Fan Coils: Gebläsekonvektoren zur dezentralen Klimatisierung

Das optimale Raumklima lässt sich auf vielfältige Art und Weise erreichen. Ein Beispiel dafür sind Klimaanlagen, die Kältemittel im Haus verteilen, um verschiedene Direktverdampfer damit zu versorgen. Die Geräte funktionieren zwar effizient, haben aber einen entscheidenden Nachteil: Sie arbeiten mit großen Kältemittelmengen und müssen dementsprechend hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen. Fan Coils stellen hier eine interessante Alternative dar. Denn die kompakten Gebläsekonvektoren heizen und kühlen mit Wasser als Wärmeträgermedium.

Sie lassen sich kostengünstig montieren und bieten auch im Betrieb zahlreiche Vorteile. Welche das sind, wie Fan Coil Units funktionieren und wann die Gebläsekonvektoren zum Einsatz kommen, erklären wir in den folgenden Abschnitten.

Die Themen im Überblick

Aufbau und Funktionsweise der Gebläsekonvektoren einfach erklärt

Fan Coils oder Fan Coil Units sind dezentrale Geräte zur Raumklimatisierung. Sie bestehen im Kern aus einem elektrisch angetriebenen Ventilator sowie einem Wärmeübertrager und können Räume heizen oder kühlen. Nimmt der Ventilator seinen Betrieb auf, saugt er Luft aus dem Raum an. Diese strömt über den Wärmeübertrager, an dem sie thermische Energie abgibt (Kühlfunktion) oder aufnimmt (Heizfunktion), bevor die Luft zurück in den Raum gelangt. Auf ihrem Weg durch den Fan Coil passiert die Raumluft außerdem einen Filter, der ihr je nach Ausführung grobe Verschmutzungen oder sogar Feinstaub und Pollen entzieht. Mit den Geräten sorgen Anlagenbetreiber also jederzeit für optimale Luftverhältnisse.

Besonderheit: Fan Coils arbeiten mit Wasser als Wärmeträgermedium

Auf den ersten Blick unterscheidet sich das Funktionsprinzip der Fan Coils kaum von dem anderer Klimageräte. Doch eine Besonderheit gibt es: Als Wärme- beziehungsweise Kälteträgermedium kommt hier reines Wasser zum Einsatz. Im Gegensatz zu Kältemittel, welches konventionelle Klimageräte mit Direktverdampfung erschließt, ist Wasser weder giftig noch brennbar. Es schadet der Umwelt nicht und ist mit deutlich geringeren Anforderungen an Sicherheit und Installationstechnik verbunden. Die Leitungen lassen sich von vielen Monteuren verlegen (keine Kältetechniker erforderlich), warten und bei Bedarf jederzeit erweitern. Letzteres ist zum Beispiel dann nötig, wenn die Klimatisierung auch andere Räume oder neue Gebäude versorgen soll.

Kälteversorgung über räumlich getrennte Kaltwassersätze

Kältemittelprozesse, die bei konventionellen Klimageräten die Raumkühlung ermöglichen, sorgen auch bei Fan Coils für die Kühlfunktion. Mit einem Unterschied: Sie laufen nicht über das gesamte Gebäude verteilt, sondern nur in einem Raum oder sogar draußen ab. Möglich ist das durch den Einsatz von Kaltwassersätzen und reversiblen Wärmepumpen. Beide basieren auf dem gleichen Prinzip, welches sich in vier einfachen Schritten erklären lässt.

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Wärmeträgermedium nimmt Energie im Fan Coil auf:

Strömt kaltes Wasser durch den Gebläsekonvektor, nimmt es Wärme der Raumluft auf. Letztere kühlt sich ab und das Wasser strömt mit höherer Temperatur zum Verdampfer im Kaltwassersatz. Hier gibt es Wärme an ein Kältemittel ab, welches dabei verdampft, bevor das Wasser mit niedriger Temperatur zurück zu den Fan Coils fließt.

