Verdunstungskühlung berechnen

Was berechnet die Verdunstungskühlung?

Verdunstungskühlung nutzt die Energie, die Wasser beim Verdunsten aus der Luft aufnimmt. Dadurch sinkt die Temperatur der Luft, gleichzeitig steigt ihre Feuchte. Der Rechner schätzt deshalb nicht die Raumtemperatur, sondern die modellierte Ausblastemperatur eines direkten Verdunstungskühlers.

Du gibst trockene Lufttemperatur, relative Luftfeuchtigkeit, örtlichen Stationsdruck und Sättigungswirkungsgrad ein; daraus ergibt sich die mögliche Abkühlung am Luftauslass.

Soweit nicht anders genannt, gelten in den Beispielen 1.013,25 hPa und 70 % Sättigungswirkungsgrad als Modellannahmen.

Wie funktioniert die Rechnung bei Verdunstungskühlung?

Die Rechnung läuft in zwei Schritten. Zuerst wird aus Lufttemperatur, relativer Feuchte und Stationsdruck die Feuchtkugeltemperatur bestimmt. Sie ist die rechnerische Kühlgrenze. Danach gilt in Worten: Ausblastemperatur ist trockene Lufttemperatur minus Sättigungswirkungsgrad mal Abstand zwischen trockener Lufttemperatur und Feuchtkugeltemperatur.

Beispiel: Bei 30 °C, 60 % relativer Feuchte, 1.013,25 hPa und 70 % Wirkungsgrad liegt die Feuchtkugeltemperatur bei 23,87 °C. Der maximal verfügbare Abstand beträgt 6,13 K. Mit dem Wirkungsgrad wird daraus eine Temperaturabnahme von 4,29 K. Die modellierte Ausblastemperatur beträgt 25,71 °C.

Warum kühlt Verdunstungskühlung bei schwüler Luft schlechter?

Je feuchter die Luft schon ist, desto weniger Wasser kann zusätzlich verdunsten. Genau deshalb rückt die Feuchtkugeltemperatur näher an die normale Lufttemperatur heran. Der Abstand, aus dem der Kühler seine Wirkung holt, wird kleiner.

Das sieht man deutlich bei 30 °C: Bei 60 % relativer Feuchte ergibt sich eine Temperaturabnahme von 4,29 K. Bei 90 % relativer Feuchte sind es nur 0,98 K, die modellierte Ausblastemperatur liegt dann bei 29,02 °C. Bei 25 °C und 100 % relativer Feuchte fallen Feuchtkugeltemperatur und Lufttemperatur zusammen; die Temperaturabnahme beträgt 0,00 K.

Wann bringt Verdunstungskühlung besonders viel?

Trockene Luft bietet den größten Spielraum. Bei 35 °C und 20 % relativer Feuchte liegt die Feuchtkugeltemperatur bei 19,01 °C. Mit 70 % Wirkungsgrad ergibt sich eine modellierte Ausblastemperatur von 23,81 °C und eine Temperaturabnahme von 11,19 K.

Noch stärker zeigt sich der Effekt bei 38 °C, 15 % relativer Feuchte, 1.020 hPa und 75 % Wirkungsgrad: Die Rechnung ergibt 24,05 °C am Auslass und 13,95 K Abkühlung. Solche Werte beschreiben den Luftstrom am Gerät, nicht automatisch die gefühlte Temperatur im ganzen Raum.

Typische Fehler bei der Verdunstungskühlung

Achte auf diese Punkte, damit die Rechnung sinnvoll bleibt:

• Verwende den örtlichen Stationsdruck, nicht den auf Meereshöhe umgerechneten Wetterkarten-Luftdruck.
• Setze den Sättigungswirkungsgrad als Geräte- oder Messwert ein. Er ist kein garantierter Raumkühleffekt.
• Verwechsle Ausblastemperatur nicht mit Raumtemperatur. Möbel, Wände, Luftwechsel und Sonneneinstrahlung sind in dieser Modellrechnung nicht enthalten.
• Plane bei feuchter Luft keine große Abkühlung ein. Bei 25 °C und 80 % relativer Feuchte ergibt sich nur 1,82 K Temperaturabnahme.
• Ein nasses Tuch vor dem Ventilator folgt demselben Prinzip, erhöht aber ebenfalls die Luftfeuchte im Raum.