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Kostensparende Lösung für den R22-Ersatz Neues Verfahren ermöglicht Austausch des Kältemittels R22 in VRF-Klimaanlagen ohne Rohrleitungsaustausch

Als Fachverlage für Elektro- und Informationstechnik legt der VDE-Verlag auch auf eine normgerechte und vorbildliche Installation der technischen Anlagen im eigenen Hause großen Wert. Der Umbau der mit dem Kältemittel R22 betriebenen Klimaanlage machte den Austausch der kompletten Anlage erforderlich, da R22 laut EU-Verordnung 1005/2009 seit dem 1. Januar 2010 nur noch in aufbereiteter Form zur Wartung und Instandsetzung verwendet werden darf. Problematisch ist hierbei, dass neben dem Wechsel der Klimageräte bisher auch die Rohrleitungen getauscht werden mussten, um Schäden an den neuen Geräten zu vermeiden. Ein neues Verfahren macht es nun möglich den Austausch der Altanlage ohne den aufwendigen Rohrleitungstausch durchzuführen.

Im VDE-Verlagsgebäude in Berlin erfolgte der Betrieb der VRF-Klimageräte seit 13 Jahren mit dem Kältemittel R22. Seit dem 1.1.2010 ist die Nachfüllung nicht mehr zulässig, sodass eine Modernisierung des Klimasystems erforderlich wurde.

 

In der Bismarckstraße im Berliner Stadtteil Charlottenburg befindet sich in unmittelbarer Nähe zur deutschen Oper die Hauptniederlassung des VDE-Verlags. Das fünfstöckige Gebäude wurde 1931 vom Architekten Hans Hertlein im typischen Stil der 20er- und 30er-Jahre erbaut. Seit geraumer Zeit sind Teilbereiche des Gebäudes, insbesondere die zur Südseite gelegenen Büro- und Sitzungsräume, mit Klimageräten zur Entfeuchtung und Kühlung der Räume ausgestattet. Die im Jahr 1995 errichtete VRF-Anlage versorgte einige Räume im 1. und im 2. Obergeschoss sowie die Fachbuchhandlung „Technothek“ im Erdgeschoss des Gebäudes. Aufgrund von Renovierungs- und Umbauarbeiten sollten im Jahr 2008 Teile der Klimaanlage erweitert werden. Durch das nahende R22 Verbot war dies mit der bisherigen Anlage nicht mehr möglich. 

Nachfüllung mit R22 seit Anfang 2010 unzulässig
Die Notwendigkeit zum Austausch von Klimaanlagen, die mit R22 betrieben werden, ergibt sich aus der EU-Verordnung 1005/2009. Hiernach darf in der Europäischen Union ab dem 1. Januar 2010 nur noch aufbereitetes R22 zur Wartung und Instandsetzung verwendet werden. Laut der Verordnung durften bestehende Kälte- und Klimaanlagen noch bis zum 31.12.2009 mit H-FCKW-Neuware wie R22 nachgefüllt werden. Vom 1.1.2010 bis Ende 2014 darf nur aufbereitete Recyclingware zur Wartung und Instandsetzung eingesetzt werden. Von 2015 an gilt dann ein generelles Verbot für die Befüllung bzw. den Service mit H-FCKW.

Die EU-Verordnung 1005/2009 als auch der Umbau und die Erweiterung der Klimaanlage machten einen Tausch der alten Gerätetechnik erforderlich. Das Rohrleitungsnetz brauchte aufgrund der „Replace“-Technologie jedoch nicht ausgewechselt werden.

Als Nachfolger haben sich Systeme mit R407C/R410A bereits seit Langem bewährt. Mit R22 befüllte Systeme arbeiten jedoch mit Mineralöl, während die mit höherem Druck betriebenen aktuellen Klimaanlagen hochwertige synthetische Öle verwenden, die mit den älteren Kompressoren nicht kompatibel sind und daher Schäden hervorrufen können. Diese unterschiedlichen chemischen Strukturen der Öle machten es bisher erforderlich, mit erheblichem Aufwand auch die kompletten Rohrleitungen auszutauschen. Doch der Markt bietet mittlerweile hierfür je nach Anlagentypus Lösungen an, mit denen es beim Tausch von Klimageräten möglich ist, bei einem Wechsel vom Kältemittel R22 zum Kältemittel R407C/410A weiterhin das bereits vorhandene Rohrnetz zu nutzen. So lassen sich auch bei großen VRF-Anlagen mit weitverzweigten Rohrnetzen alte R22-Geräte gegen moderne R407C/410A-Anlagen austauschen, ohne das bestehende Rohrleitungsnetz mit großem Aufwand erneuern zu müssen.

