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 Klima-Information

Was ist eigentlich Klima?

Denkt man im allgemeinen an Klima, meint man oft die angenehme Raum- oder Außentemperatur.
Klima bedeutet für den Menschen aber noch viel mehr. Das richtige Klima zu schaffen ist sehr viel komplexer als "nur" die Temperatur zu regeln. Wenn wir das Klima regeln wollen, darf es nicht zu kalt und nicht zu heiß sein. Und die darin enthaltene Luftfeuchtigkeit muss ebenfalls der Temperatur entsprechen. Also nicht zu hoch oder zu niedrig sein. Auch die Luftgeschwindigkeit und -qualität spielt beim Klima eine Rolle.
Ein ideales Raumklima fördert das Wohlbefinden des menschlichen Organismus. Während der Sommermonate liegt die Temperatur für unser Wohlbefinden bei ca. 27° C mit einer relativen Feuchtigkeit von ca. 50 % und einer Luftgeschwindigkeit unter 0,2m/s. Dies ist vergleichbar mit einer leichten Brise. In der kalten Jahreszeit ändern sich diese Werte. Hier liegt die Temperatur bei 21° C und die Luftfeuchte bei ca. 55%. Diese Unterschiede berücksichtigt natürlich auch die Kleidung, die wir in den verschiedenen Jahreszeiten tragen.
 Warum Luft reinigen?
Bei den Substanzen, die sich in der Luft befinden, handelt es sich überwiegend um Fasern, pflanzliche Stoffe, Bakterien, biogenes Radon, Hausstaub, Schwefeldioxid, Stickoxide, Aldehyde, Lösungsmitteldämpfe und Rauch. Diese Substanzen sind unerwünscht und können herausgefiltert werden.

Die meisten Menschen verbringen 90% des Tages in geschlossen Räumen. Wir atmen ungefähr 20.000 mal pro Tag aus und ein, und die menschlichen Atmungsorgane allein sind nicht in der Lage, die Luft ausreichend zu filtern.

Aus diesem Grund empfiehlt sich ein Luftreiniger besonders dort, wo sich Kinder, ältere Menschen und Allergiker aufhalten. Außerdem ist ein solches Gerät oft hilfreich bei Reizungen der Augen, der Nase und des Rachens, bei Asthma-Anfällen, Erkältungen und Infektionen.

In den Luftreinigern wird die Umgebungsluft durch spezielle Filter geleitet. Der Wirkungsgrad eines solchen Gerätes hängt davon ab, wie gut es die Schadstoffe aus der Raumluft entfernt und wie groß der Luftdurchsatz durch das reinigungs- bzw. Filterelement ist. Ein hoch-wirksamer Filter hat bei einer niedrigen Luft-Umwälzrate nur eine geringe Wirkung, und ebenso arbeitet ein Luftreiniger mit einer hohen Luft-Umwälzrate, aber mit einem weniger wirksamen Filter nicht effektiv. Um die Wirksamkeit eines Luftreinigers über eine lange Zeit zu erhalten, muss er entsprechend den Anweisungen des Herstellers gewartet werden.

Die wichtigsten Kriterien bei der Auswahl eines Luftreinigers sind folgende:

  • Luftumwälzung
  • Filtertyp und Qualität (Gewebe und feine elektrosttische Filter für Staub,
    Pollen und feine Tröpfchen; Aktivkohlefilter für Gase und Dämpfe)
  • Kombination der Luftreinigung mit Befeuchtung
  •  Warum Luft entfeuchten?
    Die uns umgebende Luft enthält immer eine gewisse Wassermenge, und zwar in Form von Wasserdampf, und diese Wassermenge bestimmt den Grad der Luftfeuchtigkeit. Das Wasseraufnahmevermögen der Luft ist jedoch begrenzt und hängt von der Temperatur ab: je höher diese ist, umso mehr Wasser kann aufgenommen werden. Die ABSOLUTE LUFTFEUCHTE ist die Wassermenge in Gramm, die in 1 kg Luft enthalten ist; unter der RELATIVEN LUFTFEUCHTE versteht man das Verhältnis der in 1 kg Luft tatsächlich enthaltenen Wassermenge zu derjenigen Menge, die unter den gegebenen Umgebungsbedingungen maximal aufgenommen werden kann. Dieses Verhältnis wird in Prozent ausgedrückt.

