Wasser

Wasserbasierte Systeme mit variablem Kältemittelfluss (VRF)/variablem Kältemittelvolumen (VRV) sind kompakte, flexible Systeme, die viele der gleichen Vorteile wie luftbasierte VRF/VRV-Systeme bieten. Diese Systeme eignen sich für Projekte, bei denen der Platz knapp ist; in Küstenregionen, wo HVAC-Systeme in Innenräumen aufgestellt und vor Stürmen und rauem Wetter geschützt werden müssen; oder in Anwendungen mit kaltem Klima, da sie aus Geothermie oder Kessel-/Turmkondensator-Kreislaufkonfigurationen gespeist werden, die darauf ausgelegt sind, die mit VRF-Installationen in kaltem Klima aufgrund der Umgebungstemperatur verbundene Leistungsminderung zu reduzieren.

Mehrere HVAC-Hersteller bieten diese Systeme an, die jeweils mit einzigartigen Funktionen und Optionen ausgestattet sind, die die Installations- und Wartungsverfahren vereinfachen sollen.

MULTI V WASSER 5: Das wassergekühlte VRF-System Multi V Water 5 von LG bietet eine breite Palette von Single-Frame-Modellen mit einem Gewicht zwischen 6 und 16 Tonnen. (Mit freundlicher Genehmigung von LG Electronics Air Conditioning Technologies)

Wassergekühlte VRF-Systeme sind platzsparend konzipiert. Diese Einheiten werden oft für den Einsatz in großen Gebäuden und Hochhäusern eingesetzt, da beide wassergekühlte Module enthalten, die sich im Innenbereich befinden, näher an dem Raum, den sie versorgen.

„Wassergekühlte VRF-Systeme umfassen im Allgemeinen weniger Kältemittelleitungs- und Installationskosten sowie eine geringere Gesamtkältemittelfüllung pro System im Vergleich zu luftgekühlten VRF-Systemen“, sagte Matt Blocker, Senior Manager für kommerzielle Produktentwicklung bei Mitsubishi Electric Trane HVAC US (METUS). ).

„Aufgrund seiner Größe kann die Größe eines Maschinenraums reduziert werden“, sagte Trey Wilder, leitender Produktsupportingenieur bei LG Air Conditioning Technologies. „Multi V Water 5 ermöglicht auch eine flexiblere Gestaltung der Kältemittelleitungen, was auch zur Platzeinsparung beitragen kann.“

Wassergekühlte VRF-Geräte ermöglichen auch eine Wärmerückgewinnung zwischen Systemen.

„Ein System entzieht einem Raum Wärme zum Kondensatorkreislauf und gibt die erzeugte Wärme dann an ein anderes System weiter, das sie benötigt“, sagte Blocker. „Das Ergebnis ist eine doppelte Wärmerückgewinnung. Darüber hinaus nutzen wassergekühlte Systeme einen Erdwärmekreislauf, der beispielsweise in einem kalten Klima möglicherweise nur 30 bis 40 °F erreicht, während die Außenluft in einigen kälteren Märkten minus 20 °F erreichen kann. Dadurch muss der Kompressor weniger Arbeit leisten.“

Der Multi V Water 5 von LG bietet eine Wärmepumpen- oder Wärmerückgewinnungskonfiguration in einem System.

„Das Gerät kann über einen Kühlkörper zur Kältemittelkühlung Wärme von der Wechselrichterplatine abführen“, sagte Wilder. „Dies trägt dazu bei, die Temperatur im Maschinenraum niedrig zu halten, ohne dass zusätzliche Belüftung oder Kühlung erforderlich ist.“

Wasser- und luftgekühlte VRF/VRV-Systeme bieten viele zusätzliche Vorteile, darunter Inverter-Kompressortechnologie, kompakte Modulbauweise, lange Rohrleitungslängen, hohe Teillasteffizienz, niedrige Geräuschpegel und eine vielfältige Auswahl an Innengerätetypen. In Anwendungen, in denen die Umgebungsbedingungen eine Herausforderung für luftgekühlte VRV-Systeme darstellen, können wassergekühlte VRV-Lösungen die ideale Wahl sein.

„Die langen Rohrleitungen, die kleinen Kältemittelrohre, die kompakte Größe der Verflüssigungseinheit und die Möglichkeit, die Gebäudevielfalt und die zweistufige Wärmerückgewinnung zu nutzen, bieten große Flexibilität bei der Anwendung der Lösung auf ein Gebäude, egal ob es sich um bestehende oder neue Gebäude handelt“, sagte Madhav Kashinath , Direktor, VRV-Produkte, Daikin Comfort Technologies North America Inc. „Die Anwendungsflexibilität trägt dazu bei, die Gesamtkomplexität der Konstruktion im Vergleich zu herkömmlichen wasserbasierten Systemen zu reduzieren und hilft, die Gesamtkosten der Konstruktion zu optimieren.“

Die wassergekühlten Einheiten der VRV T-Serie von Daikin wurden im Hinblick auf Anwendungsflexibilität und einfache Installation entwickelt und bieten HVAC-Auftragnehmern mehrere Vorteile.

