DE102009025080A1

DE102009025080A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung nutzbarer Kälteenergie mittels Absorptionskreisprozess

Info

Publication number: DE102009025080A1
Application number: DE102009025080A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hahn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-06-10
Filing date: 2009-06-10
Publication date: 2010-12-16

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Kälteenergie mittels einer Absorptionskältemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sich wesentliche Komponenten des Absorptionskreisprozesses innerhalb eines mit einem Wärmeträgermedium gefüllten thermisch isolierten Behälters befinden. Davon ausgenommen ist ein Verdampfer, welcher die Kälteenergie nach außen abgibt. Erfindungsgemäß verbleiben Abwärme und Wärmeübertragungsverluste einzelner Komponenten einer Absorptionskälteanlage sowie Verlustleistungen bei der Wärmeübertragung innerhalb des isolierten Behälters. Die Temperatur des Wärmeträgermediums nimmt von unten nach oben kontinuierlich zu, wohingegen die Temperatur des Wärmeträgermediums innerhalb einer horizontalen Schicht weitgehend homogen ist. Mittels eines Dreiwegemischventils kann ein dynamisch steuerbarer Anteil der Kälteleistung der Gesamtanlage, welche hauptsächlich als Nutzkälte im externen Verdampfer abgegeben wird, durch weitere Verdampfer innerhalb des thermisch isolierten Behälters abgegeben werden. Die dort eingebrachte Kälte dient der Regelung und zur Senkung der Temperatur des Solarrücklaufs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Kälteenergie mittels einer Absorptionskältemaschine. Dadurch gekennzeichnet, dass sich wesentliche Komponenten des Absorptionskreisprozesses innerhalb eines, mit einem Wärmeträgermedium, gefüllten thermisch isolierten Behälters befinden. Davon ausgenommen ist ein Verdampfer welcher die Kälteenergie nach außen abgibt.
Die thermische Isolierung umfasst in diesem Zusammenhang eine Wärmedämmung des Behälters mittels eines geeigneten Dämm-Materials um den Temperaturausgleich mit der Umgebung möglichst lange zu verhindern.
Die wesentlichen Komponenten der Absorptionskältemaschine sind Absorber, Austreiber, Kondensator und Verdampfer, sowie ein Stoffpaar bestehend aus einem Kältemittel beispielsweise Ammoniak und einem Lösungsmittel beispielsweise Wasser.
Das beschriebene Wärmeträgermedium besteht beispielsweise aus einer Wasser Glykol Mischung, aus Thermoöl oder anderen geeigneten Medien.
Eine Absorptionskältemaschine benötigt zusätzlich eine Lösungsmittelpumpe. Bei einer Diffusions-Absorptionskältemaschine wird die Lösung ohne Lösungsmittelpumpe durch einen thermisch betriebenen Austreiber in Form einer Auftriebssäule transportiert. In der Auftriebssäule kommt es dabei zu einem Blasenpumpeneffekt. Weiterhin basieren Diffusions-Absorptionskältemaschinen auf einem Druckausgleich zwischen einer Hoch- und einer Niederdruckseite durch ein Hilfsgas zum Beispiel Helium, Wasserstoff oder anderen Gasen. Bei gleichbleibendem Systemdruck kommt es zu unterschiedlichen Partialdrücken der Stoffpaare.
Technischer Stand
Bekannt sind Diffusions-Absorptionskälteanlagen sowie Absorptionskälteanlagen bzw. Diffusions-Absorptionswärmepumpen und Absorptionswärmepumpen in diskretem Aufbau. Das heißt, die einzelnen Komponenten wie Kondensator, Absorber, Austreiber und Verdampfer sind offen, meist innerhalb eines Gehäuses angeordnet.
Bekannte Ausführungen werden mit den Stoffpaarungen Ammoniak/Wasser oder Wasser/Lithiumbromid betrieben.
Mit dem Patent US 1,916,886 wurde bereits 1932 eine Absorptionskälteanlage beschrieben.
Das Verfahren wird beispielsweise in Absorptionskühlschränken weltweit angewandt.
