Geht es um die Kühlung von Räumen, Gebäuden oder Prozessen, stehen mit dem Direktverdampfer und dem Kaltwassersatz grundsätzlich zwei Wege zur Auswahl. Während Erstere klein, kompakt und effizient arbeiten, versprechen Kaltwassersätze eine hohe Flexibilität. Sie kommen ohne große Kältemittelmengen aus, transportieren Energiemengen über weite Entfernungen und sind einfach erweiterbar.
Durch die freie Kühlung, die komplett ohne Kältekreislauf auskommt, bieten Kaltwassersysteme außerdem hohe Einsparpotenziale. Aufgrund der zahlreichen Vor- und Nachteile beider Systeme stellt sich die Frage, ob ein Direktverdampfer oder ein Kaltwassersatz für das nächste Projekt besser geeignet ist. Deutsche-Thermo.de vergleicht beide Lösungen und zeigt, worin die Unterschiede liegen.
Die Themen im Überblick
Die Bedeutung der Klimatechnik steigt im Laufe der Zeit
Durch undichte Gebäudehüllen und geringe Dämmstandards kam es vor einigen Jahren weniger auf die Kühlung an. Vor allem in Wohngebäuden lag der Fokus auf der Heizung, wenn es um nennenswerte Energieeinsparungen ging.
Kühlbedarf steigt durch effizientere Gebäudekonzepte
Durch den anhaltenden Bauboom und immer höhere Anforderung an die Effizienz moderner Gebäude ändert sich das. Denn dichte und gut gedämmte Hüllflächen verlieren nur wenig Wärme. Sie heizen sich unter Umständen aber stark auf und können dem Komfort somit schaden. Auch wenn Beleuchtungsanlagen sowie elektrische Geräte heute immer weniger Wärme abgeben: Kommen in dichten Gebäuden vermehrt Lüftungsanlagen zum Einsatz, steigt damit auch der Kühlbedarf.
Gebäudekühlung beeinflusst den Endenergieverbrauch
Die Gebäudekühlung macht damit einen immer größeren Teil des Endenergiebedarfs aus. Sie beeinflusst die Baukosten, wirkt sich maßgebend auf die Betriebskosten aus und bietet häufig hohe Energieeinsparpotenziale. Auch im Hinblick auf das Erreichen der Klimaschutzziele 2050 dürfen Planer und Betreiber die Technik heute nicht mehr außer Acht lassen. Sie müssen individuell passende Konzepte finden und häufig eine Entscheidung zwischen Direktverdampfer und Kaltwassersatz treffen.
Ziele der Kühltechnik für moderne Gebäude und Prozesse
Das optimale Kühlsystem arbeitet sparsam. Es lässt sich einfach installieren, erfordert möglichst wenig speziell ausgebildetes Fachpersonal (Stichwort: Fachkräftemangel) und ist für die Zukunft gerüstet. Es kommt außerdem mit geringen Platzverhältnissen aus, setzt auf geringe Kältemittelfüllmengenmengen sowie Mittel mit geringem GWP. Doch auf welches System treffen diese Eigenschaften zu: Auf Direktverdampfer oder Kaltwassersatz?
Direktverdampfer oder Kaltwassersatz: Viele Kriterien entscheiden
Geht es um die Entscheidung für Direktverdampfer oder Kaltwassersatz, sind viele Aspekte zu bedenken. Die folgende Tabelle zeigt die wichtigsten Vergleichskriterien im Überblick.
