Es gibt viele Gründe, kleinere Objekte zu klimatisieren. Im Einfamilienhaus zählt der Komfort oder vielleicht auch, dass angenehmere Temperaturen das Herz-Kreislauf-System weniger belasten und insbesondere für ältere oder kranke Menschen die Last der Sommerhitze minimieren. In Boutiquen wiederum zählt, dass Kunden bei angenehmen Gradzahlen lieber stöbern und kaufen, in einer Anwaltskanzlei mag die Konzentrationsfähigkeit eine Rolle spielen, denn sie lässt bei mehr als 25 °C Raumtemperatur rapide nach.
Zum Klimatisieren kleinerer Objekte stehen verschiedene Systeme zur Auswahl. Zum Beispiel lässt sich in jedem zu kühlenden Raum ein Split-Klimagerät installieren. Dies bedeutet allerdings, dass für jedes Klimagerät ein Mauer- oder evtl. Deckendurchbruch notwendig wird und dass das Außengerät in der Nähe des Raums arbeitet. Seine Geräusche sind daher in der Regel gut wahrnehmbar.
Sind mehrere Räume zu klimatisieren, kann auch statt vieler „normaler“ Split-Geräte ein Geräteverbund aufgebaut werden: Bei diesen Multi-Split-Anlagen bedient ein ausreichend großes Außengerät mehrere Innengeräte zugleich. Allerdings sind dazu Kältemittelleitungen durch das Haus zu verlegen. Single-Split oder Multi-Split-System können zwar hervorragend kühlen, bieten aber keinen vollwertigen Ersatz für die Heizung. In der Regel ist es daher unumgänglich, zusätzlich Heizkörper oder Fußbodenheizung im Raum vorzusehen.
Wasserbasierte Kleinklimaanlagen
Eine Alternative sind wasserbasierte Kleinklimaanlagen. Bei ihnen stellt ein zentraler Kaltwassererzeuger, geeignet für die Keller-, Dach- oder die Außenaufstellung, Kaltwasser für ein Rohrleitungsnetz bereit. Im Kaltwassererzeuger befinden sich Kältekompressor, Ausdehnungsgefäß, Umwälzpumpe, die elektronische Regelung und ein Pufferspeicher. Je nach Bedarf können Kaltwassererzeuger mit wenigen Kilowatt bis über 10 kW installiert werden, bei hohen Leistungsanforderungen kommen größere Geräte oder das Aufstellen mehrerer kleiner Einheiten in Frage.
Über ein Rohrnetz, das mit einem Wasser-Glykol-Gemisch befüllt wird, gelangt die Nutzenergie zu Geräten in den zu klimatisierenden Zimmern. Der zentrale Kaltwassererzeuger liefert also – ähnlich wie die Zentralheizung – Nutzenergie für mehrere Räume zugleich. Das Kaltwassernetz besteht aus Standardrohrleitungen und wird ähnlich verlegt und verzweigt wie das einer Heizung. Aufgrund der geringen Differenz zwischen Vor- und Rücklauf (typisch 6 °C/12 °C) haben die Rohre einen größeren Durchmesser als die der Heizung und sie benötigen eine diffusionsdichte Isolierung. Diese verhindert ein Beschlagen mit Kondenswasser. Zugleich mindert diese Isolierung Energieverluste auf dem Weg zum Raumgerät.
Zweileiter und Vierleiter-Systeme
Weil Kältemittel bei dieser Lösung nur im geschlossenen Kreislauf des Kaltwassererzeugers zum Einsatz kommt, kann ein solches System von einem geschulten Heizungsfachmann eingebaut werden. Spezielle Kenntnisse der Kältetechnik oder besondere Werkzeuge sind nicht erforderlich. Einzig zur Inbetriebnahme, Wartung oder Dichtigkeitsprüfung des Kaltwassererzeugers ist der zertifizierte Kältefachmann oder der Hersteller-Kundendienst gefragt.
Als Raumgeräte werden bei den wasserbasierten Klimaanlagen typischerweise Gebläsekonvektoren genutzt. Sie sind in einer Truhenform erhältlich, geeignet für die Montage an der Wand, auf dem Boden oder zum Beispiel liegend unter der Decke. Den verschiedenen Einbausituationen entsprechend sind Gebläsekonvektoren mit diversen Ansaug- und Ausblasrichtungen und Zubehör erhältlich. Außerdem gibt es beispielsweise sogenannte Kassetten-Gebläsekonvektoren, die sich leicht in eine abgehängte Decke integrieren lassen. Sie sind unter anderem für Büros oder Verkaufsräume gut geeignet und bieten – wie die unter der Decke montierten Truhengeräte – den Vorzug, dass sie keine Stellfläche in Anspruch nehmen.
