Die FGAC-Kaltwassererzeuger und FGAH-reversierbaren Wärmepumpen der Twin-Serie mit Leistungen von 5 bis 35 kW eignen sich für eine wirtschaftliche, ökologische und sichere Klimatisierung kleinerer Gebäude. Die Außengeräte sind für die Kombination mit Gebläsekonvektoren oder Kühlbalken vorgesehen, die im Gebäudeinneren angebracht werden, z. B. in kleinen Hotels, Supermarkten oder Büroumgebungen. Mithilfe des Scroll-Verdichters mit Inverter-Technik werden zudem hohe saisonale Wirkungsgrade (SEER / SCOP) erzielt.
Geringe Kältemittelfüllung und umweltschonendes Grundprinzip
Im Jahr 2016 begann die Erste Phase-Down-Phase der so genannten „F-Gase-Richtlinie“ Nr. 517 / 2014 mit einer ersten Verknappung der in der EU in Verkehr gebrachten Kältemittel auf 93 Prozent, bezogen auf vorherige Referenzjahre. Als Quotenregelung gilt dabei das aufsummierte CO2-Äquivalent der Kältemittelhersteller, welches jeweils aus der Menge jedes Kältemittels in kg multipliziert mit dessen „Global Warming Potential“ (GWP) berechnet wird.
Im Jahr 2018 folgte eine weitere Verknappung auf 63 Prozent, wodurch die Kältemittelpreise auf dem EU-Markt zunächst deutlich anstiegen. Gleichzeigt trat die erste Stufe der ErP-Richtlinie 2016 / 2281 in Kraft, wodurch ältere Klima-Produkte, die die vorgegebene energetischen Mindesteffizienzwerte nicht erfüllten, vom Markt genommen wurden. Eine weitere Verschärfung durch beide Verordnungen steht zum Jahreswechsel 2021 bevor. Parallel zur Erhöhung der Mindesteffizienzwerte von Klimageräten auf die zweite ErP-Stufe werden die Quoten des CO2-Äquivalents auf 45 Prozent reduziert. Beiden Zielsetzungen des EU-Gesetzgebers wird bei Klimasystemen mit den neuen Kaltwassererzeugern und Wärmepumpen der FläktGroup für kleine Leistungen Rechnung getragen.
Anders als bei direktverdampfenden Split-Systemen, welche bisher häufig die erste oder einzige Lösung für kleine Klimasysteme mit wenigen Innengeraten darstellten, findet die Energieübertragung zwischen Innen- und Außengeräten über einen Wasserkreislauf statt. Der Kältekreislauf ist ausschließlich auf das Außengerät beschränkt, sodass die Kältemittel-Füllmenge auf 1,5 bis zu 7 kg bzw. 11 kg bei Geräten mit Heizfunktion beschränkt ist.
Im Vergleich dazu sind bei Split-Klimasystemen die kompletten Leitungen bis zu jedem Innengerät sowie die Innengeräte selbst mit Kältemittel gefüllt, so dass die Füllmengen deutlich höher sind. Darüber hinaus werden hier nun als Reaktion auf die F-Gase-Problematik häufig alternative Kältemittel mit reduziertem GWP, jedoch A 2 L-Einstufung nach EN 378 eingesetzt (z. B. R 32 mit GWP 675).
Dies bedeutet, dass schwer entflammbare Kältemittel durch Personenaufenthaltsbereiche geführt werden, was verschärfte Sicherheitsanforderungen und damit auch höhere Kosten nach sich zieht. Hier ist insbesondere der größere Planungsaufwand zu erwähnen, da für jeden Raum eine Sicherheitsbetrachtung nach EN 378 durchzuführen ist, um sicherzustellen, dass bei einer Leckage am Innengerät kein zündfahiges Gemisch im Raum entsteht. Dadurch ist es oftmals nötig, mehrere kleinere Klimageräte statt eines größeren Systems einzusetzen. Dies senkt die Effizienz und erhöht den Wartungsaufwand.
Bei den kleinen Kaltwassererzeugern und Wärmepumpen wird aktuell das A 1-Sicherheits-Kältemittel R 410 A (GWP 2088) eingesetzt, für welches die F-Gase-Richtlinie keine Verbote z. B. für Wartung oder Instandhaltung vorsieht. Vergleicht man die CO2-Aquivalente der wasserbasierten A1-Anlagen mit A 2 L-Split-Systemen gleicher Leistungsgröße, ergeben sich dank der geringen Füllmengen Vorteile, was gerade im Hinblick auf die F-Gase-Richtlinie als eine erhebliche Erleichterung angesehen werden kann.
Bild: FläktGroup
SEER- und SCOP-Werte sind hoch
Bei der Entwicklung der Geräte wurde neben der geringen Kältemittelfüllmenge auch die energetischen Anforderungen der ErP-Richtlinie berücksichtigt. Für die Komfortklimatisierung werden ab 2021 saisonale Effizienzwerte von ηs-Werte von ≥ 161 Prozent bezogen auf den Primärenergieeinsatz, entsprechend SEER ≥ 4,1 bezogen auf elektrische Energie, gefordert.
