VRF-Technologie wird in Deutschland immer beliebter. Und das auch zu Recht, denn VRF-Anlagen bieten einiges: Heizen und Kühlen und warmes Wasser. In unserem Artikel dreht sich alles um VRF-Technologie und VRF-Anlagen. Was ist VRF? Was sind VRF-Anlagen und was können sie? Wo kann man sie einsetzen? Diese und viele weitere Fragen zum Thema VRF finden hier eine Antwort.

Heizung, Lüftung, Klimatechnik - einzementiert schien diese Dreiteilung in der Branche für die Ausstattung von gewerblich genutzten Objekten lange Zeit zu sein. Bedingt durch eine immer schärfere Gesetzgebung in puncto Energieverbrauch, der immer größeren Attraktivität von Gebäudezertifizierungen und der Notwendigkeit, sowohl Investitions- als auch Betriebskosten zu reduzieren, hat sich mit der VRF-Technologie in den vergangenen Jahren eine neue ganzheitliche Alternative auch in Deutschland etabliert, die erhebliche Zuwachsraten aufweist.

TGA ist in Deutschland dreigeteilt

Deutschland steht für die klassische Dreiteilung in der Technischen Gebäudeausrüstung (TGA) von Gewerbeobjekten. Nach wie vor ist diese fest in der Hand von einzelnen Gewerken - dem SHK-Fachhandwerker, dem Kälte- und Klimaanlagenbauer und dem Lüftungsanlagenbauer. Dies kann verhindern, dass hocheffiziente, gewerkeübergreifende Alternativen zur herkömmlichen Technologie einen breiten Marktzugang erhalten. Bestes Beispiel dafür ist die VRF-Technologie, die im europäischen Ausland längst einen Siegeszug in der gemeinsamen Wärme- und Kälteversorgung sowie Warmwasserbereitung angetreten hat.

Dreiteilung hemmt Fortschritt der VRF-Technologie

Doch in Deutschland hemmen unter anderem die Teilung in die Gewerke des klassischen SHK-Fachhandwerkers und des Klima- und Kälteanlagenbauers oftmals die weitere Entwicklung der VRF-Technologie. Denn der eine hat - so die klassischen Vorurteile - Erfahrungen in der Hydraulik und der andere im Umgang mit Kältemitteln. Dass dies oftmals tatsächlich nur ein Vorurteil ist, sei dahingestellt.

Es fehlt ein eigener Beruf

Im Ausland ist die in Deutschland klassische Teilung in SHK-Fachhandwerk und Kälte- und Klimaanlagenbauer weitgehend unbekannt.

Die Folge? Die Technische Gebäudeausrüstung in puncto Heizen, Kühlen und Warmwasserversorgung kommt aus der Hand eines einzigen Handwerks - und damit quasi gleichsam die Kenntnisse über die weitreichenden Möglichkeiten aktueller VRF-Technologie.

Ist die Teilung der Gewerke in Deutschland deswegen negativ zu bewerten?

"Keinesfalls" - so die Aussage führender Branchenexperten. Schließlich ist sie die Basis von Installations- und Sicherheitsstandards, die fast schon sprichwörtlich auch im europäischen Ausland bekannt ist. In der Branche ist man sich jedoch des aktuellen Problems bewusst.

Denn letztendlich fehlt im deutschen Markt mittlerweile ein ausgebildeter Fachmann, der insbesondere Kenntnisse aus dem klassischen Heizungsbau und der Kältetechnik mitbringt. Schon oft wurde überlegt, hier einen neuen Ausbildungsberuf zu schaffen. Das ist jedoch noch nicht gelungen.

Stattdessen: Zusammenschlüsse

Deswegen beheben die Marktpartner dieses Manko oft in Eigenregie. Das aktuelle Ergebnis: Bei entsprechend engagierten Unternehmen wachsen die Gewerke zusammen und bilden ein neues, verbreitertes Spektrum für die Nutzer.

