DE10108768A1 - Absorptionskälteanlage mit Niedertemperaturnutzung - Google Patents
Absorptionskälteanlage mit NiedertemperaturnutzungInfo
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Abstract
Bei einer Absorptionskälteanlage mit einem Kältemittel- bzw. Lösungskreislauf, der einen beheizten Austreiber (3) zum Austreiben des Kältemittels aus der Lösung, einen durch ein Kühlmedium gekühlten Kondensator (2), ein Entspannungsventil (9), einen die Kälteleistung liefernden Verdampfer (6, 7, 8), einen durch ein Kühlmedium gekühlten Absorber (1) und einen Lösungswärmetauscher (4) enthält, wird ein Teil der von dem Verdampfer (6, 7, 8) erzeugten Kälteleistung zur Kühlung des Kühlmediums verwendet.
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Absorptionskälteanlage der im Oberbegriff des
Anspruchs 1 genannten Art.
Herkömmliche Kälteerzeugungsanlagen mit mechanischem Verdichter arbeiten mit
einem relativ hohen inneren Wirkungsgrad, die Antriebsenergie muß jedoch in
Kraftwerken verlustreich erzeugt und über weite Strecken transportiert werden.
Bekannte Absorptionskälteanlagen verwenden einen Kältemittel- bzw.
Lösungskreislauf, der einen beheizten Austreiber zum Austreiben des Kältemittels aus
der Lösung, einen durch ein Kühlmedium gekühlten Kondensator, ein
Entspannungsventil, einen die Kälteleistung liefernden Verdampfer, einen durch ein
Kühlmedium gekühlten Absorber und einen Lösungswärmetauscher enthält. Die
Beheizung des Austreibers muß mit relativ hohen Temperaturen erfolgen, um einen
ausreichenden Wirkungsgrad zu erzielen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absorptionskälteanlage der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei der die Beheizung des Austreibers mit relativ niedrigen
Temperaturen möglich ist.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Durch die Verwendung eines Teils der von dem Verdampfer erzeugten Kälteleistung
zur Kühlung des Kühlmediums wird eine sehr niedrige Temperatur des Kühlmediums
für Kondensator und Absorber erreicht. Durch die Bereitstellung des Kühlmediums mit
einer niedrigen Temperatur ist die Nutzung einer niedrigen Heiztemperatur für den
Austreiber und damit die Anwendung niedrig temperierter Abwärme oder Solarwärme
möglich. Durch diese Schaltung kommt es zwar zu einer Reduzierung des
Gesamtwirkungsgrades, aber es wird eine Kälteleistung mit niedrigen, bisher nicht
erreichten Heiztemperaturen erreicht, was bei der Anwendung von Alternativenergien
von besonderer Bedeutung ist.
Zur Kühlung des Kühlmediums kann der Verdampfer durch mindestens zwei über das
Entspannungsventil mit dem Kältemittel gespeiste Verdampfereinheiten gebildet sein,
von denen eine erste Verdampfereinheit zur Speisung eines Kälteleistungs-
Verbrauchers dient, während eine zweite Verdampfereinheit zur Kühlung des
Kühlmediums dient.
Vorzugsweise sind hierbei getrennte Verdampfereinheiten zur Kühlung des
Kühlmediums des Kondensators bzw. des Absorbers vorgesehen.
Das von dem Entspannungsventil kommende Kältemittel kann in einem
Kältemittelsammler gesammelt und von diesem in gesteuerter Weise den einzelnen
Verdampfereinheiten zugeführt werden.
Die Schaltung der den Kälteleistungs-Verbraucher speisenden Verdampfereinheit
kann über Dreiwegeventile zum Direktverbraucher oder zu einem Speichergefäß,
vorzugsweise in Form eines Schichtspeichers erfolgen. Dadurch wird eine sehr hohe
Flexibilität in der Anlage hinsichtlich der Schwankungen von Kühl- und Heiztemperatur
erreicht. Hierdurch ergibt sich eine gut angepaßte Lösung zur Nutzung anfallender
Abwärme bzw. zur Nutzung von Alternativenergien (z. B. Solarenergie), insbesondere
bei Verwendung eines integrierten Kältespeichers.
