Hall cooling without air conditioning: an alternative to compression refrigeration

Steigende Sommertemperaturen führen in Produktions- und Industriehallen zunehmend zu thermischen Belastungen für Mitarbeitende, Maschinen und Prozesse. Klassische Klimaanlagen auf Basis von Kompressionskälte stoßen in diesem Umfeld häufig an wirtschaftliche und energetische Grenzen. Vor diesem Hintergrund gewinnen technische Lösungen an Bedeutung, mit denen sich Produktions- und Industriehallen ohne den Einsatz klassischer Kompressionskälte kühlen lassen.

KEY FACTS: HALLE KÜHLEN OHNE KLIMAANLAGE

• Hallenkühlung ohne Klimaanlage bezeichnet Kühlkonzepte, die auf klassische Kompressionskälte verzichten und stattdessen physikalische Prinzipien wie Außenluftführung und Wasserverdunstung nutzen
• Adiabate Kühlung nutzt Wasserverdunstung als Kühlmechanismus und kommt ohne synthetische Kältemittel aus
  
• Zweistufige adiabate Systeme ermöglichen deutlich niedrigere Zulufttemperaturen als einstufige Verdunstungskühler
  
• Der Energiebedarf ist erheblich geringer als bei klassischen Hallenklimaanlagen (bis zu -95 %)
  
• Die Technik eignet sich besonders für große Produktions- und Logistikhallen mit hohen Wärmelasten
  
• Hygienische Anforderungen, etwa nach VDI 6022, sind bei Planung und Betrieb zwingend zu berücksichtigen

WARUM KLASSISCHE HALLENKLIMAANLAGEN OFT UNGEEIGNET SIND

Industriehallen unterscheiden sich deutlich von Büro- oder Verwaltungsgebäuden. Sie sind geprägt durch große Luftvolumina, hohe interne Wärmelasten, offene Tore und einen kontinuierlichen Luftaustausch. Kompressionsbasierte Klimaanlagen müssen in diesem Umfeld sehr hohe Leistungen bereitstellen, was zu einem hohen Strombedarf und sinkender Effizienz bei steigenden Außentemperaturen führt.

Hinzu kommen steigende Anforderungen an Kältemittel, Wartungsaufwand und Investitionskosten. In vielen Anwendungen steht der Aufwand in keinem angemessenen Verhältnis zum tatsächlichen Nutzen.

PHYSIKALISCHE GRUNDLAGEN: KÜHLEN OHNE KÄLTEMASCHINE

Alternativen zur klassischen Klimaanlage verzichten auf geschlossene Kältekreisläufe. Stattdessen nutzen sie physikalische Effekte der Luft- und Wärmebehandlung. Zentrale Prinzipien sind die Nutzung kühler Außenluft, der Wärmeentzug durch Wasserverdunstung sowie eine gezielte Luftführung innerhalb der Halle.

Ziel ist nicht die exakte Raumklimatisierung, sondern die wirksame Absenkung der Zuluft- und Raumtemperatur und damit der empfundenen Raumtemperatur bei deutlich geringerem Energieeinsatz.

ADIABATE KÜHLUNG ALS KÜHLPRINZIP FÜR INDUSTRIEHALLEN

Die adiabate Kühlung basiert auf dem Verdunstungseffekt von Wasser. Beim Übergang von flüssigem zu gasförmigem Zustand entzieht das Wasser der Luft Wärmeenergie. Die Luft kühlt ab, ohne dass elektrische Kompressoren oder synthetische Kältemittel erforderlich sind. Technisch wird zwischen einstufigen und zweistufigen Systemen unterschieden.

Beider einstufigen adiabaten Kühlung wird die Zuluft direkt befeuchtet. Die Technik ist vergleichsweise einfach, die erreichbare Kühlleistung jedoch begrenzt. Gleichzeitig steigt die Luftfeuchtigkeit in der Halle deutlich an.

Zweistufige Systeme kombinieren eine vorgelagerte sensible Vorkühlung mit einer nachgeschalteten Verdunstung. Dadurch lassen sich niedrigere Zulufttemperaturen erzielen, während der Feuchteeintrag reduziert wird. Dieser Ansatz erweitert den Einsatzbereich insbesondere bei hohen Außentemperaturen.

VON DER EINZELKOMPONENTE ZUR SYSTEMLÖSUNG

In der industriellen Praxis wird Hallenkühlung ohne Klimaanlage zunehmend als ganzheitliches System betrachtet. Neben der eigentlichen Kühltechnik spielen Luftführung, Volumenstromregelung und Regelstrategie eine zentrale Rolle. In der Praxis sind solche Konzepte häufig Teil integrierter Hallenkonditionierungssysteme, die zusätzlich Heizen, Lüftung, Luftreinigung und Wärmerückgewinnung umfassen.

Typische Bestandteile solcher Systeme sind Außenluftansaugung, adiabate Kühlung, zonenweise Luftverteilung und eine bedarfsgerechte Steuerung. Häufig lassen sich bestehende Lüftungsanlagen in diese Konzepte integrieren oder nachrüsten. Solche Ansätze werden heute unter Begriffen wie nachhaltige Hallenkonditionierung oder Sustainable Hall Conditioning zusammengefasst.

