Mitsubishi Electric City Multi HVRF: Sicherheit und Effizienz

Dekarbonisierung und Sicherheitsanforderungen in der gewerblichen Klimatechnik

Die Planung moderner Raumluft- und Klimatechnik für gewerbliche Immobilien, Hotels, Verwaltungsgebäude und Bildungseinrichtungen steht vor einer doppelten Herausforderung: Auf der einen Seite fordern das Gebäudeenergiegesetz (GEG) und europäische Effizienzvorgaben maximale Jahresarbeitszahlen beim Kühlen und Heizen. Auf der anderen Seite setzt die novellierte F-Gase-Verordnung strikte Obergrenzen für fluorierten Kältemitteleinsatz fest, während die Sicherheitsnorm DIN EN 378 strenge Füllmengengrenzen in Aufenthaltsräumen vorschreibt.

Klassische Direktverdampfungssysteme (Variable Refrigerant Flow, VRF) leiten Kältemittel direkt bis in die wand- oder deckenintegrierten Innengeräte. Überschreitet das Kältemittelvolumen im Fall einer Leckage die maximal zulässige Grenzkonzentration bezogen auf das kleinste Raumvolumen, werden kostenintensive Sicherheitsmaßnahmen wie Leckagedetektoren, automatische Absperrventile und Notlüftungen verpflichtend. Genau hier setzt die Hybrid-VRF-Technologie (HVRF) von Mitsubishi Electric an, die als 2-Leiter-System konzipiert ist und Kältemittelkreislauf und wassergeführten Innenkreis intelligent voneinander trennt.

Thermodynamisches Funktionsprinzip: Der Hybrid-Kreislauf im Detail

Das Kernstück des Hybrid-VRF-Systems bildet die physische Entkopplung des primären Kältekreislaufs vom sekundären Gebäudeverteilnetz über einen zentralen Hybrid-BC-Controller (Building Controller).

[Außengerät City Multi]
       │  (Kältemittel R32 / R410A: Sauggas & Hochdruck-Heißgas)
       ▼
[Hybrid-BC-Controller mit Plattenwärmetauschern]
       │  (Wassergeführtes 2-Leiter-Netz: Vor- und Rücklauf)
       ├───────────────┬───────────────┐
       ▼               ▼               ▼
[Deckenkassette] [Kanalgerät]   [Wandgerät]

Primärkreis: Kompressionskältekreis und Inverter-Verdichter

Im Außengerät arbeitet ein hermetischer Scroll-Verdichter mit bürstenloser Gleichstrommotortechnik (BLDC-Inverter). Der thermodynamische Kreisprozess nutzt modernste Kältemittel wie R32, wodurch sich im Vergleich zu älteren R410A-Systemen nicht nur das Treibhauspotenzial (GWP von 675 statt 2.088) drastisch reduziert, sondern auch die spezifische volumetrische Kälteleistung steigt.

Der Verdichter komprimiert saugseitig überhitztes Kältemittelgas auf Verflüssigungsdruck. Die Druckgastemperatur und die Kältemittelmassenströme werden über elektronische Expansionsventile (EEV) in Abhängigkeit von Verdampfungs- und Verflüssigungstemperaturen geregelt. Anstatt das Kältemittel jedoch über Steigstränge bis in Büros oder Patientenzimmer zu leiten, endet der Kältekreislauf bereits im Technikraum oder Dachbereich am Hybrid-BC-Controller.

Sekundärkreis: Wärmeübertragung und Enthalpiedifferenz

Im HBC-Controller befinden sich hocheffiziente Plattenwärmetauscher aus profiliertem Edelstahl, die als Kältemittel-Wasser-Verflüssiger oder -Verdampfer fungieren. Hier erfolgt der Phasenübergang des Kältemittels:

• Kühlbetrieb: Das Kältemittel verdampft isobar im Plattenwärmetauscher und entzieht dem Sekundärwasser Wärme. Das gekühlte Wasser (typische Systemtemperaturen 7/12 °C oder im Niedrigenergiebereich 10/15 °C) wird über drehzahlgeregelte Hocheffizienzpumpen zu den Raumklimageräten gefördert.
• Heizbetrieb: Heißes Druckgas kondensiert im Plattenwärmetauscher und gibt seine Enthalpie an den Wasserkreislauf ab. Das Wasser erreicht je nach Betriebsmodus Vorlauftemperaturen bis zu 45 °C oder 50 °C.

