TGA Klimatechnik

TGA Ausgabe 04-2019
Hybrid-VRF-Klimasystem mit Wasser führenden Innenkreisen

Simultan heizen, kühlen und Abwärme nutzen


1 Erweiterungsbau des Klingenstein – Hotel, Wirtshaus und Brauerei – in Klingenstein, einem Ortsteil der Stadt Blaustein.

1  Erweiterungsbau des Klingenstein – Hotel, Wirtshaus und Brauerei – in Klingenstein, einem Ortsteil der Stadt Blaustein.

In Blaustein bei Ulm ist ein Hotel neu entstanden, das sich durch seine modulare Holzbauweise und Fassadengestaltung auszeichnet. Der moderne und nachhaltige Ansatz spiegelt sich auch in der installierten Klima- und Heiztechnik wider. Installiert wurde ein Hybrid-VRF-Klimasystem mit Wärmerückgewinnung, das mit sehr wenig Kältemittel im Gebäude auskommt und überschüssige Wärme aus anderen zu kühlenden Räumen zum Heizen nutzbar macht. Diese Lösung spart Energie und gewährleistet höchsten Komfort beim Kühlen und Heizen.

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Für einen komplett in modularer Holzbauweise errichteten Hotelneubau wurde zur Klimatisierung von Gast- und Tagungsräumen ein Hybrid-VRF(HVRF)-System zum simultanen Heizen und Kühlen mit Wärmerückgewinnung realisiert.

Das HVRF-System basiert auf dem City-Multi-VRF-R2-Wärmepumpensystem von Mitsubishi Electric und besteht aus einem VRF-Außengerät der City-Multi-Serie, einem Hybrid-BC-Controller (HBC) und speziellen Innengeräten, die mit einem Wasserregister ausgestattet sind.

In den HBC erfolgt der Wärmeaustausch zwischen den Kältemittel führenden Außenkreisläufen und den Wasser führenden Innenkreisläufen. Die Innengeräte werden über ein 2-Leiter-System angeschlossen. Über Kabelfernbedienungen können sie individuell und übergeordnet betrieben werden.

Das Klingenstein ist Hotel, Wirtshaus und Brauerei und steht in Klingenstein, einem Ortsteil der Stadt Blaustein. Es kann auf eine 400-jährige Geschichte als Herberge, Dorfgasthof und Braustätte zurückblicken.

2017 wurde das traditionsreiche Gebäudeensemble um einen Hotelneubau erweitert Abb. 1, der komplett in Holzbauweise ausgeführt wurde und im bewussten Kontrast zum denkmalgeschützten Altbau Abb. 8 steht. Das Sockelgeschoss wurde in klassischer Schalbauweise in Sichtbeton erstellt. Darüber befinden sich drei Stockwerke in Vollholzbauweise. Sie sind in Systembauweise ausgeführt. Auch die Außenfassade Abb. 2 ist vollständig in Holz gehalten und durch das Material und die dreidimensionale Struktur ein „Hingucker“.

Gründe für die Holzbauweise waren das geringe Gewicht, ein angenehmes Raumklima, die Verwendung eines nachhaltigen Rohstoffs und eine kurze Bauzeit durch die beinahe komplett vorgefertigten Zimmermodule. Jedes Zimmer wurde mit Bad weitestgehend vorgefertigt und vor Ort im Baukastensystem innerhalb von drei Wochen erstellt. Das führte dazu, dass vor Ort nur noch die versorgungstechnische Infrastruktur angeschlossen werden musste. Bei dem außergewöhnlichen Bauwerk waren von allen Beteiligten Besonderheiten durch den Werkstoff Holz und die modulare Bauweise zu beachten.

Hohe Anforderungen an Klimatechnik

Das Hotel umfasst 63 Einzel-/Doppelzimmer Abb. 4 und Familienzimmer auf drei Etagen. Im Erdgeschoss des Neubaus befinden sich sechs variable Tagungs- und Konferenzräume mit bis zu 104 m2 Fläche. Dem Bauherrn und Eigentümer kam es dabei vor allem auf einen möglichst hohen Klima- und Bedienkomfort für den Gast, eine hohe Energieeffizienz der Klimasysteme, geringe Betriebskosten und eine leichte sowie übersichtliche Bedienbarkeit an.