    Unter Befeuchtung versteht man die künstliche Anreicherung der Raumluft mit Wasser bzw. Wasserdampf. Die ideale relative Luftfeuchte für den Menschen, aber auch für viele Gegenstände und Materialien im Haus, liegt zwischen 45% und 65%. Bei weniger als 45% entsteht eine gewisse Unbehaglichkeit: statische Aufladungen verursachen elektrische Schläge, das Atmen fällt schwerer, und die Haut wird gereizt. Ab 65% ist die Luft zu feucht; dies äußert sich in einem unangenehmen Geruch, der Putz an den Wänden und die Papiertapeten können sich lösen, das Mobiliar leidet und die Haut fühlt sich "klebrig" an.

    Ein Entfeuchter besteht aus folgenden Teilen: einem Ventilator, einem Verdampfer, einem Verflüssiger, einem Kondenswasser-Behälter, einem Verdichter und einem Hygrostaten (Feuchtigkeitsregler). Der Ventilator saugt die feuchte Luft aus der Umgebung an. Diese Luft passiert einen Filter, der Staubpartikel entfernt, und tritt dann in die kalten Verdampferrohre ein. Dabei kühlt sie sich ab, die Feuchtigkeit kondensiert und fließt in den Behälter ab. Die Luft ist jetzt trocken, aber kalt. Deshalb passiert sie zuletzt noch den Verflüssiger, wo ihr die zuvor entzogene Wärme wieder zugeführt wird. Nunmehr ist die Luft trockener und wärmer als vorher und kann wieder in den Raum zurückgeführt werden.

    Ein solches Gerät eignet sich in idealer Weise zur Trocknung von besonders feuchten Räumen wie Kellern und hilft, Schimmelbildung zu verhindern oder zu reduzieren; man kann es auch in der Küche unter einen Handtuchtrockner stellen; es verringert Probleme, die durch den Wasserdampf beim Duschen oder Baden entstehen können; es vermeidet Krustenbildung an den Wänden und Schäden an den Möbeln. Das Gerät erfordert keine Installation und kann abwechselnd in verschiededen Räumen aufgestellt werden.
     Warum klimatisieren?

    Wie funktioniert eigentlich ein Klimagerät?

    Ein Klimagerät arbeitet im Prinzip ähnlich wie ein Kühlschrank. Es muß allerdings erheblich mehr leisten. Ein handelsübliches Kompaktklimagerät mit einer Kühlleistung von rund 2,5 kW produziert bereits soviel Kälte wie 17 normale Haushaltskühlschränke. Die meisten Kältemaschinen - im Kühlschrank wie in den Klimageräten - arbeiten heute nach dem Kompressionsprinzip.

    Obwohl man im Zusammenhang mit Kühl- und Klimageräten allgemein von „Kälteerzeugung" spricht , ist dieser Begriff nicht ganz korrekt. Denn nach den Regeln der Physik wird nicht „Kälte erzeugt", sondern „Wärme entzogen". Das Klimagerät kühlt die Raumluft, indem es ihr Wärme entzieht und diese über den Verflüssiger nach draußen abführt.

    Kältekreislauf

    Zunächst ein kleiner Ausflug in die Dampftechnik: Wenn man Wasser auf einem Herd erhitzt, steigt seine Temperatur bis zum Siedepunkt von rund 100 Grad C. Setzt man die Wärmezufuhr fort, steigt die Temperatur nicht weiter an. Statt dessen bewegt die Wärme, daß sich das Wasser in Dampf umwandelt. Anders ausgedrückt: Das Wasser entzieht seiner Umwelt - in diesem Fall der Herdplatte - während des Verdampfens Wärme.

