)
Effiziente Kühlung mit natürlicher Technologie
Adiabatische Verdunstungskühlung ist der Weg der Zukunft
Nachhaltigkeit
Die Bedeutung von natürlichen Kühlsystemen für nachhaltige Gebäude
Die zunehmende Bedeutung der Nachhaltigkeit in der Gebäudetechnik führt dazu, dass herkömmliche Klimaanlagen oft nicht mehr die erste Wahl sind, wenn es um den effizienten Betrieb von Lüftungs- und Kühlsystemen geht. Die Herausforderung, den Energieverbrauch und die Umweltbelastung zu minimieren, hat die Suche nach umweltfreundlicheren Alternativen gefördert. Eine dieser Alternativen ist die adiabatische Verdunstungskühlung, ein Verfahren, das eine umweltfreundliche Kühlung ohne den Einsatz von F-Gasen ermöglicht. Diese Technologie wird seit langem von Unternehmen wie Menerga entwickelt und hat sich inzwischen in der Lüftungstechnik etabliert.
Die adiabatische Verdunstungskühlung bietet die Möglichkeit, die mechanische Kühlung zu reduzieren oder sogar vollständig zu ersetzen.
Wie funktioniert die adiabatische Verdunstungskühlung?
Mit der adiabatischen Verdunstungskühlung kann der Bedarf an mechanisch erzeugter Kälte reduziert werden, was insbesondere in Mitteleuropa erhebliche Einsparungen bedeutet.
Die adiabatische Verdunstungskühlung beruht auf dem Prinzip der Zustandsänderung der Luft durch die Verdunstung von Wasser. Die Verdunstungswärme wird der Luft entzogen, wodurch die Temperatur sinkt. Diese Kühlung erfolgt ohne zusätzliche Energiezufuhr und ist daher besonders effizient.
Realisiert wird das Verfahren in der indirekten adiabaten Verdunstungskühlung, bei der die Luft in der Abluftbefeuchtungsanlage abgekühlt wird. Diese gekühlte Abluft gibt dann die Kälte über ein Wärmerückgewinnungssystem an die Außenluft ab, wodurch die Zuluft für den Raum kühler wird.
Umweltpolitik im Wandel und die Zukunft der Gebäudekühlung
Der Klimawandel hat zu strengeren Anforderungen an die Effizienz von Klimaanlagen geführt. Infolgedessen gibt es auf EU-Ebene strenge Vorschriften, wie die EU-Verordnung 2016/2281, die Effizienzgrenzwerte für mechanische Kälteanlagen vorschreibt. Ziel ist es, den Energieverbrauch und die Verwendung von Kältemitteln mit hohem Treibhauspotenzial, wie R407C oder R410A, zu begrenzen. Diese Vorschriften sind ein weiterer Grund, warum Systeme wie die adiabatische Verdunstungskühlung immer wichtiger werden.
Die EU hat spezielle Anforderungen für Klimaanlagen entwickelt, um die Effizienz zu verbessern und die Verwendung umweltschädlicher Kältemittel zu verringern.
)
Marketable systems
Wie bereits beschrieben, haben sich mittlerweile verschiedene Ansätze zur Umsetzung der indirekten adiabaten Verdunstungskühlung in Klimazentralgeräten etabliert. Im Folgenden werden die fünf wichtigsten kommerziell erhältlichen Lösungen hinsichtlich Technologie, Effizienz, Vor- und Nachteilen kurz vorgestellt.
Als Kriterium für die Leistungsfähigkeit der verschiedenen Systeme wird die adiabate Kühleffizienz herangezogen. Ausgehend von der Tatsache, dass die theoretisch minimal erreichbare Zulufttemperatur der Feuchtkugeltemperatur der Abluft entspricht, wird diese wie folgt definiert:
)
| System | ϕ adia | WRG Klasse nach EN 13053:2017 | |
|---|---|---|---|
| 1. | Abluftbefeuchtung und Rotationswärmeübertrager | 70 % | H2 |
| 2. | Abluftdirektbefeuchtung mit Frischwasser und Kreuz-Gegenstrom Rekuperator | 75 % | H2 |
| 3. | Abluftdirektbefeuchtung mit Hochleistungs-KVS | 90% | H2 |
| 4. | Abluftdirektbefeuchtung mit Umlaufwasser und Gegenstrom Rekuperator | 91 % | H1 |
| 5. | Abluftdirektbefeuchtung mit Umlaufwasser, Taupunktkühlung und Gegenstrom Rekuperator | >100 % | H1 |
Einfaches System mit einem adiabaten Kühlwirkungsgrad von ca. 70 %. Ideal für Anlagen mit hohen Luftleistungen.
