Ein Kaltwassersatz (englisch Chiller) erzeugt Kaltwasser, das über ein Rohrnetz zu den Kühlstellen eines Gebäudes oder Rechenzentrums transportiert wird. Dort nimmt es in Wärmetauschern die Wärme der Luft oder der IT-Komponenten auf und gibt sie an den Kältekreislauf ab. Der Kaltwassersatz ist damit das Herz der zentralen Kühlung.
Der Kältekreislauf
Ein Kompressions-Kaltwassersatz arbeitet mit vier Stationen — dem Kaltdampfprozess:
- Verdampfer: Das flüssige Kältemittel verdampft und entzieht dabei dem Wasser die Wärme — das Kaltwasser entsteht.
- Verdichter: Er saugt das gasförmige Kältemittel an und hebt es auf Druck, wodurch es sich weiter erwärmt.
- Verflüssiger: Hier gibt das heiße Gas seine Wärme an die Umgebung ab und wird wieder flüssig.
- Expansionsventil: Es entspannt das Kältemittel auf den niedrigen Druck und startet den Kreislauf erneut.
Die Wärme aus dem Verflüssiger muss weg — das übernimmt die Rückkühlung: Ein Kühlturm oder ein luftgekühlter Rückkühler gibt die Wärme an die Außenluft ab. Die tiefste erreichbare Kaltwassertemperatur ist die Kühlgrenztemperatur.
Kaltwasser, Vorlauf und Rücklauf
Das Kaltwasser verlässt den Satz als Vorlauf mit einer festgelegten Temperatur und kehrt als erwärmter Rücklauf zurück. Klassische Systeme arbeiten mit niedrigen Vorlauftemperaturen, moderne Konzepte nutzen bewusst höhere Werte, weil das die Effizienz steigert und die freie Kühlung häufiger zulässt. Kaltwasser und die getrennten Luftströme von Kaltgang und Warmgang ergänzen sich: Die Gangtrennung senkt den Bedarf, der Kaltwassersatz deckt ihn.
Bauarten
- Luftgekühlt oder wassergekühlt: Der luftgekühlte Verflüssiger ist einfacher, der wassergekühlte über einen Kühlturm effizienter.
- Kompressions- oder Absorptionskältemaschine: Die Absorption treibt den Kreislauf mit Wärme statt Strom an und lohnt sich, wenn Abwärme verfügbar ist.
- Einzel- oder Verbundanlagen: mehrere kleinere Sätze für Redundanz oder eine große Zentralanlage für den Wirkungsgrad.
Effizienz
Die Effizienz wird als Verhältnis von erzeugter Kälteleistung zu aufgenommener elektrischer Leistung angegeben. Sie hängt stark von der Temperaturdifferenz ab: Je kühler die Außenluft, desto leichter arbeitet der Verflüssiger. Durch die Kombination der freien Kühlung mit dem Kaltwassersatz sinkt der Strombedarf deutlich. Auch die Stromversorgung spielt eine Rolle: Ein Ausfall der Kälte bedeutet Stillstand, weshalb USV und Notstromaggregat die kritischen Pumpen absichern.
Abgrenzung
Der Kaltwassersatz erzeugt Kälte, während die freie Kühlung ohne Kältemaschine auskommt und der Artikel Kühlung die Grundlagen der Wärmeabfuhr beschreibt.