Immer mehr deutsche Fachhandwerks-Unternehmen haben gerade aufgrund des Wärmepumpen-Marktes bereits Berührung zu Kältemitteln bekommen und suchen aktiv nach weiteren Geschäftsfeldern. Bedingt durch eine Vielzahl an komplexen Projekten ist wie angesprochen insbesondere die VRF-Technologie in den Fokus gerückt, denn der Markt wächst mit stattlichen Zuwachsraten und verspricht aufgrund der Effizienzvorgaben der EU und der Bundesregierung noch interessanter zu werden. Zudem orientieren sich immer mehr Fachhandwerksunternehmen nicht mehr am klassischen Modell der Gewerketeilung, sondern **kooperieren **entweder mit Partnern oder holen sich Know-how in Form von SHK-Fachhandwerkern, Kälte- und Klimaanlagenbauern oder Elektrikern direkt ins Haus.

Worum handelt es sich bei der VRF-Technologie eigentlich?

Das englische VRF steht dabei für "Variable Refrigerant Flow" und bedeutet übersetzt "variabler Kältemittelstrom". VRF-Geräte arbeiten in der Regel als Direktverdampfer, die bei der Energieübertragung ohne zusätzliches Wärmetransportmedium, wie z. B. Wasser, auskommen. Das Kältemittel fließt direkt in Kupferrohren von der Außeneinheit zu zahlreichen Inneneinheiten. Bei diesem Prinzip sind die Energieverluste besonders gering, da der Wärmeübergang nur zwischen Kältemittel und Luft erfolgt. Gleichzeitig reduzieren sich der Materialeinsatz für die Rohrleitungssysteme und der Montageaufwand der VRF-Anlagen gegenüber konventionellen, beispielsweise wasserführenden Systemen deutlich.

Was können VRF-Anlagen und aus welchen Elementen bestehen sie?

Mit VRF-Anlagen lässt sich die Raumluft im Umluftbetrieb kühlen, heizen und entfeuchten. Die meisten VRF-Innengeräte verfügen darüber hinaus standardmäßig über einen Anschluss zur Außenluftzufuhr. Somit kann auch die Außenluftversorgung durch VRF-Anlagen erfolgen. Alternativ stehen Lüftungsgeräte mit Wärmerückgewinnung zur Verfügung, die steuerungstechnisch eingebunden werden können. Zur Leistungsregelung werden DC-Inverter-geregelte Kompressoren eingesetzt, die mit einer variablen Spannung und Frequenz die erforderliche Leistung modulierend, das heißt, stufenlos an den aktuellen Bedarf der Verbraucher - den Innengeräten - anpassen.

Neben den Außen- und Inneneinheiten sowie den Rohrleitungen werden darüber hinaus Bedienelemente zur Regelung der einzelnen Innengeräte bzw. Klimazonen eingesetzt, mit denen unterschiedliche Parameter wie Temperatur, Gebläsestufe oder Timer-Einstellungen gewählt werden können. Je nach Größe und Ausführung der VRF-Anlage können zentrale Fernbedienungen mit Web-Funktion zum Einsatz kommen, die auch mit der Gebäudeleittechnik kombiniert werden können.

Zur Informationsübertragung und Regelung des Kältemittelstroms findet ein ständiger Datenaustausch zwischen den Innengeräten und dem Außengerät über eine Bus-Kommunikationsleitung statt. Dabei werden Informationen über Betriebszustände wie der Status der elektronischen Einspritzventile, aktuelle Überhitzung und Unterkühlung am Wärmeübertrager der Innengeräte, Lüfterstufe sowie die jeweiligen Raumtemperaturen an das Außengerät übermittelt. Diese Daten werden vom Außengerät ausgewertet und auf dieser Grundlage automatisch der optimale und energieeffizienteste Betriebspunkt der VRF-Anlage eingestellt.

Was benötigen Fachhandwerker, um VRF-Anlagen planen, umsetzen und installieren zu können?

Von der Qualifikation her wird der entsprechende Sachkundenachweis für den Umgang mit Kältemitteln benötigt. Die Zertifikate werden in vier Kategorien vergeben. Für die Installation von VRF-Anlagen ist in jedem Fall die höchste Kategorie 1 erforderlich. Wichtig ist ein fundiertes Wissen rund um die Funktion, Planung und die besonderen Bedingungen der Installation von kältetechnischen Anlagen. Dazu zählt beispielsweise die Verwendung entsprechender Materialien wie Kupferrohre in Kühlschrankqualität, dampfdiffusionsdichtes Isoliermaterial oder das ausschließliche Hartlöten unter Stickstoff, um Zunderbildung zu vermeiden.

