RLT-Geräte: Kälte günstig nachrüsten

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• Zur Nachrüstung einer Lüftungsanlage um die Funktion Kühlen stehen mehrere Optionen zur Verfügung: Integration einer Kälteanlage, Nachrüstung eines Luft/Wasser-Wärmeübertragers mit Anschluss an einen neuen Kaltwassererzeuger oder ein vorhandenes Kaltwassersystem und die Integration eines Inverter-Split-Systems.
• Die Integration eines Inverter-Split-Systems ist meistens mit dem geringsten Aufwand realisier-bar, ein zusätzlicher Vorteil kann die Nutzung des Systems auch zur Lufterwärmung sein.
• Besonders vorteilhaft sind eine stufenlose Leistungsanpassung und eine anwendungsspezifische Regelungstechnik. So kann beispielsweise auf die Schwitzwasserisolierung der Zuluftkanäle verzichtet werden.

Zwar ist in den meisten RLT-Geräten eine Leerkammer vorhanden, in die ein Kälteregister nachgerüstet werden kann. Fakt ist aber auch, dass die Kosten einer Nachrüstung relativ hoch sind, wenn eine interne Kühlung unter großem Zeitaufwand mit einem individuellen und entsprechend teuren Kältekreis ausgestattet werden muss.

Auch der Einbau eines wasserbasierten Systems ist oft problematisch: relativ große Rohrdimensionen müssen eingeplant und integriert werden, der Platzbedarf für die Aufstellung der Wasserkühlsätze ist groß, eventuell sind zunächst die statischen Voraussetzungen zu schaffen. Werden hingegen bestehende Kaltwassersysteme „angezapft“, ist meistens eine aufwendige Berechnung und komplexe Neueinstellung der gesamten Hydraulik erforderlich. Auch wenn der Anteil des Kältebedarfs für das RLT-Gerät nur gering ist, können so an anderer Stelle Armaturen mit sehr großen Nennweiten und hohen Kosten erforderlich werden, um nicht die Energieeffizienz des Gesamtsystems negativ zu beeinflussen – nicht abgeglichene Systeme verursachen deutlich höhere Energiekosten.

Und werden RLT-Anlagen im Rahmen neuer energetischer Mindestanforderungen (insbesondere § 15 Abs 3 EnEV) modernisiert, erhalten sie fast immer eine bedarfsgeführte Volumenstromregelung. Dies erhöht die Anforderung an die Teillastregelung der Kälteerzeugung und ist deshalb mit herkömmlichen Kaltwassersätzen zumeist wirtschaftlich unrentabel.

Direktverdampfungssysteme

Das Nachrüsten von Kälte in einer RLT-Anlage muss jedoch weder aufwendig noch teuer sein. Die Behandlungsfunktion Kühlen kann durch den Einsatz eines Direktverdampfungssystems kostengünstig und energetisch optimal gelöst werden. Dafür eignen sich speziell die Wärmetauscher-Anschlussmodule Abb. 2 aus der CompTec-Serie von Stulz, die als Bindeglied zwischen dem „bauseitigen“ Luft/Kältemittel-Wärmeübertrager und den Klima-Außengeräten von Mitsubishi Heavy Industries fungieren.

Eine auf diese Weise realisierte Verknüpfung von Inverter-Technik mit einer zentralen Lüftungsanlage bietet gegenüber Lösungen mit Wasserkühlsätzen viele Vorteile. Dazu zählen die sehr hohe Energieeffizienz, der geringe Platzbedarf (das kompakte und leichte Inverter-Außengerät benötigt nur etwa ein Drittel der Aufstellfläche von herkömmlichen Kaltwassersätzen), die einfache Montage sowie die Möglichkeit zur Anbindung an jede gängige Gebäudeleittechnik. Mehr noch: Da bei der Systemlösung nur Premium-Standardkomponenten zum Einsatz kommen, führt dies – verglichen mit einer „Individual-Nachrüstung“ – zu erheblichen Preisvorteilen bei den Komponenten, bei der Installation und bei der Wartung.

Großes Marktvolumen für Nachrüstung

Der Markt für solche Nachrüstungen ist beachtlich. Welches Absatzpotenzial sich hier bei Alt- wie Neubauten bietet, zeigt allein schon die Historie: Wurde in den 1960er- und 1970er-Jahren noch komplett auf Lüftung verzichtet, gehörte wenige Jahre später das kontrollierte Lüften bei vielen Nutzungsarten zum Stand der Technik. Und mit dem allgemeinen Trend zum Energiesparen – ausgelöst durch die Ölkrise von 1973 und heute per Energieeinsparungsgesetz (EnEG) in der EnEV und EEWärmeG verankert – trug die zunehmende Verwendung von Wärmepumpen in erster Linie dem energiesparenden Heizen Rechnung. An kostengünstigeres Heizen wurde also permanent gedacht – nicht aber ans Kühlen. Kühlen wird nach wie vor als Luxus-Funktion angesehen.