VORTEILE, GRENZEN UND TECHNISCHE VORAUSSETZUNGEN

Der Verzicht auf Kompressionskälte bringt klare Vorteile mit sich. Der elektrische Energiebedarf ist deutlich geringer, der Einsatz klimaschädlicher Kältemittel entfällt und die Anlagentechnik ist vergleichsweise einfach und robust. Gleichzeitig sind Grenzen zu beachten. Die Kühlleistung hängt von den Außenluftbedingungen ab und ist nicht für Anwendungen mit sehr engen Temperatur- und Feuchtetoleranzen geeignet. Eine sorgfältige Auslegung der Luftmengen und der Luftführung ist zwingend erforderlich.

Technische Voraussetzungen sind ausreichend verfügbare Außenluft, geeignete Hallengeometrien sowie die Berücksichtigung hygienischer Anforderungen, etwa gemäß VDI 6022.

INDUSTRIELLE ANWENDUNG UND PRAXISBEZUG

Hallen ohne Klimaanlage zu kühlen ist insbesondere dort sinnvoll, wo große Volumenströme erforderlich sind und / oder die thermische Entlastung im Vordergrund steht. Typische Einsatzbereiche sind Produktionshallen mit hoher Abwärme, Logistik- und Montagehallen sowie industrielle Fertigungsumgebungen in der Metall-, Kunststoff- oder Maschinenbauindustrie.

Im Vergleich zu klassischen Klimaanlagen steht nicht die exakte Raumtemperatur im Fokus, sondern die Schaffung stabiler, arbeitsfähiger Bedingungen für Mensch und Technik.

BEDEUTUNG FÜR ENERGIEEFFIZIENZ UND NACHHALTIGKEIT

Systeme zur Hallenkühlung ohne Klimaanlage leisten einen relevanten Beitrag zur Reduktion des Strombedarfs und der indirekten Emissionen. Gleichzeitig sinkt die Abhängigkeit von regulatorischen Vorgaben für synthetische Kältemittel, insbesondere im Zusammenhang mit F-Gasen.

Eine sachliche Einordnung ist jedoch wichtig. Adiabate und außenluftbasierte Systeme sind keine universelle Lösung, bieten jedoch in vielen industriellen Anwendungen eine technisch und energetisch sinnvolle Alternative, wenn die Rahmenbedingungen und Anforderungen der Halle entsprechend berücksichtigt werden.

FAZIT UND TECHNISCHE EINORDNUNG

Produktionshallen lassen sich unter geeigneten Rahmenbedingungen effektiv ohne klassische Klimaanlagen mit Kompressionskälte kühlen. Moderne Konzepte auf Basis von Außenluft und adiabater Kühlung ermöglichen eine deutliche Absenkung der Zulufttemperatur auch bei hohen Außentemperaturen.

Für technische Entscheider bedeutet das, dass nicht jede Halle eine Klimaanlage benötigt, wohl aber ein sauber ausgelegtes und anwendungsbezogenes Kühlkonzept.

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FAQ

Was bedeutet „Halle kühlen ohne Klimaanlage“ konkret in der Industrie?

“Hall cooling without air conditioning” means industrial cooling concepts that work without classic compression refrigeration. Instead, outdoor air, physical cooling principles such as adiabatic cooling and targeted air flow are used. The aim is not exact room air conditioning, but the effective reduction of thermal stress in production and industrial buildings with significantly lower energy consumption.

What temperatures can realistically be achieved without air conditioning?

The temperatures that can be achieved depend heavily on outdoor air conditions, system design and cooling technology. Two-stage adiabatic systems can provide significantly cooler supply air than simple evaporative coolers, even at high outdoor temperatures. A flat target temperature does not make sense from a technical point of view; the difference to outside air and the thermal relief in indoor operation are decisive.

What are the limits of hall cooling without air conditioning?

There are limits where very tight temperature or humidity tolerances must be met, for example in certain cleanroom or precision processes. Even with extremely high outdoor humidity, the effectiveness of adiabatic systems decreases. Careful interpretation and realistic goal definition are therefore crucial.

Is adiabatic cooling hygienically safe?

Adiabatic cooling is hygienically manageable when it is professionally planned, executed and operated. Compliance with relevant hygiene guidelines, in particular VDI 6022, is a central requirement. The choice of materials, water supply, drying cycles and maintenance concepts play a central role.

For which types of halls is the concept particularly suitable?

Large production, assembly and logistics halls with high internal heat loads and variable occupancy are particularly suitable. Halls in which classic air conditioning systems would be uneconomical due to the hall geometry or the air exchange rate also benefit from outdoor air-based cooling systems.

Can existing ventilation systems be retrofitted?

In many cases, yes. Hall cooling without air conditioning is often implemented as an extension or retrofit of existing ventilation systems. The prerequisite is that volume flows, air flow and structural conditions permit appropriate integration.

Is hall cooling more energy efficient without air conditioning?

Compared to classic compression refrigeration systems, the electrical energy requirement is generally significantly lower (up to -95%). Since no compressors are used, the power requirement decreases, particularly at high outdoor temperatures. However, actual efficiency always depends on the specific application and interpretation.

Does hall cooling replace any air conditioner without air conditioning?

No It is not a universal substitute, but an application-specific alternative. For the vast majority of industrial applications, it makes more technical sense and is more economical; for others, the classic air conditioning system remains necessary. It is crucial to clearly define the requirements.