Ziel der Entwicklung
Freie Kühlung erfüllt Kühlaufgaben mittels kalter Außenluft, jedoch ohne energieaufwendigen Kältemaschinenbetrieb. Diese Technologie wird genutzt bei ganzjährigem Kühlbedarf, zum Beispiel in Rechenzentren oder für industrielle Prozesse. In konventionellen Kältesätzen wird die Freie Kühlung meist mit einem zusätzlichen Kühlsolen-Zwischenkreislauf erreicht. Ziel des Projektes war, auf diesen Zwischenkreislauf zu verzichten und die Freie Kühlung durch Zirkulation des im Kältesatz ohnehin vorhandenen Kältemittels zu realisieren (analog dem Heat-Pipe-Prinzip). Dadurch kann die jährliche Nutzungszeit der Freien Kühlung in Richtung höherer Außentemperaturen erweitert werden, womit sich zusätzliche Energieeinsparungen erzielen lassen. Ein zusätzlicher Luft-Vorkühlsatz am Außen-Wärmeübertrager kann diesen Effekt sogar noch verstärken.
Darüber hinaus sollte bei Entwicklung dieses Frei-Kühl-Verfahrens ein umweltfreundliches, natürliches Kältemittel zum Einsatz kommen.
Vorteile und Lösungen
Das Ziel des Projektes wurde erreicht. Es wurde wie geplant ein Frei-Kühl-Verfahren mit Kältemittelzirkulation entwickelt. Dabei erfolgt die Zirkulation durch eine Kältemittel-Pumpe. Die Funktion des Frei-Kühl-Verfahrens wurde mit einem Versuchsmuster erfolgreich nachgewiesen. Auch die Umschaltungen zwischen den beiden Betriebsarten des Kältesatzes (Frei-Kühl- und Kältemaschinen-Betrieb) erfolgt auch bei laufender Anlage problemlos.
Als Kältemittel für das Versuchsmuster wurde der natürliche, umweltfreundliche Stoff CO2 verwendet, dessen Nutzung auch künftig nicht durch entsprechende Regularien in Frage gestellt ist.
Mit dem Versuchsmuster wurde gezeigt, dass Freie Kühlung auch bei entsprechend höheren Umgebungstemperaturen realisiert werden kann, bei denen die Freie Kühlung von konventionellen Kältesätzen normalerweise nicht mehr funktioniert. Mit einem zusätzlichen Vorkühlsatz am Außen-Wärmeübertrager wurde die Freie Kühlung selbst bei Umgebungs-temperaturen von über 20°C erfolgreich realisiert.
Zielgruppe und Zielmarkt
Entsprechend einschlägiger Statistiken kann man davon ausgehen, dass die Anzahl der Rechenzentren in Deutschland jährlich um mehr als fünf Prozent beziehungsweise mehr als 1000 Stück zunimmt. Rechenzentren haben ganzjährig Kühlbedarf und müssen entsprechend ausgerüstet werden. Der Bedarf an energieeffizienten Anlagen zur Kälteversorgung in diesem Bereich wird deshalb als hoch eingeschätzt und Chancen für einen sich erweiternden Markt sind gegeben. Das Fehlen des Zwischenkreislaufes bei dem neu entwickelten Frei-Kühl-Verfahren schließt Leckagen aus und erhöht die Marktchancen für Anwendungen, wo Glykol- beziehungsweise Wasserleckagen ein hohes technisches Risiko darstellen, wie zum Beispiel Rechenzentren oder IT-Technik.
Die Projektergebnisse können aber auch bei Austausch- oder Ersatzinvestitionen der Kühltechnik für Rechenzentren oder IT-Technik Verwendung finden.
Sinnvolle Anwendungsmöglichkeiten werden auch in weiteren Bereichen gesehen, zum Beispiel für die Kühlung von elektrischen Schaltanlagen, Umrichtern oder anderen elektrischen Anlagen. Aber auch für Anwendungen in der Industrie für technologische Kühlung von Produktionsprozessen, sowie für die Reinraumtechnik.
Aus dem Projekt können umfangreiche Erfahrungen und Erkenntnisse zur Auslegung und Optimierung von entsprechenden Frei-Kühl-Anlagen gewonnen werden, ebenso zur Anwendung des Kältemittels CO2. Die Ergebnisse des Projektes können auch für konzeptionelle Aufgaben und Energieberatungsleistungen herangezogen werden.