Seit 1925 werden Kühlschränke als Diffusions-Absorptionskühlschränke produziert. Direkt beheizte Austreiber in Form einer Blasenpumpe werden mittels Gasflamme oder aber elektrisch beheizt. Die Kälteleistung liegt zwischen 40 und 200 Watt.
Diffusions-Absorptionskühlschränke werden in großen Stückzahlen hergestellt. Die einzelnen Elemente sind meist an der Rückseite der Kühlschränke frei angeordnet.
Bekannte Diffusions-Absorptionswärmepumpen sind so aufgebaut, dass sich die einzelnen, am Kreisprozess beteiligten, Komponenten innerhalb eines Rahmens befinden oder in einem Gehäuse frei montiert sind.
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bereitstellung von Kälteenergie mittels einer Absorptionskältemaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sich wesentliche, am Kreisprozess beteiligte, Komponenten innerhalb eines mit einem Wärmeträgermedium gefüllten thermisch isolierten Behälters befinden. Das Wärmeträgermedium umgibt dabei die im Behälter befindlichen Komponenten des Absorptionskreisprozesses. Davon ausgenommen ist ein Verdampfer, welcher außerhalb des Behälters angeordnet ist und die Kälteenergie nach außen als Nutzkälte abgibt.
Erfindungsgemäß verbleiben Abwärme und Wärmeübertragungsverluste einzelner Komponenten einer Absorptionskälteanlage oder einer Diffusions-Absorptionskälteanlage, sowie Verlustleistungen bei der Wärmeübertragung, innerhalb des isolierten Behälters. Die anfallende Wärme innerhalb des Behälters steigt entsprechend der temperaturabhängigen Dichte des Wärmeträgermediums mit zunehmender Temperatur nach oben. Die Temperatur des Wärmeträgermediums nimmt von unten nach oben kontinuierlich zu, wohingegen die Temperatur des Wärmeträgermediums innerhalb einer horizontalen Schicht weitgehend homogen ist. Einträge von Wärmeenergie oder Kälteenergie in den Behälter haben zur Folge, dass sich das Wärmeträgermedium entsprechend der temperaturabhängigen Dichteunterschiede umverteilt. Wärme steigt nach oben und Kälte sinkt, aufgrund der etwas höheren Dichte, nach unten.
In einen derartigen Behälter kann Wärmeenergie verschiedener Temperaturniveaus in jeweils unterschiedlichen vertikalen Höhen über Wärmetauscher eingebracht werden.
Erfindungsgemäß ist es somit möglich, auf einfache Weise, Wärmeenergie unterschiedlicher Temperaturniveaus aus unterschiedlichen Quellen gleichzeitig zur Erzeugung von Kälte mittels einer Absorptionskälteanlage oder einer Diffusions-Absorptionskälteanlage, zu nutzen.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der thermisch relevanten Komponenten der Absorptionskälteanlage, innerhalb eines thermisch isolierten Behälters, wird der Gesamtwirkungsgrad zur Kälteerzeugung verbessert. Auftretende Abwärme des Absorbers und des Verdampfers verbleiben als thermisch nutzbare Energie innerhalb des Behälters.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung kann der Absorptionsprozess besser als in bisher bekannten Ausführungen gesteuert und reguliert werden.
Erreicht wird dieser Vorteil durch die steuerbare direkte thermische Einwirkung auf die einzelnen Komponenten des Kreisprozesses.
Thermische Einwirkung bedeutet in diesem Zusammenhang wahlweise eine Temperaturerhöhung oder eine Temperatursenkung, d. h. das Einbringen von Kälte oder Wärme in einer bestimmten horizontalen Position des Behälters.