    Es gibt jedoch auch Flüssigkeiten, die einen wesentlich niedrigeren Siedepunkt als Wasser haben. Alkohol beispielsweise siedet bereits bei 67 Grad C. Bei den handelsüblichen Kältemitteln liegt der Siedepunkt sogar bei nur -30 Grad C bis -40 Grad C (bei atmosphärischem Druck). Der jeweils herrschende Druck hat wesentlichen Einfluß auf den Siedepunkt einer Flüssigkeit (So siedet z.B. Wasser im Gebirge, also bei niedrigerem Luftdruck, bereits unter 100 Grad C). Im praktischen Betrieb sind die Druckverhältnisse im Kältekreislauf des Klimagerätes so gewählt, daß die Verdampfungstemperaturen des Kältemittels bei etwa +5 Grad C bis +10 Grad C liegen. Wie zuvor beim Wasser - allerdings auf einem wesentlich tieferen Temperaturniveau - wird auch beim Verdampfen eines Kältemittels der Umgebung Wärme entzogen. Diese stammt jetzt natürlich nicht mehr von einer Herdplatte, sonder von dem Medium, das man kühlen möchte. In unserem Fall ist das die Raumluft.

    Um das Kältemittel, nachdem es einmal verdampft ist, wieder weiterverwenden zu können, schickt man es auf eine ziemlich aufwendige Rundreise - Kältekreislauf genannt.

    So sieht der vereinfachte Kältekreislauf eines Raumklimagerätes - gezeigt am Beispiel eines Kompaktgerätes für Wandeinbau - aus.

    Nachdem es den Verdampfer verlassen hat, wird das dampfförmige Kältemittel vom Verdichter angesaugt. In diesem wird es komprimiert und dadurch stark aufgeheizt. Die nächste Station ist der im Freien befindliche Verflüssiger. Hier wird der heiße Kältemitteldampf mit Hilfe der Außenluft so weit abgekühlt, daß er kondensiert, d.h. wieder flüssig wird. Die bei dem Abkühlvorgang freiwerdende Wärme wird von der Außenluft übernommen. Durch den Verdichtungsvorgang steht das Kältemittel immer noch unter hohem Druck. Deshalb befindet sich hinter dem Verflüssiger ein Drosselelement. Dieses verringert den Druck auf das Niveau, das im nachfolgenden Verdampfer herrscht. Dort findet nun die eigentliche Kälteerzeugung statt: Das flüssige Kältemittel verdampft wieder, wobei der umgebenden Luft - wie zuvor beschrieben - Wärme entzogen wird. Diese nunmehr abgekühlte Luft wird vom Ventilator in den zu klimatisierenden Raum geblasen und für das Kältemittel beginnt der Kreislauf nun aufs neue.

    Bei Mobil- und Kompaktgeräten befinden sich Verdampfer und Verflüssiger - wie gerade beschrieben - in einem Gehäuse. Bei Splitgeräten sind Verdampfer- und Verflüssigerteil in getrennten Gehäusen untergebracht, die durch Kältemittelleitungen verbunden sind.

    Wenn man die Funktionen von Verdampfer und Verflüssiger vertauscht, kann man ein Klimagerät grundsätzlich auch zum Heizen verwenden. Man spricht dann von einer Wärmepumpe. Der im Freien befindliche ursprüngliche Verflüssiger übernimmt nun die Funktion des Verdampfers. Das Kältemittel nimmt hier Wärme aus der Außenluft auf und transportiert sie zum ehemaligen Verdampfer, der jetzt als Verflüssiger fungiert.

    Das Arbeitsprinzip: Der Verdichter saugt dampfförmiges Kältemittel aus dem jetzt im Freien liegenden Verdampfer an, verdichtet und erhitzt es. Der hochtemperierte Dampf gelangt zum Verflüssiger im Haus. Dort wird er durch die kältere Raumluft abgekühlt und kondensiert. Die Raumluft wird dabei erwärmt. Das verflüssigte Kältemittel gelangt über das Drosselelement wieder in den Verdampfer. Die für das Verdampfen benötigte Wärme wird der Außenluft entzogen. Bei dem hier geschilderten Vorgang wird Wärme von einem niedrigeren Temperaturniveau (Außenluft) auf eine höheres (Raumluft) „hochgepumpt". Die Funktion der Pumpe übernimmt dabei der Verdichter.

