Adiabate Kühlung – wie Verdunstungskälte Energie spart

Adiabate Kühlung (auch adiabatische Verdunstungskühlung oder indirekte Verdunstungskühlung) ist ein besonders energieeffizientes Verfahren zur Luftkühlung in Raumlufttechnischen (RLT-) Anlagen.
Sie nutzt ein physikalisches Prinzip: Verdunstet Wasser in einem Luftstrom, entzieht es der Luft Wärme – die Luft kühlt ab, ohne dass zusätzliche Energie für einen separaten Kälteprozess aufgewendet wird.

In vielen Lüftungsgeräten wird dafür die Abluft eines Kreuzstrom- oder Doppel-Plattenwärmetauschers mit fein zerstäubtem Wasser benetzt. Die dabei entstehende Verdunstungskälte kühlt die Abluft. Über den Wärmetauscher wird diese Kälte indirekt auf die Zuluft übertragen – ohne dass sich deren Feuchte erhöht.

Typische Effekte in der Praxis:

- Temperaturabsenkung der Außenluft um mehrere Kelvin, in gut ausgelegten Systemen bis zu etwa 10–12 K
- deutliche Entlastung mechanischer Kälteanlagen oder sogar Betrieb ohne Kompressionskälte
- Reduktion von Energiebedarf und Betriebskosten

Der Kern der adiabaten Kühlung ist die Verdunstungsenthalpie von Wasser:

- Flüssiges Wasser wird im Luftstrom fein zerstäubt
- Beim Verdunsten geht es in den gasförmigen Zustand über
- Für diesen Phasenwechsel wird Wärme aus der Luft entzogen
- Folge: Die Temperatur der Luft sinkt, während ihre Feuchte zunimmt

In der indirekten adiabaten Kühlung, wie sie häufig in RLT-Anlagen genutzt wird, bleibt dieser Feuchteeintrag auf der Abluft- oder einem separaten Luftstrom beschränkt. Die Zuluft selbst wird nur über den Wärmetauscher gekühlt und bleibt trocken. So lässt sich die Verdunstungskälte nutzen, ohne das Raumklima unkontrolliert zu befeuchten.

In vielen Anlagen kommt ein Kreuzstrom- oder Doppel-Plattenwärmetauscher zum Einsatz. Der Ablauf ist vereinfacht:

- Die warme Abluft aus dem Gebäude strömt durch den Wärmetauscher.
- Diese Abluftseite wird mit fein zerstäubtem Wasser besprüht.
- Das Wasser verdunstet, kühlt die Abluft ab (adiabate Befeuchtung).
- Die abgekühlte Abluft strömt durch den Tauscher und gibt ihre „Kälte“ an die Außen-/Zuluft ab.
- Die Zuluft wird kühler, ihre absolute Feuchte bleibt jedoch praktisch unverändert.

Dadurch entsteht eine indirekte Verdunstungskühlung, die besonders für sensible Anwendungen interessant ist – etwa dort, wo keine zusätzliche Feuchtigkeit in die Zuluft gelangen darf.

Adiabate Kühlsysteme bieten eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zu klassischer Kältetechnik:

Energieeffizienz

- deutliche Reduzierung der elektrischen Leistungsaufnahme im Vergleich zu Kompressionskälte
- besonders wirksam bei hohen Außentemperaturen und moderater Luftfeuchte

Verzicht auf Kältemittel

- keine klimaschädlichen Kältemittel erforderlich

- geringere Anforderungen an Dichtheit, Leckageüberwachung, Wartung der Kältekreise

Geringer technischer Aufwand

- keine Kompressoren im adiabaten Teil der Anlage
- vergleichsweise einfache Technik (Sprüh- oder Befeuchtungssysteme plus Wärmetauscher)

Gute Kombinierbarkeit

- lässt sich mit freier Kühlung, Nachtkühlung oder klassischer Kälteerzeugung kombinieren
- kann Spitzenlasten abfangen oder Kälteanlagen in ihren Laufzeiten entlasten

