VRF-Anlagen: Welche Kältemittelfüllmengen es zu beachten gilt
In der DIN EN 378-1 Anhang C „Anforderung an die maximal zulässige Kältemittel-Füllmenge“ findet man einen Fahrplan, nach dem bei der Betrachtung der Füllmenge für Räumlichkeiten vorgegangen werden muss. Zuerst sollte man prüfen und beachten, ob es entsprechende nationale Regelungen gibt. Diese haben ggf. Vorrang gegenüber dem unten aufgeführten Vorgehen.
Klimaanlage: Füllmenge berechnen
Bei der Füllmengenberechnung geht man wie folgt vor. Man bestimmt:
- den Zugangsbereich (a - allgemeiner Zugangsbereich; b - überwachter Zugangsbereich oder c - Zugangsbereich, zu dem nur befugte Personen Zutritt haben) und
- den Aufstellungsort der Kälteanlage (Klasse IV – belüftetes Gehäuse; Klasse III – Maschinenraum oder im Freien; Klasse II – Verdichter im Maschinenraum oder im Freien und Klasse I – mechanische Geräte im Personen-Aufenthaltsbereich)
- Die verwendeten Kältemittel haben Eigenschaften bezüglich Giftigkeit und Brennbarkeit. Zu jedem Kältemittel gibt es dazu entsprechende Grenzwerte ATEL [1] / ODL [2], praktischer Grenzwert [3] und LFL-Wert [4] (brennbar). Diese kann man aus der DIN EN 378-1 Anhang E entnehmen.
Zugangsbereich und Aufstellungsort der Klimaanlage werden in der Regel durch den Betreiber oder den Architekten bzw. Fachplaner festgelegt und vorgegeben.
Die korrekte Kältemittelfüllmenge: Praxisbeispiel
Mit den entsprechenden Vorgaben kann man nun für das Kältemittel die Füllmenge für einen bestimmten Anwendungsfall bestimmen. Ein Beispiel soll dies veranschaulichen:
- Hotelzimmer – Raumvolumen VR = 37,5 m3
- Allgemeiner Zugangsbereich „a“
- Aufstellungsort der Kälteanlage „II“ (Verdichter im Freien)
- Kältemittel R 410 A „Toxizitätsklasse A“, nicht brennbar
Die Grenzwerte für das Kältemittel R 410 A lauten (DIN EN 378-1 Anhang E):
- Praktischer Grenzwert = 0,44 kg/m3;
- ATEL / ODL-Wert = 0,42 kg/m3.
Für die Berechnung der Füllmenge darf lt. Norm der höhere Wert herangezogen werden. Dies wäre in unserem Fall der praktische Grenzwert mit 0,44 kg/m3.
Im Anhang C der DIN EN 378-1 findet man in Tabelle C1 in Abhängigkeit von den oben angegebenen Randbedingungen folgende Berechnungsformel:
Zur Berechnung der maximalen Füllmenge wird die Toxizitätsgrenze (hier praktischer Grenzwert) herangezogen und mit dem Raumvolumen (VR) multipliziert. Dabei erhalten wir folgendes Ergebnis:
0,44 kg/m3 x 37,5 m3 = 16,5 kg
Die maximale Füllmenge für den Raum beträgt somit 16,5 kg. Diese Menge kann in den Raum einströmen, ohne dass weitere Vorkehrungen zum Schutz von Personen getroffen werden müssen. Falls die Füllmenge der Anlage größer ist, müssen entsprechende technische Maßnahmen (z.B. Detektoren, mechanische Lüftung, etc.) für die Sicherheit der Personen angewandt werden.
Was ist bei brennbaren Kältemitteln?
Kommen brennbare Kältemittel zum Einsatz, sind weitere Berechnungen für die maximal zulässige Kältemittelmenge durchzuführen. Werden brennbare Kältemittel für Komfort-Klimaanlagen bzw. Komfort-Wärmepumpen eingesetzt, sind gemäß Anhang C 2 der DIN EN 378-1 zusätzliche Berechnungen durchzuführen, deren Ergebnisse geprüft werden müssen. Somit ist die Bestimmung der maximalen Kältemittelfüllmenge bezogen auf den Personenschutz ein wichtiges und komplexes Thema in der DIN EN 378-1 Anhang C, welches nicht so einfach pauschalisiert werden kann.
Definitionen
[1] ATEL, en: acute toxicity exposure limit
Bestimmte maximal empfohlene Kältemittelkonzentration, die dazu dient, im Falle einer Freisetzung von Kältemittel die Gefährdungen für Personen im Zusammenhang mit der akuten Toxizität zu vermindern.
[2] ODL, en: oxygen deprivation limit
Konzentration an einem Kältemittel oder sonstigen Gas, bei der unzureichend Sauerstoff für die normale Atmung zur Verfügung steht.
[3] praktischer Grenzwert
Für die vereinfachte Berechnung eingesetzte Konzentration, die dazu dient, die maximal annehmbare Kältemittelmenge in einem Personen-Aufenthaltsbereich zu bestimmen.
[4] LFL, en: lower flammability limit
Geringste Konzentration eines Kältemittels, die in einem homogenen Gemisch aus Kältemittel und Luft mit selbständiger Flammenausbreitung gezündet werden kann.
