Kühlen nur mit Wasser und Luft – adiabate, auch manchmal adiabatische Kühlung genannt, erfolgt hauptsächlich durch die Verdunstung von Wasser und Luftzirkulation. Wobei das eine Lösung ist, die ohne den Einsatz von herkömmlichen Kältemitteln oder mechanischen Kühlsystemen auskommt. Dies macht das System zu einer besonders umweltfreundlichen Raumkühlungsmethode.
Alles auf einen Blick:
- Die adiabate Kühlung wird auch als Verdunstungskühlung bezeichnet. Als Kältemittel wird Wasser verwendet.
- Für den Kühlvorgang über die adiabatische Variante werden als Quelle nur H2O und Luft benötigt, sodass diese Variante besonders kostengünstig ist.
- An heißen Tag kühlt dieses System, bei dem statt Trinkwasser auch Regenwasser verwendet werden kann, besonders gut.
- Im Gegensatz zu einer Klimaanlage ist die adiabatische Kühlung als Verdunstungskühlung viel umweltfreundlicher.
- Vor allem für Serverräume, Bürogebäude und Lagerhallen ist die adiabate Kühlung eine hervorragende Lösung, da die Wärme im Raum konstant bleibt.
Was ist adiabate Kühlung?
Bei einem adiabatischen Kühlsystem, wie es auch genannt wird, handelt sich um einen Kühlungsprozess, bei dem Umgebungsluft durch die Verdunstung von Wasser abgekühlt wird, ohne dass ein Wärmeaustausch in der Umgebung stattfindet. Das beruht auf dem Prinzip, dass Wasser bei der Verdunstung Energie aus der umgebenden Luft aufnimmt und dadurch deren Temperatur senkt. Diese Kühlmethode nennt man auch Verdunstungskühlung, sie ist ähnlich dem menschlichen Schwitzen. Sie ist energieeffizient und wird häufig in Klimatisierungssystemen verwendet, um Raumtemperaturen auf nachhaltige und umweltfreundliche Weise zu reduzieren und CO2-Emissionen zu vermeiden.
Der adiabatische Kühlprozess benötigt nur etwa zehn Prozent der Energie, die für eine normale Klimaanlage gebraucht wird, wobei der Luftkühler trotzdem die gleichen angenehmen Temperaturen erzeugt. Die verbrauchte Luft wird nicht nur umgewälzt, sondern über den Kühler komplett gegen frische Außenluft ausgetauscht. Damit ist die Raumluft an sich deutlich besser.
Was bedeutet adiabat?
Eine adiabatische oder adiabate Zustandsänderung ist ein thermodynamischer Vorgang, bei dem ein System von einem Zustand in den anderen überführt wird. Das Wort „adiabat“ kommt aus dem Griechischen und bedeutet „nicht hindurchtretend“. Beim adiabaten Prinzip wird also keine Wärmeenergie mit der Umgebung ausgetauscht. Ein Beispiel: Wenn Sie Wasser in die Luft sprühen, verdunstet dieses nach einer gewissen Zeit, dafür braucht es Energie, die es der Luft entzieht – ohne die Zufuhr von Wärme und damit adiabatisch.
Welche Hersteller gibt es?
Bekannte Hersteller für die Geräte zur adiabaten Kühlung sind beispielsweise
- AFT
- Frigel
- Qxycom
- Condair GmbH
- Colt International GmbH
- Hansa Klimasysteme GmbH
- Delta Temp oder
- MITA Cooling Technologies.
Funktion
Die Funktionsweise ist eigentlich recht einfach: Das für die Kühlung notwendige Wasser verdunstet durch den Luftstrom. Hierfür wird Energie aufgewendet, die der Luft durch den Verdunstungsvorgang wiederum entzogen wird, sodass die Raumtemperatur sinkt. Trockene Luftströme sorgen dafür, den Dampf abzuleiten. Die Luft muss wieder mit Wasser angereichert werden, damit der Verdunstungsvorgang von vorn beginnt.
Um die Verdunstungskühlung im Haus zu nutzen, werden Ventilatoren verwendet, für den ordnungsgemäßen Betrieb werden die Geräte mit Wasser aufgefüllt. Automatisch wird nun die benötigte Menge an Feuchtigkeit an den Raum abgegeben. Allerdings erhöht sich durch den Vorgang der adiabaten Kühlung die Luftfeuchtigkeit im Raum – und zwar um etwa 20 Prozent.
Mit herkömmlichen Verdampfungssystemen wie einem Verdunstungskühlturm wird sehr viel Wasser verbraucht. Da die Ressourcen knapp werden, ist es entscheidend, auf wassersparende Varianten auszuweichen, um zum Beispiel ein Rechenzentrum kühl zu halten. Mit einem adiabaten Luftkühler können rund 90 Prozent Wasser eingespart werden – ohne den Einsatz von umweltschädlichen Chemikalien.
Wo liegt der Unterschied zur klassischen Klimaanlage?
