Wie funktioniert eine Klimaanlage? Einfach erklärt
Warum das Außengerät warm wird, warum Wasser tropft und warum dieselbe Anlage im Winter heizt: Hier sehen Sie es Schritt für Schritt.
Eine Klimaanlage macht keine Kälte. Sie sammelt die Wärme im Zimmer ein und trägt sie über eine Leitung nach draußen, so wie ein Kühlschrank die Wärme aus seinem Inneren nach hinten trägt. Dafür braucht sie wenig Strom: Aus 1 Kilowatt Strom werden 3 bis 4 Kilowatt Kühlung.
Das Prinzip: ein Kühlschrank fürs ganze Zimmer
Fassen Sie mal hinten an einen laufenden Kühlschrank: warm. Diese Wärme kommt aus dem Inneren. Der Kühlschrank erzeugt keine Kälte, er trägt Wärme von innen nach außen. Eine Klimaanlage tut genau dasselbe, nur ist der „Innenraum“ Ihr Zimmer und die „Rückseite“ das Außengerät an der Hauswand.
Kälte wird nicht gemacht. Wärme wird weggetragen.
Kühlschrank und Klimaanlage arbeiten gleich. Jeder Punkt ist Wärme.
„Die Klimaanlage macht Kälte.“ Nein. Sie trägt Wärme weg. Kälte ist nur weniger Wärme.
„Sie bläst kühle Luft von draußen herein.“ Nein. Sie kühlt die Luft, die schon im Zimmer ist. Nach draußen geht nur die Wärme, und zwar im Kältemittel in der Leitung. Lüften müssen Sie weiterhin selbst.
DenkfrageKühlt ein offener Kühlschrank die Küche?
Nein, die Küche wird sogar wärmer. Der Kühlschrank holt vorn Wärme heraus und gibt sie hinten wieder ab, beides in derselben Küche. Dazu kommt die Wärme aus dem Strom für den Kompressor. Genau darum braucht eine Klimaanlage einen Weg nach draußen.
Drei Effekte, die Sie schon kennen
Eine Klimaanlage nutzt drei Dinge, die Sie aus dem Alltag kennen. Jedes taucht im Gerät an einer bestimmten Stelle wieder auf.
1 · Verdunsten kühlt
Nasse Haut im Wind fühlt sich kalt an. Das Wasser verdampft und nimmt dafür Wärme aus der Haut mit.
Im Verdampfer: Das Kältemittel verdampft und nimmt Wärme aus der Zimmerluft mit.
2 · Zusammendrücken macht heiß
Beim Aufpumpen wird der Fuß der Pumpe warm. Wer Luft zusammenpresst, macht sie heiß.
Im Kompressor: Er presst das Kältemittel zusammen. Es wird 60 bis 80 Grad heiß, heißer als jeder Sommertag.
3 · Druck verschiebt den Siedepunkt
Im Schnellkochtopf kocht Wasser erst bei etwa 120 Grad. Auf der Zugspitze kocht es schon bei 90 Grad.
Im Kreislauf: Bei niedrigem Druck kocht das Kältemittel schon bei 5 Grad. Bei hohem Druck wird es erst bei 50 Grad wieder flüssig. Das Expansionsventil senkt den Druck, der Kompressor hebt ihn.
Der Kreislauf zum Anklicken
Zuerst sehen Sie den Aufbau, dann mit „Weiter“ die vier Stationen. Die drei Effekte von oben finden Sie darin wieder. Der Umschalter zeigt, was sich im Winter ändert.
Dasselbe Kältemittel ist mal 5 Grad kalt, mal 70 Grad heiß. Der Druck macht den Unterschied.
Die Farbe der Leitung zeigt die Temperatur. Jeder Punkt ist Wärme, jeder Punkt ist Strom. Tippen Sie auf die Nummern.
DenkfrageWarum wird das Kältemittel im Kompressor heiß, obwohl dort keine Heizung sitzt?
Weil Zusammendrücken heiß macht, wie bei der Fahrradpumpe. Die Arbeit des Kompressors landet als Wärme im Gas. Darum ist das Kältemittel danach heißer als die Außenluft und kann seine Wärme draußen loswerden.
Was Sie zu Hause davon sehen
Jede Station hinterlässt Spuren, die Sie an Ihrer Anlage sehen, hören oder fühlen können.
Verdampfer: Wasser tropft
Station 1: Im Innengerät verdampft das Kältemittel und kühlt die Luft, die der Lüfter über die Lamellen bläst.