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Verdichter hebt Druck und Temperatur des Kältemittels an:

Im nächsten Schritt strömt der Kältemitteldampf zu einem Verdichter. Dieser komprimiert das Medium, sodass mit dem Druck auch dessen Temperatur ansteigt.

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Kältemittel gibt Wärme am Verflüssiger nach außen ab:

Der heiße Kältemitteldampf strömt anschließend zu einem weiteren Wärmeübertrager. Am sogenannten Verflüssiger gibt es thermische Energie an die Außenluft ab, wobei seine Temperatur wieder sinkt.

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Kältemittel regeneriert sich und der Prozess beginnt erneut:

Im letzten Schritt senkt ein Expansionsventil den Druck des Kältemittels auf den Ausgangszustand ab. Das Medium geht in den flüssigen Zustand über und kann am Verflüssiger, dem ersten Wärmeübertrager im Kreislauf, erneut Wärme der Fan Coils aufnehmen.

Wärme- und Kälteversorgung mit einer reversiblen Wärmepumpe

Eine Besonderheit ergibt sich, wenn Fan Coils zusammen mit einer reversiblen Wärmepumpe laufen. Denn die Geräte, die eigentlich als Heizung bekannt sind, kümmern sich bei Bedarf auch um die Kühlung. Sie funktionieren im Prinzip wie ein Kaltwassersatz, transportieren Wärme jedoch situationsabhängig nach draußen oder nach drinnen. Möglich ist das, indem Wärmepumpen den Kälteprozess umkehren beziehungsweise anders nutzen. Sie nehmen Wärme dann beispielsweise von der Außenluft auf, erhöhen ihr Temperaturniveau und übertragen die thermische Energie auf das Wärmeträgermedium. Letzteres versorgt die Fan Coils, welche die Räume damit komfortabel beheizen.

Fan Coils arbeiten im Zwei- oder im Vier-Leiter-System

Geht es um den Anschluss beziehungsweise die Versorgung der Fan Coils mit warmem oder kaltem Wasser, sind zwei Verlegearten möglich: Das Zwei- und das Vier-Leiter-System. Die folgende Tabelle zeigt, worin die Unterschiede liegen.

 Zwei-Leiter-SystemVier-Leiter-System
FunktionHier führen zwei Leitungen vom Kaltwassersatz zu den Fan Coils. Sie transportieren den Vor- sowie den Rücklauf und können wahlweise warmes oder kaltes Wasser durch das Gebäude leiten. Fließt warmes Wasser durch das System, heizen Gebläsekonvektoren ihren Aufstellraum auf. Bekommen die Klimageräte kaltes Wasser, kühlen sie die Luftmassen im Raum hingegen herunter.Hier ist jeder Gebläsekonvektor mit vier Leitungen verbunden. Zwei transportieren den Warmwasservor- sowie -rücklauf und zwei weitere den Kaltwasservor- sowie -rücklauf. Abhängig vom Bedarf im entsprechenden Raum können Fan Coils jederzeit von der Heiz- auf die Kühlfunktion umschalten.
BesonderheitenAlle Fan Coils mit Zwei-Leiter-System können zur gleichen Zeit entweder heizen oder kühlen. Die Leitungslängen sind gering, was Kosten bei der Installation einspart.Jeder Fan Coil kann unabhängig von den anderen Konvektoren heizen oder kühlen. Dafür sind doppelte Leitungslängen erforderlich und die Kosten fallen höher aus.

Zwei-Leiter-Systeme sind optimal für reversible Wärmepumpen geeignet, da auch diese entweder heizen oder kühlen können. Sie sind günstiger in der Installation, im Betrieb dafür etwas weniger flexibel.

Vier-Leiter-Systeme lassen sich an einen Kaltwassersatz und einen separaten Wärmeerzeuger anschließen. Sie können verschiedene Räume zur gleichen Zeit beheizen sowie kühlen und bieten ein Maximum an Flexibilität. Die Installationskosten sind allerdings höher.

