Sommerliche Wohnraumkühlung mit S-Klima: Multisplit-Technik, Behaglichkeit und Kühllast im Bestandsbau

Sommerlicher Wärmeschutz und aktive Kühlung im Wohnbau

Die Sommer in Mitteleuropa sind von anhaltenden Hitzeperioden geprägt, die Gebäudehüllen thermisch stark fordern. Nach den Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes (GEG § 14) sowie der DIN 4108-2 steht primär der bauliche sommerliche Wärmeschutz im Fokus. Ziel ist es, durch außenliegende Verschattungssysteme, wärmereflektierende Verglasungen mit optimiertem Gesamtenergiedurchlassgrad ($g$-Wert) und eine gezielte Nachtlüftung den Sonneneintragskennwert ($S$) unter den zulässigen Grenzwert ($S_{\text{max}}$) zu drücken.

Dennoch stößt der rein passive Hitzeschutz im modernisierten Wohnungsbestand und bei Dachgeschosswohnungen oft an physikalische Grenzen. Die Wärmespeicherkapazität der Bauteile gerät bei anhaltenden Tropennächten in Sättigung; interne Lasten durch Personen, Haushaltsgeräte und Homeoffice-Infrastruktur heizen Wohnbereiche kontinuierlich weiter auf. Um eine normgerechte Behaglichkeit nach DIN EN ISO 7730 und DIN EN 16798-1 sicherzustellen, ist eine gezielte, energieeffiziente aktive Wohnraumkühlung erforderlich. S-Klima bietet hierfür mit modernen Split- und Multisplit-Systemen auf Basis von Inverter-Wärmepumpen thermodynamisch ausgereifte Lösungen, die Kühlen, Heizen und Entfeuchten in einem System vereinen.

Thermodynamische Grundlagen: Kühllast und Enthalpiebilanz

Eine fehlerfreie Klimatisierung setzt eine methodische Kühllastberechnung nach VDI 2078 voraus. Die notwendige Kühlleistung ergibt sich nicht nur aus der fühlbaren (sensiblen) Wärme, sondern auch aus der latenten Last, also der Feuchteabfuhr:

$$\dot{Q}{\text{gesamt}} = \dot{Q}{\text{sensibel}} + \dot{Q}{\text{latent}} = \dot{m}{L} \cdot (h_{\text{ein}} - h_{\text{aus}})$$

Reine Umluft-Kühlflächen wie Fußbodenkühlungen können im aktiven oder passiven Betrieb nur sensible Lasten abdecken. Dabei muss die Vorlauftemperatur stets oberhalb des Taupunkts gehalten werden, um Kondensatbildung und Feuchteschäden am Bodenbelag zu verhindern. Bei feuchtwarmer Witterung mit Außenluft-Taupunkten von 16 bis 19 °C ist die Kühlleistung von Flächensystemen daher stark limitiert.

Split-Systeme von S-Klima (Mitsubishi Heavy Industries) arbeiten hingegen mit Direktverdampfung (DX-Systeme). Der Kältemittelkreislauf kühlt die Raumluft am Lamellen-Wärmetauscher unter den lokalen Taupunkt ab. Dadurch kondensiert überschüssige Feuchtigkeit gezielt an der hydrophilen Verdampferoberfläche aus und wird über eine Kondensatleitung abgeführt. Dies senkt den Enthalpiegehalt der Raumluft deutlich und ermöglicht bei moderaten Raumtemperaturen von 22 bis 24 °C und 45 bis 55 % relativer Feuchte ein echtes thermisches Wohlbefinden nach Fanger (PMV-Wert nahe 0).

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| Parameter / Kriterium             | Passive Flächenkühlung (Hydraulik)| S-Klima Inverter-Multisplit (DX)  |
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| Kälteleistung je m² Grundfläche   | Ca. 20 - 40 W/m² (sensibel)       | 60 - 120 W/m² (sensibel + latent) |
| Latente Entfeuchtung              | Keine (Gefahr von Tauwasserausfall)| Aktiv und geregelt über Verdampfer|
| Dynamik bei Lastspitzen           | Träge (mehrere Stunden Reaktionsz.)| Extrem schnell (Minutenbereich)   |
| Taupunktbegrenzung erforderlich   | Ja, zwingend Abschaltung bei ~16°C | Nein, Tauwasser gezielt abgeführt |
| SEER-Effizienzklasse              | Abhängig von Kaltwassererzeuger   | Bis A+++ (SEER > 8,50)            |
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Kältekreisprozess und Inverter-Technologie der S-Klima Systeme

Das Herzstück der S-Klima Raumklimasysteme bildet der modulierende Dampf-Kompressionskältekreis. Als Arbeitsmedium kommt standardmäßig das Sicherheitskältemittel R32 (Sicherheitsgruppe A2L nach DIN EN 378) zum Einsatz, welches mit einem GWP von 675 eine um rund zwei Drittel geringere Treibhauswirkung aufweist als das frühere R410A und zudem bessere volumetrische Kälteleistungen sowie Wärmeübergangszahlen besitzt.