Aufgrund der großzügig bemessenen Wärmeübertrager und der energieeffizienten Scroll-Verdichter-Technik mit vorgeschaltetem Inverter, erreichen die FGAC-Geräte für reine Kühlanwendungen SEER-Werte im Bereich 4,3 (169 %) bis 4,9 (194 %) und erfüllen die ErP-2021 in jeder Ausführung. Die FGAH-Gerate, welche zwischen Heiz- und Kühlbetrieb umschalten können, werden nach der ErP-Richlinie (EU) Nr. 813 / 2013 für Heizgeräte bewertet und überschreiten die Anforderung des ηs-Wertes von 125 Prozent, bzw. des SCOP-Wertes von 3,2 deutlich. Je nach Gerätegröße werden Werte von 3,5 (139 %) bis 4,2 (163 %) erreicht.
Alle Geräte beinhalten ein elektronisches Expansionsventil, einen stufenlosen Ventilator, einen eingebauten Strömungswächter sowie eine eingebaute druckgeregelte Hocheffizienzpumpe, welche jedoch abwählbar ist. Für den luftseitigen Cu/Al-Warmeübertrager steht optional eine Beschichtung für kritische Aufstellungsbereiche zur Wahl.
Schnell zu installieren und flexibel regelbar
Der Installationsaufwand ist vergleichsweise gering. Anders als bei Split-Systemen ist keine sternförmige Verrohrung erforderlich. Der parallele Wasseranschluss ermöglicht eine einfache Installation, was sich in reduzierten Gesamtkosten niederschlägt. Des Weiteren erlaubt der horizontale Luftstrom im Gerät auch eine Montage bei beengten Platzverhältnissen, z. B. an Außenwänden in Innenstadtlagen. Bei Projekten mit größeren Leistungsanforderungen lassen sich bis zu vier Geräte in einer Gruppe zusammenschalten.
Die Installation der Geräte kann durch SHK-Handwerksbetriebe erfolgen, da nur wasserseitige Rohrverbindungen ausgeführt werden müssen. Ein Kältetechniker ist für die Installation nicht erforderlich, da der geschlossene Kältekreislauf bereits werkseitig befüllt und getestet wurde. Die Inbetriebnahme des Klimasystems erfolgt z.B. durch den FläktGroup-Service.
Diese Gerate für die Außenaufstellung können optional über eine Modbus-Verbindung mit einer übergeordneten Gebäudeleittechnik kommunizieren. Eine einfachere Variante ist über digitale Ein- und Ausgänge möglich. So ist lediglich eine externe Freigabe z. B. über einen Wochen-Timer oder über einen Außentemperaturschalter erforderlich. Bei den FGAH-Geraten mit Heizfunktion kann die Umschaltung zwischen Kühl- und Heizbetrieb außentemperaturabhängig oder saisonal über einen bauseitigen Fernschalter erfolgen.
Die Systemtemperaturen können fest oder gleitend in Abhängigkeit von der Außentemperatur vorgegeben werden, was eine zusätzliche Effizienzsteigerung ermöglicht. Die Kontrolle der Raumtemperaturen übernehmen jeweils die Regelungen der ”Innengeräte”.
Ein wesentlicher Vorteil ist, dass diese ”Innengeräte” bedarfsabhängig als Geblasekonvektor mit und ohne Entfeuchtungsfunktion, als Kühlbalken oder auch als Flächenkühlsystem ausgeführt sein können. Damit ist eine große Planungsfreiheit gegeben.
Die ”Außengeräte” erfassen die Systemtemperaturen und reagieren auf veränderte Lastabnahmen automatisch durch Modulation des Inverters in einem Bereich von 25 bis 100 Prozent. Wird keine Leistung abgenommen, werden der Verdichter und die eingebaute Wasserpumpe automatisch abgeschaltet. Durch zyklisches kurzes Aktivieren der Pumpe wird die Wassertemperatur geprüft, sodass bei erneuter Leistungsabnahme die Anlage wieder in Betrieb geht.
Da keine elektrische Kommunikation zwischen Außen- und Innengeräten nötig ist, besteht keine Bindung an eine bestimmte Geräteserie. Die Innengeräte können bedarfsgerecht ausgetauscht oder um zusätzliche Komponenten erweitert werden, wenn sich z. B. Gebäudezustand oder Nutzungsart ändern. Selbst der
Austausch des Außengeräts ist unter Beibehaltung der bestehenden Innengeräte möglich.
Fazit
Wasserbasierte Klimasysteme mit Kaltwassererzeugern oder reversierbaren Wärmepumpen in Verbindung mit wassergeführten Gebläsekonvektoren oder Kühlbalken sind seit Jahren etabliert und wurden bereits tausendfach eingesetzt. Allerdings war der Einsatzbereich in der Vergangenheit verstärkt nur auf größere Anlagen mit höheren Leistungen fokussiert.
Mit den FGAC- und FGAH-Geräten für kleine Leistungen von 5 bis 35 kW ist die Entwicklung einer gleichermaßen wirtschaftlichen wie zukunftssicheren Klimatisierungslösung für kleinere Gebäude gelungen. Die einfache Installation und Erweiterbarkeit der Anlagen erhöht die Flexibilität, während der geringe und nur im Außenbereich stattfindende Kältemitteleinsatz im Hinblick auf die F-Gase-Richtlinie Zukunftssicherheit bedeutet.
Bild: FläktGroup
Bild: FläktGroup/Appelhoff
