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Wärmepumpen-Kaltwassersatz | Heizen und Kühlen im 4-Leiter-System
Ein Wärmepumpen-Kaltwassersatz liefert Kalt- und Warmwasser aus einem Gerät. So können Krankenhäuser, Hotels und Produktionsstätten beides nutzen, statt parallel einen Kaltwassersatz und einen separaten Heizkessel zu betreiben. Koven Air baut die Plattform für gleichzeitiges Heizen und Kühlen im 4-Leiter-System auf denselben Verdichterbaureihen auf, die wir seit 2007 ausliefern. Bei zwei dokumentierten Installationen erreicht die vor Ort gemessene kombinierte Effizienz (ICOP) 7,82–8,5 – die tatsächlichen Projektdaten finden Sie weiter unten, nicht einen Marketing-Multiplikator.
Beratung zur Auslegung anfordern
200–1,500
Kühlleistung (RT)
7.82–8.5
Gemessener ICOP im Simultanbetrieb (Felddaten)
R134a / R410A / R1234ze
Kältemittel je Plattform
3,2–5 Jahre
Dokumentierte Amortisation gegenüber einem Zweiersystem
CE · ISO 9001
Zertifizierungen
4 Jahre
Nachgewiesener Betrieb vor Ort (2022–2026)
Warum Krankenhäuser und Hotels gleichzeitig heizen und kühlen müssen – und weshalb zwei Systeme nicht die einzige Lösung sind
Ein Wärmepumpen-Kaltwassersatz ist ein wassergeführtes System, das über denselben Kältekreislauf Kalt- und Warmwasser erzeugt. Dazu nutzt es entweder ein Umschaltventil oder eine separate Wärmerückgewinnung im 4-Leiter-System, um beides gleichzeitig bereitzustellen. Je nachdem, welcher Anbieter oder Ingenieur die Spezifikation erstellt hat, wird dieselbe Gerätekategorie auch als Kaltwassersatz mit Wärmerückgewinnung bezeichnet. Das Funktionsprinzip ändert sich durch die Bezeichnung nicht.
Die zentrale Energieversorgung eines Krankenhauses stellt rund um die Uhr Kaltwasser für Operationssäle und Serverräume sowie gleichzeitig Warmwasser für den Sanitärbedarf und Nachheizregister bereit. „Einen Kaltwassersatz kaufen, einen Heizkessel kaufen und beide betreiben“ galt lange als Standardlösung. In einem eigenen Produkt-Webinar zu modularen Wärmepumpensystemen beantwortet Trane eine verwandte Frage direkt:
„Sind Zusatzheizkessel bei modularen Wärmepumpensystemen immer erforderlich? Nein, Zusatzheizkessel sind bei modularen Wärmepumpen nicht immer erforderlich.“
Damit korrigiert das Entwicklungsteam eines Wettbewerbers selbst die Annahme, ein Wärmepumpen-Kaltwassersatz sei lediglich ein Kaltwassersatz mit einem als Reserve angeflanschten Heizkessel. Bei einer dokumentierten Installation von Koven Air versorgt ein Krankenhauskomplex mit Operationssälen seit 2022 4-Leiter-Geräte. Sie ersetzten genau die Kombination aus „Kaltwassersatz + Gaskessel“ und sind seit vier Jahren ohne diese in Betrieb. Die vollständigen Projektdaten finden Sie weiter unten im Abschnitt zu den Anwendungen.
Technischer Hinweis: Umkehrbarer Kreislauf und vollständige Wärmerückgewinnung
Ein reversibler Wärmepumpen-Kaltwassersatz wechselt mithilfe eines Umschaltventils zwischen Heizen und Kühlen und arbeitet jeweils nur in einem Modus. Pro Zyklus wird Wärme in eine Richtung übertragen. Ein Kaltwassersatz mit Wärmerückgewinnung im 4-Leiter-System arbeitet über ein zweites Verflüssiger-/Verdampferpaar gleichzeitig in beiden Modi und überträgt Wärme in beide Richtungen.
Bei einem herkömmlichen wassergekühlten Kaltwassersatz entzieht der Verdichter dem Kaltwasserkreislauf am Verdampfer Wärme und gibt sie anschließend am Verflüssiger ab. Normalerweise wird sie direkt an einen Kühlturm oder in einen Verflüssigerwasserkreislauf geleitet, wo sie an die Atmosphäre abgegeben wird und verloren geht. Kaltwassersätze mit Wärmerückgewinnung halten diese Verflüssigerwärme hingegen zurück: Die während der Kühlung entstehende Abwärme wird über einen zweiten Wärmetauscher in einen Warmwasserkreislauf geleitet, statt an einen Kühlturm abgegeben zu werden. Das ist das gesamte Prinzip der Wärmerückgewinnung. Der Kältekreislauf selbst ändert sich nicht, sondern nur der Verbleib der Verflüssigerwärme.
Die öffentlich zugänglichen Produktunterlagen von Multistack beziffern den Unterschied zwischen den beiden Ansätzen zur Wärmerückgewinnung direkt: Ein speziell dafür vorgesehener Verflüssiger zur vollständigen Wärmerückgewinnung liefert am selben Verdichter 4–6× mehr nutzbare Wärme als ein Desuperheater zur teilweisen Wärmerückgewinnung. Das ist der Unterschied zwischen „etwas kostenloser Wärme“ und „einer echten zweiten Leistung“ – Kühlung und wassergeführtes Heizen aus derselben Verdichterarbeit, statt eine Leistung an die Atmosphäre abzugeben.
