Kann man die Klimaanlage bei Frost zum Heizen verwenden und wie bereitet man sie für diesen Betrieb vor?

Der Winter naht und Sie haben sich noch nicht entschieden, wie Sie Ihre Wohnung heizen möchten? Die Nutzung einer Klimaanlage zu diesem Zweck ist sehr wirtschaftlich und verlockend, aber Sie möchten ihre Funktionsfähigkeit nicht riskieren, nicht wahr? Wir helfen Ihnen zu verstehen, ob Sie die Klimaanlage bei Frost zum Heizen verwenden können und warum und in welchen Fällen dies gefährlich für das Gerät sein kann.

Außerdem erklären wir, was Sie tun können, damit die Klimaanlage länger und bei niedrigeren Temperaturen genutzt werden kann. Wir analysieren, wie sinnvoll und effizient eine solche Anwendung ist. Zur vollständigen Verdeutlichung zeigen wir alle wichtigen Punkte auf Fotos und Diagrammen, und am Ende des Artikels erwarten Sie informative Videos zum Thema.

Warum heizt die Split-Klimaanlage?

Um zu verstehen, was beim Einschalten der Klimaanlage bei Frost schiefgehen kann, sollte man sich zunächst darüber klar werden, was bei normalem Betrieb des Systems im Heizmodus passiert.

Im Gegensatz zu tragbaren Heizgeräten jeglicher Art erzeugt die Split-Klimaanlage keine Wärme aus der verbrauchten Energie, sondern transportiert sie nur von draußen ins Haus oder umgekehrt, je nach Betriebsart. Wärme von draußen zu nehmen, wenn dort die Temperatur unter Null liegt – klingt das unrealistisch? Das ist nur auf den ersten Blick so.

Die Hauptbestandteile jeder Split-Klimaanlage sind der Kompressor, ein Radiator mit Lüfter in jedem Gerät und die sie verbindende Kältemittelleitung. Das Kältemittel ist der Hauptzauberer in diesem Set: Dank seiner physikalischen Eigenschaften ist es möglich, bei Frost Wärme und bei Hitze Kühle zu gewinnen.

Beim Heizbetrieb tauschen der innere und der äußere Block der Klimaanlage ihre Rollen. In der Regel wird der Kältemittelfluss über ein Vierwegeventil umgeleitet.

Der Weg des Kältemittels in Klimaanlagen, die im Winter bei niedrigen Temperaturen zum Heizen verwendet werden, sieht folgendermaßen aus:

• Vom Radiator des Innengeräts wird abgekühltes flüssiges Kältemittel zugeführt.
• Wenn es in das Außengerät gelangt, erwärmt es sich und verdampft, da die Siedetemperatur des Kältemittels -40 oder -51⁰C beträgt und es selbst im Winter draußen wärmer ist. Nach dem Durchlaufen des Außenwärmetauschers steigt die Temperatur des Kältemittels, das heißt, es nimmt Wärmeenergie auf.
• Die gewonnene Energie ist niederpotenziell und kann daher nicht sofort an die Raumluft abgegeben werden. Der Kompressor verdichtet das gasförmige Kältemittel, dessen Temperatur steigt auf 70 – 90⁰C. In diesem Zustand wird das Kältemittel in das Innengerät geleitet.
• Beim Durchströmen des Wärmetauschers des Innengeräts, der vom Ventilator angeblasen wird, gibt das Kältemittel Wärme an die Raumluft ab, kühlt selbst ab und kondensiert zu einer Flüssigkeit. Der Kreislauf ist geschlossen, alles wiederholt sich von Neuem.

Aufgrund dieses Funktionsprinzips werden Split-Klimaanlagen auch zur Gruppe der Wärmepumpen gezählt, da sie auf genau dieselbe Weise Wärme von draußen ins Haus oder umgekehrt transportieren und fördern.

Bei der Verdampfung des Kältemittels setzt sich an den Rohren Kondensat ab – Feuchtigkeit aus der Luft, die sofort gefriert. Damit diese Eisablagerungen schmelzen und den Betrieb nicht beeinträchtigen, schalten die meisten Klimaanlagen regelmäßig für 5 – 15 Minuten in den Abtaumodus um.