| Kriterium für Direktverdampfer oder Kaltwassersatz | Beschreibung |
|---|---|
| Energieeffizienz | Wie effizient lässt sich mit einem Kühlsystem Wärme aus Gebäuden oder Prozessen abführen? Wie viel CO2 entsteht dabei und wie hoch ist der Verbrauch fossiler Energieträger? Im Hinblick auf die Klimaschutzziele 2050 spielt die Energieeffizienz eine immer größere Rolle. Da sie sich in Zukunft stärker auf die Betriebskosten auswirken wird, nimmt ihre Bedeutung aber auch für Anlagenbetreiber zu. Denn die Energieeffizienz beeinflusst auch die Wirtschaftlichkeit von Gebäuden und Prozessen. |
| Platz für die Technik | Umbauter Raum ist teuer und für Haustechnik bleibt immer weniger Platz. Anlagen, die hier ohne viel Zubehör auskommen, punkten. Das Gleiche gilt für Systeme, die sich problemlos und möglichst ohne Einbußen in der Effizienz im Außenbereich aufstellen lassen. Kommen zunehmend große Lüftungsanlagen aufs Dach, lässt dabei auch die Statik nicht viele Freiräume. |
| Flexibilität im Einsatz | In vielen Bereichen ist die Kühltechnik nur zeitweise erforderlich oder vorübergehend zu verstärken. Ein System, welches flexibel oder sogar mobil auf solche Veränderungen reagieren kann, bringt in der Praxis viele Vorteile. |
| Funktionsumfang | Welchen Funktionsumfang bieten Direktverdampfer oder Kaltwassersätze? Können Sie Luft auch beheizen und entfeuchten oder sorgen sie allein für die Kühlung? |
| Komplexität | Eine hohe Komplexität erhöht die Baukosten. Sie sorgt eher für Fehler in der Ausführung, kann mit technischen Störungen einhergehen und mindert zumeist auch die Effizienz. Einfach und zuverlässig lautet daher die Devise, wenn es um zufriedenstellende Kühltechnik geht. |
| Installationsanforderungen | Fachkräfte sind schon heute schwer zu bekommen – und in Zukunft wird sich dieses Problem verstärken. Geht es um eine Entscheidung für Direktverdampfer oder Kaltwassersatz, spielen daher auch die Installationsanforderungen eine wichtige Rolle. Ohne speziell ausgebildete Fachkräfte lassen sich Anlagen dabei schneller und günstiger installieren. |
| Kältemittelfüllmengen | Kältemittel ist klimaschädlich und/oder gefährlich für die menschliche Gesundheit. Es kann giftig oder brennbar sein und hohe bauliche Anforderungen verursachen. Um Letztere auf ein Minimum zu reduzieren, Anlagen sicher zu betreiben und zukünftige Restriktionen zu umgehen, sind geringe Kältemittelmengen zu bevorzugen. Welches System erfüllt diese Anforderung besser – Direktverdampfer oder Kaltwassersatz? |
| Kältemittelwechsel | Die F-Gase-Verordnung führt dazu, dass Kältemittelpreise steigen. Manche Mittel sind nicht mehr verfügbar und ein Austausch ist nötig. Um hier auf der sicheren Seite zu stehen, sollte heute und in Zukunft ein einfacher Kältemittelwechsel möglich sein. |
| Um- und Nachrüstbarkeit | Entwickeln sich Gebäude und Anlagen gut, steigen mit der Zeit auch die Anforderungen an die Technik. So ist es bei Ausbauten oder Erweiterungen nötig, auch die Kühltechnik zu erweitern. Genauso wichtig ist es, flexibel auf sich verändernde Raumsituationen und raumklimatische Anforderungen reagieren zu können. Auch diese Vorgabe sollte eine zukunftsfähige Kälteanlage erfüllen. |
| Aufbau und Verteilung | Wesentlich für die Entscheidung zwischen Direktverdampfer oder Kaltwassersatz ist die Länge der Verteilung. Liegen große Entfernungen zwischen Kältezentralen und Wärmeübertragern im Raum, müssen die gewählten Systeme damit zurechtkommen. |
Direktverdampfer: Funktion und Eigenschaften im Überblick
Direktverdampfer ist der Oberbegriff für Kälteanlagen, die Kältemittel in den zu kühlenden Bereich einbringen. Die Medien strömen hier über einen Wärmeübertrager. Sie nehmen Energie aus dem Raum oder auch der Lüftungsanlage auf und verdampfen direkt. Der heiße Kältemitteldampf strömt anschließend über Kältemittelleitungen zu einem Verdichter, der mit dem Druck auch die Temperatur anhebt. Ist der Kältemitteldampf warm genug, gibt er thermische Energie an die Außenluft ab. Die Kältemitteltemperatur sinkt und das Medium geht allmählich wieder in den flüssigen Aggregatzustand über. Ein Expansionsventil stellt diesen vollständig wieder her, sodass der Kreislauf im Verdampfer des Systems von vorn beginnen kann.
