29.07.2022, Wolf von Fabeck:

Kampf gegen den Hitzetod

Die Notwendigkeit von Klimaanlagen


Wir haben in unseren Breitengraden über Generationen hinweg gelernt, wie man sich gegen Winterkälte schützt. Doch wirksame Schutzmaßnahmen gegen eine drohende landesweite Überhitzung sind weitgehend unbekannt und werden - wenn überhaupt - nur halbherzig vorbereitet.
Gegenstand dieses vorliegenden Beitrages sind deshalb einige Informationen zur Abwehr tödlicher Hitze für Bewohner von Häusern ohne Klimaanlage.

Ein warnendes Beispiel: Der Hitzesommer 2003, in dem - hauptsächlich in Frankreich - 45.000 bis 70.000 Menschen an Überhitzung starben, könnte sich bei uns in Deutschland wiederholen.
Die tödliche lange Dauer und Beständigkeit des damaligen Hochdruckgebiets Michaela kam unerwartet und führte dazu, dass in Wohnungen ohne Klimaanlagen die Temperaturen immer weiter anstiegen.

Täglich bis zu 14 Stunden wolkenloser Sonnenschein überhitzte bei Häusern ohne Wärmedämmung des Daches besonders die obersten Stockwerke.

Nächtliches Querlüften brachte keine Milderung, denn nachts sanken die Außentemperaturen nur unwesentlich (sogenannte "tropische Nächte").

Übrigens: Es gab damals keine gekühlten öffentlichen Schutzräume. Und die gibt es auch heute noch nicht!!!
Viele Häuser sind bereits mit Wärmepumpen ausgestattet. Moderne Wärmepumpen können auch kühlen. Ihre Kühlleistung entspricht etwa ihrer Wärmeleistung. Doch wegen der globalen Überhitzung brauchen wir während einer Hitzewelle erheblich mehr Kühlleistung als die Wärmepumpen liefern können.

Fazit: Wo Wärmepumpen zum Kühlen nicht mehr ausreichen oder sogar völlig fehlen, müssen im Notfall die Klimaanlagen eingeschaltet werden. Aber dazu müssen Sie sie JETZT anschaffen, denn während einer Hitzewelle baut Ihnen niemand eine Klimaanlage ein.

Grundsätzliche Lösung nicht vergessen!

Die zunehmende globale Überhitzung wird durch das weltweite Abtauen der Gletscher auch für Klimawandel-Skeptiker immer offensichtlicher und ist seit Jahrzehnten durch Hunderte von Messreihen nachgewiesen. Die Wahrscheinlichkeit weiterer und noch folgenreicherer Hitzesommer wächst ständig, denn die Treibhausgas-Konzentration in der Atmosphäre ist seit 2003 schon wieder um weitere 50 ppm gestiegen.
Die im vorliegenden Beitrag getroffenen Überlegungen zum Schutz von Hausbewohnern mit Hilfe von Klimanlagen ersetzen deshalb nicht eine generelle Reduzierung der Klimagas-Konzentration durch Beendigung der fossilen Emissionen und entschlossene Rückholung der Klimagase. Diese Maßnahmen dürfen nicht länger hinausgezögert werden, denn die CO2-Konzentration in der Atmosphäre steigt immer schneller.

Im Verkehrswesen ist die Einsicht in die Notwendigkeit von Klimaanlagen weiter gediehen als im Wohnungsbau

Bei der Personenbeförderung hat sich die Einsicht längst durchgesetzt, dass an heißen Tagen der Fahrtwind oder ein Ventilator zur Kühlung nicht mehr ausreichen. Nur noch sehr wenige Autos, Lastwagen, Busse und Bahnen zum Personentransport sowie Flugzeuge werden heutzutage ohne Klimaanlage betrieben.
In Wohnungen findet man hingegen Klimaanlagen nur selten. So erklärt sich ein Teil der Todesfälle im Hitzesommer 2003.