Was energetisch für das Heizen gut ist, gilt für das Kühlen allemal. Ist die Entscheidung für ein direktverdampfendes Inverter-Split-System zur Nachrüstung einer Lüftungsanlage gefallen, kann die Kälteleistung gezielt ge-regelt werden. Hier lässt sich durch den Ein-satz praxiserprobter Zusatzkomponenten für die Regel- und Steuerungstechnik ein Höchstmaß an Energieeffizienz erreichen. So erlaubt es beispielsweise das Universalmodul CompTrol Interface III Abb. 3 von Stulz, die Verdichterfrequenz durch ein externes 0…10-V-Stellsignal stufenlos proportional anzusteuern.

Durch die direkte Einflussnahme auf die Verdichterdrehzahl kann die Kühlleistung exakt an den Bedarf angepasst werden. Dies ist gegenüber herkömmlichen Systemen vorteilhaft, die aus dem 0 … 10-V-Anforderungssignal nur Regelstufen oder Regelungsrampen erzeugen und somit nicht das volle Energieeinsparpotenzial ausschöpfen können. Zudem ist es die einzige Möglichkeit, die gewünschte Leistung praktisch verzögerungsfrei zur Verfügung zu stellen – im Gegensatz zu Wassersystemen, die sowohl im Anforderungsfall als auch beim Zurückregeln sehr träge reagieren.

Kühlen ohne Schwitzwasserisolierung

Selbst die Temperaturregelung der Zuluft, die erfahrungsgemäß nur schwer ohne große Temperaturschwankungen in den Griff zu kriegen ist, lässt sich über das CompTrol Interface III realisieren. Das Modul sorgt für eine konstant niedrige Einblastemperatur von ca. 17 bis 18 °C und stellt sicher, dass die Zulufttemperatur nicht unter die Taupunkttemperatur fällt. Das verhindert die Kondensatbildung an der Außenseite der Lüftungskanäle, eröffnet Fachplanern die Möglichkeit, die Nachrüstung auch für Kanalsysteme ohne Schwitzwasserisolierung zu planen.

Eine weitere Platine steuert den Volumenstrom der Lüftungsanlage synchron zur Kälteerzeugung. Die speziell dafür von Stulz entwickelte Platine CompTrol Signal DC „übersetzt“ die interne Lüfteranforderung des Inverter-Split-Systems auf ein 0 … 10-V-Signal, sodass ein EC/DC-Lüfter entsprechend der Kühlleistung mitgeregelt werden kann. Hierdurch wird die Kälteleistung nicht länger nachträglich aufgrund veränderter Tempera-tur- und Druckverhältnisse angepasst, sondern Kälteleistung und Volumenstrom werden parallel an die geforderten Bedingungen ausgeregelt.

Fernüberwachung

Soll auch die Möglichkeit zur Fernüberwachung über das lokale Netzwerk oder via Internet genutzt werden, kann parallel zum Interface-III-Modul das CompTrol Interface 4Web Abb. 4 angeschlossen werden – ein vom Stulz Geschäftsbereich Klima- und Befeuchtungssysteme entwickeltes Spezialmodul für die ortsunabhängige Steuerung und Über-wachung der Klimageräte von Mitsubishi Heavy Industries. Zudem ist über das integrierte Protokoll Modbus-TCP eine kosten-günstige Direktanbindung an die Gebäudeleittechnik möglich.

Mit der Nachrüstung eines Direktverdampfungssystems ergibt sich eine weitere sehr interessante Option: Neben dem Kühlbetrieb eignet sich die Luft/Luft-Wärmepumpe auch zum hocheffizienten und fast immer sehr kostengünstigen Heizen (im Vergleich zu Heizkesseln mit fossilen Brennstoffen). Erfolgt über das Interface-III-Modul zusätzlich eine Abtaumeldung vom Klimasystem an den externen Hauptregler, kann im Abtaumodus eine Luftklappe umgeschaltet oder der Zuluftventilator gestoppt werden. So lässt sich auf einfache Weise ver-hindern, dass im Abtaumodus kalte Luft in die Räume gelangt.

Ausblick

Die Beispiele verdeutlichen, welche Wirkung ein exaktes Zusammenspiel von direktverdampfenden Inverter-Split-Systemen und ausgewählten Komponenten der Steuer- und Regelungstechnik auf die Energieeffizienz eines Gebäudes haben kann – gerade im Zusammenhang bei der Nachrüstung in raumlufttechnischen Anlagen.

Das Absatzpotenzial wird für den Bereich noch zunehmen, wenn ab dem Jahre 2015 ein Verwendungsgebot für bestehende Anlagen endet, die noch mit ozonschädlichem H-FCKW-Kältemitteln betrieben werden. Zwar ist das Betreiben solcher Anlagen über diesen Zeit-punkt hinaus prinzipiell möglich, solange alte R22-Systeme störungsfrei laufen. Sobald jedoch bei turnusmäßiger Anlagenüberprü-fung auch nur der kleinste Defekt festgestellt wird, ergibt sich der zwingende Handlungsbedarf zur Umrüstung quasi von selbst. Ansonsten drohen Zwangsgelder in Höhe von bis zu 50 000 Euro.

ist Technischer Leiter des Geschäftsbereichs Klima- und Befeuchtungssysteme bei Stulz, 22457 Hamburg, https://www.stulz.com/de-de/

ist Verkaufsleiter Süd im Geschäftsbereich Klima- und Befeuchtungssysteme bei Stulz, 22457 Hamburg, https://www.stulz.com/de-de/