Adiabate Kühlanlagen

Adiabate Kühlanlagen – Passive Kühlung mit der Kraft der Elemente

Umweltbewusstes Denken hat mittlerweile auch die Baubranche erreicht. Eine möglichst klimaneutrale Technik steht deshalb bei vielen Bauprojekten hoch im Kurs. Genau diesen Anforderungen entsprechen adiabatische bzw. adiabate Kühlanlagen.

Sie sind leistungsstark, effizient und überzeugen durch besondere Umweltfreundlichkeit. Für die passive adiabatische Kühlung muss nämlich keine zusätzliche Energie aufgewendet werden. Wie das geht? Die natürlichen Allrounder-Elemente Luft und Wasser machen es möglich.

Die Beiträge von Tipp zum Bau helfen Ihnen, sich beim Bauen, Renovieren und Sanieren zu orientieren.

1. Adiabate Kühlanlagen: Begriffsklärung und Funktionsweise

Näheres zum Fachbegriff „adiabate Kühlanlagen“

Adiabate Kühlanlagen funktionieren rein mit Luft und Wasser. Kühlung durch Verdunstung heißt hier die Zauberformel. Die Kühler nutzen dabei den natürlichen Kühlungseffekt der Verdunstungskälte von Wasser. So werden Innen- und Außenbereiche selbst bei hochsommerlichen Temperaturen klimaschonend gekühlt.

Adiabat bzw. adiabatisch bedeutet wärmedicht. In Bezug auf die Kühlsysteme heißt dies Folgendes: Es wird keine thermische Energie in Form von Wärme mit der Umgebung ausgetauscht. Die Wärmeenergie, die für die Verdunstung notwendig ist, wird der Umgebungsluft oder einer Oberfläche direkt entzogen. Es wird also bei der adiabaten Kühlung keine überschüssige Wärme freigesetzt.

Funktionsweise adiabate Kühlanlagen

Adiabate Kühlanlagen funktionieren im Grunde nach dem Prinzip des Luftaustausches. Warme Raum- oder Außenluft wird mit Wasser angereichert. Dieses verdunstet und setzt dabei Kälteenergie frei. Die abgekühlte Luft wird dann wieder in den Kreislauf eingespeist.

Die verbrauchte Luft hingegen gelangt ganz ohne Schadstoffe und Schwaden ins Freie. Mit einer adiabaten Kühlanlage können Sie daher selbst im Hochsommer Haus und Luft auf angenehme 22°C kühlen.

Klarer Pluspunkt für die Verdunstungskühler: Sie sind besonders leistungsfähig. Wenn nämlich nur mit der Wärmeenergie der Umgebungsluft gekühlt wird, ergibt sich eine steigende Kühlleistung im Sommer. Je höher die Temperaturen, desto höher ist also der Kühleffekt. Der Grund: es steht entsprechend viel Wärmeenergie zur Verfügung. Alles in allem eine ideale Energiebilanz für adiabate Kühlanlagen.

Direkte und indirekte adiabate Kühlung durch Verdunstung

Beim passiven Verdunstungskühler unterscheidet man in Fachkreisen grundsätzlich zwischen direkter und indirekter adiabatischer Kühlung.

  • Bei direkter adiabatischer Kühlung wird der zu kühlenden Luft direkt Feuchtigkeit zugeführt. Dies lässt jedoch die Luftfeuchtigkeit entsprechend ansteigen – ein nicht immer erwünschter Nebeneffekt.
  • Deshalb ist die indirekte adiabatische Kühlung auch die beliebtere Variante. Hier wird lediglich die warme Abluft befeuchtet. Ist diese abgekühlt, wird sie wieder in den Raum eingespeist. Das hat den Vorteil, dass die Luftfeuchtigkeit konstant bleibt.

Adiabate Kühlanlagen in der Natur

Verdunstungskühler sind aber keine reine Erfindung der Technik. Die zugrunde liegende Funktionsweise haben sich die Entwickler direkt vom menschlichen Organismus abgeschaut. Hier wird beim Schwitzen die Haut dadurch abgekühlt, dass Flüssigkeit (in Form von Schweiß) verdunstet. Derselbe Effekt lässt sich auch bei einem nassen T-Shirt beobachten. Weht dieses im Wind, so verdunstet das Wasser schneller und ein angenehmer Kühleffekt tritt ein.

