Kompressionskältemaschine

Eine Kompressionskältemaschine besteht im Wesentlichen aus dem Verdampfer, dem Kompressor, dem Kondensator und dem Verdampferventil, welche über einen Kältemittelkreislauf erschlossen sind. Weitere Komponenten wie der Kältemittelsammler, Kältemitteltrockner etc. sind für die Funktion der Kältemaschine zwar notwendig, aber nicht direkt am Kälteprozess beteiligt, weshalb hier nicht weiter eingegangen wird.

Die Wärme aus dem zu kühlenden Medium wird über den Verdampfer entzogen. Dabei wird die Aggregatszustandsänderung des Kältemittels für den Wärmeentzug verwendet. Nach dem Verdampfer wird das Kältemittel durch den Kompressor auf eine höhere Druckstufe verdichtet. Das Kältemittel erreicht dabei hohe Temperaturen. Über den Kondensator wird die Wärme des Kältemittels an ein Rückkühlmedium abgegeben, welches die Abwärme der Kältemaschine über einen Rückkühler ins Freie oder an eine Wärmerückgewinnungsanlage abgibt. Dabei kondensiert das Kältemittel, wodurch eine Aggregatszustandsänderung stattfindet. Das flüssige Kältemittel wird dann über ein Verdampferventil vor dem Verdampfer auf die tiefere Druckstufe transferiert, wo der Verdampfungsprozess von neuem Beginnt. Die Kältemaschine funktioniert gleich wie ein Wärmepumpe. Einziger Unterschied ist die Anwendung. Bei der Kältemaschine wird der Verdampfer (kalter Teil) und bei der Wärmepumpe der Kondensator (warmer Teil) zur Leistungserzeugung verwendet.

Vorteile

• Bewährte und verlässliche Funktionsweise
• Kälte unabhängig von Temperaturen im Freien (etwas schlechtere Effizienz bei luftgekühltem Kondensator und hohen Aussentemperaturen)
• Tiefe Temperaturen möglich
• Nutzung der Abwärme zu Heizungszwecken

Nachteile

• Hoher Stromverbrauch (Kompressor)
• Kältemaschine muss schalltechnisch vom Gebäude entkoppelt sein (Körperschall)
• Wartungsintensiv

Absorptionskältemaschine

Eine Absorptionskältemaschine nutzt einen Lösungsmittel- und einen Kältemittelkreislauf. Dabei muss das Kältemittel vollständig im Lösungsmittel aufgelöst werden können. Für die Kälteerzeugung wird nicht elektrische Energie sondern Abwärme verwendet. Diese Art von Kältemaschine verfügt wie die Kompressionskältemaschine über einen Verdampfer (Kaltteil) und einen Kondensator (Warmteil). Nach dem Verdampfer wird das gasförmige Kältemittel im Lösungsmittelkreislauf gelöst. Das Lösungsmittel wird dann mit einer Pumpe zu einem Austreiber geführt, wo das Kältemittel mittels Abwärme (hohes Temperaturniveau notwendig) aus dem Lösungsmittel ausgetrieben wird. Dann wird das gasförmige Kältemittel über den Kondensator kondensiert. Das kondensierte Kältemittel wird dann über ein Kältemittelventil in dem Verdampfer zugeführt. Eine Absorptionskältemaschine benötigt nur einen minimalen Strombedarf für die Lösungsmittelpumpe. Hauptsächlich wird die Kälte über die Abwärme erzeugt.

Vorteile

• Niedriger Stromverbrauch / hohe Effizienz (für Pumpe)
• Nutzung von Abwärme (z. Bsp. aus KVA oder Sonnenkollektoren)

Nachteile

• Grosser Platzbedarf
• Abwärme muss zur Verfügung stehen
• Hoher Wartungsaufwand
• Hohe Temperatur für die Austreibung des Kältemittels notwendig

Freecooling

Freecooling nutzt die freie Kühlung aus der Umwelt zu Kühlzwecken. Die Kühlung kann dabei durch Aussenluft, Seewasser, Grundwasser oder Erdsonden erfolgen. Im Falle einer Kühlung über die Aussenluft wird die Abwärme über einen Kühlturm an die Aussenluft abgegeben, welcher über ein Wasserglykolnetz mit der Primärseite eines Wärmetauscher verbunden ist. Auf der Sekundärteil des Wärmetauscher zirkuliert dann das Kaltwasser, welches dann zu den einzelnen Kälteverbraucher geführt wird. Auch bei Seewasser, Grundwasser und Erdsonden wird ein separater Wasserglykolkreis zwischen der Wärmequelle und den Kälteverbrauchern dazwischen geschaltet.

Vorteile

• Strombedarf nur für Pumpen (Hilfsenergien)
• 100% erneuerbare Energie (Abgesehen von den Hilfsenergien)
• Nachhaltige Lösung durch Regeneration bei Erdsonden

Nachteile

• Je nach Art der freien Kühlung teuer
• Temperaturniveau der Kältequelle muss tiefer sein als die Raumtemperaturen der zu kühlenden Räume. Je kleiner die Temperaturdifferenz desto kleiner die Kälteleistung.
• Temperaturverlust durch Grädigkeit (Temperaturänderungsgrad) der Wärmetauscher.