EP3052869A1 - Absorptionskälteprozess und absorptionskältemaschine - Google Patents

Absorptionskälteprozess und absorptionskältemaschine

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Publication number
EP3052869A1
EP3052869A1 EP14780467.8A EP14780467A EP3052869A1 EP 3052869 A1 EP3052869 A1 EP 3052869A1 EP 14780467 A EP14780467 A EP 14780467A EP 3052869 A1 EP3052869 A1 EP 3052869A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sorbent
channel
absorption
heat
absorber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP14780467.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Schwerdt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Publication of EP3052869A1 publication Critical patent/EP3052869A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/04—Heat pumps of the sorption type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B15/00—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type
    • F25B15/02—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas
    • F25B15/06—Sorption machines, plants or systems, operating continuously, e.g. absorption type without inert gas the refrigerant being water vapour evaporated from a salt solution, e.g. lithium bromide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B35/00—Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption
    • F25B35/02—Boiler-absorbers, i.e. boilers usable for absorption or adsorption using a liquid as sorbent, e.g. brine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B37/00—Absorbers; Adsorbers
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27—Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62—Absorption based systems

Definitions

  • the invention relates to an absorption cooling process, for the provision of
  • a sorbent for absorbing and / or desorbing a refrigerant in the vacuum through a Sorptionsffenkanal at least one phase change module in the form of a
  • Absorbers and / or a desorber is passed. Furthermore, the invention relates to an absorption chiller of the type mentioned with an absorber, a desorber and a sorbent circulation between the absorber and the desorber. Absorption refrigeration processes utilize existing heat to provide refrigeration capacity
  • the heat is in a desorber on a
  • Sorbent transferred in which a refrigerant is absorbed.
  • the refrigerant is desorbed.
  • the refrigerant passes from the liquid phase into the gas phase and is then passed into a, for example, water-cooled, condenser, in which the refrigerant condenses with heat, that is liquefied, is.
  • the liquefied refrigerant is released into an evaporator and evaporated therein.
  • the refrigerant absorbs a considerable amount of heat in the form of heat of vaporization, whereby useful cooling capacity is provided at a low temperature level.
  • Cooling capacity can be used for different cooling purposes.
  • a particularly preferred use is the building air conditioning in the commercial and private sector.
  • the vaporized refrigerant is not released to the environment, but added for the purpose of recycling in an absorber again from the sorbent.
  • the sorbent is fed to the absorber coming from the desorber. Due to the absorption of the refrigerant in the sorbent is in
  • the sorbent is circulated by means of a pump in the sorbent circuit, the pressure side of the pump, the desorber is provided.
  • the desorber is under a higher pressure than the absorber, since the refrigerant vapor in the desorber due to higher temperature has a higher vapor pressure.
  • the sorbent Before entering the absorber, the sorbent is depressurized via a throttle, so that the sorbent in the absorber is at a lower pressure level.
  • the sorbent supplied to the desorber is preheated by the sorbent leaving the desorber, the sorbent leaving the desorber being simultaneously pre-cooled for absorption in the absorber. This is done in an indirect heat exchanger through which the sorbent streams flow separately.
  • the sorbent enriched with refrigerant in the absorber is fed to the desorber for renewed desorption of the refrigerant. In this way, both the refrigerant and the sorbent are recycled, the
  • Sorbent is conducted in a closed sorbent circuit.
  • the pressure level on which the absorption cooling process takes place depends on the sorbent (absorbent) and refrigerant system used
  • the sorbent can be used in the desorber as well as in the absorber under reduced pressure, i. at pressures below normal ambient pressure or
  • Temperature level is incurred and often can hardly be used on the spot makes sense.
  • Useful heat of a solar thermal system is incurred. However, it can also be used, for example, district heating or industrial process waste heat.
  • absorption chillers there is a need for small, on-demand mobile, lower power units. This can for example be in the range of 100 W to 10 kW.