„Die Anforderungen an das Gebäude waren sehr anspruchsvoll. Insbesondere durch die Vollholzbauweise gelten besondere Anforderungen an den Brandschutz“, berichtet Michael Leibinger, Geschäftsführer der Klingenstein Gastronomie GmbH & Co. KG.

„Derzeit gibt es nur ein System auf dem Markt, das alle diese Bedingungen erfüllen kann“, erklärt Daniel Hamann, Niederlassungsleiter Augsburg des Kälte-Klimafachgroßhandels Robert Schiessl GmbH. Das Hybrid-VRF(HVRF)-System aus der City-Multi-Serie von Mitsubishi Electric ist das weltweit erste 2-Leiter-System zum gleichzeitigen Kühlen und Heizen mit Wärmerückgewinnung, das die Vorzüge eines direkt verdampfenden mit denen eines Wasser führenden Systems kombiniert.

Es wurde speziell für die Ansprüche moderner Gebäudearchitektur mit hohen Effizienz- und Komfortanforderungen entwickelt. Das HVRF-System basiert auf dem City-Multi-VRF-R2-Wärmepumpensystem und besteht aus einem VRF-Außengerät der City-Multi-Serie Abb. 3, einem Hybrid-BC-Controller (HBC) Abb. 5 und speziellen Innengeräten, die mit einem Wasserregister ausgestattet sind.

Simultan Heizen und Kühlen

Die HBC übernehmen den Wärmeaustausch zwischen den Kältemittel führenden Außenkreisläufen und den Wasser führenden Innenkreisläufen zu den Innengeräten. Die Entfernung vom HBC bis zum letzten Innengerät kann bei diesem System bis zu 60 m betragen. Nur in den Leitungen von den Außengeräten zu den HBC befindet sich Kältemittel. Alle Rohrleitungen, die durch das Gebäude und die Gästezimmer führen, sind mit Wasser befüllt.

Jedes einzelne Innengerät kann unabhängig im Heiz- oder Kühlmodus betrieben werden. Dabei kann Wärme, die den zu kühlenden Räumen entzogen wird, an anderer Stelle im Gebäude zum Beheizen von Räumen verwendet werden. Die Wärmerückgewinnung ermöglicht Energieeinsparungen von bis zu 40 % gegenüber konventionellen Anlagen mit zwei separaten Systemen zum Heizen oder Kühlen.

Lediglich an den Fenstern der Flure und Seminarräume im Erdgeschoss des Hotels sind zusätzlich Konvektoren für die thermische Behaglichkeit angebracht. Diese Radiatoren, der gesamte Altbau und die gesamte Trinkwassererwärmung werden aus dem Nahwärmenetz der Stadt Blaustein versorgt. Ein neuer Gas-Heizkessel, der das Sudhaus der Brauerei mit Prozesswärme versorgt, ist zur Spitzenlastabdeckung mit der Wärmeversorgung aus dem Nahwärmenetz gekoppelt.

Drei Außengeräte, 73 Inneneinheiten

„Die Grundlast der Wärmeversorgung im Erdgeschoss des Neubaus sowie sämtliche Hotelzimmer werden mit dem Hybrid-VRF-System geheizt oder gekühlt“, erklärt Installateurmeister Roland Hammer, der als verantwortlicher Projektleiter des Gebäudetechnik-Fachbetriebs Walter, Ulm-Wiblingen, die Klimasysteme realisiert hat.

Der Anlagenaufbau bildet die Struktur des Gebäudes ab und konnte flexibel an die lokalen Voraussetzungen angepasst werden. Drei Außengeräte mit unterschiedlichen Leistungen sind auf einem Seitendach aufgestellt. Sie führen das Kältemittel über Strangleitungen zu insgesamt fünf HBC, die sich in Lager- und Technikräumen im Erdgeschoss befinden. Von dort versorgen sie die Innengeräte mit der angeforderten Wärme- oder Kühlleistung. Zu jedem Innengerät führen zwei Rohrleitungen mit sehr geringem Rohrquerschnitt, sodass das Hybrid-VRF-System nur wenig Platz benötigt.

