Trockenkühler — auch Freikühler oder Trockenrückkühler genannt — geben die Wärme eines Kühlkreislaufs ausschließlich an die Umgebungsluft ab. Es fließt kein Wasser über den Wärmetauscher und es verdunstet keines: Im Kern steht ein Lamellenregister, das von Ventilatoren mit Außenluft beaufschlagt wird.
Aufbau und Einordnung
Im Rohrregister zirkuliert ein geschlossener Kälteträgerkreislauf, meist Wasser oder ein Wasser-Glykol-Gemisch. Das Register besteht aus Rippenrohren (Kupfer, Aluminium oder Edelstahl), die Ventilatoren arbeiten saugend oder drückend; verbreitet sind V-förmige und flache Bauformen für die Dachaufstellung. Der Trockenkühler sitzt am warmen Ende des Kreislaufs und ersetzt dort den Kühlturm: Er entzieht dem Rückkühlwasser die Wärme, die zuvor Kältemaschinen, Server oder Prozesse aufgenommen haben.
Weil das Medium in einem geschlossenen Rohrsystem bleibt, spricht man im Unterschied zum offenen Nasskühlturm von einem Rückkühler mit geschlossenem Kreislauf.
Die Grenze: Trockenkugeltemperatur und Approach
Ein Trockenkühler kann das Medium nicht unter die Temperatur der zugeführten Luft senken. Die erreichbare Kühlwassertemperatur liegt deshalb um den Approach (Annäherung) über der Lufttemperatur — üblich sind im Trockenbetrieb etwa 3 bis 5 Kelvin. Bei 32 °C Außenluft sind also rund 35 bis 37 °C Kaltwasser realistisch. Die physikalische Untergrenze für Nassbetrieb ist die Kühlgrenztemperatur (Feuchtkugeltemperatur) — sie wird aber nur mit Wasserberührung erreichbar.
Vorteile
- Kein Wasser: weder Verdunstungsverluste noch Abschlammung, keine Wasseraufbereitung und keine Chemikalien.
- Keine Aerosole: da kein Wasser verdunstet, entsteht kein Legionellenrisiko — die Anforderungen der 42. BImSchV an Verdunstungskühlanlagen greifen hier nicht.
- Wartungsarm: kein Biofilm, keine Verkalkung, keine Sichtfahne.
- Freie Kühlung: bei niedrigen Außentemperaturen lassen sich Kältemaschinen ganz abschalten (freie Kühlung).
Nachteile und Betriebsgrenzen
- Großer Luftbedarf: Die Leistung hängt am Temperaturunterschied zur Luft. An heißen Tagen bricht sie ein, die Fläche wird groß.
- Strom für Ventilatoren: EC-Motoren und Drehzahlregelung senken den Verbrauch (Lüftergesetze: Leistung etwa mit der dritten Potenz der Drehzahl), ganz ohne Antriebsenergie geht es aber nicht.
- Schall und Platz: Ventilatoren und Dachaufstellung sind genehmigungs- und nachbarrelevant.
- Frost: unter 0 °C droht Einfrieren des Registers — deshalb Glykolbeimischung oder Regelung, die den Volumenstrom drosselt.
Adiabate Vorkühlung als Hybrid
Viele Anlagen kombinieren den Trockenbetrieb mit einer adiabatischen Kühlung der Ansaugluft: Vor dem Register wird Wasser in die Zuluft verdunstet. Nur die Luft wird befeuchtet, nicht der Kälteträger. Dadurch sinkt die Zulufttemperatur in Richtung Verdunstungskühlung-Grenze, und es lassen sich Kaltwassertemperaturen unterhalb der Außenlufttemperatur erreichen — bei einem Bruchteil des Wasserverbrauchs eines Nasskühlturms, weil die Adiabatik nur an heißen Tagen zugeschaltet wird.
Einordnung im Rechenzentrum
In Rechenzentren ist der Trockenkühler die wasserlose Variante der Rückkühlung: Er verbessert den PUE gegenüber reiner Kompressorkühlung, ohne den Wasserbezug zu belasten. An kühleren Standorten arbeitet er den größten Teil des Jahres im Freikühlbetrieb und speist das Kaltwassernetz über den Kaltwassersatz.