  • a disadvantage of such absorption chillers are the high specific equipment costs. Therefore, there is currently a desire to reduce the volume and weight of corresponding absorption chillers. This can be done, for example, by plate absorbers and / or
  • Plate desorber can be achieved, which can be formed as modules and put together into so-called stacks or stacks, similar to fuel cell stacks. In this way, the volume, weight and, ultimately, the cost of absorption chillers can be reduced.
  • the modules in the form of an absorber and / or desorber have a sorbent channel for absorption or desorption, through which sorbent flows.
  • a heat transfer channel is provided, which is flowed through, for example, by warm or cold water.
  • only a thin partition wall is provided for a favorable heat transfer between the heat carrier channel and the sorbent channel. It would be desirable to make the channels and the partition as narrow as possible or thin, in order to provide a stack that has very many absorber modules and / or Desorbermodule at low height and thus allows high specific power. In practice, however, it has been shown that the modules can not be reduced arbitrarily. Neither the partition nor the sorbent channel or the heat transfer channel can be made arbitrarily narrow. The thinner the partition is formed, the easier the partition wall can deform due to the pressure differences of the media, resulting in uneven
  • Sorbent channel and / or the heat transfer channel reduces the performance of a phase change module and thus the specific power of the stack.
  • the present invention has the object, the
  • the object is achieved according to claim 1 by an absorption cooling process of the type mentioned, in which the sorbent for receiving
  • Absorption heat and / or for the delivery of Desorptionskor in negative pressure through a heat transfer channel of the at least one phase change module is passed and wherein the sorbent in at least one heat exchanger at least partially emits the heat of absorption to a heat transfer medium and / or the heat of desorption at least partially from one
  • Heat transfer medium absorbs.
  • Sorptionsstoffniklauf a heat exchanger for emitting heat of absorption to a separate heat transfer medium and / or for receiving desorption heat is provided by a separate heat transfer medium.
  • the invention has therefore recognized that higher specific cooling capacities can be realized with smaller absorption refrigeration machines and thus with correspondingly lower costs, if in the absorber and / or desorber instead of a separate heat transfer medium for supplying Desorptionsblaze for
  • Soprtionsmittel and / or for dissipating heat of absorption from the sorbent and the heat transfer channel is traversed by the sorbent. This allows, namely, the pressure difference between the Sorptionsstoffkanal and the
  • Sorbent channel on the one hand and the heat transfer channel on the other hand are Sorbent channel on the one hand and the heat transfer channel on the other hand.
  • the heat transfer channel of the absorber and / or the desorber is flowed through with sorbent, it is necessary for the actual
  • Heat removal from the absorption cooling process of another heat exchanger which allows a heat exchange with a separate heat transfer medium.
  • This heat exchanger is in the sorbent circuit between the absorber and the Desorber provided. This also means that the design effort of
  • Absorption chiller is higher than in the prior art. According to the invention, however, it has surprisingly been recognized that this additional design effort is more than compensated for by the increase of the specific power to be achieved thereby.
  • the advantage achieved by the invention can be achieved both with respect to the absorber and to the desorber. However, this will be particularly preferred for the absorber, since this is usually operated at a still somewhat lower pressure level than the desorber. In other words, the heat transfer channel of the desorber directly with a separate, providing the heat
  • Heat transfer medium such as in the form of warm water to be flowed through.
  • Heat transfer channel of the absorber flows through sorbent to the
  • Absorption heat is at least partially released to another medium.
  • This may be gaseous (e.g., air) or liquid (e.g., cooling water). The latter, however, will be preferred to reduce the space.
  • the heat exchange is also due to the negative pressure of the sorbent preferably indirectly, ie without direct contact of the heat exchanging media with each other, take place.
  • the flow of sorbent irrespective of the concentration of the substance absorbed in the sorbent, is referred to as a sorbent stream
  • the refrigerant may form a separate refrigerant flow between the desorber and the absorber.
  • the sorbent stream fed to the sorbent channel of a phase change module is preferably identical to that from the sorbent channel of the phase change module withdrawn sorbent stream, even if it has more or less refrigerant or in other words enriched with refrigerant or depleted. However, it is different when a sorbent stream is divided into two or more streams. Then the sub-streams each separate
  • Each of the partial flows is preferably considered as long as the same sorbent stream until it is divided again or combined with other sorbent streams.
