Wohnraumkühlung: Daikin Multi-Split und Kühllast nach VDI 2078

Moderne Wohngebäude weisen dank hochgedämmter Gebäudehüllen und dichter Fensterkonstruktionen einen minimalen Heizwärmebedarf auf. Während diese Bauweise im Winter wertvolle Primärenergie spart, kehrt sich der physikalische Effekt in den Sommermonaten um: Solare Einstrahlungen über großzügige Glasflächen und interne Wärmelasten durch Personen sowie elektronische Verbraucher verbleiben im Baukörper. Ohne aktive Kühlung führt dies zu gravierenden thermischen Belastungen. Bei der Auslegung von Kühlsystemen für Einfamilienhäuser und Geschosswohnungsbauten rücken daher zwei Aspekte in den Vordergrund: Eine exakte Ermittlung der transienten Kühllasten und der Einsatz energieeffizienter Kältetechnik, wie sie Daikin mit modernen R32-Multi-Split-Lösungen bereitstellt.

Thermische Behaglichkeit und Kühllastermittlung: Normative Grundlagen

Ein behagliches Innenraumklima definiert sich nicht allein über die Raumlufttemperatur. Gemäß DIN EN ISO 7730 und DIN EN 16798-1 spielen Luftgeschwindigkeit, relative Feuchte und die Strahlungstemperatur der Umfassungsflächen eine entscheidende Rolle. Der Behaglichkeitsbereich nach dem Fanger-Modell (PMV- und PPD-Index) verlangt im Sommer typischerweise operative Temperaturen zwischen 23 und 26 °C bei einer relativen Raumluftfeuchte von 40 bis maximal 60 Prozent. Liegt die Enthalpie der feuchten Raumluft zu hoch, gerät die körpereigene Thermoregulation über Schweißverdunstung ins Stocken.

Zur Dimensionierung raumlufttechnischer und kältetechnischer Anlagen dient die VDI-Richtlinie 2078 (Berechnung der thermischen Lasten und Raumtemperaturen). Anders als vereinfachte statische Heizlastberechnungen erfordert die Kühllastberechnung ein dynamisches Simulationsverfahren. Hierbei werden die Wärmespeicherfähigkeit schwerer oder leichter Bauteile, die zeitliche Phasenverschiebung des Wärmeeintritts durch Wände und Decken sowie der Sonnenstand berücksichtigt. Typische spezifische Kühllasten in zeitgemäßen Wohnbauten liegen nach Berücksichtigung von außenliegendem Sonnenschutz meist zwischen 35 und 70 W/m² Wohnfläche, können jedoch in unverschatteten Dachgeschossen Spitzenwerte von über 100 W/m² erreichen.

Auslegungsbeispiel: Ermittlung des Kältebedarfs für drei Zonen

Zur Veranschaulichung der Systemdimensionierung dient ein freistehendes Einfamilienhaus mit drei zu klimatisierenden Hauptaufenthaltsräumen:

• Wohn-/Essbereich (Erdgeschoss, Süd-West-Ausrichtung, 45 m²): Spezifische Last 60 W/m² = 2,70 kW Kälteleistung.
• Schlafzimmer (Dachgeschoss, Süd-Ost-Ausrichtung, 20 m²): Spezifische Last 75 W/m² = 1,50 kW Kälteleistung.
• Heimbüro (Obergeschoss, West-Ausrichtung, 15 m²): Spezifische Last 65 W/m² = 0,98 kW Kälteleistung.

Die rechnerische Summe der Einzelkühllasten beträgt 5,18 kW. Da die jeweiligen Spitzenlasten zeitlich versetzt auftreten (Gleichzeitigkeitsfaktor g ≈ 0,80 bis 0,85), reicht kälteseitig ein zentrales Multi-Split-Außengerät mit einer Nennkälteleistung von rund 4,5 bis 5,0 kW aus. Dies verhindert unnötige Taktzyklen des Verdichters und sichert einen dauerhaften Betrieb im optimalen Teillastbereich.

Kältekreisprozess und Enthalpiebilanz bei der aktiven Entfeuchtung

Das physikalische Fundament der Raumkühlung bildet die Kompressionskältemaschine. Im linkslaufenden Kältekreislauf nimmt das Kältemittel im Verdampfer (Innengerät) Wärme aus der Raumluft auf. Dabei verdampft das Kältemittel bei niedriger Temperatur und geringem Sättigungsdruck. Ein elektronisch geregeltes Expansionsventil (EEV) dosiert den Kältemittelmassenstrom hochpräzise, sodass am Verdampferausgang eine definierte Überhitzung von typischerweise 3 bis 5 Kelvin gewährleistet bleibt, um Flüssigkeitsschläge im Verdichter auszuschließen.

Trifft die warme, feuchte Raumluft auf die Lamellenoberfläche des Verdampfers, kühlt sie sich ab. Sobald die Oberflächentemperatur des Wärmetauschers unter die Taupunkttemperatur der Raumluft sinkt – bei 26 °C und 50 Prozent relativer Feuchte liegt der Taupunkt bei etwa 14,8 °C –, kondensiert der in der Luft gebundene Wasserdampf. Die freiwerdende Phasenwechselenergie (Kondensationsenthalpie von rund 2.500 kJ/kg Wasser) wird vom Kältemittel aufgenommen und über das Kondensat abgeführt. Die gekühlte und entfeuchtete Zuluft sorgt für eine spürbare Absenkung der Schwüle.

Im nachfolgenden Scroll- oder Swing-Verdichter wird der Kältemitteldampf polytrop verdichtet, wobei Druck und Temperatur stark ansteigen. Im Verflüssiger (Außengerät) gibt das Kältemittel die Gesamtwärme – bestehend aus entzogener Raumwärme und elektrischer Verdichterarbeit – an die Außenluft ab und kondensiert unter Wärmeabgabe, bevor es im Expansionsventil wieder entspannt wird.

