Thermische Energie bewegt sich entsprechend des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik auf natürliche Weise nur von einem wärmeren in ein kälteres System. Zur Umkehrung dieses Prozesses – um also Räume und Anlagen im Vergleich zur Umgebung abzukühlen – bedarf es verschiedener technischer Prozesse und dazugehörigen Geräten. Dies wird als Kältetechnik bezeichnet und findet in den unterschiedlichsten Bereichen Anwendung – daheim sowie in Gewerbe und Industrie. Erfahren Sie mehr bei UHRIG.

Wo wird Kältetechnik eingesetzt?

Kältetechnik findet für unterschiedliche Einsatzzwecke Verwendung. Wenn Otto Normalverbraucher mit dem Begriff konfrontiert wird, so fallen ihm wohl als erstes Klimaanlagen zur Raumkühlung oder aber der heimische Kühlschrank ein. Tatsächlich finden sich in unseren Häusern und Wohnungen diverse Technologien, die Wärmeenergie entgegen des natürlichen Gefälles bewegen. Hierzu zählen eben der Kühl- und Gefrierschrank, Klimageräte für die Raumtemperierung, Wasserkühler oder aber Lüftungsanlagen und Ventilatoren, beispielsweise in technischen Geräten. Doch auch eine Wärmepumpe ist in gewisser Weise eine Art Kälteanlage, denn sie nutzt dieselbe Technik wie Kühlschränke und Klimaanlagen und bereitet thermische Energie auf, um sie gegen das Temperaturgefälle zu bewegen.

Neben der heimischen Anwendung wird Klima- und Kältetechnik auch in den unterschiedlichsten Wirtschafts- und Industriezweigen eingesetzt. Supermärkte müssen ihre Lebensmittel kühlen, Eisdielen ebenso – und dabei sogar spezieller. Selbst auf der Fahrt zu diesen oder anderen Zielorten begegnen uns Klimaanlagen in Bus, Bahn und selbstverständlich auch im eigenen Auto. In der Industrie setzen ebenfalls die verschiedensten Prozesse entweder ungewollte Wärme frei oder müssen von vornherein unter kühleren Bedingungen erfolgen, zum Beispiel bei der Komponentenfertigung in der Automobilbranche. IT-Systeme wie zum Beispiel Serverräume heizen sich durch den Betrieb von Netzwerkressourcen ebenfalls stark auf, sodass eine Klimatisierung erforderlich ist, damit die Technik nicht beschädigt wird. Natürlich gibt es auch besondere industrielle Anwendungsbereiche für Kältetechnik, etwa in großen Kühlräumen, Eislaufhallen und anderen Wintersporteinrichtungen, medizinischen Einrichtungen und mehr.

Ein Extremfall der Kältetechnik ist der Teilbereich der Kryotechnik bzw. Kryogenik. Von dieser spricht man unterhalb einer Temperatur von etwa -150 Grad Celsius. Kryotechnik findet beispielsweise in der Energietechnik und -forschung Verwendung, jedoch auch bei einigen anderen industriellen Verfahrenstechniken, in der Elektrotechnik, in der Medizin oder in der Lebensmittelindustrie beim Schockgefrieren.

 

Welche Prozesse werden bei der Kältetechnik angewandt?

Temperatursenkungen in physikalischen Systemen lassen sich auf mehrere Arten realisieren. Die wohl einfachste ist die Kühlung durch einen einfachen Luftzug. In elektronischen Geräten, etwa PCs, kommen leistungsstarke Lüfter zum Einsatz, die die in den Geräten entstehende Hitze nach draußen befördern. Im Grunde genommen handelt es sich also nicht direkt um eine Bewegung entgegen des Temperaturgefälles, sondern lediglich um eine Beschleunigung des natürlichen Prozesses. Auch Ventilatoren kühlen mit ihrem Luftzug nicht die Raumluft selbst, sondern halten sie nur in Bewegung.