Moderne Gebläsekonvektoren ermöglichen einfachen hydraulischen Abgleich

Wasser wählt als Wärmeträgermedium immer den Weg des geringsten Widerstands. Ohne Systemabgleich würde das dazu führen, dass Fan Coils mit geringer Entfernung zum Kaltwassersatz zu viel Kälte abbekämen, während weit entfernt angebundene Gebläsekonvektoren die gewünschte Leistung nicht erreichen würden. Ein hydraulischer Abgleich sorgt hier für Abhilfe, indem er die Druckverluste auf allen Fließwegen aufeinander abstimmt. Während das vor allem bei großen Kaltwassernetzen mit viel Aufwand verbunden ist, lassen sich moderne Klimageräte schnell und einfach abgleichen. Dazu stellen Monteure einfach den gewünschten Durchfluss am Anschlussventil ein, der daraufhin nicht überschritten wird.

Viele Vorteile im Vergleich zu konventionellen Klimageräten

Vergleicht man Fan Coils mit herkömmlichen Klimalösungen, fallen schnell zahlreiche Vorteile auf. Einer der größten: Durch Wasser als Wärmeträgermedium lässt sich die Kältemittelmenge deutlich reduzieren. Für die Installation und den Anschluss der Klimageräte sind dadurch keine Kälteanlagenbauer erforderlich und auch die Anforderungen an Leitungen sowie Verbindungen sind geringer. Anlagenbetreiber profitieren darüber hinaus von einem hohen Umwelt- sowie Klimaschutzstandard. Sie müssen geringere Sicherheitsanforderungen erfüllen und sparen Kosten bei Installation sowie Wartung. Ein weiterer Vorteil liegt im leisen Betrieb. Fan Coils können je nach Anbindung Heizen sowie Kühlen und sorgen damit raumweise für optimale klimatische Bedingungen. Darüber hinaus lassen sich bestehende Kaltwassernetze in aller Regel einfach erweitern, um einzelne Gebläsekonvektoren nachzurüsten oder zusätzliche Gebäudekomplexe effizient und sicher zu versorgen.

Die wichtigsten Vorteile der Fan Coils sind:

deutlich reduzierte Kältemittelmenge in der Gebäudeanlage

lange Verteilleitungen möglich (bei Kältemittelleitungen begrenzt)

geringere Installationskosten und Einsparungen bei der Wartung

niedrigere Anforderungen an Sicherheit, Brandschutz und Betrieb

hoher Umwelt- und Klimaschutz durch Wasser als Wärmeträger

Wärme und Kälte stehen bedarfsgerecht, schnell zur Verfügung

einfache Installation und unkomplizierter hydraulischer Abgleich

besonders leiser und komfortabler Betrieb der Fan Coils im Raum

flexibler Betrieb mit Kaltwassersatz oder reversibler Wärmepumpe

Gebläsekonvektoren einfach nachrüstbar (gilt auch für ganze Netze)

für jeden Einsatz die richtige Bauart der Klimageräte erhältlich

Gebläsekonvektoren schmiegen sich optisch in die Architektur ein

Fan Coils sind in übergeordnete Gebäudesteuerung integrierbar

Wand, Decke, Kanal oder Truhe: Verschiedene Bauarten wählbar

Haben die Vorteile in der Installation und im Betrieb der Fan Coils überzeugt? Dann finden Planer, Architekten und Anlagenbetreiber mit Sicherheit auch Geräte, die sich optimal in jede Raumgestaltung einfügen. Denn Gebläsekonvektoren sind in verschiedenen Bauarten erhältlich, wie die folgende Übersicht zeigt.

