Hohe Heizleistung, kleiner Raumbedarf

Eine energetische Bauweise mit gut gedämmter Gebäudehülle ist heute obligatorisch. Durch den geringeren Energiebedarf für die Beheizung und Kühlung des Gebäudes gegenüber dem Bedarf älterer bzw. unsanierter Gebäude, hat sich die Auswahlmöglichkeit technischer Lösungen vergrößert. In Xanten am Niederrhein hat eine Steuerberatungs- und Rechtsanwaltskanzlei einen zweigeschossigen Büroneubau errichtet, in dem die Räume über ein VRF-System mit Wärme versorgt oder wahlweise kühlt werden.

Die Stadt Xanten bietet mit dem Gewerbepark „Sonsbecker Strasse“ einen Standort für Büro- und Gewerbeansiedlungen. Eine Steuerberatergesellschaft und eine Anwaltskanzlei haben dort ein Areal erworben und ein neues Gebäude für die eigene Nutzung errichten lassen. Das zweigeschossige Objekt hat etwa 975m² Bürofläche und wurde nach den Vorgaben der Energieeinsparverordnung (EnEV) 2011 gebaut. Um die Anforderungen zu erfüllen, wurde die Gebäudehülle hochwirksam gedämmt und so der Bedarf an Wärmeenergie gesenkt. So tragen u.a. die dreifach-verglasten Fenster einen großen Beitrag zu den geringen Wärmeverlusten bei. „Daraus und aus den relativ hohen, passiven Wärmelasten innerhalb des Gebäudes – hervorgerufen durch Licht, Computer, Drucker und Monitore – ergab sich die Notwendigkeit, die einzelnen Räume auch zu kühlen“, erklärt Dipl.-Ing. Thomas Frücht. Der Architekt aus Xanten konnte bei der Planung dieses Bürogebäudes auf die positiven Erfahrungen zurückgreifen, die er bereits mit einem ähnlichen, realisierten Projekt gemacht hatte, und bei dem ebenfalls Luft/Luft-Wärmepumpensysteme installiert wurden.

Luft/Luft-Wärmepumpen statt klassische Wärmeerzeugung
In dem neuen Bürogebäude in Xanten sah die vorbereitende Planung zunächst vor, beide Etagen mit Fußbodenheizung und einer klassischen Wärmeerzeugung sowie einer separaten Klimaanlage auszustatten. Als die Planungen – insbesondere die Wärmebedarfsanalyse – konkrete Züge annahmen, wurde überlegt, auf die klassische Wärmeversorgung durch einen fossilen Energieträger zu verzichten und die gesamte Heizung stattdessen über ein VRF-System zu realisieren. Doch zunächst waren die Bauherren von der neuen Technologie zu überzeugen. Um die Bauanforderungen sowie die Vorgaben der EnEV zu erfüllen, entschieden sich die Verantwortlichen für eine Lösung mit Luft/Luft-Wärmepumpen zur Bereitstellung von Kälte und Wärme im Gebäude. Die Raumkonditionierung erfolgt dabei über Innengeräte im Umluftverfahren. Neben der verkürzten Montagezeit für nur ein gebäudetechnisches System – statt für Heizung und Kälte separat – konnten die Gesamtinvestitionskosten hierbei wesentlich moderater ausfallen.
Das Projekt wurde mit vier „City Multi“-VRF-Außengeräten des Herstellers Mitsubishi Electric realisiert. Dabei handelt es sich um ein System zum Heizen und Kühlen. Hierfür kommen Außeneinheiten mit Vollinvertertechnologie zum Einsatz. Bei dieser Technologie wird die Drehzahl stufenlos modulierend der jeweils benötig­ten Leistung angepasst, um einen stabilen Kältemittelmassenstrom zu gewährleisten. Die invertergeregelten Scroll-Kompressoren der Außeneinheiten sorgen dafür, dass immer nur die notwendige Leistung zur Verfügung gestellt wird, um den notwendigen Bedarf abzudecken. Bereitstellungsverluste wie bei konventionellen Systemen ohne Invertertechnologie können so nicht auftreten. „Das Heizen mit VRF-Systemen ist – sofern bestimmte Mindestanforderungen erfüllt werden – im Sinne der EnEV besser, als eine konventionelle Heizungsanlage auf Basis fossiler Brennstoffe“, so Frücht.

Garantierte Heizleistung bis -15°C
Darüber hinaus sind die Geräte mit der patentierten „Zubadan“-Technologie ausgestattet. Diese Systeme verfügen über eine sogenannte „Flash Injection“, die nach Angabe des Herstellers einen stabilen Heizbetrieb bis zu einer Außentemperatur von -25°C gewährleistet und die volle Leistung bis zu -15°C garantiert. Die unterschiedlichen Bereiche im Gebäude können damit je nach Bedarf, bzw. Jahreszeit, mit Wärme versorgt werden. Ein zusätzlicher Wärmeerzeuger ist nicht erforderlich. Aufgrund ihrer konstanten Heizleistung konnten die Außeneinheiten zudem kleiner dimensioniert werden, als herkömmliche Modelle ohne „Zubadan“-Technologie.
Die Außengeräte befinden sich neben dem Gebäude und benötigen für die Ener­gieübertragung kein zusätzliches Wärmetransportmedium wie bei wassergeführten Anlagen. Das Kältemittel strömt direkt vom Außengerät zu den angeschlossenen Innengeräten. Aufgrund der Verwendung des Kältemittels R410A als Transportmedium konnten geringere Leitungsquerschnitte als bei konventionellen, wassergeführten Anlagen für die Versorgungsleitungen genutzt werden. Durch die Außenaufstellung der Wärmeerzeuger und die direkte Versorgung der Innengeräte ohne eine zwischengeschaltete Verteilung oder Speicherung entfällt zudem die Notwendigkeit, einen Pufferspeicher aufzustellen, was hier zusätzlich für Platz sorgte und die Inves­titionskosten senkte. Vor allem das Platzargument war aufgrund der kellerlosen Bauweise recht gewichtig, da ein ganzer Raum gewonnen werden konnte.

