Daikin VRV 5 Heat Recovery mit R32 und Shîrudo-Sicherheit

Die europäische F-Gase-Verordnung verschärft die Quotenregelungen für fluorierte Kältemittel schrittweise und stellt Planungsbüros wie Kälteanlagenbauer vor neue Herausforderungen. Gefordert sind Konzepte, die ein reduziertes Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) bieten, ohne Einbußen bei der thermodynamischen Effizienz oder den kältetechnischen Rohrleitungslängen hinnehmen zu müssen. Daikin begegnet diesen Anforderungen im gewerblichen Mehrzonen-Segment mit dem VRV 5 Heat Recovery System. Die Anlage überträgt das Einstoffkältemittel Difluormethan (R32) in anspruchsvolle 3-Leiter-Wärmerückgewinnungsnetze und integriert mit der herstellereigenen Shîrudo-Technologie ein normkonformes Sicherheitskonzept nach EN 378 und IEC 60335-2-40.

Thermodynamische Vorteile des Einstoffkältemittels R32 im Kältekreis

R32 weist einen GWP von 675 auf – rund 68 Prozent weniger als das jahrzehntelang im VRF-Bereich dominierende R410A (GWP 2088). Über die reine Treibhausgasbilanz hinaus bietet R32 handfeste thermodynamische Vorzüge im Kreisprozess der Kompressionskältemaschine. Durch die höhere volumetrische Kälteleistung (rund 1,6-mal höher als R410A) und den günstigen Enthalpiehub im Verdampfer sinkt der erforderliche Massenstrom im System.

In der Praxis reduziert sich das kältetechnische Füllvolumen um rund 10 bis 30 Prozent gegenüber vergleichbaren R410A-Konfigurationen. Kleinere Leitungsquerschnitte senken zudem die Druckverluste im Kältenetz, was die volumetrische Verdichtungsgüte verbessert. Da es sich bei R32 um ein reines Einstoffkältemittel handelt, tritt kein Temperatur-Glide auf. Dies erleichtert die präzise Verdampfungsregelung, vereinfacht die Absaugung im Servicefall und ermöglicht das Nachfüllen im gasförmigen wie im flüssigen Aggregatzustand.

3-Leiter-Systemarchitektur und simultane Wärmerückgewinnung

Das VRV 5 Heat Recovery System arbeitet mit einer 3-Leiter-Architektur, bestehend aus Hochdruck-Heißgasleitung, Niederdruck-Saugleitung und Flüssigkeitsleitung. Herzstück der internen Energieverschiebung sind die neu konstruierten BSSV-Umschaltboxen (Branch Selector Boxes). Sie ermöglichen jedem einzelnen Innengerät oder jeder Raumzone den unabhängigen Wechsel zwischen Kühlen und Heizen.

Funktionsprinzip der internen Energieverschiebung

Fällt in südorientierten Bürozonen oder Serverräumen Kühllast an, während nordseitige Räume Heizbedarf aufweisen, nimmt das System die Wärme im Verdampferbetrieb auf. Über die Sauggasleitung gelangt das Kältemittel zum Inverter-Scrollverdichter, der das Heißgas verdichtet. Anstatt die Verflüssigungswärme vollständig über den luftgekühlten Außenwärmetauscher an die Umgebung abzuführen, leitet die BSSV-Box das heiße Gas direkt in die als Kondensatoren arbeitenden Innengeräte der Heizzonen. Dort gibt das Fluid seine latente Kondensationswärme an die Raumluft ab. Der resultierende System-COP (Coefficient of Performance) übersteigt bei ausgeglichener Lastverteilung signifikant die Kennwerte getrennter Kälte- und Heizanlagen, da die Verdichterarbeit doppelt genutzt wird.

Kennzahlenvergleich: Kältetechnische Auslegung R410A vs. R32

| Parameter | Konventionelles System (R410A) | Daikin VRV 5 (R32) | Auswirkung / Praxisnutzen | | :--- | :--- | :--- | :--- | | GWP (AR4) | 2.088 | 675 | -68 % CO₂-Äquivalent für F-Gas-Quote | | Kältemittelfüllmenge | 100 % (Basis) | ca. 70 – 85 % | Geringere Systemfüllung, leichtere Zertifizierung | | Sicherheitsklasse (ISO 817) | A1 (nicht brennbar) | A2L (schwer entflammbar) | Sicherheitskonzept nach EN 378 / IEC 60335 erforderlich | | Temperaturgleit (Glide) | ca. 0,1 K (quasi-azeotrop) | 0,0 K (reines Fluid) | Stabile Verdampfung, einfaches Recycling | | Verdichter-Druckverhältnis | Moderat | Geringfügig höher | Optimiert durch Inverter-Zwischeneinspritzung |

Sicherheitsarchitektur Shîrudo: Normkonforme A2L-Integration

Da R32 nach ISO 817 und EN 378 als Kältemittel der Sicherheitsklasse A2L („schwer entflammbar“) eingestuft ist, definiert die Normung strenge Grenzwerte für die maximale Füllmenge bezogen auf das kleinste Raumvolumen. Die untere Zündgrenze (Lower Flammability Limit, LFL) von R32 liegt bei 0,306 kg/m³. Um die Raumgrenzen ohne aufwendige bauseitige Zusatzmaßnahmen einhalten zu können, hat Daikin die Shîrudo-Technologie entwickelt.

