Im Praxistest bewährt

Der Praxistest – bis zu 60 % weniger Energieverbrauch im Kühlbetrieb

In einer Filiale von Takko Fashion in Unterhaching bei München wird seit dem 4. Februar 2013 gemessen, welche Verbrauchswerte die „VRV IV“ im Vergleich zur „VRV III“ aufweist. Bis dato klimatisierte (Heizen und Kühlen) ein „VRV III“-System mit 20 PS, das aus zwei Modulen bestand, die Filiale. Dieses Außengerät wurde mit einem „VRV IV“-Singlemodulsystem mit 18 PS ausgetauscht. Ansonsten wurden keine weiteren Veränderungen an der Anlage vorgenommen. Da der Verbrauch abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen innen und außen ist und sich die Temperaturen im Frühjahr 2012 stark von denen im Frühjahr 2013 unterschieden, diente als Messgröße jeweils die Differenz aus mittlerer Tagesraumtemperatur und Tagesaußentemperatur in K während der Öffnungszeiten. Beim Vergleich der Messdaten der beiden Systeme zeigt sich, dass das „VRV IV“-System vor allem auch im Kühlbetrieb hohe Einsparungen im Vergleich zur „VRV III“ erzielt. Im Kühlfall konnte eine Einsparung von teilweise bis zu 60 % gemessen werden. Im Heizmodus hat die „VRV IV“ durchschnittlich 20 % weniger Energie verbraucht.

Höhere Effizienz trotz kleinerer Wärmetauscherfläche

Die gemessenen Werte sind vor allem auch vor dem Hintergrund bemerkenswert, dass die einmodulige „VRV IV“ im Vergleich zum Zwei-Modulsystem der „VRV III“ über eine kleinere Wärme­tauscher­fläche verfügt. Grundsätzlich gilt: Je größer die Wärme­tauscherfläche, desto effizienter die Anlage. Bei der „VRV IV“ wurden trotz geringerer Wärmetauscherfläche hohe Effizienzwerte erzielt. Das zeigt, dass die beiden neuen technischen Features der „VRV IV“, die variable Kältemitteltemperatur (VRT-Technologie) und der kontinuierliche Heizbetrieb in der Abtauphase, erheblich zu dieser Effizienzsteigerung beitragen. Bei einem direkten Baugrößenvergleich („20 PS VRV III“ gegen „20 PS VRV IV“) ist eine noch höhere Energieeinsparung zu erwarten. Gleichzeitig verringern sich die Investitionskosten, denn das Einmodulsystem ist in der Anschaffung günstiger. Zudem wird eine kleinere Aufstellfläche benötigt.

Variable Kältemitteltemperatur für optimale Ganzjahreseffizienz

Neben dem kontinuierlichen Heizbetrieb auch während der Abtauphase sorgt die variable Kältemitteltemperatur (VRT-Technologie) für die optimale Ganzjahreseffizienz der „VRV IV“. VRT-Technologie (VRT steht für „Variable Refrigerant Temperature“) bedeutet, dass die Verdampfungs- bzw. Verflüssigungstemperatur im laufenden Betrieb an den Leistungsbedarf angepasst wird. Bei den Vorgängermodellen erfolgte die Leistungsanpassung ausschließlich über die Verdichterdrehzahl.

Die maximale Kälte- bzw. Heizleistung eines VRV-Systems wird nur selten benötigt. Den weitaus überwiegenden Teil eines Jahres arbeitet das System im Teillastbetrieb. Die Verdichterleistung wird energetisch durch die VRT-Technologie auf dem benötigten Minimum gehalten, um energieeffizient zu arbeiten. Über die Anhebung der Verdampfungstemperatur bzw. Absenkung der Verflüssigungstemperatur wird die Gesamtleistung des Systems reguliert und gleichzeitig ein Betrieb im optimalen Effizienzbereich gewährleistet. Das steigert neben der Effizienz auch den Nutzerkomfort. Im Kühlbetrieb wird die Kältemitteltemperatur variabel von 6 °C auf bis zu 16 °C angehoben. Dies vermeidet eine kalte Auslasstemperatur an den Innengeräten und verhindert eine übermäßige energieaufwendige Entfeuchtung im Raum, wenn diese nicht notwendig ist. Besteht beispielsweise in der Übergangszeit von Sommer auf Herbst geringer Kühlbedarf und liegt die Raumtemperatur nah am Sollwert, stellt die VRV IV automatisch eine höhere Verdampfungstemperatur ein und verbraucht somit weniger Energie. Im Heizbetrieb wird ebenfalls im Teillastbereich die Kältemitteltemperatur zwischen 38 und 49 °C kontinuierlich angepasst. Dies reduziert vor allem bei Außentemperaturen zwischen 0 °C und –7 °C den Eisansatz am Außengerät und verringert die Abtauhäufigkeit.

