Eine Chiller Klimaanlage – auch als Kaltwassersatz, Flüssigkeitskühlsatz oder Flüssigkeitskühler bekannt – ist eine besondere Art der Klimaanlage, die zur Kühlung von industriellen Prozessen, Maschinen mit hoher Wärmelast sowie für die Klimatisierung von Hallen, Büroräumen und privaten Bereichen eingesetzt wird. Als Kühlmedium kommt in der Regel Wasser zum Einsatz. Durch die Zugabe diverser Mittel lässt sich dessen Gefrierpunkt weiter heruntersetzen, um noch bessere Ergebnisse zu erzielen.
Aufgabe der Chiller Klimaanlage ist es, die erwärmte Kühlflüssigkeit innerhalb eines geschlossenen Prozesskühlsystems auf eine voreingestellte Temperatur herabzukühlen und dadurch unterschiedlichste Umgebungen zu klimatisieren. Derartige Anlagen eignen sich perfekt für die Wärmeabfuhr von Maschinen und Werkzeugen, kommen aber auch in anderen Bereichen wie etwa der Lebensmittelindustrie zum Einsatz. So lässt sich etwa der Gärungsprozess von Bier durch die Wärmeabfuhr stoppen.
Wie funktioniert eine Chiller Klimaanlage?
Die Funktionsweise einer Chiller Klimaanlage gleicht der eines Kühlschranks oder einer Wärmepumpe. Sie nutzen dabei zwei physikalische Gesetze:
- Wenn zwei unterschiedlich warme oder kalte Stoffe miteinander in Kontakt kommen, gleichen sich die Temperaturen an.
- Steigt der Druck eines Gases, steigt auch dessen Temperatur. Sinkt der Druck, sinkt entsprechend auch die Temperatur.
Mit diesen beiden Prozessen sorgt der Kaltwassersatz zuverlässig für eine umweltfreundliche Kühlung.
Der Ablauf sieht dabei folgendermaßen aus:
- Um die Temperatur des erwärmten Kühlwassers wieder zu senken, fließt dieses aus dem Kühlwasserkreislauf in den Verdampfer und umspült dort die Kühlrippen. In diesen fließt das zu diesem Zeitpunkt noch flüssige Kühlmittel.
- Die Wärme des Kühlwassers geht auf die Kühlrippen über, wo sie vom Kältemittel aufgenommen wird. Dieses ändert dadurch seinen Aggregatszustand und wird gasförmig. Es verdampft also.
- Der Verdichter saugt den Kältemitteldampf an und verdichtet ihn. Dadurch steigen Druck und Temperatur des Gases. Üblicherweise kommt als Verdichter ein Kompressor zum Einsatz.
- Der Dampf strömt nun in die Kühlrippen des Verflüssigers, die – abhängig vom Modell – von kalter Luft oder kaltem Wasser durchströmt werden.
- Im Verflüssiger findet ein weiterer Wärmeaustausch statt. Der Kältemitteldampf gibt die aufgenommene Wärme an Wasser oder Luft ab und ändert erneut seinen Aggregatszustand. Der Dampf wird wieder zur Flüssigkeit. Die abgegebene Wärme wird nach außen abgeleitet.
- Das nun wieder flüssige Kältemittel wird weiter zum Verdampfer geleitet. Dort beginnt der Kältekreislauf von vorne. Das Expansionsventil vor dem Verdampfer verringert dabei den Druck im Kältemittel.
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Kompressor oder Absorber? Chiller Klimaanlagen verfügen in der Regel über einen Kompressionskältekreislauf. Der eingebaute Kompressor erhöht Druck und Temperatur des Kältemitteldampfes. In einem Absorptionskältekreislauf ist der Vorgang ein anderer. Der thermische Verdichter verwendet neben dem Kältemittel auch einen zweiten Stoff. Dieser Stoff absorbiert das Kältemittel bei geringer Temperatur und gibt es bei höherer Temperatur wieder ab. Das senkt den Energieverbrauch, die Störanfälligkeit ist gering und die Abwärme kann gut für andere Prozesse verwendet werden. Allerdings sind Anschaffungskosten, Platzbedarf und Gewicht allesamt überdurchschnittlich hoch. |
Welche Arten von Chiller Klimaanlagen gibt es?
