Wie funktioniert eine Klimaanlage? Kältekreis einfach erklärt
Verdampfen, Verdichten, Verflüssigen, Entspannen: Der Kältekreislauf einer Klimaanlage Schritt für Schritt verständlich erklärt, inklusive Kältemittel, BTU, SEER/SCOP und der wichtigsten Bauteile.
Eine Klimaanlage erzeugt keine Kälte. Das klingt zunächst widersprüchlich, ist aber der Schlüssel zum Verständnis: Das Gerät transportiert vorhandene Wärme aus dem Raum nach draußen. Was übrig bleibt, empfinden wir als angenehme Kühle. Möglich macht das ein geschlossener Kreislauf, in dem ein spezielles Kältemittel ständig seinen Aggregatzustand wechselt. Wie das genau abläuft und welche Bauteile dabei zusammenspielen, erklärt dieser Ratgeber Schritt für Schritt.
Kälte wird nicht erzeugt, Wärme wird verschoben
Wärme fließt von Natur aus immer von warm nach kalt. Eine Klimaanlage dreht diesen Vorgang aktiv um: Sie nimmt Wärmeenergie aus der ohnehin schon warmen Raumluft auf und gibt sie an die noch wärmere Außenluft ab. Dieser Trick gegen die Natur kostet Strom, vor allem für den Kompressor. Genau deshalb arbeitet eine Klimaanlage technisch nach demselben Prinzip wie ein Kühlschrank oder eine Wärmepumpe, nur mit umgekehrtem Ziel.
Merksatz: Eine Klimaanlage ist eine Wärmepumpe. Sie pumpt Wärme aus dem Raum nach draußen, statt Kälte herzustellen.
Der eigentliche Motor dahinter ist ein Kältemittel, das schon bei niedrigen Temperaturen verdampft und unter Druck wieder flüssig wird. Bei jedem Phasenwechsel nimmt es Wärme auf oder gibt sie ab. Diese vier Phasen bilden den Kältekreislauf.
Der Kältekreislauf in 4 Schritten
Der Kreislauf läuft fortlaufend und in fester Reihenfolge ab. Stellen Sie sich das Kältemittel als Transporter vor, der im Raum Wärme einlädt und sie draußen wieder ablädt.
1. Verdampfen (im Verdampfer, Innengerät)
Im Innengerät strömt flüssiges, kaltes Kältemittel durch den Verdampfer. Ein Ventilator bläst die warme Raumluft darüber. Das Kältemittel nimmt diese Wärme auf, verdampft dabei und wird gasförmig. Die Luft, die das Innengerät verlässt, ist nun spürbar kühler. Hier entsteht auch das Kondenswasser, da die Feuchtigkeit der Luft am kalten Verdampfer kondensiert.
2. Verdichten (im Kompressor)
Das gasförmige Kältemittel gelangt zum Kompressor, dem Herzstück im Außengerät. Er verdichtet das Gas stark. Dabei steigen Druck und Temperatur deutlich an, das Kältemittel ist jetzt heiß. Der Kompressor ist das Bauteil, das den meisten Strom verbraucht und maßgeblich über die Effizienz entscheidet.
3. Verflüssigen (im Verflüssiger oder Kondensator, Außengerät)
Das heiße Gas strömt in den Verflüssiger im Außengerät. Ein Ventilator führt Außenluft daran vorbei. Weil das Kältemittel heißer ist als die Außenluft, gibt es seine Wärme nach draußen ab und wird wieder flüssig. Das ist auch der Grund, warum aus dem Außengerät warme Luft strömt: Es ist genau die Wärme, die zuvor dem Raum entzogen wurde.
4. Entspannen (im Expansionsventil)
Das flüssige Kältemittel steht noch unter hohem Druck. Im Expansionsventil wird dieser Druck schlagartig gesenkt. Dabei kühlt das Kältemittel stark ab und ist nun kalt und flüssig genug, um im Verdampfer erneut Wärme aufzunehmen. Der Kreislauf beginnt von vorn.
| Schritt | Bauteil | Was passiert |
|---|---|---|
| Verdampfen | Verdampfer (innen) | Kältemittel nimmt Raumwärme auf, wird gasförmig |
| Verdichten | Kompressor (außen) | Druck und Temperatur steigen |
| Verflüssigen | Verflüssiger (außen) | Wärme wird nach draußen abgegeben, Kältemittel wird flüssig |
| Entspannen | Expansionsventil | Druck fällt, Kältemittel kühlt ab |
Die wichtigsten Bauteile auf einen Blick
Bei einer klassischen Split-Klimaanlage verteilt sich die Technik auf zwei Einheiten. Das Innengerät sitzt im Raum und enthält Verdampfer und Ventilator. Das Außengerät beherbergt Kompressor, Verflüssiger und Expansionsventil. Beide sind über isolierte Kältemittelleitungen verbunden. Eine Übersicht zu Aufbau und Modellen finden Sie im Split-Klimaanlagen Test und Vergleich.