BauartBeschreibung
WandgerätFan Coils zur Wandmontage sitzen wie konventionelle Klimageräte an der Wand unter der Decke. Sie lassen sich einfach montieren und sind im Betrieb jederzeit erreichbar. So ist es kein Problem, Wartungsarbeiten durchzuführen oder Filter zu wechseln. Die Gebläsekonvektoren an der Wand sind allerdings sichtbar und nicht an allen Räumlichkeiten gewünscht.
KlimatruheKlimatruhen stehen wie Heizkörper frei im Raum. Sie bestechen durch ein modernes Design und sind genau wie Wandgeräte einfach für Wartungs- und Pflegearbeiten zugänglich. Unter großen Fensterfronten wirken die Geräte in der Heizperiode kalter Fallluft entgegen, was einen hohen Komfort gewährleistet. Die freie Aufstellung benötigt allerdings mehr Platz im Raum.
DeckenkassetteDie optimale Lösung für Räume mit abgehängten Kassettendecken sind Deckenkassetten. Die Fan Coils sind in die Decke integriert und von unten nur an den Luftdurchlässen zu erkennen. Sie verteilen Luft gleichmäßig in einem großen Radius und verbrauchen keinen Platz im Raum. Durch die Möglichkeit, Lüftungsleitungen anzuschließen, arbeiten Deckenkassetten bei Bedarf auch mit Frisch- anstelle von Umluft.
KanalgerätKanal- oder Kanaleinbaugeräte kommen in teilweise abgehängten Decken zum Einsatz und sind für den Anschluss an eine zentrale Luftverteilung konzipiert. Frischluft strömt dabei zumeist über Rundrohre in die Geräte ein, welche sich dann dezentral um die optimale Konditionierung der Zuluft kümmern.

Durch verschiedene Blenden und Luftdurchlässe passen Hersteller Fan Coils zum Kanal- oder Deckeneinbau optimal an die Einbausituation an. Die Geräte verschmelzen damit optisch mit ihrer Umgebung und stören das Raumdesign nicht.

Verschiedene Regelstrategien zur individuellen Einstellung der Fan Coils

Geht es um die Regelung der Gebläsekonvektoren, kommen verschiedene Lösungen infrage. Eine der einfachsten ist die Klappensteuerung, bei der motorisch verstellbare Klappen den Luftstrom über den Wärmeübertrager oder über einen Bypass in den Raum leiten. Alternativ dazu lassen sich Luftströme auch über den Ventilatormotor steuern, der abhängig vom Bedarf schneller oder langsamer dreht.

Thermostat steuert die Betriebszustände der Gebläsekonvektoren

Wie viel Fan Coil Units leisten müssen, verrät ein Thermostat, welcher sich im Gerät selbst oder im entsprechenden Raum befindet. Er gleicht die aktuelle Raumtemperatur mit der Wunschtemperatur ab und beeinflusst in aller Regel die Drehzahl der Ventilatoren. Möglich ist es darüber hinaus auch, die Gebläsekonvektoren in die zentrale Gebäudeautomation zu integrieren.

Einsatzbereiche der Konvektoren in Läden, Büros und Hotelzimmern

Mit einem Leistungsbereich von wenigen 100 Watt bis zu mehr als zehn Kilowatt kommen die Gebläsekonvektoren in unterschiedlichsten Räumen zum Einsatz. Typisch ist die Installation in:

  • Verkaufsräumen
  • Bürogebäuden
  • Hotels und Pensionen

Aber auch in untergeordneten Bereichen wie Lagerräumen, Korridoren oder Technikräumen sorgen die Klimageräte für optimale Luftbedingungen. In Nichtwohnbereichen laufen Fan Coils oft sehr viel und verursachen damit einen hohen Energieverbrauch. Diesen zu reduzieren und die Umweltauswirkungen des Betriebes von Kaltwassersätzen zu verringern, ist das Ziel der Ökodesign-Richtlinie.

