DE3739831A1 - Waermeabsorptions-verfahren und -vorrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Absorptionskühler mit zwei Einfacheffekt-Absorptionssystemen, wobei jedes Absorptions­ system einen Generator, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber umfaßt, und wobei ein Absorptionssystem einen in einem ersten Temperaturbereich arbeitenden Absorptionskreis mit einem Kühlmittel und einer Absorber­ lösung aufweist, und das andere Absorptionssystem ein in einem zweiten Temperaturbereich, dessen Maximumtemperatur niedriger als die Maximumtemperatur des ersten Temperaturbereichs ist, arbeitenden Absorptionskreis mit einem Kühlmittel und einer Absorberlösung aufweist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Wärmeabsorptionsvorrichtung sowie ein Wärmeabsorptionsver­ fahren.

Absorptionskühler sind mit Wärme betriebene Kühlmaschinen, die über viele Jahrzehnte hinweg hergestellt wurden. Vor der Energiekrise in der Mitte der 70er Jahre, als Naturgas rela­ tiv billig war, wurden einfache Absorptionsmaschinen einge­ setzt, die mit relativ schlechter Wirkung, üblicherweise mit einem Wirkungsgrad (coefficient of performance - COP) von 0,5 bis 0,7 arbeiteten und damals dennoch wirtschaftlich ak­ zeptabel waren. Diese Maschinen waren leise, vibrationsfrei und zuverlässig. Die Anschaffungs- bzw. Installationskosten pro Tonne Leistungsvermögen (ton of capacity) war etwas höher als eine entsprechende elektrische Ausrüstung. Durch die gestiegenen Preise des Naturgases seit der Mitte der 70er Jahre haben herkömmliche Absorptionskühler jedoch ihre wirtschaftliche Attraktivität verloren.

In Absorptionskühlzyklen absorbiert ein Sekundärfluid, das Absorptionsmittel bzw. der Absorber, das Primärfluid, gasförmiges Kühlmittel, das im Verdampfer verdampft worden ist.

Bei einem typischen Einfacheffekt-Absorptionskühlsystem wird Wasser als Kühlmittel und Lithiumbromid als Absorptionsmit­ tel verwendet. Die Kühlmittel-/Absorptionsmittel-Kombination ist als Lösungspaar bekannt. Andere chemische Kombinationen (Lösungen) wurden bei Absorptionskreisläufen ebenfalls be­ nutzt, oder können potentiell benutzt werden.

Die Arbeitsweise eines Einfacheffekt-Absorptionskühlers ist in Fig. 1 dargestellt. Im Verdampfer wird Kühlmitteldampf bei einer Temperatur erzeugt, die etwas unterhalb der Tempe­ ratur der Wärmequelle bzw. der Wärmebelastung liegt. Der Kühlmitteldampf wird von der in den Absorber gelangenden, konzentrierten Absorberlösung exothermisch absorbiert. Die Absorptionswärme wird dann an eine Wärmesenke, beispiels­ weise an Kühlwasser, am Absorber abgegeben. Die jetzt ver­ dünnte Absorberlösung wird zum Generator gepumpt, indem sie wieder konzentriert und danach dem Absorber zurückgeführt wird. Dem Generator (Austreiber) wird Wärme von außen zugeführt, um die Energie bereitzustellen, die erforderlich ist, das Kühlmittel vom Absorptionsmittel zu trennen. Das Kühlmittel wird im Kondensator kondensiert und dem Verdampfer rückgeleitet, wogegen das konzentrierte Absorptionsmittel dem Absorber zurückgeleitet wird. Ein zwischen dem Absorber und dem Generator angeordneter Wärmeaustauscher ist ebenfalls Teil des Systems und gibt von der konzentrierten Absorptionsmittellösung Wärme an das verdünnte Absorptionsmittel ab.

Der zuvor beschriebene Prozeß findet zwischen zwei Drucken statt. Ein niederer Druck herrscht im Verdampfer-Absorberab­ schnitt und ein höherer Druck im Generator-Kondensatorab­ schnitt. Die Grenzen der Arbeitstemperatur der Kühlmit­ tel-/Absorbermittel-Kombination (dem Lösungspaar) sind durch die chemischen und physikalischen Eigenschaften des Lösungs­ paars vorgegeben.