Darüber hinaus muss das Unternehmen an sich durch die örtliche Handwerkskammer zertifiziert werden. Hierbei handelt es sich in der Regel um eine reine Formsache, denn es wird in erster Linie geprüft, ob zum Beispiel sachkundiges Personal zur Verfügung steht. Erst mit diesem Zertifikat ist der Einkauf von Kältemitteln und kältetechnischem Zubehör beispielsweise beim Kältefachgroßhandel möglich. In puncto Werkzeuge sind zusätzlich zum gewohnten Spektrum in der Heiz- und Sanitärtechnik eine Monteurhilfe und eine **Vakuumpumpe ** für VRF-Anlagen erforderlich. Mithin handelt es sich um überschaubare Investitionen, die sich in einem stark wachsenden Markt schnell bezahlt gemacht haben können.

Wie lassen sich VRF-Systeme einsetzen?

Die Basis für ein nachhaltig wirtschaftliches VRF-Klimasystem ist die sorgfältige Planung und Auslegung. Erst auf Grundlage der ermittelten Kühl- und Heizlasten kann dann eine Auswahl der Inneneinheiten der VRF-Anlage für die einzelnen Räume bzw. Zonen durchgeführt werden. Ist dies auf der Grundlage der einschlägigen Verordnungen und Richtlinien erfolgt, stehen eine große Auswahl an Innengeräten in unterschiedlichen Ausführungen sowie verschiedenen Leistungsstufen als Wand-, Stand- und Truhen- sowie als Kanaleinbaugeräte zum Einbau in abgehängten Decken zur Verfügung.

Durch diese Vielfalt können moderne VRF-Anlagen überall dort eingesetzt werden, wo in Gebäuden Wärmelasten abzuführen sind und gleichzeitig oder im Jahreszeitenwechsel mit der Klimaanlage auch geheizt werden soll. VRF-Anlagen werden deshalb auch häufig zur Beheizung von Gebäuden genutzt.

Die notwendigen Heizlasten eines Gebäudes können mit einer VRF-Anlage bis zu Außentemperaturen von -25 °C gedeckt werden. Damit steht dem Einsatz als monovalente Anlage nichts im Wege. Darüber hinaus können neben den Innengeräten als Umluftkühlgeräte auch Kühler in Luftkanälen zur Raum- und in Kaltwasserbereitern zur Prozesskühlung an das VRF-Netz angeschlossen werden. In Verbindung mit einer Technologie zur Energieverschiebung im Gebäude bzw. zur Energierückgewinnung wie beispielsweise der "R2"-Technologie von Mitsubishi Electric eignet sich eine VRF-Anlage ideal zur Nutzung der Abwärme aus Technikräumen oder Produktionsprozessen. Worum es sich bei der "R2"-Technik genau handelt, wird später genauer erläutert.

In welchen Anwendungen lassen sich VRF-Anlagen ideal für die monovalente Wärme- und Kälteversorgung einsetzen?

Da VRF-Anlagen eher in höheren Leistungsbereichen anzusiedeln sind, eignen sie sich optimal zur Klimatisierung entsprechender Gebäudetypen wie beispielsweise Industrieanlagen, Bürohäuser, Einkaufszentren, Hotels, Kliniken und öffentliche Gebäude, aber auch für den Einsatz in Boutiquen, Kanzleien, Gewerbeobjekten, Einzelhandelsgeschäften oder Mehrfamilienhäusern.

VRF-Systeme lassen sich generell auch als Wärmepumpen betreiben. Damit können Gebäude bei entsprechender Auslegung der VRF-Anlage auch ganzjährig monovalent versorgt werden. Somit kann dasselbe System zum Heizen und/oder Kühlen eingesetzt werden. In der Regel entfallen dann die Investitions- und Betriebskosten für eine klassische Heizungsanlage samt ihrer Peripherie (z. B. Gasanschluss, Fußbodenheizung).

