Eine Klimaanlage ist eine Anlage der Luft- und Klimatechnik zur Erzeugung und Aufrechterhaltung einer angenehmen oder benötigten Raumluft-Qualität (Temperatur, Feuchtigkeit) unabhängig von Wetter, Abwärme sowie menschlichen und technischen Emissionen. Eine Klimaanlage hat die Aufgabe, die Luft eines Raums in einen bestimmten Zustand zu bringen und zu halten („konditionieren“). Oft wird unter einer Klimaanlage jedoch insbesondere eine Anlage zur Kühlung der Raumluft verstanden. mini|Dezentrale Klimaanlagen; Außenmodule von Splitgeräten in Hongkong, 2002 mini|Außengerät einer Split-Klimaanlage mini|Innengerät einer Split-Klimaanlage Die Funktionen einer Klimaanlage sind demnach: Änderung der Lufttemperatur (heizen oder kühlen), Änderung der Luftfeuchtigkeit (befeuchten oder trocknen).
Klimaanlagen schaffen in Industrie-, Arbeits- und Wohnräumen sowie in Schiffen, Zügen und anderen Verkehrsmitteln die notwendigen Umgebungsbedingungen für technische Anlagen oder ein für den Menschen angenehmes Raumklima, was üblicherweise mit einer Temperatur von etwa 22 °C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von rund 50 % angenommen wird.
Begriffsdefinition und Einteilung Nach der EU-Richtlinie über die Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden ist eine Klimaanlage
Nach § 3 Absatz 1 Nummer 18 des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) ist eine Klimaanlage
Nach der EnEV 2009, der DIN EN 15603 (zurückgezogen), dem Teil 1 der DIN EN ISO 52000, der DIN EN 12792 und der europäischen Richtlinie zur Gesamtenergieeffizienz von Gebäuden (Energy Performance of Buildings Directive, EPBD) wird eine Klimaanlage bzw. ein Klimatisierungssystem als „eine Kombination aus sämtlichen Bauteilen, die zur Bereitstellung einer Form der Luftbehandlung erforderlich sind, bei der die Temperatur, eventuell in Kombination mit Lüftung, Luftfeuchte und Luftreinheit, geregelt wird“ definiert.Manfred Stahl: , Branchenticker Artikelnummer: cci86392, In: CCI-Dialog.de, 16. Juli 2013
Diese Definition ist unter Fachleuten umstritten. Ein Kritikpunkt hierzu ist, dass auch Lüftungsanlagen mit einfachem Lufterhitzer oder jeglicher Form der Wärmerückgewinnung als Klimaanlage zu bezeichnen wären. Da jede Heizung auch immer einen Einfluss auf die Temperatur der Raumluft hat, würden diese Anlagen ebenfalls unter den Oberbegriff Klimaanlage fallen. Der „Recknagel“: Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik als Standardwerk im Bereich der HKLS-Technik führt in der 79. Auflage aus dem Jahr 2018 aus, dass der Begriff „Klimaanlage“, obwohl er vielfältig bei der Raumkonditionierung, in der Fahrzeugtechnik, in gesetzlichen Regelungen und den Regeln der Technik (Normen und Richtlinien) verwendet wird, bisher nicht eindeutig definiert ist. Weiterhin wird in dem Werk dargelegt, dass sich das Verständnis der Begriffe sowie die damit zusammenhängende Einteilung der RLT-Anlagen (Klimaanlagen) in den vergangenen Jahren zum Teil stark verändert hat. Hierzu wird zum Beispiel die Einteilung der RLT-Anlagen nach dem Teil 7 der DIN V 18599 der Gliederung von RLT-Anlagen (Klimaanlagen), wie sie in der 70. Ausgabe des eigenen Werkes enthalten war, gegenübergestellt.
Das Blatt 1 der VDI 4700 definiert den Begriff Klimaanlage als „RLT-Anlage mit Lüftungsfunktion und mit vier thermo-dynamischen Luftbehandlungsfunktionen“. Die im Entwurf der DIN 4749 enthaltenen Definitionen der Begriffe Klimaanlage, Klimagerät und Klimatisierung gehen in die gleiche Richtung. In dieser Norm wird zusätzlich zwischen einer Voll- und einer Teilklimatisierung unterschieden. Zu letzteren heißt es: „Werden nicht beide thermodynamischen Funktionen Temperatur und Luftfeuchte geregelt oder gesteuert, handelt es sich um Teilklimatisierung.“
Eine differenziertere, mögliche Definition lässt sich aus der in der DIN SPEC 13779 (zurückgezogen), welche im Dezember 2009 als nationaler Anhang zu der DIN EN 13779 „Lüftung von Nichtwohngebäuden“ (zurückgezogen) veröffentlicht wurde, enthaltenen Tabelle entnehmen.
Einteilung von Lüftungs-, Teilklima- und Klimaanlagen nach DIN SPEC 13779 Die Einteilung der DIN SPEC 13779 (zurückgezogen) erfolgte nach dem thermodynamischen Einfluss, den die Anlage auf die Zuluft nimmt.