Der thermische Kühl-Wirkungsgrad (COP) eines Einfacheffekt- Zyklus liegt typischerweise bei etwa 0,5 bis 0,7. Modifika­ tionen des Grundzyklus können den Wirkungsgrad nicht über einen Einheitsschwellwert bringen. Beispielsweise ist die Wärmemenge, die zur Erzeugung eines Kilos an Kühlmittel erforderlich ist, nicht kleiner als die Wärmemenge, die auf­ genommen wird, wenn dieses Kilo im Verdampfer verdampft. Der Wirkungsgrad kann durch Einsatz des Doppeleffekt-Ver­ dampfungsprinzips, das in der chemischen Industrie seit Jahrzehnten benutzt wird, und durch einen Doppeleffekt-Ge­ nerator verbessert werden. Mit einem Wasser-Lithiumbromid- Paar können zwei Generatoren verwendet werden. Ein Generator bei hoher Temperatur und hohem Druck wird von außen mit Wär­ meenergie aufgeheizt. Ein zweiter Generator mit niederem Druck und niederer Temperatur wird durch Kondensierung des Dampfes vom ersten Generator aufgeheizt. Das Kondensat von beiden Generatoren gelangt zum Verdampfer. Dadurch wird die von außen zugeführte Wärmeenergie wirkungsvoll zweimal im Hochtemperatur- und Niedrigtemperatur-Generator ausgenutzt, so daß dadurch der gesamte thermische Wirkungsgrad im Ver­ gleich zu Einfacheffekt-Absorptionssystemen verbessert wer­ den kann.

Der thermische Wirkungsgrad des Zweifacheffekt-Zyklus ist üblicherweise etwa 1,0 bis 1,2, wobei eine besprochene Dop­ peleffekt-Absorptionsmaschine auch einen Wirkungsgrad von 1,3 COP erreicht haben soll.

Zweikreis-Absorptionszyklen wurden vorgeschlagen und entwic­ kelt, bei denen zwei getrennte Absorptionskreise, ein Hoch­ temperatur-Kreis und ein Niedertemperatur-Kreis miteinander kombiniert wurden, um gewünschte Eigenschaften und Möglich­ keiten zu bieten, die über diejenigen von Doppeleffekt-Sy­ stemen hinausgehen. Bekannte Zweikreis-Systeme, wie sie in den US-Patentschriften 34 83 710 und 45 42 628 beschrieben sind, weisen einen Hochtemperatur-Kondensator auf, der im Wärmeaustausch mit einem Niedertemperatur-Generator steht (US-Patent 34 83 710), oder ein Hochtemperatur-Kondensator und ein Hochtemperatur-Absorber stehen im Wärmeaustausch mit einem Niedertemperatur-Generator, wobei gleichzeitig ein Wärmeaustausch zwischen dem Hochtemperatur-Verdampfer und dem Niedertemperatur-Kondensator und/oder dem Niedertempe­ ratur-Absorber stattfindet (US-Patentschrift 45 42 628).

Darüber hinaus wurde der zuletzt erwähnte thermo-dynamische Doppelkreis-Zyklus (jedoch kein Maschinenkonzept) unabhängig davon durch andere Absorptions-Forscher vorgeschlagen, wie etwa von P.D. Iedema, The Absorption Heat Pump with Lithium Bromide/Zinc Bromide Methanol, WTHD Nr. 162, Laboratory of Refrigeration and Indoor Technology, Department of Mechani­ cal Engineering, Delft University of Technology, Holland, April 1984. Bei diesen herkömmlichen Zweikreis- Wärmepumpen-Konzepten ist der thermische Wirkungsgrad des Zweikreis-Absorptionszyklus etwa derselbe wie bei Doppelef­ fekt-Maschinen für die Anwendung zur Klimatisierung und Küh­ lung, da die externe Wärmeenergie wirkungsvoll zweimal ge­ nutzt wird, um den gewünschten Kühleffekt im Verdampfer her­ beizuführen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Wärmeabsorption sowie einen Absorp­ tionskühler bzw. eine Kältemaschine anzugeben bzw. zu schaf­ fen, mit dem bzw. mit denen ein noch besserer Wirkungsgrad erreicht werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kühlmittel und die Absorberlösung im Kondensator und Absor­ ber innerhalb des im ersten Temperaturbereich arbeitenden Absorptionskreises im Wärmeaustausch mit der Absorptions­ lösung im Generator des im zweiten Temperaturbereich arbei­ tenden Absorptionskreises steht, und daß die Verdampfer in den beiden Absorptionskreisen im Wärmeaustausch mit einer externen Wärmequelle stehen, der Wärme entzogen werden soll.

