Gute Raumluft ist erwünscht
Lüftungs- und Klimatechnik für maximale Behaglichkeit. Teil 4: Kühlen und Entfeuchten der Zuluft in Zentrallüftungsgeräten
Aufgrund ihrer hohen Effizienz kommt die adiabate Kühlung auch in Lüftungsgeräten zur Rechenzentrumsklimatisierung zum Einsatz. Der Wärmetauscher der adiabaten Kühlung befindet sich an der blau gefärbten Stelle des Bildes.
Damit die Luft in Bürogebäuden oder Hotels im Sommer als kühl und nicht schwül empfunden wird, sind das Kühlen oder auch das Entfeuchten der Luft erforderlich. Beides sind Aufgaben, die Zentrallüftungsgeräte hervorragend leisten können, wie der letzte Teil unserer Serie über Raumlufttechnische Geräte erläutert*.
In Hotels, Bürogebäuden oder Gewerbeobjekten und Kaufhäusern ist im Sommer oft das Kühlen der Luft erforderlich. Denn Sonneneinstrahlung und innere Lasten würden viele Gebäude sonst zu sehr aufheizen. Mit inneren Lasten sind Wärmequellen gemeint. Dazu zählen Beleuchtung, Computer, Maschinen oder auch die Menschen, denn jede Person hat sozusagen eine „Heizleistung“ von etwa 75 W. Daher werden beispielsweise nicht klimatisierte Theater, Kinos und Kneipen im Sommer oft unangenehm warm.
Kälte lässt sich deutlich schlechter zurückgewinnen als Wärme. Daher sind in der Regel zusätzliche Systeme zum Kühlen erforderlich. Gebräuchlich sind z.B. dezentrale Umluftsysteme mit Gebläsekonvektoren bzw. sogenannte Split-Anlagen oder ein in das Zentrallüftungsgerät integriertes Kühlregister. Letzteres bewirkt, dass trotz des geforderten Luftaustauschs keine warme Luft in das klimatisierte Gebäude befördert wird.
Verdunstungseffekt zum Kühlen nutzen
Alternativ kann die Zuluft energieeffizient gekühlt werden, wenn Verdunstungskälte ausgenutzt wird. Eine weitere Kühlung ist dann oft entbehrlich. In der Lüftungstechnik wird das Kühlen durch Verdunstung „adiabate Kühlung“ genannt. Dabei wird die Abluft (nicht die Zuluft) bis zur Sättigung befeuchtet, indem Wasser verdunstet wird. Das kühlt die Abluft.
Die gekühlte Abluft durchströmt einen Plattenwärmetauscher, durch den – räumlich getrennt – auch die Zuluft strömt. Daher kann sich die Zuluft an den von der Abluft gekühlten Wärmetauscherwänden abkühlen. Da der Verdunstungsprozess nicht in der Zuluft geschieht, wird sie nicht zusätzlich befeuchtet und bleibt hygienisch einwandfrei.
Preiswert kühlen mit Nachtluft
Eine weitere Methode, mit der Zentralluftgeräte energiesparend Kälteenergie nutzen, ist die Nachtauskühlung. Sie kommt zum Einsatz, wenn die Nachtluft draußen kühler als die gewünschte Raumtemperatur ist. Bei dieser Betriebsart wird kühle Luft ins Gebäude befördert und gleichzeitig warme nach draußen abgeführt. Hierbei wird das Gebäude gekühlt und der Bedarf an Kühlenergie ist in den ersten Tagesstunden reduziert. Die Nachtauskühlung ist in der Regel viel energieeffizienter als jede Art der aktiven Kühlung (aktiv meint beispielsweise mit einem elektrischen Kaltwassererzeuger die Kühlleistung bereitzustellen).
Kondensat sammeln – Luft entfeuchten
Zusätzlich zum Kühlen kann es im Sommer erwünscht sein, die Luft zu entfeuchten. Gerade an sehr heißen Sommertagen, wenn Gewitter in der Luft liegt, stellt sich oft eine unangenehm hohe Luftfeuchtigkeit ein. Vor dieser schwülen Luft sollen die Nutzer des Gebäudes durch das Entfeuchten bewahrt werden. Diese Aufgabe beherrschen Zentrallüftungsgeräte hervorragend. Dazu machen Sie sich zunutze, dass kalte Luft viel weniger Feuchtigkeit aufnehmen kann als warme. Kühlt man also die warme, feuchte Außenluft unter den sogenannten Taupunkt, bildet sich Kondensat. Diesen Effekt kennt jeder von uns: Auf einer kühlen Flaschenoberfläche schlägt sich sofort Feuchtigkeit nieder – es handelt sich um die kondensierende Luftfeuchtigkeit.
Bei einem kalten Wärmetauscher, der im Luftkanal eingebaut ist, fallen große Mengen Kondensat aus. Das Kondenswasser wird abgeführt und ist der Luft somit entzogen – die relative Luftfeuchtigkeit sinkt. Allerdings liegt der Taupunkt (so heißt die Temperatur, bei der die Feuchtigkeit in der Luft 100% beträgt und kondensieren muss) typischerweise tiefer als die in Gebäuden gewünschte Temperatur. Daher muss der entfeuchtende Wärmetauscher von sehr kaltem Wasser durchflossen werden (üblich sind z.B. 6/12°C im Vor-/Rücklauf) und viel Kühlleistung haben. Zudem ist es nötig, die kalte „getrocknete“ Luft wieder auf die gewünschte Zulufttemperatur zu erwärmen. Daher ist bei einer Entfeuchtung ein Nacherhitzer erforderlich.
Autor: Hans-Joachim Heinze, Leitung Schulungsreferat bei der GEA Air Treatment GmbH, Herne
Bilder: GEA
www.gea-airtreatment.de
*) Teil 1 in Heft 8/2012
Teil 2 in Heft 9/2012
Teil 3 in Heft 10/2012