Chiller Klimaanlagen lassen sich in zwei Hauptgruppen unterteilen:
- luftgekühlt und
- wassergekühlt.
Im Grunde arbeiten beide Varianten gleich, der Unterschied liegt im eingesetzten Kühlmedium.
Luftgekühlter Kaltwassersatz
Wie der Name schon vermuten lässt, nutzt ein luftgekühlter Kaltwassersatz (Air Cooled Chiller) Umgebungsluft, um den Kältemitteldampf abzukühlen und den Kühlmittelkreislauf von vorne zu starten. Die kompakten, luftgekühlten Geräte sind nicht für den Einsatz in Innenräumen konzipiert, da sie Zugriff auf große Mengen (kühle) Außenluft haben müssen.
Diese Anlagenart verfügt außerdem über die sogenannte Freikühlfunktion. Das bedeutet, dass die überschüssige Wärme direkt an die Außenluft abgegeben wird. Die einzige Bedingung ist, dass die Außenluft auch kalt genug ist. Der Vorteil: Das Kältemittel durchläuft keinen Kreislauf, also ist auch der Einsatz des Verdichters nicht nötig – und dadurch wird eine Menge Energie eingespart. Die Stromkosten sinken, die CO2-Emissionen bleiben besonders niedrig. Chiller Klimaanlagen mit Freikühlfunktion arbeiten selbstständig. Eine Steuerung überwacht, wann die Freikühlung ausreicht und wann der Verdichter zugeschaltet werden muss.
Luftgekühlte Kaltwassersätze werden in der Regel einsatzfertig geliefert, der Fachhandwerker muss das Gerät lediglich an den Strom- und den Kaltwasserkreislauf anschließen. Die Installation ist somit rasch erledigt.
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Geringer Kältemittelverbrauch Anders als bei Direktverdampfern ist das Kältemittel im Fall einer luftgekühlten Chiller Klimaanlage nicht im gesamten System zu finden, sondern lediglich in der eigentlichen Kühlkomponente. Dadurch ist der Verbrauch vergleichsweise gering, was wiederum die Sicherheitsanforderungen reduziert. |
Luftgekühlte Geräte sind die mit Abstand beliebteste Variante und weisen folgende charakteristische Eigenschaften auf:
- Perfekt geeignet für kleine bis große Anwendungen
- Üblicherweise Installation im Freien
- Kann entweder kühlen oder heizen
- Wenig Kühlmittelverbrauch
- Optionale Freikühlfunktion
- Schnell einsatzbereit
Wassergekühlter Kaltwassersatz
Die wassergekühlte Variante der Chiller Klimaanlagen kommt dort zum Einsatz, wo bereits ein Kühlwasseranschluss verfügbar ist. Die Variante ist optimal ausgelegt für den Einsatz in Innenräumen, weist eine kompakte Bauweise auf und ist sehr effizient in der Energieverwaltung.
Charakteristisch für diese Art von Chiller ist die Abführung der Abwärme über einen externen Rückkühler oder den vor Ort bereits vorhandenen (Kalt)Wasserkreislauf. Da die so gewonnene Abwärme zur Heizungsunterstützung oder andere ähnliche Prozesse genutzt werden kann, eignen sich wassergekühlte Anlagen ideal für Anwendungen mit Wärmerückgewinnung.
Wassergekühlte Chiller Klimaanlagen zeichnen sich durch folgende Eigenschaften aus:
- Perfekt geeignet für mittelgroße und große Anwendungen
- Üblicherweise Installation in Innenräumen
- Beeindruckende Energieeffizienz
- Kann entweder kühlen oder gleichzeitig kühlen und heizen
Chiller Klimaanlage: Fazit
Kaltwassersätze sind eine effiziente und umweltschonende Variante der Klimatisierung unterschiedlichster Innenräume. Chiller Klimaanlagen finden sich in der Industrie genauso wie im Geschäfts- oder Privatbereich. Sie lassen sich in der Regel besonders schnell installieren, werden bereits einsatzfertig geliefert und benötigen lediglich eine vergleichsweise geringe Menge an Kühlmittel. Auch wenn sie eine unterschätzte und vielleicht weniger bekannte Art zur Klimatisierung ist, bringt sie auf jeden Fall ihre Vorteile mit.
