Dort erfolgt die Übertragung der Wärme- und Kälteenergie auf Wasser, das im gesamten Gebäude als Trägermedium eingesetzt wird. Auf diese Weise sind Projekte realisierbar, bei denen keine Kältemittelleitungen in von Menschen genutzten Räumen erwünscht sind. Darüber hinaus bietet diese Systemtrennung den Vorteil, dass bei weiteren Kältemittelverboten durch den Gesetzgeber alle Rohrleitungen und Innengeräte des Hybrid VRF-Systems im Gebäude auch weiterhin problemlos genutzt werden können. Herausforderungen wie die Kältemittelkonzentration im Gebäude entfallen bei einem Hybrid-VRF-System. Dadurch sind mögliche Konflikte mit der DIN EN 378 (Kälteanlagen und Wärmepumpen – Sicherheitstechnische und umweltrelevante Anforderungen) in Einzelräumen ausgeschlossen.
Einfache Rohrleitungsdimensionierung
Um für den dauerhaften Betrieb optimale Strömungsverhältnisse zu erzielen, ist eine exakte Dimensionierung der installierten Rohrleitungen erforderlich. Die Ausführung kältemittelführender Leitungen von VRF-Systemen erfolgt in der Regel mit gelöteten Kupferrohren, auf der Hochdruckseite in den Dimensionen 16 bis 22 mm und auf der Niederdruckseite in den Dimensionen 18 bis 28 mm. Bei hybriden VRF-Systemen, die mit einem wasserführenden Kreislauf zwischen dem Kältemittelverteiler und den Innengeräten arbeiten, können Wasserleitungen mit einem einheitlichen Durchmesser von 20 mm verwendet werden.
Zu berücksichtigen sind weiterhin die Entfernungen zwischen Außengeräten und Kältemittelverteilern, die maximalen Rohrleitungslängen zwischen Kältemittelverteilern und Innengeräten sowie die maximalen Höhenunterschiede zwischen Außen- und Innengeräten bzw. Kältemittelverteilern. Wichtig für die Systemauswahl ist, dass möglichst große Entfernungen und Höhendifferenzen zwischen den einzelnen Systemkomponenten umsetzbar sind, um auch große und komplexe Gebäude mit VRF-Systemen zum gleichzeitigen Kühlen und Heizen ohne nennenswerte Druck- und Leistungsverluste ausstatten zu können.
Bei dem Hybrid-VRF-System von Mitsubishi Electric sind beispielsweise Entfernungen im Kältemittelkreislauf zwischen Außengerät und Kältemittelverteiler (HBC-Controller) von maximal bis zu 110 m und zwischen Innengerät und HBC-Controller – dem Wasserkreislauf – von maximal 60 m möglich. Bei der Höhendifferenz zwischen Kältemittelverteiler und Außengerät sind bis zu 50 m und zwischen Kältemittelverteiler und Innengerät maximal bis zu 15 m realisierbar. Bei den zu einem Wasserkreislauf gehörenden Innengeräten ist eine maximale Höhendifferenz von bis zu 15 m möglich.
Zusammenfassung
VRF-Klimasysteme mit Wärmerückgewinnungsfunktion zum gleichzeitigen Kühlen und Heizen reduzieren den Aufwand für Investitionen und Montage in einem Gebäude spürbar. Außerdem lassen sich Energieverbrauch und Betriebskosten in erheblichem Maße verringern. Wichtig ist die fachgerechte Auslegung solcher Systeme, um eine Über- oder Unterdimensionierung zu verhindern, denn dies kann schnell zu unangenehmen Betriebsstörungen, hohen Energiekosten und geringerem Komfort führen.
Bei der fachgerechten Auslegung von VRF-Klimaanlagen zum Kühlen und Heizen sind grundsätzlich beide Betriebsmodi zu berücksichtigen. Dafür ist sowohl eine Kühllastberechnung nach VDI 2078 als auch eine Heizlastberechnung gemäß DIN EN 12831 zu erstellen. Aufgrund hoher Wärmelasten deckt die Leistung für den Kühlbetrieb die Heizleistung der Innen- und Außengeräte in der Regel vollständig mit ab. Eine Gewährleistung der Heizlast bei besonders niedrigen Außentemperaturen muss sichergestellt werden.
Rohrleitungen sind so zu dimensionieren, dass auch bei großen Höhenunterschieden oder weiten Entfernungen zwischen Außengeräten und Kältemittelverteiler sowie zwischen Kältemittelverteiler und Innengeräten genügend Kühl- oder Wärmeleistung am Ende eines Leitungsstranges ankommt. Besonders einfach zu dimensionieren sind die Rohrleitungen in hybriden VRF-Systemen, die mit einem wasserführenden Kreislauf zwischen dem Kältemittelverteiler und den Innengeräten arbeiten: Hier können Wasserleitungen mit einem einheitlichen Durchmesser von 20 mm verwendet werden.
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