Was Sie sehen: Wasser tropft aus einem dünnen Schlauch nach draußen. Die Lamellen sind kälter als der Taupunkt der Luft, deshalb schlägt sich Feuchtigkeit nieder wie an einer kalten Flasche.
Mehr Physik: Temperatur, Druck, Kältemittel
Im Verdampfer liegt das Kältemittel bei etwa 5 bis 10 Grad und niedrigem Druck, bei R32 rund 9 bis 11 bar. Die Raumluft mit 26 Grad ist deutlich wärmer, also fließt Wärme ins Kältemittel. Ein Gerät mit 2,5 kW Kälteleistung entzieht der Luft jede Sekunde 2,5 Kilojoule. Nebenbei entfeuchtet es: pro Stunde fallen je nach Luftfeuchte 0,5 bis 1,5 Liter Kondenswasser an.
Kompressor: das Brummen
Station 2: Im Außengerät presst der Kompressor das Gas zusammen und macht es heiß.
Was Sie hören: Das Brummen am Außengerät ist der Kompressor. Er ist das einzige Teil, das nennenswert Strom braucht, bei unserem Beispielgerät 0,63 Kilowatt.
Mehr Physik: warum Verdichten heiß macht
Beim Verdichten wird Arbeit ins Gas gesteckt, und die landet als Wärme im Gas. Aus etwa 10 Grad bei 10 bar werden 60 bis 80 Grad bei rund 25 bis 30 bar. Diese Verdichtungsarbeit ist genau die Energie, die die Anlage aus der Steckdose zieht: bei unserem Beispielgerät 0,63 kW.
Verflüssiger: warme Luft draußen
Station 3: Das heiße Kältemittel gibt seine Wärme an die Außenluft ab und wird wieder flüssig.
Was Sie fühlen: Das Außengerät bläst deutlich warme Luft aus. Das ist die Wärme aus Ihrem Zimmer plus die Wärme aus dem Strom, beim Beispielgerät 2,5 plus 0,63, also rund 3,1 Kilowatt.
Mehr Physik: Verflüssigen bei 50 Grad
Bei hohem Druck kondensiert R32 schon bei etwa 45 bis 55 Grad. Deshalb reicht Außenluft mit 35 Grad, um dem Kältemittel Wärme abzunehmen. Das Außengerät gibt Kälteleistung plus elektrische Leistung ab: bei 2,5 kW Kälte und 0,63 kW Strom also rund 3,1 kW Wärme.
Expansionsventil: zwei kalte Leitungen
Station 4: Hinter dem Ventil fällt der Druck, das Kältemittel wird kalt und fließt zurück ins Innengerät.
Was Sie sehen: Zwei Leitungen. Die dünne bringt den kalten Nebel hin, die dicke holt das Gas ab. Beide sind kalt, deshalb isoliert, sonst würden sie schwitzen.
Mehr Physik: Entspannung ohne Motor
Das Ventil ist nur eine Engstelle, es braucht keinen Strom. Beim Druckabfall von rund 28 auf 10 bar verdampft ein Teil der Flüssigkeit sofort, die Verdampfungswärme kommt aus dem Rest, und der kühlt auf etwa 5 Grad ab. Elektronische Ventile regeln die Öffnung so, dass das Kältemittel im Verdampfer vollständig verdampft.
Warum sie auch heizt
Fast jede moderne Split-Anlage hat ein Vierwegeventil. Es dreht den Kreislauf um: Das Innengerät wird zum Verflüssiger und gibt Wärme ab, das Außengerät wird zum Verdampfer und holt Wärme aus der Außenluft. In der Kreislauf-Grafik oben zeigt der Schalter „Heizen im Winter“ jede Station.
Wie kann kalte Luft Wärme abgeben? Auch Luft mit minus 10 Grad enthält noch viel Wärme. Erst bei minus 273 Grad ist keine mehr drin. Das Kältemittel im Außengerät ist mit etwa minus 20 Grad noch kälter, darum fließt Wärme hinein.
Technisch ist die Anlage damit eine Luft-Luft-Wärmepumpe. Bei plus 7 Grad liefert ein gutes Gerät aus einem Kilowatt Strom drei bis vier Kilowatt Wärme, bei minus 10 Grad weniger, und das Außengerät taut sich ab und zu ab. Ob sich das gegen Gas oder Heizlüfter rechnet: Kühlen und Heizen mit der Klimaanlage.
