In zahlreichen Anwendungsbereichen werden heute Nass-Kühltürme und Verdunstungskühlaggregate  eingesetzt, um

• Abwärme einem Produktions- oder Energieumwandlungsprozess zu entziehen oder
• um die Verflüssigungswärme einer Kälteanlage auf möglichst niedrigem Temperaturniveau direkt an die Atmosphäre abzugeben.

Als Kühlmedium wird Wasser verwendet, da es bereits bei Umgebungstemperatur verdunstet. Bei der Verdunstung von einem Kilogramm Wasser wird eine Wärmemenge von etwa 2.407 kJ (0,669kWh) benötigt, die dem Kreislaufwasser des Kühlturmes entzogen wird. Es kühlt ab. Der Verdunstungsprozess an sich benötigt keine von außen zugeführte Energie.

Kreislaufschema: Freie Kühlung (Geschlossener Kreislauf)

Die verdunstete Wassermenge ist proportional zur abgeführten Wärmemenge. Je größer die Kontaktfläche zwischen Wasser und Luft ist, desto größer ist die Verdunstung und folglich auch die Abkühlung. Zur Vergrößerung der Wasseroberfläche wird das Wasser in den Kühltürmen daher versprüht. Leider ist damit auch ein erhöhter Eintrag an Sauerstoff und Luftverunreinigungen verbunden, dem bei der Wasserbehandlung Rechnung getragen werden muss. Bei Anwendungen, in denen dieser Effekt im Verbraucherkreislauf unerwünscht ist, erfolgt die Verdunstungskühlung in einem zweiten, separaten Sprühwasserkreislauf. Hierbei handelt es sich um Verdunstungskühltürme für geschlossene Kreisläufe, sog. Verdunstungskühler.

Zweikreis-Schema: Offener Kühlkreislauf

In beiden Systemen beruht die Wärmeübertragung auf der Differenz zwischen der Feuchtkugeltemperatur am Lufteintritt und der gewünschten Kühlwasser-Austrittstemperatur (Kühlgrenzabstand). Wirtschaftlich vertretbar ist ein Kühlgrenzabstand von 3 Kelvin.  Die Feuchtkugeltemperatur ist bekannter weise deutlich niedriger als die am trockenen Thermometer gemessene Umgebungstemperatur. Daher können mit Verdunstungskühlaggregaten immer wesentlich niedrigere Temperaturen erreicht werden als mit Aggregaten, die nur die Umgebungsluft zur Kühlung verwenden.

Viele industrielle Prozesse laufen bei niedrigen Temperaturen effizienter ab, die nur mittels Verdunstungskühlung erreicht werden können. Damit verbunden sind eine erhebliche Energieeinsparung der Gesamtanlage und ein deutlich verminderter CO2-Ausstoß.

Wie in nachfolgendem Beispiel veranschaulicht, kann durch Absenkung der Verflüssigungstemperatur einer Kälteanlage um 1 Kelvin der Kraftbedarf für Kältekompressoren um 2 bis 3 % reduziert und somit der Gesamtwirkungsgrad verbessert werden. Voraussetzung ist allerdings, dass bei Verwendung von Verdunstungsaggregaten alle mit Wasser benetzen Teile – insbesondere die Wärmetauscheroberflächen – sauber und frei von Ablagerungen jeglicher Art sind. Der Preis für die Nutzung der Verdunstungskühlung ist eine adäquate Wasserbehandung des zur Verfügung stehenden Wassers.

Beispiel: Vorteil der Verdunstungskühlung gegenüber luftgekühlten Anlagen

Leistungsaufnahme eines NH-Schraubenverdichters in Abhängigkeit von der Verflüssigungstemperatur bei

1.000 kW Kälteleistung
-10 °C Verdampfung

Der Kraftbedarf des Verdichters einer NH3-Industriekälteanlage verringert sich, wenn die Verflüssigungstemperatur von 40 °C (luftgekühlt) auf 30°C (Verdunstungskühlung) abgesenkt werden kann. Die Einsparung beträgt 75 kW für den Verdichterantrieb und ergibt bei 10 Cent/kWh und 5.000 Volllastbetriebsstunden eine Einsparung von 37.500 Euro Stromkosten.