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IT-Gebäude

Modernisierung

Klimatisierung mit VRF R2-System

Hohe Kosten, langwierige Installationen: Oft fällt es Gebäudeeignern schwer, sich für die technische Modernisierung eines Bestandsgebäudes zu entscheiden. Dabei bieten moderne Gebäudetechnische Systeme wie die VRF Klimaanlagen zahlreiche Vorteile – angefangen bei der einfachen, schnellen Installation über spürbaren Komfortgewinn bis hin zu überschaubaren Amortisationszeiten und einer höheren Mitarbeitermotivation.

Starke Temperaturunterschiede

zwischen Nord- und Südseite

Seit 2015 profitiert die Konica Minolta IT-Solutions GmbH aus Stuttgart von diesen und vielen weiteren Vorteilen. „Für eine erfolgreiche Entwicklung unseres Unternehmens investieren wir kontinuierlich in die technische Ausstattung sowie in die Motivation unserer Mitarbeiter“, erklärt Rolf Mack, Leiter Haustechnik bei Konica Minolta in Stuttgart. „Unter anderem wollten wir für die Mitarbeiter ein angenehmeres Klima schaffen. Im Sommer wird es auf der Südseite des Gebäudes so heiß, dass man kaum noch konzentriert arbeiten konnte.“ 


Diese Tatsache ist nicht weiter verwunderlich, denn im Gebäude gab es stets starke Temperaturunterschiede – zwischen Nord und Süd sowie dem vorderen und hinteren Gebäudeflügel. Deshalb wurde das Bürogebäude jetzt knapp zwei Jahrzehnte nach der Fertigstellung mit einer Klimaanlage ausgerüstet. „Weil man sich die unterschiedlichen Bedarfsanforderungen – gleichzeitiges Heizen und Kühlen – zunutze machen wollte, haben wir ein VRF-System mit Wärmerückgewinnung ins Spiel gebracht,“ erklärt Dipl.-Ing. Claus Funk von Ingenieurbüro Funk & Partner.

Simultanes Heizen und 
Kühlen

dank R2-System

Das Ingenieurbüro hat die Kühlung des Bürogebäudes in Stuttgart Ditzingen mit den Gewerken Kälte und MSR für die Konica Minolta IT Solutions GmbH realisiert. Dabei werden alle Büros mit dem VRF R2-System von Mitsubishi Electric klimatisiert. Die R2-Serie ist ein 2-Leitersystem für den parallelen Kühl- und Heizbetrieb. Bei diesem Wärmepumpensystem wird den zu kühlenden Räumen Wärme entzogen und über einen Kältemittelverteiler (BC-Controller) in Bereiche des Gebäudes verschoben, die Wärme benötigen. Die Wärme wird dabei nicht an die Umwelt abgegeben, sondern verbleibt im Gebäude. 


Das Herzstück der R2-Technologie ist der BC-Controller, der mit den Außengeräten aus der City Multi-Serie eine kälte- und regelungstechnische Einheit bildet. Sie verteilen das Kältemittel je nach Wärme- oder Kältebedarf als Heißgas oder Flüssigkeit an die unterschiedlichen Klimazonen. Das bedeutet, dass überschüssige Wärmeenergie in Räume transportiert werden kann, die beheizt werden müssen. Die bisherige Versorgung des Gebäudes erfolgte über eine klassische Heizungsanlage, die erst vor rund einem Jahr auf Gas umgestellt wurde. Da die Wärmepumpen jetzt auch einen Großteil des Wärmeenergiebedarfs in diesem Gebäude abdecken, werden sie bis zu einem bestimmten Bivalenzpunkt zur monovalenten Beheizung genutzt. Und zwar solange, wie das System effizienter arbeitet als die vorhandene Heiztechnik. Erst dann wird die klassische Gasheizung hinzugeschaltet. 

Der Einbau von Klimaanlagen in gewerbliche Bestandsimmobilien bietet Investoren und Nutzern zahlreiche Vorteile. Neben dem spürbaren Komfortgewinn steigt auch der Wert der Immobilie. Die Nachrüstung mit einem VRF 2-Leiter-System zum gleichzeitigen Heizen und Kühlen ist besonders vorteilhaft. Zum einen ist der Aufwand für die Montage sehr gering und andererseits können durch Wärmerückgewinnung die betrieblichen Ausgaben erheblich reduziert werden. Unser Beispiel zeigt ein IT-Handelshaus mit neuer VRF-Technologie mit energiesparender Wärmerückgewinnungsfunktion. 

Nachrüstung bei


laufendem Betrieb

Als besonders vorteilhaft erweist sich, dass im Gegensatz zu den branchenüblichen 3-Leitersystemen beim R2-System die dritte Rohrleitung entfällt. Das vereinfacht die Montage und senkt den Kostenaufwand. Denn beim Einsatz des VRF R2-Systems müssen lediglich zwei Rohrleitungen durch das Gebäude geführt werden. Aufwendige Schlitz- oder Bohrarbeiten entfallen ebenso wie Schächte. Die Rohrleitungen können parallel zu den Kabeln der Stromversorgung und Beleuchtung verlegt werden. Das Resultat ist nicht nur ein erheblich reduzierter Platzbedarf, beispielsweise in einer abgehängten Zwischendecke, sondern auch die wesentlich kürzere Montagezeit.

