Schließen
Kategorie: Heizung

VRF-Technologie – kühlen und heizen mit einem System

29.09.2016 Kommentare: 0

Heute folgt ein Beitrag über die VRF-Technologie. Von den Grundlagen der VRF-Technik über die Funktionalität des Konzeptes bis hin zu den Vorteilen erfahren Sie hier alle wichtigen Informationen.

Heutiger Standard im Gewerbebau ist es, dass getrennte Anlagen zur Kühlung, Lüftung und Wärmeerzeugung genutzt werden. Die moderne Bauweise mit großflächigen Glasfronten und verschärften Richtlinien zur Gebäudedämmung haben dazu geführt, dass diese Anlagen gegeneinander arbeiten können. Alltäglicher Fall: in einem Gebäudeteil muss Wärme abgeführt werden, während in einem anderen Teil geheizt werden muss. Und genau hier wird unnötig Energie verschwendet, denn bei getrennten Anlagen kann ein Energieaustausch kaum stattfinden.

Die VRF-Technologie schafft hier Abhilfe und verbindet diese Aufgaben. Die Technik tauscht die Energie in den Bereichen aus und leitet sie somit dorthin wo sie gerade benötigt wird.
VRF steht für Variable Refrigerant Flow – den variablen Kältemittelstrom mit stetig leistungsgeregelten Außengeräten. Die Innengeräte ermöglichen eine individuelle Leistungsabgabe in jeden Bereich des Gebäudes und passen sich kontinuierlich dem aktuellen Bedarf an.

VRF-Geräte benötigen für die Energieübertragung kein zusätzliches Wärmetransportmedium, da sie zur Gruppe der Direktverdampfer gehören. Mit den Innengeräten lässt sich die Raumluft kühlen, heizen, befeuchten und trocknen. Ebenso verfügen die Geräte standardmäßig über einen Anschluss zur Frischluftzufuhr. Alternativ können Frischluftgeräte mit Wärmerückgewinnung in das VRF-System eingebunden werden. Über den sogenannten BC-Controller, ein zentraler Kältemittelverteiler, welcher zwischen Außen- und Innengeräten sitzt, wird das Kältemittel entsprechend den Anforderungen zum Heizen oder Kühlen an die Anlagen im Innenraum des Gebäudes verteilt.

Patentierte 2-Leitertechnik

Um die überschüssige Wärme aus einem Raum zur Erwärmung eines anderen Raumes zu verwenden war bisher ein 3-Leitersystem nötig. Neben Saug- und Flüssigkeitsleitung brauchte man eine dritte Leitung die das Kältemittel enthält. Solch ein 3-Leitersystem erfordert allerdings einen großen Montageaufwand. Hier wird nun der BC-Controller eingesetzt, mit dem sich das Ganze mit einem 2-Leitersystem umsetzen lässt.

Bisher mussten in jedem Fall drei Rohrleitungen sowie Umschalteinheiten vor jedem einzelnen Innengerät eingesetzt werden, die natürlich keine zentralen Aufgaben für mehrere Klimageräte wahrnehmen können. Diese dezentrale Struktur führt dazu, dass bei einer Umschaltung zwischen Heiz- und Kühlbetrieb die Anlage heruntergefahren werden muss und erst mit einer zeitlichen Verzögerung die geforderte Wärme oder Kälte zur Verfügung gestellt werden kann.

Das Konzept der 2-Leitertechnik ist weltweit patentiert vom Klimagerätehersteller Mitsubishi Electric. Der Transport von flüssigem als auch gasförmigem Kältemittel findet in einer gemeinsamen Leitung statt. Dies wird durch eine exakte Druck- und Temperaturhaltung in den Verbindungsleitungen zwischen dem Außengerät und dem BC-Controller ermöglicht. Die Anlage ist für einen gleichzeitigen Heiz- und Kühlbetrieb ausgelegt und man unterscheidet dabei zwei Betriebszustände, zum einen den „überwiegenden Heizbetrieb“ sowie den „überwiegenden Kühlbetrieb“. Das heißt, dass die Mehrzahl der angeschlossenen Geräte im Inneren des Gebäudes sich entweder im Heiz- oder Kühlbetrieb befinden.