Simultanes Kühlen und Heizen mit energetischer Wärmerückgewinnung

Die herausragende Stärke der City Multi R2-Hybrid-Plattform liegt im simultanen Betrieb über lediglich zwei Rohrleitungen. Während an der sonnenzugewandten Südseite eines Bürogebäudes Räume gekühlt werden müssen, erfordert die Nordfassade häufig Beheizung. Der HBC-Controller verschaltet die internen Plattenübertrager so, dass die aus den Kühlzonen abgeführte Wärme direkt zur Erwärmung des Heizkreises genutzt wird.

Der Verdichter im Außengerät muss in diesem Mischbetrieb lediglich die thermodynamische Differenzleistung erbringen, was zu extremen Wirkungsgradsteigerungen führt. System-COP-Werte von über 5,0 bis 7,0 im Mischbetrieb sind die Folge.

Technische Auslegung und Normenkonformität: DIN EN 378 und GEG

Die Auslegung von Kälte- und Klimaanlagen erfordert eine exakte Berechnung der Kühllasten nach VDI 2078 und der Heizlasten nach DIN EN 12831. Für die kältetechnische Sicherheit ist die Norm DIN EN 378 maßgeblich.

Praktische Berechnung der Kältemittelgrenzkonzentration

Nach DIN EN 378-1 gilt für das Sicherheitskältemittel R32 (Sicherheitsgruppe A2L) eine praktische Grenzwertkonzentration (Practical Limit) von $0,061 \text{ kg/m}^3$.

Angenommen, ein Hotelzimmer oder Einzelbüro weist folgende Dimensionen auf:

• Grundfläche: $A = 15 \text{ m}^2$
• Lichte Raumhöhe: $h = 2,5 \text{ m}$
• Raumvolumen: $V = 37,5 \text{ m}^3$

Bei einem klassischen Direktverdampfungssystem mit einer Gesamtfüllmenge von $M_{\text{ref}} = 12 \text{ kg}$ im Systemstrang würde sich bei einem vollständigen Leitungsabriss rechnerisch eine Konzentration ergeben von: $$c = \frac{12 \text{ kg}}{37,5 \text{ m}^3} = 0,32 \text{ kg/m}^3$$

Dieser Wert liegt um mehr als das Fünffache über dem zulässigen Grenzwert ($0,061 \text{ kg/m}^3$). Die Folge wären zwingende Absperrarmaturen, mechanische Zwangsbelüftung und Warnsensoren in jedem einzelnen Raum.

Der Systemvorteil des Mitsubishi Electric HVRF: Das Kältemittel bleibt vollständig auf den Außenbereich und den Technikraum beschränkt. In den Aufenthaltsräumen zirkuliert ausschließlich reines Wasser. Die Berechnung nach DIN EN 378 entfällt für die Nutzzonen vollständig, was die Brandschutz-, Sicherheits- und Versicherungskonzepte der Immobilie drastisch vereinfacht.

Systemvergleich: Konventionelles VRF vs. Hybrid-VRF vs. 4-Leiter-Kaltwasser

| Kriterium | Konventionelles R32 VRF | Mitsubishi Electric Hybrid VRF | Klassischer Kaltwassersatz (4-Leiter) | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Kältemittel in Aufenthaltsräumen | Ja (vollständiges Leitungsnetz) | Nein (ausschließlich Wasser) | Nein (ausschließlich Wasser) | | Rohrnetz-Architektur | 2- oder 3-Leiter Kältemittel | 2-Leiter (Kältemittel bis HBC, Wasser ab HBC) | 4-Leiter hydraulisch (2x Kühlen, 2x Heizen) | | Wärmerückgewinnung | Ja (voll integriert) | Ja (voll integriert via HBC) | Nur mit komplexer Hydraulik / 4-Leiter-Chiller | | Montageaufwand & Brandschutz | Aufwendige Kältemittellötungen | Einfache Kunststoff-/Kupfer-Wasserrohre | Hoher Montageaufwand für 4 Leitungsstränge | | Abtauverhalten im Winter | Mögliche Komforteinbußen | Pufferwirkung durch Wasserinhalt | Sehr stabil durch hydraulische Trägheit | | Austrittstemperatur am Innengerät | Sehr kühl (Zugluftrisiko bei falscher Einbringung) | Sanfte, moderate Ausblastemperaturen | Sanfte, moderate Ausblastemperaturen |