In einer vorteilhaften Ausprägung der Erfindung wie sie in 1 schematisch dargestellt ist, wird durch den Einbau eines oder mehrerer zusätzlicher Verdampfer (1) innerhalb des Behälters (2) die gezielte Einbringung von Kälte innerhalb einer horizontalen Zone des Behälters ermöglicht. Diese zusätzlichen Verdampfer können beispielsweise in Form von Gegenstromwärmetauschern, Koaxialwärmetauschern, Rohrwendeln oder als Plattenwärmetauscher ausgeführt sein. Erfindungsgemäß ist der Einbau der Verdampfer auch innerhalb der einzelnen Komponenten des Absorptionskreisprozesses, welche wiederum selbst innerhalb des isolierten Behälters verbaut sind, vorgesehen. Zum Beispiel ein Verdampfer innerhalb des Absorbers, welcher selbst innerhalb des Behälters verbaut ist. Diese Verdampfer können beispielsweise als Gegenstromwärmetauscher, Koaxialwärmetauscher, Plattenwärmetauscher oder als einfache Rohrwendeln ausgeführt sein.
Mittels eines Dreiwegemischventils (3) kann ein dynamisch steuerbarer Anteil der Kälteleistung der Gesamtanlage, welche hauptsächlich als Nutzkälte im externen Verdampfer (4) abgegeben wird, innerhalb des thermisch isolierten Behälters, abgegeben werden.
Die in den Behälter eingebrachte Kälteenergie erfüllt verschiedene Aufgaben:
Zum Ersten dient sie zur thermischen Regulierung und kontinuierlichen Steuerung des Absorptionskreisprozesses. Beispielweise kann ein zu hohes Temperaturniveau im Absorber gezielt gesenkt werden, um damit den Kreisprozess weiterhin zu ermöglichen oder zu verbessern.
Zum Zweiten kann durch die gezielte Kühlung des Rücklaufs des Wärmetauschers (5) die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf der Solarwärmeträgerflüssigkeit erhöht werden. Dabei steht der Wärmetauscher (5) mittels einer Solarwärmeträgerflüssigkeit (6) mit einem externen Solarwärmekollektor (7) in Verbindung.
Erfindungsgemäß ist es damit möglich, den Eintrag thermischer Solarenergie (8) in Bezug auf das Temperaturniveau und die Kapazität zu steuern. Die Anordnung und Gestaltung des Wärmetauschers (5) sowie des Verdampfers (1) innerhalb des Behälters kann im Hinblick auf eine optimale Funktion beliebig ausgeführt werden.
Zum Dritten ist es erfindungsgemäß vorteilhaft, Kollektoren zu verwenden, welche thermische und photovoltaische Funktion vereinen. In diesem Fall kommt es bei hohen Außentemperaturen durch die Kühlung des Rücklaufs der Solarwärmeträgerflüssigkeit zu einer Kühlung der auf gleicher Fläche montierten Photovoltaik Module. Die Kühlung der Photovoltaik Module hat bei hohen Außentemperaturen eine wesentliche Erhöhung des photovoltaischen Wirkungsgrades zur Folge.
Erfindungsgemäß lässt sich durch die Änderung der Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf zum Solarkollektor Einfluss nehmen auf die Menge und das Temperaturniveau der thermischen Energie, welche an der Position des dazugehörigen Wärmetauschers (5) eingebracht werden kann. Zusammen mit weiteren möglichen thermischen Energiequellen, wie beispielsweise hocheffizienten thermischen Solarkollektoren (9) oder einem Brenner (10), wird es mittels einer Steuerung (11) und geeigneten Sensoren (12) ermöglicht, den Kreisprozess in bisher nicht bekannter Weise zu optimieren. Der Eintrag von thermischer Wärme- und Kälteenergie an verschiedenen vertikalen Positionen des Behälters ist durch die Wärmeträgerflüssigkeit einfach realisierbar. Entsprechend der temperaturabhängigen Dichte des Wärmeträgermediums (13) verteilt sich die Wärme innerhalb des Behälters mit nach oben zunehmender Temperatur. Erfindungsgemäß ist ein Brenner (10) so zu gestalten, dass der Wärmeübergang auf das Wärmeträgermedium innerhalb des Behälters erfolgt.