Die gestellte Aufgabe wird auch durch eine Wärmeabsorptions­ Vorrichtung gelöst, die folgende Merkmale aufweist: Einen ersten Absorptionskreis, der in einem ersten Temperaturbe­ reich arbeitet, einen zweiten Absorptionskreis, der in einem zweiten Temperaturbereich arbeitet, der bezüglich des ersten Temperaturbereiches niedriger ist, wobei der erste Absorp­ tionsbereich einen Generator, einen Kondensator, einen Ver­ dampfer und einen Absorber aufweist, die miteinander funk­ tionsmäßig verbunden sind, der zweite Absorptionskreis einen Generator, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Ab­ sorber aufweist, die funktionsmäßig miteinander verbunden sind, und der Kondensator und der Absorber des ersten Absorptionskreises im Wärmeaustausch mit dem Generator des zweiten Absorptionskreises steht und der Kondensator und die Verdampfer des ersten und des zweiten Absorptionskreises in Wärmeaustausch mit einer externen Wärmequelle stehen.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Lösung der gestellten Aufgabe ist dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Absorp­ tionskreis in einem ersten Temperaturbereich betrieben wird, und der erste Absorptionskreis einen Generator, einen Kon­ densator, einen Verdampfer und einen Absorber aufweist, die miteinander zusammenwirken, ein zweiter Absorptionskreis innerhalb eines zweiten Temperaturbereichs betrieben wird, der niedriger ist als der erste Temperaturbereich, wobei der zweite Absorptionskreis einen Generator, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber aufweist, die funktions­ mäßig miteinander zusammenwirken, das Kühlmittel und die Ab­ sorberlösung des Kondensators und des Absorbers des ersten Absorptionskreises mit der Absorptionslösung des Generators des zweiten Absorptionskreises Wärme austauschen, und der Verdampfer des ersten Absorptionskreises und der Verdampfer des zweiten Absorptionskreises in thermischer Verbindung mit einer externen Wärmequelle stehen, um dieser Wärmequelle Wärme zu entziehen.

Mit der vorliegenden Erfindung wird also ein Verfahren und eine Vorrichtung für einen Absorptions-Kühlzyklus sowie für eine Kältemaschine angegeben, mit dem bzw. mit denen ein we­ sentlich besserer thermischer Wirkungsgrad im Vergleich zu bekannten Einzeleffekt-, Doppeleffekt- oder Zweikreis-Ab­ sorptions-Kühlmaschinen, -Wärmepumpen- und/oder Kältezyklus­ maschinen erreicht werden kann.

Gemäß dem vorliegenden Verfahren und der vorliegenden Vor­ richtung werden zwei getrennte Einzeleffekt-Absorptionskühl­ kreise verwendet, wobei der eine bei relativ höheren Tempe­ raturen als der andere betrieben wird, die von außen zugeführte Wärme wirkungsvoll dreimal verwendet bzw. ausge­ nutzt wird, so daß dadurch der Wirkungsgrad verbessert wer­ den kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Un­ teransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen bei­ spielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines herkömmlichen Einfacheffekt-Absorptionssystems,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Dreifacheffekt-Absorptionssystems, wobei diese Dar­ stellung die thermodynamische Beziehungen zwischen den verschiedenen Komponenten wiedergibt,

Fig. 3 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Dreifacheffekt-Absorptionszyklus und

Fig. 4 eine detaillierte schematische Darstellung einer Aus­ führungsform für eine Vorrichtung gemäß der Erfin­ dung.

Fig. 2 zeigt eine thermodynamische Darstellung der Erfin­ dung. Bei der Erfindung werden zwei Kühlkreise mit getrenn­ ten Lösungs-Fluids in jedem Kreis verwendet, wobei ein Kühl­ kreis höherer Temperatur in Wärmeaustausch mit einem Kühl­ kreis niederer Temperatur steht. Diese Anordnung verbindet die beiden Kühlkreise in anderer Weise als die herkömmlichen Zweikreis-Konzepte, was zu einer unterschiedlichen Beziehung zwischen den Komponenten in jedem Kühlkreis führt. Dadurch ergibt sich eine wesentlich bessere thermische Wirkung, da die externe Wärmeenergie wirkungsvoll dreimal verwendet wird, um den gewünschten Kühleffekt im Verdampfer zu erzeu­ gen. Daher die Bezeichnung Dreifach-Effekt. Die erfindungs­ gemäße Vorrichtung ist um 30 bis 50% effektiver als die herkömmlichen Doppeleffekt-Maschinen oder Zweikreis-Kon­ zepte.

Der Kühlkreis mit höherer Temperatur bzw. der Hochtempera­ tur-Kreis ist so ausgelegt, daß er in derselben Weise wie ein herkömmlicher Einfach-Effekt-Absorptionskühler arbeitet mit der Ausnahme, daß der Kondensator und der Absorber dieses Hochtemperatur-Kreises bei wesentlich höherer Temperatur als in einer herkömmlichen Einfach-Effektmaschine arbeitet. Gewünschtenfalls kann der Hochtemperatur-Kreis in einem Temperaturbereich von etwa 0°C bis etwa 280°C und der Niedertemperatur-Wärmeabsorptionskreis in einem Temperaturbereich von etwa 0°C bis etwa 130°C betrieben werden.