Optimale Lösung für die Sanierung
Eine Lösung, die wie maßgeschneidert für das teilweise vermietete und unter Denkmalschutz stehende Gebäude des VDE-Verlags schien. Aufgabenstellung war die Erneuerung einer vorhandenen VRF-Klimaanlage unter Weiterverwendung der vorhandenen Kältemittelleitungen, da die Leitungen teilweise in verkleideten und schwer zugänglichen Schächten oder in abgehängten Brandschutzdecken verlegt waren. „Vornehmlich ging es darum, neue Innen- sowie das Außengerät zu installieren. Wenn dazu noch der Austausch des Rohrsystems gekommen wäre, hätte dies erhebliche Folgen auf die Dauer der Umbauarbeiten, die Höhe der Investitionskosten sowie die Belästigung der Mieter gehabt, weil dadurch zahlreiche Gewerke wie beispielsweise Maler- und Trockenbauarbeiten mit hinzu gekommen wären“, erklärt Wolfgang Keichel von der Mock Kälteanlagen GmbH aus Berlin, die die Anlagen im VDE-Verlagsgebäude seit rund 25 Jahren betreut. Das Unternehmen befasst sich mit der Beratung, Projektierung, Lieferung und Montage aller kälte- und klimatechnischen Anlagen, vorwiegend jedoch mit der Teilklimatisierung von EDV- und Technikräumen, Büro-, Geschäfts- und Praxisräumen mittels Split-Klimaanlagen und VRF-Systemen.

Die Einbindung der Geräteregelung in die Gebäudeleittechnik sowie die zentrale Fernbedienungen waren aufgrund der kompatiblen Mitsubishi Soft- und Hardware kein Problem.

R22-Ersatz ohne Montagearbeiten an Rohrleitungen
„Eine gute Voraussetzung bei der Erneuerung der kompletten Anlage an das vorhandene Rohrsystem war, dass wir die bestehende Anlage bereits kannten. Würde eine solche Anlage an ein nicht bekanntes Kälterohrsystem angeschlossen werden, sollte vor der Angebotserstellung eine Überprüfung auf Dichtheit durchgeführt werden. Das wurde mit dem Kunden in einem Gespräch vorab geklärt. Denn nach Installation der ausgetauschten Klimatechnik besteht eine Gewährleistungspflicht des Anlagenbauers über die gesamte Anlage. Von großem Vorteil war in diesem Fall, dass Bestandszeichnungen über den Rohrquerschnitt, die Rohrleitungslänge sowie den -verlauf genutzt werden konnten“, so Keichel weiter. Diese Aspekte waren umso gravierender, da es sich um ein weitverzweigtes Rohrnetz handelte. Dazu kam, dass die bis dahin mit R22 betriebene Klimaanlage eine Laufzeit von mehr als dreizehn Jahren hinter sich hatte. Der Austausch der Altgeräte gegen neue, technisch weiterentwickelte Geräte bedingte damit auch eine deutliche Effizienzsteigerung hinsichtlich des Energieverbrauchs. Denn die Klimageräte wurden in diesem Zeitraum weiterentwickelt und sind dadurch wesentlich komfortabler und geräuschärmer geworden.

In jeder zweiten Nische wurde ein Klimatruhengerät untergebracht, um den Sitzungsraum im Sommer zu kühlen.

Spülfunktion befreit Rohrnetz von Ölresten
Aufgrund der Größe der Anlage wurde eine Replacement-Außeneinheit der Baureihe „City Multi“ von Mitsubishi Electric mit dem Kältemittel R407C angeboten und installiert. Die sogenannte Replace-Technologie bietet die Möglichkeit, das bestehende Rohrnetz weiterhin zu benutzen. „Hintergrund dieses Lösungsansatzes ist das Problem, dass sich bei VRF-Klimasystemen mit weitverzweigten Rohrnetzen kleine Ölnester bilden können, die sich nur schwer entfernen lassen. Mit der City Multi-Serie wird dafür eine eigene Baureihe angeboten, die über eine automatische Spülfunktion das verbleibende Rohrleitungsnetz von Ölrückständen vollständig befreit. Hierbei wird das Kältemittel R407C während eines rund zweistündigen, automatisch initiierten Spülbetriebs in zweiphasigem Zustand durch die Anlage gefördert. Es nimmt dabei alle Mineralölreste auf, die dann im Außengerät durch einen Spülfilter wieder vom Kältemittel getrennt werden“, erläutert Michael Sperber von Mitsubishi Electric die neue Technologie.
Voraussetzung für die erfolgreiche Umsetzung war allerdings auch die Anpassung der Gerätetechnik. Durch die üblicherweise größeren Rohrdurchmesser von R22-Sys­temen musste bei der Entwicklung ein besonderes Augenmerk auf die Strömungsgeschwindigkeit und den kontinuierlichen Öl-Rücktransport gelegt werden. „Deswegen haben wir bei der „City Multi-Replace“-Serie die Rohrleitungsdimensionen so angepasst, dass sie den üblichen Durchmessern von R22-Systemen der jeweiligen Leistung entsprechen“, erklärt Sperber.