Durch thermische Solarenergie betriebene Absorptionskühlaggregate sind mittels der Erfindung kostengünstiger als bisher zu realisieren. Durch den Einsatz einfach aufgebauter Solarkollektoren, welche für den mittleren Temperaturbereich geeignet sind, wird ein wesentlicher Teil der notwendigen wärme erzeugt. Durch den gleichzeitig möglichen Einsatz hocheffizienter Kollektoren, wie beispielsweise Vakuum Röhrenkollektoren oder Parabolrinnenkollektoren (25), kann die zum Betrieb notwendige weitere Temperaturanhebung im oberen Bereich (14) des Behälters (2) erreicht werden. Die hocheffizienten und aufwendigen Kollektoren können in Kombination mit anderen Kollektoren kleiner ausgelegt werden, als für den Fall, dass die thermische Solarenergie ausschließlich durch hocheffiziente Kollektoren erzeugt werden soll.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergibt sich für den Aufbau und die Anwendung mehrstufiger Absorptionskältemaschinen oder mehrstufiger Diffusions-Absorptionskältemaschinen eine gezielte thermische Einflussnahmemöglichkeit auf die einzelnen Komponenten aller Kreisprozesse. Mehrstufige Absorptionskreisprozesse können erfindungsgemäß, mittels innerhalb des Behälters in unterschiedlichen Höhen angebrachter Verdampfer, gezielt thermisch gesteuert und im Betriebsverhalten optimiert werden. Zudem bleibt auch hier die Abwärme der einzelnen Komponenten aller Kreisprozesse innerhalb des Gesamtbehälters. Durch den Aufbau innerhalb eines Behälters können Wärme abgebende Komponenten der verschieden Kreisprozesse so übereinander angeordnet werden, dass die Abwärme eines Kreisprozesses möglichst optimal in das Temperaturniveau eines anderen Kreisprozesses passt. Sinn der Anordnung ist es, Abwärme verschiedener Kreisprozesse innerhalb des Behälters zu nutzen.
Erfindungsgemäß ist der beschriebene isolierte Behälter gleichzeitig ein thermischer Puffer. Diese Puffereigenschaft ermöglicht einen kontinuierlichen Betrieb des Absorptionskreisprozesses auch bei schwankender Zufuhr thermischer Energie. Der erfindungsgemäße Vorteil zeigt sich in der Ausführung der Erfindung als thermosolar betriebene Kältemaschine. Kurzeitige Verschattungen, bzw. andere Störungen der Einstrahlung auf die Kollektoren und damit verbundener Unterbrechung des Wärmeeintrages werden durch das Wärmeträgermedium des Behälters gepuffert, so dass der Kreisprozess weiterlaufen kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Behälter mit einem Teil oder dem gesamten Volumen als Latentwärmespeicher ausgeführt wird.
Dazu wird dem Wärmeträgermedium oder einem Bestandteil des Wärmeträgermediums, wie beispielsweise einem Anteil Paraffin im Medium, ein Phasenübergang von flüssig auf fest oder umgekehrt aufgezwungen. Bei gleichem Volumen lässt sich so die gespeicherte Energiemenge vervielfachen. Erfindungsgemäß wird damit die Pufferkapazität der Vorrichtung bei gleichbleibendem Volumen vergrößert. Neben Paraffin gibt es eine ganze Reihe erprobter Latentwärmespeichermedien.
Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens näher erläutert, die in den Zeichnungen dargestellt sind. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung nutzbarer Kälteenergie mittels einer Absorptionswärmepumpe.
Die Kombination von Absorptionskältemaschinen und thermischen Solarkollektoren zur Bereitstellung der erforderlichen thermischen Antriebsenergie ist bekannt und realisiert.
Bei typischen bekannten Absorptionskältemaschinen mit den Arbeitspaaren Wasser/Lithiumbromid (H2O/LiBr) oder mit Ammoniak/Wasser (NH3/H2O) sind für einen effektiven Betrieb Temperaturen von circa 80 Grad Celsius oder circa 170 Grad Celsius am Austreibereintritt notwendig, abhängig von den verwendeten Stoffpaaren und der jeweiligen Ausführung. Bei dem Arbeitspaar Wasser/Lithiumbromid ist Wasser das Kältemittel. Bei dem Arbeitspaar Ammoniak/Wasser ist Ammoniak das Kältemittel und Wasser das Lösungsmittel.