Alleine betrachtet, würde dieser Hochtemperatur-Kreis eine schlechtere thermodynamische Wirkung als sowohl eine her­ kömmliche Einfach-Effektmaschine als auch der Hochtempera­ tur-Kreis herkömmlicher Zweikreis-Konzepte haben. Der Ab­ sorptionskühl-Kreis niederer Temperatur ist thermodynamisch ein herkömmlicher Einfach-Effekt-Absorptionskühler. Dadurch, daß der Hochtemperatur-Kreis derart betrieben wird, daß so­ wohl der Kondensator als auch der Absorber des Hochtempera­ tur-Kreises eine höhere Temperatur als der Generator des Niedertemperatur-Kreises aufweisen, kann die gesamte Wärme, die sowohl vom Kondensator des Hochtemperatur-Kreises als auch vom Absorber des Hochtemperatur-Kreises wirkungsvoll dazu verwendet werden, den Generator des Niedertemperatur- Kreises zu wärmen, so daß etwa doppelt soviel Kühlmittel dann im Niedertemperatur-Kreis erzeugt wird, als im Hochtemperatur-Kreis mit der Zuführung externer Wärmeenergie erreicht wurde. Dieses Konzept erzeugt daher etwa 50% mehr Kühlmitteldampf mit derselben Zufuhr externer Wärmeenergie als bei Doppel-Effekt-Absorptionskühlern oder als beim Zweikreiskonzept (US-Patent 34 83 710). Gleichzeitig wird der Verdampfer des Hochtemperatur-Kreises bei einer Temperatur betrieben, die zu einer guten Kühlung niedrig genug ist. Der Verdampfer des Hochtemperatur-Kreises im herkömmlichen Zweikreiskonzept (US-Patent 45 42 628) arbeitet bei einer zu hohen Temperatur, um eine ausreichende nutzbare Kühlung zu bewirken, und daher wird der einzige Kühleffekt im Zweikreiskonzept gemäß dem US-Patent 45 42 628 durch den Verdampfer im Niedertemperatur-Kreis bewirkt. Durch die wirkungsvolle Ausnutzung des Kühleffekts sowohl des Verdampfers im Hochtemperatur-Kreis als auch des Verdampfers im Niedertemperatur-Kreis erzeugt die Erfindung bei gleicher Zufuhr externer Wärmeenergie etwa einen 50% höheren ausnutzbaren Kühleffekt als das herkömmliche Zweikreiskonzept gemäß der US-Patentschrift 45 42 628.

Obgleich es nicht unbedingt erforderlich ist, so ist es doch vorteilhaft, wenn der Verdampfer des Hochtemperatur-Kreises und der des Niedertemperatur-Kreises so betrieben wird, daß der Verdampfer des Hochtemperatur-Kreises bei einer mög­ lichst hohen Temperatur betrieben wird, bei der noch eine ausnutzbare Kühlung erfolgt, so daß der Generator des Hoch­ temperatur-Kreises bei einer möglichst niederen Temperatur betrieben werden kann, da eine direkte Beziehung zwischen den Temperaturen des Verdampfers, des Kondensator, des Ab­ sorbers und des Generators besteht.

Das zuvor beschriebene System ist insbesondere als Klimaan­ lage vorteilhaft, um Wärme aus Innenräumen nach außen ab­ zuführen. Der zuvor beschriebene Zyklus kann auch als Wärme­ pumpe betrieben werden, um Wärme von außen in Räume zu brin­ gen und um oberhalb von Gefrier-Verdampfer-Zuständen sowohl zu heizen als auch zu kühlen. Unterhalb des Gefrier-Verdamp­ fer-Zustandes kann die Vorrichtung als ein direkt befeuerter Heizer verwendet werden, wie dies herkömmliche Praxis bei einigen früher entwickelten Absorptionskühlern/-heizern ist.

In den Fig. 3 und 4 ist schematisch eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei der eine Dreifach-Effekt-Absorp­ tions-Maschine insgesamt mit der Bezugszahl 10 versehen ist.

Die Maschine umfaßt einen Hochtemperatur-Kreis oder einen oberen Kreis bzw. eine obere Stufe 12 und einen Niedertem­ peratur-Kreis oder einen unteren Kreis bzw. eine untere Stufe 14.