Für den Betrieb benötigt die Pumpe selbst – der Kompressor – sowie zwei Ventilatoren Strom. Zusammen verbrauchen sie 3- bis 7-mal weniger Energie, als das System erzeugt – das bedeutet, dass das Heizen mit einer Klimaanlage 3- bis 7-mal sparsamer ist als mit einem elektrischen oder Gas-Konvektor, einem Infrarotheizer oder einer anderen Heizung.

Warum ist Frost gefährlich für die Klimaanlage?

Das Funktionsprinzip einer Klimaanlage ist recht einfach, aber eine Änderung der Bedingungen in einem beliebigen Schritt kann zu einem schwerwiegenden Defekt führen.

Erstens ist das Starten eines kalten Kompressors gefährlich. Das Öl darin wird bei niedrigen Temperaturen zähflüssig, sodass das Aggregat mit erhöhter Belastung arbeitet.

Zudem entsteht ohne Schmierung durch die Reibung der Metallteile Abrieb, der das System verstopft und funktionsunfähig macht. Selbst ein neuer Kompressor, der als Ersatz für einen defekten eingebaut wurde, kann daher bei korrektem Betrieb schnell ausfallen.

Zweitens kann das Kältemittel im Außenwärmetauscher möglicherweise nicht rechtzeitig verdampfen. Die Aktivität des Wärmeaustauschs hängt von der Temperaturdifferenz ab. Daher nimmt das Kältemittel bei leichtem Plus draußen, wenn es von -40⁰C erwärmt wird, viel Wärmeenergie auf.

Wenn es draußen -30⁰C hat, kann das Kältemittel möglicherweise nicht einmal auf die Siedetemperatur erwärmt werden. Die Folge ist, dass flüssiges Kältemittel in den Kompressor gelangt und dieser aufgrund eines hydraulischen Schlags unweigerlich beschädigt wird.

Die dritte Gefahr ist das Einfrieren von Kondensat und die Vereisung.

Denken Sie daran: Beim Heizbetrieb tauschen die Einheiten der Split-Anlage die Rollen, daher bildet sich Kondensat an dem Wärmetauscher, der sich draußen befindet.

Eispanzer am Außengerät behindert den Wärmeaustausch und kann den Lüfter stören, was die Belastung aller Systemteile erhöht. Das automatische Abtauen soll dieses Problem lösen, aber das Wasser, das vom erwärmten Radiator abfließt, gefriert oft sofort in der Auffangwanne. Bei Erreichen einer bestimmten Eisdicke frieren die Lüfterblätter darin fest, und die Klimaanlage verliert ihre Funktionsfähigkeit.

Kondensat im Ablaufschlauch kann ebenfalls an der Austrittsstelle nach außen gefrieren – wenn die Klimaanlage im Kühlmodus arbeitet. Im Winter ist dies in Serverräumen oder im zuvor genannten Abtaumodus erforderlich. Ein solcher Eispfropfen verhindert den weiteren Kondensatabfluss, und das Wasser beginnt die Wand herunterzulaufen, begünstigt die Schimmelbildung im Innengerät und kann dieses beschädigen.

Selbst der Kühlbetrieb im Winter kann zu Problemen führen. In diesem Fall entnimmt die Klimaanlage der Außenluft zu viel Kälte, und das Kondensat am Innengerät verwandelt sich in Reif und Eis. Dies ist natürlich ebenfalls schädlich für die Anlage. Zudem bleibt das Problem des Kaltstarts des Kompressors relevant.

Mit welchen Klimaanlagen kann man heizen?

Beim Kauf einer Split-Klimaanlage sollten Sie in der Beschreibung nach dem Wort „reversibel“ suchen: Es zeigt an, dass das Gerät die Richtung des Kältemittelflusses ändern und heizen kann.

Die Heizfunktion ist in den meisten modernen Systemen vorhanden, der einzige Unterschied ist die Temperatur, bei der sie verwendet werden darf. Sie wird durch ein Sonnensymbol oder das Wort „Heat“ angezeigt.