Ein hoher solarer Deckungsanteil wird mit hocheffizienten Solarkollektoren erreicht. Bekannt sind dafür beispielsweise Vakuum-Röhrenkollektoren oder Parabolrinnenkollektoren.
Die Absorptionskältetechnik ist ein bereits seit langer Zeit realisierter und ausgereifter Kreisprozess.
Die Absorptionskältetechnik nutzt die Wärmetransformation. Durch einen geschlossenen Kältemittelkreislauf mit flüssigem Sorptionsmittel wird kontinuierlich Kaltwasser erzeugt. Das bei Unterdruck verdampfende Kältemittel (Nutzkälte) wird von dem Sorptionsmittel aufgenommen. Mit einer Pumpe wird die inkompressible Lösung mit dem Kältemittel auf das höhere Druckniveau gebracht. Unter Wärmezufuhr in einem sogenannten Austreiber tritt das Kältemittel wieder aus der Lösung aus und wird im Kondensator unter Wärmeabgabe verflüssigt. Kältemittel und Lösungskreislauf werden über Entspannungsventile geschlossen.
Als Effizienz steigernd ist der Einsatz eines Wärmeübertragers im Lösungsmittelkreislauf bekannt. In 1 werden nur die wesentlichen Bauteile schematisch dargestellt. Bekannte und bereits schon realisierte Verbesserungen, wie beispielsweise zusätzliche Wärmeübertrager, werden nicht gezeigt.
In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung als Absorptionskälteanlage schematisch dargestellt. Die Darstellung der Komponenten des Kreisprozesses entspricht den bekannten Anlagen in denen Ammoniak als Kältemittel und Wasser als Lösungsmittel eingesetzt wird.
Im externen Verdampfer (4) nimmt das Kältemittel Ammoniak bei niedriger Temperatur, Wärme auf und verdampft dabei. Der Verdampfer (4) ist die kalte Seite der Anlage. Der Kältemitteldampf wird von einer flüssigen und wässrigen Ammoniaklösung mit starkem Lösungsvermögen gegenüber dem Kältemittel aufgenommen. Dabei wird im Absorber (15) ein Wärmestrom freigesetzt. Eine Lösungspumpe (16) fördert mit geringem Energieaufwand die inkompressible Lösung mit dem Kältemittel auf das höhere Druckniveau. Durch Wärmezufuhr im Austreiber (17), welche den Hauptantrieb des Kreisprozesses darstellt, tritt das Kältemittel wieder aus der Lösung aus und wird im Kondensator (18), unter Wärmeabgabe, verflüssigt. Über ein Expansionsventil (19) gelangt das flüssige Kältemittel in den Verdampfer (4) und damit ist der Kältemittelkreislauf geschlossen. Über ein weiteres Expansionsventil (20) wird auch der Lösungskreislauf geschlossen.
Die Förderung der Solarwärmeträgerflüssigkeit erfolgt über die Umwälzpumpen (21).
Die erfindungsgemäße Anordnung der thermisch relevanten Komponenten der Absorptionskälteanlage innerhalb eines isolierten Behälters (2) ermöglicht den gleichzeitigen Wärmeeintrag aus Kollektoren unterschiedlicher Effizienz.
Der untere thermische Solarkollektor (7) ist hier als preisgünstiger Flächenkollektor dargestellt. Der obere Kollektor (9), dargestellt als Vakuumröhrenkollektor, ist für die weitere Aufheizung der Wärmeträgerflüssigkeit innerhalb der oberen horizontalen Schicht des Behälters vorgesehen. Bei hinreichender Solarenergie reicht die Temperatur in der Umgebung des Austreibers (17) um das Kältemittel aus der Lösung auszutreiben. Der Austreiber ist im oberen Volumen (14) des Behälters montiert.