In jedem Kreis wird ein Absorptionspaar (oder eine Mehrfach- Fluidkomponenten-Mischung) verwendet. Das Lösungspaar des Niedertemperatur-Kreises kann irgendein herkömmliches Ab­ sorptions-Lösungspaar sein, das in einen herkömmlichen Ein­ fach-Effekt-Absorptionszyklus verwendet wird. Ein bevorzug­ tes Lösungspaar für den Niedertemperatur-Kreis ist eine her­ kömmliche Mischung aus Lithiumbromid, Wasser, einem Wärme­ übertragungszusatz und einem Korrosionsverhinderer. Andere Lösungspaare für den Niedertemperatur-Kreis umfassen bei­ spielsweise Ammoniak und Wasser, R-22 und E-181, R-123a und ETFE, eine ternäre Mischung aus Methanol mit Lithiumbromid und Zinkbromid, eine ternäre Mischung aus Wasser mit Zink­ chlorid und Lithiumbromid, oder viele andere Absorptions­ fluid-Lösungsmischungen.

Der Hochtemperatur-Kreis ist bezüglich der verfügbaren Ab­ sorptions-Lösungspaare, die verwendet werden können, mehr beschränkt, und zwar wegen der erforderlichen höheren Tempe­ ratur des Hochtemperatur-Generators, die etwa 200°C oder höher sein sollte, und wegen der wesentlich größeren erfor­ derlichen Temperaturdifferenz zwischen dem Hochtemperatur- Verdampfer, beispielsweise etwa 5° bis 10°C, und dem Hochtemperatur-Kondensator und dem Hochtemperatur- Absorber, beispielsweise etwa 90° bis 110°C beträgt. Eine herkömmliche Mischung aus Lithiumbromid, Wasser, einem Wärmetransport- bzw. Übertragungszusatz und einem Korro­ sionsverhinderer kann normalerweise auf Grund der Kristal­ lisationsgrenze des Lithiumbromid-/Wasserlösungspaars nicht verwendet werden.

Absorptionslösungspaare, die in Hochtemperaturkreisen ver­ wendet werden können, umfassen beispielsweise Ammoniak und Wasser, Ammoniak mit Lithiumbromid und Wasser, Ammoniak und verschiedene Thiocyanat-Salzlösungen, Natriumhydroxid und Wasser, Trifluorethanol (TFE) und verschiedene Absorptions­ mittel, sowie andere Absorptionsfluid-Lösungsmischungen.

Eine bevorzugte Absorptions-Lösungsmischung für den Hochtem­ peratur-Kreis ist eine bekannte Mischung aus Lithiumbromid, Wasser, einem Antikristallisationszusatz (beispielsweise Ethylenglykol), einem Wärmetransportzusatz und einem Korro­ sionsverhinderer. Das Verhältnis von Lithiumbromid zu be­ kannten Antikristallisationszusatz liegt etwa zwischen 2 zu 1 und etwa 5 zu 1 und vorzugsweise bei etwa 4,5 zu 1.

Wie Fig. 3 zeigt, umfaßt der Hochtemperatur-Kreis 12 einen Hochtemperatur-Generator 32, einen Hochtemperatur-Konden­ sator 36, einen Hochtemperatur-Verdampfer 70, sowie einen Hochtemperatur-Absorber 53. Der Niedertemperatur-Kreis 14 umfaßt einen Niedertemperatur-Generator 42, einen Niedertem­ peratur-Kondensator 45, einen Niedertemperatur-Verdampfer 90 und einen Niedertemperatur-Absorber 63.

Die Hochtemperatur- und Niedertemperatur-Kreise sind mitein­ ander so verbunden, daß die vom Hochtemperaturkreis-Absorber 53 und vom Hochtemperaturkreis-Kondensator 36 entzogene Wär­ me als Zuführwärme für den Niedertemperaturkreis-Generator 42 verwendet wird. Die Arbeitsbedingungen sind so gewählt, daß die algebraische Summe dieser Wärmen Null ist. Die Wärme des Niedertemperaturkreis-Generators 42 ist dann nominell doppelt so groß wie diejenige des Hochtemperaturkreis-Gene­ rators 32, so daß dadurch die thermische Wirkung verbessert wird.