Eine Wärmepumpe wie diese erzeugt keine Wärme aus Brennstoff, sondern transportiert sie. Das ist das Funktionsprinzip jeder Wärmepumpe, hier angewendet auf eine Konfiguration mit gleichzeitigem Betrieb im 4-Leiter-System. Ein Heizkessel verbrennt fossile Brennstoffe, um Wasser zu erwärmen. Ein Wärmepumpen-Kaltwassersatz überträgt stattdessen Wärme und nutzt dafür den Strom, der den Verdichter für die Kühlung ohnehin antreibt. Dadurch wird die Wärmeversorgung eines Gebäudes von einem separaten Posten für fossile Brennstoffe zu einem Teil desselben Stromverbrauchs wie die Kälteanlage – ein nachhaltigerer Weg, als einen größeren Heizkessel hinzuzufügen.
Diese Lösung macht sich nicht nur im Technikraum, sondern auch bei der Investitionsplanung bemerkbar. Wer den Austausch eines Kaltwassersatzes und eines Heizkessels als zwei separate Posten budgetiert, kalkuliert mit zwei Verdichtern, zwei Regelungssystemen und zwei Wartungsverträgen – obwohl beide Anlagen den Großteil ihrer Betriebszeit auf dieselben Schwankungen der Gebäudelast reagieren. Ein einzelnes 4-Leiter-Gerät reduziert die Zahl der Geräte. Dieses Argument überzeugt Beschaffungsteams, noch bevor sie eine Effizienzkennzahl betrachten.
Wärmepumpen-Kaltwassersätze von Koven Air: Leistung, COP und Zertifizierungen im Überblick
Die meisten Herstellerseiten zeigen entweder Leistung, Effizienz oder ein Zertifizierungszeichen – selten alle drei Werte für ein tatsächlich installiertes Gerät. Koven Air liefert Plattformen für gleichzeitiges Heizen und Kühlen im 4-Leiter-System in zwei Bauarten: eine zentrale Baureihe mit Doppelschraubenverdichter und eine verteilte modulare Baureihe mit Scrollverdichtern. Hier sind die Felddaten zu beiden, keine Katalogprognosen:
| Parameter | Standard-Kaltwassersatz mit Doppelschraubenverdichter (nur Kühlung) | 4-Leiter-Schraubenverdichter (zentral, KASG-2xx) | Modularer 4-Leiter-Scrollverdichter (verteilt, KASG-0xxH) |
|---|---|---|---|
| Kühlleistung | 93–1.000 RT | Plattformbereich 200–1.500 RT (unten ist ein 240 RT-Gerät abgebildet) | 60–80 RT je Modul, bis zu 16 parallel geschaltet |
| Nennleistung je Gerät | Nur Kühlung | 849 kW Kühlung / 1.060 kW Heizen | 281 kW Kühlung / 315 kW Heizen |
| Kombinierter ICOP (Simultanbetrieb) | n/a – nur Einzelbetrieb | Auslegung 7.74 / vor Ort gemessen 7.82 | Auslegung 8.9 / vor Ort gemessen 8.5 |
| Effizienz (Einzelbetrieb) | Kühl-COP 5,56–5,83 | EER/COP 5,5–6,5 | EER/COP 5,5–6,5 |
| Kältemittel | R134A / R1234yf | R134a | R410A |
| Verdichter | Doppelschraubenverdichter | Halbhermetischer Doppelschraubenverdichter, stufenlose Leistungsregelung | Vollhermetischer Scrollverdichter, mehrstufige Leistungsregelung |
| Betriebsmodi | Nur Kühlung | Kühlen / Heizen / Simultanbetrieb, automatische Umschaltung | Kühlen / Heizen / Simultanbetrieb / Wärmerückgewinnung für Trinkwarmwasser |
| Temperaturbereich für Kalt- und Warmwasser | n/a | 5–15°C / 35–55°C | 5–18°C / 35–55°C |
| Geeignete Bauart | — | Ein oder zwei große Geräte, N+1-Redundanz | Viele kleine Geräte, automatische Fehlerisolierung |
| AHRI-IPLV-Referenz | 6.8–7.8 | Bezug auf Prüfdaten der Doppelschraubenverdichter-Plattform | Bezug auf Prüfdaten der modularen Scrollverdichter-Plattform |
| Zertifizierungen | CE, ISO 9001/14001/45001 | Identisch | Identisch |
Welche Bauart geeignet ist, hängt davon ab, wie sich die Last im Gebäude verteilt, nicht nur von der Gesamtleistung:
- Eine große gleichzeitige Last an einem Ort eignet sich besonders für die zentrale Schraubenverdichter-Plattform (KASG-2xx): etwa ein Komplex mit Operationssälen und Intensivstation, eine zentrale Anlage für den gesamten Standort und in der Regel ein Betriebsgerät plus ein Reservegerät für Redundanz.
- Auf mehrere Zonen verteilte Lasten sprechen hingegen für die modulare Scrollverdichter-Plattform (KASG-0xxH): etwa Hotelzimmer auf einem Kreislauf, öffentliche Bereiche auf einem anderen und die Wärmerückgewinnung für Trinkwarmwasser auf einem dritten. Bis zu 16 Geräte können parallel geschaltet werden; fällt ein Modul aus, wird es automatisch isoliert.
- Der entscheidende Unterschied liegt in der Anlagenbauart – wenige große Geräte oder viele kleine, parallel geschaltete Geräte. Beide arbeiten nach demselben Grundprinzip des gleichzeitigen Betriebs im 4-Leiter-System.