Der schematisch dargestellte Gasbrenner (10) dient als Energiequelle zur Aufheizung des Austreibers für den Fall, dass der thermische Solarertrag der Solarkollektoren nicht ganz ausreicht oder gar nicht vorhanden ist. Der Austreiber wird indirekt durch das von dem Gasbrenner erwärmte Wärmeträgermedium, welches Gasbrenner und Austreiber umgibt, erwärmt. Der thermische Solarertrag (8) wird über die Wärmetauscher (5) und (22) in den Behälter eingebracht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht es, auf einfache Weise, gleichzeitig mehrere thermische Energiequellen zu nutzen.
Energie kann über Wärmetauscher oder direkt mittels des Wärmeträgermediums (13) gleichzeitig in verschiedenen Positionen des Behälters eingebracht werden. Dabei kann es sich um thermische Solarenergie oder Heizenergie aus Primärenergie in Form eines Brenners oder auch elektrische Energie handeln.
Erfindungsgemäß bleibt auftretende Abwärme des Absorptionskreislaufs, wie sie im Kondensator (18) und im Absorber (15) auftritt, innerhalb des thermisch isolierten Behälters und damit nutzbar.
Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung geeignet, mehrere thermische Energiequellen unterschiedlicher Temperatur regelbar in Kombination und gleichzeitig miteinander einzusetzen. Zusätzlich bleiben alle thermischen Übertragungsverluste zwischen den Wärmetauschern und den Komponenten der Kreisprozesse sowie die Abwärme der Kreisprozesse innerhalb des Behälters erhalten.
Im Betrieb einer hauptsächlich solarthermische betriebenen Absorptionskälteanlage oder Diffusionsabsorptions-Kälteanlage wird, bei nicht ausreichender thermischer Solarenergie zur Erzeugung der angeforderten Kälteleistung, weitere thermische Energie erforderlich.
Diese Energie wird zum Beispiel durch die Anhebung der Temperatur des Wärmeträgermediums im Bereich des Austreibers (17), mittels eines Gasbrenners (10), eingebracht. Der Gasbrenner ist dann lediglich für eine weitere Erhöhung des, bereits durch die vorhandene thermische Solarenergie schon erhitzten, Wärmeträgermediums notwendig.
Mittels einer Steuerung (11) und entsprechenden Druck- und Temperatursensoren (12) wird die erfindungsgemäße Anlage als Gesamtprozess gesteuert. Über die Einflussnahme auf die Umwälzpumpen der Solarkollektoren ist der Eintrag an Solarenergie steuerbar. Über die Lösungspumpe (16) wird Einfluss auf den Kreisprozess genommen. Über die Steuerung (11) werden Dreiwegemischventile (3) oder ähnliche Stellglieder geregelt, um über daran angeschlossene Verdampfer (1), gezielt, in einer bestimmten horizontalen Zone oder einem bestimmtem Bauteil der Anlage, einen Teil der Nutzkälte innerhalb des Behälters abzugeben.
Im Bedarfsfall kann ein Teil des Kältemittels oder kurzzeitig das gesamte Kältemittel in einen Wärmetauscher innerhalb des Speichers geleitet werden, um dort, zum Beispiel im Bereich des Absorbers oder im Bereich des Solarwärmetauschers, die zum optimierten Betrieb der Anlage erforderlichen Temperaturen bereitzustellen.
In bestimmten Betriebszuständen kann es sinnvoll sein, dauerhaft einen Teil der vom System erzeugten Kälteenergie in den isolierten Behälter einzutragen und damit die Anlage in einem effektiven Gesamtwirkungsgrad laufen zu lassen. Eine Senkung des Rücklaufs der Temperatur zu den Solarkollektoren erhöht den möglichen Solarertrag, ist aber gegenüber dem dadurch bedingten Verlust an Nutzkälte abzuwägen bzw. zu optimieren.
Die aktive Regelung der Temperatur innerhalb des Behälters ist im Betrieb mehrstufiger Absorptionskreisprozesse ein wirkungsvolles Regelglied zur Gewährleistung, Optimierung und Aufrechterhaltung der Kreisprozesse.
