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Free Coolling: Was es ist, wie es funktioniert und wo es eingesetzt wird

Free Coolling ist ein System, das die Temperaturdifferenz der Außenumgebung nutzt, um die Innenräume ohne den Einsatz von Kälteanlagen zu kühlen

Mit dem Beginn der Sommersaison und steigenden Temperaturen greift man immer häufiger auf Klimaanlagen zurück. Manchmal wird die Klimaanlage übermäßig genutzt, was zu Gesundheitsrisiken und hohen Energiekosten führen kann.

Um den übermäßigen Einsatz von Kühlsystemen zu reduzieren und die Energiekosten zu senken, gibt es Lösungen, die die externen klimatischen Bedingungen optimal nutzen, insbesondere wenn sie komfortabler sind als die Innenraumumgebung.

Eine davon ist die Technologie des Free Coolling, ein System der natürlichen Klimatisierung, das auch durch eine einfache mechanische Lüftungsanlage realisiert werden kann.

Die mechanische Lüftung ist eine wichtige Ressource, um das Problem der Innenraumverschmutzung effektiv zu bekämpfen und potenzielle Gesundheitsrisiken für die Gebäudenutzer zu vermeiden.

Darüber hinaus sind die besten kontrollierten mechanischen Lüftungssysteme mit Freie Kühlung ausgestattet. Es ist wichtig, auch die geeigneten Werkzeuge zu kennen, um diese Art von Anlagen optimal zu planen. Tatsächlich können Sie nur mit einer BIM-Software für TGA-Anlagen alle Phasen des Projekts, von der Konzeption bis zur Umsetzung, optimal verwalten.

Was ist Free Coolling

Free Coolling ermöglicht es, die Innenräume zu kühlen, indem nur die Außenluft für die Belüftung genutzt wird, wenn sie komfortabler ist als die Innenluft. Es nutzt die Temperaturdifferenz zur Außenumgebung, um die Innenräume zu kühlen, ohne die Notwendigkeit einer Kälteanlage und somit weniger Energie zu verbrauchen.

Es ist eine Technologie, die in der Industrie, in Einkaufszentren, Rechenzentren und Sporteinrichtungen weit verbreitet ist, aber auch im häuslichen Bereich an Bedeutung gewinnt.

Gerade im häuslichen Bereich kann dieser Mechanismus besonders im Sommer nützlich sein, wenn die Außentemperatur nachts kühler ist als die Raumtemperatur, aber auch während der Übergangszeiten.

Es gibt 2 Arten von natürlicher Kühlung:

  • Direktes Free Coolling: tritt auf, wenn Außenluft direkt in einen Innenraum mit höherer Temperatur als die Außentemperatur eingeführt wird. Zum Beispiel durch den Einsatz einer mechanischen Lüftungsanlage;
  • Indirektes Free Coolling: tritt auf, wenn die Kältequelle über einen Wärmetauscher auf das interne Verteilungssystem übertragen wird. Zum Beispiel kann in geothermischen Anlagen die Wärmepumpe isoliert werden und das interne Verteilungssystem über einen Wärmetauscher mit der Mischung aus der Erdsonde auf Temperaturniveau des Bodens interagieren. Die Wärmepumpe verbraucht keine elektrische Energie: Die natürliche Kühlung der Räume erfolgt ohne Stromzufuhr.

Direktes Free Coolling

Dieser Typ von System kann sowohl mit variablen als auch konstanten Luftvolumenstromanlagen implementiert werden und eignet sich besonders für mediterrane Regionen, wo die Luftfeuchtigkeit für den Großteil des Jahres selten über 70% liegt.

Die direkte Freie Kühlung wird von großen Einkaufszentren bevorzugt, die auch bei starkem Andrang kühl bleiben müssen: Die kühlere Außenluft zirkuliert in den Räumen und trägt dazu bei, die Besucher zu belüften und zu kühlen. Aufgrund seiner Natur eignet sich die direkte Freie Kühlung auch für die Übergangszeiten.

Indirektes Free Coolling

Bei diesem System wird das Wasser im Verteilungssystem durch zwei Quellen gekühlt: ein geothermisches System mit einer Wärmepumpe oder Außenluft.

