Mitsubishi Electric Klimatechnik im Systemverbund

Thermodynamischer Wandel in der modernen Klimatechnik

Die Anforderungen an gebäudetechnische Gesamtsysteme unterliegen im Spätjahr 2026 einer beispiellosen Dynamik. Verschärfte Grenzwerte durch die europäische F-Gase-Verordnung, anspruchsvolle Vorgaben des Gebäudeenergiegesetzes (GEG) bezüglich des Einsatzes erneuerbarer Energien sowie die Kriterien der Bundesförderung für effiziente Gebäude (BEG) verlangen nach ganzheitlichen Ansätzen. Für Planer und TGA-Fachhandwerker reicht es längst nicht mehr aus, Heizen, Kühlen und mechanische Lüftung als getrennte Gewerke zu betrachten. Vielmehr verschmelzen Kältekreisprozesse, Lüftungstechnik mit Wärmerückgewinnung und hydraulische Wärmeverteilung zu einer systemischen Einheit.

Hersteller stehen vor der Herausforderung, Kältemittel mit niedrigem Treibhauspotenzial (Global Warming Potential, GWP) mit maximalen Jahresarbeitszahlen (JAZ) und saisonalen Leistungszahlen (SEER und SCOP) zu vereinen. Mitsubishi Electric begegnet dieser Aufgabenstellung mit einer umfassenden Portfolio-Harmonisierung: Vom dezentralen Inverter-Split-Segment über R32-basierte VRF-Systeme mit modularer Sicherheitsarchitektur bis hin zur neu eingeführten R290-Großwärmepumpenserie CAHV, die Leistungsbereiche bis in den Quartiersmaßstab hinein erschließt.

Kältekreis-Grundlagen: Warum R290 und R32 thermodynamisch überzeugen

Um die Auslegung moderner Klimakonzepte nachvollziehen zu können, lohnt der Blick auf die thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten des Kaltdampf-Kompressionskältekreises. Der theoretische Grenzwert für den Gütegrad einer Wärmepumpe bzw. Kältemaschine wird über den Carnot-Prozess beschrieben:

$$\mathrm{COP}{\text{Carnot}} = \frac{T{\text{Warm}}}{T_{\text{Warm}} - T_{\text{Kalt}}}$$

wobei die Temperaturen in Kelvin anzusetzen sind. In der Praxis führt jedes Kelvin geringere Temperaturdifferenz zwischen Verdampfungstemperatur $T_0$ und Verflüssigungstemperatur $T_c$ zu einem Effizienzgewinn von rund zwei bis drei Prozent. Hierbei spielt die Wahl des Kältemittels eine zentrale Rolle:

• Propan (R290): Als natürlicher Kohlenwasserstoff besitzt R290 einen GWP-Wert von unter 1 (nach AR6/F-Gase-Verordnung bei ca. 0,02 bis 3) und exzellente thermophysikalische Transporteigenschaften. Durch eine flache Dampfdruckkurve und hohe kritische Temperatur (ca. 96,7 °C) lassen sich im Kältekreis Vorlauftemperaturen von bis zu 75 °C bei gleichzeitig moderatem Hochdruck realisieren. Zudem minimieren die günstigen Stoffwerte die Druckverluste in Plattenwärmetauschern und Rohrleitungen.
• Difluormethan (R32): Mit einem GWP von 675 weist R32 eine signifikant höhere volumetrische Kälteleistung als herkömmliches R410A auf. Dadurch können Kältemittelfüllmengen um bis zu 20 bis 30 Prozent reduziert werden. Das Kältemittel ermöglicht in mehrzonigen VRF- und Multi-Split-Anlagen kompakte Leitungsquerschnitte bei geringem Strömungswiderstand.

Durch den Einsatz drehzahlgeregelter BLDC-Inverter-Verdichter und elektronischer Expansionsventile (EEV) wird der Kältekreis dynamisch auf die geforderte Verdampferüberhitzung eingeregelt. Dies verhindert Flüssigkeitsschläge im Verdichter, sichert einen optimalen Enthalpiehub und maximiert den Teillast-Wirkungsgrad gemäß DIN EN 14825.