2. Adiabate Kühlanlagen im Vergleich

Adiabate Kühlanlagen im Betriebs-Check 

Adiabate Kühlanlagen werden sowohl im Innen- als auch Außenbereich eingesetzt. Es gibt dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Kühlsysteme, deren Funktionsweise und Verwendungszweck variieren. Wichtige Faktoren für den grundsätzlichen Gebrauch von Verdunstungskühlern sind Luftfeuchtigkeit und Lufttemperatur.

  • Ist die Luftfeuchtigkeit des zu kühlenden Bereichs zu hoch, kann die Luft entsprechend weniger Wasser aufnehmen. So verringert sich auch die Kühlleistung.
  • Bei zu niedriger Lufttemperatur ergibt sich dasselbe Problem. Die Luft nimmt eine geringere Wassermenge auf und kühlt weniger ab.

Den besten Kühleffekt erzielen Sie bei Temperaturen um die 30°C sowie einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 30 % und 35 %. In Deutschland liegt die relative Luftfeuchtigkeit der Außenluft in der Regel bei 30 %.

Besonders effizient und klimapositiv sind Verdunstungskühler, die mit Regenwasser betrieben werden. Allerdings funktioniert das nicht bei allen Verfahrenstechniken. Hierzu wird ein spezielles Filtersystem benötigt. Fragen Sie nach Möglichkeit bei Experten nach, welche Systeme bereits mit einer solchen Technologie ausgestattet sind.

Adiabate Kühlanlagen für Ihren Privathaushalt

Es gibt diverse Systeme der adiabaten Verdunstungskühlung. Viele werden vor allem in Industrie und Gewerbe verwendet. Hier eine kurze Übersicht zu adiabaten Kühlsystemen, die auch für Privathaushalte eine Überlegung wert sind:

KühlsystemFunktionsweiseVerwendungszweck
Adiabatische
Zuluftkühlung
• Sprühnebel wird in den Zuluftkanal eingespeist und entzieht diesem die Wärme.

• So wird die Außenluft gekühlt, die anschließend dem Innenraum zugeführt wird.

• Wird die Luft vor dem Eintritt in den Zuluftkanal noch durch ein Trocknungsmedium geleitet, ergibt sich eine stärkere Kühlleistung.

• Zu beachten: die hygienischen Richtlinien im Lüftungskanal müssen regelmäßig geprüft werden, ansonsten können sich Bakterien bilden.
• Kann auch im Herbst und Winter zur Luftbefeuchtung eingesetzt werden.

• Vor allem für größere Räume geeignet.

• Direkte adiabatische Kühlanlage.
Adiabatische Abluftkühlung• Hier wird dem Abluftstrom des Gebäudes Wasser zugeführt. Dieser kühlt dadurch ab.

• Über einen Wärmetauscher wird die Zuluft dann vorgekühlt, indem die kühle Abluft eingespeist wird.

• Besonders wirkungsvoll ist dabei das Einsprühen von kleinen Wasserpartikeln oder über einen Flächenbefeuchter direkt in die Zuluft.

• Bei diesem Vorgang wird Luft selbst bei Außentemperaturen von bis zu 30°C auf 21°C-22°C gekühlt.
• Besonders gut für Innenräume geeignet.

• Energetisch sehr effizientes Kühlsystem.

• Indirekte adiabatische Kühlanlage.
Adiabatische Außenluftkühlung• Auch als Wassernebelkühlung bezeichnet.

• Lufttemperatursenkung um bis zu 15°C.

• Sehr feiner Wassernebel wird dazu in der Luft versprüht und verdunstet, bevor er die besprühte Fläche befeuchten kann.

• Das Wasser wird dabei mittels einer speziellen Hochdruckpumpe zerstäubt.

• Neben der Abkühlung ist hier ein zusätzlicher Vorteil, dass eine zu trockene Luft verhindert wird.

