Klimaanlage selber bauen: Adiabatische Kühlung im Eigenheim

Adiabatische Kühlanlage, Vorderansicht

Man kennt den deutschen Sommer: Entweder 15 °C und Regen oder brüllende Hitze am 30 °C aufwärts, obendrein dicke Schwüle. Während ersteres für den Organismus noch erträglich ist, kann zweiteres Konzentration, Wohlbefinden und Gesundheit stark beeinträchtigen. Insbesondere Schlaf- und Arbeitsräume benötigen daher eine funktionierende Lüftung und Kühlung. Wir erläutern Ihnen in diesem Zusammenhang das Prinzip der adiabaten Kühlung. Ohne teure Kompressoren, ohne schädliche Klimamittel lassen sich so angenehme Raumverhältnisse herstellen – wir zeigen Ihnen, wie das geht!

Adiabatische Kühlung: Wie funktioniert das?

Adiabatische Kühlung kennt jeder, da sie auf dem Prinzip der Verdunstungskälte beruht. So ist das Kältegefühl mit feuchter Haut, beispielsweise beim Ausstieg aus dem Schwimmbecken, deutlich höher als bei trockener Haut – die Wärme des Körpers wird schneller abgeführt.

So etwas kann man auch mit der eigenen Wohnung machen: Schon im Altertum dienten den Römern Springbrunnen in den Häusern oder feuchte Tücher vor den Fenstern zur Klimatisierung. Nachteil dieser "direkten" adiabatischen Kühlung ist der starke Anstieg der Luftfeuchtigkeit im Innenraum – in unseren schwülen, wärmegedämmten und oft luftdichten Wohnungen nicht praktikabel.

Moderne, nach passivem Prinzip arbeitende adiabatische Kühlungsanlagen verwenden daher Wärmetauscher. Wie bei einem Autokühler tauschen Sie warme und kalte Luft über Wasser als Trägermedium aus. So bleibt die Luft trocken und das System geschlossen.

Adiabatische Kühlung im Haus

Funktionsprinzip der adiabatischen Kühlung

Die folgende Zeichnung beschreibt das Prinzip einer adiabatischen Kühlanlage für ein Einfamilienhaus, eine Wohnung oder ein Büro. Die Anlagenbestandteile können Sie im Baumarkt oder im Sanitärfachhandel kaufen, auch online bieten sich viele günstige Einkaufsmöglichkeiten.

Das Prinzip der Anlage ist recht einfach: Die warme Luft aus dem Innenraum wird in den hydropneumatischen Luftbefeuchter gesaugt. Dessen Kapillarwirkung befeuchtet die Luft schnell und leitet kühle Luft in den Wärmetauscher 1 (WT1). Das gekühlte Wasser aus WT1 wird elektrisch in WT2 gepumpt. Durch diesen wird mit dem unteren Elektrolüfter Außenluft angesaugt, die gekühlt in den Innenraum strömt.

Bauteile für die adiabatische Kühlanlage

Wärmetauscher-Gehäuse (aus rostfreien Materialien):

  • 2 Stahlblech-Streifen: 95 x 8 x 1,8 mm
  • 4 Stahlblech-Deckel: 32 x 16 x 1,8 mm
  • 40 M5-Maschinenschrauben, 16 mm
  • 80 Unterlegscheiben M6
  • 40 M6-Muttern

Aerosolbefeuchter-Gehäuse (aus rostfreien Materialien):

  • 1 Stahlblech-Streifen: 61 x 15 x 1,8 mm
  • 2 Stahlblech-Deckel: 16 x 16 x 1,8 mm
  • 24 M5-Maschinenschrauben, 16 mm
  • 48 Unterlegscheiben M6
  • 24 M6-Muttern

Außengehäuse:

  • 2 Siebdruckplatten: 55 x 30 x 1,2 cm
  • 2 Siebdruckplatten: 37,6 x 30 x 1,2 cm
  • 1 Siebdruckplatte: 55 x 40 x 1,2 cm
  • 18 Holzschrauben, 3,0 x 50 mm
  • 2 Stahlwinkel zur Wandmontage mit M8-Bohrung, 40 x 40 x 2,0 mm
  • 2 Maschinenschrauben M8, 30 mm
  • 2 Unterlegscheiben M8
  • 2 Flügelmuttern M8

Frischlufttrichter:

  • dünne Kunststoffplatte zu einem Kegel mit unten 10 und oben 30 cm Öffnung gedreht und mit Heisskleber fixiert
  • Gitternetz, Maschenweite 3 mm, rund, Ø 30 cm

Werkzeuge:

  • Stichsäge
  • Stahlblech-Lochsägen: 100 mm und 20 mm
  • HSS-Bohrer: 6 mm und 10 mm
  • Silikonpistole
  • stark adhäsive Fugendichtmasse (z.B. Sista Dicht & Fest von Henkel)
  • knet- und formbare, klebende Dichtmasse (z.B. aus dem Karosseriebau)
  • Bauschaum
  • Sprühlack (auch Reste geeignet)
  • Montagekleber
  • (Elektro)Tacker
  • Evtl. Elektro- oder Schutzgasschweißgerät zur Verschweißung der Boxen anstelle der Verschraubung.

