Grundlegendes zu Kältesaunen

In den letzten Jahren erlebt die Kältetherapie einen zuvor nie dagewesenen Aufschwung. Durch viele, neue Angebote steigt die Wahrnehmung in der Gesellschaft für die Kryotherapie weiterhin an. Vor allem für Hochleistungssportler und Schmerzpatienten bietet die Kältetherapie neue Möglichkeiten. Dadurch wurde der Markt lukrativ und neue Betreiber erschienen, welche verschiedene Technologien einsetzen um die nötigen, tiefen Temperaturen zu erzeugen. Oftmals wurden dabei weniger geeignete Kältemaschinen ausgewählt. Ohne es zu wissen ist der Kunde dann derjenige, der die Folgen davon zu tragen hat. Geringer Effekt, sehr unangenehmes Gefühl bei der Durchführung der Kältetherapie und/oder sogar die Gefahr der eigenen Sicherheit sind die Konsequenzen für den Anwender. Kalte Füße ist das bekannteste Phänomen einer suboptimalen Kryotherapie, was auch unerfahrene Kältesaunagänger bemerken können. Jeder Betreiber sollte daher eine Kältekammer vor dem Kauf selbst einmal testen. Refolution Industriekälte GmbH zeigt, auf welche Dinge es ankommt.

optimaler Effekt:

Ein erfolgreicher Betrieb einer Kältesauna ist abhängig von der Zufriedenheit der Kunden. Dafür gibt es in der Kältetherapie zwei Aspekte: optimaler Effekt der Anwendung und angenehmes Empfinden beim Aufenthalt.

Ein optimaler Effekt beim Anwender wird erreicht, wenn die Haut überall gleichmäßig auf 14°C abgekühlt wird. Dieser Wert lässt sich direkt nach der Anwendung mit einer Wärmebildkamera zuverlässig ermitteln und dient demnach als messbarer Indikator für eine optimalen Kältesaunagang. Erreicht wird das durch den Aufenthalt in einem Raum bei einer Lufttemperatur von unter -90°C mit homogener Temperaturverteilung. Während der Anwendung müssen dabei durchgehend Kälte empfindliche Körperteile, wie Hände, Füße, Kopf und Atemwege geschützt werden.

Typisches Beispiel für einen unangenehmen Aufenthalt in einer Kältekammer ist, wenn der Anwender sich fühlt, wie bei einem Spaziergang an einem windigen, nasskalten Wintertag. Um dem entgegenzuwirken, sollte Windchill und hohe Luftfeuchtigkeit vermieden werden. Durch sehr geringe Luftströme innerhalb der Kammer sowie extrem trockene Luft fühlen sich die extrem niedrigen Temperaturen angenehm an, da das Kälteempfinden beim Kältesaunagänger deutlich gesenkt wird. Der Effekt bleibt dabei unverändert, sodass die Anwendung angenehm und effektiv ist.

Technik:

Als Kälteanlagen in der Kryotherapie sind Flüssigstickstoff- und Kaskadenanlagen weit verbreitet. Bei Stickstoff betriebenen Kältetherapiegeräten wird der Kunde mit flüssigem Stickstoff bedampft. In Kaskadenanlagen werden mehrere, konventionelle Kälteanlagen zusammengeschaltet, mit welchen eine Kabine gekühlt wird.

Die Stickstoffanlage benötigt flüssigen Stickstoff, der in großen industriellen Anlagen bei -196°C produziert wird. Dieser wird dann zum Verbraucher geliefert und in einem Vorratstank gelagert. Ein Problem bei dieser Anlage ist die Effizienz. Denn desto tiefer die Solltemperatur eines Prozesses ist, desto mehr Energie wird benötigt diese zu erreichen. Wenige Grad Celsius können bei tiefen Temperaturen schon eine Verdopplung des Energieaufwands bedeuten. Da bei der Kältetherapie -90°C ausreichend für den optimalen Effekt sind, ist flüssiger Stickstoff mit -196°C deutlich kälter als benötigt. Dazu kommt, dass Stickstoff ein sehr flüchtiger Stoff ist, sodass bei der Lagerung und beim Transport dauerhaft Verluste entstehen. Deshalb ist der gesamte Prozessablauf ineffizient und auf Dauer, durch den frequentierten Bedarf an flüssigem Stickstoff, teuer für den Betreiber.

Bei der Anwendung gibt es ebenfalls Nachteile. Der Stickstoff wird durch einzelne Düsen auf den Anwender gesprüht, wodurch die Haut nur punktuell abgekühlt wird. Der Effekt ist damit geringer als beim vollständigen Eintauchen in tiefkalte Luft. Stickstoff birgt zusätzlich das Gefahrenpotenzial des Erstickens, denn er verdrängt Sauerstoff aus der Luft. Ein weiteres Risiko ist, dass bei einem zu niedrigen Druck im Stickstoffvorratstank die Dosierung an der Austrittsdüse nicht mehr korrekt funktioniert. Im schlimmsten Fall wird dann schlagartig eine große Menge Stickstoff aus der Düse gelassen, sodass es zu schweren Erfrierungen beim Anwender durch den flüssigen Stickstoff kommen kann. 


