Daikin VRV 5 S-Series mit Sicherheitsarchitektur für R32

Sicherheitsarchitektur und Kältemittel-Management in modernen Split- und VRV-Systemen

Im Zuge der verschärften Vorgaben der europäischen F-Gase-Verordnung (EU) 2024/573 steht die gewerbliche und anspruchsvolle private Klimatechnik vor einer doppelten Herausforderung: Das Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) der eingesetzten Kältemittel muss drastisch gesenkt werden, während gleichzeitig strenge Sicherheitsanforderungen für Aufenthaltsräume einzuhalten sind. Während bei Kaltwassersätzen und Monoblock-Außeninstallationen zunehmend Propan (R290, A3) genutzt wird, bleibt im Bereich der Direktverdampfung (DX-Systeme) wie Multi-Split- und Mini-VRV-Anlagen das Sicherheitskältemittel R32 (Difluormethan, Sicherheitsklasse A2L) der maßgebliche Industriestandard. Mit einem GWP von 675 weist R32 eine um etwa zwei Drittel geringere Treibhauswirkung auf als das lange dominierende Gemisch R410A (GWP 2088).

Als Kältemittel der Sicherheitsgruppe A2L ist R32 schwer entflammbar, erfordert bei der Innenraumaufstellung jedoch eine akribische Einhaltung der Sicherheitsnormen DIN EN 378 sowie DIN EN 60335-2-40. Hier setzt Daikin mit seiner aktuellen VRV 5 S-Series und der proprietären Shîrudo-Technologie an: Das System integriert sicherheitsrelevante Komponenten direkt ab Werk in die Innengeräte, sodass selbst bei kleinsten Raumflächen keine aufwendigen externen Schutzeinrichtungen nachgerüstet werden müssen.

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Thermodynamische Grundlagen: Warum R32 in DX-Systemen dominiert

Der Kältekreisprozess einer Kompressionskälteanlage basiert auf den vier Hauptkomponenten: Verdichter, Verflüssiger (Kondensator), Expansionsorgan und Verdampfer. Für den thermodynamischen Wirkungsgrad ist die Enthalpiedifferenz des Kältemittels während des Phasenwechsels ausschlaggebend. R32 besitzt im Vergleich zu R410A eine um rund 20 Prozent höhere spezifische volumetrische Kälteleistung und eine deutlich höhere Verdampfungsenthalpie. Dies ermöglicht schlankere Rohrleitungsquerschnitte, reduziert Druckverluste und senkt die erforderliche Füllmenge im System um rund 10 bis 30 Prozent.

Leistungs- und Stoffwertvergleich gängiger Kältemittel in der Klimatechnik

| Parameter / Kennwert | R410A | R32 (Daikin Standard) | R290 (Propan) | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Sicherheitsklasse (ISO 817) | A1 (nicht brennbar) | A2L (schwer entflammbar) | A3 (hochentzündlich) | | GWP (AR4 / AR6) | 2088 / 2256 | 675 / 771 | 3 / 0,02 | | Untere Zündgrenze (LFL) | Keine | 0,307 kg/m³ | 0,038 kg/m³ | | Normalsiedepunkt (1,013 bar) | -51,4 °C | -51,7 °C | -42,1 °C | | Dichte Dampf (bei 0 °C) | 30,5 kg/m³ | 20,4 kg/m³ | 14,4 kg/m³ | | Eignung für Innenraum-DX | Standard (auslaufend) | Hoch (mit Sensorlogik) | Sehr stark limitiert |

Durch die Verwendung des Reinstoffs R32 – im Gegensatz zu zeotropen oder azeotropen Gemischen – entfällt zudem ein Temperaturgleit (Glide) während des Phasenwechsels im Wärmeübertrager. Das vereinfacht das Kältemittel-Recycling im Sinne geschlossener Wertstoffkreisläufe erheblich.

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Die Funktionsweise der Shîrudo-Technologie nach DIN EN 378

Nach der Normenreihe DIN EN 378 (Teil 1 bis 4) sowie der Gerätenorm DIN EN 60335-2-40 (Anhang GG) darf die Kältemittelfüllmenge bei Kältemitteln der Klasse A2L eine kritische Konzentrationsgrenze im Fehlerfall nicht überschreiten. Kommt es zu einer Leckage im Rohrnetz oder an der Bördelverbindung eines Innengeräts, sinkt das schwerere Kältemittel zu Boden. Die maximale Füllmenge $m_{max}$ ohne zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen berechnet sich vereinfacht nach der Formel:

$$m_{max} = 2,5 \cdot LFL^{5/4} \cdot h_0 \cdot \sqrt{A}$$

Dabei steht $LFL$ für die untere Zündgrenze (bei R32: $0,307\text{ kg/m}^3$), $h_0$ für die Montagehöhe des Innengeräts (z. B. $2,2\text{ m}$ für Wandgeräte oder $2,5\text{ m}$ für Deckenkassetten) und $A$ für die Grundfläche des kleinsten angeschlossenen Raumes.

Beispielrechnung: Kältemittellimitierung ohne Schutzmaßnahmen

Für einen Raum mit einer Grundfläche von $A = 12\text{ m}^2$ und einer wandhängenden Inneneinheit ($h_0 = 1,8\text{ m}$):

• $LFL^{5/4} = 0,307^{1,25} \approx 0,229$
• $\sqrt{A} = \sqrt{12} \approx 3,464$
• $m_{max} = 2,5 \cdot 0,229 \cdot 1,8 \cdot 3,464 \approx 3,57\text{ kg}$

In größeren Multi-Split- oder Mini-VRF-Systemen, bei denen die Gesamtfüllmenge aufgrund langer Rohrleitungstrassen schnell $5\text{ bis }8\text{ kg}$ R32 übersteigt, wäre eine Installation in solchen Einzelräumen normativ unzulässig.