Montage der Wämetauscher- und Befeuchtungs-Behälter

Zunächst werden aus dem vorgeschnittenen Blechen Boxen für die beiden Wärmetauscher zusammengesetzt: Knicken Sie die langen Bleche auf der Abkantbank zunächst nach 31, dann nach 15, dann wieder nach 31, nocheinmal nach 15 und dann nocheinmal 1 cm ab. So erhalten Sie die Grundform. Diese fixieren Sie durch drei Schrauben an der schmalen Falz, die Sie mit dem 6-mm-Bohrer vorbohren müssen. Anschließend werden die Deckel rundum 1 cm abgekantet, mit 3 Löchern an den langen Seiten und 2 an den schmalen versehen und vorerst einseitig mit dem Rahmen fest verschraubt. Die Falze werden mit Dichtmasse abgedichtet.

Genauso verfahren Sie mit dem kleineren Behälter für die Aufnahme des Aerosol-Befeuchtungsgerätes. Hier müssen Sie besonders auf Präzision achten, da dieser Behälter später wasserdicht sein muss. Prüfen Sie daher am besten mit Wasser, ob der Behälter dichthält. Wenn dies der Fall ist, sprühen Sie den Behälter mit einer dicken Schicht Lack aus der Sprühdose aus – hier darf auch gern ein Rest zum Einsatz kommen. Den bereits vorbereiteten Deckel dürfen Sie dabei nicht vergessen.

Durchbrüche und Lüftungsrohre

Nun wird es ein wenig schmerzhaft: Zwei exakt übereinanderliegende, 10 cm breite Durchbrüche in die Wand müssen gemacht werden. Die Durchbrüche müssen genau 20 cm übereinander liegen. Schieben Sie anschließend zwei der Kunststoffrohre mit 10 cm Durchmesser durch die Durchbrüche hindurch; Undichtigkeiten werden mit Bauschaum abgedichtet. Die Rohre müssen innen etwa 5 mm aus der Wand herausragen.

Bohren Sie nun die Schlauchdurchführungen in die Wärmetauscherkästen an der Unter- bzw. Oberseite an. Sie müssen exakt dem Abstand der Anschlussstutzen an den Kästen entsprechen.

Nun werden mittig durch die Rückseiten der beiden Wärmetauscherkästen mit der Stahllochsäge zwei 100-mm-Löcher ausgefräst und die beiden Kästen mittig und waagerecht quer auf die Rohre aufgesetzt, so dass die Rohre etwa einen Zentimeter weit in die Kästen hineinragen. Dann die Kästen an der Wand mit jeweils zwei Schrauben befestigen. Die Rohrdurchführung wird im Kasteninnern mit Fugendichtmasse abgedichtet. Nun können die Wärmetauscherelemente eingesetzt werden.

Vormontage des Gehäuses und des Befeuchters

Schrauben Sie nun direkt unterhalb des unteren Wärmetauschers die untere Gehäusehälfte aus Siebdruckplatte mit zwei nach oben weisenden Winkeln mittig an der Wand fest. Sie trägt den Befeuchter. An der linken Seite, 1 cm vom Rand entfernt, müssen Sie allerdings zunächst noch ein 100-mm-Loch als Kabel/Schlauchdurchführung einfräsen.

Nun wird durch den Deckel des Kastens des unteren Wärmetauschers ein 100-mm-Loch gefräst, ebenso durch den Deckel des Befeuchters. Die beiden Löcher müssen, aufliegend auf dem unteren Gehäuseteil, exakt fluchten. Zwischen diese beiden Gehäuse wird nun ein 90-mm-Kunststoffrohrstück gesteckt und mit Dichtmasse luftdicht abgedichtet. Der Befeuchter wird nun im Befeuchterkasten montiert; die Befeuchtungsdüsen weisen dabei in Richtung des Wärmetauschers. Vergessen Sie dabei nicht, direkt unterhalb des Deckels zwei Löcher für das Stromkabel und den Wasserzulaufschlauch zu montieren und sorgfältig, nach Durchführung der Leitungen, abzudichten.

Jetzt können Sie bereits die beiden seitlichen Gehäusehälften und den Deckel montieren.