Das Prinzip einer Klimaanlage

Eine Klimaanlage ist ein ringförmig geschlossenes Rohrleitungssystem, vollständig gefüllt mit einem Kältemittel (Kältemittel siehe Fußnote). Ein Kompressor (elektrisch angetriebene Pumpe) versetzt das Kältemittel in einen Kreislauf durch die verschiedenen Baugruppen der Klimaanlage. Bei seinem Kreislauf ändert das Kältemittel seinen Aggregatszustand. An manchen Stellen ist es flüssig, gleichzeitig ist es an anderen Stellen gasförmig. Außerdem ändern sich an den verschiedenen Stellen sein Druck und seine Temperatur und schließlich nimmt es gleichzeitig an verschiedenen Stellen Wärme auf oder gibt Wärme ab.

Die verschiedenen Komponenten einer Klimaanlage sind in der folgenden Grafik dargestellt.

Noch einmal etwas ausführlicher:
  • Eine Kompressor-Pumpe (1) pumpt das gasförmige Kältemittel von oben in den Kondensator (2). Da der Kondensator am anderen Ende nur ein dünnes Röhrchen, eine Drossel (3) als Ausgang hat, entsteht ein Überdruck im Kondensator.
  • Die Druckerhöhung führt zur Verflüssigung und damit zur Temperatursteigerung des Kältemittels. Wegen seiner hohen Temperatur kann das Kältemittel Wärmeenergie an die Wandung des Kondensators (2) abgeben. Die Wandung des Kondensators erwärmt sich immer weiter und gibt dann, wenn sie ihrerseits wärmer ist als die Außenluft, Wärmeenergie an die Außenluft ab.
    Hinweis: Wärmeenergie fließt immer nur vom wärmeren zum kälteren Teil
  • Ein Ventilator (im Bild nicht dargestellt) treibt Außenluft außen an der gewendelten warmen Röhre des Kondensators (2) vorbei, damit sie dessen Kondensationswärme aufnimmt und abtransportiert. Die Außenluft ist zwar warm, aber der Kondensator wird dann halt noch stärker aufgewärmt.
  • Die "Drossel" - ein dünnes Röhrchen ganz unten (3) lässt nur flüssiges Kältemittel den Kreislauf fortsetzen.
  • Der Kreislauf setzt sich in dem zu kühlenden Zimmer fort. Dort befindet sich der Verdampfer (4).
  • Der Verdampfer (4) wird durch die Zimmerluft erwärmt. Die Zimmerluft gibt dabei einen Teil ihrer Wärmeenergie von außen an die Rohrwände des Verdampfers ab und wird dadurch kälter (der eigentliche Zweck des gesamten Verfahrens!).
  • Das anfangs flüssige Kältemittel im Verdampfer wird bei seinem langen Weg durch den Verdampfer (4) durch dessen aufgewärmte Rohrwände zum Verdunsten bzw. Verdampfen gebracht und entzieht dabei dem Verdampfer Wärmeenergie, ähnlich wie ein durchgeschwitztes Unterhemd seinen Träger abkühlt, wenn der Schweiß endlich verdunsten (verdampfen) kann.
  • Der Verdampfer (4) nimmt die Wärme der Zimmerluft auf, bzw. mit anderen Worten: gibt Verdunstungskälte ab. Damit die Zimmerluft ihre Wärme besser an den Verdampfer (4) abgeben kann, wird sie durch ein Gebläse (im Bild nicht dargestellt) mit der Außenseite des kühlen Verdampfer in innigen Kontakt gebracht, damit sie sich dort abkühlen kann.
  • Die Abkühlung wird bewusst weiter fortgesetzt, bis sich Kondenswasser an der Außenseite der Verdampfer-Kühlschlange (4) niederschlägt. Eine solche "Entfeuchtungseinrichtung" (5) gehört dazu, weil andernfalls die Innenluft zu schwül würde. Das Kondenswasser wird in die Kanalisation geleitet.

Split-Klimaanlagen

Eine vollständige Split-Klimaanlage besteht aus einem Außengerät und mehreren Innengeräten.