Strom: 1 Kilowatt rein, 3 bis 4 Kilowatt Kühlung
Die häufigste Folgefrage lautet: Ist das ein Stromfresser? Nein, denn die Anlage macht Kälte nicht aus Strom. Der Strom treibt nur den Kompressor an, und der trägt Wärme nach draußen. Ein Heizlüfter macht aus 1 Kilowatt Strom genau 1 Kilowatt Wärme. Eine Klimaanlage verschiebt mit 1 Kilowatt Strom 3 bis 4 Kilowatt Wärme.
Wie viel genau, steht auf dem Typenschild. Zwei Zahlen reichen.
Zwei Zahlen vom Typenschild reichen: Strom und EER.
Unser Beispielgerät, ein Split-Gerät mit 2,5 kW. Jeder Hersteller gestaltet den Aufkleber anders, die Angaben sind dieselben.
So entsteht der EER: Kühlleistung geteilt durch Leistungsaufnahme, also 2,5 ÷ 0,63 = 3,97. Gute Split-Geräte liegen beim SEER, dem Jahresmittel, zwischen 6 und 8,5.
Rechner: Ihre Anlage, Ihre Kosten
Der Rechner startet mit den Werten 1 und 2 vom Typenschild. Stellen Sie Ihre eigenen ein oder wählen Sie ein typisches Gerät.
So viel Kälte liefert Ihre Anlage
Wählen Sie ein typisches Gerät oder stellen Sie die Werte vom Typenschild ein.
Rechenweg: Kälte = Strom × EER. Wärme draußen = Kälte + Strom. Inverter-Geräte laufen meist gedrosselt und brauchen dann weniger als hier gerechnet. EER gilt für einen Prüfpunkt, das Jahresmittel heißt SEER.
Was der Inverter ändert
Alte Anlagen kannten nur an oder aus: Volllast, bis die Wunschtemperatur erreicht war, dann Stillstand, dann wieder Volllast. Ein Inverter regelt die Drehzahl des Kompressors stufenlos. Ist der Raum fast auf Temperatur, läuft er mit 20 oder 30 Prozent weiter.
Gleich kühl, fast ein Drittel weniger Strom.
Zwei 2,5-kW-Geräte, drei Stunden an einem heißen Nachmittag: ein älteres An-Aus-Gerät mit 0,9 kW und ein Inverter. Blau die Raumtemperatur, grau der Strom.
Praktisch alle Split-Geräte haben heute einen Inverter. Bei mobilen Geräten ist er die Ausnahme und ein echtes Kaufkriterium. Inverter oder nichtfolgt
Split, mobil, ohne Außengerät: gleicher Kreislauf, andere Verpackung
Alle Gerätetypen nutzen diesen Kreislauf. Sie unterscheiden sich nur darin, wo die vier Stationen sitzen und wie die Wärme nach draußen kommt. Daraus folgen Leistung, Lautstärke und Einbauaufwand.
Split-Klimaanlage
Verdampfer innen, alles andere draußen, zwei Leitungen durch die Wand. Leise im Raum und am effizientesten. Für die Kältemittelleitungen braucht es einen Fachbetrieb.
Split-Klimaanlage im Detail
Mobiles Klimagerät
Alle vier Stationen in einem Gehäuse im Raum. Die Wärme geht durch den Schlauch zum Fenster. Dabei entsteht Unterdruck, warme Luft strömt nach, deshalb kühlt es schwächer und lauter.
Mobile Klimaanlage im Detail
Klimaanlage ohne Außengerät
Ein Monoblock fest an der Außenwand mit zwei Kernbohrungen: Außenluft hinein, warme Luft hinaus. Nichts an der Fassade, dafür lauter und weniger effizient als Split.
Ohne Außengerät im DetailBewegt nur Luft. Der Wind kühlt die Haut, weil Schweiß verdunstet (Effekt 1). Die Luft im Zimmer wird nicht kälter.
Verdunstet Wasser im Luftstrom. Die Luft wird ein paar Grad kühler, aber feuchter, und die Wärme bleibt im Zimmer. Ohne Schlauch nach draußen ist es kein Klimagerät.
DenkfrageWarum kühlt ein mobiles Gerät bei gekipptem Fenster schwächer als eine Split-Anlage mit gleicher Leistung?
Der Schlauch bläst Luft aus dem Zimmer nach draußen. Dafür strömt warme Außenluft durch den Fensterspalt und die Türritzen nach. Einen Teil seiner Kühlung verbraucht das Gerät für diese nachströmende Wärme.
