Wie funktioniert eine Klimaanlage

Wie funktioniert eine Klimaanlage
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Am 17. Juli 1902 erfand Willis Carrier die erste moderne Klimaanlage. Die Erfindung von Carrier hat dazu beigetragen, zahlreiche Branchen hervorzubringen, die unsere Wirtschaft auch heute noch antreiben. In den Anfangsjahren trug die Klimaanlage dazu bei, die Herstellung von allem von Backwaren bis hin zu Kriegsbedarf zu fördern. Es führte direkt zu Blockbustern im Sommer, als die Leute in gekühlte Kinos strömten, um der Hitze zu entkommen. Die genaue Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit hat sogar die Entwicklung von Indoor-Shopping-Malls, Transatlantikflügen und Computern und Servern ermöglicht, die das Internet antreiben. Heutige „moderne“ Kühlsysteme funktionieren immer noch nach den gleichen Grundprinzipien und versorgen die Menschen im Inneren mit angenehm gekühlter Luft. Also, wie funktionieren Klimaanlagen?

Klimaanlagen gibt es in verschiedenen Formen und Größen, doch alle arbeiten aus einem ähnlichen Grund. Ein Klimatisierungssystem sorgt für kalte Luft in Ihrem Haus oder geschlossenen Raum, indem es Wärme und Feuchtigkeit wirklich aus der Raumluft entfernt. Es führt die gekühlte Luft in den Innenraum zurück und leitet die unerwünschte Wärme und Schwüle nach draußen. Ein standardmäßiges Druckluftsystem oder ein Kühlrahmen verwendet eine spezielle Substanz, die als Kältemittel bezeichnet wird, und besteht aus drei mechanischen Hauptteilen: einem Gebläse, einer Verflüssigerrolle und einer Verdampferschleife. Diese Teile wirken zusammen, um das Kältemittel schnell von gasförmig zu flüssig und wieder zurück zu ändern. Das Gebläse erhöht den Pressfaktor und die Temperatur des Kältemittelgases und leitet es zum Verflüssigerkreislauf, wo es in eine Flüssigkeit umgewandelt wird. An diesem Punkt strömt das Kältemittel wieder ins Innere und tritt in den Verdampferkreislauf ein. Hier verflüchtigt sich das flüssige Kältemittel und kühlt die Indoor-Locke. Ein Ventilator bläst Raumluft über den kalten Verdampferkreislauf, wo die Wärme im Haus in das Kältemittel aufgenommen wird. Die gekühlte Luft wird dann durch das ganze Haus zirkuliert, während das erwärmte, verschwundene Gas wieder nach draußen zum Gebläse geleitet wird. Die Wärme wird dann an die Außenluft abgegeben, wenn das Kältemittel wieder in einen flüssigen Zustand übergeht. Dieser Zyklus wird fortgesetzt, bis Ihr Zuhause die ideale Temperatur erreicht hat.

Diese Zeichnung, das Ergebnis des bahnbrechenden Entwurfs von Willis Carrier, wurde am 17. Juli 1902 bei Sackett & Wilhelms eingereicht und bildete die Grundlage für die Erfindung, die die Welt verändern sollte, die erste moderne Klimaanlage.

Wie funktioniert eine Klimaanlage

DER KLIMAANLAGEPROZESS

Viele Haushalte in Nordamerika verlassen sich auf Split-System-Klimaanlagen, die oft als „Zentralluft“ bezeichnet werden. Klimaanlagen bestehen aus mehreren Komponenten und können mehr als nur die Luft im Inneren kühlen. Sie können auch die Luftfeuchtigkeit, die Luftqualität und den Luftstrom in Ihrem Zuhause steuern. Bevor wir also die Frage beantworten, wie Zwangsluftsysteme funktionieren, ist es nützlich zu erkennen, was einen gemeinsamen Rahmen ausmacht.

WAS IST ZENTRALE LUFT?

Eine typische Klimaanlage, oft auch als „Zentralluft“ oder „Split-System-Klimaanlage“ bezeichnet, umfasst normalerweise Folgendes:

ein Thermostat, der den Systembetrieb steuert
ein Außengerät, das einen Ventilator, eine Kondensatorspule und einen Kompressor beherbergt
ein Innengerät (normalerweise entweder ein Ofen oder ein Gebläsekonvektor), in dem der Verdampfer und der Ventilator untergebracht sind, um die gekühlte Luft umzuwälzen
Kupferrohr, durch das Kältemittel zwischen Innen- und Außengerät fließen kann
ein Expansionsventil, das die Kältemittelmenge reguliert, die in die Verdampferschlange fließt
Luftkanäle, die eine Luftzirkulation vom Innengerät zu den verschiedenen Wohnräumen und zurück zum Innengerät ermöglichen

In seiner grundlegendsten Beschreibung umfasst der Klimatisierungsvorgang zwei gleichzeitig stattfindende Aktionen, eine innerhalb des Hauses und eine außerhalb des Hauses.

