Adiabatische koeling: effectief koelen zonder koudemiddel  

De laatste jaren staat adiabatische koeling in de belangstelling omdat het een energiezuinige manier van koelen is. Daarnaast wordt er een aangenaam klimaat gerealiseerd zonder dat hierbij een koudemiddel wordt toegepast. Hierdoor wordt voorkomen dat een koudemiddel met een broeikaseffect bij emissie kan bijdragen aan aardopwarming. Maar hoe werkt adiabatische koeling eigenlijk? Wat is het toepassingsgebied? Wat zijn de voordelen?

Hoe werkt adiabatische koeling?
Adiabatische koeling is een effectieve manier om te koelen en is gebaseerd op het koelen van lucht door het laten verdampen van water. Niet voor niets wordt deze manier van koelen ook wel verdampingskoeling genoemd. De energie die nodig is voor het verdampen wordt onttrokken aan de lucht en die koelt daardoor af. Dit principe komt in de natuur veelvuldig voor en werd ook al in het verre verleden door de mens toegepast.

Er zijn twee methoden van adiabatische koeling: direct of indirect. Bij beide methoden wordt lucht afgekoeld door het verdampen van water. Hierbij is het uitgangspunt dat er voor 0,7 kW koeling zo’n 1 liter water per uur nodig is. Deze manier van koelen werkt overigens effectiever als de buitentemperatuur toeneemt. Zo kan bij een buitentemperatuur van meer dan 30oC het binnenklimaat 10oC of meer worden afgekoeld.

Directe adiabatische koeling
Bij directe adiabatische koeling wordt de lucht die gekoeld moet worden (meestal buitenlucht) door een met water verzadigd pakket gezogen. Dit pakket is van een materiaal dat veel water kan bevatten zoals cellulose, hout of papier. Dit pakket wordt (maximaal) vochtig gehouden middels een leidingcircuit met daarin een circulatiepomp.

Op het pakket verdampt een deel van het water in de toevoerluchtstroom. Deze wordt daardoor vochtiger en de temperatuur van de lucht daalt daardoor. De luchtweerstand van de directe adiabatische koelsectie is vrijwel nihil, zodat er nauwelijks extra energie aan de toevoerventilatior hoeft te worden toegevoegd. Hierdoor is ook het energiegebruik maar beperkt. Zo is er maar 1 kW energie nodig om 10.000 m3/h af te koelen. De lucht wordt hierdoor wel vochtiger.

 Indirecte adiabatische koeling
Bij indirecte systemen komt de door verdamping gekoelde lucht niet rechtstreeks in de ruimte, maar wordt de koude via een warmtewisselaar overgebracht op een andere luchtstroom (meestal buitenlucht). Voor dit complexere principe wordt gekozen indien de uiteindelijke relatieve luchtvochtigheid in de te conditioneren ruimte kritisch is en niet te ver mag oplopen.

Indirecte adiabatische koeling werkt dus met twee luchtstromen, namelijk de bevochtigde proceslucht en de te koelen toevoerlucht. De proceslucht wordt bevochtigd en door de warmtewisselaar gevoerd, staat daar zijn koude af aan de warmtewisselaar en wordt vervolgens afgevoerd naar buiten. In de warmtewisselaar kan de toevoerlucht (buitenlucht) koude opnemen zonder zelf vochtig te worden en vervolgens de te conditioneren ruimte koelen.

Toepassingsgebied
Adiabatische koeling is zeer geschikt voor het economische en comfortabel klimatiseren van grote of hoge ruimte en hallen. Ook kan de directe methode prima worden ingezet worden voor het vers houden van bepaalde soorten groente en fruit bij een temperatuur dicht rond 0oC en relatieve luchtvochtigheid van ca. 100%. De vochtbijdrage vormt hier een bijkomend voordeel. Ook kan met behulp van directe adiabatische systemen in de wintermaanden en het voorjaar de luchtvochtigheid in een ruimte worden verhoogd.

Wanneer het over het toepassen van adiabatische koeling gaat, nemen datacenters een aparte plaats in. Datacenters zijn over het algemeen grootverbruikers van energie. Aan de ene kant heeft de opgestelde apparatuur veel stroom nodig. Aan de andere kant moet ook de temperatuur en de luchtvochtigheid voldoen aan de eisen. Nieuwe ICT-technologie werkt goed op hogere temperatuur en luchtvochtigheid. Hierdoor zijn er steeds meer kansen om adiabatische koeling toe te passen in datacenters.

 Voordelen

Duurzaam | Adiabatische koeling werkt energiezuinig: voor 10.000 m3 per uur gekoelde lucht is slechts 1 kW elektrisch vermogen nodig.
Geen koudemiddel | Bij adiabatische koeling wordt leidingwater gebruikt als koelmedium in plaats van bekende koudemiddelen die in compressie koelsystemen worden toegepast.
Schone lucht | Adiabatische koelsystemen maken gebruik van verse (schone) buitenlucht. Dit zorgt voor een prettig binnenklimaat.
Eenvoud | Directe adiabatische koeling is een relatief eenvoudige techniek en heeft daardoor een hoge functionele betrouwbaarheid en is gemakkelijk te onderhouden.
Financieel voordelig | De Nederlandse overheid erkent adiabatische koeling als een duurzame techniek en komt daarmee in aanraking voor EIA (Energie Investering Afstrek).

Projectgroep KANS NVKL
Dit stuk is geschreven door Rik van Berkel, op basis van het visiedocument Adiabatische koeling van de projectgroep KANS. De projectgroep KANS binnen de NVKL volgt ontwikkelingen en innovaties op de voet en informeert NVKL-leden hierover aan de hand van visiedocumenten. Onderwerpen zijn bijvoorbeeld Adiabatische koeling, HFO’s en TBAB-hydraten. Op www.nvkl.nl/innovatie vindt u meer informatie. Heeft u vragen over dit artikel? Stuur dan een e-mail naar rik@nvkl.nl.