Welcher Typ zu Ihnen passt, klärt der Entscheidungshelfer in drei Fragen. Alle Typen mit Vor- und Nachteilen: Gerätetypen im Überblick.
Häufige Fragen zur Funktion
Ist eine Klimaanlage ein Stromfresser?
Weniger, als die meisten denken. Unser Beispielgerät für etwa 25 Quadratmeter braucht bei voller Leistung 0,63 Kilowatt, gedrosselt oft nur 0,2 bis 0,3. Acht Stunden Kühlen kosten damit ein bis zwei Euro. Mobile Geräte brauchen für dieselbe Kälte etwa anderthalbmal so viel. Nachrechnen: Rechner oben. Details: Stromverbrauch und Stromkosten.
Was kostet es, die Klimaanlage 8 Stunden laufen zu lassen?
Bei 0,63 Kilowatt und 35 Cent je Kilowattstunde sind es 1,76 Euro. Ein Inverter-Gerät, das nach dem Herunterkühlen gedrosselt läuft, liegt eher bei einem Euro. Ein mobiles Gerät mit 2,0 Kilowatt Kühlung braucht etwa 0,77 Kilowatt, das sind 2,16 Euro.
Woher nimmt die Klimaanlage die Luft?
Aus dem Zimmer. Das Innengerät saugt oben Raumluft an, kühlt sie und bläst sie unten wieder aus. Frischluft von draußen kommt bei normalen Geräten nicht herein. Lüften müssen Sie weiterhin. Mehr dazu: Zwei Irrtümer.
Warum tropft Wasser aus der Klimaanlage?
Weil die Lamellen im Innengerät kälter sind als der Taupunkt der Raumluft. Bei Split-Geräten läuft das Kondenswasser über einen Schlauch nach draußen. Mobile Geräte sammeln es in einem Tank oder verdunsten es. Das Foto dazu: Station 1. Tropft es im Raum, ist meist der Ablauf verstopft: Klimaanlage tropft.
Bekommt man von der Klimaanlage Halsschmerzen?
Nicht von der Anlage, sondern von zu kalter, zu trockener oder direkt auf den Körper gerichteter Luft. Faustregel: höchstens sechs Grad kälter als draußen, Luftstrom nicht auf Sofa oder Bett, Filter sauber halten. Mehr: Erkältung und Halsschmerzen.
Soll man die Klimaanlage immer laufen lassen?
Bei Inverter-Geräten ja, solange es warm ist. Halten kostet weniger als mehrmaliges Herunterkühlen, weil der Kompressor gedrosselt läuft. Bei alten An-Aus-Geräten und mobilen Geräten lohnt sich das Abschalten, wenn niemand im Raum ist.
Was ist der Unterschied zwischen Klimagerät und Klimaanlage?
Im Alltag keiner. „Klimagerät“ meint meist ein mobiles oder einzelnes Gerät, „Klimaanlage“ die fest eingebaute Split-Anlage. Technisch arbeiten beide mit demselben Kreislauf.
Wie funktioniert eine Klimaanlage ohne Abluftschlauch?
Gar nicht. Wenn die Wärme nirgendwohin kann, bleibt sie im Raum. Geräte, die ohne Schlauch beworben werden, sind Luftkühler: Sie verdunsten Wasser und machen den Raum feuchter, nicht kälter. Mehr: Klimaanlage ohne Abluftschlauch.
Wie erkläre ich einem Kind, wie eine Klimaanlage funktioniert?
Mit einem Schwamm: Drinnen saugt die Klimaanlage Wärme auf, so wie ein Schwamm Wasser. Draußen drückt sie den Schwamm aus. Dann saugt sie wieder auf. Das Zimmer wird kühler, weil die Wärme draußen bleibt.
Wer hat die Klimaanlage erfunden?
Willis Carrier baute 1902 in Brooklyn die erste Anlage, die Temperatur und Feuchte regelte, für eine Druckerei. Klimaanlagen für Wohnungen gibt es seit den 1930er-Jahren, in Deutschland verbreiten sie sich erst seit den 2010er-Jahren.
Die Begriffe in einem Satz
Alle Begriffe: Glossar A bis Z.
Wie geht es weiter?
- Herstellerdatenblätter (Daikin, Mitsubishi Electric, Panasonic) für Leistung, EER, SEER und Beispielwerte
- Umweltbundesamt: Kältemittel und F-Gase-Verordnung
- Stiftung Warentest: Tests mobiler Klimageräte
- Lehrbuchwissen der Kältetechnik zum Kaltdampfprozess