Wasseranschlüsse und Pumpenmontage

Entlüftung montieren

Die Pumpe wird im, von vorne aus gesehen,  linken Kaltwasserstrang montiert. Schließen Sie die Schläuche so an, dass die Pumpe an der Wand mit zwei Schrauben montiert werden kann. Führen Sie die Kabel dann nach unten durch und durch die Zuleitungsdurchführung der Gehäuseunterseite.

In den rechten Schlauch wird das Überlauf- und Entlüftungsventil montiert. Es wird an der Oberseite des Gehäuses rechts befestigt (siehe Zeichnung) und mit den Schläuchen verbunden. So kann die Anlage am höchsten Punkt entlüftet werden.

Endmontage: Lüfter, Lufttrichter und Gehäusevorderseite

Vor den oberen Wärmetauscher wird nun der Innenrohr-Lüfter in einem 15 cm langen Rohrstück montiert und durch die 100-mm-Bohrung des oberen Wärmetauscherkastendeckels geführt. Das Rohr wird sorgfältig mit Montagekleber eingeklebt – hier sollte nichts wackeln oder undicht sein. Der Innenrohr-Lüfter wird montiert und das Kabel zur Unterseite durchgeführt.

Nun wird aus dem biegsamen Kunststoff ein Lufftrichter von insgesamt nur 11 cm Tiefe, aber mit einer hinteren Öffnung von 10,5 cm und einer vorderen Öffnung von etwa 30 cm gebogen und zunächst mit Klammern, dann mit Montagekleber in der Trichterform fixiert.

In die Gehäusevorderseite wird nun ein Loch mit 29 cm Durchmesser geschnitten, exakt 5 cm unterhalb der oberen Kante. Auf die Rückseite des Loches wird nun das Kunststoffnetz mit Tackern gespannt. Es sollte wellenfrei aufliegen. An der Rückseite des Netzes wird dann mit Montagekleber der Lufttrichter aufgeklebt – auch diese Verbindung sollte dicht sein. Anschließend wird die vordere Gehäuseplatte probeweise aufgesetzt. Der Trichter sollte sich über die Rohrdurchführung "überstülpen". Wenn alles passt, kann die Anlage nun in Betrieb gehen!

Inbetriebnahme

Vor der Inbetriebnahme muss die Anlage mit Wasser befüllt werden. Dazu wird der Ablaufhahn geöffnet und mit einem Wasserschlauch an einen Wasserhahn angeschlossen. Anschließend wird das Wasser aufgedreht. Nachdem das Wasser hörbar nicht mehr in die Anlage strömt, wird der obere Entlüftungshahn geöffnet. Wenn ein gleichmäßiger Wasserstrahl aus der Anlage kommt, ist sie luftblasenfrei. Beide Sperrhähne werden nun geschlossen, der Wasserschlauch mit dem Befeuchteranschluß verbunden.

Nun werden Befeuchter, Pumpe und Lüfter eingeschaltet. Nach einigen Minuten spüren Sie bereits einen ersten, frischen Lufthauch. Bewahren Sie einen kühlen Kopf!

Sicherheits- und Haftungshinweise

Bei dieser Anlage handelt es sich ausdrücklich um eine Eigenbaukonstruktion, d.h. sie wird in Eigenregie gebaut und in Betrieb genommen. Wir lehnen daher jegliche Haftung für Funktion, Betriebsausfälle und jegliche Schäden ab.

Wenn Sie sich bei der Ausführung der Arbeiten unsicher sein sollten, konsultieren Sie einen Fachmann oder einen Fachbetrieb. Achten Sie insbesondere durch die Verwendung von Strom und Wasser im selben Gerät auf eine funktionierende FI-Schaltung im Sicherungskasten – Sicher ist sicher.

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Michael , d. 08-03-16 14:33:

