Nachhaltigkeitsanalyse einer zweistufigen adiabaten Kühlung

Yannick Dambaur

Nachhaltigkeitsanalyse einer zweistufigen adiabaten Kühlung

Translated title of the contribution: Sustainability analysis of a two-stage adiabatic cooling system

Yannick Dambaur

Research output: Types of Theses › Master's Thesis / Diploma Thesis

2 Downloads (Pure)

Abstract

This master's thesis examines the sustainability of two-stage adiabatic cooling as a potential
alternative to conventional compression refrigeration machines for air conditioning
in industrial buildings. The aim is a holistic evaluation of ecological and economic aspects.
A particular focus is placed on CO2 emissions, electricity and water consumption
and the resulting operating costs. Furthermore, an estimation of the CO2 emissions generated
during production and the inclusion of investment costs enables a holistic comparison
between the technologies.

The two-stage adiabatic cooling is a combination of indirect and direct evaporative cooling.
As a result, the system completely dispenses with refrigerants and energy-intensive
compressors. However, the performance achieved depends on the prevailing climatic conditions
and may be below the specific requirements at times. Methodologically, the analysis
is based on a site-specific simulation. Three different locations are considered in order
to enable a differentiated view of performance under different climatic conditions.

The results show that two-stage adiabatic cooling is a sustainable and economical alternative
to conventional compression chillers under the right climatic conditions. At locations
with climatic conditions such as Linz, two stage adiabatic cooling provides usable
supply air temperatures with lower CO2 emissions and operating costs than a comparable
compression chiller. It can be operated particularly efficiently in dry environments, such
as in Thessaloniki. Here, both the operating costs and the CO2 emissions are significantly
lower than with a comparable compression chiller. However, due to the dependence of
the supply air temperatures on the outside air temperatures, there are a high number of
hours per year at these locations in which the target temperatures are not reached. In
Thessaloniki, this affects 24% of operating hours. Hybrid systems are already being used
to remedy this weakness of two-stage adiabatic cooling. These have a significantly
smaller compression chiller installed in order to be able to provide additional cooling if
required.

Translated title of the contribution	Sustainability analysis of a two-stage adiabatic cooling system
Original language	German (Austria)
Supervisors/Advisors	Angerbauer, Albert, Supervisor
Publication status	Published - 30 Jun 2025

Access to Document

250626_DA_Dambaur_EVFinal published version, 6.9 MB

Cite this

@mastersthesis{8ced63412b314051a555c3814016373b,

title = "Nachhaltigkeitsanalyse einer zweistufigen adiabaten K{\"u}hlung",

abstract = "Im Rahmen dieser Masterarbeit wird die Nachhaltigkeit einer zweistufig adiabaten K{\"u}hlung als potenzielle Alternative zu konventionellen K{\"a}ltekompressionsmaschinen f{\"u}r die Raumluftkonditionierung in Industriegeb{\"a}uden untersucht. Ziel ist eine ganzheitliche Bewertung {\"o}kologischer und {\"o}konomischer Aspekte. Besonderer Fokus liegt dabei auf CO2-Emissionen, Strom- und Wasserverbrauch sowie daraus resultierenden Betriebskosten. Weiters erm{\"o}glicht eine Absch{\"a}tzung der bei der Produktion der Anlage entstehenden CO2-Emissionen und der Einbezug der Investitionskosten einen ganzheitlichen Vergleich zwischen den Technologien. Die zweistufig adiabate K{\"u}hlung stellt eine Kombination aus indirekter und direkter Verdunstungsk{\"u}hlung dar. Dadurch verzichtet das System komplett auf K{\"a}ltemittel und energieintensive Kompressoren. Daf{\"u}r ist die erzielte Leistung abh{\"a}ngig von den vorherrschenden klimatischen Bedingungen und kann zeitweise unter den spezifischen Anforderungen liegen. Methodisch erfolgt die Analyse auf Grundlage einer standortbezogenen Simulation. Es werden drei verschiedene Standorte betrachtet, um eine differenzierte Betrachtung der Leistungsf{\"a}higkeit bei verschiedenen Klimabedingungen zu erm{\"o}glichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zweistufig adiabate K{\"u}hlung unter den passenden klimatischen Bedingungen eine nachhaltige und wirtschaftliche Alternative zu herk{\"o}mmlichen Kompressionsk{\"a}ltemaschinen darstellt. An Standorten mit klimatischen Bedingungen wie Linz, liefert die zweistufig adiabate K{\"u}hlung brauchbare Zulufttemperaturen bei geringeren CO2-Emissionen und Betriebskosten als eine vergleichbare Kompressionsk{\"a}ltemaschine. Besonders effizient kann sie in trockenen Umgebungen, wie zum Beispiel in Thessaloniki betrieben werden. Hier sind sowohl die Betriebskosten als auch die CO2- Emissionen deutlich geringer als bei einer vergleichbaren Kompressionsk{\"a}ltemaschine. Aufgrund der Abh{\"a}ngigkeit der Zulufttemperaturen von den Au{\ss}enlufttemperaturen tritt jedoch gerade an diesen Standorten eine hohe Stundenzahl im Jahr auf in denen die Zieltemperaturen verfehlt werden. In Thessaloniki betrifft das 24\% der Betriebsstunden. Um diese Schwachstelle der zweistufig adiabaten K{\"u}hlung auszubessern, werden bereits Hybridanlagen eingesetzt. Diese haben eine deutlich kleiner dimensionierte Kompressionsk{\"a}ltemaschine verbaut, um bei Bedarf nachk{\"u}hlen zu k{\"o}nnen.",