Hygiene und Sicherheit (bei sachgerechter Auslegung)

- indirekte Kühlung: kein Wasser in der Zuluft
- bei Berücksichtigung von Normen wie VDI 6022 sind hygienisch sichere Konzepte realisierbar

Wie effizient adiabate Kühlung arbeitet, hängt von mehreren Parametern ab:

Außenluftzustand
- bei sehr hoher Außenluftfeuchte ist der Effekt begrenzt
- bei trockener, warmer Luft ist das Potenzial besonders groß

- Temperatur- und Feuchteverhältnisse von Außen- und Abluft
- Wirkungsgrad des Wärmetauschers
- Verdunstungsrate und Wasserqualität
- Auslegung des Sprühsystems (Tropfengröße, Benetzungsfläche, Sprühbild)

In vielen Klimazonen – insbesondere bei gemäßigten bis warmen Sommern – kann adiabate Kühlung jedoch einen erheblichen Beitrag zur Energieeinsparung in der Gebäudetechnik leisten.

Adiabate Kühlung kommt überall dort zum Einsatz, wo große Luftvolumenströme wirtschaftlich gekühlt werden müssen:

- Technikräume und Serverräume
- Rechenzentren
- Gewerbe- und Produktionshallen
- Logistik- und Lagerbereiche
- Schwimmbäder und Hallenbäder
- Büro- und Verwaltungsgebäude
- Kommunale Gebäude und Infrastruktur (z. B. Kläranlagen, Laborlüftungen)

Gerade in Kombination mit anderer effizienter Lüftungs- und Klimatechnik können hier signifikante Einsparungen bei Energie und Betriebskosten erzielt werden.

Adiabate Kühlung wird in der Praxis oft mit weiteren Strategien verknüpft:

Freie Kühlung

- bei kühler Außenluft kann diese direkt oder indirekt zur Kühlung genutzt werden

- adiabate Kühlung kommt vor allem bei höheren Außentemperaturen zum Einsatz

Nachtkühlung

- thermische Speicher in der Gebäudemasse werden nachts „entladen“

- adiabate Kühlung kann tagsüber die Restlast übernehmen

Unterstützung klassischer Kälteanlagen

- adiabate Kühlung reduziert die Vorlauftemperaturen oder Spitzenlasten

- Kompressionskälte kann kleiner ausgelegt werden oder seltener laufen

So lässt sich ein modulares, auf das Gebäude zugeschnittenes Kühlkonzept realisieren.

Dieses Wiki beschreibt die Grundlagen der adiabaten Kühlung.
Wenn es um konkrete Systemlösungen in zentralen Lüftungsanlagen geht (z. B. mit doppelten Kreuzstrom-Plattenwärmetauschern und integrierter Regelung), finden sich technische Details auf der zugehörigen Technikseite:

→ Adiabate Kühlung in Lüftungsanlagen – ASB+ System von HANSA

Bei sachgerechter Auslegung und Wartung kann adiabate Kühlung hygienisch sicher betrieben werden. In Systemen mit indirekter Kühlung gelangt kein Wasser in die Zuluft. Werden zudem Regelwerke wie die VDI 6022 beachtet und die Wasserführung entsprechend geplant, sind hygienische Risiken gut beherrschbar.

Freie Kühlung nutzt direkt kühle Außenluft zur Temperaturabsenkung im Gebäude. Adiabate Kühlung erzeugt dagegen Verdunstungskälte in einem Luftstrom (z. B. Abluft) und überträgt diese Kälte indirekt. Beide Verfahren können kombiniert werden, um je nach Außenbedingungen möglichst effizient zu kühlen.

Adiabate Systeme lohnen sich besonders, wenn hohe Luftvolumenströme bei moderaten bis hohen Außentemperaturen zu kühlen sind und gleichzeitig niedrige Betriebskosten sowie Nachhaltigkeit im Fokus stehen – etwa in Gewerbe-, Industrie- und Sonderbauten oder in RLT-Anlagen ohne klassische Kältekompressoren.