Gerätetechnik von Daikin: Inverter und Swing-Kompressoren mit R32

Daikin setzt in seinen Split- und Multi-Split-Baureihen wie Perfera, Stylish und Emura konsequent auf das Sicherheitskältemittel Difluormethan (R32, Sicherheitsgruppe A2L). Gegenüber dem früheren Kältemittel R410A weist R32 ein um rund 67 Prozent geringeres Treibhauspotenzial auf (GWP von 675 statt 2.088). Dank besserer thermodynamischer Stoffwerte – insbesondere höherer volumetrischer Kälteleistung und überlegener Wärmeleitfähigkeit – verringert sich die kältetechnische Füllmenge im Kreislauf um rund 20 bis 30 Prozent bei gleichzeitig gesteigertem Wirkungsgrad.

Herzstück der Daikin Außengeräte (beispielsweise der Baureihen 2MXM bis 5MXM) ist der patentierte Swing-Verdichter bzw. Doppel-Rollkolbenkompressor mit Neodym-Magnetmotoren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Rollkolbenverdichtern sind Kolben und Schieber als ein einziges Bauteil gefertigt. Dadurch entfällt der metallische Reibkontakt zwischen Trennschieber und Zylinderwand fast vollständig. Die mechanischen Reibungsverluste sinken, interne Kältemittelleckagen zwischen Hoch- und Niederdruckseite werden minimiert, und der Verschleiß wird drastisch reduziert.

In Verbindung mit einer mikroprozessorgesteuerten DC-Inverter-Pulsweitenmodulation moduliert das Aggregat stufenlos bis auf 15 bis 20 Prozent der Nennleistung herab. Dies vermeidet ineffiziente Start-Stopp-Zyklen und ermöglicht saisongemittelte Kälte-Arbeitszahlen (SEER nach DIN EN 14825) von über 8,50, was der Energieeffizienzklasse A+++ entspricht.

Übersicht technischer Kenngrößen gängiger Daikin Multi-Split-Kombinationen

| Außengerät / System | Max. Innengeräte | Nenn-Kälteleistung [kW] | SEER (Kühlen) | Energieeffizienzklasse | Min. Schalldruckpegel Innen [dB(A)] | | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | :--- | | Daikin 2MXM40A | 2 | 4,00 | 8,72 | A+++ | 19 | | Daikin 3MXM52A | 3 | 5,20 | 8,60 | A+++ | 19 | | Daikin 4MXM68A | 4 | 6,80 | 8,45 | A+++ | 20 | | Daikin 5MXM90A | 5 | 9,00 | 8,20 | A++ | 21 |

Akustik und Strömungsmechanik: Flüsterbetrieb in Wohn- und Schlafräumen

Neben der energetischen Effizienz ist die Schallemission das wichtigste Qualitätskriterium für den Einsatz in Wohnräumen. Nach TA Lärm gelten für reine Wohngebiete strenge Immissionsrichtwerte von 50 dB(A) tagsüber und nur 35 dB(A) während der Nachtruhe, gemessen 0,5 m außerhalb vor dem geöffneten Fenster schutzbedürftiger Räume.

Daikin erzielt bei wandhängenden Geräten Schalldruckpegel ab 19 dB(A) im leisen Nachtbetrieb, was an der menschlichen Hörschwelle liegt. Ermöglicht wird dies durch neu berechnete aerodynamische Querstromventilatoren mit unregelmäßiger Schaufelteilung, die tonale Frequenzspitzen brechen, sowie groß dimensionierte Lamellenwärmetauscher mit optimierten Rohrteilungen zur Minimierung des luftseitigen Druckverlusts. Der sogenannte Coanda-Effekt steuert zudem die Luftströmung kälteoptimiert entlang der Decke, sodass die gekühlte Luft sanft absinkt und keine unangenehmen Zuglufterscheinungen am Aufenthaltsort hervorruft.

Hydraulische und gebäudetechnische Integration

Für Betreiber, die ganzheitliche Konzepte realisieren möchten, bietet Daikin neben reinen Luft-Luft-Multi-Split-Systemen auch Verknüpfungen mit wassergeführten Wärmepumpen (Daikin Altherma Serie). Während klassische Fußbodenkühlungen über Flächenheizungen aufgrund drohender Taupunktunterschreitung am Estrich auf Vorlauftemperaturen von rund 18 °C begrenzt sind und vor allem keine aktive Entfeuchtung leisten können, entziehen Multi-Split-Systeme rasch Spitzenlasten und regulieren die absolute Raumfeuchte präzise. Die Kombination beider Systeme über intelligente Home-Energy-Management-Schnittstellen (wie Daikin ONECTA) ermöglicht eine lastgeführte Regelung, die dynamisch Photovoltaik-Eigenstrom vom Dach nutzt, um die Wohnbereiche vorausschauend vor Beginn extremer Nachmittagsspitzen zu temperieren.

Planer und Bauherren finden für die genaue kältetechnische Auslegung, Geräteauswahl und Zubehöre fundierte Unterstützung und ein breites Markensortiment im Fachhandel. Bei Fragen zu passenden Split- und Multi-Split-Geräten, Dimensionierung oder Montagezubehör steht die Expertise von Klimacorner.de zur Verfügung.

Hersteller-Videos und Social Media

Passende Videos des Herstellers:

• Daikin Multi-Split System Installation and Benefits

Aktuelle Beiträge des Herstellers in den sozialen Medien:

• LinkedIn – Daikin präsentiert innovative Inverter-Klimalösungen und ganzjährige Behaglichkeit für moderne Wohngebäude.