In geothermischen Anlagen mit Strahlungsverteilungspanels können die Räume auf natürliche Weise gekühlt werden, indem das Rücklaufwasser aus den Erdsonden durch die Strahlungsverteilungspanels zirkuliert wird, wobei die Wärmepumpe mit einem Bypass isoliert wird. Die vom Boden aufgenommene Temperatur wird über einen einfachen Wärmetauscher auf das Verteilungssystem übertragen.

Auch die Außenluft kann zur Kühlung des Anlagenwassers genutzt werden, jedoch müssen hierfür günstige klimatische Bedingungen herrschen, ohne zu hohe Außentemperaturen.

Kontrollierte mechanische Lüftung mit Freie Kühlung

Die kontrollierte mechanische Lüftung (VMC) ist ein System, das den Luftaustausch zwischen Innen- und Außenbereichen von Gebäuden gewährleisten soll. Dabei werden die wichtigsten Parameter, die die Luftqualität beeinflussen, wie Temperatur und Luftfeuchtigkeit, gesteuert und aufrechterhalten.

Die Funktionsweise dieser Systeme ist einfach: Die Innenluft wird nach draußen geleitet und durchläuft dabei einen Wärmetauscher, der einen Teil der Wärme zurückhält.

Der nächste Schritt besteht darin, die Außenluft hereinzulassen. Auch die Außenluft durchläuft denselben Wärmetauscher wie zuvor, der ihr die zuvor gespeicherte Wärme überträgt.

Während der Sommermonate mit intensiver Hitze wird die hohe Luftfeuchtigkeit zu einem kritischen Faktor, der das Wärmeempfinden verstärkt. Die meisten kontrollierten mechanischen Lüftungssysteme sind mit Entfeuchtungseinrichtungen ausgestattet, die dazu beitragen, diesen Effekt zu mildern.

Die VMC-Systeme mit Freie Kühlung ermöglichen einen effektiven Austausch warmer Sommerluft, insbesondere während der Nachtstunden, und nutzen dabei die natürliche Kühlung und Entfeuchtung der Außenluft. Diese Technologie nutzt die Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenbereichen, um Komfort ohne den Einsatz von Klimaanlagen zu gewährleisten.

Durch die Verwendung dieser Technologie reguliert das System automatisch die Aktivität des Wärmetauschers basierend auf der Außentemperatur und reduziert so die Energiekosten erheblich. VMC-Systeme gewährleisten nicht nur die Luftqualität in Innenräumen, sondern bieten auch eine konkrete Möglichkeit, die mit der Sommerkühlung verbundenen Energiekosten zu senken.

Darüber hinaus sind die Energiekosten von VMC-Systemen mit Freie Kühlung weitaus geringer als die von herkömmlichen Klimatisierungssystemen, auch solchen mit der besten Energieeffizienzklasse, was sie zu einer äußerst energieeffizienten Lösung macht.

Free Coolling: Vorteile und Nachteile

Das System zur freien Kühlung der Räume nutzt ausschließlich die Temperaturdifferenz zur Außenumgebung.

Daher benötigt eine Freie Kühlungseinrichtung keine spezielle Kälteanlage oder Maschinen, die den Wärmeaustausch fördern. Dank ihres Betriebs mit Null Energieverbrauch für die Luftkonditionierung ermöglicht sie auch erhebliche Einsparungen bei den Energierechnungen.

Es handelt sich um ein auf einfacher Technologie basierendes System, das wenig Wartung erfordert, hauptsächlich in Form regelmäßiger Reinigung des Kühlers.

Zu den Nachteilen gehört jedoch eine im Vergleich zu anderen Systemen reduzierte Kühlleistung, was zu einer geringeren Wärmeabfuhr und Abhängigkeit von den Umgebungsbedingungen führt. Außerdem ist es immer erforderlich, speziell eingestellte Klimaanlagen vorzusehen, die auch das Freie Kühlungssystem berücksichtigen.

Die Einführung dieser Technologie, wo das Klima es zulässt, erfordert daher eine anfänglich höhere Investition im Vergleich zu Systemen mit direkter Expansion oder gekühltem Wasser ohne Freie Kühlung, weshalb sie aufgrund der weit verbreiteten Kurzsichtigkeit bei der Bewertung der langfristigen wirtschaftlichen Renditen oft abgelehnt wird.

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