  • the design effort can be reduced, for example, that the heat exchanger sorbent from several absorbers or
  • Absorber modules of a stack of an absorption chiller is supplied.
  • the heat exchanger can then also be made sufficiently robust, so that the pressure difference between the media streams leads to no appreciable deformation of the partition wall between the media streams.
  • absorber can be in the desorber both the
  • Heat transfer medium for example in the form of warm water, is transferred to the heat transfer medium flowing through the sorbent stream, in a separate heat exchanger.
  • This is also preferably be provided for indirect heat exchange with a liquid heat transfer medium.
  • this heat exchanger can be designed to simultaneously use useful heat for a plurality of desorber or desorber modules of a stack
  • the absorber modules and / or the desorber modules are designed to be similar, preferably of identical construction.
  • the absorbers and / or desorbers can be combined into stacks, for example by stacking on top of each other, around a high mass and heat exchange surface
  • the capacitor, the evaporator, the at least one pump and the at least one heat exchanger provided only once and the stack of absorber modules and Desorbermodulen or the stacks of either absorber modules or
  • the absorbers and / or the desorbers are connected in parallel, and thus through which sorbents are flowed through in parallel with one another, preferably the same. Additionally or alternatively, a plurality of sorbent channels and / or heat transfer channels may be provided in each absorber and / or desorber.
  • the sorbent is circulated between the at least one heat carrier channel and the at least one heat exchanger. So the sorbent is not just in the actual
  • the absorber and the desorber there is also at least one additional partial circuit, which leads sorbent between the absorber or the desorber and the associated heat exchanger in a circle. If the partial circuit is assigned to the desorber, the partial circuit is not passed through the absorber. If the partial circuit is assigned to the absorber alternatively or additionally, the partial circuit is not passed through the desorber. This allows an efficient operation of the absorption cooling process, because then expedient heat dissipated and / or heat can be supplied. However, the at least one partial circuit is preferably not decoupled from the actual sorbent circuit between the absorber and the desorber. Rather, an exchange of sorbent between the
  • the coupling of the sorbent circuit and the at least one partial circuit can be carried out simply and procedurally expedient if the
  • Sorbent channel is at least partially mixed. This applies to both phase change modules in the form of an absorber and a desorber, wherein preferably both phase change modules a corresponding separate
  • Partial circuit can be assigned. However, such a partial cycle can also be assigned only to the absorber or only to the desorber. The two
  • Sorbent streams from the respective heat carrier channel and the respective sorbent channel are therefore preferably merged nach.dem flowing through the heat transfer channel and the sorbent channel.
  • the partial circuit is assigned to the absorber, this preferably takes place only after the adsorber leaving the sorbent channel of the absorber and having been enriched with refrigerant passes the desorber and at least partially discharges the previously received refrigerant there.
  • the sorbent flowing from the desorber to the absorber is mixed with the sorbent flowing from the heat carrier channel of the absorber.
  • Sorbent channel desorber leaving, depleted with refrigerant sorbent has passed the absorber and has been enriched there with refrigerant again.
  • the sorbent flowing from the absorber to the desorber is mixed with the sorbent flowing out of the heat carrier channel of the desorber. It is particularly preferred in this context, if that the
  • Sorptionsffenstrom is first passed through the sorbent channel of the desorber, before the sorbent stream is at least partially mixed with the heat transfer channel of the absorber flowing through the sorbent stream, or vice versa.
  • This has the advantage that the sorbent stream enriched with refrigerant in the absorber is used only in the desorber, instead of depleting the concentration of the refrigerant beforehand by backmixing with another sorbent stream.
