Zur effizienten Erzeugung und Verteilung von Kälte an Gebäude werden vermehrt Kältenetze geplant und betrieben. Sie decken den steigenden Kühlbedarf, der aufgrund steigender Komfortanforderungen und zunehmend ausgeprägter Hitzephasen im Sommer stetig steigt.

Was sind Kältenetze?

Kältenetze sind technisch ähnlich zu Wärmenetzen, arbeiten aber auf einem anderen Temperaturniveau: Sie transportieren kaltes Wasser von einer zentralen Erzeugungseinheit (Energiezentrale) zu den dezentralen Verbrauchern über im Erdboden verlegte Rohrsysteme bestehend aus einem Vorlauf- und einem Rücklauf. Vorteil von Kältenetzen gegenüber einer dezentralen Kälteversorgung ist, dass die Erzeugung von Kälte durch große Anlagen an zentraler Stelle effizienter und wirtschaftlicher ist. Nachteil ist, dass es im Rohrnetz zwischen zentralem Erzeuger und dezentralem Verbraucher zu Verlusten, also Wärmeeinträgen, kommt, was die Effizienz der Systeme schmälert. Das Rohrsystem muss aus diesem Grunde im Allgemeinen gedämmt werden, auch um Kondensatbildung zu vermeiden.

Im nPro-Tool können neben Wärmenetzen und kalten Nahwärmenetzen auch Kältenetze simuliert und ausgelegt werden.

Unterschied zwischen Kältenetzen und kalter Nahwärme

Kalte Nahwärmenetze können sowohl im Winter Wärme bereitstellen als auch im Sommer Gebäude mit Kälte versorgen. Technisch gesehen ähneln sich beide Netztypen stark. Kalte Nahwärmenetze werden tendenziell auf einem höheren Temperaturniveau betrieben, meist oberhalb von 10 °C, wohingegen Kältenetze auf einem Temperaturniveau betrieben werden, welches für alle Verbraucher hinreichend geringe Temperaturen für das Gebäudeenergiesystem bereitstellt (unter 8°C). In kalten Nahwärmenetzen sind außerdem Wärmepumpen in den Gebäuden installiert und der primäre Zweck der Netze ist die Wärmebereitstellung. Gemein haben beide Netztypen, dass aufgrund der geringen Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf hohe Volumenströme auftreten, was große Rohrdurchmesser erfordert.

Unterschied zwischen Kältenetz und Kaltnetz

Ein sogenanntes Kaltnetz bezeichnet im Allgemeinen ein kaltes Nahwärmenetz. Diese Netze liefern Wärme- und können zusätzlich auch Kälte bereitstellen. Kältenetze werden hingegen zur ausschließlichen Kältebereitstellung errichtet.

Wie verbreitet sind Kältenetze?

Derzeit sind Kältenetze meist nur in größeren Städten zu finden. So haben in den letzten Jahrzehnten mehrere europäische Großstädte ein Kältenetz errichtet, wie zum Beispiel Barcelona, Amsterdam, Stockholm, Wien oder Paris. Auch kleinere zentrale Gebiete in Berlin werden über ein Kältenetz versorgt. Einige Universitäten wie die RWTH Aachen betreiben ebenfalls ein eigenes Kältenetz zur Klimatisierung großer Hörsäle oder Kühlung von Zentralrechnern. Grund für die noch geringe Verbreitung von Kältenetzen sind die hohen Investitionskosten für die Errichtung des Kältenetzes. Insbesondere, wenn hauptsächlich Klimakälte bereitgestellt wird, welche nur wenige hundert Vollbenutzungsstunden im Jahr aufweist, ist die Errichtung oftmals noch nicht wirtschaftlich. Nichtsdestotrotz werden Kältenetzen ein großes Zukunftspotential zugeschrieben, da der Kühlbedarf auch in Zukunft stetig steigen wird, die Komfortanforderungen zur Raumklimatisierung ansteigen und dezentrale Klimaanlagen an Fassaden und Balkons aus optischen und akustischen Gründen immer weniger Akzeptanz finden. Ferner steigt der Anteil an teil- oder vollverglasten Bürofassaden und interne Wärmelasten in zunehmend technisierten Büros nehmen stetig zu. Der steigende Kältebedarf führt dazu, dass für immer größere Gebiete in Städten zentral gespeiste Kältenetze die Wirtschaftlichkeit erreichen.

Wie wird in Kältenetzen die Kälte erzeugt?

Die zentrale Kälteerzeugung erfolgt über Kompressions- und Absorptionskältemaschinen. Auch eine freie Kühlung mit der Außenluft ist zu bestimmten Zeiten möglich. Absorptionskältemaschinen nutzen Wärme auf hohem Temperaturniveau (> 100 °C), um Kälte zu erzeugen. Im Sommer kann Wärme auf hohem Temperaturniveau durch fossile Erzeuger, wie Blockheizkraftwerke, oder Solarthermiefelder bereitgestellt werden. Kompressionskältemaschinen werden hingegen elektrisch betrieben. Aufgrund der geringeren Investitionen für Kompressionskältemaschinen werden sie meist als Spitzenlasterzeuger und Absorptionskältemaschinen zur Grundlastabdeckung vorgesehen.

Sowohl Kompressions- als auch Absorptionskältemaschinen können im nPro-Tool ausgelegt und simuliert werden. Eine freie Kühlung kann mit Hilfe des Modells Kältequelle abgebildet werden.