2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung nutzbarer Kälteenergie mittels einer Absorptionswärmepumpe.
Der thermische Antrieb des Kreisprozesses erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel ausschließlich über thermische Solarkollektoren. Im Unterschied zu 1 ist hier ein sogenannter Parabolrinnenkollektoren (25) dargestellt.
In dieser Anordnung wurde außerdem auf einen Gasbrenner (10) oder eine andere nichtsolar betriebene Heizung verzichtet. Der Wärmetauscher (26) ist als Gegenstromwärmetauscher (26) ausgebildet. Dieser Gegenstromwärmetauscher dient gleichzeitig als Wärmetauscher des Solarkollektors (7) und als Verdampfer im Kältekreislauf, der über ein Dreiwegemischventil (3) bei Bedarf Kälte in den Solarkreislauf und in den unteren Bereich (24) des Behälters einbringen kann. Ein weiteres Dreiwegemischventil (27) kann nach Bedarf über einen weiteren angeschlossenen Verdampfer (28) Kälte gezielt in die Einbauposition abgegeben.
3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung nutzbarer Kälteenergie mittels einer Absorptionswärmepumpe
In Abwandlung der in 1 dargestellten Ausführung wird hier, neben einem Brenner (10), nur ein thermischer Solarkreislauf zur Bereitstellung der erforderlichen Wärmezufuhr gezeigt.
4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung nutzbarer Kälteenergie mittels einer Absorptionswärmepumpe
Die hier dargestellte Variante zeigt den Absorber (15) außerhalb des thermisch isolierten Behälters (2). Die thermische Energie wird ohne Nutzung von Solarenergie durch einen Brenner (10) in den mit einem Wärmeträgermedium (13) gefüllten Behälter (2) gebracht.
Neben der thermischen Energie des Brenners wir die Abwärme des Kondensators innerhalb des Behälters gespeichert.
5 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bereitstellung nutzbarer Kälteenergie mittels einer Absorptionswärmepumpe
Die hier dargestellte Variante entspricht der in 1 dargestellten Variante bis auf die Nutzung der Solarwärme. In dieser Variante wird die thermische Antriebsenergie über den gezeigten Brenner (10) erzeugt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- US 1916886 [0008]

Claims

Verfahren zur Erzeugung von Kälte mittels Absorptionskälteanlagen dadurch gekennzeichnet, dass Komponenten des Absorptionskreisprozesses innerhalb eines thermisch isolierten Behälters (2) angeordnet sind. Dadurch gekennzeichnet, dass ein Verdampfer (4) zur Abgabe der Nutzkälte (23) außerhalb des Behälters (2) angeordnet ist. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (2) mit einem Wärmeträgermedium (13) gefüllt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Wärmeenergie zum Betrieb des Absorptionskreisprozesses über ein Wärmeträgermedium (13) an die Komponenten des Kreisprozesses abgegeben wird. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass, die dem Kreisprozess zugeführte Energie, über das Wärmeträgermedium in den Behälter eingebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Behälters (2) angeordnete Verdampfer (1) mittels geeigneter Ventile (3) und Steuerung (11) zur bedarfsgerechten Temperatursenkung innerhalb des Behälters (2), in der jeweiligen Umgebung des Verdampfers (1), genutzt werden. Dadurch gekennzeichnet, dass mittels steuerbarer Einbringung von Wärme und Kälte in den Behälter (2) eine Regulierung, Aufrechterhaltung und Optimierung der Kreisprozesse erfolgt.
