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Free Cooling und Aktive Kühlung

 

Lösungen

Free Cooling und aktive Kühlung sind zwei technisch -unterschiedliche Ansätze, um sommerliche Überwärmung in Gebäuden zu reduzieren. Beide verfolgen das Ziel, interne und solare Wärmelasten zuverlässig abzuführen und die empfundene Raumtemperatur innerhalb behaglicher Grenzen zu halten. Sie unterscheiden sich jedoch grundlegend hinsichtlich Energieeinsatz, Leistungsfähigkeit und Abhängigkeit von äußeren Randbedingungen.

Free Cooling

Free Cooling nutzt das, was ohnehin in der Natur vorhanden ist: kühle Außenluft, Erdreich oder Grundwasser. Diese natürlichen Kältequellen erlauben es, Wärme ohne mechanischen Kältekreislauf abzuführen – also ohne klassische Klimaanlage. Das macht das System äußerst energieeffizient und günstig im Betrieb. Je nachdem, was die natürliche Kältequelle ist, unterscheiden wir zwischen luftbasiertem Free Cooling wie Nachtlüftung über die vorhandene Lüftungsanlage oder freie Fensterlüftung, und wasser- bzw. erdgebundenen Systemen wie Erdsonden oder Grundwassernutzung.

Besonders mit Flächensystemen wie Kühldecken oder thermisch aktivierten Bauteilen wie Fußbodenheizung spielt Free Cooling seine Stärken aus, weil diese mit höheren Flüssigkeitstemperaturen hervorragend funktionieren. Auch die Technik dahinter ist einfach, robust und langlebig, was wiederum Kosten spart.

© Enrico Bet/unsplash

Free Cooling nutzt natürliche Kältequellen, wie die kühle Außenluft in der Nacht, um Innenräume angenehm temperiert zu halten.

Natürlich hat Free Cooling Grenzen: Bei heißen Nächten und zunehmenden Hitzetagen sinkt die verfügbare Kühlleistung, weil die Temperaturdifferenzen zwischen Gebäude und Umwelt fehlen. Luftgeführte Systeme stoßen hier schneller an ihre Grenzen als erdgebundene Varianten. Free Cooling ist daher ideal zur energieeffizienten Grundlastabdeckung. Spitzenlasten wie etwa in Veranstaltungssälen oder Pflegeeinrichtungen sollten jedoch anders abgefangen werden.

„Mit der Natur kühlen ist effizient, günstig und langlebig.“

Florian Kathrein
Energieagentur Tirol

© Energieagentur Tirol/Blanchard
© Energieagentur Tirol/punkt.agency
© Energieagentur Tirol/Koch

Aktives Kühlen

Aktive Kühlung setzt meist auf Kompressionskältemaschinen – wie klassische Klimaanlagen bzw. Wärmepumpen – die Wärme durch einen geregelten Kältekreis entziehen. Ein Kältemittel nimmt im Verdampfer Wärme aus dem Gebäude auf, wird mittels Verdichter auf ein höheres Druck- und Temperaturniveau gebracht und gibt die Wärme anschließend im Verflüssiger an die Umgebung ab. Der große Vorteil: Sie liefern auch bei sommerlichen Außentemperaturen-zuverlässig und präzise die gewünschte Raumtemperatur. Das macht sie gerade dort unverzichtbar, wo hohe Glasanteile, große interne Lasten oder sensible Nutzungen bestehen, etwa in Rechenzentren, Laboren, Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen oder stark belegten Büroflächen. Die Systeme erreichen niedrige Vorlauftemperaturen und können sowohl luftbasierte als auch wassergeführte Kühlsysteme mit hoher spezifischer Leistung versorgen. 

Allerdings geht diese Leistungsfähigkeit auch mit einem höheren Energiebedarf, mehr Technik und entsprechendem Wartungsaufwand einher. Die ökologische Bilanz des Betriebes der Wärmepumpe hängt stark vom Strommix und der Kältemittelwahl ab – ein Punkt, der durch den Klimawandel zusätzlich an Bedeutung gewinnt.

„Bei Spitzenlasten oder vulnerablen Gruppen braucht es verlässliche Systeme zur Kühlung.“

Valerie Mense
Energieagentur Tirol

Hitzetipp: Ventilatoren

Ventilatoren ermöglichen keine aktive Kühlung, durch Ventilatoren bewegte Luft fühlt sich aber kühler an. In Kombination mit feuchten Tüchern oder einer Schale mit Eiswürfeln kann der Kühleffekt verstärkt werden.

Am besten gemeinsam

Energieeffizient oder leistungsstark? Am besten wird beides kombiniert. In der Praxis hat sich eine hybride Strategie bewährt: Free Cooling deckt große Teile der jährlichen Grundlast ab. Aktiv gekühlt wird nur während Hitzeperioden, bei hohen Lastspitzen oder vulnerablen Nutzungsgruppen. Das reduziert Betriebskosten, minimiert CO2-Emissionen und gewährleistet gleichzeitig einen hohen thermischen Komfort. Entscheidend für die Gesamtperformance ist dabei eine integrale Planung, welche die Gebäudehülle, das Lastprofil, das Abgabesystem und die Regelungstechnik ganzheitlich berücksichtigt.