RLT-Anlagen zur kontrollierten Luftversorgung ohne integrierte mechanische Kälteanlage saugen Luft an, konditionieren diese über eine Wärmerückgewinnung, heizen über ein Warmwasserregister nach und bringen die Luft wie gewünscht in das Gebäude. Doch so zweckdienlich die Lösung auch sein mag: Soll eine mechanische Kälteanlage nachgerüstet werden, schaffen neue Kosten-Nutzen-Überlegungen zur geplanten Installation sofort Raum für Alternativen.
Aufwendige Kälteregister-Nachrüstung
Zwar ist in den meisten Geräten eine Leerkammer vorhanden, in die ein Kälteregister nachgerüstet werden kann. Fakt ist aber auch, dass die Kosten einer Nachrüstung relativ stark zu Buche schlagen, wenn die interne Kühlung unter großem Zeitaufwand mit einem individuellen und entsprechend teuren Kältekreis ausgestattet werden muss. Zudem gestaltet sich der Einbau eines wasserbasierten Systems oft problematisch; dies aufgrund notwendiger großer Rohrdimensionen und des hohen Platzbedarfs, verbunden mit statischer Einplanung für die Wasserkühlsätze.
Hinzu kommt eine aufwendige Planung für die komplexe Hydraulik – denn eine nicht abgeglichene Hydraulik führt schnell zu einem energetisch ineffizienten System. Und werden die RLT-Anlagen im Rahmen neuer energetischer Mindestanforderungen nach der Energieeinsparverordnung (EnEV) modernisiert, erhalten sie fast immer eine bedarfsgeführte Volumenstromregelung. Dies erhöht allerdings die Anforderung an die Teillastregelung der Kälteerzeugung und ist deshalb mit herkömmlichen Kaltwassersätzen zumeist wirtschaftlich unrentabel.
Direktverdampfung per Wärmeübertragermodul
Doch das Nachrüsten von Kälte in einer RLT-Anlage muss weder aufwendig noch teuer sein. Diese Aufgabe kann durch den Einsatz eines Direktverdampfungssystems kostengünstig und energetisch optimal gelöst werden. Dafür eignen sich speziell die Wärmetauscher-Anschlussmodule“ aus der CompTec-Serie von Stulz, die als Bindeglied zwischen dem bauseitigen Luft-Wärmeübertrager und den Klima-Außengeräten von Mitsubishi Heavy Industries fungieren.
Eine auf diese Weise realisierte Verknüpfung von moderner Inverter-Technik mit einer zentralen Lüftungsanlage bietet gegenüber Lösungen mit Wasserkühlsätzen viele Vorteile. Dazu zählen unter anderem die hohe Energieeffizienz, der geringe Platzbedarf für das kompakte und leichtere Inverter-Außengerät – benötigt wird nur etwa ein Drittel des Platzes von herkömmlichen Kaltwassersätzen –, die einfache Montage sowie die Möglichkeit zur Anbindung an jede gängige Gebäudeleittechnik. Mehr noch: Da bei der durchdachten Systemlösung nur Standardkomponenten zum Einsatz kommen, führt dies – verglichen mit einer individuellen Nachrüstung – zu deutlichen Kostenvorteilen sowohl bei den Komponenten als auch bei der Installation und Wartung.
Der Markt für solche Nachrüstungen ist beachtlich. Welches Absatzpotenzial sich hier bei Alt- wie Neubauten eröffnet, zeigt allein schon die Historie: Wurde in den 1960er- und 1970er-Jahren noch komplett auf Lüftung verzichtet, gehörte wenige Jahre später das kontrollierte Lüften bereits zum Stand der Technik. Und mit dem allgemeinen Trend zum Energiesparen – heute per Energieeinsparungsgesetz (EnEG) praxiskonform verankert – trug die zunehmende Verwendung von Wärmepumpen in erster Linie dem Thema energiesparendes Heizen Rechnung. An kostengünstigeres Heizen wurde also permanent gedacht – nicht aber ans Kühlen, welches nach wie vor als Luxusfunktion angesehen wird.