Vorrichtung zur Bereitstellung von Kälteenergie mittels eines Absorptionskreisprozesses oder Diffusions-Absorptionskreisprozesses, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der Austreiber (17) in einem thermisch isolierten Behälter (2) angeordnet ist. Außerdem dadurch gekennzeichnet, dass der Verdampfer (4) außerhalb des thermisch isolierten Behälters (2) zur Abgabe der Nutzkälte (23) angeordnet ist. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass der thermisch isolierte Behälter (2) mit einem Wärmeträgermedium (13) gefüllt ist, welches die eingebauten Komponenten umgibt. Dadurch gekennzeichnet, dass Wärme über Wärmetauscher (5) oder (22) in den Behälter (2) übertragen werden kann. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass Wärme direkt in das Wärmeträgermedium (13) innerhalb des Behälters (2) abgegeben werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass Austreiber (17) und Kondensator (18) innerhalb des Behälters (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass Austreiber (17), Kondensator (18) und der Absorber (15) in einem thermisch isolierten Behälter (2) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass wesentliche, an der Wärmeübertragung beteiligte Komponenten des Kreisprozesses, innerhalb eines isolierten Behälters (2) angeordnet sind. Dadurch gekennzeichnet, dass beliebig viele Komponenten des Kreisprozesses innerhalb des Behälters (2) angeordnet sind, davon ausgenommen ist der Verdampfer (4) zur Abgabe der Nutzkälte (23).
Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7 dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeträgermedium ganz oder teilweise aus einem Latentspeichermedium besteht. Dadurch gekennzeichnet, dass dieses Medium zeitweise, ganz oder in Teilen, als Latentspeicher genutzt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Behälters (2) die Komponenten mehrerer Absorptionskreisprozesse eingebaut sind. Dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kreisprozesse parallel betrieben werden können. Dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten der verschiedenen Kreisprozesse innerhalb verschiedener Temperaturbereiche in dem Behälter angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 9 dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Dreiwegemischventils (3) (oder einem anderen geeigneten Umschaltgerät) und einem weiteren Verdampfer (1) ein steuerbarer Anteil der Nutzkälte in den Behälter abgegeben werden kann. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein, oder mehrere, zusätzliche Verdampfer innerhalb des Behälters (2) angeordnet und mittels Steuerung (11) ansteuerbar sind, um einen Anteil der Nutzkälte an der Einbauposition abzugeben. Weiterhin dadurch gekennzeichnet, dass ein, oder mehrere, zusätzliche Verdampfer (1) innerhalb einzelner Komponenten des Kreisprozesses angeordnet sind und mittels Steuerung (11) dynamisch zur Kälteabgabe verwandt werden können. Kälte kann so gezielt in einzelne Komponenten des Kreisprozesses gebracht werden.
Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 10 dadurch gekennzeichnet, dass einzelne innerhalb des Behälters (2) befindliche Verdampfer (1) dazu genutzt werden, um in horizontaler Nähe innerhalb des Behälters (2) angeordnete Wärmetauscher (5) (22), welche mit externen thermischem Solarkollektoren (7) (9) verbunden sind, zu kühlen. Dadurch gekennzeichnet, dass durch die Kühlung der Wärmetauscher (5) (22) Einfluss auf die Rücklauftemperatur zum Solarkollektor (7) und damit die Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf genommen werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 11 dadurch gekennzeichnet, dass durch Steuerung (11) von Dreiwegemischventilen (3) über angeschlossene Verdampfer (1) innerhalb des Behälters, durch Kühlung Einfluss auf die Temperaturschichtungen des Behälters (2) genommen wird. Dadurch gekennzeichnet, dass durch die Regelung der Temperaturen eine Regulierung, Aufrechterhaltung und Optimierung der Kreisprozesse ermöglicht wird.
Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 12 dadurch gekennzeichnet, dass durch die Verarbeitung der Messwerte der Temperaturfühler (12) und Drucksensoren (12) die zum Betrieb der Absorptionskreisprozesse notwendigen Temperaturen herbeigeführt werden. Dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung Einfluss nehmen kann auf die Umwälzpumpen (21) der Solarkreisläufe, die Lösungspumpen (16) und die Drosselventile (19) (20) im Absorptionskreislauf, sowie auf die Dreiwegemischventile (3) zur Regelung des möglichen Kälteeintrages in den Behälter. Dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz von Heizelementen wie Gasbrennern, Brennern oder elektrischer Widerstandsheizungen von der Steuerung (11) gesteuert wird.