    Kältemittel

    Kältemittel sind Flüssigkeiten mit sehr niedrigem Siedepunkt. Meistens handelt es sich um Fluor-Chlor-Kohlenwasserstoffverbindungen. Seit davon ausgegangen wird, daß FCKW-haltige Kältemittel die Ozonschicht schädigen, werden seitens der Industrie intensive Anstrengungen unternommen, umweltfreundliche Ersatzstoffe zu entwickeln. In Raumklimageräten wird ein H-FCKW 22 verwendet, das nur 5 % Ozonabbaupotential gegenüber FCKW hat.

    Beim Schlagwort „FCKW-haltige Kältemittel" muß man sich allerdings folgendes vor Augen halten: Das in einem geschlossenen Kältekreislauf zirkulierende Kältemittel ist ungefährlich für die Umwelt. Nu rein Kältemittel, das entweicht, gelangt in die Atmosphäre, etwa durch Undichtigkeiten, bei nicht sachgemäß ausgeführten Reparaturarbeiten oder wenn ein Klimagerät verschrottet wird, ohne zuvor das Kältemittel vorschriftsmäßig zu entsorgen.

    Verdampfer

    In ihm spielt sich der eigentliche Kälteerzeugungsprozeß ab. Der Verdampfer besteht üblicherweise ähnlich wie ein Luftkühler aus Rippenrohren. Durch die Rohrwindungen strömt das Kältemittel, während die zu kühlende Luft - vom Ventilator des Klimagerätes bewegt - außen vorbeistreicht. Die Rippen bewirken eine größere Oberfläche und damit einen besseren Wärmeübergang.

    Beim Abkühlen wird der Luft zugleich Feuchtigkeit entzogen. Diese Feuchtigkeit fällt außen am Verdampfer als Kondenzwasser an und muß abgeführt werden. Dies geschieht entweder über einen fest installierten Ablauf oder mit Hilfe eines Sammelbehälters, er in Abständen entleert wird.

    Außer dem hier beschriebenen sogenannten „Direktverdampfer" der die Luft direkt kühlt, gibt es noch den „Kaltwasserkühler". Hier wird - wie schon der Name sagt - statt Luft Wasser gekühlt, das seinerseits über meist weiter entfernt installierte Luftkühler die Raumluft kühlt.

    Verflüssiger

    Im Verflüssiger - auch Kondensator genannt - wird der komprimierte, heiße Kältemitteldampf durch Wärmeaustausch mit der kühleren Außenluft verflüssigt. Der Verflüssiger ist grundsätzlich wie der Verdampfer aufgebaut. Um den Wärmetausch zu intensivieren, wird die Außenluft durch ein Gebläse „in Fahrt" gebracht. Auch hier gibt es eine Variante mit Wasserkühlung. Diese Lösung wird z.B. bei Klimageräten gewählt, die in Räumen stehen, welche keine Verbindung zur Außenluft haben.

    Verdichter

    Früher wurden bei Klimageräten vorwiegend Verdichter mit Hubkolben verwendet, inzwischen haben sich jedoch allgemein die moderneren Rotationsverdichter durchgesetzt, die im Vergleich zu ihren Vorgängern folgende Vorteile aufweisen: Sie sind unkomplizierter im Aufbau (haben beispielsweise keine Ventile), noch zuverlässiger, noch leiser und schwingungsärmer und verbrauchen weniger Strom.

    Regelung

    Moderne Raumklimageräte bieten ein hohes Maß an Bedienungskomfort. Dazu gehört in jedem Fall eine automatische Temperaturregelung, die dafür sorgt, daß die gewünschte Raumtemperatur eingehalten wird. Anspruchsvollere Geräte sind darüber hinaus meistens mit Fernbedienung und programmierbarer Zeitschaltung ausgestattet.

    „Ein-/Aus"-Steuerung

    Die Raumtemperatur wird mit Hilfe eines Thermostats geregelt. Bei Mobilgeräten oder einfachen Kompaktgeräten mißt ein Fühler im Gerät Temperatur der angesaugten Raumluft. Wenn diese über den gewünschten Wert ansteigt, wird automatisch das Kälteaggregat eingeschaltet. Wird der Sollwert unterschritten, schaltet das Aggregat ab. Diese Art der Regelung - im Prinzip wie beim Kühlschrank ist ebenso einfach wie „narrensicher". Eine weitere Verfeinerung der Temperaturregelung kann erzielt werden, wenn man zusätzlich die Ventilatordrehzahl variiert. (Je höher die Drehzahl, um so stärker die Kühlung der Raumluft).