Moderne VRF-Anlagen mit zusätzlicher Wärmerückgewinnungsfunktion sind in der Lage, sogar simultan zu heizen und zu kühlen. Im Gegensatz zu den branchenüblichen 3-Leitersystemen bietet Mitsubishi Electric ein 2-Leitersystem an, um eine effiziente simultane Betriebsweise der VRF-Anlage zu ermöglichen. Dadurch wird der Montageaufwand deutlich reduziert und der daraus resultierende Kostenaufwand kann gesenkt werden.

Wie gestaltet sich die Planung für ein VRF-System?

Die Basis für ein nachhaltig wirtschaftliches VRF-Klimasystem ist die sorgfältige Planung. Dies gilt in zunehmendem Maße bei steigender Anlagengröße. Hierzu zählen die Entscheidungen über Kühl- und Heizfunktion, die Wahl des passenden Systems, bestehend aus VRF- Außengerät(en) und Inneneinheiten sowie die konkrete Dimensionierung.

Am Anfang der Planung steht die Berechnung der Kühllasten für jeden einzelnen Raum nach VDI 2078. Sofern das VRF-System auch zum Heizen eingesetzt werden soll, ist zusätzlich auch die Heizlast nach DIN EN 12831 zu ermitteln. Auf Basis der ermittelten Kühl- und Heizlasten erfolgt dann die Auswahl der Inneneinheiten für die einzelnen Räume, die sich unter anderem an der Innenraumgestaltung und den Designwünschen orientieren. Hierzu steht eine große Auswahl an Innengeräten in unterschiedlichen Ausführungen sowie verschiedenen Leistungsstufen als Wand-, Stand- und Truhen-, Deckenunterbau-, Kassetten- sowie Kanaleinbaugerät zur Verfügung. Die **Luftverteilung ** innerhalb des zu klimatisierenden Raumes spielt eine wesentliche Rolle bei der Auswahl der Innengeräte. Hier muss darauf geachtet werden, dass die Luftverteilung und auch die Luftgeschwindigkeit den späteren Anforderungen an den Raum genügen. Halten sich Menschen in diesen Räumen auf, so sollte der Luftstrom während des Kühlbetriebes unterhalb der Decke ausgeblasen werden, im Heizbetrieb jedoch bestenfalls über den Boden.

Die Außeneinheit ist entsprechend zu dimensionieren, dass ihre thermische Leistung so bemessen ist, dass jederzeit ausreichend Leistung abrufbar ist und über die Innengeräte den Räumen zur Verfügung gestellt werden kann. Sicherlich können hier Gleichzeitigkeitsfaktoren angenommen werden, die sich aus dem Nutzungsverhalten der einzelnen Räume ergeben. Hier sind im Besonderen Besprechungsräume zu betrachten, die seltener genutzt und damit auch nicht dauerhaft klimatisiert werden.

Ein wichtiges Thema beim monovalenten Betrieb von Luft/Luft-Wärmepumpen ist die Frage nach dem optimalen Abtauverhalten. Damit auch während der Abtauung genügend Heizleistung zur Verfügung steht, sollte ein in zwei Segmente eingeteilter Wärmeübertrager im Außengerät zur Verfügung stehen, der wechselseitig abgetaut wird. Diese "Comfort Heating"-Lösung ist z. B. in allen Mitsubishi Electric VRF-Anlagen der "City Multi"-Serie serienmäßig integriert. Sie gewährleistet, dass jederzeit bis zu 50 Prozent Heizleistung zum Beheizen der Räume zur Verfügung steht. VRF-Anlagen mit der patentierten "Zubadan"-Technologie ermöglichen darüber hinaus einen monovalenten Heizbetrieb auch während niedriger Außentemperaturen von bis zu -25 °C.

Eine wichtige Rolle spielen auch die Regelungskomponenten der VRF-Anlagen. Dazu zählen die Regelung per Fernbedienung, Temperaturfernfühler bzw. optional "I-See"-Sensoren an den Innengeräten, eine automatische Nachtabsenkung sowie eine Einzelkostenabrechnung. Die Jahresarbeitszahl (JAZ) gemäß des EEWärmeG kann mithilfe einer Zentralsteuerung angezeigt werden.

• «
• 1
• 2
• »