Im Inneren des Hauses (manchmal auch als „kalte Seite“ des Systems bezeichnet) wird warme Raumluft gekühlt, während sie über eine kalte Kühlschlange voller Kältemittel strömt. Wärme aus der Raumluft wird in das Kältemittel aufgenommen, wenn das Kältemittel von flüssig zu gasförmig wird. Die gekühlte Luft wird zurück ins Haus verteilt.
Außerhalb des Hauses (manchmal auch als „heiße Seite“ des Systems bezeichnet) wird das Kältemittelgas komprimiert, bevor es in eine große Spule im Außengerät eintritt. Die Wärme wird nach außen abgegeben, wenn das Kältemittel wieder verflüssigt wird und ein großer Ventilator Außenluft durch die Außenschlange saugt und die vom Haus aufgenommene Wärme abführt.
Das Ergebnis ist ein kontinuierlicher Kreislauf, bei dem Wärme und Feuchtigkeit aus der Raumluft entfernt werden, kühle Luft in das Haus zurückkehrt und Wärme und Feuchtigkeit aus dem Haus austreten.

WIE FUNKTIONIERT ZENTRALLUFT – IM DETAIL

Da Sie nun ein grundlegendes Verständnis der Funktionsweise von Klimaanlagen haben, lassen Sie uns ein wenig tiefer graben und den gesamten Prozess beschreiben.

Der Thermostat, der typischerweise an einer zentralen Stelle im Haus an einer Wand montiert wird, überwacht und regelt die Temperatur der Raumluft. Der Kühlprozess beginnt, wenn der Thermostat erkennt, dass die Lufttemperatur gesenkt werden muss, und sendet Signale an die Komponenten der Klimaanlage innerhalb und außerhalb des Hauses, um den Betrieb zu starten. Der Ventilator des Innengeräts zieht heiße Luft aus dem Inneren des Hauses durch Rückluftkanäle. Diese Luft strömt durch Filter, in denen Staub, Flusen und andere Schwebeteilchen gesammelt werden. Die gefilterte, warme Raumluft strömt dann über die kalte Verdampferschlange. Da sich das flüssige Kältemittel in der Verdampferschlange in Gas umwandelt, wird Wärme aus der Raumluft in das Kältemittel aufgenommen und kühlt so die Luft, während sie über die Schlange strömt. Das Gebläse des Innengeräts pumpt dann die gekühlte Luft durch die Kanäle des Hauses zurück in die verschiedenen Wohnbereiche.

Das Kühlgas verlässt das Haus durch ein Kupferrohr und gelangt draußen in den Kompressor in der Klimaanlage. Stellen Sie sich den Kompressor als eine große elektrische Pumpe vor. Der Kompressor setzt das Kältemittelgas unter Druck und leitet das Kältemittel in die Verflüssigerschlange des Außengeräts. Ein großer Ventilator saugt Außenluft durch die Verflüssigerschlange, sodass die Luft Heizenergie aus dem Haus aufnehmen und nach außen abgeben kann. Dabei wird das Kältemittel wieder verflüssigt. Es fließt dann durch ein Kupferrohr zurück zum Innengerät, wo es durch eine Expansionsvorrichtung strömt, die den Kältemittelfluss in die Verdampferschlange reguliert. Das kalte Kältemittel nimmt dann mehr Wärme aus der Raumluft auf und der Kreislauf geht weiter.

ARTEN VON KLIMAANLAGEN

Wie Sie sehen, kann die Frage „Wie funktionieren Klimaanlagen“ zu einer sehr einfachen oder sehr komplizierten Erklärung führen. Genauso verhält es sich mit der Beschreibung von Klimaanlagen. Und da Indoor-Wohnräume in einer Vielzahl von Formen und Größen erhältlich sind, von den neuen Tiny Homes von heute bis hin zu 30.000 Quadratmeter großen Anwesen, sind auch Wohnklimaanlagen in verschiedenen Stilen und Konfigurationen erhältlich. Es gibt drei Haupttypen – Split-System-Klimaanlage, Kompakt-Klimaanlage und kanallose Klimaanlage. Jeder hat seine eigenen speziellen Verwendungszwecke, aber im Wesentlichen tun sie alle dasselbe – machen Sie es in Ihrem Zuhause kühl. Welche Art von Kühlsystem für Sie am besten geeignet ist, hängt von Ihrem geografischen Standort, der Größe und den physischen Einschränkungen Ihres Hauses und der Art und Weise ab, wie Sie es verwenden.