Effiziente Technik mit breitem Modulationsbereich
Moderne Direktverdampfer arbeiten mit Invertertechnik, um die Leistung des Verdichters und damit auch die Kühlleistung in einem breiten Bereich modulieren zu können. Sie lassen sich außerdem zu Kaskaden verbinden und reagieren somit flexibel ohne Takten auf sich verändernde Anforderungen. Die Geräte verbrauchen nie mehr Energie als nötig und erreichen dadurch eine sehr hohe Effizienz.
Direktverdampfer kommen mit wenig Platz aus
Neben der Energieeffizienz schneiden Direktverdampfer auch in puncto Platz besonders gut ab. Denn die Anlagen bestehen in der Regel aus mindestens einem Verdampfer sowie einer Zentraleinheit. Pufferspeicher, zusätzliche Pumpen oder Druckhaltestationen sind nicht nötig und sorgen unterm Strich für geringere Anschaffungskosten.
Einfacher Aufbau und großer Funktionsumfang
Vor allem Anlagen mit wenigen Verdampfern sind einfach aufgebaut. Sie erfordern keine große Peripherie und lassen sich unkompliziert auch in bestehende Gebäudestrukturen integrieren. Ein weiteres Plus ist der hohe Funktionsumfang: So können Anlagenbetreiber Räume oder Prozesse mit einem Direktverdampfer nicht nur kühlen. Sie können die Zu- oder Raumluft sogar beheizen oder entfeuchten. Beides sorgt für einen zunehmenden Komfort und dafür, dass Klima- und Lüftungszentralen kompakter ausfallen können.
Kältemittelmengen bringen Nachteile mit sich
Schneiden Direktverdampfer in den Bereichen Effizienz, Platz und Funktionsumfang sehr gut ab, bringen die großen Kältemittelmengen auch Nachteile mit sich. Ein Beispiel dafür ist die Installation, welche nur durch geschulte Kältemittelbauer erfolgen darf. Mehr Kältemittel erhöht außerdem das Gefahrenpotenzial, wodurch auch die baulichen Anforderungen an Haus und Technik steigen.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich dann, wenn hohe Kosten oder gesetzliche Bestimmungen den Austausch des Kältemittels erfordern. Da die gesamte Anlage eines Direktverdampfers für die eingesetzten Medien optimiert wurde, ist das häufig nicht ohne Weiteres möglich.
Geringe Flexibilität erfordert genaue Planung
Einmal installiert, lassen sich Direktverdampfer-Systeme nicht mehr so einfach umbauen. Wer das vor hat, etwa um zusätzliche Räume zu klimatisieren, muss häufig die gesamte Anlagenplanung überarbeiten. Da das mit einem großen Aufwand verbunden ist, lohnt sich von Beginn an eine zukunftsweisende und detaillierte Planung. Zu beachten ist, dass die Leitungslängen begrenzt sind. So sollten zwischen Kältesystem und Verdampfer nicht mehr als 60 bis 80 Meter liegen.
Kaltwassersatz: Funktion und Eigenschaften im Überblick
Kommt ein Kaltwassersatz zur Kühlung zum Einsatz, lassen sich Anlagen grundsätzlich anders aufbauen. Denn hier befindet sich die gesamte Kältetechnik in einer zentralen Einheit, die sich in aller Regel vor dem Haus oder auf dem Dach aufstellen lässt. Im Inneren dieser Einheit laufen die gleichen Prozesse ab, die auch die Funktion der Direktverdampfer ermöglichen. Das heißt: Ein Kältemittel wird verdampft, verdichtet, gekühlt und schlussendlich wieder entspannt.
Kaltwassersatz kühlt Wärmeträger anstatt der Luft
Der größte Unterschied dabei ist, dass das Kältemittel im Kaltwassersatz keine Luft, sondern einen flüssigen Wärmeträger herunterkühlt. Bei dem Medium handelt es sich in aller Regel um Wasser, welchem Frostschutzmittel beigemischt sein kann. Dieses strömt gekühlt aus dem Kaltwassersatz heraus und zirkuliert durch das Haus. Dort nimmt es Wärme über Luftregister oder Fan-Coils auf, bevor es mit höheren Temperaturen zum Kaltwassersatz zurückfließt.
