Herausforderungen in der Welt der Klimatechnik

Herausforderungen der Klimatechnik

Wie viele andere Branchen balanciert auch die Klimatechnik zwischen Einflussfaktoren wie gesetzlichen Vorgaben, Wirtschaftlichkeit von technischen Lösungen und konkurrenzfähiger Qualität.

Jeder dieser Punkte stellt ein breites Aufgabenfeld für die Entwickler dar. Alle drei wirken auf den technologischen Fortschritt der Branche und geben ihm neue Richtungen. Welche Trends die Technologie der Klimatisierung heute erlebt, ist daher am einfachsten unter Berücksichtigung dieser Aufgabefelder nachzuvollziehen.

Gesetzliche Vorschriften für die Klimatechnik

Klimawandel. Was machen die 2 °C aus?

Viele Verordnungen und Richtlinien sind von dem Problem des Klimawandels abzuleiten. Die durchschnittliche globale Temperatur soll nicht über 2°C im Vergleich zu vorindustriellen Zeiten steigen: weniger CO2 – weniger Energieverbrauch! Bis 2030 soll eine Steigerung der Energieeffizienz um mindestens 27% erreicht werden – ein Ziel mit weitreichenden Folgen.

Zwei wesentliche Bestandteile dieser Problematik sind die Energieeffizienz von Anlagen zur Gebäudeklimatisierung sowie die Anwendung von Kältemitteln.

Die Effizienz der RLT-Anlagen hat großen indirekten Einfluss auf die Treibhausgasbildung. Bei der Umwandlung der fossilen Energieträger in elektrische Energie, werden CO2 -Emissionen freigesetzt. Laut Umweltbundesamt machen diese energiebedingten Emissionen etwa 85 Prozent der deutschen Treibhausgas-Emissionen aus.

Die Anwendung von Kältemitteln (F-Gasen), die selbst zu den Treibhausgasen gehören, beeinflusst diesen Prozess hingegen direkt.

Effiziente RLT-Anlagen können die einzusetzenden Mengen von Stoffen mit hohem Treibhauspotential maßgeblich positiv beeinflussen. Kaltwassererzeuger lassen sich kleiner dimensionieren, dementsprechend ist die Menge an Kältemitteln (F-Gase) geringer.

Energieeffizienz – spezifische Grenzwerte

Wenn man die wichtigsten Meilensteine der letzten Jahre chronologisch anordnet, bekommt man die Dynamik umweltpolitischer Maßnahmen bezüglich der Energieeinsparungen schnell zu spüren.

  • 2014 – EU-Verordnung 1253/2014 definiert die Effizienzgrenzwerte für Lüftungsgeräte ab Baujahr 2016
  • 2016 – EU-Verordnung 2016/2281 definiert spezifische Grenzwerte ab dem Jahr 2018 für die mechanische Kälteerzeugung
  • 2018 – Verschärfung der Grenzwerte (vorgesehen in der Verordnung 1253/2014)
  • 2021 – Verschärfung der Grenzwerte (vorgesehen in der Verordnung 2016/2281)

Kombination aus unterschiedlichen Klimatisierungstechniken als Lösung

  • Kombination aus unterschiedlichen Technologien nutzen
  • Monitoring und Regelung der Prozesse einführen
  • Effizientere und umweltfreundlichere Kühlmittel anwenden

Die Kombination unterschiedlicher Technologien zur Klimatisierung einer Applikation scheint oft der Schlüssel zur Lösung vieler Aufgaben zu sein. Ein Paradebeispiel dafür ist der Einsatz von Plattenwärmeüberträgern kombiniert mit einer Adiabatik (Kühlen durch das Verdunsten von Wasser).

Adiabate Verdunstungskühlung – ein wichtiger Baustein

Die adiabate Verdunstungskühlung erweist sich generell als eines der größten Geschenke der Natur an die Klimatechnologie und unsere Spezialisten greifen sehr gerne darauf zurück.

