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Umweltfreundliche Abwärmenutzung aus Kälteanlagen

Klima- und Kälteanlagen sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie sind überall im Einsatz und erfüllen wichtige Zwecke, oft ohne dass wir es merken.

Klima- und Kälteanlagen sind aus dem täglichen Leben nicht mehr wegzudenken. Sie sind überall im Einsatz und erfüllen wichtige Zwecke, oft ohne dass wir es merken. Der Energiebedarf dieser Anlagen ist allerdings nicht zu unterschätzen, weshalb moderne Kältetechnik die Abwärme schlau nutzen muss.

Was sind Kälteanlagen?

Kälteanlagen kommen überall dort zum Einsatz, wo Räume künstlich abgekühlt werden müssen. Die häufigsten Anwendungen finden sich in den Lebensmittel verarbeitenden Betrieben, wie Gastronomie, Hotellerie, Metzgereien, Bäckereien oder Eisdielen. Aber auch Lagerräume von Großhändlern von Tiefkühlkost, Obst und Gemüse müssen permanent gekühlt werden. Weniger bekannte Einsatzbereiche sind Serverräume von Firmen mit großer IT-Infrastruktur, die Medizintechnik, sowie Forschung und Entwicklung in der Chemie, Physik und Biologie.

Kälteanlagen sorgen auch für die perfekt Eisbahn beim Schlittschuhlaufen.

Wie funktionieren Kälteanlagen?

Eine kleine und kompakte Kälteanlage findet sich in nahezu jedem Haushalt in Form des Kühlschrankes. Die gesamte Technik befindet sich allerdings auf der Rückseite, oder ist gut verblendet, so dass sie im Küchenalltag gar nicht weiter auffällt.

Das Prinzip von Kälteanlagen ist schon seit 100 Jahren bekannt und bewährt. Am technischen Ablauf wurde wenig verändert, nur der Wirkungsgrad konnte immer weiter verbessert werden. Der kühlende Effekt basiert auf grundlegenden Erkenntnissen der Thermodynamik, wodurch als Nebenprodukt auch Wärme entsteht.

So paradox es klingen mag, aber Kälteanlagen produzieren sogar unglaublich viel Wärme. Um genau zu sein, sie produzieren sogar mehr Wärme als Kälte und haben damit immer einen Wärmeüberschuss. Wer einmal während des Betriebs die Kühlrippen eines Kühlschranks angefasst hat, war vielleicht überrascht, wie heiß sich diese anfühlen können.

Jeder Kühlschrank und damit auch jede andere Kälteanlage bringen sowohl eine kalte Seite, wie auch eine warme Seite mit sich. Der Betrieb einer Kälteanlage macht es physikalisch leider unvermeidbar, dass durch den Verdichtungsprozess des Kühlmittels großen Wärmemengen entstehen. Doch beispielsweise das Fachunternehmen Inowest für Kälte- Klima- und Lüftungstechnik zeigt, dass man den Energiebedarf für Kälteanlagen auch umweltfreundlich managen kann.

Warum ist Abwärmenutzung so wichtig?

Energie gehört zu den wertvollsten Ressourcen auf diesem Planeten. Umweltprobleme und die Abhängigkeit bei fossilen Energieträgern von nur wenigen Lieferanten zeigen, wie wichtig es ist, Energie einzusparen. Das Einsparpotential allein bei Kälteanlagen ist enorm und entspricht der Leistung von mehreren Kraftwerken. Eine clevere Nutzung der Abwärme bringt viele Vorteile, nicht nur aus ökologischer, sondern auch aus ökonomischer Sicht. Unternehmen mit einer Abwärmenutzung verbessern ihre CO2 Bilanz deutlich und sparen Geld. Durch die Wärmerückgewinnung wird wertvolle Energie nicht mehr zum Himmel hinausgeblasen, sondern kann innerhalb des Betriebs weiter genutzt werden. 

Wie funktioniert Abwärmenutzung in einem Betrieb?

Hochmoderne Anlagen machen es möglich, die bei der Kühlung entstehende Wärme nutzbar zu machen. Über Wärmetauscher wird der Kälteanlage die Abwärme entzogen und kann innerhalb des Betriebes eingesetzt werden. Typische Anwendungsbeispiele sind zum Beispiel das Heizungssystem, inklusive Fußbodenheizung. Auch das Trink- und Duschwasser kann über die Wärmerückgewinnung aufgeheizt werden.

Insbesondere Hotels nutzen die Abwärme gerne, um ihren Swimmingpool zu heizen. Andere Betriebe beheizen einen großen Wintergarten oder Gewächshäuser und bieten ihren Mitarbeitern dadurch einen angenehmen Ort der Erholung, oder lassen sogar Orangen und Zitronenbäume ganzjährig wachsen.

Funktionsweise unseres heimischen Kühlschranks

Dicht unter den Innenwänden des Kühlschrankes verlaufen in engen geschwungenen Bahnen Kühlrohre, welche von einem flüssigen Kühlmittel von etwa minus 20 Grad Celsius durchflossen werden. Da das Kühlmittel deutlich kühler als der Innenraum des Kühlschranks ist, entzieht es dem Kühlschrankinneren die Wärme. Das Kühlmittel wird dadurch selber aufgewärmt, durch die Kühlrohre aber weiter transportiert und letztendlich aus dem Kühlschrankinneren herausgeleitet.

Nach der Ausleitung gelangt das Kühlmittel in einen Kompressor, der den Druck der Flüssigkeit von 1 bar auf etwa 8 bar erhöht. Durch den Druckanstieg, beginnt sich das Kühlmittel stark zu erwärmen, und zwar weit über die Zimmertemperatur hinaus. Das aufgeheizte Kühlmittel durchfließt daraufhin die auf der Rückseite des Kühlschranks liegenden Kühlrippen. Durch Wärmeabgabe an die Umgebungsluft kühlt das Kühlmittel bis auf etwa Raumtemperatur herab, besitzt aber immer noch den hohen Druck von 8 bar.

An dieser Stelle bedient man sich eines "Tricks" aus der Thermodynamik. Durch plötzliche Drosselung des Drucks auf den Normaldruck (1bar) kühlt sich das Kühlmittel schlagartig ab und erreicht dadurch Temperaturen von ungefähr minus 20 Grad Celsius. Aufgrund der speziellen chemischen Eigenschaften des Kühlmittels gefriert diese nicht, sondern bleibt flüssig. Das stark unterkühlte Fluid wird nun wieder in die Kühlrohre im Inneren des Kühlschrankes geleitet, wo es wiederum Wärme aufnehmen kann.

Dieser Prozess ist ein ständig laufender Vorgang, ohne dass dabei Kühlmittel verbraucht wird.

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