Freie Kühlung: Freie Kühlung nutzt kühle Außenluft, um Kaltwasser oder Raumluft zu kühlen, ohne dass der Verdichter einer Kältemaschine läuft. Sobald die Außentemperatur ausreichend unter der benötigten Kaltwassertemperatur liegt, übernimmt ein Rückkühler die Kühlung ganz oder teilweise. Das senkt den Strombedarf der Kälteerzeugung deutlich.
Wie funktioniert freie Kühlung?
Im Kaltwassersystem wird das Rücklaufwasser bei niedrigen Außentemperaturen nicht über die Kältemaschine, sondern über einen Rückkühler geführt, der die Wärme direkt an die Außenluft abgibt. Reicht die Außentemperatur nicht ganz aus, arbeiten beide zusammen: Der Rückkühler kühlt vor, die Kältemaschine deckt den Rest. Viele Kaltwassersätze haben diese Funktion integriert, bei größeren Anlagen wird sie oft als separater Kreis mit Wärmeübertrager geplant.
Wann lohnt sich freie Kühlung?
Freie Kühlung lohnt sich vor allem bei Kühllasten, die auch im Winter anfallen: Serverräume und Rechenzentren, Prozesskälte in der Produktion, innenliegende Zonen großer Bürogebäude mit hohen inneren Lasten. Bei rein sommerlicher Komfortkühlung ist der Nutzen kleiner, weil die Last dann anfällt, wenn es draußen warm ist.
Warum entscheidet die Kaltwassertemperatur?
Je höher die zulässige Kaltwassertemperatur, desto mehr Stunden im Jahr fallen in die freie Kühlung. Ein System, das mit 16 statt 6 °C Vorlauf auskommt, kann deutlich länger ohne Verdichter arbeiten. Deshalb plant man freie Kühlung nicht an der Kältemaschine, sondern an den Übergabesystemen: Kühldecken, Bauteilaktivierung oder großzügig ausgelegte Kühlregister erlauben höhere Temperaturen als kleine Umluftkühler.
Wie lässt sich der Nutzen vorab bewerten?
Wie viel Energie freie Kühlung spart, hängt vom Lastgang des Gebäudes, von den zulässigen Kaltwassertemperaturen und vom Klima am Standort ab. Eine Pauschalzahl gibt es deshalb nicht. Belastbar wird die Bewertung mit einer stündlichen Betrachtung über ein Jahr: Für jede Stunde wird geprüft, ob die Außentemperatur für freie Kühlung, Mischbetrieb oder nur die Kältemaschine reicht. Als Klimadaten eignen sich die Testreferenzjahre des Deutschen Wetterdienstes für den Standort.
Aus dieser Betrachtung ergibt sich, wie viele Stunden die Kältemaschine eingespart wird und ob sich Rückkühler, Wärmeübertrager und Regelung über die Nutzungsdauer bezahlt machen. Das gehört in den Variantenvergleich der Vorplanung, neben Investition und Platzbedarf.
Was ist bei der Planung zu beachten?
Freie Kühlung verändert das gesamte Kaltwassersystem und sollte in der Vorplanung festgelegt werden.
- Frostschutz: Der Außenkreis braucht meist ein Wasser-Glykol-Gemisch und einen Wärmeübertrager zum Gebäudekreis
- Aufstellung und Schall des Rückkühlers auf Dach oder Grundstück
- Regelung der Übergänge zwischen freier Kühlung, Mischbetrieb und Kältemaschine
- Zähler, um den Anteil freier Kühlung im Betrieb auszuwerten
- Abstimmung mit der Kühllast und dem Lastgang über das Jahr
| Betriebsart | Außentemperatur | Kälteerzeugung |
|---|---|---|
| Freie Kühlung | deutlich unter Kaltwassertemperatur | nur Rückkühler, Verdichter aus |
| Mischbetrieb | knapp unter Kaltwassertemperatur | Rückkühler kühlt vor, Kältemaschine ergänzt |
| Kältemaschinenbetrieb | über Kaltwassertemperatur | nur Kältemaschine |
Was wir dafür tun
Wir planen Kälteerzeugung mit freier Kühlung, wo der Lastgang sie trägt – abgestimmt auf Kaltwassertemperaturen und Übergabesysteme.
Grundlage: VDI 2078 (Lastgang); Planungspraxis.