Freie Kühlung kann auf verschiedene Art umgesetzt werden. Man unterscheidet direkte und indirekte freie Kühlung. Beim System der direkten freien Kühlung wird die Außenluft in die zu kühlenden Räume transportiert. Dabei entstehen jedoch erhebliche Kosten für die erforderliche Befeuchtungsenergie.
Dieser Beitrag befasst sich mit dem System der indirekten freien Kühlung. Dieses System nutzt die kühleren Umgebungstemperaturen, um kaltes Wasser für den Einsatz in Klimaanlagen zu erzeugen.
Free-Cooling-Kaltwassersätze bieten Energieeinsparpotenziale immer dann, wenn Kaltwasser bei niedrigen Außenlufttemperaturen erzeugt werden muss.
Der Index zur Berechnung des Umwelteinflusses eines Flüssigkeitskühlers ist der Total Equivalent Warming Index (Tewi). Dieser berücksichtigt nicht nur den Verschmutzungseffekt durch mögliche Kältemittelverluste. Vielmehr rechnet er auch den Treibhauseffekt durch Ausstoß von CO2 ein, der bei der Stromerzeugung im Kraftwerk entsteht.
Free-Cooling-Kaltwassersätze unterscheiden sich von konventionellen Flüssigkeitskühlern durch einen zusätzlichen Wasser-Luft-Wärmetauscher vor dem Verflüssiger-Register. Die von den Verflüssiger-Lüftern angesaugte Luft durchströmt zuerst den Wasser-Luft-Wärmetauscher und danach den Verflüssiger des Kältekreislaufs. Durch Verwendung dieses zusätzlichen Wärmetauschers kann mit der niedrigen Außenlufttemperatur das Wasser vor dem Eintritt in den Verdampfer gekühlt werden. Free-Cooling-Kaltwassersätze können in drei Weisen betrieben werden:
Normaler Betrieb (mechanische Kühlung)
Teilweise freie Kühlung (Mischbetrieb)
100-prozentige freie Kühlung
Das folgende Schema demonstriert die Funktionsweise des Systems. Während des normalen Betriebs ist am Ventil "5" Durchgang "III" geöffnet und Durchgang "II" zum Freikühlregister geschlossen. Sobald die Außenlufttemperatur zwei Kelvin unter die Rücklauftemperatur des Wassers sinkt , öffnet Ventil "5" Durchgang "II" und schließt Durchgang "III", um das Wasser zum Freikühlregister zu leiten. Dort wird es durch die Außenluft gekühlt, bevor es in den Verdampfer eintritt.
