie die für Ihr Zuhause am besten geeignete Lösung zusammenstellen können.

Energieeffizienz

Mit beständig steigenden Energiekosten und wachsenden Sorgen um das Klima ist die Energieeffizienz von Luft-Luft-Wärmepumpen-Systemen zu einer der höchsten Prioritäten geworden, und das sowohl für Wohngebäudeeigentümer als auch für politische Entscheidungsträger. Eine entscheidende Kennzahl bei der Bewertung des Systemverhaltens ist der SEER-Wert (Seasonal Energy Efficiency Ratio, Jahresarbeitszahl im Kühlbetrieb). Je höher der SEER-Wert, desto effizienter ist das System – und desto höher sind die erreichbaren Einsparungen. Ein herkömmliches System wird einen SEER-Wert von 13 bis 14 vorweisen, hocheffiziente Modelle wiederum können SEER-Werte von 20 und höher erzielen und bis zu 40 % weniger Elektroenergie verbrauchen als ältere Geräte.

Inverter-Technologie und Verdichter mit stufenlos regelbarer Drehzahl haben sich als echte Gamechanger bei moderner Klimatisierung erwiesen. Anstatt einfach nur ein- und auszuschalten (wie das bei älteren Geräten der Fall war), passen invertergeregelte Verdichter die Drehzahl beständig so an, dass die Temperatur konstant gehalten wird. Das führt zu einer drastisch höheren Energieeffizienz. Gleichzeitig verringert sich der Verschleiß.

Effizienz hört nicht bei Technologie auf. Auch eine gute Wärmedämmung, regelmäßige Instandhaltung und ein Zonen-System für das Kühlen tragen zu einer beachtlichen Senkung des Energieverbrauchs bei. Mit einem Zonen-System können Haushalte nur Bereiche kühlen, die zurzeit von den Bewohnern genutzt werden, anstatt das ganze Haus kühlen zu müssen. Das vermeidet völlig unnötige Energiekosten. Die Europäische Kommission gab bekannt, dass Heizen und Kühlen in etwa 62,8 % des Energieverbrauchs der Haushalte in der EU ausmachen. Durch eine weitere Steigerung der Energieeffizienz und durch noch effizientere Systeme (z. B. Haushaltsgeräte, Gebäude durch Sanierung) könnten Verbraucher Energiekosten von jährlich bis zu 285 € einsparen.

Tipps zur Instandhaltung

Das Aufrechterhalten der Effizienz einer Wärmepumpe muss keine große Sache sein. Schon einfache Wartungsarbeiten tragen zu einer Verlängerung der Nutzungsdauer der Wärmepumpe und zur Senkung der Energiekosten bei. Wenn Sie das Wohlfühlklima in Ihrem Haus aufrechterhalten und Ihre Energiekosten niedrig halten möchten, halten Sie an die folgenden Punkte:

• Luftfilter regelmäßig austauschen
• Wärmetauscher sauber halten
• Kondensatabläufe frei halten
• Jährlich eine Instandhaltung durch einen Fachbetrieb planen

Geschichte und Wissenschaft hinter der Klimatisierung

Wie so viele Durchbrüche von Neuheiten wurde auch die Luft-Luft-Wärmepumpe durch einen Nebeneffekt geboren, das so gar nicht beabsichtigt war. Die Wurzeln der Klimaanlage reichen zurück bis 1902, als Willis Carrier das erste neuzeitliche Klimatisierungssystem zur Regelung der Luftfeuchtigkeit in einer Druckerei entwickelte. Dank dieser Erfindung von Carrier verbesserte sich die Ausrichtung der Papierbögen, und die Druckfarben hafteten besser. Schnell zu höchster Beliebtheit gelangte jedoch der eher sekundäre Nutzeffekt – eine kühlere Raumluft in öffentlichen Gebäuden und in Wohnräumen. Seither hat sich die Technologie beachtlich weiterentwickelt. Moderne Geräte sind mit digitalen Sensoren, intelligenten Thermostaten und Filtern der Klasse „HEPA“ ausgestattet.

