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Angenehme Bedingungen im Raum

Klimasysteme sorgen nicht nur für moderate Temperaturen

Bei größeren Objekten wird häufig die Aufstellung des Kaltwasser-Klimasystems auf dem Dach gewählt, hier ein „KWG 1500“. Dadurch sind kurze Anschluss­leitungen ins Gebäudeinnere möglich und die Schallemission ist gering.

Welches Raumklima wird von Menschen als angenehm empfunden? Das unterliegt zwar auch der subjektiven Wahr­nehmung, kann aber eingegrenzt werden. Bild: Wavin GmbH

Funktionsweise bei mittleren Temperaturen: Das Medium gelangt über das Dreiwege-Ventil zuerst in den Freikühler und wird danach in den Verdampfer geleitet. Durch die Vorkühlung im Freikühler wird eine geringere Kühlleistung im Kältekreis erforderlich (Mischbetrieb).

Bei niedrigen Temperaturen wird das Medium ebenfalls über das Dreiwege-Ventil zuerst in den Freikühler und anschließend in den Verdampfer geleitet. Die erforderliche Kühlleistung im Mediumkreis wird durch die Außenluft erzeugt.

Systemaufbau eines Kaltwasser-Systems.

 

In den gemäßigten Breiten Deutschlands scheint die Klimatisierung auf den ersten Blick nur in Ausnahmefällen notwendig zu sein. Der Temperaturverlauf zeigt, dass in „deutschen“ Sommern ein Klimagerät in der Regel nur an ca. 30 Tagen zur Temperaturreduzierung genutzt wird. Darüber hinaus kann es aber an mehr als 100 Tagen für die Reduzierung der Luftfeuchtigkeit sinnvoll eingesetzt werden, denn insbesondere feuchtwarme Tage machen vielen Menschen zu schaffen. Der Einsatz kann sich daher wirtschaftlich und komforttechnisch lohnen, wenn das richtige Gerät eingesetzt wird.

Welches Raumklima wird von Menschen als angenehm empfunden? Das unterliegt zwar auch der subjektiven Wahrnehmung, wird aber vor allem von den Faktoren Lufttemperatur und relative Luftfeuchte bestimmt. Je nach Tätigkeit liegt der als ausgewogen empfundene Bereich bei einer Temperatur von 18 bis 26°C und einer relativen Luftfeuchte von 35 und 65%. Neben diesen Faktoren fließen zahlreiche Daten in eine Kühllast-Berechnung ein, unterschieden in äußere und innere Wärmeeinflüsse. Dazu zählen u. a. die Sonneneinstrahlung durch Fenster und der Wärmeeinfall von Decke bzw. Boden, ebenso die Wärmeabgabe elektrischer Geräte und die Wärmelast durch Personen.
Anhand von Berechnungsbögen lassen sich solche Daten erfassen und pro m³ Raumvolumen oder pro m² Raumfläche in Watt angeben. Ein Büroraum hat beispielsweise eine Kühllast von 25 bis 45 W/m³ bzw. 100 W/m². Handelt es sich um einen Serverraum, ist die Leistungsaufnahme aller Server anzusetzen, da die elektrische Leistung nahezu komplett in Wärmeleistung umgesetzt wird. Die Kühllastberechnung dient dann dazu, das oder die passenden Geräte auszuwählen.
Die Bandbreite an Lösungen ist groß und reicht von lokalen Kompakt- und Split-Geräten über stationäre Split- bzw. Multisplit-Geräte bis zu VRF- und Kaltwasser-Klimasystemen. Damit kann eine Kühllast von 2,6 bis 327 kW abgedeckt werden. Die kleineren Komfortgeräte bis etwa 14 kW Kühlleistung bieten eine gute Energieeffizienz bei leisem Betrieb. VRF-Systeme werden genutzt, wenn an ein Außenteil mit maximal 20 kW bis zu 10 Innengeräte angeschlossen werden sollen. Hier kommen Verteilersets und zentrale Ansteuerung zum Einsatz.