Nach den beschriebenen Problemen könnte man den Eindruck gewinnen, dass die Heizfunktion in Klimaanlagen nutzlos und gefährlich für das Gerät ist, aber das ist nicht der Fall. Die Split-Klimaanlage wird zwar nicht bei strengem Frost helfen, aber sie kann in der Übergangszeit, wenn die Zentralheizung ausgeschaltet ist und es draußen kälter geworden ist, oder in gemäßigten Klimazonen ein komfortables Raumklima schaffen.

Die untere Temperaturgrenze, bei der eine Split-Klimaanlage zum Heizen eingeschaltet werden kann, hängt vom Modell ab – sie ist in der Anleitung angegeben.

Bei der Verteilung dieser Temperaturen gibt es bestimmte Regelmäßigkeiten:

1. Klimaanlagen mit linearem Regeltyp können normalerweise nur bis -5 ⁰C eingeschaltet werden, da der Kompressor ständig aus- und vor dem Neustart wieder abkühlt.
2. Inverter-Modelle arbeiten in der Regel bis -15⁰C, aber einige spezielle Geräte sind bis -20 und sogar -30⁰C effektiv.
3. Den vom Hersteller angegebenen Betriebstemperaturbereich kann manchmal durch den Einbau eines Winterkits erweitert werden – dazu später mehr.
4. Monoblock-Klimaanlagen mit Heizfunktion sind unabhängig von der Außentemperatur, aber sie zeichnen sich nicht durch Wirtschaftlichkeit aus. Im Winter arbeiten sie wie ein gewöhnlicher Konvektor mit einem Wirkungsgrad von knapp unter 1.
5. Systeme mit dem Kältemittel R22 sind weniger effizient und kältebeständig als solche, die mit dem Kältemittel R410A oder R32 befüllt sind.

Es ist anzumerken, dass selbst Modelle, die bei niedrigen Temperaturen zuverlässig funktionieren, die Effizienz und Sparsamkeit der Heizung deutlich reduzieren, wenn es draußen kälter wird.

Man kann das Kältemittel R22 in der Klimaanlage nicht einfach durch ein effizienteres und moderneres ersetzen – sein Betriebsdruck ist halb so niedrig, und die Systemkomponenten sind nicht für höhere Drücke ausgelegt.

Angesichts der Einschränkungen der Betriebstemperatur und der schwankenden Leistung kann die Klimaanlage in nördlichen Regionen nicht als primäres Heizgerät für Wohnräume dienen.

Unterschiede im Aufbau frostbeständiger Klimaanlagen

Warum kann man eine Klimaanlage bei 30 Grad Frost einschalten, während andere bereits bei -5⁰C nicht in Betrieb genommen werden sollten? Die Antwort ist einfach: Die Besonderheiten der Bauweise und Ausstattung. Die Kosten einer Split-Klimaanlage sind nicht immer direkt proportional zu ihren Fähigkeiten, daher ist es nützlich zu wissen, welche effektiven konstruktiven Lösungen es gibt.

Um zu verstehen, ob eine bestimmte Klimaanlage im Winter zum Heizen eingeschaltet werden kann oder ob dies gefährlich für das Gerät ist, achten Sie auf folgende Details.

Erstens muss ein Niedertemperatur-Kit bereits ab Werk integriert sein, um einen Kaltstart des Kompressors und das Einfrieren von Kondensat zu verhindern.

Wie bereits erwähnt, sind Inverter-Modelle im Winter vorzuziehen, da ihr Kompressor nach Erreichen der gewünschten Raumtemperatur nicht stoppt, sondern nur die Drehzahl reduziert. Das bedeutet, dass er nicht jedes Mal abkühlt und mit Überlastung startet, außerdem ist dies energieeffizienter.

Der Wärmetauscher des Außengeräts kann vergrößert werden, damit das Kältemittel im Inneren vollständig verdampfen und so viel Wärme wie möglich aus der Luft aufnehmen kann, bevor es in den Kompressor gelangt.

Eine große Wärmetauscherfläche ermöglicht es der Split-Klimaanlage, auch bei geringem Unterschied zwischen der Siedetemperatur des Kältemittels und der Außenlufttemperatur effizient zu arbeiten.