Wissenschaftlich definiert ist Klimatisierung „der Prozess der Veränderung der Eigenschaften von Luft“ – hauptsächlich der Temperatur und der Sauberkeit – mit dem Ziel einer behaglicheren und gesünderen Innenraumluft.

Klimatisierung als Investition in Gesundheit und Wohlbefinden

Sowohl für Wohngebäudeeigentümer als auch für Gebäudemanager stellt eine Investition in ein qualitativ hochwertiges Luft-Luft-Wärmepumpen-System – und seine beständige Pflege – eine Investition in Wohlbefinden, Energieeffizienz und auf lange Sicht eine Wertsteigerung der Immobilie dar. Erst recht heutzutage, da der Klimawandel unsere Art zu leben mehr und mehr verändert, ist es an der Zeit, Klimatisierung nicht nur als wahlfreie Bequemlichkeit anzusehen, sondern als eine ausschlaggebende Voraussetzung für ein gesundes, zeitgemäßes Innenraumklima.

DAIKIN nimmt bei dieser Evolution eine führende Roll ein. Mithilfe von hocheffizienten Invertern und von Sensoren bringen wir das Innenraumklima genau auf die gewünschten Eigenschaften und steigern gleichzeitig immer weiter die Umweltfreundlichkeit dieser Geräte. Eine weitere Innovation ist die Integration von Luftreinigungssystemen unmittelbar in die Innengeräte, die den Raum kühlen. Derartige Systeme können die Raumluft nicht nur auf die gewünschte Temperatur bringen, sondern auch für eine hohe Raumluftqualität sorgen. Heutzutage sind Luft-Luft-Wärmepumpen nicht einfach nur Maschinen zum Kühlen – es sind intelligente, effiziente und umweltfreundliche Werkzeuge zur Konditionierung der Raumluft.

Fazit: Luftwärmepumpen für effizientes Heizen und Kühlen

Luft-Luft-Wärmepumpen sind hoch entwickelte Systeme zur Konditionierung der Raumluft. Diese Geräte können die Raumluft sowohl heizen als auch kühlen und dabei durch Filtration und Reinigung die Raumluftqualität steigern. Wärmepumpen transportieren anhand eines Kältemittels Wärmenergie zwischen Außenluft und Raumluft. Klimaanlagen tragen zum Vermeiden von Gesundheitsproblemen im Zusammenhang mit Wärme, zu einer höheren Schlafqualität und zu einer Steigerung des kognitiven Leistungsvermögens bei. Auf diese Weise sorgen Klimaanlagen nicht nur für Komfort, sondern auch für Gesundheit und Wohlergehen. Welches System am besten geeignet ist, hängt von Faktoren wie Größe der Fußbodenfläche, Wärmedämmung und Nutzung des Raums ab. Eine korrekte Instandhaltung und hohe SEER/SCOP-Werte stellen Effizienz und Einsparungen auf lange Sicht sicher.

Kernaussagen

• Mit „Klimatisierung“ ist der Prozess der Behandlung von Luft gemeint. Im Rahmen dieser Behandlung wird die Luft in einen von Menschen belegten Raum umgewälzt bzw. ausgetauscht und dabei gereinigt und auf die gewünschte Temperatur gebracht.
• Die vier Hauptbestandteile einer Luft-Luft-Wärmepumpe sind: Verdampfer-Wärmetauscher, Verdichter, Verflüssiger-Wärmetauscher und Expansionsventil.
• Immer mehr moderne Klimaanlagen sind mit Technologien für eine intelligente Temperaturregelung ausgestattet.
• Die Entscheidung für das optimale Luft-Luft-Wärmepumpen-System muss anhand von Faktoren wie Größe der Fußbodenfläche des Raums, Raumhöhe, Qualität der Wärmedämmung, Klima vor Ort und Muster der täglichen Nutzung getroffen werden.
• Ein Gerät mit hohem SEER-Wert und hohem SCOP-Wert führt zu höheren Energieeinsparungen, niedrigeren Energiekosten und beständigem Wohlbefinden zu jeder Jahreszeit.