Effizienzsteigerung und Investitionseinsparung in Kälte-, Rückkühl- und Elektrotechnik

Die kontinuierlich steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz und die Reduzierung der Betriebskosten und Investitionen in Gebäuden machen die Suche nach innovativen Lösungen für die Klimatechnik immer wichtiger. Eine vielversprechende Technologie, die sowohl den Energieverbrauch senkt als auch die Kälteleistung reduziert, ist die Kombination von adiabatischer Kühlung und einem Kreislaufverbundsystem. Besonders in Zeiten steigender Investitions- und Energiepreisen sowie wachsender Anforderungen an das Raumklima, bietet diese Technologie eine nachhaltige Lösung. Ein entscheidendes Element in diesem Zusammenhang ist die betriebssichere GSWT®-Technologie (Gegenstrom-Schicht-Wärmetauscher), die in Kombination mit der adiabatischen Kühlung eine signifikante Effizienzsteigerung in Form einer indirekt adiabatischen Verdunstungskühlung (IAVK) ermöglicht.

Prinzip der adiabatischen Kühlung

Die adiabatische Kühlung nutzt den natürlichen Verdunstungsprozess, um die Lufttemperatur zu senken. Dabei wird Wasser in den Luftstrom eingebracht, welches von der Luft durch Verdunstung aufgenommen wird. Da zur Aufnahme des Wassers Energie benötigt wird, kühlt sich die Luft entsprechend ab, wie bei einsetzendem Regen an einem warmen Sommertag. Den Kühleffekt können wir auch hautnah spüren, sobald Wasser auf unserer Haut verdunstet.

Nutzung in der Raumlufttechnik

Im Sommer muss die heiße Außenluft meist stark gekühlt werden. Zur Reduzierung der Kühlleistung sollte hier eine adiabatische Kühlung mit einem Wärmerückgewinnungssystem kombiniert werden. Im Kühlbetrieb wird die abzuführende Raumabluft befeuchtet und adiabatisch gekühlt. Über das Wärmerückgewinnungssystem wird die Kälte von der Abluft auf die Zuluft übertragen. Da nicht die Zuluft direkt adiabatisch gekühlt wird, handelt es sich hier um die „indirekt adiabatische Verdunstungskühlung“ (IAVK). Bei Außentemperaturen von 34 °C sind Zulufttemperaturen von ca. 24 °C erzielbar. Daher ist ein hocheffizientes Kreislaufverbundsystem hierfür sehr gut geeignet, da es eine hohe Temperaturübertragung ermöglicht und keine Feuchte überträgt.

Der Oberflächenbefeuchter

Die adiabatische Befeuchtung kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Um keine Aerosole zu bilden, setzt das GSWT®-System auf einen Oberflächenbefeuchter, wo das Wasser auf der Oberfläche des Befeuchters entlang rieselt und die entlang strömende Luft die Feuchtigkeit aufnimmt und sich adiabatisch kühlt. Die Befeuchtung kann in vielen deutschen Städten direkt mit dem Stadtwasser erfolgen und spart eine Wasseraufbereitungsanlage sowie eine Zulaufpumpe ein.

Die Rolle der GSWT®-Technologie

Die GSWT®-Technologie ist ein Kreislaufverbundsystem und ermöglicht eine hoch effiziente Wärme- und Kälterückgewinnung. Außerdem besteht es aus einzeln absperrbaren Schichten und weist eine hohe Betriebssicherheit auf. So wird die Vorkühlung der Zuluft dauerhaft gewährleistet und bietet folgende Vorteile:

• Energieeinsparung: Durch Rückwärmzahlen von bis zu 80 % wird ein Großteil der Kälte von der adiabatisch gekühlten Abluft auf die Zuluft übertragen. Es handelt sich dann um die sogenannte „indirekte adiabatische Verdunstungskühlung“ (IAVK), die im Jahr viel Kälteenergie einspart.

• Leistungseinsparung: durch die hohe Betriebssicherheit kann die eingesparte Kälteleistung bei der Auslegung der Kältetechnik berücksichtigt werden, sodass die Kältetechnik deutlich kleiner ausgelegt werden kann. Damit reduziert sich auch die Rückkühltechnik sowie die Elektroanschlussleistung.

• Keim- und schadstofffreie Übertragung: Durch die Bauweise des GSWT®-Systems wird eine Übertragung von Keimen und Schadstoffen ausgeschlossen, was vor allem in sensiblen Bereichen wie Krankenhäuser, Labore etc. von entscheidender Bedeutung ist.

Für die Zukunft gerüstet

Wenn an extrem heißen Tagen die Außentemperatur über der Auslegungstemperatur der Kältetechnik liegt, würde bei herkömmlicher Kühlung über eine mechanische Kälteerzeugung, die Kühlung direkt an ihre Grenzen stoßen und die Temperatur im Gebäude ansteigen. Bei der indirekt adiabatischen Verdunstungskühlung hingegen wird ca. 75 % der über der Auslegungstemperatur liegende Außentemperatur durch die indirekt adiabatische Verdunstungskühlung gekühlt und bietet somit einen zusätzlichen Schutz gegen die immer heißer werdenden Sommertage. Die IAVK ist nachrüstbar und ermöglicht eine hydraulische Einsparung zusätzlicher Kälteleistungen und -quellen.

Anwendungsbereich und wirtschaftliche Vorteile

Die indirekte adiabatische Verdunstungskühlung eignet sich für alle Gebäude, die im Sommer gekühlt werden sollen. Sie bietet ein enormes Potenzial zur Senkung der Energiekosten.

Die Vorteile dieser Technologie gehen über die reinen Energieeinsparungen hinaus: Durch die Reduzierung des Kühlbedarfs und den geringeren Einsatz mechanischer Kälteerzeugung, werden hohe Investitionskosten in Kälte-, Rückkühl- und Elektrotechnik eingespart.

Fazit

Die Kombination von adiabatischer Kühlung und der GSWT®-Technologie bietet eine zukunftsweisende Lösung für die Klimatechnik. Sie sorgt nicht nur für eine signifikante Senkung der Investitions- und Betriebskosten und eine Verbesserung der Energieeffizienz, sondern hilft auch dabei, den CO2-Ausstoß in Gebäuden zu reduzieren. Gerade in Zeiten steigender Investitions- und Energiekosten und wachsender Anforderungen an den Klimaschutz, sind solche innovativen, hocheffizienten Technologien von entscheidender Bedeutung, um eine nachhaltige und wirtschaftliche Gebäudetechnik zu gewährleisten.

Diese Lösung bietet Gebäudebetreibern und Planern die Möglichkeit, nicht nur die Effizienz ihrer Klimaanlage zu steigern, sondern auch aktiv zur Reduktion von Investitionskosten, Betriebskosten und CO2-Emissionen beizutragen.

Wabenbefeuchter-Einbau zur FCKW-freien Gewinnung von Kälte ohne Kälteanlage (indirekte Verdunstungskühlung).

h,x-Diagramm für feuchte Luft bei 1.013 mbar. Die in der Tabelle aufgeführten Kühlfälle 1 – 7 verlaufen entlang der blauen Linien.

Die adiabatische Kühlung ist u.a. abhängig von der Außen- bzw. Fortluftfeuchte. Die Tabelle zeigt auf, wie viele Stunden im Jahr auf bestimmte Feuchtewerte fallen (hier Testreferenzjahr DWD für Essen).