Marktpositionierung und Vergleich mit Wettbewerbern
Ingenieure, die sich mit dieser Gerätekategorie befassen, vergleichen typischerweise eine kleine Auswahl an Marken: Wärmepumpen-Kaltwassersätze von Trane, ein Wärmepumpen-Kaltwassersatz aus Daikins Trailblazer-Baureihe oder ein YORK-Wärmepumpen-Kaltwassersatz – jeweils mit den Plattformen neuerer Hersteller. Wir lassen lieber die obige Tabelle für sich sprechen, statt uns allein auf den Bekanntheitsgrad der Marke zu verlassen.
Kältemittelwahl und Einhaltung der GWP-Vorgaben
Die Wahl des Kältemittels ist hier mehr als eine Fußnote. R134a (GWP ~1.430) und R410A (GWP 2.088) überschreiten beide den GWP-Schwellenwert von 700 aus dem US-amerikanischen EPA AIM Act. Dieser gilt ab 2025 für neue Anlagen zur Komfortkühlung in den USA und ab 2026 für Anlagen für industrielle Prozesse bei Temperaturen über −30°C. R1234ze (GWP<1) ist die Kältemitteloption mit niedrigem GWP, die bereits bei anderen Plattformen von Koven zum Einsatz kommt. Beide hier dokumentierten Installationen wurden zum Zeitpunkt ihrer Inbetriebnahme mit den Kältemitteloptionen ihres jeweiligen lokalen Marktes gebaut. Wenn für Ihr Projekt ein GWP-Grenzwert gilt, fragen Sie vor der Spezifikation nach der R1234ze-Option, statt davon auszugehen, dass eines der Kältemittel aus den Fallstudien auch für Ihr Projekt infrage kommt.
Plattformumfang und Alternativen für Einzelbetrieb
Koven Air baut diese Plattform für gleichzeitigen Betrieb im 4-Leiter-System neben Baureihen für den Einzelbetrieb, wenn ein Gebäude nicht beide Leistungen aus einem Gerät benötigt: Luft-Wasser-Wärmepumpen und Wasser-Wasser-Wärmepumpen für Zonen, die nur geheizt oder nur gekühlt werden, sowie luftgekühlte Scroll-Kaltwassersätze, RLT-Geräte und Außenluftgeräte für die übrigen Bereiche des Technikraums. Die Plattform ist für das Heizen und Kühlen in gewerblichen und industriellen Gebäuden, Krankenhäusern, Hotels und Schulen ausgelegt, nicht für Wohngebäude. Wenn sich Ihre Lasten zeitlich nicht ausreichend überschneiden, um ein 4-Leiter-Gerät zu rechtfertigen, fragen Sie uns, welche Baureihe für den Einzelbetrieb passt, bevor Sie sich für diese entscheiden.
Die passende Gerätegröße bedeutet nicht: „Das größte Gerät kaufen“
In den technischen Hinweisen von zerohvacr.com zur Auslegung von Kaltwassersätzen wird direkt gefragt: Ist es besser, den Kaltwassersatz überzudimensionieren? Nicht immer. Wenn ein unterdimensionierter Kaltwassersatz zum Problem wird, „scheint die sicherste Lösung vielleicht darin zu bestehen, das größte Gerät zu wählen“. Ein überdimensionierter Verdichter schaltet bei Teillast jedoch häufig ein und aus und verliert dadurch gerade dann an Effizienz, wenn die tatsächliche Last in einem Krankenhaus oder Hotel die meiste Zeit des Jahres unter der Spitzenlast liegt. Legen Sie das Gerät anhand Ihres tatsächlichen gleichzeitigen Heiz- und Kühlbedarfs aus, nicht anhand des größten Werts im Datenblatt.
Wenn Sie statt eines einzelnen zentralen 4-Leiter-Geräts ein wassergeführtes System mit verteilten Zonen und einzelnen Wasserkreisläufen planen, finden Sie weitere Informationen auf unserer Seite zu Wasser-Wasser-Wärmepumpen. Dieselbe Fertigungsplattform, eine andere Kreislaufstruktur.
Wenn Ihr Prozess Warmwasser mit einer Temperatur über der Obergrenze von 55°C dieser Plattform benötigt, deckt unsere Hochtemperatur-Baureihe für industrielle Wärmepumpen diesen Bereich ab.
Der COP im Simultanbetrieb: Was die Wärmerückgewinnung tatsächlich wert ist
Gerade bei der Frage, um die es finanziell geht, bleiben Anbieterangaben besonders vage: „Wie viel ist Wärmerückgewinnung tatsächlich wert?“ lässt sich schwerer und mit größerem Risiko beziffern als die Frage „Hat die Anlage Wärmerückgewinnung oder nicht?“. In der Vergleichstabelle von Trane zu Kaltwasser-Heizsystemen ist „Simultane Wärmerückgewinnung“ ein Merkmal, das jede Konfiguration entweder aufweist oder nicht – ein Kontrollkästchen, keine Kennzahl. Daikins eigene Unterlagen zur Trailblazer HP stellen die Verringerung von Energieverbrauch und Emissionen heraus. Die Kennzahl dazu – „bis zu 300 % effizient“ – bezieht sich jedoch auf den Heiz-COP im Einzelbetrieb, nicht auf die kombinierte Leistung.