  • the sorbent streams are separated prior to entering the sorbent channel and the heat transfer channel of the absorber and / or desorber, preferably after passing through a heat exchanger for heating or cooling the sorbent. Before the separation of the sorbent streams, these can one
  • Entering the sorbent channel and the heat transfer channel of the desorber and / or absorber have at least substantially the same pressure and / or substantially the same temperature. Since it is generally preferred to operate the absorber at a low temperature level and the desorber at a higher temperature level, it makes sense when coming from the desorber, by the
  • At least one heat exchanger conducted sorbent is then divided into several streams to be passed into the at least one sorbent channel and the at least one heat transfer channel at least one absorber. Then, in the case of an absorber, both the at least one sorbent channel and the sorbent stream fed to the at least one heat carrier channel are then cooled. In the case of a subcircuit associated with the desorber, alternatively or additionally, both the sorbent stream fed to the sorbent channel and to the heat carrier channel of the desorber are heated.
  • Sorbent channel and heat transfer channel enters some sorbent from one in the other channel. Although this can lead to a corresponding change in concentration of refrigerant, but is otherwise less critical for the
  • the advantages of the absorption cooling process are obtained in particular if the negative pressure of the sorbent in the sorbent channel and in the heat transfer channel of the corresponding phase conversion module is at least 50 mbar (relative), in particular at least 100 mbar (relative). These pressures are relative pressures, ie the negative pressure compared to the ambient pressure or normal air pressure. In the case of pressure data without a special note or with the addition (absolute), these are absolute pressures. Underpressures of 50 mbar (relative) or 100 mbar (relative) in the sorbent channel would already be sufficient to deform partitions between the Sorptionsffenal and the heat transfer channel, such as when through the heat transfer medium under
  • Ambient pressure or normal air pressure or a pressure caused by further pumping pressure would flow. This is the case, in particular, if a sheet metal or a foil of metal and / or plastic is used as the dividing wall.
  • the advantages are all the greater if the pressure of the sorbent in the sorbent channel and in the heat transfer channel is less than 0.8 bar (absolute), preferably less than 0.5 bar (absolute), more preferably less than 0.25 bar (absolute), especially less than 0.1 bar (absolute).
  • the at least one phase change module is preferably an absorber and / or a desorber for the reasons mentioned. It can also be provided that an entire stack of, preferably stacked, absorbers and / or desorbers is provided. The absorber modules and / or the desorber modules are then preferably similar. Further preferably, the absorber modules and / or Desorbermodule are formed substantially identical, for example, to use a large number of identical parts. It is particularly preferred if the at least one phase change module
  • Membrane absorber and / or a membrane desorber is. These modules can namely be made very space-saving.
  • the sorbent channel is via a semipermeable membrane suitable for the
  • Hollow fiber membranes used to dissipate heat in a simple manner parallel to the sorption or to be able to supply heat.
  • Lithium bromide (LiBr) solution and / or as a refrigerant, preferably water, an alcohol or the like is used. Then the absorption cooling process is preferably carried out at low pressures. These are included, for example
  • absorption chiller it is preferably in accordance with the described absorption cooling process in terms of
  • Absorption refrigeration machine preferably, when the at least one heat exchanger is provided in at least one sub-circuit of sorbent and wherein the at least one partial circuit includes the absorber and / or the desorber.
  • the subcircuit of the absorber thus leads - if available - to bypass the desorber, while the subcircuit of the desorber - if present - to bypass the absorber.
  • undesirable accumulation or depletion of the sorbent with respect to the refrigerant is avoided.
  • the partial circuit may be connected to a line via which the partial circuit with a sorbent channel of the absorber or
  • Desorber is connected. This line is preferably used for supplying sorbent from the subcircuit to the sorbent channel. It can thus from the partial circuit via the corresponding line a sorbent stream
  • Partial circuit is assigned. So can a pressure equalization and a
  • Concentration compensation between the sorbent in the sorbent channel and the heat transfer channel can be achieved.
  • a line connecting the partial circuit with a sorbent channel of the absorber or desorber may be provided. This can serve to feed sorbent from the sorption channel to the subcircuit. It is further preferred in this context if the sorbent from the sorbent channel of the absorber is fed to the subcircuit of the desorber or the sorbent from the sorbent channel of the desorber to the subcircuit of the absorber. This leads to a pressure equalization of the two partial flows while avoiding a significant change in the concentration of refrigerant in the sorbent.