Spülprozess innerhalb eines Werktages abgeschlossen
Das Gebäude in der Bismarckstraße 33 wurde mit unterschiedlichen Inneneinheiten ausgestattet. Der Buchladen im Erdgeschoss wird mit 3 Deckenkassetten mit jeweils 5 kW Nennkühlleistung gekühlt. Im Büro des Geschäftsführers im 1. Obergeschoss kommt ein Truhengerät mit 7,1 kW Kühlleistung zum Einsatz. Ebenso wird das Büro der Geschäftsführerin sowie der Besprechungsraum im 2. Obergeschoss mit Truhengeräten von jeweils 4,5 kW Kühlleistung klimatisiert. Im Serverraum sorgt eine Deckenkassette mit 4,5 kW Leistung für die notwendige Abfuhr der Wärmelast.
Unmittelbar nach der Installation der neuen Außeneinheit wurde der Spülbetrieb gestartet. Dieser Prozess dauerte rund zwei Stunden und konnte so innerhalb eines Werktages bequem durchgeführt werden. Anschließend wurde die Anlage in Betrieb genommen. Durch die automatische Kältemittel Füllfunktion war auch das Nachfüllen der erforderlichen Kältemittelmenge kein Problem. Die Anlage ermittelt selbstständig die benötigte Menge, wodurch aufwendiges Berechnen entfällt.

Beim Austausch des Kältemittels R22 vertraut Kälteanlagen-Montageleiter Wolfgang Keichel auf die „Replace“-Technologie von Mitsubishi Electric, deren Spülfunktion innerhalb weniger Stunden das Rohrnetz von Ölresten befreit.

Des Weiteren wurde für die Bedienung der Inneneinheiten über Standard-PCs die Zentralfernbedienung „GB50A-PRO“ mit Webfunktion sowie das dafür erforderliche Netzteil im Rechner installiert. Als zusätzliche Herausforderung wurden die Inneneinheiten in das im Haus installierte Kommunikationssystem eingebunden. Die Kommunikationsleitung konnte über vorhandene Leitungstrassen und Schächte neu verlegt werden. Die Freigabe der einzelnen Inneneinheiten erfolgt durch den Adminis­trator. Die entsprechenden Personen können sich per Passwort in ihre Inneneinheit einwählen und alle Funktionen, die auch auf der Fernbedienung möglich sind, durchführen. Dazu wurde als Schnittstelle ein EIB-Modul installiert.

Leittechnik verhindert zeitgleiches Kühlen und Heizen
„Der eingeschränkte Zugang und die zentrale Freigabefunktion dienen dazu, dass die Mieter und die Mitarbeiter des VDE-Verlages nicht gleichzeitig die Heizung und die Klimaanlage in Betrieb nehmen können. Deshalb wurde hier alles über die Leittechnik verbunden, die die Anlagen über elektronisch gesteuerte Thermostaten regelt. Diese funktionieren nur, wenn die Klimageräte ausgeschaltet und die Fenster geschlossen sind, anderenfalls stellt sich die Heizung automatisch aus“, so Keichel.
Über den Austausch des Außengerätes sowie der vorhandenen Innengeräte hinaus wurden in einer weiteren Ausbaustufe die Büro- und Sitzungsräume im 3. Obergeschoss mit einer VRF-Multi Split Anlage und einer Gesamtkälteleistung von 45 kW ausgerüstet. Die Inneneinheiten, Truhengeräte und Deckenkassetten werden sämtlich über Personal-Web und Multifunktions-Fernbedienungen geregelt. Die Replacement-Anlage und die nachfolgende VRF-Anlage sind über den Außenbus miteinander verbunden und mit dem vorhandenen EIB-Modul verknüpft. Da ein Teil der Büro- und Verwaltungsräume vermietet ist, wurde zusätzlich das Managementsystem „TG 2000“ installiert, um die Energiekosten der einzelnen Inneneinheiten zu ermitteln und eine verbrauchsabhängige Einzelkostenabrechnung erstellen zu können. Dafür wurden ein Pulseingangsmodul sowie zwei Energie- und Leistungsmessgeräte (Power Rails) zur Energiekostenerfassung benötigt.

Bilder: Mitsubishi Electric, Ratingen

www.mitsubishielectric.de

 


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