Stationäre Klimatisierung

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Damit es auch an heißen Sommertagen im Büro angenehm kühl oder beispielsweise in Serverräumen von Rechenzentren die Temperatur konstant bleibt, ist eine Klimatisierung notwendig. Die häufigsten Anwendungsformen in diesem Bereich arbeiten mit dem bekannten Kompressionskälte-Prinzip. Dabei unterscheidet man drei verschiedene Geräte- bzw. Anlagentypen.

Kältemittel in stationären Klimaanlagen

Zurzeit verfügen die im Bereich der stationären Klimatisierung am häufigsten eingesetzten Kältemittel über ein verhältnismäßig hohes Treibhauspotential. Dazu zählen R-134a (GWP: 1.430), R-407C (GWP: 1.774) und R-410A (GWP: 2.088). Sie sind, wie alle weiteren in der EU-F-Gas-Verordnung im Anhang I, Gruppe 1 aufgeführten Kältemittel, vom sogenannten Phase down betroffen. Ein massiver Preisanstieg einhergehend mit einer deutlich begrenzten Verfügbarkeit für diese Kältemittel ist deshalb entweder zu erwarten oder hat in vielen Fällen bereits stattgefunden. Betreiber bestehender Anlagen, die mit fluorierten Kältemitteln arbeiten, sollten sich deshalb umgehend über mögliche Alternativen informieren. In neuen Kälteanlagen sollten natürliche Kältemittel wie Kohlenwasserstoffe, Ammoniak oder Kohlendioxid eingesetzt werden.

Kompaktgeräte

Hierbei handelt es sich um Monoblockgeräte, die man unkompliziert an verschiedenen Orten aufstellen kann. Die Abluft und das Kondenswasser werden über einen Schlauch nach draußen geleitet. Dazu zählen auch Fensterklimageräte, die in einen Rahmen oder einer Wandöffnung installiert werden. Kompaktgeräte verfügen über eine eher kleine Kälteleistung von 1-3 kW. Nachteilig sind die vergleichsweise hohen Geräuschemissionen, die die kompakten Geräte mitunter erzeugen. Für den Betrieb von Monoblockgeräten benötigt man keinerlei weiteres Fachwissen. Der Kältemittelkreislauf dieser Geräte ist zudem hermetisch geschlossen, das Nachfüllen mit Kältemittel entfällt. Mobile Klimageräte dürfen ab dem 01.01.2020 nur noch mit Kältemitteln mit einem GWP kleiner 150 auf dem europäischen Markt angeboten werden. Es gibt inzwischen zahlreiche Modelle mit dem nicht-halogenierten Kältemittel Propan. 

Splitgeräte

Hierbei handelt es sich um Sets, bestehend aus einem Außen- und einem (Monosplit) oder mehreren Innengeräten (Multisplit). Dadurch können mehrere Räume gleichzeitig klimatisiert werden. Da das Außengerät in der Regel Verdichter und Verflüssiger enthält und das oder die Innengerät/e nur den Verdampfer, ist die Lärmbelastung in den Innenräumen im Vergleich zu Monoblockgeräten geringer. Innengeräte sind in verschiedenen Ausführungen als Wand-, Stand- oder Deckengeräte erhältlich. Fast alle erhältlichen Modelle sind mit Wärmepumpenfunktion ausgestattet, d. h. mit ihnen kann auch geheizt werden. Werden mehrere Räume klimatisiert, kommen anstatt vieler Monosplit-Geräte Multisplit- oder auch VRF-Geräte (VRF: variable refrigerant flow, variabler Kältemittelmassenstrom) mit bis zu 60 Innengeräten zur Anwendung. 

Monosplit-Geräte, die mit Propan (R-290) betrieben werden, sind bisher nur in Indien und China erhältlich. Eine Markteinführung in Europa wird für 2020 erwartet. 