Bei Verwendung von Solarenergie zur Beheizung des Austreibers ist gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung zusätzlich die Verwendung von
Photovoltaikanlagen für die Energieversorgung der Pumpen und Regeleinrichtungen
der Absorptionskälteanlage vorgesehen. Auf diese Weise kann ein autarker Betrieb der
Absorptionskälteanlage erzielt werden. Die Photovoltaikmodule der Photovoltaikanlage
können in Kombination mit den Solarkollektoren installiert werden, so daß sich eine
kompakte Anordnung ergibt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen noch
näher erläutert.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Absorptionskälteanlage in Form eines
Blockschaltbildes gezeigt.
Diese Absorptionskälteanlage weist einen Kältemittel- bzw. Lösungskreislauf auf, der
in der in dem Blockschaltbild gezeigten Schaltung einen beheizten Austreiber 3 zum
Austreiben des Kältemittels aus der Kältemittel-Lösung, einen durch ein Kühlmedium
gekühlten Kondensator 2, ein Entspannungsventil oder eine Drossel 9, drei die
Kälteleistung liefernde Verdampfereinheiten 6, 7, 8, einen durch ein Kühlmedium
gekühlten Absorber 1 und einen Lösungswärmetauscher 4 enthält, der über eine
Drossel 17 und eine Lösungspumpe 13 mit dem Absorber 1 verbunden ist.
Die drei Verdampfereinheiten 6, 7, 8 sind zur Leistungsanpassung und zur Schaffung
einer Kühlkapazität zur Sicherung einer möglichst tiefen Temperatur des Kühlmediums
für Kondensator und Absorber vorgesehen. Durch die Bereitstellung einer tiefen
Temperatur des Kühlmediums ist die Nutzung einer niedrigen Heiztemperatur und
damit die Anwendung niedrig temperierter Abwärme oder Solarwärme möglich.
Zwischen dem Entspannungsventil 9 und den Verdampfereinheiten 6, 7, 8 ist ein
Kältemittelsammler 5 angeordnet, der den Kältemittel- bzw. Lösungskreislauf schließt
und aus dem die einzelnen Verdampfereinheiten 6, 7, 8 über Stellventile 21, 22, 23
in gesteuerter Weise mit dem Kältemittel gespeist werden können, so daß die
Verteilung der Kälteleistung auf die einzelnen Verdampfereinheiten 6, 7, 8 in
Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen möglich ist.
Zwischen dem Kältemittelsammler 5 und den Stellventilen 21, 22, 23 ist eine
Kältemittelpumpe 20 vorgesehen. Bei einer Anordnung des Kältmittelsammlers 5 über
den Verdampfern kann diese Kältemittelpumpe 20 gegebenenfalls eingespart werden.
Die Kühlelemente des Absorbers 1 bzw. des Kondensators 2 werden aus den
Verdampfereinheiten 6 bzw. 8 über jeweilige Kühlmediumpumpen 14, 16 gespeist.
Die den Kälteleistungs-Verbraucher speisende Verdampfereinheit 7 kann über eine
Pumpe 15 und nicht dargestellte Dreiwegeventile mit dem Direktverbraucher 11 oder
mit einem Speichergefäß in Form eines Schichtspeicher 10 verbunden sein. Dadurch
wird eine sehr hohe Flexibilität in der Anlage hinsichtlich der Schwankung von Kühl-
und Heiztemperatur erreicht.
Die Beheizung des Austreibers 3 erfolgt über einen Heizkreis, der zumindest einen
Wärmetauscher 37, 18 enthält, der durch selektiv wählbare Wärmequellen 30-35
niedriger Temperatur beheizbar ist.
In dem Blockschaltbild ist eine erste Wärmequelle in Form eines Solarkollektors 30
gezeigt, der über eine Pumpe 31 mit dem ersten Wärmetauscher in Form eines
Pufferspeichers 37 verbunden ist. Dieser Pufferspeicher kann weiterhin über ein
Stellventil 32 und/oder eine Pumpe 33 aus einem Dampf- oder Fernwärmenetz
gespeist werden.
Weiterhin kann dieser Pufferspeicher 37 und/oder ein zweiter Wärmetauscher 18 über
Leitungen 34, 35 aus einer Warmwasserversorgung gespeist werden.
Die Wärmetauscher 37, 18 sind weiterhin über ein Dreiwegeventil 36 und eine Pumpe
19 mit dem Heizelement des Austreibers verbunden, so daß in Abhängigkeit von den
Umgebungs- und Lastbedingungen selektiv die Wärmeleistung der einzelnen
Wärmequellen zur Gewinnung der Kälteleistung ausgewählt werden kann.