Kategorie geregelte Funktionen Anlagenbezeichnung Lüftung Heizung Kühlung Befeuchtung Entfeuchtung THM-C0 ✔ Einfache Lüftungsanlage THM-C1 ✔ ✔ Lüftungsanlage mit Heizfunktion bzw. Luftheizungsanlage THM-C2 ✔ ✔ ✔ Teilklimaanlage mit Befeuchtungsfunktion THM-C3 ✔ ✔ ✔ 13px Teilklimaanlage mit Kühlfunktion THM-C4 ✔ ✔ ✔ ✔ 13px Teilklimaanlage mit Kühl- und Befeuchtungsfunktion THM-C5 ✔ ✔ ✔ ✔ ✔ Klimaanlage mit allen Funktionen (oder umgangssprachlich Vollklimaanlage) Legende: ✔ – Wird in der Teilklimaanlage geregelt 13px – Wird in der Teilklimaanlage beeinflusst, aber nicht geregelt.
Weiterhin werden die Klimaanlagen zusätzlich nach der Lüftungsfunktion gekennzeichnet. Wird Außenluft zugeführt, so handelt es sich um eine Klimaanlage mit Lüftungsfunktion. Wird dagegen nur Umluft gefahren, so ist das eine Klimaanlage ohne Lüftungsfunktion.
Die DIN SPEC 13779 stellte zudem fest, dass gemäß § 12 der EnEV an allen Klimaanlagen der Ausführungen THM-C3 bis THM-C5 regelmäßige energetische Inspektionen durchzuführen sind, wenn die Kälteleistung zur Luftkühlung größer als 12 kW ist.
Vor- und Nachteile von Klimaanlagen Die Auswirkungen von Klimaanlagen auf die Wohnatmosphäre und die Produktivität bei der Arbeit sind umstritten und von vielen individuellen Faktoren beeinflusst.mini|Außeneinheiten einer größeren Klimaanlage mit variablem Kältemitteldurchfluss
Vorteile Frischluftzufuhr. Dies ist gemäß Arbeitsschutz, z. B. in Deutschland nach der Arbeitsstätten-Richtlinie Lüftung (ASR 5), dann nötig, wenn die Luftqualität nicht im Wesentlichen der Außenluftqualität entspricht. (PDF) Neben CO2 werden bei einer Frischluftzufuhr auch Gerüche und Schadstoffe wie Lösungsmittel aus Baustoffen oder Teppichen, Ozon aus Laserdruckern, Stäube, Gase und Dämpfe aus Herstellungsprozessen etc. abgeführt. Die Arbeitsschutz-Verordnungen benennen als Maßstab jeweils MAK-Werte (Maximale Arbeitsplatz-Konzentration). Bei etwa 20 °C ist der Mensch zu 100 % leistungsfähig. Bei 28 °C sinkt die Leistungsfähigkeit auf 70 % und bei 33 °C auf 50 %.Süddeutsche Zeitung, 22. Juli 2006, Jutta Göricke, S.V2/13. Laut Arbeitsstätten-Richtlinie Raumtemperatur (ASR A3.5) soll die Temperatur an Büroarbeitsplätzen 26 °C nicht übersteigen.baua.de (PDF) Beim Überschreiten einer Lufttemperatur im Raum von +26 °C soll der Arbeitgeber zusätzliche Maßnahmen ergreifen, zum Beispiel die Lockerung der Bekleidungsregelungen oder die Bereitstellung von Trinkwasser. Bei Überschreitung der Lufttemperatur im Raum von +30 °C müssen derartige Maßnahmen ergriffen werden. Räume mit einer Lufttemperatur von über +35 °C sind für die Zeit der Überschreitung ohne technische oder organisatorische Maßnahmen oder persönliche Schutzausrüstungen nicht als Arbeitsräume geeignet.Technische Regeln für Arbeitsstätten (ASR) A3.5 Raumtemperatur Ausgabe: Juni 2010 (GMBl 2010, S. 751, zuletzt geändert GMBl 2021, S. 561). (PDF; 512 kB) In: baua.de. Bundesanstalt für Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAuA), abgerufen am 20. April 2021 (ältere und ggf. aktuellere Fassungen der ASR A3.5).Andere Quellen nennen abweichende Werte, stimmen jedoch in der grundlegenden Aussage überein, dass bei Temperaturen über 22–25 °C die Leistungsfähigkeit abnimmt.https://www.ki-portal.de/wp-content/uploads/2013/06/KI_2013_05_20-26.pdf Mehrere Studien belegen den Schutzeffekt der Raumkühlung. Laut einer Studie aus dem Jahr 2021 wurden durch Klimaanlagen zwischen 2019 und 2021 weltweit mehr als 190.000 hitzebedingte Todesfälle vermieden.