VRV T-SERIE: Die wassergekühlten Einheiten der VRV T-Serie von Daikin wurden im Hinblick auf Anwendungsflexibilität und einfache Installation entwickelt und bieten HVAC-Auftragnehmern mehrere Vorteile. (Mit freundlicher Genehmigung von Daikin)

„Das segmentierte Frontplattendesign der wassergekühlten VRV-T-Serie von Daikin trennt den Wasserbereich vom Elektrobereich, was die Handhabung der Platten und Komponenten, die Auftragnehmer während der Installation und Wartung des Produkts handhaben müssen, vereinfacht“, sagte Kashinath. „Der herunterklappbare Elektrokasten, der durch Entfernen von nur zwei Schrauben zugänglich ist, ermöglicht einen einfachen Zugang zu den kritischen Komponenten während des regulären Betriebs und der Wartung. Die Möglichkeit, problemlos von der vorderen zur oberen Rohrleitung umzurüsten, bietet die Flexibilität, das Rohrleitungsdesign vor Ort anzupassen.“

Wassergekühlte METUS-Geräte sind intern gekühlt, was bedeutet, dass keine Wärme an den Raum abgegeben wird, in dem sie aufgestellt sind. Dadurch wird sichergestellt, dass Auftragnehmer keine Kosten für die Kühlung oder Belüftung der in den Maschinenraum abgegebenen Wärme tragen müssen.

„METUS-Geräte verfügen außerdem über ein elektronisches druckunabhängiges Ventil [EPIV], das eine einfache Modulation des Durchflusses in den Kondensatorwasserkreisläufen ermöglicht und die Notwendigkeit beseitigt, die Wasserdurchflussrate zu jedem Modul auszugleichen“, sagte Blocker. „Da die Module außerdem intern gekühlt werden, haben wir geringere Wartungsanforderungen an den Seiten und der Rückseite jedes Moduls. Dadurch passen sie in kleinere Räume, ohne die Ausrüstung zu beeinträchtigen. Tatsächlich ist alles von der Vorderseite des Geräts aus zu warten.

Das wassergekühlte VRF-System Multi V Water 5 von LG bietet eine breite Palette von Single-Frame-Modellen mit einem Gewicht zwischen 6 und 16 Tonnen. Das Gerät ermöglicht bis zu dreiteilige Kombinationsmodelle, die das Angebot auf bis zu 48 Tonnen erweitern.

„LG Multi V Water 5 vereint die Vorteile von Kühl- und luftgekühlten VRF-Systemen und vermeidet gleichzeitig die Nachteile von luftgekühlten VRF- und Kühlsystemen“, sagte Wilder. „LG kann die Dimensionierung von Multi V Water 5-Rohren mit Software unterstützen, was für Auftragnehmer von entscheidender Bedeutung ist.“

Die wassergekühlte VRV T-Serie von Daikin ist eine flexible und modulare energiesparende Alternative zu herkömmlichen zentralisierten Gerätelösungen wie Kaltwassersystemen oder Wasserwärmepumpen (WSHPs).

28 wassergekühlte VRV-Einheiten wurden kürzlich an der Duke Ellington School of the Arts, einer 25.000 Quadratmeter großen LEED GOLD High School in Washington, D.C., installiert und liefern eine Gesamtkapazität von 466 Tonnen.

Die wassergekühlten Verflüssigungssätze nutzen einen Kältemittelkreislauf, der im Kühlmodus Energie von den Innengebläsekonvektoren an die Kondensatoren überträgt. Anschließend nimmt ein Wasserkreislauf die abgegebene Energie auf und gibt sie über einen Kühlturm ab. Inverter-Kompressoren liefern präzise Kältemittelmengen an jeden Innengebläsekonvektor und reduzieren so den Energieverbrauch, indem sie variabel nur die Energie bereitstellen, die zum Heizen oder Kühlen des Raums erforderlich ist.

„Dank der Technologie zur Aufhebung der Wärmeabfuhr minimiert das wassergekühlte VRV-System die Wärmezufuhr zu einem Maschinenraum und reduziert so die zusätzliche Belastung durch die mechanische Raumklimatisierung“, sagte Kashinath. „Mit einem breiten Bereich an Einlasswassertemperaturen von nur 14 °C beim Heizen und bis zu 113 °C beim Kühlen ist die Daikin VRV T-Serie eine ideale Wahl für viele wassergekühlte/wasserbasierte kommerzielle Anwendungen.“

Die Schule hat seit ihrer Wiedereröffnung im Jahr 2017 mehrere Auszeichnungen gewonnen, darunter den Engineering News-Record Award für das „Beste K-12-Bildungsprojekt“ für die Region Mittelatlantik und den „First Award“ 2018, einen internationalen Preis für Architekturdesign für Nichtwohngebäude .

