Wie funktioniert das Prinzip der Verdunstungskühlung, das in offenen und geschlossenen Kühltürmen zum Einsatz kommt?

Die Verdunstungskühlung — sowohl in offenen als auch in geschlossenen Kühltürmen — nutzt die Verdampfungswärme: Wenn ein Teil des Wassers in Dampf übergeht, entzieht er dem verbleibenden Fluid Energie und senkt dessen Temperatur. Das aus dem Prozess kommende warme Wasser wird im Turm verteilt und mit Luft in Kontakt gebracht; die Verdunstung eines sehr kleinen Anteils entzieht Wärme und ermöglicht eine Kühlung nahe der Feuchtkugeltemperatur. Dieses Verfahren ist äußerst effizient und benötigt deutlich weniger Energie als andere Systeme.

Sowohl offene als auch geschlossene Kühltürme nutzen das Prinzip der Verdunstungskühlung (weshalb sie auch als „Verdunstungstürme“ bezeichnet werden können). Sie unterscheiden sich hauptsächlich darin, wie Wasser oder Prozessfluid Wärme an die Luft abgeben.

• Offener Kühlturm: Das warme Prozesswasser tritt in direkten Kontakt mit der Luft. Ein kleiner Teil des Wassers verdunstet und führt Wärme aus dem restlichen Volumen ab, das sich daraufhin abkühlt, bevor es in den Kreislauf zurückgeführt wird.

• Geschlossener Kühlturm: Das zu kühlende Fluid strömt durch eine Rohrschlange und kommt nie direkt mit der Luft in Berührung. Außerhalb der Rohrschlange verdunstet das Betriebswasser teilweise und entzieht dem internen Fluid auf indirektem Wege Wärme. In beiden Fällen bleibt das Grundprinzip dasselbe: Die Verdunstung eines Wasseranteils verbraucht Energie in Form von Wärme und kühlt dadurch das System auf sehr effiziente Weise.

• Verdunstungskondensatoren nutzen ebenfalls das Verdunstungsprinzip, wobei das zu kühlende Medium — ähnlich wie in geschlossenen Kühltürmen — in einer Rohrschlange eingeschlossen ist. In diesem Fall handelt es sich jedoch um ein Kältemittelgas (z. B. Ammoniak) und nicht um eine Flüssigkeit (Wasser oder Wasser-Glykol), und es wird dabei kondensiert.

Der Einsatz eines frequenzgeregelten Systems in Wärmerückführungseinrichtungen, die nach dem Verdunstungsprinzip arbeiten, ist optional, kann jedoch helfen, den Energieverbrauch über das Jahr hinweg zu optimieren. Es wird stets empfohlen, Konfigurations- und Ressourcenoptimierungssoftware zu verwenden: Dadurch können bereits in der Planungsphase die saisonalen Leistungen simuliert und das richtige Gleichgewicht zwischen Energie, Wasserverbrauch und Dimensionierung des Kühlsystems innerhalb der Anlage ermittelt werden.