Die Innengeräte enthalten jeweils den Verdampfer (4) und den Entfeuchter (5). Bei größeren Wohnungen empfiehlt es sich, in mehreren Zimmern Klimaanlagen-Innengeräte zu montieren (oben ist nur ein einziges Innengerät dargestellt).

Das Außengerät enthält den Kompressor (1), den Kondensator (2) und die Drossel (3).
Die wirkungsvollste Aufstellung des Außengeräts ergibt sich wenn das Außengerät seine Wärme ins Grundwasser abgeben kann. Aber auch Außengeräte, die auf der Nordseite des Hauses ihre Wärme abgeben, sind in Ordnung.
Wenn mehrere Außengeräte verschiedener Häuser so dicht beieinander stehen, dass das eine Außengerät die warme Abluft seines Nachbarn ansaugt, dann leidet allerdings unnötigerweise der Wirkungsgrad.
Damit eine Split-Klimaanlage montiert werden kann, muss allerdings die Außenwand für zwei Rohrleitungen und eine elektronische Steuerleitung durchbohrt werden. Durch die eine Rohrleitung fließt Wärmeenergie aus dem Haus heraus, durch die zweite Rohrleitung kommt Kälte in das Haus hinein. Die beiden Durchbrüche haben einen Durchmesser von jeweils etwa 5 cm.
Das Bestimmungswort "Split" der Wortzusammensetzung "Split-Klimaanlage" weist darauf hin, dass es sich um mehrere, mindestens zwei Baugruppen handelt, deren Außengerät durch die Hauswand von der oder den Innengeräten getrennt ist.

Bei Abschluss oder Änderung eines Mietvertrages sollte man vorsorglich die Genehmigung zum Einbau einer "Split-Klimaanlage" mit vereinbaren.

Ungeeignete Ersatzlösungen: Mono-Block-Anlagen

Mit dem Ziel, die vorstehend erwähnten Mauerdurchbrüche zu vermeiden, werden alle möglichen Behelfslösungen angeboten, die jedoch die Effektivität der Anlage zunichte machen. Im Gegensatz zu einer "Split-Anlage" werden "Mono-Block-Anlagen" angepriesen. So schlägt z.B. eine Lösungsvariante vor, man möge die Warmluft aus einem teilweise geöffneten Fenster hinausblasen. Es wird aber übersehen, dass dann die gleiche Menge an (unerträglich warmer) Außenluft ins selbe Zimmer zurückströmt und es unbewohnbar macht.

Eine andere unsinnige Lösungsvariante schlägt vor, das Außengerät in einem anderen Zimmer des Hauses zu montieren. Die Folge wird sein, dass sich dieses Zimmer immer weiter aufheizen wird, bis es zu Bauschäden oder einem Brand kommt.

PV-Anlage als Ergänzung zur Klimaanlage

PV-Anlagen sind eine ideale Ergänzung zur Klimaanlage, denn der höchste Stromverbrauch einer Klimaanlage tritt am helllichten Tage auf.

Um auch für den Fall eines Stromausfalls vorzusorgen, müsste man allerdings die PV-Anlage inselbetriebsfähig machen.

Anhang: Kältemittel

Nach DIN EN 378-1 Abs. 3.7.1 ist ein Kältemittel definiert als „Fluid, das zur Wärmeübertragung in einer Kälteanlage eingesetzt wird, und das bei niedriger Temperatur und niedrigem Druck Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluids erfolgen. Als Kältemittel können sehr viele Gase bzw. Flüssigkeiten dienen, z.B. Ammoniak oder CO2. Anmerkung: die Kältemittel werden beim regulären Betrieb der Klimaanlage nicht freigesetzt, lediglich bei einer Undichtigkeit oder beim Entsorgen. Der Einsatz von FCKW als Kältemittel in Kühlschränken ist seit 1995 verboten, da FCKW zur Zerstörung der Ozonschicht beitragen. Außerdem haben manche FCKW einen zehntausendfach höheren Treibhauseffekt als CO2. Benennung der Kältemittel mit vorangestelltem "R".