Nachteile Energieverbrauch, Abwärme und Betriebsgeräusche selbst effizienter Klimaanlagen stellen insbesondere in Ballungsgebieten ein Problem dar. Wenn veraltete Kältemittel (z. B. R-410A) in die Umwelt gelangen, kann das zur Klimaerwärmung und zum Ozonabbau in großen Höhen beitragen. Betreiber von größeren Kältemaschinen sind deshalb durch die Chemikalien-Klimaschutz-Verordnung dazu verpflichtet, die Dichtheit des Systems regelmäßig prüfen zu lassen. Moderne Kältemittel haben keine ozonabbauende Wirkung mehr. In vielen Ländern sind ozonschichtschädigende Kältemittel mittlerweile komplett oder für Neuanlagen verboten. Frühere Kältemittel waren bis zu 3000-fach klimaschädlicher als CO₂, moderne Kältemittel sind viel weniger klimaschädlich (beispielsweise ist R-290 (Propangas) noch etwa dreimal so klimaschädlich wie CO₂); frühere Kältemittel mit hohem CO₂-Vergleichswert sind ebenfalls in vielen Ländern für Neuanlagen oder komplett verboten und werden kaum noch produziert und eingesetzt. In stationären Anlagen für den Endverbraucher werden aber Kältemittel (z. B. R32) eingesetzt, die mehr als 600-mal so klimaaktiv sind wie CO₂. Eine Befragung der Krankenkasse AOK ergab, dass sich fast 40 % der Befragten durch schlechte Belüftung und Klimaanlagen beeinträchtigt fühlen. Schlecht gewartete Systeme können Schadstoffe nicht abführen oder sogar Bakterien, Schimmelpilze und andere Mikroorganismen verbreiten. Bei hoher Luftfeuchtigkeit arbeiten herkömmliche Klimaanlagen unter hohem Energieeinsatz vor allem daran, die Luft zu entfeuchten. Wenn Kühlung und Entfeuchtung gekoppelt sind, kann es kälter werden als erwünscht. Außerdem kann die gewünschte Raumtemperatur zu kalt eingestellt sein. Für gemäßigte Regionen wird empfohlen, die Raumtemperatur nicht kälter als 6 °C unter der Außentemperatur einzustellen.
Zentrale Gebäude-Klimaanlagen Bei zentralen Klimaanlagen werden die Funktionen der Luftbehandlung – Luftförderung, Filterung, Temperierung, Be- und Entfeuchtung – in einem zentralen Zuluft-Abluft-Gerät durchgeführt. Von dem Gerät aus verteilen sich Luftkanäle zu den einzelnen Räumen.
Bei zentralen Klimaanlagen wird unterschieden zwischen kombinierten Luft-/Wasser-Anlagen und Nur-Luft-Anlagen.
Luft-/Wasser-Anlagen Ein Teil der Temperierung erfolgt bei dieser Bauweise über wassergebundene Flächenheiz- oder -kühlsysteme (Heizkörper, Kühldecken o. ä.), während die Temperierung der zugeführten Außenluft, Luftförderung, Filterung sowie Be- und Entfeuchtung im zentralen Gerät verbleiben. Diese Bauweise erlaubt ein starkes Kühlen/Heizen des Raums auch bei gemäßigter Luftförderung.
Nur-Luft-Anlagen Bei dieser Bauweise erfolgt die komplette Konditionierung des Raumes ausschließlich mit der zugeführten Luft. Nur-Luft-Anlagen kommen dann zum Einsatz, wenn aus besonderen Gründen wassergebundene Flächenheiz- oder -kühlsysteme im Raum vermieden werden sollen oder wenn größere Räume, wie Säle, Auditorien, Theater, Versammlungsräume o. ä., klimatisiert werden müssen.
Zentrale Klimaanlagen gelten als bewährt. Die Anforderungen hinsichtlich Luftqualität, leisem Betrieb, Luftfeuchtigkeit, Zugfreiheit und Temperatur lassen sich erfüllen. Die räumliche Konzentrierung wesentlicher Bauteilkomponenten bietet wirtschaftliche Vorteile bezüglich Energieeffizienz, Wartung, Hygiene und Flächennutzung.
Zentrale Lüftungsanlagen gestatten eine umfassende und energieeffiziente Aufbereitung der Raumluft. Unabhängig von der Fassadenausrichtung wird meist an der verkehrsabgewandten Gebäudeseite in Bodennähe im Winter wind-/regengeschützt relativ warme und im Sommer relativ kühle Außenluft ins Gebäude eingebracht. Die Baugrößen ermöglichen durchgängig den Einsatz von Komponenten mit hohen Wirkungsgraden wie z. B. Ventilator, Wärmerückgewinnung und Schalldämpfung. Zur Steigerung der Energieeffizienz lassen sich leistungsfähige Wärmerückgewinnungssysteme einsetzen, die auch im Sommer als Nebenprodukt mit der indirekten adiabatischen Verdunstungskühlung selbsterzeugte Kälte bereitstellen. Damit wird die Heizzentrale um einen Teil der thermischen Luftaufbereitung entlastet, und große stromzehrende Kälteanlagen inkl. deren Rückkühlwerke werden vermieden.