Moderne Gebäudeklimatisierung mit hybriden VRF-Systemen
Kältemittel sind ein Bestandteil von VRF-Klimasystemen und für den Wärmeübertrag in einer Kälteanlage notwendig. Gleichzeitig sind hohe Anforderungen an den Brand- und Umweltschutz sowie niedrige Betriebskosten zu erfüllen. Es soll umweltfreundlich, wirtschaftlich und energieeffizient sein.
Darüber hinaus sollten weitere Eigenschaften wie beispielsweise eine hohe volumetrische Kälteleistung und ein geringes CO2-Potenzial erfüllt sein. Strenge EU-Vorschriften führen dazu, dass etablierte Kältemittel mit vergleichsweise hohem Global Warming Potential (GWP) nach und nach vom Markt verdrängt werden.
Für einige Anbieter bietet das Kältemittel R 32 der Sicherheitsgruppe A2L die alternative Lösung für Anwendungen in VRF-Systemen, in denen zuvor das Kältemittel R 410A zum Einsatz kam.
Die VRF-Technologie hat sich als Standard in der Gebäudeklimatisierung etabliert. Während klassische Lösungen in der Regel mit unterschiedlichen Systemen zur Bereitstellung von Wärme und Kälte arbeiten, besteht einer der ganz großen Vorteile der VRF-Technologie darin, dass dieselbe Anlage zum Heizen und/oder Kühlen eingesetzt werden kann.
Planung und Ausführung sind oft weniger aufwendig als bei herkömmlichen Systemen, weil sie mit nur zwei Rohrleitungen im Gebäude auskommen. Auch der regelungstechnische Aufwand ist geringer, da durch den Einsatz nur eines Systems vermieden werden kann, dass verschiedene Anlagen gegeneinander arbeiten und wertvolle Energie verschwenden.
Es gilt also, die Vorteile von VRF-Systemen mit dem Einsatz klimafreundlicher Kältemittel und reduzierter Kältemittelfüllmengen zu verbinden.
Drastisch reduzierte Kältemittelfüllmenge
Produktlösungen, die genau diese Anforderungen erfüllen, sind hybride Systeme wie beispielsweise das Hybrid-VRF-System (HVRF) von Mitsubishi Electric. Es kombiniert die Vorzüge eines direkt verdampfenden mit denen eines wassergeführten Systems, ohne dabei auf Betriebssicherheit, Komfort sowie die Energieeffizienz des 2-Leiter-Systems zu verzichten.
Der große Vorteil des Hybridsystems besteht darin, innerhalb des Gebäudes weitestgehend ohne Kältemittel zu arbeiten. Die Kältemittelmenge reduziert sich somit gegenüber direkt verdampfenden Systemen und es kann problemlos auch mit alternativen Low GWP Kältemitteln wie beispielsweise R 32 betrieben werden.
Neben einem geringeren GWP weist R 32 eine rund 20 Prozent höhere volumetrische Kälteleistung gegenüber R 410A sowie eine höhere Effizienz auf.
Das HVRF City Multi-System steht in mehreren Optionen zur Verfügung. Der Nutzer kann dabei zwischen zwei Hybrid VRF-Systemvarianten für seinen spezifischen Anwendungsfall wählen. Zum einen steht das Hybrid VRF als R2-System zum simultanen Kühlen und Heizen mit Wärmerückgewinnung zur Verfügung.
Die R2-Serie ermöglicht Heizen und Kühlen über ein Zweileitersystem und den sogenannten Hybrid BC-Controller. Jedes einzelne Innengerät des HVRF-Systems kann in der R2-Variante unabhängig im Heiz- oder Kühlmodus betrieben werden. Dabei wird die Wärme aus den zu kühlenden Räumen an anderer Stelle zum Heizen verwendet.
Bei der HVRF-R2-Serie mit Wärmerückgewinnungsfunktion kann als Kältemittel zwischen R 410A oder R 32 frei gewählt werden.
Alternativ steht das HVRF-System auch als Y-System mit Wärmepumpenfunktion (Y-Serie) zum Kühlen oder Heizen zur Verfügung. Die HVRF Y-Serie ermöglicht den Kühl- oder Heizbetrieb auf Basis der standardmäßig integrierten, reversiblen Wärmepumpenfunktion.
Die Y-Serie nutzt hierzu eine Hydro Unit zum Austausch der Energie zwischen Kältemittel und Wasser. Bei dieser Systemvariante kommt ausschließlich R 32 zum Einsatz. Zwei Kältemittelleitungen verbinden das Außengerät mit der Hydro Unit.
Diese wird in Abhängigkeit der Außengeräteleistung ausgewählt. In der Hydro Unit befinden sich ein Plattenwärmetauscher, eine Hochleistungspumpe und die Steuerung.
Von dort wird eine Ringleitung mit Wasservor- und -rücklauf ins Gebäude verlegt. Die Inverter geregelte Pumpe sorgt dann dafür, dass das temperierte Wasser bedarfsgenau zu den Innengeräten geleitet wird.
Fast kein Kältemittel im Gebäude
Ein überzeugender Vorteil des HVRF-Systems besteht darin, innerhalb des Gebäudes weitestgehend ohne Kältemittel zu arbeiten. Möglich wird das durch den Hybrid BC-Controller (HBC) bzw. die Hydro Unit.
Beide übernehmen den Wärmeaustausch zwischen kältemittelgeführtem Außenkreislauf und wasserbasiertem Innenkreislauf. Das verwendete Kältemittel fließt ausschließlich zwischen dem Außengerät und dem HBC-Controller oder der Hydro Unit, die innerhalb des Gebäudes, beispielsweise in einem Technikraum, untergebracht werden können.
Von hier erfolgt eine Verteilung der Energie in Form von Wärme und/oder Kälte über das Medium Wasser. Der HBC-Controller bzw. die Hydro Unit bildet mit den Außengeräten eine kälte- und regelungstechnische Einheit und leitet je nach Wärme- oder Kältebedarf warmes oder kaltes Wasser zu den Innengeräten der zu klimatisierenden Hotelzimmern weiter.
Da im HVRF-System Kältemittel nur in der Außeneinheit und im Hybrid BC-Controller bzw. der Hydro Unit zum Einsatz kommt, sind auch Projekte realisierbar, bei denen Kältemittelleitungen in den Räumlichkeiten nicht gewünscht sind. Aufgrund der Nutzung von Wasser als Wärmeträger kommt die DIN EN 378 in Einzelräumen nicht zum Tragen.
Auch die kältetechnische Dichtheitsprüfung gemäß der F-Gase-Verordnung ist deutlich einfacher, da die Kontrolle an den Innengeräten entfällt.
Das HVRF-System punktet auch dadurch, dass es eine individuelle Temperatur, also eine freie Wahl der Betriebsart Kühlen und Heizen für jeden einzelnen Gast unabhängig von der Jahres- oder Tageszeit oder der Außentemperatur ermöglicht.
Darüber hinaus bietet das System aufgrund des zusätzlichen Wasserkreislaufs stabile und mildere Ausblastemperaturen, die als sehr angenehm empfunden werden.
Dieser Beitrag ist zuerst erschienen in Die Kälte + Klimatechnik 8/2020.
