Im Herzen von zerocool steht ein Prozess, der Wärmeenergie in Kälte umwandelt. Klimafreundlich, effizient und wirtschaftlich.
In Adsorptionssystemen entsteht Kälte durch das Binden und Freisetzen von Wasserdampf an einer festen Oberfläche, dem Sorbens. Der Prozess läuft unter Vakuum ab und benötigt keine mechanisch bewegten Teile.
Ein effizientes, nachhaltiges und langlebiges System. Kompressorfrei, ohne synthetische Kältemittel und mit sehr geringem Stromverbrauch arbeitet es in Verbindung mit Solarthermie besonders kosteneffizient.
Der Adsorptions- und Desorptionszyklus zeigt Schritt für Schritt, wie Wärme für nachhaltige Kühlung genutzt wird.
Adsorptionskühlung wurde bereits im 19. Jahrhundert entdeckt.
Auf der Weltausstellung 1878 in Paris präsentierte Augustin Mouchot ein System, das mit einem großen versilberten Parabolspiegel Solarenergie konzentrierte und damit Wasser in einen Eisblock verwandelte.
Als Arbeitspaar nutzt der Prozess reines, umweltfreundliches Wasser als Sorbat sowie Silica Gel als Sorbens – ganz ohne synthetische Kältemittel.
Silica Gel besitzt Millionen feiner Poren und damit eine extrem große innere Oberfläche. Es nimmt Wasserdampf auf und kann ihn wieder abgeben.
Die Adsorptionskältemaschine besteht im Kern aus zwei Wärmetauschern in einer Vakuumkammer:
Das System wechselt zwischen zwei Hauptphasen: Kühlung und Regeneration. In der Praxis arbeiten zwei Vakuumeinheiten phasenversetzt: Eine adsorbiert, während die andere regeneriert. So entsteht eine effiziente, nahezu unterbrechungsfreie Kälteerzeugung mit kontinuierlicher Kühlleistung.
Beim Verdampfen entzieht das Wasser dem Verdampfer-Wärmetauscher (1) Wärme und kühlt ihn ab. So wird auch das Wasser in den Rohrleitungen des Wärmetauschers gekühlt und kann zur Kühlung von CPUs, GPUs und technischer Ausrüstung genutzt werden.
Der Wasserdampf strömt mit hoher Geschwindigkeit direkt in den Adsorber (2). Dort wird er vom Silicagel adsorbiert. Dabei entsteht Wärme, die nach außen abgeführt wird. Das Silicagel nimmt Wasserdampf auf, bis es gesättigt ist.
Damit das Silicagel erneut Wasserdampf aufnehmen kann, muss es wieder getrocknet werden. Dieser Prozess, die Desorption, erfolgt durch gezielt zugeführte Wärme – aus Abwärme und Solarthermie. Der Adsorber-Wärmetauscher (2) wirkt nun als Desorber und wird beheizt.
Gleichzeitig strömt der freigesetzte Wasserdampf zurück zum Verdampfer (1), der jetzt als Kondensator arbeitet. Auf seiner gekühlten Oberfläche kondensiert der Dampf wieder zu flüssigem Wasser. Ist das Silicagel vollständig regeneriert, ist das System bereit für den nächsten Kühlzyklus.
Die bei Adsorption und Kondensation entstehende Wärme auf mittlerem Temperaturniveau, zum Beispiel 30 °C, wird über das separate Rückkühlsystem abgeführt. In Summe entziehen diese Prozesse den zu kühlenden Systemen Wärme.
Adsorptionskühlung verarbeitet thermische Energie über drei getrennte Kreise. Alle Wärme- und Kälteströme werden in thermischen Speichern gepuffert oder gespeichert, um eine unterbrechungsfreie Versorgung sicherzustellen:
In diesem Kreis wird die Rücklauftemperatur der Rack-Flüssigkeitskühlung als Antriebsenergie für die Adsorptionskältemaschine genutzt. So wird die CPU-/GPU- beziehungsweise Rack-Last direkt mit der eigenen Abwärme gekühlt – ohne zusätzliche Kompressorkälte.
Dieser Kreis stellt die eigentliche Kälte für die Rack-Flüssigkeitskühlung bereit. Er führt die erzeugte Kälte gezielt dorthin, wo zusätzliche Kühlleistung benötigt wird, und stabilisiert so den Betrieb bei variabler Last.
Ein dritter Kreis auf mittlerem Temperaturniveau verbindet Hoch- und Niedertemperaturseite thermisch miteinander. Er gleicht die Prozesse aus und dient der internen Systemstabilisierung, nicht der direkten Nutzung.
Die zerocool Architektur ist bewusst modular aufgebaut. Jede Komponente trägt zur thermischen Gesamtstrategie bei und hilft, die Kühlleistung an Standortbedingungen und saisonale Veränderungen anzupassen.
Solarkollektoren und ein kaltes Nahwärmenetz liefern thermische Energie für den gesamten Kühlprozess.
Unser hybrides Speicherkonzept kombiniert PCM und Beton, um thermische Energie nach Bedarf zu speichern und wieder abzugeben