Fan Coils: Kosten hängen von Bauart, Ausführung und Leistung ab

Wie viel Fan Coils kosten können, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Zu den wichtigsten zählen Eigenschaften wie Bauart, Ausführung und Heiz- sowie Kühlleistung. Einfache Wandgeräte mit Zwei-Leiter-System gibt es dabei bereits für 250 Euro zuzüglich Montage. Elegante Klimatruhen sind für 500 bis 750 Euro erhältlich und leistungsstarke Decken- sowie Kanalgeräte mit Vier-Leiter-System und viel Zubehör kosten 2.000 bis 2.500 Euro pro Gerät. Hinzu kommen immer auch ausgaben für das Verteilsystem, den Wärme- und den Kälteerzeuger. Da jedes Gebäude unterschiedlich ist und sich Preise nicht pauschal angeben lassen, empfehlen wir hier den Kontakt zu Fachbetrieben für Heizungs- und Klimatechnik. Diese prüfen die örtliche Situation, helfen bei der passgenauen Auslegung und erstellen anschließend ein aussagekräftiges Angebot.

Häufig gestellte Fragen

Was sind Fan Coils und wie funktionieren die Geräte?

Fan Coils sind Geräte zur dezentralen Raumklimatisierung. Sie saugen Luft aus ihrem Aufstellraum an, erwärmen oder kühlen diese und blasen sie anschließend wieder in den Raum ein. Deckenkassetten und Kanalgeräte konditionieren darüber hinaus auch Frischluft einer Lüftungsanlage, wenn das gewünscht ist.

Was unterscheidet Fan Coils von anderen Klimageräten?

Der Unterschied liegt im Wärmeträgermedium. Während konventionelle Klimageräte auf Kältemittel zur Direktverdampfung im Raum setzen, arbeiten Fan Coils mit Wasser. Das Medium zirkuliert zwischen Wärme-/Kälteerzeugern und bietet bei der Planung, der Installation und im Betrieb zahlreiche Vorteile. So lassen sich weit verzweigte Leitungsnetze realisieren. Wasser ist einfach nachfüllbar und mit geringeren Anforderungen an Umwelt- und Brandschutz verbunden.

Was unterscheidet Zwei- und Vier-Leiter-Systeme voneinander?

Bei Zwei-Leiter-Systemen führt eine Vor- und eine Rücklaufleitung zu den Klimageräten. Diese verteilen Warm- oder Kaltwasser im Haus, sodass alle Konvektoren zur gleichen Zeit nur heizen oder kühlen können. Bei einem Vier-Leiter-System gibt es ein Paar Warm- und ein Paar Kaltwasserleitungen. Diese transportieren zur gleichen Zeit Warm- und Kaltwasser, wodurch jeder Fan Coil unabhängig von den anderen heizt oder kühlt. Die höhere Flexibilität erfordert allerdings insgesamt doppelt so lange Leitungen und höhere Kosten.

Wann kommen Gebläsekonvektoren zum Einsatz?

Einfache Geräte versorgen untergeordnete Räume wie Lagerräume, Korridore oder Technikräume mit Wärme und/oder Kälte. Ausgereifte Fan Coils arbeiten dezent, flüsterleise und effizient in Büros, Hotels und Verkaufsräumen von Geschäften. Sie punkten mit einem großen Leistungsbereich und sorgen für eine hohe thermische Behaglichkeit.

Kann ich ein System mit Fan Coils einfach erweitern?

Ja, da die Systeme auf Wasser als Wärmeträgermedium setzen, lassen sie sich problemlos erweitern, ohne die gesamte Verteilung auszutauschen. So können Anlagenbetreiber je nach Belieben Fan Coils nachrüsten oder die Leistung durch den Anschluss weiterer Heiz-/Kälteerzeuger skalieren.

Autor: Marc Bode

Marc Bode

Marc ist Geschäftsführer bei Deutsche Thermo. Er arbeitet seit 2009 in der Energiebranche und hat seine Ausbildung bei einem Anbieter für Flüssiggas gemacht. Seitdem war der Experte für Wärme- und Kältetechniken in vielen verschiedenen Funktionen tätig und hat 2020 Deutsche Thermo gestartet.