    Invertertechnik

    Eine technisch optimale Lösung für Kälteaggregate mit Rollkolben- oder anderen Rotationsverdichtern bietet die sogenannte Inverterregelung. Dabei wird die Verdichterdrehzahl stufenlos exakt der jeweils benötigten Kälteleistung angepaßt. Unter Inverterbetrieb versteht man die Beeinflussung der Drehzahl durch Veränderung der normalen Wechselstromfrequenz von 50 Hz. Dazu wird zunächst der Wechselstrom in Gleichstrom verwandelt. Dann wird mit Hilfe von 3-Satz-Ein-/Aus-Schaltern eine neue „Wechselstromwelle" erzeugt, die je nach Leistungsbedarf stufenlos zwischen 30 Hz und 90 Hz verändert werden kann. Die Invertertechnik ermöglicht einen besonders energiesparenden Betrieb. Da sie jedoch relativ aufwendig ist, kommt sie - zumindest vorerst - nur für leistungsstärkere Kälteaggregate in Frage.

    Hand-/Fernbedienung

    Bei Kompakt- und Mobilgeräten sind die Bedienungselemente meistens im Gerät integriert. Neben Ein-/Aus-Schalter, Thermostateinstellung etc. gehört dazu häufig auch eine Schaltuhr, die das Gerät zu einer vorgewählten Zeit ein- oder ausschaltet. Dadurch kann man z.B. an heißen Tagen die Wohnung vorkühlen und betritt, wenn man nach Hause kommt, angenehm temperierte Räume.

    Bei Splitgeräten mit fest montiertem Innenteil können die Bedienungselemente auch in einer an der Wand montierten Steuereinheit zusammengefaßt werden.

    Maximalen Komfort bietet heute die Fernbedienung, die zu vielen anspruchsvollen Raumklimageräten angeboten wird. Sie ermöglicht die Steuerung sämtlicher Funktionen bequem vom Sessel aus.

    Luftbewegung

    Damit sich die gekühlte Luft mit der wärmeren Raumluft vermischen kann, muß sie mittels eines Ventilators in Bewegung versetzt werden.

    Umwälzerventilator

    Bei den meisten Klimageräten werden heute leise laufende Tangentiallüfter verwendet. Um die Leistung exakt dosieren zu können, sind die Drehzahlen in mehreren Stufen - bei bestimmten Sonderausführungen sogar stufenlos - einstellbar.

    Luftaustritte

    Von wenigen Ausnahmen abgesehen (wie etwa bei Deckeneinbaugeräten) wird die konditionierte Luft vom Klimagerät direkt in den Raum geblasen. Verstellbare Lamellen ermöglichen eine optimale, weitgehend zugfreie Luftverteilung.

     Warum heizen?
    Eine Klimaanlage mit Wärmepumpe kann wahlweise kalte oder warme Luft erzeugen.

    Damit warme Luft abgegeben werden kann, muss der "Kältekreislauf" umgekehrt werden: die Wärmepumpen-Einheit entnimmt der Außenluft Wärme und schafft sie mittels des Innen-Wärmetauschers ins Gebäude. Der Begriff "Kälte" ist in diesem Zusammenhang relativ: eine Außentemperatur von 2°C wird von den Menschen sicher als kalt empfunden, doch enthält die Luft immer noch so viel Wärme, dass die Wärmepumpe und der Wärmetauscher Warmluft für die Räume bereitstellen können.

    Wärmepumpensysteme sind ideal für den Wintereinsatz in Gebieten mit mildem Klima, wo es keine Zentralheizungen gibt und die Außentemperatur kaum bis auf 0°C sinkt. In kälteren Gebieten können solche Anlagen in der Übergangszeit, wie im Frühherbst oder im Vorfrühling, eingesetzt werden. Sie eignen sich aber hier nicht als einzige Heizung in der kalten Jahreszeit.
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