Regelbare Kälteleistung
Ist die Entscheidung für ein direktverdampfendes Inverter-Split-System zur Nachrüstung der Lüftungsanlage gefallen, können die Kälteleistungen gezielt geregelt werden. Hier lässt sich durch den Einsatz praxiserprobter Zusatzkomponenten für die Regel- und Steuerungstechnik ein Höchstmaß an Energieeffizienz erreichen. So erlaubt es beispielsweise das Universalmodul CompTrol Interface III von Stulz, die Verdichterfrequenz durch ein externes 010 V-Stellsignal stufenlos proportional anzusteuern. Durch diese direkte Einflussnahme auf die Drehzahl des Kompressors wird exakt nur so viel Kühlleistung erzeugt wie benötigt. Dies bringt einen klaren Vorteil gegenüber herkömmlichen Systemen, die aus dem 010 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 nur sehr träge reagieren.
Selbst die Temperaturregelung der Zuluft, die erfahrungsgemäß nur schwer ohne große Temperaturschwankungen in den Griff zu bekommen ist, lässt sich über die Steuerung CompTrol Interface III realisieren. Das Modul sorgt für eine konstant niedrige Einblastemperatur von ca. 17 bis 18 °C und stellt auf diese Weise sicher, dass die Zuluft nicht unter den Taupunkt fällt. Dies wiederum verhindert die Kondensatbildung und eröffnet Fachplanern die Möglichkeit, die Nachrüstung auch für unisolierte Kanalsysteme zu planen.
Eine weitere CompTrol-Platine steuert den Volumenstrom der Lüftungsanlage synchron zur Kälteerzeugung und hält den Lüfter energiesparend im Griff. Die speziell dafür von Stulz entwickelte Platine CompTrol Signal DC übersetzt“ die interne Lüfteranforderung des Inverter-Split-Systems auf ein 010 V-Signal, sodass ein EC/DC-Lüfter entsprechend der Kühlleistung mitgeregelt werden kann. Hierdurch wird die Kälteleistung nicht länger nachträglich aufgrund veränderter Temperatur und Druckverhältnisse angepasst, sondern Kälteleistung und Volumenstrom parallel an die geforderten Bedingungen ausgeregelt.
Fernüberwachung möglich
Soll auch die Möglichkeit zur Fernüberwachung über das lokale Netzwerk oder via Internet genutzt werden, kann parallel zum Interface-III-Modul die CompTrol Interface 4Web angeschlossen werden – ein Spezialmodul von Stulz für die ortsunabhängige Steuerung und Überwachung der Klimageräte von Mitsubishi Heavy Industries. Zudem ist über das integrierte Protokoll Modbus-TCP eine wirtschaftliche Direktanbindung an die Gebäudeleittechnik möglich. Neben dem Kühlbetrieb eignet sich die Luft/Luft-Wärmepumpe auch zum hocheffizienten Heizen. Speziell für eine Nachrüstung im Lüftungskanal liegt hier der Vorteil auf der Hand: Falls eine fossile Heizung nur“ Warmwasser erzeugt, um die Luft in der Lüftungsanlage entsprechend aufzuheizen, kann diese künftig ausgeschaltet und die Luft stattdessen über den Heizmodus der Wärmepumpe erwärmt werden. Erfolgt zudem über das Interface-III-Modul noch eine Abtaumeldung vom Klimasystem an den externen Hauptregler, kann im Abtaumodus beispielsweise eine Luftklappe umgeschaltet oder der Zuluftventilator gestoppt werden. So lässt sich auf einfache Weise verhindern, dass kalte Luft, die im Abtaumodus in den Raum gelangen würde, diesen unbeabsichtigt abkühlt.
Fazit
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 mit Nachrüstungen in raumlufttechnischen Anlagen. Und zweifelsohne dürfte das Absatzpotenzial für den Bereich noch zunehmen, wenn ab dem Jahre 2015 ein Verwendungsgebot für bestehende Anlagen endet, die noch mit ozonschädlichem HFCKW-Kältemitteln betrieben werden. Zwar ist das Betreiben solcher Anlagen über diesen Zeitpunkt hinaus prinzi-piell möglich, solange alte R 22-Systeme störungsfrei laufen. Sobald jedoch bei turnusmäßiger Anlagenüberprüfung 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.
Markus Trautwein,
Technischer Leiter des Geschäftsbereichs Klima- und Befeuchtungssysteme, Stulz GmbH, Hamburg
Stefan Cruse,
Verkaufsleiter Süd des Geschäftsbereichs Klima- und Befeuchtungssysteme, Stulz GmbH, Hamburg
