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Kühllast berechnen
Kühllastberechnung nach VDI 2078 — für Wohn- und Nichtwohngebäude.
Kühllast berechnenKaltwassersatz (Chiller): Funktion, COP/EER-Kennwerte, Auslegung nach Kühllast VDI 2078, Kältemittelauswahl, F-Gas und Free-Cooling-Integration.
Kühllastberechnung nach VDI 2078 — für Wohn- und Nichtwohngebäude.
Kühllast berechnenEin Kaltwassersatz (Chiller) ist eine Kälteanlage, die Wasser auf eine definierte Vorlauftemperatur (typisch 6–16 °C) abkühlt. Das Kaltwasser wird über ein isoliertes Rohrnetz zu Verbrauchern (Kühldecken, Fancoils, Klimageräte, Kühlregale) geführt, wo es Wärme aufnimmt, und als Rücklauf (typisch 10–22 °C) zum Chiller zurückgeführt, wo es erneut abgekühlt wird.
Der Kaltwassersatz entzieht dem Wasser im Verdampfer Wärme (Kältekreislauf) und gibt diese Wärme entweder über einen Rückkühler an die Außenluft ab (luftgekühlt) oder an ein Kühlwasser-Kreislauf (wassergekühlt).
Normen: DIN EN 14511 (Leistungsprüfung Kaltwassersätze), VDI 2078 (Kühllastberechnung)
| Typ | Wärmeabgabe | Anwendung | Vorteil |
|---|---|---|---|
| Luftgekühlt | Außenluft über Kondensator | Gebäude bis mittelgroß | Kein Kühlturm, einfacher |
| Wassergekühlt | Kühlturm oder Rückkühlwerk | Große Anlagen, Industrie | Höhere Effizienz |
| Reversibel (WP-Betrieb) | Heizen + Kühlen | Ganzjahresbetrieb | Heiz- und Kühlbetrieb |
| Free-Cooling-Chiller | Kältemaschine + Rückkühler | Klima nördlich 50°N | Sehr effizient |
| Kennwert | Beschreibung | Typischer Wert |
|---|---|---|
| COP / EER | Kälteleistung / Strombedarf (Vollast) | 3,0–5,5 |
| ESEER | European Seasonal EER (Teillast gewichtet) | 4,0–7,5 |
| IPLV | Integrated Part Load Value (USA-Standard) | 4,0–8,0 |
| Vorlauftemperatur | Kaltwasser-Austrittstemperatur | 6–16 °C |
| Temperaturspreizung | VL–RL Differenz | 4–10 K |
Der ESEER ist für europäische Standorte der relevantere Wert, da er das typische Teillast-Profil (100 %: 3 %, 75 %: 33 %, 50 %: 41 %, 25 %: 23 %) berücksichtigt.
Je höher die Vorlauftemperatur, desto höher die Effizienz des Chillers:
| Vorlauftemperatur | COP-Faktor (relativ) | Anwendung |
|---|---|---|
| 6 °C | 1,0 (Referenz) | Klimaanlagen, Fancoils |
| 10 °C | 1,15 | Decken-Fancoils |
| 14 °C | 1,30 | Kühldecken, BKA |
| 18 °C | 1,50 | Nacht-Free-Cooling |
Kühldecken und Betonkernaktivierung erlauben höhere Vorlauftemperaturen (14–18 °C) und verbessern damit die Chiller-Effizienz um 30–50 %.
Die Chiller-Leistung wird nach der Kühllast ausgelegt, die nach VDI 2078 berechnet wird:
Kühllast-Anteile:
Auslegungsregel: Der Chiller wird auf die Designkühllast (überwiegend 35 °C Auslegungstag, z. B. DWD-Referenzdaten) ausgelegt. Ein Sicherheitsfaktor von 10–20 % ist üblich.
| Kältemittel | GWP | Status 2026 | COP-Niveau |
|---|---|---|---|
| R134a | 1.430 | Phase-down | Referenz |
| R513A | 573 | Übergangsmittel | ≈ R134a |
| R1234ze | 7 | Zukunftssicher (HFO) | +2–3 % |
| R717 (Ammoniak) | 0 | Natürlich, toxisch | +10–15 % |
| R744 (CO₂) | 1 | Natürlich, Hochdruck | Gut für reversibel |
Für Kaltwassersätze mit Füllmengen > 5 t CO₂-Äquivalent gilt die F-Gas-Verordnung mit halbjährlicher Leckageprüfung.
Ab ca. 100 kW Kühllast und bei mehreren voneinander unabhängigen Kühlzonen lohnt sich ein Kaltwassersatz. Er ermöglicht Zentralisierung der Kältetechnik, einheitliche Regelung und bessere Energieeffizienz durch Teillastoptimierung.
Die Nennleistung in kW entspricht der maximalen Kühllast nach VDI 2078. Ein Puffer von 10–20 % ist sinnvoll. Zu groß dimensionierte Chiller haben schlechtes Teillastverhalten und erhöhen die Betriebskosten.
EER (Energy Efficiency Ratio) = Kühlleistung/Stromaufnahme im Kühlbetrieb. COP (Coefficient of Performance) = Heizleistung/Stromaufnahme im Heizbetrieb (bei reversiblen Chillers). Beide bei Vollast-Nennbedingungen (Eurovent-Norm: 12/7 °C Kaltwasser, 35 °C Außentemperatur).