Der Prozess läuft in vier thermodynamischen Schritten ab:

1. Verdichtung: Der bürstenlose Gleichstrom-Rollkolben- bzw. Twin-Rotary-Verdichter komprimiert den Sauggas-Kältemitteldampf polytrop auf Verflüssigungsdruck. Die Frequenz des Verdichters wird über einen Pulsweitenmodulations-Inverter (PWM) stufenlos an die anstehende Raumlast angepasst.
2. Verflüssigung (Außengerät): Das überhitzte Kältemittelgas wird an die Außenluft abgekühlt, verflüssigt und unterkühlt.
3. Expansion: Ein elektronisches Expansionsventil (EEV) regelt den Kältemittelmassenstrom hochpräzise ein, um die Verdampfungsüberhitzung konstant bei 3 bis 5 Kelvin zu halten.
4. Verdampfung (Innengerät): Das Kältemittel verdampft bei etwa 4 bis 7 °C Verdampfungstemperatur, entzieht der vorbeiströmenden Wohnraumluft Wärme und entfeuchtet diese zugleich.

Dank elektronischer Regelung und optimierter Wärmetauscher erreichen die Multisplit-Außengeräte von S-Klima saisonale Kälteleistungszahlen (SEER nach DIN EN 14825) von weit über 8,0. Gegenüber herkömmlichen On/Off-Anlagen reduziert die Inverter-Frequenzanpassung die Taktverluste, verhindert Spannungsspitzen im Stromnetz und minimiert den akustischen Schalldruckpegel im Außen- und Innenbereich.

Behaglichkeitskriterien nach DIN EN ISO 7730 im Wohnbereich

Eine fehlerfreie Klimatisierung im Wohnungsbau darf weder Zugerscheinungen noch störende Geräuschpegel erzeugen. Die Luftgeschwindigkeit im Aufenthaltsbereich sollte gemäß DIN EN ISO 7730 einen Grenzwert von 0,15 m/s nicht überschreiten, um das Zugluftrisiko (Draft Rate, DR) unter 15 % zu halten.

S-Klima Innengeräte begegnen dieser Herausforderung durch aerodynamisch optimierte Lüfterwalzen mit großen Durchmessern und 3D-Lamellenführung. Über automatische Pendellamellen (3D-Auto-Funktion) wird der gekühlte Luftstrom im Kühlbetrieb horizontal unter die Zimmerdecke geführt (Coandă-Effekt). Die kühlere, dichtere Luft sinkt gleichmäßig und zugfrei ohne hohe Strömungsgeschwindigkeiten in die Aufenthaltszone ab. Flüsterstufen mit Schalldruckpegeln ab 19 dB(A) im Innenbereich stellen sicher, dass die Geräte selbst in sensiblen Schlaf- und Arbeitsräumen akustisch praktisch nicht wahrnehmbar sind.

Dimensionierungsbeispiel: Kühllastberechnung für ein Wohnzimmer

Um die Dimensionierung eines Multisplit-Innengeräts zu veranschaulichen, betrachten wir ein modernisiertes Wohnzimmer im Dachgeschoss eines Mehrfamilienhauses:

• Nettogrundfläche: $A = 32,\text{m}^2$, lichte Raumhöhe $h = 2{,}60,\text{m}$
• Fensterfläche Südwest: $A_w = 6{,}5,\text{m}^2$, Dreifach-Isolierverglasung ($U_w = 0{,}95,\text{W}/(\text{m}^2\text{K})$), außenliegende Jalousie mit $g_{\text{tot}} = 0{,}14$
• Dachschräge (gedämmt): $A_D = 20,\text{m}^2$, $U = 0{,}18,\text{W}/(\text{m}^2\text{K})$
• Transmissionswärme: Bei einer Auslegungstemperatur außen von 34 °C und Raum-Solltemperatur von 23 °C ($\Delta T = 11,\text{K}$): ca. 310 W
• Strahlungseintrag Fenster: $6{,}5,\text{m}^2 \times 650,\text{W/m}^2 \times 0{,}14 \approx 592,\text{W}$
• Interne Lasten: 2 Personen ($2 \times 80,\text{W} = 160,\text{W}$ sensibel, plus Feuchtelast) + Unterhaltungselektronik/Licht ($250,\text{W}$) = 410 W
• Infiltrations-/Lüftungslast: Stoßlüftung/Infiltration ($,0{,}4,\text{h}^{-1}$): ca. 420 W
• Fühlbare Gesamtlast: $\dot{Q}_{\text{sensibel}} \approx 310 + 592 + 410 + 420 = 1.732,\text{W}$
• Latente Entfeuchtungslast: Personenfeuchte und Infiltrationsfeuchte bei feuchter Außenluft: ca. 650 W
• Erforderliche Kühlleistung: $\dot{Q}_{\text{kuehl}} = 1{,}73 + 0{,}65 = 2{,}38,\text{kW}$

Ein S-Klima Wandgerät mit einer Nennkälteleistung von 2,5 kW deckt diese Maximallast ideal ab. Im Teillastbereich regelt der Inverter die Leistungsabgabe bis auf 0,9 kW herunter, wodurch ein kontinuierlicher, hocheffizienter Betrieb ohne Takten sichergestellt ist.

Fazit und Planungsempfehlungen für das Handwerk

Ein ganzheitliches Raumklimakonzept für Ein- und Mehrfamilienhäuser kombiniert stets passive Maßnahmen des baulichen Wärmeschutzes mit hocheffizienter aktiver Gerätetechnik. Durch die präzise Inverter-Modulation und fortschrittliche Luftleitsysteme garantieren die Split- und Multisplit-Systeme von S-Klima höchsten Komfort bei minimalem Hilfsenergiebedarf.

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