4-Wege-Deckenkassetten
Die Wärme- und Kälteverteilung erfolgt über 4-Wege-Deckenkassetten als Umluftgeräte, die die Raumluft ansaugen, filtern, erwärmen bzw. kühlen. Insgesamt 44 Stück wurden von den Deckenkassetten in dem Bürogebäude montiert. Leichte Bedenken bestanden bei den Beschäftigten und Eigentümern aufgrund der Luftbewegungen im Raum. „Doch bereits bei der ersten Bewährungsprobe, nämlich im lang anhaltenden kalten Winter 2013, haben sich die Sorgen der Mitarbeiter über Zugerscheinungen bei hoher Heizleistung als unbegründet erwiesen“, stellt Frücht fest.
Die Deckenkassetten wurden von ihrer Baugröße für den Einbau in die sogenannten Eurorasterdecken optimiert. Der hier installierte Gerätetyp zeichnet sich durch einen ruhigen Betrieb bei einem geringeren Luftvolumenstrom aus. Frücht: „Das war für die Installation in den Büros und Besprechungszimmern von gro­ßer Bedeutung.“

Individuelle Steuerung für jeden Raum
Die Bedienung der Gesamtanlage und die Einstellung der Raumtemperatur erfolgt dezentral über Einzelraumregelungen. Dazu wurden die Kabelfernbedienungen vom Typ „PAR-30MAA“ gewählt, die direkt am Innengerät angeschlossen sind. Jedem Innengerät oder jeder Gerätegruppe wurde hierbei eine Fernbedienung direkt zugeordnet. Sowohl der Temperatur-Sollwert als auch andere Eingaben erfolgen mittels vier Funktionstasten, die unterhalb des hintergrundbeleuchteten Displays angeordnet sind.
Zur Steigerung der Behaglichkeit sowie zur Energieeinsparung unterstützen Sonderfunktionen wie eine voreinstellbare Nachtabsenkung die sparsame Betriebsweise. Dabei wird die Anlage je nach Betriebsart nachts an- oder ausgeschaltet. Bei der aktiven Nachtabsenkung wird der Heizbetrieb gestartet, sobald die Raumtemperatur unter die festgelegte Temperaturgrenze fällt. Die Nachtabsenkung endet, wenn die Raumtemperatur 3 Kelvin über die Starttemperatur ansteigt. Im umgekehrten Fall wird der Kühlbetrieb gestartet, wenn die Raumtemperatur die festgelegte Soll-Temperaturgrenze erreicht oder überschreitet.

Bilder: Mitsubishi Electric

www.mitsubishielectric.de

Nachgefragt

IKZ-FACHPLANER: Welche Auswirkungen hat das Heizen mit VRF-Systemen auf die EnEV-Anforderungen, gegenüber dem Einsatz einer konventionellen Heizungsanlage auf Basis fossiler Brennstoffe?
Tobias Bargsten: Bereits heute verbrauchen Wärmepumpen ab einer Jahresarbeitszahl über 2,15 weniger Primärenergie als ein Gaskessel. Vor diesem Hintergrund können die Geräte in Bezug auf die EnEV-Anforderungen problemlos eingesetzt und berücksichtigt werden. Dabei gilt es
eine Jahresarbeitszahl nach DIN 18599 von mindestens 3,5 zu erreichen. Aufgrund der sehr hohen Effizienz dieser Geräte werden die geforderten Jahresarbeitszahlen erfüllt.

IKZ-FACHPLANER: Die Bedienung und Einstellung der Raumgeräte erfolgt in dem aufgezeigten Projekt dezentral über Einzelraumregelungen. Lassen sich die Geräte darüber hinaus auch zentral über eine Gebäudeautomation regeln?
Tobias Bargsten: Zur zentralen Steuerung von Klimasystemen stehen je nach Anwendung und Anzahl der Innengeräte mehrere Optionen zur Verfügung. In diesem Objekt ist die Gruppenfernbedienung mit Touchscreen vom Typ "AT-50B" optimal
da bis zu 50 Geräte von einem zentralen Punkt aus bedient werden können. Wie alle zentralen Systemsteuerungen von Mitsubishi Electric verfügt die "AT-50B" über eine Vielzahl von anwendungsorientierten Funktionalitäten
wie beispielsweise die Einbindung in eine übergeordnete Gebäudeleittechnik über einen Datenbus, Sperrungen aller
oder vereinzelter Funktionen der lokalen Fernbedienungen, sowie das Setzen von Tages- oder Wochentimern.

IKZ-FACHPLANER: Bietet Mitsubishi Electric Planungshilfen bzw. -unterstützung an?
Tobias Bargsten: Ja, wir bieten umfangreiche Leistungspakete für installierende Fachhandwerker und TGA-Fachplaner an. Das Spektrum reicht dabei von Planungsunterlagen für die einzelnen Produktgruppen über Hilfe bei der Erstellung von Ausschreibungstexten und die objektbezogene Beratung bis hin zu Online-Berechnungstools für den Kälte- bzw. Wärmebedarf. Abgerundet wird der Support durch ein zielgruppenspezifisches Schulungsangebot für Fachplaner und Fachhandwerker.