Frage von cuck00, 22

Verbessert ein Luftbefeuchter den Wirkungsgrad einer Klimaanlage?

Hallo,

ich habe ein Klimagerät zu Hause. Das Klimagerät kühlt und entfeuchtet die Luft.

Wenn ich in der Wohnung gleichzeitig zum Klimagerät einen Venta-Luftbefeuchter laufen lasse, würde das die Kühlwirkung des Klimageräts verstärken, oder umgekehrt, reduzieren?

Der Luftbefeuchter kühlt die Luft ja weiter ab, weil für die Verdampfung des Wassers Wärmeenergie aus der Luft verbraucht wird. Aber wie wirkt sich eine feuchtere Raumluft auf den Wirkungsgrad des Klimageräts aus?

Expertenantwort
von Hamburger02, Community-Experte für Physik, 11

Das betrachte ich mal thermodynamisch, also systemisch und nicht analytisch, wie in der klassischen Physik üblich.

In den zu kühlenden Raum dringt Energie ein, die ihn erwärmt. Genau diese Energie muss das Klimagerät abführen, um die Temp. konstant zu halten.
Die Wärme, die durch Fenster und Wände in den Raum gelangt, lässt sich kaum ändern. Durch den Luftbefeuchter wird aber zusätzlich elektrische Energie in den Raum geleitet, die letztlich ebenfalls durch das Klimagerät zusätzlich abgeführt werden muss. Energetisch ist das also Blödsinn. Zuerst verbraucht man el. Energie mit dem Luftbefeuchter und muss zusätzliche el. Energie am Klimagerät aufbringen, um diese Energie wieder nach draußen zu bringen. Das wäre also ein doppelter Verlust.

Dennoch zur Plausibilisierung eine analytische Betrachtung:
Der Luftbefeuchter kühlt die Luft, indem die Wärme der Luft zur Verdunstung des Wassers genutzt wird. Die Energie der Luft steckt nun im Wasserdampf (Verdampfungsenthalpie/Verdampfungswärme). Was der Luft zuvor an Energie entzogen wird gelangt nun in Form von Dampf zum Klimagerät. Dort wird dem Dampf durchs Kondensieren die Energie wieder entzogen und nach draußen geleitet. Das Klimagerät muss also deutlich mehr leisten, weil es nicht mehr nur noch die Luft abkühlen soll sondern zusätzlich die Energie des zusätzlichen Wasserdampfes diesem entziehen und nach draußen leiten muss. Das hat also deutlich mehr zu arbeiten, ohne dass die Luft dadurch kühler wird.

Kommentar von cuck00 ,

Hmmm, irgendwie geht die Diskussion in die falsche Richtung. Venta-Luftbefeuchter haben einen sehr niedrigen Energieverbrauch (ca. 30W). Das Wasser wird nicht erhitzt, sondern es wird Luft durch eine mit Wasser befeuchtete Stapel Scheiben geblasen.

Verglichen mit der Wärmetransport des Klimageräts (ca. 1600W) sind diese 30W zu vernachlässigen. Der Luftbefeuchter macht die Luft also feuchter und kühler. Zur Vereinfachung kann man sich vorstellen, dass anstelle des Luftbefeuchters im Zimmer einfach eine riesige Wanne mit Wasser steht, und das Wasser die Raumtemperatur hat.

Vielmehr geht's mir um den Wirkungsgrad des Klimageräts selbst. Hier ist der Wirkungsgrad (und damit der Wärme-Abtransport) umso höher, je wärmer die eingesaugte Raumluft ist (weil es eine Wärmepumpe ist). Meine Frage ist, ob der Wirkungsgrad eines Klimageräts auch von der Luftfeuchtigkeit der Raumluft abhängt. Falls ja, dann müsste der Luftbefeuchter den Wirkungsgrad des Klimageräts erhöhen - oder nicht?

Kommentar von Hamburger02 ,

Hmmm, irgendwie geht die Diskussion in die falsche Richtung.

Ich denke, ich erkenne deine Schwierigkeiten. Du versuchst das Problem mit der klassischen Physik zu lösen, indem du jeden Einzelschritt des gesamten Prozesses versuchst zu verstehen und quantitativ zu erfassen. Das ist die analytische Methode. Den Nachteil dieser Methode merkst du gerade selber. Sie ist sehr aufwändig, rechenintensiv und fehleranfällig.
Die Thermodynamik betrachtet dagegen Gesamtsysteme und da dann nur die Energie- und Materieströme an den Systemgrenzen. Was im Inneren des Systems im Einzelnen passiert, braucht man dann nicht zu betrachten. Diese Methode ist viel einfacher und sicherer. Das Ergebnis habe ich oben schon genannt. Demnach verschlechtert der Einsatz eines Luftbefeuchters den Gesamtwirkungsgrad. Um das Zimmer auf einer konstanten Temp. zu halten, ist insgesamt mehr Strom nötig, als ohne Luftbefeuchter.

Mögliche Denkfehler bei der Einzelanalyse:

Das Wasser wird nicht erhitzt, sondern es wird Luft durch eine mit Wasser befeuchtete Stapel Scheiben geblasen.

Es ist völlig egal, ob das Wasser bei Zimmertemperatur verdunstet oder ob es durch Erhitzen verdampft wird. Es muss immer die spez. Verdampfungswärme aufgebracht werden, um das Wasser vom flüssigen in den gasförmigen Zustand zu überführen. Die erforderliche Verdampfungsenthalpie wird dann nicht durch Heizen sondern durch Wärmeentzug aus der Raumluft aufgebracht.

Meine Frage ist, ob der Wirkungsgrad eines Klimageräts auch von der Luftfeuchtigkeit der Raumluft abhängt. Falls ja, dann müsste der Luftbefeuchter den Wirkungsgrad des Klimageräts erhöhen - oder nicht?

Das Gegenteil ist der Fall.
Um trockene Luft um ein bestimmtes ∆T abzukühlen ist weniger Energie erforderlich, als wenn feuchte Luft vorliegt.
Bei trockener Luft muss die Wärme entzogen werden, die sich damit berechnet, dass man die spez. Wärmekapazität trockener Luft mit der Masse und ∆T multipliziert. Q = c * m * ∆T
Bei feuchter Luft muss man dieser zunächst das Q trockener Luft entziehen und zusätzlich die Verdampfungsenthalpie des gasförmigen Wassers. Das kondensiert ja am Kühler und die freiwerdende Wärme muss zusätzlich abgeführt werden. Bei gleichem ∆T muss man also bei feuchter Luft mehr Strom aufwenden, als bei trockener, womit der Wirkungsgrad sinkt.

Antwort
von berieger, 13

Der Sinn einer Klimaanlage ist es ja gerade die Feuchtigkeit aus der Luft zu nehmen damit die Luft trockener und somit angenehmer wird wenn sie gekühlt wird. Das sieht man auch daran dass immer irgendwo Wasser rausläuft das die KA aus der Luft holt. Ein Luftbefeuchter wirkt dem entgegen und die Stadtwerke freuen sich über deinen Stromverbrauch.

Aaah, meine läuft gerade unten im Wohnzimmer und ich freue mich schon drauf denn bei uns sind es jetzt 30 Grad.

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