Ein Luftstrom begünstigt jedoch einen anderen Kühlungsprozess – die Verdunstung. Bei dieser Art der Kühlung kommt es zur Verdampfung von Flüssigkeiten, etwa Wasser oder aber menschlicher Schweiß auf der Haut. Verdunstungskälte entsteht dadurch, dass die energiereichsten Moleküle des Mediums dieses gasförmig verlassen und ihre thermische Energie „mitnehmen“. Die zurückbleibende Flüssigkeit besitzt im Anschluss also weniger Energie als zuvor, wodurch ihr Temperaturniveau sinkt. Wasserkühler arbeiten nach demselben Prinzip. Auch in Innenräumen mit Pflanzen oder stärker begrünten Stadtteilen ergibt sich aufgrund der Verdunstung des Wassers in den Blättern ein angenehmeres Klima.

Moderne Kältetechnik wie etwa Kühlschränke, Klimaanlagen oder Wärmepumpen nutzen jedoch zur Temperierung einen Kältemittelkreislauf. In diesem zirkuliert ein Wärmeleitmedium mit niedrigem Druck und folglich auch niedriger Temperatur. Das Kältemittel kann so thermische Energie aus der Wärmequelle (etwa dem Innenraum eines Gebäudes oder des Kühlschranks) aufnehmen und heizt sich auf. Die Raumluft bleibt mit weniger Energie und somit kühler zurück, denn das Wärmeleitmedium verdampft. Im Anschluss wird das Gas im Kreislauf komprimiert, wodurch sich sein Druck erhöht und somit auch die Temperatur weiter steigt. Schließlich ist es heiß genug, dass es die thermische Energie über das natürliche Temperaturgefälle an die Außenluft abgeben kann. Im Anschluss normalisiert sich der Druck des wieder kondensierenden Kältemittels in einem Entspannungsventil und es wird wieder kälter als die Temperatur im Innenraum des Systems – der Kreislauf beginnt von vorn. Mithilfe von Druckänderungen und der damit verbundenen Verschiebung der Siedepunkte von beispielsweise Stickstoff, Wasserstoff und Helium lassen sich besonders tiefe Temperaturen in der Kryotechnik erreichen.

 

Mit UHRIG Abwasser clever zum Heizen und Kühlen nutzen

Wussten Sie, dass sogar das Abwasser in Verbindung mit Klima- und Kältetechnik nutzbar ist? Mithilfe von Abwasserwärmetauschern und Abwasserwärmepumpen lässt sich in Haushalten und Industrie anfallendes Schmutzwasser effizient und umweltfreundlich als zuverlässiger Energielieferant verwerten. Wie auch bei einer normalen Wärmepumpe entziehen die Systeme dem ganzjährig recht warmen Abwasser einen Teil seiner thermischen Energie, bereiten diese auf und stellen sie im Anschluss als Heizwärme bereit. Umgekehrt kann die Technik ebenfalls zur Raumkühlung genutzt werden, indem der Kältekreislauf wie bei einem Kühlschrank einfach entgegengesetzt betrieben wird. Heizen und Kühlen mit Abwasser bietet viele Vorteile:

  • Es spart wertvolle Ressourcen ein.
  • Die Wärmequelle ist überall in menschlichen Siedlungen verfügbar.
  • Werden die Pumpen mit regenerativ erzeugtem Strom betrieben, arbeitet das System sogar gänzlich klimaneutral.

Abwasser als Energiequelle lässt sich zudem leicht erschließen und benötigt keine zusätzlichen Eingriffe in Grundstücke und Landschaften, da die Technik an bereits bestehende Infrastruktur andockt. Das System kann sogar von Synergien profitieren. So können etwa Industriebetriebe Prozesswärme ins Abwasser abführen und Haushalte nutzen diese im Anschluss zum Beheizen ihrer Räume – so wird die Kanalisation zum Wärmenetz.

Haben Sie Interesse an der energetischen Nutzung von Abwasser, dann kontaktieren Sie UHRIG. Als Spezialist in Sachen Tiefbau und Kanalbau mit über 55 Jahren Erfahrung stehen wir Ihnen bei all Ihren Projekten gern mit Rat und Tat zur Seite. Die eigens von uns zur Abwasserwärmerückgewinnung entwickelten Therm-Liner-Module arbeiten dabei effizient, sind robust und langlebig und lassen sich unkompliziert installieren. Rufen Sie uns einfach an oder schreiben Sie uns eine Mail und wir stellen Ihnen die Technik genauer vor.

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