SPLIT-SYSTEM KLIMAANLAGE

Split-Systeme bieten die häufigste Antwort auf die Frage “Was ist Zentralluft?” Diese Systeme umfassen sowohl ein Innengerät als auch ein Außengerät. Die Inneneinheit, typischerweise ein Ofen oder ein Gebläsekonvektor, umfasst die Verdampferspule und das Gebläse (Luftbehandlungsgerät), das die Luft im ganzen Haus zirkuliert. Das Außengerät hält den Kompressor und die Verflüssigerschlange.

Split-System-Klimageräte bieten eine Vielzahl von Optionen, darunter einfache einstufige Systeme, leisere und effizientere zweistufige Systeme und die leisesten und energiesparendsten mehrstufigen Systeme. Eine Klimaanlage mit Split-System bietet eine konsistente und zuverlässige Temperaturregelung im gesamten Haus. Und da das System Filter in der Innenluftaufbereitung verwendet, kann es Ihre Luft reinigen, während es sie kühlt.

VERPACKTE KLIMAANLAGE

Packaged Systems sind Komplettlösungen, die auch die Frage „Was ist Zentralluft?“ beantworten. Kompaktsysteme enthalten Verdampfer, Gebläse, Kompressor und Verflüssiger alle in einer Einheit. Sie funktionieren gut, wenn auf dem Dachboden oder im Schrank nicht genügend Platz für die Inneneinheit einer Split-Klimaanlage vorhanden ist. Sie sind auch eine gute Wahl in Bereichen, in denen Dachinstallationen bevorzugt werden. Wie Split-Systeme ziehen verpackte Systeme warme Luft aus dem Haus durch Rückluftkanäle in ihren Verdampferschlangenabschnitt. Die Luft strömt über die Verdampferschlange und die kühlere Luft wird durch Zuluftkanäle in die Wohnung zurückgeführt. Und wie bei einem Split-System wird die unerwünschte Wärme über die Verflüssigerschlange nach außen abgegeben.

Paketierte Systeme bieten auch eine Vielzahl von Optionen für eine bessere Energieeffizienz. Sie sind in zweistufigen Systemen und einstufigen Systemen erhältlich. Zu den Modellen mit höherem Wirkungsgrad gehören Gebläse mit mehreren Geschwindigkeiten. In den Vereinigten Staaten sind verpackte Systeme am häufigsten im Süden und Südwesten des Landes.

KLIMAANLAGE OHNE KLIMAANLAGE

Kanallose Systeme gelten nicht als zentrale Luftsysteme, da sie bestimmte, gezielte Bereiche innerhalb des Hauses mit Kühlung versorgen. Sie erfordern eine weniger invasive Installation, da sie, wie der Name schon sagt, zur Verteilung der gekühlten Luft nicht auf Kanäle angewiesen sind. Wie Split-Systeme umfassen kanallose Systeme eine Außeneinheit und mindestens eine Inneneinheit, die durch Kupferkältemittelrohre verbunden sind. In einem kanallosen System ist jedes Innengerät so konstruiert, dass es nur kühle Luft für den Raum liefert, in dem es installiert ist. Das Innengerät kann an einer Wand, in der Decke oder auf dem Boden installiert werden. Einige kanallose Systeme können mehrere Innengeräte umfassen, die an ein Außengerät angeschlossen sind. Unabhängig von der Anzahl der Innengeräte ähnelt der Betrieb einem Split-System. Das Innengerät enthält eine Verdampferschlange und ein Gebläse, um warme Luft aus dem Raum über die kühle Verdampferschlange zu ziehen und dann die kühlere Luft zurück in den Raum zu leiten. Das Kältemittel fließt durch die Kupferrohre zum Außengerät, wo sich der Kompressor und die Verflüssigerschlange befinden. Die Wärme aus dem Inneren wird durch die Außenkondensatorspule abgegeben. Das Kältemittel kehrt zum Innengerät zurück und der Zyklus wird fortgesetzt.

Diese flexiblen Systeme bieten punktgenauen Komfort in den Bereichen, in denen Innengeräte aufgestellt werden. Sie wirken auch wie ein Zonensystem, indem sie eine individuelle Temperaturregelung für jeden einzelnen Raum bieten. Wenn Sie beispielsweise ein kühleres Heimbüro, aber ein wärmeres Schlafzimmer wünschen, installieren Sie in jedem Raum eine kanallose Einheit. Jetzt können Sie je nach Komfortbedürfnis in jedem Bereich unterschiedliche Temperaturen einstellen.

Unabhängig davon, welche Art von System für Ihr Zuhause oder Ihre Immobilie geeignet ist, wissen Sie die Antwort auf die Frage „Wie funktionieren Klimaanlagen?“ kann Ihnen bei der Auswahl eines Systems helfen, das am sinnvollsten ist. Außerdem können Sie die Auswahlmöglichkeiten Ihres HLK-Vertragspartners besser verstehen.

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