Wir nennen stattdessen eine Kennzahl, denn inzwischen liegen Messwerte von zwei Installationen vor:
| Installation | Plattform | ICOP bei Auslegung | ICOP vor Ort gemessen | Betriebszeit im Simultanmodus |
|---|---|---|---|---|
| Krankenhauskomplex mit OP und Intensivstation (China, 2022–heute) | KASG-240, 2× zentraler Schraubenverdichter | 7.74 | 7.82 | ~72 % des Jahres |
| Businesshotel (Kunming, China, 2022–heute) | KASG-080H, 5× modularer Scrollverdichter | 8.9 | 8.5 | Übergangszeit und ganzjährige Wärmerückgewinnung für Trinkwarmwasser |
Beide gezeigten Installationen wurden zum Zeitpunkt ihrer Inbetriebnahme entsprechend den Kältemitteloptionen ihres jeweiligen lokalen Marktes gebaut (R134a / R410A). Hinweise zu Märkten mit GWP-Vorgaben finden Sie oben in der Tabelle zur Produktlinie.
Der ICOP liegt deutlich über dem an anderer Stelle auf dieser Seite angegebenen EER/COP von 5,5–6,5 im Einzelbetrieb, weil dabei zweimal thermische Energie übertragen wird: Kaltwasser und Warmwasser, also zwei abrechenbare Leistungen, bei nur einer Einheit Verdichtereingangsleistung. Bei nur einer Leistung wird die andere Hälfte der Wärme an die Atmosphäre abgegeben. Ein Kaltwassersatz im Einzelbetrieb benötigt Verdichterleistung, um diese Wärme abzuführen, und verschwendet sie anschließend. Ein 4-Leiter-Gerät hält sie zurück und stellt sie als nutzbares Warmwasser bereit.
Randbedingungen: Diese Werte sind kein allgemeingültiger Multiplikator
Der ICOP des Krankenhauses von 7.82 gilt für ein Lastprofil, bei dem sich Heiz- und Kühlbedarf rund 72 % des Jahres überschneiden. Der Komplex mit Operationssälen und Intensivstation benötigt kontinuierlich Kalt- und Warmwasser. Der ICOP des Hotels von 8.5 kombiniert den Simultanbetrieb für die Raumkonditionierung mit der ganzjährigen Wärmerückgewinnung für Trinkwarmwasser. Das Überschneidungsmuster ist anders und hängt von der Belegung sowie den Lastschwankungen in der Übergangszeit ab.
Ein Gebäude, in dem Heiz- und Kühlbedarf selten gleichzeitig auftreten, wird keinen der beiden Werte erreichen. Das liegt am Lastprofil, nicht an einer Einschränkung des Produkts. Diese ICOP-Werte stammen aus eigenen Messungen von Koven Air bei der Inbetriebnahme vor Ort. Sie sind keine nach AHRI bewertete und keine durch Dritte zertifizierte Kennzahl. AHRI veröffentlicht derzeit keine standardisierte Prüfmethode für die kombinierte Effizienz im Simultanbetrieb, mit der sich Hersteller vergleichen ließen. Daher gibt es noch keinen unabhängigen Maßstab, anhand dessen diese Werte zertifiziert werden könnten.
Das zugrunde liegende Funktionsprinzip wird auch außerhalb unserer beiden Projekte unabhängig bestätigt. Im eigenen Glossar von Trane heißt es: „[Wärmepumpen-Kaltwassersätze] können Abwärme zurückgewinnen und wiederverwenden, wenn sie gleichzeitig kühlen und heizen. Dadurch verbessern sie die Gesamteffizienz des Systems deutlich gegenüber getrennten Heizkessel- und Kaltwassersatzanlagen.“ Die öffentlich zugänglichen Unterlagen von Multistack ergänzen den oben genannten Vergleich mit dem Desuperheater. Beide dienen als Branchenreferenzen für das Funktionsprinzip, ersetzen aber keine standortspezifischen Kennzahlen.
„Käufer fragen uns häufiger nach einer einzelnen kombinierten COP-Kennzahl als nach jeder anderen Spezifikation. Jetzt können wir ihnen zwei reale Projekte statt einer Formel zeigen. Bevor wir eine Kennzahl für ein bestimmtes Gebäude nennen, besprechen wir aber weiterhin die zeitliche Überschneidung der Lasten und die angestrebten Wassertemperaturen, denn die Werte 7.82 und 8.5 stammen aus zwei sehr unterschiedlichen Lastprofilen.“
Käufer vergleichen häufig zuerst nur den Anschaffungspreis. Das eigene Account-Team eines HVAC-Herstellers hat das Gegenargument auf LinkedIn formuliert: „Manche Kunden treffen ihre Kaufentscheidung anhand der Anfangskosten. Eine wertorientierte Option berücksichtigt jedoch sowohl die Betriebskosten als auch die Anfangskosten.“ Genau das sollen die nachstehenden Werte von 41–50 % zeigen.
Möchten Sie die Berechnung der zeitlichen Lastüberschneidung für Ihr Gebäude sehen?
4-Leiter-System mit Standard-Kaltwassersatz und Heizkessel vergleichen →Einsatzbereiche: zwei dokumentierte Installationen und der breitere Markt
Die Wärmepumpen-Kaltwassersatz-Plattform von Koven Air richtet sich an Gebäude mit tatsächlich ganzjährig gleichzeitigem Heiz- und Kühlbedarf: Krankenhäuser, Hotels und Resorts, Schulen und Universitäten sowie nachhaltige Bauprojekte, die ihre Energieversorgung elektrifizieren möchten, ohne auf gleichzeitiges komfortables Heizen und Kühlen zu verzichten. Zwei unserer Installationen, eine zentrale und eine modulare, liefern Felddaten aus vier Jahren Betrieb.
