Gebäudetechnik

VRF: Energieeffiziente Klimaanlagen

Moderne Klimaanlagenkonzepte müssen sich optimal an die vielfältigen Nutzungsanforderungen eines Gebäudes wie auch z.B. Nutzungsänderungen, Mieterwechsel, Gebäudemanagement, Einzelraumregelung usw. anpassen.

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Moderne Klimakonzepte

Zeitgemäße Klimaanlagenkonzepte müssen sich optimal an die vielfältigen Nutzungsanforderungen eines Gebäudes wie auch z.B. Nutzungsänderungen, Mieterwechsel, Gebäudemanagement, Einzelraumregelung usw. anpassen. Das bedeutet, dass die Nutzbarkeit und die Funktionssicherheit des Gebäudes möglichst uneingeschränkt gewährleistet sein sollten. Beides unterliegt heute mehr oder minder fortschreitenden kurzfristigen und längerfristigen Änderungen. Zur Anpassung an diese realen Praxisbedingungen ist die VRF-Multisplittechnik (VRF = Variable Refrigeration Flow) sehr gut geeignet. Bild 1 zeigt beispielhaft die Möglichkeiten der Installation der „Außeneinheiten“ und der „Inneneinheiten“.

VRF-Multisplitanlagenschema, Dreirohrkonfiguration

Wirtschaftliche Lösungen

Die VRF-Multisplitanlagen, bedeutendster Vertreter der Luft-Kältemittel-Anlagen (→ Bild 2 in Kapitel 4/1 „Grundlagen Lüftungs- und kältetechnische Anlagen“ bzw. neu in [40.81] und [40.82]), haben sich seit Mitte der 90er-Jahre als dezentrale Klimasysteme auch in Europa durchgesetzt. Mit der VRF-Technologie ist es gelungen, analog zur Massenstromregelung der Pumpen-Warmwasser-Heizung bzw. der Volumenstromregelung in der Lüftung, den Massenstrom des Kältemittels energetisch effektiv an die jeweiligen Heiz- und Kühllasten des Gebäudes anzupassen. Die VRF-Multisplittechnik setzt dort an, wo die Grenzen der „normalen" Splitklimatechnik erreicht sind. Sie erschließt der sog. „anderen Klimatechnik“ neue Anwendungsfelder. Komplexe Klimatisierungslösungen (d.h. z.B. Klimatisierung von Einzelbüros, Räumen mit unterschiedlicher Fassadenorientierung, Räumen mit unterschiedlichen Nutzungskonzeptionen), wie in Bild 2 schematisch dargestellt, sind äußerst wirtschaftlich realisierbar. Die technisch-technologischen Defizite der Mono- und kleinen Multisplitanlagen bezüglich Rohrleitungsführung und -länge, Ölrückführung, Kompaktheit der Anlagenkomponenten und Regelungsmöglichkeiten, um nur einige zu nennen, wurden beseitigt.

Bild 2: Anwendungsprinzip für VRF-Multisplitsysteme (Werkbild Kaut/SANYO)

Die Verfahrensbasis der Splitklimatechnik ist die einstufige, luftgekühlte Kompressionskältemaschine, wodurch die direkte Luftkühlung bzw. Luftheizung (Luft-Luft-Wärmepumpe) realisiert wird. Weitere Ausführungen zu den Grundlagen der Splitklimatechnik finden sich in [40.64] und [40.65]. Durch die optimale Ausschöpfung nachfolgender Entwicklungsfaktoren haben sich Luft-Kältemittel-Anlagen, neben den anderen RLT-Anlagen, auch auf dem deutschen Klimamarkt fest etabliert.

Zur Ausschöpfung der Vorzüge der VRF-Systeme sind

eine exakte Planung und Berechnung,
eine kompetente kälte- und klimatechnische Installation durch einen Kälte-Klima-Fachmann und
die Einhaltung der EN 378-1 bis -4

unabdingbar.

