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3-Röhren VRF-Systeme: Leistung und Energieeinsparung

Pro May 4, 2020 winter-picto

Zusammenfassung

3-Rohr-VRF-Systeme, oft auch als VRF-Systeme mit Wärmerückgewinnung oder 3-Rohr-VRF-Systeme bezeichnet, ermöglichen das gleichzeitige Heizen und Kühlen in verschiedenen Gebäudebereichen. Durch die Übertragung von Wärme aus zu kühlenden Bereichen in zu beheizende Bereiche können sie die saisonale Effizienz und den Komfort verbessern, insbesondere in gemischt genutzten Gebäuden während des Betriebs in der Zwischensaison. Bei der aktuellen Projektplanung müssen zudem die Kältemittelsicherheit, die Anforderungen der Norm EN 378, der Trend zu Kältemitteln mit niedrigerem GWP sowie der sich weiterentwickelnde europäische F-Gas-Rechtsrahmen berücksichtigt werden.

Was ist ein 3-Rohr-VRF-System?

3-Rohr-VRF-Systeme bieten je nach Bedarf der verschiedenen Bereiche sowohl Heizung als auch Kühlung. Sie eignen sich besonders für gemischte thermische Anforderungen im Übergangsbetrieb und können dazu beitragen, die Energieeffizienz durch die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Wärme innerhalb des Gebäudes zu verbessern.

VRF-Systeme sind thermodynamische Systeme mit direkter Expansion. Anstelle von Luft oder Wasser, das durch das Verteilungsnetz zirkuliert, wird Kältemittel zu den Innenraum-Wärmetauschern transportiert, die je nach gewähltem Modus als Verdampfer oder Kondensator fungieren. Der Kältemittelfluss variiert je nach Bedarf der Innengeräte. Während 2-Rohr-Systeme reversibel sind, können 3-Rohr-VRF-Systeme gleichzeitig heizen und kühlen. Dies macht sie besonders relevant in der Übergangszeit, wenn schattige Bereiche eines Gebäudes möglicherweise beheizt werden müssen, während sonnenbeschienene Bereiche gekühlt werden müssen.

Während VRF nach wie vor vorwiegend im Dienstleistungs- und Gewerbebereich eingesetzt wird, haben kompakte und Mini-VRF-Lösungen das Anwendungsspektrum auf kleinere Gebäude und leichte Gewerbeprojekte erweitert. 3-Rohr-VRF-Systeme bleiben eine High-End-Lösung, da zusätzliche Komponenten, Steuerungen, Verteilerkästen und eine sorgfältige Planung erforderlich sind, um gleichzeitiges Heizen und Kühlen zu ermöglichen.

Wie heizt und kühlt ein VRF-System gleichzeitig?

Bei einer VRF-Lösung mit Wärmerückgewinnung arbeiten die Innengeräte unabhängig voneinander, was die Leistung steigern und Energieeinsparungen ermöglichen kann, wenn Heiz- und Kühlbedarf gleichzeitig besteht. Das System kann Wärme von einem zu kühlenden Bereich in einen zu beheizenden Bereich übertragen und so die Energiemenge reduzieren, die ins Freie abgeführt oder vom Außengerät erzeugt werden muss.

Befinden sich die meisten Innengeräte im Kühlbetrieb, kann die aus den kühlenden Zonen rückgewonnene Energie dazu beitragen, Bereiche zu versorgen, die Wärme benötigen. Befinden sich die meisten Innengeräte im Heizbetrieb, liefert das Außengerät die Hauptheizleistung, während die zurückgewonnene Energie den Kühlbedarf an anderer Stelle decken kann.

Je nach Hersteller und Systemauslegung können mehrere Innengeräte innerhalb derselben Zone angeschlossen werden. Innengeräte können an der Wand montiert, als Standgeräte aufgestellt, an der Decke montiert oder an ein Lüftungsnetz angeschlossen werden. Das Kältemittel wird über Abzweig- oder Verteilerkästen verteilt, die das Kältemittel in gasförmigem oder flüssigem Zustand entsprechend dem Wärmebedarf und den eingestellten Temperaturen der einzelnen Innengeräte leiten.

Wie lauten die Grenzwerte für die Kältemittelfüllmenge und die Sicherheitsanforderungen?

