Als freie Kühlung bezeichnet man eine Kühlung, die ohne den Einsatz einer Kältemaschine funktioniert. Dabei ist zwischen direkten und indirekten Systemen zu unterscheiden.

Indirektes System: freie Kühlung in einem Kaltwassersystem

Bei dieser Variante dient ein Kühlwassersystem dem Kältetransport. Oft wird das vorhandene Kühlwassersystem einer Kältemaschine genutzt. Das Kühlwasser wird über Rückkühlwerke durch die Außenluft abgekühlt. Bei niedrigen Außenlufttemperaturen ist das Wasser dann so kalt, dass es über einen Wärmeübertrager die Kälteenergie direkt an den Kaltwasserkreislauf abgeben kann: Die vorhandene Kältemaschine wird somit umgangen – und nicht benötigt.

Freie Kühlung im indirekten System ist besonders dann geeignet, wenn aufgrund innerer Wärmelasten (zum Beispiel für Rechenzentren) das ganze Jahr über eine Kühlung benötigt wird. In der kalten Jahreszeit und der Übergangszeit kann die freie Kühlung die Kälteerzeugung durch eine Kältemaschine nämlich häufig ersetzen.

Direktes System: freie Kühlung durch Nutzung von Speichermassen

Ein System mit direkter freier Kühlung nutzt in den Nachtstunden die kühle Außenluft. Diese wird direkt in den zu kühlenden Raum eingebracht. Da Baukörper in der Lage sind, die Kühle zu speichern, kann so die Aufheizung des Raums am Tag vermindert werden.