Es gibt auch Zweikreis-Wärmetauscher, bei denen die Leistung durch Zuschaltung eines zusätzlichen Kältemittelkreislaufs geregelt wird. Das Außengerät und der Wärmetauscher können zusätzliche Gehäuse und Wärmespeicher umfassen, um die vom Betrieb abgegebene Energie zu nutzen.

Ein Kompressor mit höherer Leistung komprimiert das Gas stärker und erhitzt es auf höhere Temperaturen. In industriellen Modellen gibt es auch Spiralverdichter, die das Eindringen von flüssigem Kältemittel nicht fürchten.

Das Kältemittel selbst kann unterschiedliche Eigenschaften haben. Das günstige und verbreitete R-22 verdampft bei -40⁰C und kann dabei eine Wärme von 233 kJ/kg aufnehmen. Zum Vergleich: Das neueste R-32 verdampft bei -51,7⁰C und kann bis zu 390 kJ/kg Wärme speichern.

Das bedeutet, dass unter gleichen Bedingungen der zweite schneller und effizienter im Wärmetauscher aufheizt, und die Klimaanlage oder Split-Klimaanlage wird mit geringerem Energieaufwand und höherem Wirkungsgrad arbeiten.

Auch die Art des Öls, das den Kompressor schmiert, hängt vom Kältemitteltyp ab. R-22 arbeitet mit Mineralöl, das seine zulässige Viskosität bis -5⁰C behält, während R410A und R32 mit synthetischem Öl arbeiten, das bis -7⁰C beständig ist. Der Unterschied scheint gering, ist aber in Verbindung mit anderen Faktoren signifikant.

Mitsubishi Zubadan – die bekannteste Serie von Wärmepumpen, die im Winter bei Temperaturen bis -25⁰C arbeiten. Sie kosten 3- bis 5-mal mehr als Split-Klimaanlagen, die nur bei leichten Frösten heizen können.

Je mehr der aufgeführten Modernisierungen in der Klimaanlage vorhanden sind, desto niedriger ist die Temperatur, bei der sie arbeiten kann. Allerdings kann man bei vielen Inverter-Modellen sogar auf die Angabe der zulässigen Höchsttemperatur verzichten: Die elektronische Steuerung startet das System einfach nicht, wenn es draußen zu kalt ist.

Winterset für die Klimaanlage

In letzter Zeit werden immer häufiger Angebote zur Ausstattung der Klimaanlage mit einem Winter-Kit angeboten. Verkäufer dieser Ausrüstung versichern, dass der Einbau die Klimaanlage zu einer effektiven Heizung für den ganzen Winter macht, selbst bei Frost. Ob das stimmt, werden wir untersuchen.

Bestandteile des Wintersets

Ein Niedertemperatur-Kit umfasst in der Regel drei Komponenten: eine Heizung für die Wanne, eine Kurbelgehäuseheizung und einen Lüfterdrehzahlregler. Manchmal sind auch ein Temperatursensor und eine Steuerplatine vorhanden – entweder separat für jede Komponente oder gemeinsam für alle.

Die Wannenheizung ist notwendig, damit das Kondenswasser, das beim Einschalten des Abtaumodus vom Kühler abfließt, nicht gefriert.

Die Kurbelgehäuseheizung ist ein Draht oder eine Platte, die den Kompressor an der Stelle umschließt, an der sich das Öl sammelt.

Es ist empfehlenswert, die Kompressorheizung vor dem Start der Klimaanlage einzuschalten, damit das Öl rechtzeitig erwärmt werden kann. In der Praxis erfolgt die Beheizung jedoch oft entweder nur während des Betriebs oder nur während des Stillstands. Die Sicherheit für den Kompressor gewährleistet nur die zweite Variante, aber sie ist aufgrund des erhöhten Energieverbrauchs weniger vorteilhaft.

Dank der Kurbelgehäuseheizung können ein Kaltstart und der Betrieb des Kompressors mit bei Frost verdicktem Schmiermittel vermieden werden, was wiederum eine erhöhte Belastung beim Start und den Verschleiß beweglicher Teile verhindert.