Wie insbesondere Fig. 4 zeigt, ist der Hochtemperaturkreis- Generator 32 in einem Mantel 33 untergebracht und wird durch Wärme erhitzt, die von einer externen Wärmequelle 30 durch die Leitung 31 gelangt. Die externe Wärmequelle 30 kann eine geeignet gewählte Wärmequelle, beispielsweise ein Brenner, eine Hochtemperatur-Dampferzeuger oder Dampfkessel usw. sein. Die Wärme wird von der Leitung 31 auf eine schwache Absorptionslösung übertragen, die aus der Leitung 34 fließt. Die Wärme führt zu einer Konzentration der Absorptionslö­ sung, weil aus ihr das Kühlmittel entweicht. Der freigesetz­ te Kühlmitteldampf strömt vom Hochtemperaturkreis-Generator 32 über eine Leitung 35 in den Niedertemperaturkreis-Ge­ nerator 42, der in einem Mantel 40 untergebracht ist. Das dampfförmige Kühlmittel kondensiert in einem Leitungssystem 46, das sich durch einen Hochtemperaturkondensator-Bereich 36 in einen Teil des Niedertemperaturkreis-Generators 42 er­ streckt, und das kondensierte Kühlmittel strömt dann durch eine Leitung 37 und tritt danach über einen Sprühkopf 38 in einen Hochtemperaturkreis-Verdampfer 70 aus, der sich in einem Mantel oder Behälter 50 befindet. Das kondensierte Kühlmittel im Behälter 50 wird über eine Leitung 72 mittels einer Hochtemperatur-Kühlmittelpumpe 74 und weiter über eine Leitung 75 und einen Sprühkopf 73 zum Hochtemperater-Ver­ dampfer 70 zurückgeleitet.

Das dampfförmige Kühlmittel im Behälter 50, d. h. das im Verdampfer 70 verdampfte Kühlmittel, strömt durch eine Öffnung 20 in einer Trennwand 51, die den Hochtemperaturver­ dampfer 70 vom Hochtemperatur-Absorber 53 trennt, wo es die starke Absorptionslösung verdünnt oder schwächt, die dem Hochtemperatur-Absorber 53 vom Hochtemperatur-Generator 32 über eine Leitung 39, einen Hochtemperatur-Lösungswärmeaus­ tauscher 58, eine Leitung 23 und einen Sprühkopf 52 zuge­ führt wird.

Im Hochtemperatur-Kreis 12 wird die schwache Absorptions-Lö­ sung vom Hochtemperatur-Absorber 53 mittels einer Hochtempe­ ratur-Lösungspumpe 106 über Leitungen 105, 107 und 34 durch einen Hochtemperatur-Lösungswärmeaustauscher 58 dem Hochtem­ peratur-Generator 32 zugeleitet, so daß damit der Fluid­ kreislauf durch den Hochtemperaturkreis 12 geschlossen ist. Während des Betriebs steht der Niedertemperatur-Generator 42 im Wärmeaustausch mit der Leitung 46 des Hochtemperatur-Kon­ densators 36 und einer Leitung 57 des Wärmeaustauschers 58, der die Wärme vom Hochtemperatur-Absorber 53 abtranspor­ tiert. Der Wärmeaustauscher 58 ist ein Wärmeaustauscher mit geschlossenem Kreislauf und umfaßt eine Umwälzungspumpe 56 sowie Leitungen 55, 57 und 59 und dient dem Wärmeaustausch zwischen dem Hochtemperatur-Absorber 53 und dem Niedertempe­ ratur-Generator 42.

Im Niedertemperaturkreis 14 ist der Niedertemperatur-Absor­ ber 63 mit dem Niedertemperatur-Generator 42 über einen Wär­ meaustauscher 47 mittels Schwachlösungs-Leitungen 65, 67 und 44 und einer Pumpe 66 sowie mittels Starklösungs-Leitungen 41 und 24 verbunden. Der Niedertemperatur-Generator 42 ist mit dem im Behälter 40 befindlichen Niedertemperatur-Konden­ sator 45 über einen Demister bzw. Tröpfchenabscheider 28 verbunden. Der Auslaß des Niedertemperatur-Kondensators 45 ist mit dem Niedertemperatur-Verdampfer 90 über eine Leitung 27 verbunden, die zu einem Sprühkopf 87 im Verdampfer 90 führt. Das kondensierte Kühlmittel wird durch den Niedertem­ peratur-Verdampfer 90 mittels einer Leitung 92, einer Pumpe 94, einer Leitung 95 und einem Sprühkopf 93 zurückgeleitet.

Im Niedertemperatur-Kreis 14 strömt starke bzw. konzentrier­ te Absorptionslösung vom Niedertemperatur-Generator 42 durch eine Leitung 41, einen Wärmeaustauscher 47 und eine Leitung 24 zum Sprühkopf 62 im Niedertemperaturabsorber 63, indem sie Kühlmitteldampf aufnimmt bzw. absorbiert, der über eine Öffnung 21 in einer Trennwand 61 vom Verdampfer 90 kommt. Die sich ergebende schwache Lösung wird durch den Wärmeaus­ tauscher 47 über Leitungen 65, 67 und 44 sowie den Sprühkopf 43 mittels einer Niedertemperatur-Lösungspumpe 66 gepumpt.