Fallbeispiel: Krankenhauskomplex mit Operationssälen und Intensivstation
China · Inbetriebnahme 2022 · 2× KASG-240 (1 Betriebsgerät + 1 Reservegerät) · 18.000 m² Reinraumzone · 16 Operationssäle + Intensivstation + neonatologische Intensivstation
Zuvor waren hier ein Zentrifugalkaltwassersatz und ein gasbefeuerter Heizkessel im Einsatz. Das neue Gebäude des Krankenhauses mit Ambulanzen und medizinischer Technik ersetzte beide Systeme durch eine zentrale Schraubenverdichter-Plattform im 4-Leiter-System. So werden die Toleranzen der Operationssäle von ±0,5°C / ±5 % RH eingehalten, ohne vor Ort Gas zu verbrennen. Derselbe Kaltwasserkreislauf kühlt und entfeuchtet die Außenluft vor und führt sie anschließend über das Nachheizregister wieder auf die Zulufttemperatur. Dieser Außenluftweg ist für jedes RLT-Gerät in einem Reinraum erforderlich und wird hier statt über eine separate Registergruppe vom selben 4-Leiter-Gerät versorgt.
- Die Auslegungslast der Reinraumzone betrug 1.698 kW Kühlleistung / 2.120 kW Heizleistung.
- Jede vor Ort gemessene ΔT erreichte mindestens den Auslegungswert: Kühlung 5,1°C gegenüber 5°C bei der Auslegung, Heizen 5,2°C gegenüber 5°C bei der Auslegung, OP-Nachheizung 8,3°C gegenüber 8°C bei der Auslegung.
- Im Operationssaal wurden 22–23°C ±0,4°C und 52–55 % RH ±3 % eingehalten. Die Vorgabe nach GB 50333-2013 beträgt 22–24°C / 50–60 % RH ±0,5°C/±5 % RH.
- Zuverlässigkeit: Ein 72-stündiger Inbetriebnahmetest unter Dauer-Volllast verlief störungsfrei. Darauf folgten vier Betriebsjahre mit ausschließlich routinemäßiger Wartung und ohne Ausfallzeiten, die den OP-Betrieb beeinträchtigt hätten.
- Die Kosten sanken von ¥439.4万 jährlichen Betriebskosten und Wartung (Kaltwassersatz + Gaskessel) auf ¥301.5万 bei der Inbetriebnahme (−31,4 %). Über vier Jahre im tatsächlichen Betrieb lagen die Einsparungen weiterhin bei über 40 % und damit über der ursprünglichen Auslegungsschätzung.
- Die Arbeitskosten für die Wartung sanken um 60 %. Ein lizenzierter Heizkesselbediener ist nicht mehr erforderlich. Zudem wurde eine Verringerung des CO₂-Ausstoßes um schätzungsweise 1,008.5 Tonnen/Jahr erreicht.
Fallbeispiel: Gehobenes Businesshotel
Kunming, China · Modernisierung März, Mai 2022 (60 Tage, in Phasen, Hotel zu ≥65 % belegt) · 5× KASG-080H-Modulgeräte · 32.000 m² · 180 Gästezimmer
Das subtropische Monsunklima des Hochlands von Kunming sorgt für eine lange Übergangszeit mit gleichzeitigem Heiz- und Kühlbedarf am selben Tag: Zimmer auf der Sonnenseite benötigen Kühlung, während Zimmer im Schatten beheizt werden müssen. Die bisherige Wärmepumpe mit 2 Rohren und ein elektrischer Warmwasserspeicher mit Widerstandsheizung konnten nicht beides gleichzeitig leisten und verursachten hohe Stromkosten für die Warmwasserbereitung.
- Auslegungslast: 2.560 kW Kühllast für die Raumklimatisierung / 2.180 kW Heizlast sowie 320 kW für Warmwasser (120 Tonnen/Tag bei 45°C).
- Die vor Ort gemessene Temperaturdifferenz ΔT erreichte oder übertraf alle Auslegungsziele: 5,1°C beim Kühlen, 5,2°C beim Heizen und 25,4°C bei der Vorwärmung des Warmwassers gegenüber den Auslegungswerten von 5°C / 5°C / 25°C.
- Der Geräuschpegel in den Gästezimmern blieb bei ≤28 dB (Grenzwert für Fünf-Sterne-Hotels). Jedes Zimmer kann unabhängig zwischen Heizen und Kühlen wechseln, ohne das Nachbarzimmer zu beeinflussen.
- Die gesamten Betriebskosten für Klimatisierung, Warmwasser und Wartung sanken von ¥188万/Jahr auf ¥95万/Jahr (−49,5 %). Die größte Einsparung in einer einzelnen Kategorie gab es bei der Warmwasserbereitung (−73,8 %): Die Vorwärmung durch Wärmerückgewinnung ersetzte die elektrische Widerstandsheizung. Der Energieverbrauch für die Raumklimatisierung sank um 40,6 %; die dokumentierte Amortisationszeit beträgt ≈3.2 Jahre.
- In vier Betriebsjahren (2022–2026) gingen Beschwerden über Temperaturschwankungen in der Übergangszeit um 92 % zurück, Erwähnungen des „Klimakomforts“ in Gästebewertungen stiegen um 38 %, und die Energiekosten blieben bei rund 50 % unter dem Niveau vor der Modernisierung.