Zur Vereinfachung der Installation und um die Anzahl der Durchführungen durch unterschiedliche Brandschutzabschnitte zu reduzieren, erfolgte die Strangaufteilung senkrecht. Das heißt, pro Strang sind immer drei Innengeräte in übereinander liegenden Hotelzimmern angeschlossen. Jedes der 63 Hotelzimmer verfügt über ein Kanaleinbaugerät, das in der abgehängten Zimmerdecke im Eingangsbereich platziert ist. Im Erdgeschoss werden sechs unterschiedlich große Tagungs- und Seminarräume mit 4-Wege-Deckenkassetten klimatisiert Abb. 6. Eine 4-Wege-Deckenkassette befindet sich darüber hinaus im Eingangsfoyer und eine im Bierlager, um dort eine gleichmäßige Temperatur zu gewährleisten. Insgesamt sind 73 Inneneinheiten im Hotelneubau installiert worden.

Kombinierte Raum-/Zentralsteuerung

Besonderen Wert legte der Bauherr auf ein individuelles und komfortables Bedienkonzept. Diesem Wunsch ist mit Produktlösungen von Mitsubishi Electric entsprochen worden. Alle Innengeräte können über Kompakt-Kabelfernbedienungen (Typ PAC-YT52CRA) gesteuert werden. Damit lassen sich in jedem Hotelzimmer und in den Tagungsräumen die Temperatur und die gewünschte Lüftergeschwindigkeit individuell einstellen. Bei Abwesenheit oder Nichtbelegung sind die Innengeräte auf eine automatische Temperaturhaltung programmiert.

Mitsubishi Electric setzt bei seiner Regel- und Steuerungstechnik neben Funktionalität und Qualität vor allem auf Komfort und einfache Handhabung, um objektspezifischen Anforderungen gerecht zu werden. Zur zentralen Steuerung, Überwachung und Verwaltung der Klimasysteme sind die Innengeräte an eine Zentralsteuerung (Typ AE-200E) angeschlossen. Sie ist in einem kleinen Technikraum untergebracht und bietet neben einem grafischen Touchdisplay die Möglichkeit, alle Innengeräte ortsgenau auf dem Gebäudegrundriss darzustellen. Ferner können Betriebsparameter und eventuelle Fehlermeldungen angezeigt, Zeitprogramme eingestellt und Trenddaten analysiert werden.

Darüber hinaus bietet die vollständige Integration der Klimaanlage in die multifunktionale Bediensoftware TG-2000A Abb. 7 weitere Funktionalitäten und zusätzliches Energiesparpotenzial. Unter anderem verfügt das Steuerungssystem über eine Optimize-Starter-Funktion. Mit dieser Funktion wird vorgegeben, wann die eingestellte Raumtemperatur erreicht werden soll. Anhand von Außentemperatur und der aktuellen Raumtemperatur startet das Klimasystem mit einer entsprechenden Vorlaufzeit ihren Betrieb automatisch auf die voreingestellte Temperatur. Ein Auskühlschutz sorgt dafür, dass – sobald ein vorab eingestellter Schwellwert unterschritten wird – die Anlage automatisch den Heizbetrieb startet, um Hotelzimmer und Tagungsräume nicht auskühlen zu lassen.

Inhaltsübersicht

  1. Teil: Simultan heizen, kühlen und Abwärme nutzen
  2. Teil: Kontakt zum Anbieter
  • 2  Nicht nur die Außenfassade ist vollständig in Holz ausgeführt, auch die oberen drei Stockwerke wurden in Vollholzbauweise mit beinahe komplett vorgefertigten Zimmermodulen erstellt.

  • 3  Drei HVRF-Außengeräte mit unterschiedlichen Leistungen auf einem eingehausten Seitendach.

  • 4  In den 63 Hotelzimmern kann über ein Kanaleinbaugerät in der abgehängten Zimmerdecke individuell geheizt oder gekühlt werden.

  • 5  Die HBC-Controller übernehmen den Wärmeaustausch zwischen den Kältemittel führenden Außenkreisläufen und den Wasser führenden Innenkreisläufen zu den Innengeräten.

  • 6  Im Erdgeschoss befinden sich sechs unterschiedlich große Tagungs- und Seminarräume, die mit 4-Wege-Deckenkassetten klimatisiert werden.

  • 7  Mit der Bediensoftware TG-2000A können Betriebsparameter und eventuelle Fehlermeldungen angezeigt, Zeitprogramme eingestellt und Trenddaten analysiert werden.

  • 8  Das Klingenstein kann auf eine 400-jährige Geschichte als Herberge, Dorfgasthof und Braustätte zurückblicken. Der Neubau in Holzbauweise wurde im bewussten Kontrast zum denkmalgeschützten Altbau errichtet.

Mitsubishi Electric

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