Heizen und Kühlen mit einem System

Dass Arbeitsräume in der kalten Jahreszeit beheizt werden müssen ist selbstverständlich. Doch der Wunsch, auch im Sommer Räume angenehm zu temperieren, wird immer öfter geäußert. Denn optimale raumklimatische Bedingungen steigern die Effektivität der Arbeit. Konventionelle Systeme können entweder nur Heizen oder nur Kühlen. Die innovative Technik der VRF/VRV- Anlagen oder Multisplit- Anlagen kann jedoch durch ihren besonderen Aufbau beide Aufgaben erfüllen.

Funktionsweise der Anlage

Herzstück dieser Anlagen ist eine hocheffiziente Wärmepumpe. Sie kann im Heizbetrieb der Außenluft Wärme entziehen und diese für die Beheizung der Räume zur Verfügung stellen. Im Kühlbetrieb liefert das gleiche Gerät Kälte für die Kühlung. Damit können zu jeder Jahreszeit mit nur einer Anlage die thermischen Anforderungen an komfortable Arbeitsbedingungen erfüllt werden. Für beide Betriebsarten sind nur einmal Investitionen für die Geräte erforderlich.

Aufbau der Anlage

Alle Anlagenkonzeptionen bestehen grundsätzlich aus drei Komponenten:

  • einer hocheffizienten Wärmepumpe als Erzeugereinheit für Wärme bzw. Kälte.
  • einem Leitungsnetz mit Kältemittel für die Verteilung der Energie an die Übergabegeräte. Das Kältemittel kann deutlich mehr Energie transportieren als Wasser oder Luft. Dadurch bleiben die Leitungsquerschnitte deutlich kleiner und die Energieverluste geringer als bei konventionellen Leitungsnetzen.
  • den Übergabegeräten in den Räumen.

Wärmepumpen erzeugen die Energie

Die Wärme- bzw. Kälteenergie wird von Wärmepumpen erzeugt. Im Kühlbetrieb wird Kältemittel nach dem gleichen Funktionsprinzip wie in einem Kühlschrank komprimiert bzw. entspannt. Dabei wird Wärme aus der Raumluft aufgenommen und in der Außeneinheit an die Außenluft abgeführt. Im Heizbetrieb wird der Prozess umgekehrt – im Außengerät wird Wärme aus der Außenluft aufgenommen, durch die Pumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht und in den Raumgeräten an die Raumluft abgegeben.

Die Wärmepumpen werden meist durch Elektromotoren angetrieben. Durch den hohen Wirkungsgrad kann aus der eingesetzten elektrischen Energie mehr als das 3,5-fache an Wärmeenergie gewonnen werden. Das ist möglich, da Wärme aus der Außenluft durch die Wärmepumpe auf ein höheres Temperaturniveau gebracht wird, so dass sie für die Beheizung nutzbar wird. Damit wird kostenlose Energie aus der Umwelt genutzt. Für größere Anlagen werden auch mit Erdgas betriebene Verbrennungsmotoren als Antrieb für die Wärmepumpe eingesetzt. Da der Energieträger preiswerter ist als Strom und zusätzlich die Abwärme des Motors für die Heizung genutzt werden kann, weisen diese Anlagen wirtschaftliche Vorteile auf. Dem stehen allerdings höhere Wartungsund Investitionskosten gegenüber.

Multisplit-Anlagen

Die Wärmepumpe in dem Außengerät versorgt hier bis zu 10 Innengeräte je nach Jahreszeit entweder mit Wärme- oder Kälteenergie. Die Regelung erfolgt individuell für jeden Raum. Der einfache Aufbau bringt Kostenvorteile und ist gut geeignet für kleinere Objekte.

VRF/VRV-Anlagen

VRF/VRV-Systeme regeln die Menge des zirkulierenden Kältemittels entsprechend der abgeforderten Wärmemenge (Variable Refrigerant Flow – Variabler Kältemittelmassenstrom). Durch die höhere Regelgüte arbeiten die Systeme effizienter und verbrauchen so weniger Energie im Teillastbereich. Durch die kontinuierliche Regelung kann die Heiz- oder Kühlleistung dem gewünschten Raumklima optimal angepasst werden. An das Außengerät können bis zu 80 unterschiedliche Innengeräte angeschlossen werden. Damit lassen sich auch mittlere Bürogebäude und Gewerbebetriebe optimal versorgen. Weiterhin kann d ie Abwärme gekühlter Räume zurückgewonnen werden und für die Beheizung anderer Räume zur Verfügung gestellt werden. Dadurch wird die Energieeffizienz und der CO2-Ausstoß der gesamten Anlage gesenkt.

Innengeräte zur Erweiterung des Systems

Verschiedene Geräte zur Energieübergabe an die Räume können an das System angeschlossen werden. Damit kann auf individuelle klimatischen Anforderungen, Komfortaspekte oder besondere räumliche oder gestalterische Bedingungen flexibel reagiert werden. Deckenkassetten werden in die abgehängte Decke integriert. Sie sind optisch unauffällig und verteilen die Wärme bzw. Kälte gleichmäßig im Raum. Wand- und Brüstungsgeräte bieten sich an, wenn ein Deckeneinbau nicht möglich ist. Brüstungsgeräte werden vor Fensterbrüstungen aufgestellt und bieten den von Heizkörpern gewohnten Komfort. Wandgeräte werden im oberen Bereich der Wände montiert. Damit geht besonders in kleinen Räumen keine wertvolle Nutzfläche verloren. Bei Räumen mit hoher Kühllast wie z.B. EDV-Räumen, sorgt die erhöhte Anordnung für eine gute Umwälzung der Luft und damit eine gute Wärmeabfuhr. Über einen Wärmetauscher kann ein Wasserkreislauf angeschlossen werden und damit z.B. Bodenkonvektoren integriert werden. Damit kann vor bodentiefen Fenstern oder Glasfassaden ein Luftschleier erzeugt werden, der auch vor großen Glasflächen optimale Behaglichkeit schafft ohne die großzügige Wirkung der Glasflächen zu stören. Über den Wasserkreislauf lässt sich auch die Warmwasserbereitung realisieren.

Fazit

Luft- Wärmepumpensysteme mit Direktverdampfung/- kondensation gewinnen Wärmeenergie aus der Außenluft. Damit wird eine unerschöpfliche, umweltschonende und kostenlose Energiequelle genutzt. Das System ist in der Lage sowohl die Beheizung als auch die Kühlung von Räumen mit den gleichen Anlagenkomponenten sicher zu stellen.

Damit können zu jeder Jahreszeit mit nur einer Anlage die thermischen Anforderungen an komfortable Arbeitsbedingungen erfüllt werden. Die optimierte und effiziente Heiz- und Kühltechnik ist wirtschaftlich und kann an unterschiedliche Einsatzbedingungen angepasst werden.