Beide oben beschriebenen Projekte sparen auf dieselbe Weise Energie und senken die CO₂-Emissionen: Sie gewinnen Wärme zurück, die ein System im Einzelbetrieb ungenutzt abgeben würde, statt einen energieeffizienteren Verdichter einzusetzen. Das ist ein anderer Ansatz als die Energieeffizienzbewertung auf einem Datenblatt. Deshalb ist die ICOP-Aufstellung zwei Abschnitte weiter oben für ein Gebäude mit tatsächlich überlappenden Lasten aussagekräftiger als eine einzelne EER-Angabe im Einzelbetrieb. So lassen sich Energieausgaben und der CO₂-Fußabdruck einer Anlage zudem kostengünstiger senken, als darauf zu warten, dass ein günstigerer Tarif für erneuerbare Energien den Emissionsfaktor des Stromnetzes verringert.
Auch außerhalb unserer eigenen Projekte zahlt sich derselbe Mechanismus aus: Das St. Elizabeth Hospital (Appleton, WI) prüfte sieben Optionen für die zentrale Energieversorgung und entschied sich für einen Kaltwassersatz mit 90 Tonnen und Wärmerückgewinnung. Dokumentiert wurden Investitionskosten von $607.850 und prognostizierte jährliche Energieeinsparungen von $48.813. Die Anlage stammt von Multistack und ist kein Projekt von Koven Air. Sie dient als unabhängige Bestätigung dafür, dass die gleichzeitige Wärmerückgewinnung auch in einer realen Gesundheitseinrichtung funktioniert – und nicht nur in unseren beiden Fallstudien.
Unabhängige Marktforschungen beziffern den weltweiten Markt für Wärmepumpen-Kaltwassersätze im Jahr 2025 auf rund $8,4 Milliarden und prognostizieren bis 2034 ein Wachstum auf $17,6 Milliarden (CAGR ~8,6 %). Als Grund dafür nennen sie, dass Eigentümer gewerblicher und industrieller Gebäude ältere, fossile Heizsysteme mit konstanter Drehzahl durch hocheffiziente, invertergeregelte, vollelektrische HLK-Lösungen ersetzen. Auch die Empfehlungen des Gesundheitswesens zur Dekarbonisierung weisen in dieselbe Richtung: Ein Kaltwassersatz mit Wärmerückgewinnung „könnte zur Dekarbonisierung von Krankenhausgebäuden beitragen, indem er den Einsatz von Erdgas für die Raumheizung überflüssig macht“ – genau das Ergebnis, das im obigen Krankenhausbeispiel dokumentiert wurde und dort zudem die geschätzten CO₂-Emissionen um 1,008.5 Tonnen pro Jahr senkte. Heizbetrieb, Kühlbetrieb und gleichzeitiger Betrieb werden alle über denselben Stromzähler erfasst. So kann das Gebäudeteam eine tatsächliche, prüfbare Emissionsminderung im Hinblick auf Nachhaltigkeitsziele oder regulatorische Anforderungen nachweisen, ohne eine separate Gasleitung anzutasten.
Ein Werk, zwei Produktlinien, Zertifizierungen und Fertigungsrückverfolgbarkeit
Im 20.000 m² großen Werk von Koven Air werden die Plattform für Doppelschrauben-Kaltwassersätze nur zum Kühlen (AHRI-IPLV 6,8–7.8, Auslieferung seit 2007) und beide 4-Rohr-Plattformen auf dieser Seite an derselben Produktionslinie gefertigt. Für alle Geräte gelten dieselben 18 standardisierten Fertigungsprozesse, 23 Präzisionsbearbeitungsschritte für Blechteile, die robotergestützte modulare Montagelinie, das Fertigungsrückverfolgbarkeitssystem mit 400 Punkten, die Werksprüfung mit 36 Prüfpunkten und der 24-Stunden-Alterungstest – ein vollständiger Tag-Nacht-Temperaturzyklus auf unserem eigenen Prüfstand. Das gilt unabhängig davon, ob ein Gerät mit reiner Kühlfunktion, zentralem Schraubenverdichter oder modularen Scrollverdichtern die Fertigung verlässt.
TECHNISCHE DATEN UND RÜCKVERFOLGBARKEIT
Zu AHRI: Die Angaben zum Einzelwirkungsgrad auf dieser Seite (EER/COP 5,5–6,5; AHRI-IPLV der Basisplattform 6,8–7,8) beziehen sich auf den AHRI-Standard 550/590 „Leistungsbewertung von Kaltwassersätzen und Wärmepumpen zur Warmwasserbereitung mit Dampfkompressionskreislauf“ und wurden in unseren eigenen Laboren ermittelt. Für dieses spezifische Modell ist kein Zertifikat im öffentlich zugänglichen AHRI Directory gelistet. Die kombinierten ICOP-Werte in der oben stehenden Aufstellung sind eine separate, interne Feldkennzahl von Koven. Wie dort erläutert, gibt es bei AHRI bislang kein herstellerübergreifendes Prüfverfahren für den Wirkungsgrad im gleichzeitigen Betrieb.