Die neue CAHV-Serie: R290-Großtechnik schließt die Lücke zum Quartier

Ein zentraler technologischer Meilenstein im aktuellen Portfolio von Mitsubishi Electric ist das Luft-Wasser-Wärmepumpensystem CAHV auf R290-Basis. Während bisherige Monoblock-Wärmepumpen für Ein- und kleinere Mehrfamilienhäuser typischerweise im Bereich von 5 bis 14 kW operieren, stößt die CAHV-Serie in eine neue Leistungskategorie vor:

• Einzelleistung: 40 kW thermische Nennleistung pro Außengerät.
• Kaskadierung: Nahtlose Verschaltung von bis zu 7 Einheiten zu einem Gesamtverbund von bis zu 280 kW.
• Temperaturniveau: Bereitstellung von bis zu 75 °C Vorlauftemperatur selbst bei tiefen Außenlufttemperaturen bis hinab zu -15 °C (Einsatzgrenze bis -25 °C).

Dieses Aggregat schließt exakt jene Lücke, an der standardmäßige Ecodan-Kaskaden an praktische Grenzen stoßen. In gewerblichen Objekten, Bürogebäuden und bestehenden Wohnanlagen mit Radiatornetzen ermöglicht das Monoblock-Konzept den vollständigen Verbleib des brennbaren Kältemittels R290 (Sicherheitsklasse A3 nach DIN EN 378) im Freien. Über hydraulische Schnittstellen mit diffusionsdichten Leitungen und Pufferspeichern wird die Wärme direkt in das Gebäude transportiert, wodurch im Innenbereich keinerlei Kältemittel-Sicherheitsauflagen anfallen.

Leistungsvergleich gängiger Kältekreiskonzepte in der Gebäudeautomation

| Systemparameter | R290 Monoblock Großwärmepumpe (CAHV) | R32 VRF-System (City Multi YXM) | R32 Single-/Multi-Split (MSZ-Serie) | | :--- | :--- | :--- | :--- | | Hauptanwendungsbereich | Zentralheizung, Nahwärmenetze, Gewerbe | Mehretagen-Büros, Mischgebäude | Einzelräume, Arztpraxen, Kleinbüros | | Kältemittel / GWP | R290 (Propan) / GWP < 1 | R32 / GWP 675 | R32 / GWP 675 | | Max. Vorlauf- / Raumtemp. | Bis 75 °C Vorlauf (hydraulisch) | Direktverdampfung Heizen/Kühlen | Direktverdampfung Heizen/Kühlen | | Sicherheitskonzept | Außenaufstellung Monoblock (DIN EN 378) | Integrierte R32-Sensorik & Ventile | Raumvolumenbezogene Füllgrenzen | | Gleichzeitiges Heizen/Kühlen | Nein (bzw. über 4-Rohr-Hydraulik) | Ja (bei 2-Leiter R2-Ausführung) | Nein (Umschaltbetrieb) | | Jahresarbeitszahl / SEER | SCOP bis > 4,5 (mittlere Zone) | SEER > 7,5 / SCOP > 4,8 | SEER bis 8,6 / SCOP bis 4,6 |

City Multi YXM und Lossnay: Raumlufttechnik und VRF-Klimatisierung synchronisiert

Für komplexe Innenraumstrukturen, in denen parallel gekühlt und geheizt werden muss, bildet die City Multi YXM VRF-Serie mit R32 das Herzstück. Durch die patentierte 2-Leiter-Technik mit zwischengeschalteten R2-Verteilern (BC-Controllern) wird thermische Energie aus Zonen mit hohem Kühllastbedarf – etwa sonnenexponierten Fassadenräumen oder Serverräumen – direkt über die Kältemittelleitung zu den Zonen mit Wärmebedarf transferiert. Dieser thermische Energieverbund senkt die elektrische Leistungsaufnahme des Gesamtgebäudes drastisch.

Zur Erfüllung der raumlufttechnischen Anforderungen nach VDI 6022 und DIN EN 16798 werden diese Direktverdampfer-Systeme durch dezentrale und zentrale Lossnay-Lüftungseinheiten ergänzt. Die Enthalpie-Wärmetauscher übertragen nicht nur sensible Wärme, sondern über eine mikroperforierte Membran auch Feuchte zwischen Fortluft und Außenluft. Dies verhindert im Winter zu trockene Raumluft und reduziert im Sommer die Entfeuchtungslast der Klimainnengeräte um bis zu 30 Prozent.