Hallo Redaktion, Bastelfreunde,
erstmal Danke fuer die Bereitstellung der Bauanleitung.
Ich lebe in Thailand und beschaeftige mich fuer mein neues Haus grad mit erneuerbaren Kuehlmethoden, zumindest fuer meinen Vorratsraum.
Hat jemand hier schon versucht diese Kuehlung irgendwie nachzubauen oder evt. verbessert?
Ich haette da auch ein paar Fragen zum Verstaendnis.
Aus dem Prinzipbild erkennt man das Luft aus dem Kuehlraum abgesaugt, dann im Aerosolbefeuchter befeuchtet wird und dann die kuehlere Luft durch den ersten Plattenwaermetauscher gefuehrt wird.
Ich habe hier auch Zweifel ob die Rohranschluesse geignet sind fuer den Luftdurchsatz. Auf der Wasserseite sieht das sicher ok aus.
Ich denke hier eher an den Einsatz von einem oder mehreren Autokuehlern als Waermetauscher.
Ausserdem wird doch die gekuehlte Zuluft nicht direkt befeuchtet sondern nur im WT2 gekuehlt.
Ich wuerde hier auch vorschlagen nur die Kuehlwasserleitung zwischen den beiden WT durch die Wand zu fuehren und die kalte Seite komplett im Kuehlraum zu installieren, also die Raumluft erneut durch den WT2 schicken. Die Temperatur wird dadurch sicher nicht unendlich kuehl, aber sicher kuehler, als wenn immer die warme Aussenluft gekuehlt werden muss. Also im Prinzip ein Split-Geraet wie bei einer Aircon.
Aussen kann die Zuluft vor dem Aerosolbefeuchter auch von ausserhalb zugefuehrt werden und wuerde noch feuchter auch aussen bleiben. Hier koennten man ggf. auch die Luft ueber laengere zB 100mm erdverlegte PVC Rohre die Luft vorkuehlen. Wichtig ist, dass man diese Luft moeglichst vor der Befeuchtung trockener bekommt um den Verdunstungseffekt zu verstaerken.
Hier habe ich noch keine Idee.
Wie hoch ist der zu erwartende Wasserverbrauch? Nach welchen Formeln kann man die zu erwartende Abkuehlung bezueglich Luftdurchsatz, Ausgangsluftfeuchtigkeit und Temperatur berechnen.
Die Waermegleichung Q=m * c * dT hilft nicht wirklich weiter
Waere es hilfreich das zu zerstaeubende Wasser gegebenenfalls zu kuehlen, zB ueber eine im Erdboden versenkte Kuehlschleife und Zisterne zu betreiben.
Wird also mehr Verdunstungskaelte erzeugt wenn das Wasser kuehler ist als die warme Zuluft oder sollte das Wasser gleich oder waermer (nicht heiss) als die Luft sein, damit es besser verdunstet?
Ich weiss, klingt alles sehr theoretisch, aber es gibt genuegend Leute die hier sicher Interesse haben ihre Haeuser zumindest hier in den Tropen ekonomisch zu kuehlen und sich konstruktiv an den Ueberlegungen zu einer kostenguenstigen Kuehlung beteiligen.
Mit freundlichem Gruss aus Thailand,
Micha

Redaktion - heimwerker.de , d. 17-07-15 10:22:

Hallo Manni,

Bei der Bauanleitung handelt es sich um den Eigenbau eines ehemaligen Mitarbeiters, wodurch es uns leider nicht mehr möglich ist Bilder nachzureichen.

Als Aerosol-Luftbefeuchter werden alle Luftbefeuchter bezeichnet, welche das Prinzip der Zerstäubung oder Vernebelung nutzen. Du kannst also jeden Luftbefeuchter verwenden, der dieses Prinzip nutzt. Da sich die Anleitung allerdings auf das spezielle Modell "AirTec HydroOne" bezieht, werden sich bei der Verwendung eines anderen Modells bauliche Änderungen ergeben, welche Du berücksichtigen musst.

Viele Grüße,
Dein Team von heimwerker.de

Manni , d. 17-07-15 08:59:

Hallo Redaktion,

vielen Dank für die Anleitung.
Wurde diese Anlage bereits gebaut? Gibt es eventuell Bilder davon?
Das Problem ist die Beschaffung des Aerosol Luftbefeuchters.
In welchem Fachhandel bekommt man diesen?

Gruß

Schroeder , d. 30-07-14 20:07:

Hallo,

habe Ich richtig verstanden, dass die Luft durch die Plattenwärmetauscher geleitet wird? Sind die Durchmesser der Anschlüsse nicht ein wenig zu klein, um mit einem Einbauventilator einen Luftstrom zu erreichen?

Guten Abend :)

Heimwerker.de-Redaktion , d. 27-06-14 10:25:

Hallo Miguel,

diese Klimaanlage beruht auf dem Prinzip der adiabatischen Kühlung, auch "Verdunstungskälte bzw. -kühlung" genannt. Wie in der mittleren Grafik zum Funktionsprinzip zu sehen ist, wird die warme Zuluft in der Klimaanlage befeuchtet und kühlt auf diese Weise ab, bevor sie in den Wohnraum geleitet wird.

Viele Grüße,
Heimwerker.de-Redaktion

Miguel , d. 20-06-14 13:02:

Leider hat das ganze Prinzip natürlich überhaupt nichts mit einer adiabatischen Zustandsänderung von Gasen zu tun. Bestenfalls ist diese isobarisch (weil das Ganze bei gleichem Umgebungsdruck stattfindet)!
Diese Arbeitsprinzip ist das sog Air-cooler-Prinzip, das die Verdunstungswärme des verdunstenden, auf eine große Fläche aufgebrachten Wassers ausnutz. Erfahrungsgemäß gelingt damit eine Temperaturabsenkung von max. 6°C.

Geschmolzene Schokolade , d. 10-06-14 11:59:

Vielen Dank für die Anleitung!

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