AHRI stellt unter ahridirectory.org ein kostenloses, öffentliches Verzeichnis bereit. Prüfen Sie dort die Einträge aller Hersteller, auch unsere, bevor Sie eine Effizienzangabe ungeprüft übernehmen. Dank des Rückverfolgbarkeitssystems mit 400 Punkten lässt sich ein Gewährleistungsfall bis zur konkreten Produktionscharge, zum Bearbeitungsschritt und zum Prüfprotokoll des jeweiligen Geräts zurückverfolgen – nicht nur bis zu einer Modellnummer. Dieselbe Rückverfolgbarkeitskette gilt für die beiden oben beschriebenen Anlagen, die seit vier Jahren ohne betriebsbeeinträchtigenden Fehler laufen.
Der Wechsel zwischen den Betriebsarten Kühlen, Heizen und gleichzeitigem Betrieb – sowie bei der modularen Scrollverdichter-Baureihe die Warmwasserbereitung mit Wärmerückgewinnung – macht diese Plattform vielseitig. Die in beiden Fallstudien oben dokumentierte präzise Temperaturregelung steht für dieselbe zuverlässige Heiz- und Kühlleistung, die wir für Ihr Gebäude auslegen würden.
CE
Europäische Konformität
ISO 9001:2015
Qualitätsmanagement
ISO 14001:2015
Umweltmanagement
ISO 45001:2018
Arbeits- und Gesundheitsschutz
Beschaffungsleitfaden: Auslegung, Lieferzeit und Kundendienst
Der Prozess von Koven Air umfasst nach eigenen Angaben drei Phasen:
Am Anfang steht die technische Prüfung vor dem Kauf: eine Prüfung der Projektauslegung und eine Berechnung der Parametergenauigkeit, bevor etwas ausgeliefert wird.
Während des Kaufs folgt die Inbetriebnahme: Technisches Personal unterstützt vor Ort bei der Installation und Fehlerbehebung. Bei Bedarf werden Anpassungen an die tatsächlichen Gegebenheiten am Standort vorgenommen.
Nach dem Kauf bieten wir lebenslang kostenlosen technischen Service. Während der Gewährleistungszeit kümmern wir uns unverzüglich um auftretende Probleme. Außerdem bieten wir regelmäßig fachliche Schulungen für Anlagenbauer und Ingenieure an.
Die Zuverlässigkeit des Kundendienstes ist das meistdiskutierte Thema in öffentlichen Kommentaren zu kleineren oder neueren Kaltwassersatzherstellern. Ein Beitrag auf LinkedIn aus der HLK-Branche brachte das Risiko direkt auf den Punkt: „Spezialisierte Kaltwassersatzhersteller bieten möglicherweise nicht immer den nötigen Support … Kaltwassersätze sind nicht alle gleich, und das gilt auch für den dahinterstehenden Support.“ Diese Sorge ist bei jedem Hersteller berechtigt, der auf einem bestimmten Markt noch neu ist – auch bei uns. Statt zu behaupten, sie treffe nicht zu, verweisen wir auf den störungsfreien Betrieb der Krankenhausanlage über vier Jahre und die automatische Modulabschaltung im Hotelprojekt, die oben dokumentiert ist.
Was Sie bei der Vorauswahl eines Wärmepumpen-Kaltwassersatzlieferanten fragen sollten
Der Leitfaden von schilthornprecision.com zur Bewertung von Wärmetauscherkomponenten-Lieferanten stellt drei Punkte in den Mittelpunkt: Zertifizierungen, Werkstoffkompetenz und Qualitätssicherung. discountsaltpool.com veröffentlicht aus ähnlichem Anlass eine Checkliste für den Kauf, die „für potenzielle Käufer konzipiert“ ist, die vor einer Entscheidung „wichtige Informationen zu den einzelnen Schritten, erforderlichen Vorbereitungen und technischen Überlegungen“ benötigen. Auch die Leitlinien des Better Buildings-Programms des US-Energieministeriums zur Elektrifizierung gewerblicher HLK-Anlagen empfehlen dieses Vorgehen: Erstellen Sie eine Checkliste anhand von Klima, Gebäudelastprofil und Gerätespezifikationen, bevor Sie Angebote einholen. Teilen Sie uns Ihr Lastprofil und Ihre Temperaturziele für den Wasserkreislauf mit, dann legen wir die Anlage darauf aus.
Die Kosten eines Wärmepumpen-Kaltwassersatzes hängen von der Leistungsklasse, der Plattform (zentraler Schraubenverdichter oder modulare Scrollverdichter), der Wahl des Kältemittels und der Konfiguration des Wasserkreislaufs ab. Kontaktieren Sie uns für ein Angebot, das auf Ihren Anwendungsparametern basiert. Wenn Sie einen vorhandenen Wärmepumpen-Kaltwassersatz ersetzen und nicht neu bauen möchten, nennen Sie uns bitte gleich zu Beginn die Wassertemperaturen des bestehenden Systems. Die Anpassung oder Modernisierung eines vorhandenen Kreislaufs erfordert eine andere Projektabstimmung als die Auslegung für eine neue zentrale Energieversorgung.
Lieferzeit und Inbetriebnahme folgen unabhängig von Projektumfang und Plattform demselben dreistufigen Prozess. Die technische Prüfung erfolgt, bevor der Produktionszeitplan bestätigt wird – nicht erst danach. Bei einem 4-Rohr-Gerät müssen zwei Wasserkreisläufe anhand der Standortpläne geprüft werden statt nur einer. Eine Abweichung bei der Prüfung vor dem Kauf zu erkennen, geht schneller, als sie erst bei der Inbetriebnahme vor Ort zu entdecken. Genau dadurch blieb das oben beschriebene, in Phasen umgesetzte Hotelprojekt über 60 Tage im Zeitplan.