„VRV IV“-Systeme stellen mit der effizienzsteigernden VRT-Technologie verschiedene Betriebsmodi bereit (Normal, Automatik, Eco). Die Leistungsregelung kann so optimal an die Gegebenheiten des Gebäudes angepasst werden und je nach Anwendung, Nutzerwunsch und Betriebsart den Schwerpunkt zwischen Komfort und Energieeffizienz setzen. In der Filiale von Takko Fashion in Unterhaching läuft die „VRV IV“ im Eco-Modus, bei dem zur Effizienzmaximierung des Verdichters die Verdampfungs- und Verflüssigungstemperatur konstant angepasst wird.

Durch diese optimierte Leistungsregelung kann eine saisonale Effizienz mit einem SEER im Kühlbetrieb von bis zu 7,53 erzielt werden. Damit werden bereits heute die voraussichtlichen Vorgaben erfüllt, die in der für 2016 oder später geplanten Ecodesign-Richtlinie der EU für VRV ähnliche Produkte gesetzlich gefordert werden.

Konstanter Raumkomfort selbst beim Abtauen

Bei allen Luft-/Luft-Wärmepumpen bildet sich während des Heizbetriebs Reif am Außengerät, der regelmäßig abgetaut werden muss. Der Abtauvorgang kann je nach Systemgröße länger als 10 min dauern und ist in der Regel bei Außentemperaturen zwischen –7 °C und 0 °C häufiger nötig. Bisherige Systeme kehren im Abtaubetrieb den Kältekreislauf um und wechseln damit die Betriebsart, was die Raumtemperatur im Gebäude kurzfristig sinken lässt. Die „VRV IV“ bietet dafür eine neue Lösung. Sie verfügt über einen Abtauenergiespeicher, der auf Phasenwechselmaterialien basiert. Dieses Phasenwechselmaterial nimmt beim Übergang von fest zu flüssig Energie auf und gibt diese beim Übergang von flüssig zu fest wieder ab. Im Abtauenergiespeicher wird die Energie für die im Heizbetrieb notwendige Abtauung vorgehalten, um diese bei Bedarf einzusetzen. Der Abtauenergiespeicher selbst lädt sich während des normalen Heizbetriebs auf. Somit erfolgt keine sonst notwendige Kreislaufumkehr in den Kühlbetrieb während des Heizens. Alle Innengeräte verbleiben während des Abtauens im Heizmodus und sorgen ohne Unterbrechung für ein komfortables Raumklima.

Der Abtauenergiespeicher ist an die notwendigen Bedürfnisse des Außengerätewärmetauschers angepasst und kann unter allen Umgebungsbedingungen durchgängig gleiche Abtauenergie zur Verfügung stellen. Der Abtauvorgang wurde so energieoptimiert auf ein zeitliches Minimum reduziert und dauert ca. drei Minuten pro Modul.

Transparente Energie­verbrauchsdaten

Die Effizienzsteigerung und geringeren Energieverbrauchswerte der „VRV IV“ hat Takko Fashion überzeugt. Zukünftige Filialen (Bestand und Neubau) werden mit dem neuen System ausgestattet. Gerade für Filialisten ist es wichtig zu wissen, wann sich die Sanierung einer Bestandsanlage rechnet. Versteckte „Energiefresser“ können nur aufgespürt werden, wenn Anlagen kontinuierlich energetisch betrachtet und mit anderen Filialen verglichen werden. Daikin verfolgt bereits seit Jahren das Konzept der nachhaltigen und intelligenten Überwachung sowie der Steuer- und Regelung von Abläufen in der Klimatechnik. Dafür wurde das Energieerfassungstool „ecoStats“ entwickelt, das Verbrauchswerte aufzeichnet und eine Vergleichbarkeit zwischen mehreren Filialen ermöglicht. Der Einsatz von „ecoStats“ ist vor allem bei Projekten sinnvoll, bei denen eine schnelle Energie­betrachtung notwendig ist.

„EcoStats“ kann jederzeit flexibel von Fachpersonen in der Unterverteilung verbaut werden, um energetische Messdaten zu erfassen. Mit dem Steuer- und Messcomputer werden Messdaten mittels Phasen-Induktionssensoren über ein integriertes GSM-Modul unabhängig von einem Ethernetanschluss an eine Cloud übermittelt, graphisch aufbereitet und anschaulich dargestellt. Ein Eingriff in die Hausverkabelung ist nicht nötig, da die Sensoren einfach an die Leitungen gesteckt werden. Die webbasierte Oberfläche ist übersichtlich gestaltet und einfach zu bedienen. Die Verbrauchsdaten können umfangreich mit Live-Diagrammen, Chartfunktionen und verschiedenen Tabellen angezeigt werden. Zudem kann der aktuelle Strompreis des Stromanbieters hinterlegt werden, so dass die Energiekosten für jeden Standort jederzeit abgerufen werden können.