Bei Kaskadenanlagen werden mehrere, konventionelle Kälteanlagen verkettet. Eine Kälteanlage kühlt die nächste, welche dann tiefere Temperaturen erzeugt, und so weiter. Somit können bei der richtigen Ausführung sehr tiefe Temperaturen erreicht werden. Da jede Kälteanlage ein eigener, vollständiger Kältekreislauf ist, sind mehrere Verdichter im Einsatz. Diese Bauteile sind empfindlich gegenüber Störungen und können zu frequentierten Ausfällen der Kälteanlage sorgen. Des Weiteren ist die Lebensdauer der kompletten Anlage auf 5-10 Jahre im Vergleich zu anderen Lösungen relativ niedrig. Aufgrund des gleichzeitigen Betriebs der zusammengeschalteten Kälteanlagen ist ein hoher Energieverbrauch zu erwarten. Eine niedrige Gesamteffizienz ist neben dem Energiebedarf auch auf die Notwendigkeit eines Verdampfers innerhalb der Kammer zurückzuführen. Dieser besitzt Ventilatoren mit Ventilatorringheizung und muss in regelmäßigen Abständen enteist werden, welches thermische Energie in die Kammer einbringt und den Kältezyklus unterbricht. Konventionelle Kälteanlagen werden außerdem mit umweltschädlichen, giftigen und/oder brennbaren Kältemittel betrieben. Einige dieser Kältemittel fallen unter die F-Gas-Verordnung der EU. Das heißt, der Handel ist entweder stark limitiert und damit teuer oder sie werden in naher Zukunft gänzlich verboten. Regelmäßige Dichtheitsprüfungen der Anlagen sind beim Einsatz dieser Kältemittel Pflicht und schrauben die Wartungskosten in die Höhe. Auf langer Sicht ist der Betrieb von Kälteanlagen mit diesen Kältemittel dementsprechend nicht zukunftssicher und kostenintensiv.

Für den Anwender sind zusätzlich zur gesundheitlichen Gefahr beim Austritt von diesen Kältemittel auch die Effektivität der Anwendung ein Manko. Mit Kaskadenanlagen betriebene Kältesaunen erreichen häufig nicht die angegebenen Temperaturen. Bei dieser Art von Kältesauna werden hauptsächlich Einzelkabinen eingesetzt, die ein kleines Verhältnis zwischen Außenoberfläche und innerem Volumen aufweisen. Dadurch dringt in Relation zu der Masse der Innenraumluft viel Wärme von außen ein, sodass die Kältemaschine den Raum nicht mehr ausreichend kühlen kann. Eine weitere Ursache ist, dass beim Betreten der Kammer ein Großteil der kalten Luft aus der Kabine entweicht. Bis die Anlage die nötigen Temperaturen im Innenraum wieder hergestellt hat, ist die maximal Aufenthaltszeit des Kältesaunagängers überschritten. Zusätzlich ist die Luftverteilung im Inneren inhomogen. Am Kopf herrschen meist deutlich wärmere Temperaturen als an den Füßen. Der Anwender hat nach der Anwendung kalte Füße bei wenig bis gar keinen Effekt auf den restlichen Teil seines Körpers.

Isolierung:

Um den besten Effekt für den Anwender zu erreichen, ist das vollständige Eintauchen in tiefkalte Luft notwendig. Kältesaunen sind daher bestenfalls als begehbare Kammer konzipiert. Da innerhalb der Kammer sehr tiefe Temperaturen erreicht werden sollen, muss eine Isolierung zur Umgebungstemperatur vorhanden sein. Dabei ist neben der Isolierdicke und dem Isoliermaterial vor allen Dingen auch die Geometrie der Kältesauna von großer Bedeutung.

Die spezifische Oberfläche ist für die Geometrie das Maß der Dinge. Dieser Wert ist der Quotient aus Außenoberfläche der Kammer zu ihrem inneren Volumen, also ein Verhältnis aus Körperoberfläche zu Körpervolumen. Vereinfacht gesagt, wird damit angegeben wie groß die Oberfläche ist, durch die Wärme einströmen kann, im Verhältnis zum Luftvolumen im Inneren. Berechnet man die spezifische Oberfläche für verschieden Kammergrößen, so fällt auf, dass die spezifische Oberfläche abnimmt, je größer eine Kältesauna ist. Dementsprechend sind kleine Einzelkabinen für die Anwendung als Kältesauna aufgrund ihrer Geometrie schlechter gegen äußere Wärmeeinflüsse gedämmt, als es größere, Mehrpersonenkammern sind. Verstärkt wird dieser Vorteil, wenn eine passiv-gekühlte Schleuse vor den Hauptraum einer großen Kältesauna installiert wird, sodass tiefkalte Luft nie im direkten Austausch mit Umgebungsluft ist. Ein positiver Nebeneffekt ist dabei, dass der Anwender den Aufenthalt im Vorraum als Akklimatisierung des Körpers und zur Trocknung der Restfeuchte auf der Haut nutzen kann. 

Um eine Isolierung zur Umgebung so effektiv wie möglich zu machen, sollte die Isolierdicke ausreichend hoch sein und geeignetes Isoliermaterial eingesetzt werden. Durch die Vakuumschicht sind Vakuumisolierpaneele besonders geeignet, denn diese sind schmal und dämmen dabei dennoch effektiv und besitzen gleichzeitig so gut wie keine Kältebrücken. Das Innere der Paneele ist in mehreren Schichten aufgeteilt. Sie bestehen aus Luft, Vakuum und Polyurethanschaum. Des Weiteren sind diese auch extrem flexibel, denn Dank des modularen Systems kann nahezu jede gewünschte Form einer Kältesauna realisiert werden.

Zusätzlich zur thermischen Isolierung sollten Kältesaunadämmungen auch besonders stabil sein. Durch den hohen Temperaturunterschied zwischen Innerem und Äußerem entstehen hohe Spannungen in den Wänden und Decken. Die Kammer strebt zum Ausgleich der Kräfte die Form einer Kugel an. Die Wände und Decken müssen dementsprechend den Spannungen standhalten können, sodass eine Verformung der Kältesauna ausbleibt.