Flexibilität und Installation ohne Kältemitteltechniker
Da im Haus nur Wasser zirkuliert, lassen sich Kälteanlagen mit Kaltwassersatz auch ohne Kälteanlagenbauer installieren. Die Leitungssysteme sind einfach erweiterbar und bei Bedarf auch an veränderliche Anforderungen anpassbar. Möglich ist es darüber hinaus auch, Kaltwassersätze und Fan-Coils mobil zu nutzen. Die Verbindung zwischen den einzelnen Einheiten erfolgt dabei über flexible Leitungen, die sich einfach und über weite Strecken hinweg verlegen lassen.
Zusätzliche Komponenten benötigen mehr Platz
Damit das Kaltwasser in der Hausanlage zirkuliert, sind allerdings zusätzliche Komponenten erforderlich. Beispiele dafür sind Pumpen, Druckhaltestationen und Pufferspeicher, die nicht nur mehr Platz benötigen, sondern auch die Komplexität erhöhen. Um trotzdessen für eine hohe Effizienz sorgen zu können, kommt es auf eine optimale Planung der Hydraulik an.
Auch Kaltwassersätze können kühlen und heizen
Geht es um den Funktionsumfang, stehen Kaltwassersätze den Direktverdampfern fast in nichts nach. Denn neben der Hauptaufgabe, dem Kühlen, sind auch die wasserbasierten Systeme mit einer energiesparenden Heizfunktion ausgestattet. Das zirkulierende Wasser nimmt Wärme dann im Kaltwassersatz auf, um diese über Luftregister oder Fan-Coils an die Anlage abgeben zu können. Da die Wassertemperatur beim Kühlen höher als die Kältemitteltemperatur in einem Verdampfer ist, lässt sich allerdings weniger Feuchtigkeit aus der Luft kondensieren.
Freie Kühlung und Inverter-Technik für hohe Effizienz
Besonders hohe Einsparpotenziale ergeben sich beim Kaltwassersatz, wenn die Außentemperaturen niedrig sind. Denn dann kann die Anlage auf den Kälteprozess verzichten. Sie leitet das zu kühlende Wasser direkt durch die Wärmeübertrager, um thermische Energie unmittelbar an die Außenluft abgeben zu können. Ohne den Kältemittelkreislauf benötigt die Anlage deutlich weniger Strom. Sie arbeitet günstiger und schont zudem die Umwelt. Sind die Außentemperaturen zu hoch, sodass die freie Kühlung nicht funktioniert, sorgen moderne Verdichter mit Inverter-Technik für eine bedarfsgerecht hohe Energieeffizienz.
Weniger Kältemittel für geringere Anforderungen
Ein weiterer Vorteil: Im Vergleich zu Direktverdampfern enthalten Kaltwassersätze wesentlich weniger Kältemittel. Sie mindern auf diese Weise die schädlichen Auswirkungen auf die Umwelt und sorgen dafür, dass an die gesamte Installation geringere Anforderungen gestellt sind. Müssen Experten das Kältemittel einmal tauschen, lässt sich das deutlich einfacher und vor allem auch kostensparender realisieren. Auch Kaltwassersätze zum Mieten sind verfügbar, um schnell auf alternative oder sogenannte Low-GWP-Kältemittel ausweichen zu können. Günstig ist das vor allem auch dann, wenn der Phase-Down der F-Gase-Verordnung zu einer Preissteigerung der eigentlich verwendeten Kältemittel führt.
Fazit: Direktverdampfer oder Kaltwassersatz – was ist besser?
Ein Vergleich von Direktverdampfer und Kaltwassersatz zeigt, dass beide Lösungen Stärken und Schwächen haben. So sind Erstere beispielsweise besonders platzsparend, wohingegen Kaltwassersätze sehr flexibel einsetzbar sind. Sie ermöglichen theoretisch unbegrenzt große Netze und lassen sich auch von Heizungsbauern installieren. Ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal ist außerdem die Kältemittelfüllmenge, welche im Kaltwassersatz besonders gering ist. Das mindert die Anforderungen an die Technik und spart hohe Kosten. Die folgende Tabelle zeigt, wie Direktverdampfer und Kaltwassersatz im Vergleich abschneiden.