Ein Sekundärfluid, beispielsweise Kühlturmwasser, kann durch den Niedertemperatur-Kondensator 80 und eine Absorberschlan­ ge 64 im Niedertemperatur-Absorber 63 mittels einer Umwälz­ pumpe 82 durch die Leitungen 85, 81 und 83 umgewälzt werden. Der als Beispiel dargestellte Kühlturm 84 kann auch je nach den vorliegenden Anwendungsfällen auch eine Luftschlange sein. Die Leitungen 85, 81 und 83 sind in einer Hintereinan­ derschaltung dargestellt, sie können jedoch auch als Paral­ lelleitung für den Niedertemperatur-Kondensator 80 und den Niedertemperatur-Absorber 63 angeordnet sein.

Ein anderes Sekundärfluid, beispielsweise die Zuleitung ge­ kühlten Wassers zu einem zu klimatisierenden Gebäude, d. h., die Wärmelast, wird mittels einer Umwälzpumpe 97 über Lei­ tungen 96 und 99 durch eine Verdampferschlange 71 im Hoch­ temperatur-Verdampfer 70 und eine Verdampferschlange 90 umgewälzt. Die als Beispiel dargestellte Luftschlange 98 stellt die Wärmemenge dar, die vom gekühlten Wasser abtrans­ portiert werden soll, welches vom Hochtemperatur-Verdampfer 70 und vom Niedertemperatur-Verdampfer 90 bereitgestellt wird. Die Kühlwasserleitung 96 und 99 sind als Reihenanord­ nung dargestellt, sie können aber auch als Parallelleitungen durch den Hochtemperatur-Verdampfer 70 und den Niedertempe­ ratur-Verdampfer 90 angeordnet sein.

In den vorausgegangenen Beschreibungen soll die Bezugnahme auf eine Einrichtung als "Hochtemperatur"-Einrichtung, bei­ spielsweise die Hochtemperatur-Kühlmittelpumpe, nicht not­ wendigerweise als eine Pumpe verstanden werden, die bei außerordentlich hohen Temperaturen arbeitet. Vielmehr ist dadurch lediglich beabsichtigt, darauf hinzuweisen, daß die Pumpe Teil des Hochtemperatur-Kühlkreises, d. h. des Kreises ist, der bei relativ höherer Temperatur als der Niedertemperatur-Kühlkreis arbeitet. Entsprechend ist auch die Bezeichnung "Niedertemperatur"-Einrichtung für eine Einrichtung zu verstehen.

Die vorliegende Erfindung wurde anhand von Ausführungsbei­ spielen besprochen. Dem Fachmann sind jedoch Abwandlungen und Ausgestaltungen möglich, ohne daß dadurch der Erfin­ dungsgedanke verlassen wird.

Claims (16)

1. Absorptionskühler mit zwei Einfacheffekt-Absorptions­ systemen, wobei jedes Absorptionssystem einen Generator, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber umfaßt, und wobei ein Absorptionssystem einen in einem ersten Temperaturbereich arbeitenden Absorptionskreis mit einem Kühlmittel und einer Absorberlösung aufweist und das andere Absorptionssystem ein in einem zweiten Temperaturbereich, dessen Maximumtemperatur niedriger als die Maximumtemperatur des ersten Temperaturbereichs ist, arbeitenden Absorptionskreis mit einem Kühlmittel und einer Absorberlösung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmittel und die Absorberlösung im Kondensator (36) und Absorber (53) innerhalb des im ersten Temperaturbe­ reich arbeitenden Absorptionskreises (12) im Wärmeaus­ tausch mit der Absorptionslösung im Generator (42) des im zweiten Temperaturbereich arbeitenden Absorptions­ kreises steht, und daß die Verdampfer (70, 90) in den beiden Absorptionskreisen (12, 14) im Wärmeaustausch mit einer externen Wärmequelle stehen, der Wärme entzogen werden soll.

2. Wärmeabsorptions-Vorrichtung, gekennzeichnet durch einen ersten Absorptionskreis (12), der in einem ersten Tempe­ raturbereich arbeitet, einen zweiten Absorptionskreis (14), der in einem zweiten Temperaturbereich arbeitet, der bezüglich des ersten Temperaturbereiches niedriger ist, wobei der ersten Absorptionsbereich (12) einen Ge­ nerator (32), einen Kondensator (36), einen Verdampfer (70) und einen Absorber (53) aufweist, die miteinander funktionsmäßig verbunden sind, der zweite Absorptions­ kreis (14) einen Generator (42), einen Kondensator (45), einen Verdampfer (90) und einen Absorber (63) aufweisen, die funktionsmäßig miteinander verbunden sind, und der Kondensator (36) und der Absorber (53) des ersten Absorptionskreises (12) im Wärmeaustausch mit dem Generator (42) des zweiten Absorptionskreises (14) steht, und der Kondensator (36) und die Verdampfer (70, 90) des ersten (12) und des zweiten (14) Absorptionskreises in Wärmeaustausch mit einer externen Wärmequelle stehen.

3. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Absorptionskreis (12) und der zweite Absorptionskreis (14) fluidmäßig voneinander getrennt sind.

4. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Absorptionskreis (14) Lithiumbromid und Wasser als Absorptionslösung und Wasser als Kühlmittel enthält.

5. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Absorp­ tionskreis (14) in einem Temperaturbereich von etwa 0°C bis etwa 130°C arbeitet.

6. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Absorp­ tionskreis (14) Ammoniak und Wasser als Absorptionslö­ sung und Ammoniak als Kühlmittel enthält.

7. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Absorp­ tionskreis (12) Lithiumbromid und Wasser mit einem Antikristallisationszusatz als Absorptionslösung und Wasser als Kühlmittel enthält.

8. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Absorp­ tionskreis (12) in einem Temperaturbereich von etwa 0°C bis etwa 280°C arbeitet.

9. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3, 5, 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Absorptionskreis (14) Lithiumbromid und Wasser mit einem Antikristallisationszusatz als Absorptionslösung und Wasser als Kühlmittel enthält.

10. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Absorptionskreis (12) Ammoniak und Wasser als Absorp­ tionslösung und Ammoniak als Kühlmittel enthält.

11. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Absorptionskreis (12) Natriumhydroxid und Wasser als Absorptionslösung, sowie Wasser als Kühlmittel enthält.

12. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer (70 bzw. 90) des ersten und zweiten Absorptions-Kreises (12 bzw. 14) eine Verdampferschlange (71 bzw. 91) zum Wärme­ austausch zwischen dem Kühlmittel im jeweiligen Verdamp­ fer (70 bzw. 90) sowie ein Sekundärfluid in der Schlange (71 bzw. 91) aufweist.

13. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die externe Wärme­ quelle eine innerhäusige und eine außerhäusige Wärme­ quelle umfaßt, und daß der Kondensator (45) und der Ab­ sorber (63) des zweiten Absorptionskreises (14) in Wär­ meaustausch mit der anderen der beiden Wärmequellen steht, wobei der Kondensator (45) und der Absorber (63) des zweiten Absorptionskreises (14) eine Kondensator­ schlange (80) und eine Absorberschlange (64) für den Wärmeaustausch zwischen Kühlmittel und einer Absorp­ tionslösung sowie eine Sekundärlösung in den Schlangen (80 bzw. 64) aufweisen.

14. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärfluid in den Verdampferschlangen (71, 91) in Wärmeaustausch mit der innerhäusigen Wärmequelle steht, so daß diese ge­ kühlt wird, und daß das Sekundärfluid in der Kondensa­ torschlange (80) und den Absorberschlange (64) in Wärme­ austausch mit der außerhäusigen Wärmequelle steht.

15. Wärmeabsorptionsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sekundärfluid in der Kondensatorschlange (80) und der Absorberschlange (64) in Wärmeaustausch mit der innerhäusigen Wärmequelle steht und diese dadurch beheizt wird, und daß das Sekun­ därfluid in den Verdampferschlangen (71, 91) im Fluid- Wärmeaustausch mit der außerhäusigen Wärmequelle steht.

16. Wärmeabsorptionsverfahren, dadurch gekenn­ zeichnet, daß

• a) ein erster Absorptionskreis in einem ersten Tempera­ turbereich betrieben wird, und der erste Absorptionskreis einen Generator, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber aufweist, die miteinander zusammenwirken,
• b) ein zweiter Absorptionskreis innerhalb eines zweiten Temperaturbereichs betrieben wird, der niedriger ist als der erste Temperaturbereich, wobei der zweite Absorp­ tionskreis einen Generator, einen Kondensator, einen Verdampfer und einen Absorber aufweist, die funktions­ mäßig miteinander zusammenwirken,
• c) das Kühlmittel und die Absorberlösung des Kondensa­ tors und des Absorbers des ersten Absorptionskreises mit der Absorptionslösung des Generators des zweiten Absorp­ tionskreises Wärme austauschen, und
• d) der Verdampfer des ersten Absorptionskreises und der Verdampfer des zweiten Absorptionskreises in thermischer Verbindung mit einer externen Wärmequelle stehen, um dieser Wärmequelle Wärme zu entziehen.