Adiabatische Kühlung (auch adiabate Kühlung) ist eine Form der Verdunstungskühlung: Wasser wird verdunstet, und die dafür benötigte Verdampfungsenthalpie wird der Luft entzogen. In der Versorgungstechnik heißt das Verfahren adiabat, weil der Vorgang ohne äußere Wärmezufuhr abläuft — der Energiegehalt der Luft bleibt konstant, es wandelt sich nur fühlbare Wärme in latente um.
Isenthalpe Zustandsänderung
Die Zustandsänderung verläuft im Mollier-h,x-Diagramm auf einer Isenthalpen: Die Luft wird kühler und zugleich feuchter, der Gesamtenergieinhalt ändert sich nicht. Beispiel: Luft mit 21 °C und 40 % relativer Feuchte besitzt etwa 36,7 kJ/kg. Folgt man dieser Isenthalpen bis zur Sättigungslinie, landet man bei etwa 13 °C und 100 % relativer Feuchte. Tiefer geht es nicht — diese Sättigungsgrenze ist die Kühlgrenztemperatur, die sich in jedem Mollier-Diagramm ablesen lässt.
Wo adiabatisch gekühlt wird
Zwei Anwendungen sind zu unterscheiden:
- Vorkühlung in Rückkühlanlagen: Beim Trockenkühler mit Adiabatik-Modul wird die Ansaugluft vor dem Lamellenregister befeuchtet. Die gekühlte, feuchtere Luft kann anschließend mehr Wärme aufnehmen, und die erreichbare Kühlwassertemperatur sinkt unter die Außenlufttemperatur — bis zur Grenze der Feuchtkugeltemperatur. Wichtig: Nur die LUFT wird befeuchtet, der Kälteträger bleibt in geschlossenem Kreislauf; es findet kein Stoffaustausch mit dem Kühlmedium statt.
- Direkte Luftkühlung: In Klimaanlagen, bei Verdunstungskühlern und im Nasskühlturm berührt Luft das Wasser unmittelbar. Hier steigt die Luftfeuchte im gekühlten Raum selbst — komfortrelevant und nur bei trockenem Klima sinnvoll.
Befeuchtungsverfahren
- Sprühbefeuchtung: Düsen zerstäuben Wasser im Luftstrom, Tropfenabscheider halten die Tröpfchen zurück.
- Verdunstungsmatten: Kontaktbefeuchter, durch die Wasser rieselt und Luft streicht; hohe Verdunstungsrate, kompakte Bauweise.
- Rieselfilmverfahren: Wasser läuft über eine Füllkörperoberfläche und bildet einen dünnen Film, über den die Luft streicht.
Wasserqualität und Hygiene
Verdunstendes Wasser hinterlässt seine Inhaltsstoffe: Kalk und Salze lagern sich ab, konzentrieren sich in der Restflüssigkeit und können die Befeuchtung verstopfen. Deshalb wird aufbereitetes Wasser (Enthärtung, Umkehrosmose, Entkeimung) eingesetzt und die Abschlammung geregelt. Da feine Wassertropfen als Aerosol in die Umgebung gelangen können, greifen die Anforderungen an Verdunstungskühlanlagen nach der 42. BImSchV und der VDI 2047-2 — mit Anzeigepflicht, Gefährdungsbeurteilung und regelmäßiger hygienischer Kontrolle.
Regelung und Grenzen
Die Adiabatik ist eine Zuschaltung, kein Dauerbetrieb: Sie wird erst aktiviert, wenn die Trockenrückkühlung die geforderte Temperatur nicht mehr sicher erreicht, und bei Frost abgeschaltet, weil sonst Vereisung und Tropfenflug drohen. Der Rückkühler bleibt so im Winter wasserlos. Im Jahresmittel ist der Wasserverbrauch dadurch deutlich kleiner als bei einem klassischen offenen Kühlturm, während die Kühlleistung gegenüber reinem Trockenbetrieb um einen zweistelligen Prozentbetrag steigt.
Für große Prozesskälte ist die adiabate Vorkühlung damit der Kompromiss zwischen wasserlosem Betrieb und dem Temperaturniveau der Kältemaschine — und sie verbessert die Bilanz des WUE gegenüber Nasskühlung deutlich.