Gründe für Kaltwasser-Klimasysteme
Kaltwasser-Klimasysteme werden vorwiegend in größeren Einheiten wie Versammlungsräumen, Hotels, Büroetagen, Geschäften oder anderen großen Räumlichkeiten genutzt. Außerdem kommt auch die Temperierung von Kühlwasser in Maschinen oder von Geräten mit einer geforderten Konstanttemperatur infrage. Auf der Abgabenseite stehen folgende Möglichkeiten zur Verfügung: Konvektoren für die Wand-, Decken oder Zwischendecken-Montage, Lüftungsgeräte, Flächenheiz- bzw. -kühlsysteme oder Plattenwärmeübertrager.
Neben der Größe einer Anlage kann eine spätere Erweiterung von Bedeutung sein. Dies ist mit einem Kaltwasser-Klimasystem möglich. Außerdem lassen sich einzelne oder auch mehrere Räume kühlen, zumal alle Innengerätetypen angeschlossen werden können. Der Platzbedarf für eine Anlage ist gering. Moderne Geräte sind auch für den Teillastbereich optimiert, um die Betriebskosten gering zu halten.

Die Systemaufbauten im Überblick
Dient das Kaltwasser-Klimasystem der Kühlung oder Heizung, kann es mithilfe eines Zwei-Leiter-Systems installiert werden. Es werden nur geringe Kältemittelmengen im Kaltwassererzeuger benötigt und es befindet sich kein Kältemittel in den zu kühlenden Räumen. Die Verminderung der Kältemittelmengen im Gesamtsystem rückt aktuell durch Umsetzung der Anforderungen der F-Gas-Verordnung immer weiter in den Fokus.
Anders gestaltet sich das Vier-Leiter-System, denn es ermöglicht das gleichzeitige Heizen und Kühlen. Der Installationsaufwand liegt höher als beim Zwei-Leiter-System, ebenso die Wartungs- und Unterhaltskosten. Eine weitere Variante ist die Systemtrennung mit Kühldecke, wobei ebenfalls Kühlen und Heizen gleichzeitig erfolgen kann. Dann wird folgender Aufbau installiert: Über einen Plattenwärmeübertrager und eine auf den Druckverlust abgestimmte Pumpe wird die Kühldecke angefahren. Mittels Temperatursensor und Einzelraumregelung lässt sich eine genaue Einstellung für den Raum vornehmen.

Einzel- oder Gesamtsystem
Wann ein konventionelles Split-Klimagerät für den Sommer sinnvoll ist oder ein Gesamtsystem durch den Einsatz eines Kaltwasser-Klimasystems, entscheiden Bauherr und Planer nach den Prioritäten. Bei Geräten mit ganzjährigem Kühlbetrieb, wie es z.B. bei Prozesskühlung oder in Anwendungen zur Biogas-Entfeuchtung der Fall ist, besteht die Möglichkeit, Kaltwasser-Erzeuger mit integrierter Freikühlfunktion einzusetzen. Hier wird bei tiefen Außentemperaturen die kalte Umgebungsluft genutzt, um das Medium bereits vorzukühlen bzw. im Winter die komplette Kühllast über diese natürliche Wärmesenke abzufahren. Dies spart Energiekosten und verlängert gleichzeitig die Lebensdauer der Geräte.
Ob sich eine derartige Mehrinvestition allerdings rechnet, kann durch eine Wirtschaftlichkeitsberechnung ermittelt werden. Hierzu werden Informationen zum Gerätestandort, zu Mediumtemperaturen, Betriebslaufzeiten und lokalen Stromkosten benötigt. Bei Geräten mit einer konstanten Kühllast und hohen Betriebslaufzeiten stellen sich hier oftmals Amortisationszeiten von wenigen Jahren ein, sodass sich nach dieser Zeit eine hohe jährliche Kostenersparnis durch verminderten Strombedarf einstellt. Ein weiterer Vorteil dieser Geräte ist, dass diese Freikühlfunktion bereits im Gerät integriert ist und nicht, wie noch oft in der Praxis umgesetzt, durch einen separaten Freikühler erzeugt werden muss. Dies spart neben dem zusätzlichen Platzbedarf auch einen Installations- und Regelaufwand.

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Bilder, sofern nicht anders angegeben: Remko GmbH & Co. KG

 


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