Akustik und Behaglichkeit: Vorteile der wassergeführten Inneneinheiten

Ein wesentlicher bauphysikalischer Vorzug der Hybrid-Technik betrifft den Raumkomfort nach DIN EN ISO 7730. Konventionelle Direktverdampfer arbeiten mit Expansionsventilen direkt an der Raumkassette. Beim Umschalten zwischen Heizen, Kühlen oder im dynamischen Teillastbetrieb können feine Strömungs- und Zischgeräusche des Kältemittels hörbar sein.

Beim City Multi Hybrid-System sitzen sämtliche Ventile zentral im HBC-Controller. Die Innengeräte – ob Euroraster-Deckenkassetten, Wandgeräte oder Kanalanschlussgeräte – werden geräuschlos von Wasser durchströmt. Mit Schalldruckpegeln ab 19 dB(A) im Teillastbetrieb eignen sich diese Systeme ideal für Bibliotheken, Tonstudios und Schlafräume in Hotelbauten.

Zudem sind die Oberflächentemperaturen an den Wärmetauschern der Innengeräte moderater als bei direkter Verdampfung. Dadurch wird die Raumluft im Kühlbetrieb weniger stark entfeuchtet, was ein Austrocknen der Schleimhäute verhindert und eine exzellente Behaglichkeit sicherstellt.

Wirtschaftlichkeit und BEG-Förderung 2026

Klimaanlagen, die im Reversierbetrieb heizen, gelten energetisch als vollwertige Luft-Luft- bzw. Luft-Wasser-Wärmepumpen. Im Rahmen der aktuellen Richtlinien zur Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) können moderne Inverter-Klimasysteme von Mitsubishi Electric gefördert werden, sofern sie als primäre Wärmeerzeuger im Bestandsgebäude eingesetzt werden oder bestehende fossile Heizungsanlagen substituieren.

Voraussetzung für die Inanspruchnahme von BAFA- oder KfW-Zuschüssen ist unter anderem:

• Der Nachweis der jahreszeitbedingten Raumheizungs-Energieeffizienz ($Η_s$) gemäß Ökodesign-Richtlinie bzw. EN 14825.
• Ein hydraulischer Abgleich des Sekundärnetzes bzw. ein dokumentiertes Einregeln der Luft- und Volumenströme.
• Die Einhaltung strenger Geräuschemissionsgrenzen nach TA Lärm für das Außengerät.

Durch die hohe saisonale Effizienz (SEER bis weit über 7,0 und SCOP über 4,5) amortisiert sich die Investition in Hybrid-Klimasysteme dank eingesparter Primärenergie und staatlicher Fördermittel innerhalb weniger Betriebsjahre.

Fazit und Planungsempfehlung für Fachbetriebe

Das City Multi Hybrid VRF-System von Mitsubishi Electric schließt die Lücke zwischen hocheffizienter Kältetechnik und sicherheitsorientierter Hydraulik. Planer und Fachhandwerker umgehen aufwendige Leckage-Überwachungssysteme nach DIN EN 378, ohne auf die Vorzüge simultanen Heizens und Kühlens mit Wärmerückgewinnung zu verzichten.

Für Fachplaner, Kälte-Klima-Betriebe und anspruchsvolle Bauherren bietet Klimacorner.de umfassende Beratung sowie marktführende Komponenten aus den Bereichen Klimaanlagen, Wärmepumpen und Kältetechnik. Individuelle Auslegungen, Kühllastberechnungen und die Abstimmung passender Systemkomponenten unterstützen die fachgerechte Umsetzung moderner Dekarbonisierungsprojekte.

Hersteller-Videos und Social Media

Passende Videos des Herstellers:

• How City Multi VRF Cooling Works | Mitsubishi Electric

Aktuelle Beiträge des Herstellers in den sozialen Medien:

• LinkedIn – 10 Jahre Hybrid VRF-Technologie von Mitsubishi Electric: Meilenstein für sichere und effiziente 2-Leiter-Klimasysteme.