PV trifft VRF

Durch die Kombination von AHU-Lüftungsanlagen und direktverdampfenden VRF-Systemen werden Heiz- und Kühlprozesse flexibel und bedarfsgerecht gesteuert. Die elektrische Energieversorgung erfolgt weitestgehend durch eine leistungsstarke 28-MW-Photovoltaikanlage auf den Hallendächern, was eine ressourcenschonende und zukunftsweisende Energieversorgung ermöglicht.

Ausgangssituation und technische Anforderungen

Insgesamt werden die Hallenkomplexe über 35 Lüftungsanlagen mit Luftvolumina zwischen 16.000 und 72.000 m³ versorgt, und erforderten eine Lösung, die sowohl eine energieeffiziente thermische Konditionierung als auch eine effektive Frischluftversorgung gewährleistet. Eine zentrale Anforderung war der Verzicht auf fossile Energieträger zugunsten einer rein elektrischen Versorgung mit regenerativem Strom. Die Gebäudestruktur – geprägt durch große Deckenhöhen, variable Nutzung (Lagerung, Verpackung, Umschlag) und unterschiedliche thermische Belastungen durch Torbereiche und Sonneneinstrahlung – erforderte ein modulares, skalierbares AHU-/VRF-System mit hoher Effizienz und Redundanz.

Ein Schlüsselmerkmal ist die Positionierung der Außengeräte in der Abluftführung.

Technische Systembeschreibung

Die eingesetzten AHU-Lüftungsanlagen wurden nach dem jeweiligen Volumenstrombedarf dimensioniert. Sie sind mit modernen EC-Ventilatoren und hocheffizienten Rotationswärmetauschern ausgestattet und verfügen über eine integrierte Feuchte- und Temperaturregelung. Die thermische Luftbehandlung erfolgt nicht über konventionelle Heiz- oder Kühlregister, sondern durch eine direkte Anbindung an die VRF-Systeme.

Zur thermischen Konditionierung der Luft dienen direktverdampfende VRF-Luft-Luft-Wärmepumpensysteme. Die dezentral positionierten Außengeräte wurden in unmittelbarer Nähe der Lüftungsanlagen montiert, um Leitungswege zu minimieren. Die Schnittstelle zwischen VRF-Systemen und AHUs bilden HZX-Verdampferkits, welche die thermische Energie in den Luftstrom übertragen.

Die HZX-Kits bieten entscheidende Vorteile:

• Große Leistungsbandbreite: 1,5 kW bis 95 kW für externe Wärmeübertrager
• Feinregelung: 0–10 V-Schnittstelle zur dynamischen Regelung von Sollwerten und Leistung
• Systemintegration: Integrierte Betriebs- und Störmeldekontakte für die zentrale Gebäudeleittechnik (GLT)

Diese Architektur ermöglicht eine zonale Temperaturführung, bei der die Energie exakt dort bereitgestellt wird, wo sie benötigt wird, was eine präzise und energieeffiziente Klimatisierung gewährleistet.

Insgesamt kamen 80 Außengeräte zum Einsatz.

Effizienzsteigerung durch Abluftnutzung

Ein Schlüsselmerkmal des Projekts ist die innovative Positionierung der VRF-Außengeräte in der Abluftführung der AHU-Anlagen. Die thermisch vorkonditionierte Hallenabluft (ca. 20 °C) dient als Umgebungsluftquelle für die Außengeräte.

Diese strategische Maßnahme hat mehrere Vorteile:

• Reduzierte Abtauzyklen: Die Außengeräte sind nicht der kalten Außenluft ausgesetzt, was Eisbildung minimiert und den Betrieb stabilisiert.
• Steigerung des COP: Der geringere Temperaturhub zwischen Wärmequelle (Abluft) und Wärmesenke (Hallenluft) erhöht die Leistungszahl (COP) der Wärmepumpen signifikant, insbesondere in der Heizperiode.
• Längere Lebensdauer: Weniger mechanischer und thermischer Verschleiß reduziert den Wartungsaufwand und verlängert die Lebensdauer der Außeneinheiten.

Diese konstruktive Lösung ist ein wesentlicher Faktor für die Steigerung der Gesamtanlageneffizienz und die nachhaltige Betriebssicherheit des Systems.

Die gezielte Abluftnutzung im Winter und die PV-Anbindung tragen spürbar zur Reduzierung der Betriebskosten bei.

Energieversorgung und Regelungstechnik

Die 28-MW-Photovoltaikanlage speist das interne Mittelspannungsnetz der Hallen und deckt so einen Großteil des Strombedarfs der VRF- und AHU-Systeme. Überschüsse werden in das Netz eingespeist oder für E-Mobilitätslösungen genutzt. Die Vorerwärmung der Außengeräte durch die Abluft reduziert den elektrischen Energiebedarf in der Heizperiode zusätzlich, wodurch der Betrieb der Logistikhallen nahezu CO₂-neutral erfolgt.

Die zentrale Steuerung erfolgt über eine Gebäudeleittechnik (GLT), die eine vollintegrierte Schnittstelle zu allen Komponenten (VRF-Außengeräte, HZX-Kits, AHUs, PV-Monitoring) bietet. Die GLT überwacht kontinuierlich Feuchte und Temperatur und wechselt automatisch zwischen Kühl-, Entfeuchtungs- und Heizmodus. Über das 0–10 V-Signal kann die Leistung dynamisch angepasst und Lastspitzen gekappt werden, beispielsweise bei Schwankungen des PV-Ertrags. Frei programmierbare Relaiskontakte ermöglichen zudem eine umfassende Überwachung mit Betriebs- und Störmeldungen.

Fazit und installierte Anlagentechnik

Die KKS Kälte & Klimasysteme GmbH hat mit diesem Projekt unter Beweis gestellt, wie zukunftsweisende Klimatechnik in einem industriellen Großprojekt erfolgreich implementiert wird. Mit einer Gesamtleistung von 4.253 kW und einer versorgten Luftmenge von rund 1.088.500 m³/h wurde hier eines der größten in Europa realisierten Hisense VRF-Systeme installiert. Insgesamt kamen 80 Außengeräte unterschiedlicher Leistungsklassen (AVWT-190HKSS bis AVWT-272HKSS) sowie 80 HZX-30.0AEC-Steuereinheiten zum Einsatz, die eine zonengenaue Regelung ermöglichen.

Bereits in den ersten Betriebsmonaten bestätigte sich die hohe Effizienz und Regelgenauigkeit des Systems. Die gezielte Abluftnutzung im Winter und die PV-Anbindung tragen spürbar zur Reduzierung der Betriebskosten bei. Dieses Projekt ist ein wegweisendes Beispiel für die Synergie von effizienter Klimatechnik, erneuerbaren Energien und intelligenter Regelung, die maßgeblich zur Nachhaltigkeit und Wirtschaftlichkeit von Industrieimmobilien beiträgt.

www.kaut.de

Sebastian Wrobel

Vertrieb CP Kaut GmbH & Co.