Verdunstungskälte – natürliche Kühlung mit Wasser

Verdunstungskälte ist eine natürliche Form der Kühlung. Sie entsteht, wenn Wasser von flüssig in gasförmig übergeht und dabei Wärme aus der Umgebung aufnimmt. Die Luft, aus der die Wärme entzogen wird, kühlt sich ab – ganz ohne den Einsatz von Kältemitteln. In der Gebäudetechnik wird dieser Effekt gezielt genutzt, um Luftströme energieeffizient zu temperieren. Je nach Luftfeuchte und Systemauslegung sind Temperaturabsenkungen von typischerweise 4 bis 8 °C möglich.

Verdunstungskälte basiert auf einem einfachen physikalischen Prinzip: Beim Verdunsten von Wasser wird Verdunstungswärme benötigt. Diese Energie entzieht das Wasser seiner Umgebung – in der Regel der Luft – und sorgt dadurch für eine Abkühlung.

Ein alltägliches Beispiel: Verdunstet Schweiß auf der Haut, fühlt sich die Oberfläche kühler an. Genau dieses Prinzip lässt sich in Raumlufttechnischen (RLT-) Anlagen nutzen, um Luftströme umweltfreundlich zu kühlen.

In der Raumlufttechnik (RLT) unterscheidet man zwei grundlegende Varianten:

Direkte Verdunstungskühlung

Bei der direkten Verdunstungskühlung kommt die Zuluft unmittelbar mit der befeuchteten Oberfläche oder einem Wassernebel in Kontakt.

- Die Luft nimmt Feuchtigkeit auf

- Gleichzeitig sinkt die Lufttemperatur

Diese Variante ist geeignet, wenn ein moderater Anstieg der Luftfeuchte im Raum akzeptabel oder sogar gewünscht ist – zum Beispiel in bestimmten Produktionsbereichen oder Zonen, in denen höhere Luftfeuchten toleriert werden.

Indirekte Verdunstungskühlung

Bei der indirekten Verdunstungskühlung findet die Verdunstung in einem getrennten Luftstrom statt, zum Beispiel in der Abluft oder in einem separaten Luftkanal.

- Die dabei entstehende „Kälte“ wird über einen Wärmetauscher auf die Zuluft übertragen

- Die Zuluft bleibt trocken, ihre Feuchte ändert sich kaum

Diese Variante ist ideal, wenn das Raumklima exakt gesteuert werden muss oder keine zusätzliche Feuchte in die Zuluft gelangen soll – etwa in Büros, Technikräumen, Rechenzentren oder sensiblen Produktionsbereichen.

Weiterführende Grundlagen zur adiabaten Kühlung finden Sie im
Wiki-Artikel „Adiabate Kühlung – wie Verdunstungskälte Energie spart“.

Die Wirkung der Verdunstungskälte hängt im Wesentlichen ab von:

Relativer Luftfeuchtigkeit der Außenluft
- Je trockener die Außenluft, desto größer das mögliche Kühlpotenzial.
- Bei hoher Luftfeuchte ist die Temperaturabsenkung entsprechend geringer.

Lufttemperatur
- Wärmere Luft kann mehr Feuchtigkeit aufnehmen, wodurch der Effekt verstärkt wird.

Auslegung des Systems
- verfügbare Benetzungsfläche
- Tropfengröße und Verteilung des Wassers
- Luftvolumenstrom und Verweilzeit im Befeuchtungsbereich
- Wirkungsgrad des Wärmetauschers (bei indirekter Verdunstungskühlung)

In mitteleuropäischen Klimazonen lassen sich mit gut ausgelegten Verdunstungskühlsystemen häufig 4–8 °C Temperaturabsenkung erzielen – ausreichend, um auch an warmen Tagen ein behagliches Raumklima zu unterstützen.

Verdunstungskühlung bietet mehrere Vorteile im Vergleich zu klassischer Kompressionskälte:

Geringerer Energieverbrauch
- Im Vergleich zu Kompressionskältemaschinen sind Einsparungen von bis zu rund 80 % möglich, je nach Systemkonzept und Betriebsweise.

Keine Kältemittel
- Der Kühlprozess basiert ausschließlich auf Wasser und Luft.
- Es entstehen keine Emissionen aus Kältemitteln und keine zusätzlichen Anforderungen aus F-Gas-Regelungen.

Natürlicher Prozess
- Die Kühlung entsteht rein physikalisch durch Verdunstung – ohne mechanische Verdichtung.

Niedrige Wartungskosten
- Bei sinnvoller Auslegung sind Verdunstungskühlsysteme relativ einfach aufgebaut und langlebig.

Förderfähigkeit
- In vielen Fällen können Systeme, die auf effizienten, kältemittelfreien Kühlprinzipien beruhen, im Rahmen von Energieeffizienz- und Klimaschutzprogrammen förderfähig sein.

Verdunstungskühlung eignet sich sowohl für Neubauprojekte als auch für Modernisierung und Retrofit bestehender RLT-Anlagen.

Verdunstungskälte wird überall dort eingesetzt, wo große Luftvolumenströme wirtschaftlich gekühlt werden sollen:

- Industrie- und Produktionshallen
- Gewerbe- und Logistikhallen
- Büro- und Verwaltungsgebäude
- Rechenzentren und Technikräume
- Lüftungsanlagen im Bestand (Refit / Nachrüstung)

In vielen Projekten wird Verdunstungskühlung mit Regelungstechnik und anderen Effizienzmaßnahmen kombiniert, um Lastspitzen zu reduzieren und die Gesamtanlage optimal zu betreiben.

Für kleinere Räume oder den privaten Bereich kommen häufig einfache Wasser-Luftkühler zum Einsatz, die ebenfalls nach dem Prinzip der Verdunstung arbeiten. Sie erzeugen einen lokalen Kühleffekt, sind jedoch:

- auf kleinere Luftmengen ausgelegt

- weniger präzise steuerbar

- nicht für komplexe RLT-Systeme dimensioniert

In der technischen Gebäudeklimatisierung bietet eine integrierte Verdunstungskühlung in der RLT-Anlage deutliche Vorteile:

- größere Luftvolumenströme

- genaue Einbindung in die vorhandene Lüftungs- und Regeltechnik

- definierte Betriebszustände und dokumentierbare Effizienz

In der Praxis werden Verdunstungskühlsysteme häufig mit intelligenter Regelungstechnik kombiniert. Diese steuert z. B.:

- Luftmenge
- Wasserzufuhr
- Betriebsweise von Wärmetauschern und Ventilatoren

Ziel ist eine konstante Temperaturführung bei gleichzeitig minimalem Energieeinsatz. Moderne Regelungssysteme können dabei helfen, Einsparungen transparent zu machen und Betriebsdaten für Optimierungen bereitzustellen.

Vertiefende Informationen zu konkreten Systemlösungen und Reglern (z. B. etaSmart oder Klimatechnik-Module) finden sich in den jeweiligen Technik- und Produktbereichen.

Verdunstungskälte nutzt die Kraft des Wassers, um Luftströme effizient zu kühlen – ohne chemische Kältemittel und mit deutlich geringerem Energiebedarf als klassische Kältetechnik.
In Verbindung mit moderner Regelungstechnik lassen sich Kühlleistung und Energieeinsatz exakt aufeinander abstimmen. So kann ein angenehmes Raumklima mit minimalem Energieverbrauch realisiert werden – im Neubau ebenso wie im Bestand.
Weitere technische Details und konkrete Systemlösungen finden Sie in den Bereichen Klimatechnik, Produkte & Systeme sowie in den Informationen zu Regelsystemen.