Hier erfolgt die Verdunstungskühlung direkt im Rekuperator, was die Kühlleistung erhöht und weniger Investitionen in zusätzliche Befeuchtungssysteme erfordert.
Ermöglicht eine separate Behandlung von Abluft und Zuluft, was besonders in Umgebungen mit hohen hygienischen Anforderungen von Vorteil ist.
Durch die effiziente Nutzung des Gegenstromprinzips kann die Kühlleistung maximiert werden, und ein hoher adiabater Kühlwirkungsgrad von über 90 % wird erreicht.
Das System erreicht Temperaturen, die unterhalb der Feuchtkugeltemperatur liegen. Dies ermöglicht eine Kühlung, die theoretisch ohne mechanische Kälte auskommt.
Die Wahl des geeigneten Systems hängt von den jeweiligen Bedingungen und dem Effizienzziel ab, doch alle Systeme bieten signifikante Einsparpotenziale gegenüber konventionellen Lüftungslösungen.
Efficiency and energy monitoring
Ein Menerga-System mit dem AdiabaticzeroGWP-System ist ein Beispiel für die Effizienz der adiabatischen Verdunstungskühlung. Hier wird die Außenluft um bis zu 14 °C gekühlt, was einen stabilen Betrieb im Sommer ohne zusätzliche mechanische Kühlung ermöglicht. Gesteuert wird die Anlage über ein umfassendes Monitoring-System wie Menerga Connect, das die Leistungsdaten der Anlage in Echtzeit überwacht und für optimale Effizienz sorgt.
)
An operating report shows that the system cools at moderate outdoor temperatures in partial load operation with minimal energy consumption.
If the outside temperatures rise, dew point cooling is activated, which lowers the supply air temperature even further.
Mit adiabater Verdunstungskühlung können die Betriebskosten im Vergleich zu herkömmlichen Systemen um bis zu 70 % gesenkt werden.
Wirtschaftliche Effizienz und Standortabhängigkeit
Die Wahl der adiabatischen Verdunstungskühlung hängt oft vom Standort ab, da die Effizienz dieser Systeme durch das Verdunstungspotenzial bestimmt wird. Insbesondere in Regionen mit hohen Temperaturen kann diese Art der Kühlung eine herkömmliche Klimaanlage vollständig ersetzen. Kostenanalysen zeigen, dass die Betriebskosten von Lüftungsanlagen mit adiabatischer Kühlung bis zu 55 % niedriger sind als die von konventionellen Anlagen.
Die Wirtschaftlichkeit solcher Systeme wird weiter erhöht, da sie auf zusätzliche Kälteerzeugungsanlagen verzichten können. Dies wirkt sich positiv auf die Investitionskosten, den Platzbedarf der Anlage und die Lebenszykluskosten aus. Für Unternehmen bedeutet dies Einsparungen bei der Investition in Kältemittel, die oft einen hohen GWP-Wert haben und somit zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks beitragen.
Durch den Verzicht auf mechanische Kühlung können nicht nur die Betriebskosten gesenkt, sondern auch die Umwelt geschont werden.
Adiabatische Verdunstungskühlung als nachhaltige Lösung
Zusammenfassend zeigt die adiabate Verdunstungskühlung, dass die natürliche Kühlung mit modernen Lüftungstechnologien die konventionelle Kühlung in vielen Anwendungsbereichen ersetzen kann. Menerga und andere Unternehmen haben Systeme entwickelt, die diese Technologie mit Wärmerückgewinnung kombinieren und so Lüftungsanlagen effizienter und klimafreundlicher machen.
Die Zukunft der Gebäudekühlung könnte von solchen Systemen geprägt sein, insbesondere in einer Zeit, in der der Einsatz umweltfreundlicher Kühltechnologie immer wichtiger wird. Die adiabatische Verdunstungskühlung ermöglicht eine stabile und nachhaltige Kühlung, die nicht nur die Kosten senkt, sondern auch den Einsatz von umweltschädlichen Kältemitteln minimiert.
Energiesparen ist die energieeffizienteste und umweltfreundlichste Lösung.
Die adiabate Verdunstungskühlung könnte einen neuen Standard in der Lüftungs- und Klimatechnik setzen und Ingenieuren, Architekten und Gebäudebetreibern helfen, ökologische und ökonomische Ziele gleichzeitig zu erreichen.