Indirekte adiabate Verdunstungskühlung

Natürliche Alternative zur mechanischen Kälteerzeugung

Christof Bednarski-Walter

Mit dem Fortschreiten der Energiewende gewinnen natürliche Verfahren zur Kühlung von Gebäuden an Bedeutung. Dank neuer, effizienter Technologien, wie der Abluftvorkühlung, können indirekte adiabate Kühlsysteme die konventionelle Kälteerzeugung weitgehend substituieren. Der Trend zu mehr Nachhaltigkeit bringt Herausforderungen für die Kälte- und Klimatechnik mit sich. Herkömmliche Verfahren der mechanischen Kälteerzeugung geraten durch regulatorische Vorgaben zunehmend unter Druck. Die indirekte adiabate Verdunstungskühlung wird daher zu einem immer wichtigeren Werkzeug.

Der Trend zu mehr Nachhaltigkeit bringt Herausforderungen für die Kälte- und Klimatechnik mit sich. Herkömmliche Verfahren der mechanischen Kälteerzeugung geraten durch regulatorische Vorgaben zunehmend unter Druck. Die indirekte adiabate Verdunstungskühlung wird daher zu einem immer wichtigeren Werkzeug. Diese natürliche und energiesparende Form der Kälteerzeugung hat sich seit ihrer Einführung vor mehr als zwei Jahrzehnten zu einer effizienten Alternative zu konventionellen Kompressionskälteanlagen entwickelt. Das gilt insbesondere für große Gebäude und Produktionsstätten, wo mithilfe der adiabaten Verdunstungskühlung der CO2-Ausstoß reduziert und erhebliche Mengen an Energie eingespart werden können. Ein Pionier auf dem Gebiet ist Fa. Menerga, die bereits 1991 mit den ersten Kompakt-Klimageräten der Serie Adsolair Lösungen zur adiabaten Verdunstungskühlung vorstellte. Inzwischen sind derartige Kühlsysteme aus dem Produktspektrum der großen Lüftungs- und Klimatechnikhersteller nicht mehr wegzudenken.

Kühlung durch Befeuchtung der Abluft
Die indirekte adiabate Verdunstungskühlung (Abb.1) beruht auf einem effizienten Prinzip aus der Natur: Wenn Wasser in einem geschlossenen System verdunstet, entzieht es der Luft Wärme und kühlt sie hierdurch ab. Die Temperatur der Luft lässt sich auf diese Weise bis zu 14 Kelvin absenken – und zwar ohne externe Zufuhr von Energie. Dieser physikalische Effekt ist derselbe wie beim Schwitzen: Schweiß verdunstet auf der Hautoberfläche und entzieht der Haut sensible Wärme, die Körpertemperatur sinkt. Da in der Klimatechnik aufgrund dieser Zustandsänderung die Luftfeuchte steigt, kann die Zuluft aus Komfortgründen nicht direkt befeuchtet werden. Dies erfolgt stattdessen im Abluftstrom. Anschließend strömt die feuchte Abluft mit deutlich tieferer Temperatur in ein Wärmerückgewinnungssystem. Hier kühlt sie die warme Außenluft sensibel ab, welche dann zur Klimatisierung des Gebäudes genutzt werden kann.

Neue Technologie steigert die Effizienz der Adiabatik
Dank einer neuen Technologie kann die Leistung der adiabaten Verdunstungskühlung deutlich verbessert werden. Im Fokus steht dabei die Abluftvorkühlung mit dem Umlaufwasser aus dem Befeuchtungskreislauf. Sie macht zusätzliche Kompressions-Kälteanlagen für viele Anwendungsbereiche komplett verzichtbar – sogar in heißen Sommermonaten. Im Folgenden soll das AdiabatikPro-System von Menerga (Abb.2) hinsichtlich seiner Technik und Effizienz vorgestellt werden.

Abluftvorkühlung mit Umlaufwasser aus dem Befeuchtungskreislauf
Die Leistungswerte der indirekten adiabaten Verdunstungskühlung können in Verbindung mit der neuen Technologie der Abluftvorkühlung deutlich gesteigert werden. Das nicht verdunstete, in einer Wanne aufgefangene und zu den Sprühdüsen zurückgeführte Wasser wird aus dem Kreislauf abgezweigt und zur Kühlung der Abluft genutzt. Diese strömt durch den Rekuperator und wird befeuchtet.