Die in dem Blockschaltbild dargestellte Absorptionskälteanlage verwendet im
Gegensatz zu herkömmlichen Anlagen drei Verdampfer 6, 7, 8 zur
Leistungsanpassung und zur Schaffung einer Kühlkapazität zur Sicherung einer
möglichst tiefen Temperatur des Kühlmediums für Kondensator 2 und Absorber 1.
Durch die Bereitstellung einer tiefen Temperatur des Kühlmediums ist die Nutzung
einer niedrigen Heiztemperatur und damit die Anwendung niedrig temperierter
Abwärme oder Solarwärme möglich. Durch diese Schaltung kommt es zwar zu einer
Reduzierung des Gesamtwirkungsgrades, aber es wird eine Kälteleistung mit
niedrigen, bisher nicht erreichten Heiztemperaturen erreicht, was bei der Anwendung
von Alternativenergien von besonderer Bedeutung ist.
Da die Kühlung des Kühlmediums in geschlossenen Kreisläufen in der
Absorptionskälteanlage selbst erfolgt, ergibt sich ein kompakter Aufbau und die
Möglichkeit eine autarken Betriebs.
Das Kühlmedium für den Kondensator 2 und den Absorber 1 kann Kühlwasser oder
ein anderes für den jeweiligen Anwendungsfall geeignetes Medium mit guten
Wärmeübertragungseigenschaften sein.
Bei Verwendung von (nicht gezeigten) Photovoltaikanlagen für die Energieversorgung
der Pumpen und Regeleinrichtungen kann eine vollständig autarke Arbeitsweise der
Absorptionskälteanlage erzielt werden. Die Photovoltaikmodule der Photovoltaikanlage
können in Kombination mit den Solarkollektoren 30 installiert werden, so daß sich eine
kompakte Anordnung ergibt.
Claims (9)
1. Absorptionskälteanlage mit einem Kältemittel- bzw. Lösungskreislauf, der einen
beheizten Austreiber (3) zum Austreiben des Kältemittels aus der Lösung, einen
durch ein Kühlmedium gekühlten Kondensator (2), ein Entspannungsventil (9),
einen die Kälteleistung liefernden Verdampfer (6, 7, 8), einen durch ein
Kühlmedium gekühlten Absorber (1) und einen Lösungswärmetauscher (4)
enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der von dem Verdampfer (6, 7, 8)
erzeugten Kälteleistung zur Kühlung des Kühlmediums verwendet wird.
2. Absorptionskälteanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verdampfer durch mindestens zwei über das Entspannungsventil (9) mit dem
Kältemittel gespeiste Verdampfereinheiten (6, 7, 8) gebildet ist, von denen eine
erste Verdampfereinheit (7) zur Speisung eines Kälteleistungs-Verbrauchers
(10, 11) dient, während eine zweite Verdampfereinheit (6, 8) zur Kühlung des
Kühlmediums dient.
3. Absorptionskälteanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß
getrennte Verdampfereinheiten (6, 8) zur Kühlung des Kühlmediums des
Kondensators (2) bzw. des Absorbers (1) vorgesehen sind.
4. Absorptionskälteanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß
das Kältemittel von dem Entspannungsventil (9) einem Kältemittelsammler (5)
zugeführt wird, von dem aus das Kältemittel über Umwälzpumpen (20) und/oder
Steuerventile (21, 22, 23) den einzelnen Verdampfereinheiten (6, 7, 8)
gesteuert zugeführt wird.
5. Absorptionskälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Beheizung des Austreibers (3) über einen Heizkreis
erfolgt, der zumindest einen Wärmetauscher (37, 18) enthält, der durch selektiv
wählbare Wärmequellen (30-35) niedriger Temperatur beheizbar ist.
6. Absorptionskälteanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Wärmequellen durch eine Solarkollektoranlage (30, 31) und oder ein
Fernwärmenetz (32, 33) und/oder eine Warmwasserversorgung (34, 35)
gebildet sind.
7. Absorptionskälteanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kälteleistungs-Verbraucher (10, 11) einen aus der
ersten Verdampfereinheit (7) gespeisten Kältespeicher (10) und einen
Kältetauscher (11) umfaßt, der über Regeleinrichtungen (12) mit dem
Kältespeicher (10) verbunden ist.
8. Absorptionskälteanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Photovoltaikanlage für die Energieversorgung der
Pumpen und Regeleinrichtungen der Absorptionskälteanlage vorgesehen ist.
9. Absorptionskälteanlage nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die Photovoltaikmodule der Photovoltaikanlage
in Kombination mit den Solarkollektoren installiert sind.
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