Flüssigkeitskühler

Für kleine bis mittlere Kälteleistungen (10-500 kW) werden Wasser- oder Flüssigkeitskühlsätze  verwendet, die entweder mit Luft oder Wasser gekühlt werden. Flüssigkeitskühler werden häufig in der industriellen Prozesskühlung eingesetzt, aber auch im Bereich der Komfort-Klimaanlagen verwendet. Dabei versorgt ein zentraler Flüssigkeitskühlsatz ein Netzwerk von Luftkühlern (gegebenenfalls mit Entfeuchtern). Ein Rohrsystem leitet das kalte Wasser zu vielen, verschiedenen Luftkühlern im Gebäude, wo diese zur Raumklimatisierung verwendet werden. Das dadurch erwärmte Wasser wird dann wieder zurück in den Flüssigkeitskühlsatz geleitet und erneut abgekühlt. Der Kreislauf beginnt von vorn.

Diese indirekten Systeme stellen eine gute Alternative für große Raumklimageräte (Multisplit- bzw. VRF-Geräte) dar. Sie können im Gegensatz zu den direktverdampfenden Aggregaten statt mit HFKW-Kältemitteln ebenfalls mit Propan ausgerüstet werden. Mehrere Hersteller bieten solche Aggregate seit einigen Jahren an.

Klimaanlagen großer Kälteleistung

Sind größere Kälteleistungen ab 500 kW Nennkälteleistung erforderlich, wird Ammoniak als Kältemittel auch ökonomisch zu einer sinnvollen Alternative. Große Gebäude wie etwa die Treptowers oder die Mercedes-Benz-Arena in Berlin haben Ammoniak-Kältemaschinen im Megawattbereich für die Klimatisierung installiert. Auch das Gebäude des Bundesumweltministeriums (BMU) in Bonn bezieht seine Klimakälte aus einer mit Brunnenwasser gekühlten Ammoniakanlage mit 600 kW Kälteleistung.  

Eine weitere Möglichkeit zur Vermeidung von HFKW-Kältemitteln sind wärmegetriebene Maschinen, welche nach dem Ad- oder Absorptionskälteprinzip funktionieren. Insbesondere wenn eine günstige Abwärmequelle zur Verfügung steht, können Sorptionskältemaschinen eine attraktive Lösung darstellen. Sie sind grundsätzlich HFKW-frei, mit Blick auf den Klimaschutz sind hier also nur die indirekten Emissionen relevant.  

Besonders kostengünstig und klimafreundlich im Betrieb ist die Verdunstungskühlung für die Klimatisierung. Hier wird durch das Versprühen von Wasser auf einem Register-Wärmeübertrager eines Zentrallüftungsgerätes die Zuluft indirekt gekühlt. Einige dieser Systeme kommen ganz ohne Kältemaschine (und damit auch ohne Kältemittel) aus, die meistens für die Spitzenlast ins Gerät integriert ist. Verdunstungskühlung kommt sowohl für die Komfortklimatisierung als auch für die Rechenzentrumsklimatisierung in Betracht. In diesem Zusammenhang ist auch das Dienstgebäude des Umweltbundesamtes in Dessau interessant. Es wurde als Modellvorhaben für nachhaltiges Bauen und mit Signalwirkung für den Neubau von Bürogebäuden konzipiert und erreicht angenehme Raumklimazustände ebenfalls ohne maschinelle Kühlung (Klimatisierung). Mehr Informationen zum energetischen Konzept des Dienstgebäudes finden sich auch im Onlineangebot des Umweltbundesamtes. 

Förderung kennen und beantragen

Wenn Sie über die Modernisierung ihrer Anlage nachdenken oder einen Neubau planen, dann sollten Sie unbedingt den praktischen Förderrechner für Investitionen in Kälte- und Klimaanlagen nutzen. Mit ihm ermitteln Sie sofort die konkrete Höhe eines möglichen Zuschusses. Die genauen Anforderungen erfahren Sie ebenfalls mit dem Förderrechner im Onlineangebot des BAFA.