| Kriterium für Direktverdampfer oder Kaltwassersatz | Direktverdampfer | Kaltwassersatz |
|---|---|---|
| Energieeffizienz | hoch | hoch |
| Platz für die Technik | gering | teilweise höher |
| Flexibilität im Einsatz | gering | hoch |
| Funktionsumfang | Entfeuchten, Kühlen, Beheizen | Kühlen, Beheizen |
| Komplexität | gering | teilweise höher |
| Installationsanforderungen | Kältemittelbauer | gering |
| Kältemittelfüllmengen | hoch, dadurch teils höhere Anforderungen | gering, dadurch keine besonderen Anforderungen |
| Kältemittelwechsel | nur unter hohem Aufwand | vergleichsweise einfach möglich |
| Um- und Nachrüstbarkeit | nur unter hohem Aufwand | vergleichsweise einfach möglich |
| Aufbau und Verteilung | begrenzte Entfernung zur Wärmequelle | unbegrenzte Entfernung, flexibel und erweiterbar |
Geht es um zukunftsfähige Lösungen, die sich flexibel an die Anforderungen von Gebäuden und Prozessen anpassen lassen, sind Kaltwassersätze die beste Wahl. Sie arbeiten zudem besonders effizient und punkten mit Kostenvorteilen bei Installation und Betrieb.
Kommt es in zentralen Lüftungsanlagen auf die Entfeuchtung an, sind Hybridanlagen besonders interessant. Direktverdampfer mit vergleichsweise geringer Leistung und Baugröße ergänzen die Kaltwassersätze dann, um die Vorteile beider Systeme kombinieren zu können.
FAQ: Häufige Fragen und Antworten
Was unterscheiden einen Direktverdampfer vom Kaltwassersatz?
Während Direktverdampfer Kältemittel mittels Wärmeübertrager direkt an das zu kühlende Medium (in der Regel Luft) heranführen, kommt bei Kaltwassersätzen ein zusätzlicher Wasserkreislauf zum Einsatz. Dieser führt thermische Energie aus Räumen, Anlagen oder Prozess ab und transportiert sie zum Kaltwassersatz, der Wärme letztlich an die Umgebung abgibt.
Worin liegen die Vor- und Nachteile der Direktverdampfer?
Direktverdampfer sind kompakt aufgebaut. Sie arbeiten effizient und können ihre Leistung durch Inverter-Technik und Kaskaden-Systeme in einem breiten Bereich modulieren. Nachteilig ist, dass das gesamte System mit Kältemittel gefüllt ist. Auf diese Weise sind baulich höhere Anforderungen zu erfüllen. Die Entfernung zwischen Kälteanlage und Verdampfereinheit ist auf 60 bis 80 Meter begrenzt und Um- oder Nachrüstarbeiten sind nicht ohne Weiteres möglich.
Worin liegen die Vor- und Nachteile der Kaltwassersätze?
Kaltwassersätze bündeln die gesamte Kältetechnik in einem, außen stehendem Gerät. Sie nutzen einen Wasserkreislauf, um Wärme aus Räumen, Anlagen oder Prozessen abführen zu können und lassen sich daher auch ohne Kälteanlagenbauer installieren. Die geringeren Kältemittelmengen verringern die baulichen Anforderungen und im Betrieb ist es einfacher möglich, Verteilnetze zu erweitern oder abzuändern. Der zwischengeschaltete Kaltwasserkreislauf setzt die Effizienz allerdings etwas herab. Er erfordert zusätzliche Komponenten, welche wiederum mehr Platz voraussetzen. Außerdem ist eine optimale Hydraulik Voraussetzung für eine hohe Effizienz.
Ist es sinnvoll, beide Systeme miteinander zu kombinieren?
Ja, denn auf diese Weise lassen sich auch die Vorteile beider Systeme nutzen. Ein Beispiel ist die zentrale Lüftungsanlage, welche sich mit Kaltwasser kühlen lässt. Kommt es darüber hinaus auf die Entfeuchtung an, kommt eine zusätzliche Direktverdampfer-Anlage zum Einsatz. Diese ist dann allerdings kleiner. Sie enthält weniger Kältemittel und kommt ohne die größten Nachteile der Technik aus.