author = "Yannick Dambaur",

year = "2025",

month = jun,

day = "30",

language = "Deutsch ({\"O}sterreich)",

}

TY - THES

T1 - Nachhaltigkeitsanalyse einer zweistufigen adiabaten Kühlung

AU - Dambaur, Yannick

PY - 2025/6/30

Y1 - 2025/6/30

N2 - Im Rahmen dieser Masterarbeit wird die Nachhaltigkeit einer zweistufig adiabaten Kühlung als potenzielle Alternative zu konventionellen Kältekompressionsmaschinen für die Raumluftkonditionierung in Industriegebäuden untersucht. Ziel ist eine ganzheitliche Bewertung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Besonderer Fokus liegt dabei auf CO2-Emissionen, Strom- und Wasserverbrauch sowie daraus resultierenden Betriebskosten. Weiters ermöglicht eine Abschätzung der bei der Produktion der Anlage entstehenden CO2-Emissionen und der Einbezug der Investitionskosten einen ganzheitlichen Vergleich zwischen den Technologien. Die zweistufig adiabate Kühlung stellt eine Kombination aus indirekter und direkter Verdunstungskühlung dar. Dadurch verzichtet das System komplett auf Kältemittel und energieintensive Kompressoren. Dafür ist die erzielte Leistung abhängig von den vorherrschenden klimatischen Bedingungen und kann zeitweise unter den spezifischen Anforderungen liegen. Methodisch erfolgt die Analyse auf Grundlage einer standortbezogenen Simulation. Es werden drei verschiedene Standorte betrachtet, um eine differenzierte Betrachtung der Leistungsfähigkeit bei verschiedenen Klimabedingungen zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zweistufig adiabate Kühlung unter den passenden klimatischen Bedingungen eine nachhaltige und wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Kompressionskältemaschinen darstellt. An Standorten mit klimatischen Bedingungen wie Linz, liefert die zweistufig adiabate Kühlung brauchbare Zulufttemperaturen bei geringeren CO2-Emissionen und Betriebskosten als eine vergleichbare Kompressionskältemaschine. Besonders effizient kann sie in trockenen Umgebungen, wie zum Beispiel in Thessaloniki betrieben werden. Hier sind sowohl die Betriebskosten als auch die CO2- Emissionen deutlich geringer als bei einer vergleichbaren Kompressionskältemaschine. Aufgrund der Abhängigkeit der Zulufttemperaturen von den Außenlufttemperaturen tritt jedoch gerade an diesen Standorten eine hohe Stundenzahl im Jahr auf in denen die Zieltemperaturen verfehlt werden. In Thessaloniki betrifft das 24% der Betriebsstunden. Um diese Schwachstelle der zweistufig adiabaten Kühlung auszubessern, werden bereits Hybridanlagen eingesetzt. Diese haben eine deutlich kleiner dimensionierte Kompressionskältemaschine verbaut, um bei Bedarf nachkühlen zu können.

AB - Im Rahmen dieser Masterarbeit wird die Nachhaltigkeit einer zweistufig adiabaten Kühlung als potenzielle Alternative zu konventionellen Kältekompressionsmaschinen für die Raumluftkonditionierung in Industriegebäuden untersucht. Ziel ist eine ganzheitliche Bewertung ökologischer und ökonomischer Aspekte. Besonderer Fokus liegt dabei auf CO2-Emissionen, Strom- und Wasserverbrauch sowie daraus resultierenden Betriebskosten. Weiters ermöglicht eine Abschätzung der bei der Produktion der Anlage entstehenden CO2-Emissionen und der Einbezug der Investitionskosten einen ganzheitlichen Vergleich zwischen den Technologien. Die zweistufig adiabate Kühlung stellt eine Kombination aus indirekter und direkter Verdunstungskühlung dar. Dadurch verzichtet das System komplett auf Kältemittel und energieintensive Kompressoren. Dafür ist die erzielte Leistung abhängig von den vorherrschenden klimatischen Bedingungen und kann zeitweise unter den spezifischen Anforderungen liegen. Methodisch erfolgt die Analyse auf Grundlage einer standortbezogenen Simulation. Es werden drei verschiedene Standorte betrachtet, um eine differenzierte Betrachtung der Leistungsfähigkeit bei verschiedenen Klimabedingungen zu ermöglichen. Die Ergebnisse zeigen, dass die zweistufig adiabate Kühlung unter den passenden klimatischen Bedingungen eine nachhaltige und wirtschaftliche Alternative zu herkömmlichen Kompressionskältemaschinen darstellt. An Standorten mit klimatischen Bedingungen wie Linz, liefert die zweistufig adiabate Kühlung brauchbare Zulufttemperaturen bei geringeren CO2-Emissionen und Betriebskosten als eine vergleichbare Kompressionskältemaschine. Besonders effizient kann sie in trockenen Umgebungen, wie zum Beispiel in Thessaloniki betrieben werden. Hier sind sowohl die Betriebskosten als auch die CO2- Emissionen deutlich geringer als bei einer vergleichbaren Kompressionskältemaschine. Aufgrund der Abhängigkeit der Zulufttemperaturen von den Außenlufttemperaturen tritt jedoch gerade an diesen Standorten eine hohe Stundenzahl im Jahr auf in denen die Zieltemperaturen verfehlt werden. In Thessaloniki betrifft das 24% der Betriebsstunden. Um diese Schwachstelle der zweistufig adiabaten Kühlung auszubessern, werden bereits Hybridanlagen eingesetzt. Diese haben eine deutlich kleiner dimensionierte Kompressionskältemaschine verbaut, um bei Bedarf nachkühlen zu können.

M3 - Masterarbeit / Diplomarbeit

ER -

Nachhaltigkeitsanalyse einer zweistufigen adiabaten Kühlung

Abstract

Access to Document

Fingerprint

Cite this