Im Kühlbetrieb wird das Kältemittel dabei normalerweise komplett verflüssigt. Wird dem Außengerät nun der überwiegende Kühlbetrieb gemeldet, so wird das Kältemittel lediglich teilweise verflüssigt und in zwei Aggregatzuständen in die Leitung befördert. Dabei trennen sich die beiden Aggregatzustände voneinander und der flüssige Teil sinkt nach unten, der gasförmige Teil bleibt im oberen Bereich der Leitung. Das Mischungsverhältnis lässt sich mittels Drucksensoren verändern und dem jeweils nötigen Energiebedarf anpassen. Der BC-Controller sorgt über einen Abscheider wiederum für eine Trennung von Flüssigkeit und Gas. Die Länge der Verbindungsleitungen ist vom Hersteller begrenzt, allerdings stellt diese Begrenzung im Alltag kein wirkliches Limit dar: bis zu 950 Meter Leitungslänge können abgedeckt werden. So eignen sich derartige VRF-Anlagen nicht nur für Hotels oder Büros sondern auch für Großprojekte.

Technik für die Zukunft

Während im europäischen Ausland das Kühlen und Heizen zunehmend häufig von VRF-Anlagen abgedeckt wird, werden diese Aufgaben in Deutschland noch traditionell mit getrennten Anlagen umgesetzt. Der Systemwechsel befindet sich damit erst am Anfang. Es sind gerade junge Fachplaner, die zunehmend die Vorteile einer Komplettversorgung auf Basis der VRF-Technologie wie Energiekostenreduzierung, Platz- und Gewichtsersparnis, höherer Komfort sowie geringere Investitionskosten sehen. Diese Technik wurde speziell für die Ansprüche moderner Gebäudearchitektur und maximaler Effizienz im Umgang mit zur Verfügung stehender Kälte- und Wärmeenergie entwickelt. Außerdem ist die Montage deutlich schneller und kostengünstiger und aufgrund des reduzierten Leckagepotentials auch sicherer und wartungsärmer. 

Technischer Aufbau einer VRF-Anlage

Das VRF-System besteht aus einem, oder auch mehreren, zentralen Außengerät(en) und einer oft größeren Anzahl an Innengeräten, die mittels Rohrleitungen zur Kältemittelführung miteinander verknüpft sind sowie Bedienelementen zur Regelung der Innengeräte bzw. der verschiedenen Klimazonen in einem Gebäude. Je nach Ausführung der Anlage können zentrale Fernbedienungen mit Webfunktion verbunden werden, so kann über ein lokales Intranet die Regelung über einen PC ermöglicht werden. Das Außengerät ist eine sogenannte Kompressionskältemaschine mit einem Wärmetauscher. Der Wärmetauscher arbeitet je nach Betriebszustand als Verdampfer oder Verflüssiger des Kältemittels. Mittels eines Verdichters mit regelbarer Drehzahl kann am Außengerät der Kältemittelstrom an die angeforderte Heiz- bzw. Kühlleistung der Innengeräte angepasst werden. Zu den wesentlichen Komponenten eines Innengeräts gehören ein Wärmetauscher zur Abkühlung der Luft, ein Ventilator zur Luftförderung, ein Luftfilter und ein Expansionsventil zur Regelung der thermischen Leistung. Das Außengerät ist für einen Betrieb im Freien geeignet, ganz egal bei welchen Witterungsverhältnissen.

Kupferleitungen, welche das Kältemittel fördern, dienen zur Verbindung zwischen Außen- und Inneneinheiten. Im Kühlbetrieb wird den Innengeräten flüssiges Kältemittel zugeführt. Dieses wird durch das Expansionsventil auf einen niedrigeren Druck entspannt, verdampft dadurch und nimmt hierfür Wärme auf. Diese Wärme wird der Raumluft entzogen, die dadurch gekühlt und entfeuchtet wird. Abgegeben wird diese Wärme im Verflüssiger des Außengeräts entweder an die Außenluft oder an einen Kühlwasserkreislauf.

Es findet ein ständiger Datenaustausch zwischen Außen- und Innengeräten zur Regelung des Kältemittelstroms statt. Hierbei werden Informationen über Betriebszustände von elektronischen Einspritzventilen, zur aktuellen Überhitzung und Unterkühlung, zu den Lüfterstufen in den Innengeräten, zu Ein- und Ausgangstemperaturen der Verdampfer und Verflüssiger sowie zu den jeweiligen Raumtemperaturen abgerufen und an das Außengerät übermittelt. Diese Daten werden vom Außengerät ausgewertet und auf dieser Grundlage wird dann automatisch der optimale und energieeffizienteste Betriebspunkt der Anlage eingestellt.

1 Stern2 Sterne3 Sterne4 Sterne5 Sterne (2 Bewertung(en), Durchschnitt: 4,50 / 5)
Loading...

Es gibt 0 Kommentare:

Hinterlassen Sie ein Kommentar





*

code