Als Zweileiter-Geräte dienen die Gebläsekonvektoren meistens nur dem Kühlen des Raums oder werden saisonal für Heiz- und Kühlbetrieb hydraulisch umgeschaltet. Besteht nur ein geringer Heizbedarf – etwa in den Übergangsjahreszeiten – kann eine eingebaute Elektroheizung den Bedarf decken oder ein Kaltwassererzeuger mit Wärmepumpenschaltung die Wärme liefern.
Mehr Komfort bieten Vierleiter-Lösungen, die einen Wärmetauscher zum Kühlen und einen weiteren zum Anschluss an den Heizungskreislauf beinhalten. Bei diesen Geräten ist der spontane Wechsel zwischen Heiz- und Kühlbetrieb möglich. Die Gebläsekonvektoren ersetzen in der Regel den Heizkörper im zu klimatisierenden Zimmer, im Raum benötigt die Lösung daher nicht mehr Platz als ein klassischer Heizkonvektor.
Die Gebläsekonvektoren bzw. deren integrierte Wärmetauscher gibt es in verschiedenen Größen. So können die Raumgeräte dem Energiebedarf des Raums und den Betriebstemperaturen des Heizungs- und Kühlkreislaufs angepasst werden. So ist der Betrieb der Gebläsekonvektoren auch mit Niedertemperatur-Heizungen oder in Kombination mit Fußbodenheizungen in einem Kreislauf möglich. Räume, die nicht gekühlt werden müssen, können also auf normale Art und Weise geheizt werden.
Ein Plus der Gebläsekonvektoren gegenüber einem statischen Heizkörper oder der Fußbodenheizung: Sie wärmen ausgekühlte Räume mithilfe ihres Gebläses schneller auf. Dies ist besonders interessant, wenn Gewerberäume nach dem Wochenende wieder auf Wunschtemperatur gebracht werden sollen. Dann laufen die eingebauten Gebläse für kurze Zeit auf höchster Drehzahlstufe. Im Normalbetrieb können sie die Drehzahl wieder senken, sodass die Geräte im Alltag kaum noch wahrzunehmen sind. Bei entsprechender Dimensionierung reicht die niedrigste oder mittlere Gebläsestufe aus, um den Heiz- oder Kühlbedarf zu decken. So genügen die Geräte sogar sensiblen Einsatzfällen, beispielsweise dem Betrieb im Schlafzimmer (in Hotels temperieren Gebläsekonvektoren die Gästezimmer.) Wasserbasierte Kleinklimaanlagen werden verschiedenen Einsatzfällen gerecht, wie in den folgenden Beispielen deutlich wird.
Der Standard-Fall: Klima fürs Einfamilienhaus
Ob Neubau oder Nachrüstung: Im Einfamilienhaus bietet die wasserbasierte Lösung die Möglichkeit, gezielt einzelne Zimmer zu klimatisieren, beispielsweise die Schlaf- und Kinderzimmer im Dachgeschoss (Bild 3) oder den großzügig verglasten Wohnraum. Für die nachträgliche Installation kommt zum Beispiel das Aufstellen des Kaltwassererzeugers hinter dem Haus in Frage. In den zu kühlenden Räumen werden statt konventioneller Heizkörper Gebläsekonvektoren installiert (typischerweise für Vier-Leiter-Betrieb) und an das Kaltwassernetz und den Heizungskreis angeschlossen. Die Regelung der Gebläsekonvektoren sorgt für die automatische Wahl des Heiz- oder Kühlbetriebs und verhindert, dass die Funktionen Heizen und Kühlen gegeneinander arbeiten.
Gewerbeeinsatz: Arztpraxis Klimatisieren
Den Nutzen im gewerblichen Bereich macht das Fallbeispiel einer Arztpraxis deutlich, die im Zuge eines Umbaus eine neue Klimaanlage erhielt: Hier wurde der Kaltwassererzeuger auf einem Balkon aufgestellt und versorgt mehrere besonders flache Gebläsekonvektoren, die in der abgehängten Decke eingebaut wurden (Bild 4). Dank der geringen Höhe der Gebläsekonvektoren von nur etwa 13 Zentimetern schränkt die Lösung die nutzbare Raumhöhe nur gering ein. Die Klimatisierung dient hier nicht nur der Behaglichkeit der Patienten und Mitarbeiter. Sie ist hier auch wichtig, damit Patienten beim Belastungs-EKG an heißen Sommertagen keinen Kreislaufzusammenbruch bekommen.