Charakteristisch für die Vielseitigkeit dieser Anlagentechnik sind:

das hohe Maß der Anpassungsfähigkeit an alle, auch komplizierteste Gebäudestrukturen
die geringen Abmessungen und der damit verbundene niedrige Raum- und Grundflächenbedarf
die große Vielfalt der Komponenten
die Möglichkeit der Einzelraumregelung
Einbindung in das Gebäudeklimamanagement

Dies ermöglicht eine äußerst wirtschaftliche Lösung unterschiedlicher Klimatisierungsprobleme und erfüllt die Anforderungen an Komfortklimaanlagen (s. auch [40.67] und [40.68]).
Durch den modularen Aufbau dieser Anlagentechnik sind Auslegungsleistungen bis in den MW-Bereich durchaus realistisch und auch bereits realisiert.

Vorteile von VRF-Anlagen

Die wesentlichen Vorteile der dezentralen Klimatisierung mittels Luft-Kältemittel-Anlagen sind nachstehend zusammengefasst:

Heiz- und Kühllasten werden direkt (über umweltfreundliche, ungiftige und nicht brennbare Kältemittel, Ozonschädigungspotenzial ODP = 0) durch im zu klimatisierenden Raum installierte lufttechnische Geräte (Inneneinheiten) abgeführt.
dezentrale Lastabführung und dezentrale Heiz- und Kühlenergiebereitstellung
eine Anlage – drei (3) Luftbehandlungsfunktionen: Heizen, Kühlen, Entfeuchten
Nutzung der Luft-Luft-Wärmepumpe als Heizkomponente führt zu signifikanter Primärenergieeinsparung und Reduzierung der Schadstoffemission.
hohe Energieeffizienz, da Energietransport und -übertragung nur mit einem Wärmeträger erfolgen
hohe Betriebssicherheit durch modularen Aufbau, optimierte Baugruppen und Komponenten sowie einen spezialisierten Anlagenbau
Die Anlagen bestehen aus Inneneinheiten (Wärmeübertragereinheiten) und elektrisch oder gasmotorisch angetriebenen Außeneinheiten (Wärmeübertrager/Kompressoreinheiten).
Eine Außeneinheit kann bis zu 42 Inneneinheiten versorgen.
Energietransport zwischen Innen- und Außeneinheiten über Kältemittelleitungen kleinen Durchmessers; es sind keine groß dimensionierten Luftkanäle erforderlich.
Ausführung als Zwei- und Dreirohrsysteme (zeitgleiche Bereitstellung von Heiz- und Kühlleistung) mit Gesamtrohrnetzen von 300–780 m je Außeneinheit
Die durchgängige dezentrale Bauweise (nicht nur dezentrale Anordnung der Inneneinheiten, sondern auch dezentrale Leistungsbereitstellung durch die Außeneinheiten) garantiert maximale Flexibilität bei Umnutzung der klimatisierten Flächen.
Große Versorgungsleistungen werden durch regelungstechnische Verknüpfung einzelner, schnell reagierender Kältekreise bzw. Außeneinheiten problemlos erreicht.
Die dezentrale Anordnung der Außeneinheiten (dezentrale Bereitstellung der Heiz- und Kühlleistung) führt zur Optimierung und Minimierung der Leitungswege zu den Inneneinheiten.
Außenluftzufuhr entweder dezentral oder zentral aufbereitet über kleine Luftkanalquerschnitte
Komfortable Bedienungs- und Gebäudeklima-Managementsysteme gehören zum Anlagen-Know-how. Einzelraumregelung und Energie-Einzelraumabrechnung für jede Inneneinheit sind Standardausrüstung.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Energieeffizienz der VRF-Systeme kann einen entscheidenden Beitrag zur Durchsetzung von Energiesparkonzepten in der technischen Gebäudeausrüstung (TGA) leisten.

Der Fachbeitrag ist entnommen aus „Aktuelles Handbuch der Haustechnik“ WEKA Praxislösungen von Prof. Rudolf Lückmann.

Umfassende Fachinformationen zum Thema Gebäudetechnik finden Sie im Bereich „Energie und Bau Pro“ unter „Gebäudetechnik“. Die Demoversion kann kostenlos getestet werden.