• Auch Insekten und Staub lassen sich so dezimieren.

• Vorteil: Keine Lärmbelästigung, da das System sehr leise arbeitet.
• Besonders wirtschaftliche Kühlung für den Außenbereich.

• Ideal geeignet für Terrasse oder Pavillon.

• Direkte adiabatische Kühlanlage.

3. Kostenpunkt bei adiabaten Kühlanlagen

Die Betriebskosten sind bei adiabaten Kühlanlagen sehr gering. Tipp zum Bau erklärt wieso.

Tritt die Amortisation ein, sparen Sie in Zukunft an laufenden Kosten.

Die Neuanschaffung bei Systemen zur Kühlung mit Wasser ist zunächst relativ kostenintensiv. Durch die geringen Verbrauchs- und Betriebskosten zahlt sich diese Anfangsinvestition allerdings auf lange Sicht gesehen aus. Denn adiabate Kühlanlagen sparen nicht nur Energie, sondern vor allem auch laufende Kosten.

Im Vergleich zu anderen Kühlsystemen ist der Energieaufwand bei Verdunstungskühlern etwa 8 bis 10 Mal geringer. Dadurch werden zugleich auch weniger Schadstoffe ausgestoßen. Die Anschaffung einer adiabaten Kühlanlage ist also durch und durch eine umweltbewusste Entscheidung.

Fixe Kosten, die beim Betrieb der adiabatischen Kühlanlagen anfallen, sind lediglich Strom und Wasser. Der Verbrauch ist dabei je nach Betriebsart des Systems geringfügig verschieden. Eine kurze Kostenübersichtsrechnung zeigt daher die Rentabilität solcher Anlagen auf einen Blick:

  • Im Durchschnitt verbrauchen adiabate Kühlanlagen 50 Liter Wasser pro Stunde. Bei Wasserkosten von 2 € pro m³ ergeben sich daraus stündlich 0,10 € an Verbrauchskosten.
  • Der Strom treibt die elektrische Pumpe an, welche die Luftströme reguliert. Der Stromverbrauch bei Verdunstungskühlern liegt bei 1 kW in der Stunde. Die anfallenden Stromkosten liegen beim aktuellen Strompreis folglich bei 0,25 €.
  • Zusammenaddiert ergeben sich für adiabate Kühlanlagen Betriebskosten von gerade einmal 0,35 € pro Stunde. Dies entspricht einer Kosteneinsparung von 80 % gegenüber konventionellen Kälteanlagen.

4. Die Vor- und Nachteile adiabater Kühlanlagen auf einen Blick

Tipp zum Bau hilft Ihnen, Vor- und Nachteile adiabater Kühlanlagen abzuwägen.

Ökologisch wertvoll: die Adiabate Kühlanlage im Vergleich.

Bei adiabaten Kühlsystemen überwiegen ganz klar die Vorteile:

  • Sie sind besonders energiesparend und effizient.
  • Adiabate Kühlanlagen überzeugen durch sehr geringe Betriebs- und Wartungskosten.
  • Sie kommen ganz ohne chemische Kühlmittel aus.
  • Selbst bei hohen Außentemperaturen können Kühlleistungen bis zu 6°C erreicht werden.

Es gibt aber auch einige Aspekte, die Sie bei der Installation einer adiabaten Kühlanlage beachten sollten:

  • Wie effizient eine passive Verdunstungskühlung ist, hängt stark vom Feuchtigkeitsgehalt der Luft ab. An besonders schwül-warmen Tagen kann es daher zu Beeinträchtigungen in der Kühlleistung kommen. Dies ist aber im mitteleuropäischen Raum nur äußerst selten der Fall.
  • Die Installation ist oftmals eher kostenintensiv. Zunächst müssen die Luftströme sinnvoll angelegt und verbaut werden. Außerdem lässt sich die adiabatische Kühlung in der Regel nur schwer mit bereits vorhandenen Heiz- oder Kühlanlagen verbinden.
  • Präzise Planung und Beratung durch entsprechende Fachleute sind deshalb essenziell, damit die adiabatische Kühlanlage hält, was sie verspricht.

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