 

Das war ein entscheidender Faktor, denn da die Mitarbeiter nicht kurzfristig an einem anderen Ort untergebracht werden konnten, erfolgte der ganze Umbau während des Arbeitsbetriebes. Die Installation wurde schrittweise von Stockwerk zu Stockwerk und von Büro zu Büro durchgeführt. Das Gleiche gilt für die Innengeräte (Kanaleinbaugeräte und Standtruhen), die sich unkompliziert in die vorhandenen Gegebenheiten integrieren lassen. Zum Einsatz kommen hier Innengeräte unterschiedlicher Leistungsstufen. Dies ist abhängig von der abzuführenden Wärmelast und richtet sich nach Raumgröße, Lage des Raumes sowie dem Wärmeeintrag durch Personen und technische Geräte. 


Die BC-Controller wurden ebenfalls in der abgehängten Zwischendecke montiert. Dabei ermöglicht die zentrale Einbausituation eine extrem kurze Leitungsführung zur schnellen und sicheren Installation. Insgesamt wurden in diesem Gebäude für die neue Anlage 4,2 km Rohrleitungen verlegt. Bei dieser Größendimension wird schnell deutlich, um wie viel einfacher und auch wirtschaftlicher die Installation eines 2-Leiter-Rohrsystems gegenüber einem klassischen 3- oder 4-Leitersystem ist. Auch die höhere Sicherheit tritt hier deutlich zutage, da sich mit der Reduktion der installierten Rohre auch die Anzahl der Verbindungen erheblich reduziert. 

Äußerst praktich:

Geringer Platz- 
und Investitionsaufwand


Die zweite Mr. Slim 4er-Kaskade in der Tiefgarage dient der Versorgung der raumlufttechnischen Anlage. Diese wurde nachträglich mit Wärmeregistern ausgerüstet. Die Versorgung der Heiz- und Kühlregister von Lüftungsanlagen mit Split-Klimageräten ermöglicht das wahlweise Heizen oder Kühlen über ein Register. Durch die Nutzung desselben Wärmetauschers für die Kühl- und die Heizfunktion in der Lüftungsanlage ergeben sich Einsparungen sowohl beim Platz- als auch beim Investitionsaufwand. Gleichzeitig reduziert sich der bauliche Aufwand, da auch hierbei die Anzahl der Rohrleitungen geringer ausfällt. 

 

Die Kommunikation zwischen den Wärmepumpen und dem bauseitigen Wärmetauscher des Lüftungsgeräts übernimmt je ein Anschlusskit vom Typ PAC-IF012B-E pro Außeneinheit, die aus einer Controllerbox, der Spezialplatine und zwei Temperaturfühlern bestehen. Dabei erfüllen sie die Funktion der Schnittstelle zwischen den Wärmepumpen und dem Lüftungsgerät. Die 8-stufige Leistungsmodulation der Außeneinheit von 30 bis 100 Prozent sorgt dafür, dass der Lüftungsanlage nur die aktuell benötigte Energie zur Verfügung gestellt wird, und so die Energieeinsparung unterstützt.

Einfache Bedienung

über BAC-Net

Für ein Objekt dieser Größe bietet sich zudem die Steuerung und Überwachung über eine Zentralfernbedienung an. Die gesamte Anlage wird von einem zentralen Arbeitsplatz im Kellergeschoss gesteuert und bedient. Mit zwei visuellen Zentralfernbedienungen vom Typ AG 150 und insgesamt sechs Analog-Erweiterungscontrollern zur Erfassung der Außentemperatur kann jedes einzelne Gerät im Gebäude von einem zentralen Standort aus von der Haustechnik auf seine Funktionsfähigkeit hin optimiert und individuell parametrisiert werden. Dies reicht von der Erfassung des jeweiligen Betriebszustandes über die Hinterlegung oder Änderung von Sollwerten bis hin zur Servicemeldung. 

 

Um die Klimaanlage vollständig zu integrieren und die Bedienung im Verbund mit den anderen technischen Gewerken zu erleichtern, wurden die beiden Systemeinheiten via BAC-Net auf die übergeordnete Gebäudeleittechnik der Firma Sauter aufgelegt. Damit sich die Regelstrategien der unterschiedlichen Systeme (Klima und Heizung) nicht überlagern, sind die Heizkörper zusätzlich mit verstellsicheren und funkgesteuerten Thermostatventilen ausgestattet worden. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Kühlung und die Heizung gegeneinander arbeiten. 

Fazit

Der nachträgliche Einbau des R2-Klimasystems in die gewerbliche Bestandsimmobilie bietet dem Unternehmen der IT-Branche und seinen Mitarbeitern zahlreiche Vorteile. Neben dem spürbaren Komfortgewinn steigt auch der Wert der Immobilie. Mit dem VRF 2-Leiter-System zum gleichzeitigen Heizen und Kühlen kann den zu kühlenden Räumen Wärme entzogen und über einen Kältemittelverteiler in andere Bereiche zum Heizen verschoben werden. Durch diese Wärmerückgewinnungsfunktion ist der Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Systemen deutlich niedriger. 
Auch die Serverkühlung sowie die Versorgung der raumlufttechnischen Anlage erfolgt über invertergeregelte Klimaaußengeräte. Durch denselben Wärmetauscher für die Kühl- und die Heizfunktion in der Lüftungsanlage ergeben sich Einsparungen sowohl beim Platz- als auch beim Investitionsaufwand. Die Einbindung der gesamten Klimatechnik in eine übergeordnete Gebäudeleittechnik erhöht zudem die Betriebssicherheit, vereinfacht das Anlagenmanagement und bietet Raum für weitere Optimierungen hinsichtlich des Energieverbrauchs und individuellem Komfort.