Die Regulierung der Lüfterdrehzahl bestimmt die Intensität des Wärmeaustauschs zwischen dem Kältemittel und der Außenumgebung: Je stärker der Luftstrom, desto mehr Wärme wird übertragen. Beim Heizbetrieb ist dies nicht kritisch, da ein maximaler Wärmeaustausch erforderlich ist und die hohe Lüftergeschwindigkeit werkseitig eingestellt ist.

Anders verhält es sich, wenn die Klimaanlage bei einer Temperatur unterhalb der vom Hersteller erlaubten +14 – +18⁰ zum Kühlen arbeitet. Dann kann das Kältemittel zu viel Wärme abgeben, und das Innengerät beginnt zu vereisen: Es wird mit Reif und Eis bedeckt, das Kondensat gefriert. Um dies zu verhindern, wird der Lüfter langsamer gedreht.

Ist die Installation eines Wintersets sinnvoll?

Nach der Installation des Niedrigtemperaturpakets könnte der Besitzer die Frage haben: Kann man nun mit der Klimaanlage den Raum bei niedrigen Außentemperaturen heizen? Die Antwort – ja, das ist möglich, für die Klimaanlage ist es nun sicher. Ausnahme – eine unqualifizierte Installation oder selbstgebaute Ausrüstung.

Wenn vom Dach auf die Klimaanlage tropft und dadurch riesige Eiszapfen entstehen, hilft das Winterpaket nicht – es ist ein Schutzvordach erforderlich.

Ist das effektiv? Die Heizung mit der Klimaanlage wird wegen ihrer Wirtschaftlichkeit geschätzt: Ihr COP kann 3 bis 5 und sogar 7 erreichen, je nach Modell. Dies wird dadurch erreicht, dass die Split-Klimaanlage das einzige Heizgerät ist, das keine Wärme erzeugt. Für den Betrieb des Kompressors und der Lüfter wird wesentlich weniger Energie benötigt, als das System ins Haus transportieren kann.

Der angegebene COP, oder wie die Hersteller schreiben, der COP, ist beim Heizen bei +7⁰ Außentemperatur gültig. Mit sinkender Temperatur verringert sich der Temperaturunterschied zwischen Luft und Kältemittel, was bedeutet, dass der Wärmeaustausch schlechter wird und die Effizienz der Klimaanlage sinkt.

Bei Temperaturen unter -15⁰C sinkt der COP der Klimaanlage auf etwa 1 %, das heißt, pro Kilowatt verbrauchtem Strom kann man nur 1 kW Wärme erhalten. Solche Werte haben auch normale Konvektoren oder Infrarotheizungen, die zudem günstiger sind und nicht von der Außentemperatur abhängen.

Natürlich sind diese Berechnungen Näherungswerte, das Ergebnis hängt stark vom Modell der Klimaanlage, dem Niedrigtemperaturpaket und sogar vom Anschlussplan des zweiten ab. Fakt ist jedoch, dass je niedriger die Außentemperatur ist, desto weniger effektiv und wirtschaftlich ist die Heizung mit der Split-Klimaanlage.

Angesichts der Tatsache, dass die Kosten für ein gutes Winterkit für die Aktivierung der Heizung mit der Klimaanlage inklusive Installation 40 bis 150 % des Preises der Klimaanlage betragen können und es effektiv nur bis -15⁰C arbeitet, ist die Sinnhaftigkeit des Kaufs sehr fragwürdig.

Beim Kühlbetrieb der Klimaanlage im Winter ohne Niedrigtemperaturpaket bilden sich am Innengerät Reif und eine Eisschicht.

Anders verhält es sich, wenn im Winter eine Kühlung des Raumes erforderlich ist. Zum Beispiel für einen Raum mit Geräten. Dann sinkt die untere Grenze der zulässigen Temperaturen von den vom Hersteller angegebenen +16 auf eisige Kälte, und der COP der Klimaanlage wird nicht sinken.

Installation und Anschluss des Wintersets

Wie bereits erwähnt, ist die professionelle Installation eines Niedertemperatur-Kits kein billiges Vergnügen. Nicht jeder Besitzer einer Split-Klimaanlage ist bereit, 50 € und mehr für die Möglichkeit auszugeben, die Klimaanlage zum Heizen bei einer um 10 bis 15 Grad niedrigeren Temperatur als angegeben einzuschalten. Wenn Sie nicht bereit sind, solche Ausgaben zu tätigen, könnte Sie die eigenständige Installation eines Winterkits interessieren.