Heizen, kühlen und lüften
Das Beispiel einer Kunstgalerie zeigt die Vielseitigkeit solcher Systeme auf. Mithilfe einer wasserbasierten Klimaanlage ließ sich eine Lösung zum Heizen und Kühlen schaffen, die auch den ästhetischen Ansprüchen der Galerieinhaber genügte. Denn diese wünschten sich ein System zum Temperieren der Ausstellungsfläche, das ohne Bodenschlitze oder irgendwelche Wandelemente auskommt. Die Wahl fiel daher auf ein Vierleiter-System mit Kassetten-Gebläsekonvektoren im Ausstellungs- und Verkaufsbereich (Bild 5).
Zwei weitere Gebläsekonvektoren verfügen über einen Frischluftanschluss und sorgen so für den Luftaustausch in Verkaufsbereich und Werkstatt. Eines der Geräte befindet sich in der Zwischendecke des Treppenhauses und bedient das Ladenlokal über ein Lüftungsnetz und Drallauslässe, ein weiteres ist in der Restaurierungs- und Rahmenwerkstatt unter der Decke montiert (Bild 6) und versorgt die Arbeitsräume über Zuluftgitter im Rohrsystem. Beide Geräte konditionieren die Außen- und Umluft entsprechend den Anforderungen – Heiz- oder Kühlbetrieb – bevor sie in den Raum gelangt. Der Luftleistung entsprechende Ablüfter fördern die verbrauchte Luft aus dem Gebäude.
Zusätzlich temperieren verkleidete Truhengeräte im Umluftbetrieb die Werkstatträume. Durch die Montage dieser Gebläsekonvektoren unter der Decke ging keine Stell- oder Arbeitsfläche verloren. Insgesamt 200 m² Fläche werden mit dem wasserbasierten System klimatisiert. Damit ausreichend Leistung bereitsteht und selbst bei einer gut besuchten sommerlichen Vernissage kein Gast schwitzen muss, arbeiten hinter dem Galeriegebäude zwei Kaltwassererzeuger mit je etwa 10kW Kälteleistung. Die Wärmeenergie liefert die Zentralheizung.
Die Beispiele zeigen, dass sich auf Basis wasserbasierter Systeme Klimalösungen umsetzen lassen, die sehr unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden. Aufgrund der breiten Auswahl an Kaltwassererzeugern und Gebläsekonvektoren kann verschiedenen Objektarten und -größen – von der Mini-Boutique bis zur herrschaftlichen Villa – entsprochen werden. Gebläsekonvektoren mit Mischluftbetrieb eröffnen zudem die Chance, die Räume nicht nur zu temperieren, sondern auch einen gezielten Luftwechsel vorzunehmen. Für den möglichst energieeffizienten Betrieb sorgt eine Regelungstechnik, die das Heizen, Kühlen und Lüften bedarfsgerecht steuert, beispielsweise abhängig von den Publikumszeiten. Gegenüber der Kombination von klassischer Heizung, Split-Klimageräten und Fensterlüftung bietet die wasserbasierte Klimaanlage mehr Komfort für die Betreiber und sorgt für einen optimierten Energieverbrauch, indem sie widersinnige Betriebsarten vermeidet oder den Luftwechsel bedarfsgerecht regelt.
Flexibel durch zahlreiche Varianten
Für Kleinklimasysteme bieten Firmen wie die GEA Happel Klimatechnik GmbH spezielle Kaltwassererzeuger an. Sowohl bei den reinen Kaltwassererzeugern als auch den Modellen mit zusätzlicher Wärmepumpenumschaltung gibt es jeweils fünf für 230 V und sechs für den 400-V-Anschluss. Die Kälteleistung beim kleinsten GEA-Gerät beträgt 4,6 kW, beim größten 14,6 kW. Die Wärmeleistung deckt einen Bereich von 5,7 kW bis 16,8 kW ab. Die Wärmepumpen-Modelle können im Frühling und im Herbst die mit einer wasserbasierten Klimaanlage temperierten Räume heizen, denn sie arbeiten bei Außentemperaturen von –7 bis 20 °C. Die Kaltwassererzeuger gibt es jeweils in einer Variante zur Außenaufstellung oder als Version zur Installation im Gebäude.
Weitere Informationen
Unsere Autorin Anja Hülsmann ist Sales Managerin für Kaltwassersysteme bei der GEA Air Treatment Marketing Services GmbH in 44625 Herne; Telefon (0 23 25) 4 68-217, anja.huelsmann@geagroup.com, http://gea-airtreatment.com/