Mehrstufiges Sicherheitskonzept ab Werk

Das Shîrudo-System integriert kältetechnische Sensorik und Aktorik direkt in die Geräteinfrastruktur:

1. Integrierte R32-Sensoren: In den Deckenkassetten und Kanalgeräten überwachen werksseitig kalibrierte Sensoren kontinuierlich die Raumluft auf Kältemittelkonzentrationen.
2. Automatische Leckageabsperrung: Erkennt ein Sensor austretendes Kältemittel, schließen integrierte motorische Absperrventile in der BSSV-Umschaltbox sekundenschnell den betroffenen Leitungsstrang. Der Kältemittelaustritt bleibt auf den Inhalt des jeweiligen Innengeräts begrenzt.
3. Aktive Zwangsbelüftung: Das System aktiviert sofort den Ventilator des betroffenen Innengeräts sowie optional externe Abluftsysteme, um das Gemisch unter 25 Prozent der unteren Zündgrenze zu verdünnen.
4. Optisch-akustische Alarmierung: Ein Signalgeber warnt anwesende Personen rechtzeitig vor dem Erreichen kritischer Konzentrationen.

Durch diese werksseitige Typenzulassung nach IEC 60335-2-40 entfallen für Fachplaner komplexe externe Gaswarnanlagen oder zusätzliche Pufferbecken in kleinen Büroeinheiten oder Hotelzimmern.

Auslegung und hydraulisch-kältetechnische Dimensionierung

Für Kälteanlagenbauer gelten bei der Trassierung von R32-Systemen klare Richtlinien. Daikin ermöglicht beim VRV 5 Heat Recovery Außengeräteleistungen bis zu 90 kW im Verbund sowie Leitungslängen von bis zu 165 Metern (einfache Leitungslänge) zwischen Außeneinheit und entferntestem Innengerät. Der maximale Höhenunterschied zwischen Außen- und Innengeräten beträgt standardmäßig bis zu 50 Meter (erweiterbar bis 90 Meter bei Außenaufstellung oben).

Beispielrechnung: Kältemittel-Grenzkonzentration nach EN 378

Ein Besprechungsraum mit einer Grundfläche von 12 m² und einer lichten Höhe von 2,75 m besitzt ein Raumvolumen von: $$V = 12,\text{m}^2 \times 2{,}75,\text{m} = 33,\text{m}^3$$

Nach EN 378-1 gilt für Kältemittel der Klasse A2L die praxisbezogene Grenzkonzentration (Practical Limit) von: $$c_{\text{limit}} = 0{,}061,\text{kg/m}^3$$

Ohne aktive Sicherheitsmaßnahmen betrüge die maximal zulässige freisetzbare Kältemittelmenge im Raum: $$m_{\text{max}} = 33,\text{m}^3 \times 0{,}061,\text{kg/m}^3 = 2{,}013,\text{kg}$$

Enthält der gesamte Kältekreislauf inklusive Trassenfüllung beispielsweise 18 kg R32, würde eine Standard-Installation ohne Sicherheitsbeschränkung die Norm verletzen. Dank des Shîrudo-Absperrventils in der Zonenbox wird im Leckagefall jedoch nur das Innenraumregister isoliert (Inhalt typischerweise ca. 0,4 bis 0,8 kg). Die geforderte Konzentrationsgrenze wird somit selbst im Worst-Case-Szenario sicher unterschritten.

Fazit und Serviceaspekte im Kälteanlagenbau

Das Daikin VRV 5 Heat Recovery System demonstriert, wie die Umstellung auf zukunftsfähige Kältemittel in großvolumigen Gewerbegebäuden praxistauglich gelingt. Kälte- und Klimafachbetriebe profitieren von standardisierten Verlegerichtlinien, verringerten Leitungsdimensionen und einer lückenlosen Sicherheitskette, die Planungsrisiken minimiert.

Für Fachhandwerker und Planer, die energieeffiziente Kälte-, Klima- und Wärmepumpenkonzepte realisieren, bietet die Fachplattform Klimacorner.de umfassende technische Dokumentationen, Beratung zur F-Gas-Konformität sowie das passende Zubehörportfolio führender Hersteller.

Hersteller-Videos und Social Media

Passende Videos des Herstellers:

• Daikin VRV 5 - Shîrudo technology explained

Aktuelle Beiträge des Herstellers in den sozialen Medien:

• Instagram – DAIKIN Einblicke in moderne Produktportfolios und energieeffiziente Klimatechnik