Kälteerzeugung und Klimatisierung in DIN V 18599
EER, SCOP und Bilanzierung Kälte

EER (Energy Efficiency Ratio) ist der momentane Wirkungsgrad einer Kältemaschine am definierten Nennlastpunkt, üblicherweise bei A35/W7 (35 °C Außentemperatur, 7 °C Kaltwassertemperatur). Er beschreibt das Verhältnis von abgegebener Kälteleistung zu aufgenommener elektrischer Leistung. Der EER ist ein Vergleichswert für die Produktauswahl, bildet aber den realen Betrieb nur ungenau ab, da Kältemaschinen selten im Nennlastpunkt betrieben werden. SCOP und SEER (Seasonal Energy Efficiency Ratio) dagegen beschreiben den saisonalen Jahresmittelwert über alle Betriebszustände und Außentemperaturen. Für die DIN-V-18599-Bilanzierung ist der SCOP/SEER der relevante Kennwert, da er die Jahresenergieeinsparung realistisch abbildet. Typisch liegt der SEER eines modernen Kaltwasser-Chillers bei 3,5–5,0, der EER am Nennpunkt kann dagegen 2,5–3,5 betragen.

Free-Cooling ist wirtschaftlich, wenn die Außenluft- oder Rückkühltemperatur unter die erforderliche Vorlauftemperatur des Kühlnetzes fällt. Bei einem Standard-Kaltwassernetz mit 6/12 °C ist Free-Cooling ab einer Außentemperatur von typisch unter 10–12 °C möglich. In Deutschland sind das an vielen Standorten 2.500–4.000 Stunden pro Jahr. Je mehr Betriebsstunden mit Free-Cooling gedeckt werden können, desto schneller amortisiert sich die erforderliche Infrastruktur (Bypassventil, ggf. Wärmetauscher). Besonders wirtschaftlich ist Free-Cooling bei Rechenzentren oder Produktionsbetrieben, die ganzjährig und rund um die Uhr kühlen müssen. Durch Anhebung der Vorlauftemperatur (z. B. auf 10/16 °C bei Kühldecken) lassen sich die Free-Cooling-Stunden auf über 5.000 h/a erhöhen.

Die 42. BImSchV (Verordnung über Verdunstungskühlanlagen, Kühltürme und Nassabscheider) gilt für Nasskühlsysteme mit offenem Wasserkreislauf. Die behördlich geforderte technische Inspektion durch einen Sachkundigen kostet typisch 500–2.000 Euro je Anlage und Jahr, abhängig von Anlagengröße und Aufwand. Hinzu kommen die Kosten für mikrobiologische Wasserproben auf Legionellen: 100–300 Euro je Probe (mindestens halbjährlich vorgeschrieben). Für die erforderliche Gefährdungsbeurteilung und den Hygieneplan fallen einmalig 800–3.000 Euro an. Die Registrierung bei der zuständigen Behörde ist verpflichtend und kostenfrei. Wichtig: Bei Überschreiten des Legionellen-Grenzwerts von 1.000 KBE/100 ml muss die Anlage unverzüglich abgeschaltet und saniert werden – Betriebsausfall und Sanierungskosten können erheblich sein.

Ja, Kompressionskältemaschinen erzeugen als thermodynamisches Nebenprodukt immer Kondensationswärme auf einem höheren Temperaturniveau als die zu kühlende Seite. Diese Abwärme kann für Raumheizung, Trinkwarmwasserbereitung oder Prozesswärme genutzt werden, wenn das Temperaturniveau ausreicht. Moderne VRF/VRV-Systeme ermöglichen sogenannte „Heat-Recovery"-Betriebsmodi, bei denen verschiedene Gebäudezonen gleichzeitig gekühlt und geheizt werden – die Wärme aus dem Kühlbereich wird direkt in den Heizbereich transferiert. Sogenannte Heat-Recovery-Chiller erzeugen gleichzeitig Kaltwasser und Heizwasser auf einem definierten Temperaturniveau. In der DIN-V-18599-Bilanz wird diese Wärmerückgewinnung aus der Kältemaschine als Wärmequelle für Heizung oder TWW berücksichtigt und reduziert den entsprechenden Nutzenergiebedarf.

Die Bilanzierung der Kälteenergie erfolgt in DIN V 18599 in mehreren Schritten. In Teil 3 wird der thermische Kältebedarf Q_Kälte,Nutz monatlich je Lüftungszone ermittelt – aus Kühllast durch Transmission, solare Gewinne, interne Lasten (Personen, Beleuchtung, Geräte) und thermische Masse. In Teil 7 wird der Endenergiebedarf der Kälteerzeugung berechnet: E_Kälte,End = Q_Kälte,Nutz / SCOP. Da Kälte fast immer über Strom erzeugt wird, gilt der Primärenergiefaktor f_P,Strom = 1,8. Der Pumpenstrom für die Kälteverteilung und etwaige Zusatzkomponenten (Rückkühler, Regelventile) werden als Hilfsenergie gesondert erfasst. Free-Cooling-Stunden reduzieren den Anteil der maschinell erzeugten Kälteenergie und werden in der Bilanz berücksichtigt, wenn entsprechende Systemangaben vorliegen.