Da das Kältemittel in VRF-Systemen direkt im Gebäude zirkuliert, ist die Einhaltung der geltenden Sicherheitsnormen und Vorschriften unerlässlich. Die EN 378 bleibt eine wichtige Referenz für Kälteanlagen und Wärmepumpen, doch sollten die Grenzwerte für die Kältemittelfüllmenge nicht als ein einziger fester Wert betrachtet werden. Sie hängen von Faktoren wie der Sicherheitsklasse des Kältemittels, der Nutzungskategorie, dem Raumvolumen, dem Aufstellungsort, der Systemauslegung und den Herstellerangaben ab. Die Berechnung muss vom Planer bzw. Installateur anhand der Herstellerangaben überprüft werden.

Planer sollten gegebenenfalls eine Aufteilung der Anlage in mehrere Kreisläufe in Betracht ziehen, da dies dazu beitragen kann, die Kältemittelmenge in einem einzelnen Kreislauf zu begrenzen und Rohrlängen sowie Druckverluste zu reduzieren. Im Vergleich zu Kaltwassersystemen werden bei VRF-Rohrleitungen in der Regel kleinere Querschnitte verwendet, was die Verlegung bei Sanierungsprojekten mit begrenztem Platzangebot erleichtern kann.

Auch die Wahl des Kältemittels hat als Planungsfaktor an Bedeutung gewonnen. Der überarbeitete europäische F-Gas-Rahmen erhöht den Druck auf Kältemittel mit hohem GWP durch Ausstiegsmaßnahmen und gerätespezifische Beschränkungen und fördert damit den Umstieg auf Alternativen mit niedrigerem GWP. Je nach Anwendung und verwendetem Kältemittel können zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erforderlich sein, insbesondere bei leicht entzündlichen A2L-Kältemitteln. Projektteams sollten daher bereits in der frühesten Planungsphase die Kältemittelauswahl, die Lecksuche, die Belüftung, den Zugang für Wartungsarbeiten sowie Überlegungen zum Lebensende prüfen.

Um einen ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten und aufrechtzuerhalten, wird empfohlen, einen Wartungsvertrag mit einem qualifizierten Fachmann abzuschließen. Die Wartung sollte die Steuerung, die Elektronik, die Reinigung der Innengeräte, die Kondensatableitung, die Filter, die Kältemittelfüllung, Dichtheitsprüfungen sowie gegebenenfalls behördliche Inspektionsanforderungen umfassen. Kondensat sollte vorzugsweise durch Schwerkraft und, soweit möglich, ohne Pumpe abgeleitet werden, um zusätzliche Ausfallrisiken zu verringern. Regelmäßige Wartung trägt dazu bei, Komfort, Effizienz und Einhaltung der Vorschriften über die gesamte Lebensdauer des Systems hinweg zu gewährleisten.

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Häufig gestellte Fragen

Was ist der Hauptvorteil eines 3-Rohr-VRF-Systems?

Sein Hauptvorteil liegt in der Fähigkeit, verschiedene Zonen gleichzeitig zu heizen und zu kühlen, während gleichzeitig Wärme aus Bereichen, die gekühlt werden müssen, zurückgewonnen und in Bereichen genutzt wird, die beheizt werden müssen.

Sind Kältemittelvorschriften bei der Auslegung von VRF-Systemen wichtig?

Ja. Da VRF-Systeme Kältemittel direkt im Gebäude verwenden, müssen Planer die Sicherheitsanforderungen der Norm EN 378, die Grenzwerte für die Kältemittelfüllmenge, das Leckagemanagement sowie die Auswirkungen der europäischen F-Gas-Verordnung auf die Kältemittelauswahl und die langfristige Betriebsfähigkeit berücksichtigen.

Warum sollte man sich für ein Eurovent-zertifiziertes VRF-System entscheiden?

Die Entscheidung für ein Eurovent-zertifiziertes VRF-System bietet Planern, Installateuren und Gebäudeeigentümern Zugang zu unabhängig überprüften Leistungsdaten. Dies ermöglicht einen zuverlässigeren Produktvergleich, eine bessere Bewertung der Energieeffizienz und größeres Vertrauen darin, dass die angegebenen Werte die tatsächliche Leistung widerspiegeln.