Beide oben beschriebenen Projekte sind Modernisierungen bestehender Anlagen und keine Neubauten – das ist die häufigste Anfrage, die wir erhalten. In beiden Fällen ist das Ziel dasselbe: zuverlässiges vollelektrisches Heizen und Kühlen bei geringerem Energieverbrauch als mit dem ersetzten Zweieranlagensystem.
Planungstools und Auswahlinstrumente
Technische Rechner, Analysen zur Lastüberlappung und Vergleichshilfen für professionelle HLK-Planung.
HÄUFIG GESTELLTE FRAGEN
Ein Wärmepumpen-Kaltwassersatz ist ein HLK-System, das aus demselben Kältekreislauf Kaltwasser und Warmwasser bereitstellt. Dazu wechselt es entweder mithilfe eines Umschaltventils zwischen den Betriebsarten oder arbeitet über eine 4-Rohr-Anordnung mit Wärmerückgewinnung gleichzeitig in beiden Betriebsarten. Koven Air liefert sowohl eine zentrale Plattform mit Doppelschraubenverdichter (200–1.500 RT) als auch eine modulare Plattform mit Scrollverdichtern (60–80 RT pro Modul, bis zu 16 parallel geschaltet).
Ein Kältekreislauf transportiert Wärme, statt sie zu erzeugen. In einer 4-Rohr-Anordnung für den gleichzeitigen Betrieb gibt ein Wärmetauscher Wärme an einen Warmwasserkreislauf ab, während ein anderer sie einem Kaltwasserkreislauf entzieht – zur selben Zeit und mit derselben Verdichterleistung.
Unsere beiden vor Ort gemessenen Anlagen erreichen 7.82 (Krankenhaus, zentraler Schraubenverdichter) und 8.5 (Hotel, modulare Scrollverdichter). Beide Werte hängen jedoch davon ab, wie stark sich Heiz- und Kühllasten in Ihrem Gebäude tatsächlich überschneiden. Teilen Sie uns Ihr Lastprofil mit, dann berechnen wir einen Wert für Ihr Gebäude, statt einfach einen dieser beiden Werte zu übernehmen.
In der Praxis: ja. „Wärmepumpen-Kaltwassersatz“ und „Kaltwassersatz mit Wärmerückgewinnung“ bezeichnen dieselbe Gerätekategorie für gleichzeitiges Heizen und Kühlen. Hersteller und Ingenieure verwenden je nach Region und Hintergrund beide Begriffe. Die entscheidende technische Frage ist, ob es sich um einen reversiblen Kreislauf handelt (jeweils eine Betriebsart) oder um eine vollständige 4-Rohr-Wärmerückgewinnung (beide gleichzeitig) – nicht darum, welcher der beiden Namen verwendet wird.
Vorteil: Bei tatsächlich überlappenden Lasten ersetzt ein Gerät einen Kaltwassersatz mit Heizkessel oder eine Kombination aus 2-Rohr-System und elektrischer Warmwasserbereitung. Unsere beiden dokumentierten Anlagen zeigen eine Senkung der gesamten Betriebskosten um 41–50 % und eine Amortisationszeit von 3,2–5 Jahren. Nachteil: Dieser Nutzen hängt davon ab, dass sich die Lasten tatsächlich überschneiden. In einem Gebäude, in dem Heiz- und Kühlbedarf selten gleichzeitig auftreten, sind dieselben Werte nicht zu erwarten. Deshalb legen wir die Anlage anhand Ihres Lastprofils aus und nicht anhand eines pauschalen Werts.
Ja. Diese Frage stellen Ingenieure in HLK-Foren regelmäßig. Ein zentraler Wärmepumpen-Kaltwassersatz kann einen bestehenden wassergeführten Kreislauf versorgen, sofern zuerst geprüft wird, ob die Heiztemperaturanforderungen des bestehenden Systems im Auslegungsbereich des Verflüssigers liegen. Diese Prüfung gehört standardmäßig zu unserer technischen Prüfung vor dem Kauf und ist kein nachträglicher Gedanke.
Bei den meisten Diskussionen geht es um Leistungsklassen, Verdichtertypen und Fertigungsrückverfolgbarkeit – dieselben drei Themen, mit denen diese Seite beginnt. Wir veröffentlichen die Plattformtabelle, das Rückverfolgbarkeitssystem mit 400 Punkten und zwei reale, vor Ort gemessene ICOP-Werte, weil Ingenieure genau zu diesen Punkten nach eigenen Angaben von neueren Lieferanten keine klaren Antworten erhalten.
Das hängt von der Last bei gleichzeitigem Heizen und Kühlen ab, nicht nur von der Spitzenkühllast. Teilen Sie uns das Lastprofil Ihres Gebäudes mit, dann empfehlen wir eine Leistungsklasse und Plattform (zentral oder modular), statt pauschal das größte Gerät in der Tabelle vorzuschlagen.
Wenn sich Heiz- und Kühllasten überschneiden, etwa in Krankenhäusern, Hotels oder Schulen, vermeidet ein einziges Gerät die Investitionskosten für ein zweites System und gewinnt Wärme zurück, die ein Kaltwassersatz mit reiner Kühlfunktion sonst an die Umgebung abgeben würde. Ein Produkt-Webinar von Trane bestätigt, dass bei einer solchen Lastüberlappung nicht immer zusätzliche Heizkessel erforderlich sind. Auch unsere Krankenhausanlage läuft seit vier Jahren aus genau diesem Grund ohne Heizkessel.
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