Daikin löst diesen Zielkonflikt in der VRV 5 S-Series durch das Shîrudo-Konzept: Jede Inneneinheit verfügt ab Werk über integrierte Halbleiter-Kältemittelsensoren sowie schnell schließende Absperrventile. Registriert der Sensor austretendes R32, werden die Absperrventile der betroffenen Einheit binnen Sekundenbruchteilen motorisch geschlossen. Zeitgleich erfolgt ein akustischer und optischer Alarm, und das Außengerät stoppt den Verdichter oder schaltet in einen Notbetrieb mit automatischer Umpumpfunktion (Pump-Down). Hierdurch wird die wirksame Leckagemenge strikt begrenzt, sodass die VRV 5 S-Series selbst in Räumen ab einer Fläche von lediglich $10\text{ m}^2$ ohne zusätzliche bauseitige Wand-Leckagedetektoren installiert werden kann.

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Komponenten und Regelgüte: Inverter-Verdichter und elektronische Expansionsventile

Im Herzen der Außengeräte der VRV 5 S-Series arbeitet ein hermetischer Daikin Swing-Verdichter (bzw. Scroll-Verdichter in höheren Leistungsklassen) mit stufenlosem DC-Inverterantrieb. Der Inverter wandelt die netzseitige 50-Hz-Wechselspannung über einen Zwischenkreis in eine frequenz- und spannungsvariable Drehstromversorgung für den bürstenlosen Permanentmagnetmotor um. Dies minimiert Anlaufströme und verhindert verlustbehaftetes Takten.

1. Verdampfungstemperatur-Regelung (VRT - Variable Refrigerant Temperature): Das System passt die Verdampfungstemperatur im Kühlbetrieb dynamisch zwischen $3\text{ °C}$ und $16\text{ °C}$ an die momentane Teillast an. Bei geringer Wärmelast hebt die Steuerung die Verdampfungstemperatur an, wodurch die Druckdifferenz über dem Verdichter sinkt. Dies schont den Kompressor und verbessert den saisonalen Energiewirkungsgrad (SEER) signifikant.
2. Elektronische Expansionsventile (EEV): Präzise Schrittmotoren steuern den Einspritzquerschnitt in die Lamellenwärmeübertrager mit bis zu 2000 Einzelschritten. Dies garantiert eine konstante Überhitzung (Superheat) von typischerweise $3\text{ bis }5\text{ K}$, was den Verdampfer voll ausnutzt und Flüssigkeitsschläge im Verdichter zuverlässig ausschließt.
3. Kompensation von Druckverlusten: Durch optimierte Mikrokanal- und Rippenrohrwärmetauscher wird die luft- und kältemittelseitige Druckdifferenz minimiert. Das senkt den Strombedarf der Axialventilatoren, deren Schalldruckpegel im Nachtmodus auf unter $40\text{ dB(A)}$ reduziert werden kann.

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Gebäudeautomation und IoT: Smarte Steuerung über Daikin Onecta

Ein zentraler Hebel für die Systemeffizienz nach DIN EN ISO 52120-1 (Gebäudeautomation) ist die intelligente Betriebsführung. Die Daikin-Systeme binden sich wahlweise über Schnittstellenmodule an übergeordnete Gebäudeleitsysteme (BACnet/IP, Modbus) an oder nutzen für den Gewerbe- und gehobenen Wohnbereich die Daikin Onecta Cloud-Plattform.

Über Onecta lassen sich Betriebsmodi (Kühlen, Heizen, Entfeuchten, Lüften), Zeitprogramme und Sollwerte für einzelne Zonen raumweise parametrieren. Algorithmen zur Präsenzerkennung über die in den Komfort-Kassetten integrierten 2-Zonen-Intelligent-Eye-Sensoren drosseln die Leistung automatisch, sobald ein Raum unbesetzt ist. Dies verhindert Energieverschwendung und richtet den Zuluftstrom gezielt an anwesenden Personen vorbei, um Zuglufterscheinungen gemäß thermischer Behaglichkeitsnorm DIN EN ISO 7730 zu unterbinden.

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Fazit und Praxishinweise für Fachplaner

Die Kombination aus dem thermophysikalisch vorteilhaften Kältemittel R32 und einer integrierten Sicherheitsarchitektur wie Daikins Shîrudo-Technologie schließt die Lücke zwischen strikten F-Gase-Quotensenkungen und den anspruchsvollen Brandschutzanforderungen in Gebäuden. Planer und Handwerksbetriebe profitieren von deutlich reduzierten bürokratischen Hürden: Da viele Konfigurationen der Mini-VRV-Klasse unter dem CO₂-Äquivalent von 5 Tonnen bleiben, entfallen jährliche Dichtheitsprüfpflichten nach F-Gase-Verordnung in zahlreichen Standardanwendungen.

Für eine normgerechte Auslegung von Split-Klimageräten, Mini-VRV-Systemen und passenden Wärmepumpenkomponenten bietet der Fachhandel umfassende Planungsunterstützung. Auf www.klimacorner.de finden Fachbetriebe, Bauherren und Gewerbekunden ein abgestimmtes Sortiment an Daikin-Klimatechnik, R32-Systemen sowie herstellerneutraler Fachberatung für die Auslegung kältetechnischer Anlagen.