Eine konventionelle Klimaanlage wälzt, um die Wärme aus dem Raum zu bekommen, die Innenluft um und kühlt sie mit viel Energieverbrauch. Bei adiabatischen Kühlsystemen aber wird frische Außenluft zur Kühlung und Belüftung verwendet. Dabei wird die Luft durch den adiabatischen Kühler gefiltert, Staub und Allergene werden entfernt. Eine Klimaanlage nachrüsten ist weniger umweltfreundlich, da die Kühlleistung durch Dampfkompression in einem geschlossenen System erreicht wird. Bei besonders hohen Außentemperaturen braucht eine Klimaanlage besonders viel Energie, um die gewünschte Raumtemperatur zu erreichen. Zusätzlich wird die Luft trockener, was der Gesundheit nicht zuträglich ist.
Was ist der Unterschied zwischen direkter und indirekter Verdunstungskühlung?
Grundsätzlich muss zwischen der direkten und der indirekten Verdunstungskühlung differenziert werden. Doch worin unterscheiden sich die beiden Varianten eigentlich?
- direkte Kühlung
Bei dieser Variante strömt die Außenluft wie oben beschrieben in den Raum ein. Gleichzeitig wird ihr Feuchtigkeit zugeführt. Das sorgt für ein Abkühlen der zugeführten Außenluft, aber gleichzeitig auch für einen Anstieg der Luftfeuchtigkeit. Dies kann den Nachteil einer potenziellen Schimmelbildung haben. - indirekte Kühlung
Dem gegenüber hat die indirekte Verdunstungskühlung einige Vorteile. In diesem Fall wird ein Befeuchter verwendet, der die Abluft mit Feuchtigkeit anreichert. Das wiederum entzieht der Abluft die Wärme, sodass die Raumtemperatur innerhalb kurzer Zeit um bis zu zehn Grad Celsius verringert werden kann.
Des Weiteren wird ein sogenannter Rotationswärmetauscher verwendet. Dieser speichert die Energie aus der Kälte. Der Rotor kühlt danach die warme Luft, die von außen einströmt, sodass sich ein Kreislauf ergibt.
Vor- und Nachteile
Adiabate Kühlsysteme sind vor allem gut für die Umwelt – im Gegensatz zu klassischen Klimageräten. Aber neben weiteren Vorteilen haben Verdunstungskühler auch Nachteile.
Vorteile
Die zweistufige adiabatische Kühlung ist die nachhaltigste und effektivste Art, um vor allem Hallen zu kühlen und zu belüften.
Einer der größten Vorteile der adiabaten Kühlung ist sicherlich der, dass die Kühlung selbst keinerlei Energie benötigt. Im Vergleich zu einer anderen Klimatisierung ist das System also besonders umweltfreundlich und kostengünstig. Die Luft kühlt außerdem selbstständig und sofort ab. Ein Wärmetauscher oder ein entsprechendes Kältemittel sind nicht notwendig, um die Kühlung effektiv zu betreiben. Es entsteht ein angenehmes Klima, die Temperatur kann bis auf leichte Schwankungen von zwei Grad Celsius gehalten werden.
Die Geräte selbst sind vergleichsweise günstig und benötigen nur selten eine Wartung oder Reparatur.
Nachteile
Die Leistung hängt stark von den klimatischen Bedingungen abhängt. Bei einer feucht-schwülen Raumluft verdunstet beispielsweise nur wenig Feuchtigkeit. Ebenfalls nachteilig ist beim einfachen System die Erhöhung der Luftfeuchtigkeit im Raum. Diese setzt voraus, dass der Raum sehr gut belüftet ist, da es ansonsten zur Schimmelbildung kommen kann, insbesondere wenn im Winter eine warme und feuchte Temperatur im Raum herrscht.
| Vorteile | Nachteile |
| keinerlei Energie notwendig, um die Luft herunterzukühlen | Kühlleistung stark abhängig von der Temperatur und Luftfeuchte im Raum |
| klimafreundlich | nur geeignet, wenn der Raum sehr gut belüftet ist, sodass sich kein Schimmel bildet |
| kein Wärmetauscher oder Kältemittel notwendig | erheblicher Anstieg der Luftfeuchtigkeit im Raum |
| Geräte zur Kühlung sind kostengünstig und benötigen kaum Wartungen und Reparaturen | |
| Verdunstungskühlung auch im Außenbereich möglich |
Rechnet sich die adiabate Verdunstungskühlung?
Im Vergleich zu anderen Kühlverfahren ist das adiabate Kühlsystem deutlich kostengünstiger. So reicht beispielsweise 1 kW Strom aus, um 40 kW Kühlleistung zu erbringen. Eine herkömmliche Klimaanlage bringt es mit derselben investierten Energie gerade einmal auf etwa 3 kW Kühlleistung.
Auch der für die Kühlung notwendige Wasserbedarf fällt recht gering aus.
In der Regel werden diese Kühlsysteme im Gewerbe genutzt. Der Einbau sollte immer durch einen Fachbetrieb erfolgen.
Fazit
Die adiabate Kühlung ist die sogenannte Verdunstungskühlung. Ein Verdunstungskühler, auch adiabatisches Kühlsystem genannt, eignet sich vor allem zum Kühlen von Lager- und Industriehallen. Lediglich Luft und Wasser werden benötigt, um übermäßige Wärme auf adiabate Art zu vertreiben.