Wir erinnern daran: Für den Winterbetrieb benötigt die Klimaanlage eine Beheizung der Wanne, des Kompressorgehäuses und ein RDC-Modul – ein Kondensationsdruckregler, der die Lüftergeschwindigkeit steuert. Sie können ein fertiges Set kaufen und selbst installieren.

Dann ersparen Sie sich die Mühe der Auswahl und Suche nach Komponenten und sparen außerdem die Montagekosten, verlieren aber mit Sicherheit die Garantie auf die Split-Klimaanlage. Natürlich ist die eigenständige Installation mit zusätzlichem Aufwand verbunden.

Die sparsamste Variante ist, 2 Stücke Heizkabel, besser selbstregulierende, zu kaufen und sie selbst anzuschließen. Die Regelung der Lüfterdrehzahl beim Heizbetrieb kann vernachlässigt werden – warum, haben wir oben erklärt.

Bei der Auswahl eines Tieftemperatursets achten Sie darauf, für welche Leistungsklasse der Klimaanlage es ausgelegt ist. Es gibt zwei Arten von Sets: für bis zu 12 BTU und für leistungsstärkere Systeme.

Für die Beheizung der Wanne wird ein etwa 3 m langes Stück Heizkabel benötigt. Es wird um den Wärmetauscher herum sowohl auf der Außen- als auch auf der Innenseite sowie schlangenförmig über die gesamte Wanne verlegt. Angeschlossen werden kann es wie die werkseitige Heizung an die Hauptphase, die das Außengerät versorgt – dann heizt das Kabel immer, solange die Klimaanlage am Stromnetz angeschlossen ist, sogar im Standby.

Alternative Möglichkeiten sind: ein separates Kabel mit Stecker an eine Steckdose führen und manuell einschalten, oder über ein Thermorelais im Außenbereich oder über einen Timer an das Stromnetz anschließen.

Um das Öl im Kompressor zu erwärmen, umwickeln Sie ihn im unteren Bereich mit einem Stück Heizkabel. Der elektrische Anschluss erfolgt zusammen mit der Beheizung der Wanne.

Wenn ein RDK erworben wurde, muss dafür ein freier Platz im Steuerungsgehäuse über dem Kompressor gefunden und mit Schrauben befestigt werden. Der elektrische Anschluss unterscheidet sich je nach Modell und ist stets ausführlich in der Anleitung beschrieben. Für den korrekten Betrieb wird der mitgelieferte Sensor an der mittleren Schlaufe des Heizkörpers befestigt, nachdem Wärmeleitpaste aufgetragen wurde, und mit Wärmedämmmaterial umwickelt.

Fazit und nützliche Videos zum Thema

Einige praktische Aspekte lassen sich anhand der textlichen Beschreibung nur schwer vollständig veranschaulichen, daher empfehlen wir, sich alles mit eigenen Augen anzusehen und zu beurteilen.

Wie ein Winterset installiert wird, können Sie in diesem Video sehen:

Was mit der Klimaanlage beim Betrieb ohne Winterset passieren kann, wird hier gezeigt:

Die Erfahrung, ein Haus nur mit Klimaanlagen zu heizen, ist hier ausführlich beschrieben:

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die meisten Klimaanlagen nur in der Übergangszeit, vor dem Einschalten der Hauptheizung, zum Heizen des Raumes ausgelegt sind. Selbst Modelle, die bei -30⁰C arbeiten können, werden bei einem solchen Frost wahrscheinlich nicht genug Wärme liefern können. Wenn jedoch in Ihrer Region die Temperatur selten unter -15⁰C fällt, ist das Heizen mit einer Split-Anlage eine sehr vorteilhafte und gute Lösung.

Haben Sie bereits eine Split-Anlage installiert? Nutzen Sie sie bei Frost? War die Installation eines Tieftemperatursatzes erforderlich? Teilen Sie Ihre Erfahrungen, Ergänzungen und Korrekturen zum Artikel in den Kommentaren.