Praxis-Dimensionierung: Auslegungsrechnung für ein Gewerbeobjekt

Um den systemischen Vorteil eines abgestimmten Gesamtklimakonzepts zu verdeutlichen, dient folgende praxisnahe Belegrechnung für ein Bürogebäude mit 1.200 m² Nutzfläche:

• Spezifischer Heizwärmebedarf: 55 W/m² bei Norm-Außentemperatur -10 °C $\rightarrow$ Gesamt-Heizlast: $P_{\text{Heiz}} = 66\text{ kW}$.
• Spezifische Kühllast: 45 W/m² bei Außenluft 34 °C $\rightarrow$ Gesamt-Kühllast: $P_{\text{Kühl}} = 54\text{ kW}$.
• Lüftungsvolumenstrom: $V = 3.600\text{ m}^3/\text{h}$ für 120 Personen ($30\text{ m}^3/\text{h}$ pro Person nach DIN EN 16798-1).

Thermodynamische Auswertung der Lüftungsrückgewinnung:

Ohne Wärmerückgewinnung berechnet sich die Lüftungsheizlast bei Normaußentemperatur ($T_{\text{Außen}} = -10,^\circ\text{C}$, $T_{\text{Raum}} = 20,^\circ\text{C}$) zu:

$$\dot{Q}_{\text{Lüftung, ohne WRG}} = V \cdot c_p \cdot \rho \cdot \Delta T = \frac{3600}{3600} \cdot 1{,}005 \cdot 1{,}204 \cdot 30 = 36{,}3\text{ kW}$$

Durch den Einsatz von Lossnay-Enthalpietauschern mit einem Rückwärmzahl-Wirkungsgrad von $\eta_{\text{WRG}} = 0{,}78$ reduziert sich diese Last wie folgt:

$$\dot{Q}_{\text{Lüftung, real}} = 36{,}3\text{ kW} \cdot (1 - 0{,}78) = 7{,}99\text{ kW}$$

Die Heizlast des Gebäudes sinkt netto um über 28 kW. Für das verbleibende Lastprofil wird die Heizgrundlast über eine CAHV-R290-Einheit (40 kW) monovalent in Niedertemperatur-Deckenstrahlplatten eingespeist, während die Zonen-Klimatisierung und Spitzenlastdeckung über ein City Multi YXM VRF-System mit 28 kW Kälteleistung und direkter Raumtemperaturregelung erfolgt. Dies gewährleistet minimale Betriebskosten und erfüllt sämtliche GEG-Vorgaben mühelos.

Fazit und Planungsempfehlung für die Praxis

Die Zusammenführung von Propan-Großwärmepumpen, modernen R32-Invertern und feuchterückgewinnender Wohnungslüftung unterstreicht den technologischen Wandel: Einzelgeräte treten zugunsten vernetzter Gesamtlösungen zurück. Planer sollten bei Neubau- und Sanierungskonzepten stets das Zusammenspiel aus Direktverdampfung, hydraulischen Übergabestationen und Gebäudeleittechnik über Schnittstellen wie BACnet oder Modbus prüfen.

Für Fachbetriebe, Installateure und Planer, die hochwertige Klimatechnik, Wärmepumpensysteme und Lüftungsmodule führender Hersteller passgenau auslegen und beschaffen möchten, steht das Team von www.klimacorner.de mit technischer Beratung, Planungssupport und einem breiten Produktsortiment zur Seite.

Hersteller-Videos und Social Media

Passende Videos des Herstellers:

• City Multi VRF R32 YXM Series Overview
• Mitsubishi Electric Lossnay Ventilation Explained

Aktuelle Beiträge des Herstellers in den sozialen Medien:

• LinkedIn – Mitsubishi Electric Living Environment Systems informiert über die neuesten Entwicklungen und Produktprogramme der Klima-, Lüftungs- und Wärmepumpentechnik.
• Facebook – Aktuelle Produkt-Updates und Praxislösungen rund um Klimatechnik und moderne Wärmepumpen von Mitsubishi Electric Deutschland.