„Der beratende Ingenieur und der Maschinenbauunternehmer haben fleißig daran gearbeitet, die Gesamtlebenszykluskosten dieses Gebäudes zu optimieren, indem sie die wassergekühlten VRV-Fähigkeiten und -Funktionen von Daikin nutzten, den Wartungsaufwand reduzierten und die Effizienz steigerten, was die Schule noch viele Jahre lang erleben wird.“ sagte Tim Dorman, Vertriebsingenieur bei Havtech, der als Herstellervertreter des Projekts fungierte.

MODULARE WÄRMEPUMPE: Das modulare Wärmepumpensystem METUS PQHY kombiniert den Komfort einer Wasserquelle mit der VRF-Technologie. (Mit freundlicher Genehmigung von METUS)

Mitsubishi Electric Trane HVAC US verfügt über Einzelmodule von 6 bis 20 Tonnen sowohl im Wärmerückgewinnungs-PQRY als auch im Wärmepumpen-PQHY. Diese können für eine maximale Systemgröße von 28 Tonnen Kühlung kombiniert werden, was 336.000 Btu/h entspricht. Die kompakten Einheiten können auf einem vor Ort bereitgestellten Rack gestapelt werden, um den vertikalen Platz zu maximieren.

Im Jahr 2021 nutzte der Hauptsitz von Credit Human in San Antonio die wasserbasierten VRF-Systeme von METUS, um die Effizienz und Nachhaltigkeit seiner 12-stöckigen, 200.000 Quadratmeter großen Büroanlage zu maximieren.

Steve Hennigan, CEO von Credit Human, arbeitete mit dem METUS-Team an der Entwicklung eines wasserbasierten VRF-Wärmerückgewinnungssystems mit einer Kapazität von etwa 900 Tonnen, unterstützt durch 152 erdgebundene Brunnen, um den neuen Hauptsitz des Unternehmens zu konditionieren.

„Es geht um grundlegende physische und ökologische Verantwortung“, sagte Hennigan und beschrieb seine Entscheidung für das bodengebundene Wasserquellen-VRF-System von METUS. „Eines der Dinge, die die meisten Menschen in dieser Gegend des Landes nicht verstehen, ist, dass Wasser eine große Rolle spielt. Kühltürme verbrauchen viel Wasser, daher sind wir durch die Wahl eines Erdwärmesystems von der Entwurfsmöglichkeit mit sechs Kühltürmen auf nur zwei übergegangen. Allein diese Entscheidung reduzierte unseren Wasserverbrauch um mehr als 1 Million Gallonen Trinkwasser pro Jahr.“

Erdgebundene Systeme liefern eine relativ konstante Wassertemperatur, sodass das mechanische System mit optimierter Effizienz arbeiten kann. Besonders vorteilhaft sind diese Systeme an Orten wie San Antonio, wo die durchschnittlichen Außenlufttemperaturen zwischen Sommer- und Wintermonaten um fast 90 °C schwanken. Während die Winter in der Regel mild sind, zwingen die heißen und feuchten Sommer in der Region dazu, dass mechanische Luftsysteme härter arbeiten müssen, um den Innentemperatur-Sollwert eines Gebäudes zu erreichen. Im Vergleich dazu schwanken die Grundwassertemperaturen in einem viel geringeren Bereich von 10°-20°. Letztendlich sind in diesen Klimazonen verwendete wasserbasierte Systeme im Allgemeinen in der Lage, drei- oder viermal höhere Wirkungsgrade zu erzielen als luftbasierte VRF-Systeme.

„Das HVAC-System des Credit Human-Gebäudes erreicht ein hohes Maß an Energieeffizienz und Nachhaltigkeit“, sagte Steve Straus, Präsident von Glumac. „Das Erdwärmesystem, das aus 300 Fuß tiefen Brunnen besteht, unterstützt das wasserbasierte VRF-System von Mitsubishi Electric. Im Winter ist das System in der Lage, die in den Sommermonaten reichlich im Boden gespeicherte Wärme zu nutzen. Im Sommer wird die Wärme der Klimaanlage für die Warmwasserbereitung zurückgewonnen.

„Das wasserbasierte VRF-System ist wahrscheinlich das effizienteste System, das Sie für dieses Gebäude entwerfen können“, sagte Henry Delgado, Maschinenbauingenieur für die südwestliche Geschäftseinheit von METUS, der eine wesentliche Rolle bei der Systemkonstruktion spielte. „Es nutzt mehrere Ebenen der Wärmerückgewinnung und ermöglicht es Ihnen, Ihr System unabhängig von den Außenluftbedingungen zu gestalten. Das Gebäude selbst ist um 56 Prozent effizienter als ein typisches Gebäude mit der vorgeschriebenen Mindestausstattung. Es wird geschätzt, dass es aufgrund seines hocheffizienten Designs und seiner Systeme 1,45 Millionen Kilowatt Strom pro Jahr einspart.“