Das Kühlen eines Raumes mit Kühlaggregaten erfordert in der Regel noch mehr Energie als seine Erwärmung durch Heizkörper. Ein wichtiges Thema für warme Weltregionen, aber auch an warmen Tagen in gemäßigten Zonen.
Verdunstungskühlung
Doch es gibt einen Weg, den hohen Energieverbrauch drastisch zu reduzieren. In den meisten Fällen kann dabei auf Kühlaggregate sogar ganz verzichtet werden. Das geschieht mit Hilfe eines einfachen physikalischen Vorgangs: der Verdunstung von Wasser.
Das Prinzip: Wenn Wasser verdunstet, entzieht es der Luft die fühlbare (sensible) Wärme. Folge: Die Lufttemperatur nimmt ab, die Raumluft wird kühler. In der Raumlufttechnik bezeichnet man dies als adiabate Kühlung.
Man führt also dem System einfach nur Wasser zu, das dann verdunstet und die Luft abkühlt. Deshalb spricht man auch von Verdunstungskühlung.
Direkt und indirekt
Unterschieden wird zwischen der direkten und indirekten Verdunstungskühlung. Bei der direkten adiabaten Kühlung wird der einströmenden Außenluft schlicht Feuchtigkeit zugeführt. So wird die Zuluft abgekühlt, gleichzeitig steigt aber die Luftfeuchtigkeit sehr stark an, was nicht immer gewünscht ist.
Daher wird in den meisten Fällen die indirekte adiabate Kühlung eingesetzt. Dieses Verfahren verdeutlicht unser Beispiel mit dem Klingenburg-Luftbefeuchter CERTO und einem Rotationswärmetauscher von Klingenburg.
Ziel ist es in diesem Falle, die Raumluft mit möglichst geringem Aufwand zu kühlen. Die Außentemperatur beträgt hier 35 °C, die Luft verlässt den zu kühlenden Raum mit 25 °C.
Mit dem Befeuchter CERTO wird die Abluft aus dem Raum befeuchtet. Durch die dabei einsetzende Verdunstung des Wassers wird der Abluft die Wärme entzogen, das heißt:
die Luft kühlt ab. Die erkaltete Luft wird im nächsten Schritt durch den Rotationswärmetauscher geführt, der die Kälteenergie speichert. Der auf der Abluftseite gekühlte Rotor dreht sich weiter in den Zuluftbereich und kühlt nun seinerseits die warme, von außen einströmende Luft ab. Diese gelangt als abgekühlte Zuluft wieder in den Raum. Ein Kühlaggregat wird nicht benötigt.
h,x-Diagramm von Mollier
Die Veränderung von Temperatur und Feuchte der Luft veranschaulicht das h,x-Diagramm von Mollier. Es dient zur übersichtlichen Darstellung der Zustandsänderungen feuchter Luft.
Die Lufttemperatur in °C bezieht sich auf die Skala am linken Rand, die relative Luftfeuchtigkeit in % auf die Skala am rechten Rand.
In unserem Beispiel verlässt die Luft den Raum mit 25°C und einer relativen Feuchtigkeit von 50 % (Abluft). Die Luft wird durch den Befeuchter geführt, kühlt dadurch auf 18°C ab, wobei sich ihre relative Feuchtigkeit auf 98 % erhöht,
also nahe der Sättigung liegt. Die Veränderung ist im Diagramm durch die blaue Linie dargestellt.
Der Rotationswärmetauscher speichert den größten Teil der gewonnenen Kälteenergie und führt sie dem Zuluftstrom zu. Dadurch wird die Außenluft von 35°C auf 23°C abgekühlt, gleichzeitig nimmt sie einen Teil der Feuchtigkeit aus dem Abluftstrom auf, und erreicht mit 61% einen angenehmen Wert.
Die Raumkühlung hat also völlig ohne eine energieintensive Kältemaschine stattgefunden.