Bei einem Monoblock- oder mobilen Gerät stecken alle Komponenten in einem Gehäuse. Die Abwärme muss dann über einen Abluftschlauch nach draußen geführt werden. Mehr dazu unter mobile Klimageräte.
Wichtige Begriffe kurz erklärt
Wer Geräte vergleicht, stößt schnell auf Fachbegriffe. Die wichtigsten in Kurzform:
- BTU und kW: Beide Einheiten beschreiben die Kühlleistung. BTU (British Thermal Unit, meist BTU/h) ist die international gängige Angabe, kW die europäische. Als grobe Faustregel gilt: rund 3.400 BTU/h entsprechen etwa 1 kW Kühlleistung. Welche Leistung Sie brauchen, hängt von Raumgröße, Lage und Dämmung ab.
- SEER und SCOP: Effizienzkennzahlen. Der SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) beschreibt die Effizienz im Kühlbetrieb über eine ganze Saison, der SCOP (Seasonal Coefficient of Performance) die Effizienz im Heizbetrieb. Je höher der Wert, desto weniger Strom für die gleiche Leistung. Diese Werte bestimmen auch die Energieeffizienzklasse auf dem EU-Label.
- Kältemittel R32: Das aktuell am häufigsten eingesetzte Kältemittel in modernen Split-Geräten. Es gilt als effizient und hat ein deutlich geringeres Treibhauspotenzial (GWP) als ältere Mittel wie R410A. Kältemittel fallen unter die F-Gase-Verordnung, weshalb das Befüllen der Anlage in Deutschland nur durch zertifizierte Fachbetriebe erfolgen darf.
- Inverter: Eine Technik zur Drehzahlregelung des Kompressors. Statt nur an und aus zu schalten, passt ein Inverter die Leistung stufenlos an den Bedarf an. Das spart Strom, hält die Temperatur konstanter und arbeitet leiser. Details dazu im Artikel über die Inverter-Klimaanlage.
Warum die Effizienz so stark schwankt
Wie viel Strom eine Klimaanlage zieht, hängt nicht nur vom Gerät ab, sondern auch von der Außentemperatur, der gewünschten Raumtemperatur und der Laufzeit. Je größer der Unterschied zwischen innen und außen, desto härter muss der Kompressor arbeiten. Wer die Anlage richtig dimensioniert und nicht unnötig stark herunterkühlt, spart spürbar. Konkrete Beispielrechnungen und Spartipps finden Sie im Ratgeber zum Stromverbrauch einer Klimaanlage. Weitere technische Grundlagen sammeln wir im Technik-Ratgeber.
Häufige Fragen
Erzeugt eine Klimaanlage wirklich keine Kälte?
Korrekt. Eine Klimaanlage entzieht der Raumluft Wärme und transportiert sie über das Kältemittel nach draußen. Was als Kühle wahrgenommen wird, ist die Abwesenheit dieser entzogenen Wärme. Aus dem Außengerät kommt deshalb warme Luft.
Was ist der Unterschied zwischen Kondensator und Verdampfer?
Der Verdampfer sitzt im Innengerät und nimmt Wärme aus dem Raum auf, dabei verdampft das Kältemittel. Der Verflüssiger (Kondensator) sitzt im Außengerät und gibt diese Wärme wieder ab, dabei wird das Kältemittel flüssig. Beide sind Wärmetauscher mit gegensätzlicher Aufgabe.
Kann dieselbe Anlage auch heizen?
Viele Split-Geräte können das. Über ein Vierwegeventil lässt sich der Kältekreislauf umkehren, sodass die Anlage Wärme von draußen nach drinnen pumpt. Sie arbeitet dann als Wärmepumpe. Mehr dazu unter Klimaanlage mit Wärmepumpe.