Herkömmliche Adiabatik-Systeme für die Verdunstungskühlung schaffen es zwar nicht, den gesamten Klimatisierungsprozess zu bewältigen, reduzieren aber die erforderliche Leistung von Kompressionskälteanlagen. Dadurch wird nicht nur weniger Elektroenergie benötigt, sondern auch die Menge der Kältemittel heruntergesetzt.

Werden jedoch adiabate Hochleistungssysteme mit Taupunktkühlung eingesetzt, können Kompressionskälteanlagen auf ein absolutes Minimum dimensioniert oder komplett eingespart werden. Warum dies so wichtig ist, erklärt der nächste Abschnitt dieses Artikels.

Kältemittel – weniger ist mehr

Klimatechnik-InnovationDer Verbrauch der elektrischen Energie ist nicht das einzige Problem bezüglich des Erreichens von klimapolitischen Zielen. Noch mehr Einfluss auf die CO2 -Bildung haben die sogenannten F-Gase.

F-Gase als Kältemittel

Besonders in den letzten Jahren (ab 2006) verändert sich der Markt für Kältemittel sehr intensiv. Eines der Schlüsselwörter ist hier ohne Zweifel „F-Gas“. Recherchiert man zu diesem Thema im Internet, so stößt man auf unzählige Beiträge zum Thema F-Gas-Verordnung. Doch was verbirgt sich hinter der Bezeichnung F-Gas selbst? Im Allgemeinen werden damit fluorierte Gase gemeint.

Was sind fluorierte Treibhausgase?

Um diese Frage zu beantworten, ist zuerst ein anderer Begriff zu klären – Fluorierung. Die Fluorierung ist nichts anderes als Substitution des Wasserstoffes durch Fluor – zum Beispiel bei Kohlenwasserstoffen. Man unterscheidet Teil-Fluorierung und vollständige Fluorierung. Als Resultat der Fluorierung entstehen Fluorkohlenwasserstoffe oder kurz FKWs.

Diese Substanzen sind bereits stolze Ergebnisse der Evolution von Kältemitteln. Die FKWs haben eine andere Gruppe der modifizierten Kohlenwasserstoffe ersetzt, welche als Freone bekannt sind. Freon hat wunderbare Eigenschaften für die Produktion von Kältemitteln – leider aber auch einen entscheidenden Nachteil für den Klimaschutz. Bei der Produktion dieser Kohlenwasserstoffe werden die Wasserstoffatome durch Chlor und Fluor ersetzt. Deswegen enthalten sie Chlor und werden dementsprechend FCKWs – Fluorchlorkohlenwasserstoffe genannt. Für die Ozonschicht unseres Planeten sind diese Stoffe sehr schädlich und wurden deswegen längst verboten. Damit war das Thema „Ozonschichtschaden“ in Bezug auf Kältemittel vom Tisch.

Das CO2 -Problem ist leider viel hartnäckiger und lässt sich allein durch den Übergang von FCKWs auf FKWs nicht lösen.

In der Amtssprache der Verordnungen wird für fluorierte Substanzen die Bezeichnung F-Gase verwendet.

Alternative Kältemittel

Was ist also die Lösung für die Senkung der CO2 -Werte in Bezug auf Kältemittel? Andere Stoffe? Weniger? Oder vielleicht gar keine Kältemittel?

Die Menerga GmbH hat mehrere Strategien für die umweltbewusste Klimatisierung von Gebäuden entwickelt und eingeführt. Die Vorteile unterschiedlicher Technologien werden dabei so kombiniert, dass für jeden Anwendungsbereich eine optimale Lösung vorliegt.

So haben wir von der Menerga GmbH am Anfang des Jahres bei der Schwimmhallenentfeuchtung die Umstellung des Kältemittels auf R410A durchgeführt. Dadurch wird wesentlich weniger Kältemittel notwendig. Außerdem bringen die Eigenschaften von R410A beim Wärmeübergang im Verdampfer und Verflüssiger viele Vorteile in Bezug auf die Effizienz der Anlage. Hinzu kommt die Möglichkeit, kleinere Verdichter einsetzen zu können, denn dieses Kältemittel hat eine hohe volumetrische Kälteleistung.

