Free-Cooling mit Köpfchen

Free-Cooling in der Klimakälte geniesst bei Planern, Bauherrschaften und Behörden einen guten Ruf. Sie versprechen sich vom Konzept der «freien» Kühlung eine deutliche Senkung des Stromverbrauchs von Klimkälteanlagen.

Doch halten Free-Cooling-Installationen in der Praxis diesen hohen Erwartungen stand? Unter welchen Voraussetzungen und mit welchen Betriebsarten bewährt sich Free-Cooling energetisch und wirtschaftlich? Wann droht statt Effizienzgewinnen Zusatzkosten oder gar eine Verschlechterung die Gesamtenergiebilanz?

Das Bundesamt für Energie BFE wollte es genauer wissen und beauftragte das Institut für Energiesysteme und Fluid-Engineering der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften zhaw zu untersuchen, unter welchen Voraussetzungen und mit welchen Betriebsarten sich Free-Cooling bewährt. Untersucht wurden fünf Einflussgrössen: hydraulische Einbindung, Kaltwassertemperatur und Art des Rückkühlers sowie die geografische Lage (z.B. Zürich oder Davos) und die Nutzungsart des Gebäudes (z.B. Rechenzentrum oder Büro).

Die zhaw-Studie zeigt, dass vor allem die Vorlauftemperatur des Kältekreises (Kälteträger) entscheidend ist, ob sich ein indirektes Free-Cooling rechnet oder nicht. Bei den untersuchten Bürogebäuden wird Free-Cooling ab einer Kaltwasser-Vorlauftemperatur von 18 °C wirtschaftlich interessant und sollte in Betracht gezogen werden. Werden hingegen Verbrauchertemperaturen (Kühlanforderung) unter 14 °C benötigt, fällt das Free-Cooling-Potenzial in einem Bürogebäude auf einige wenige Prozente der gesamten Kühlenergie für Klimakälte zusammen und dürfte in den meisten Fällen unwirtschaftlich sein. Die Wahl des Free-Cooling-Rückkühlers hat ebenfalls einen starken Einfluss auf die Temperaturen. Hybride Rückkühler (benetzt, besprüht, befeuchtet) haben den Vorteil, dass sie 3 bis 4 °C tiefere Rückkühltemperaturen erreichen als Trockenrückkühler.

Das Merkblatt «Free-Cooling: Gute Lösungen brauchen Köpfchen» mit allen Ergebnissen und die Grundlagenstudie «Free Cooling in der Klimakälte» kann kostenlos über die Webseite www.energieschweiz.ch/klimakaelte heruntergeladen werden.

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