Bei einigen Systemen verzichten wir komplett auf chemische Substanzen und verwenden natürliche Kältemittel wie Wasser.

Wirtschaftlichkeit der Klimaanlagen

Wirtschaftliche Klimatechnik
Bild:Fotolia

Viele umweltpolitische Ziele stimmen mit den unternehmerischen überein. Das beste Beispiel dafür ist die Energieeffizienz der Anlagen. Mehr Effizienz = weniger Stromverbrauch – ein klarer Vorteil. Auch steuerliche Entlastungen und staatliche Subventionen sind an die Erfüllung klimarelevanter Voraussetzungen geknüpft.

So ist ein zertifiziertes Energiemanagement notwendig, um die steuerlichen Entlastungen nach §55 des Energiegesetzes und §10 des Strom-Steuergesetzes in Anspruch nehmen zu können.

Doch so wichtig die allgemein gültigen Vorschriften auch sind, lässt sich die optimale Wirtschaftlichkeit jeder einzelnen RLT-Anlage nicht durch einen Standardprozess erreichen. Ganz wichtig bleiben immer die kundenspezifischen Gegebenheiten. Deswegen arbeiten viele Unternehmen der Branche fast immer projektgebunden, trotz existierender Standardlösungen. Um dabei die höchste Produktivität zu erreichen, wird das gleiche Werkzeug benötigt, welches auch für die Einführung des zertifizierten Energiemanagements unabdingbar ist – ein Monitoring-System.

Monitoring und Regelung in der Klimatechnik

Information ist das A und O für die Bewältigung jeder Aufgabe. Daher braucht eine effiziente Technik ein gutes Monitoring. Nur anhand von kontinuierlich erfassten und in Echtzeit übertragenen Daten ist eine bedarfsgerechte Regelung von Lüftungsanlagen möglich. Aufgrund dieser Informationen kann automatisiert geprüft werden, ob die Anlage im Teillastbereich betrieben werden kann oder bis zur Auslegungslast gefahren werden muss. Um diese Daten zu gewinnen, werden in der Klimatechnik Energiemonitoring-Systeme angewendet. Für die Datenkontrolle der Menerga RLT-Anlagen entwickelten unsere Ingenieure das Programm „vicomo“. Mit dieser Software ist eine automatisierte Überwachung und Speicherung der Daten in einer Onlinedatenbank möglich. Darüber hinaus können die Parameter der Anlage per Fernzugriff geändert werden. Dank des Monitorings und mit Hilfe von zahlreichen Regelungskreisen wird eine dynamische Optimierung der Parameter gewährleistet.

Hygiene in der Klimatechnik

Neben den oben genannten Problemstellungen existieren für die Klimatechnik viele andere nicht weniger wichtige Baustellen, wie zum Beispiel die Anforderungen an die Hygiene. Besonders bei der Nutzung von Technologien, die auf dem Verdunstungsprozess basieren, ist dieses Thema von großer Bedeutung.

In den Fokus gerät die Hygiene nicht zuletzt durch die positive Entwicklung der Technologie der adiabaten Kühlung. Da dieses Verfahren auf der Luftbefeuchtung durch Wasser basiert, ist die Gefahr der bakteriellen Verunreinigung nicht zu vernachlässigen.

Auch hier gibt es gesetzliche Vorschriften und anerkannte Regeln der Technik, die man kennen sollte. Die VDI Richtlinie 6022 Blatt 1 beispielsweise ist ein bekanntes Regelwerk für die Planung, Herstellung und Errichtung sowie den Betrieb und die Instandhaltung von RLT-Anlagen unter hygienischen Gesichtspunkten.

Wie aus unserem Beitrag ersichtlich, ist das Thema Klimatisierung recht komplex. Daher möchten wir mit dieser Artikelserie ein wenig Licht ins Dunkel bringen. In den nächsten Artikeln gehen wir näher auf die einzelnen Technologien der Klimatechnik ein.

Bildrechte: Menerga GmbH, Fotolia, Agentur Special Content

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