  • the at least one heat exchanger of the corresponding subcircuit associated with the absorber and / or the desorber can be arranged between the lines connected to the subcircuit for supplying sorbent to the subcircuit and for discharging sorbent from the subcircuit. Then, the common sorbent stream can be cooled or heated in the heat exchanger. Subsequently, the sorbent stream can be divided into then preferably equal tempered sorbent streams.
  • the heat exchanger is preferably in the flow direction of the sorbent after the line for supplying sorbent to the subcircuit and before the line for supplying
  • Sorbent provided to the sorbent channel of the absorber or desorber.
  • FIG. 1 shows a process flow diagram of an absorption cooling process
  • Fig. 2 is a process flow diagram of a first invention
  • Fig. 4 is an absorber of an absorption chiller of
  • FIG. 1 shows schematically an absorption cooling process known from the prior art.
  • the absorption chiller 1 for performing the absorption refrigeration process has an absorber 2, a desorber 3, a
  • Sorbent circuit 6 is supplied in the desorber 3 heat 7 via hot water, whereby the sorbent is heated and the absorbent absorbed in the sorbent refrigerant is partially desorbed.
  • the refrigerant passes
  • the refrigerant in the condenser 4 is withdrawn via a water cooling means of cooling water heat 8.
  • the now liquid refrigerant is then evaporated in the evaporator 5.
  • the refrigerant cools considerably, which is why the environment can be withdrawn for the purpose of a building cooling heat 9 at a relatively low temperature level.
  • the refrigerant is then re-absorbed in the sorbent. This happens under release of
  • Sorbent absorbed refrigerant is circulated.
  • a pump 12 is provided for circulating the sorbent.
  • the desorber 3 and the suction side of the absorber 2 is arranged.
  • the sorbent flowing back from the desorber 3 is expanded by means of a throttle 13.
  • a throttle 13 For preheating the desorber 3 supplied sorbent of this sorbent stream exchanges heat in a heat exchanger 14 with the heat leaving the desorber 3 and therefore warmer
  • an additional partial circuit of the sorbent comprising an additional heat exchanger 17 and the absorber 2.
  • the absorber 2 has, as in the prior art, a sorbent channel through which sorbent flows to absorb refrigerant.
  • a heat transfer channel is provided, via which during the absorption of the refrigerant absorption heat can be dissipated in the sorbent, so that the sorbent for receiving the refrigerant is not heated too much.
  • both the sorbent channel and the heat transfer channel of sorbent are both the sorbent channel and the heat transfer channel of sorbent
  • a cooling medium 18 in particular cooling water, cooled.
  • the sorbent circuit 6 between the absorber 2 and the desorber 3 and the absorber associated with the subcircuit are before the complementary
  • Heat exchanger 17 and in the illustrated and so far preferred
  • Interconnection can be dispensed with a supplementary pump in the partial circuit 16 of the absorber 2. This is in both the sorbent circuit 6 and in
  • Partial circuit 16 a throttle 13,19 provided, which is not mandatory. About the throttle 19 may, if necessary, a small pressure difference between the
  • Heat transfer channel and the sorbent channel of the absorber 2 are set to the thin partition between sorbent channel and the
  • Heat transfer channel to impose a desired shape, position or curvature.
  • each between the heat exchanger 17 and the absorber 2 chokes to adjust the pressures in both channels of the absorber 2 independently.
  • the sorbent in the partial circuit 16 is supplied to the heat carrier channel of the absorber 2, while the sorbent of the sorbent circuit 6 is passed through the sorbent channel of the absorber 2 and then to the desorber 3.
  • a further absorption cooling process is shown schematically, in which the corresponding absorption chiller 21 in comparison with the
  • Absorption chiller 20 of FIG. 2 has a second sub-circuit 22 for the sorbent.
  • This second partial circuit 22 has the same as the first
  • Partial circuit 16 an additional heat exchanger 23 and an additional pump 24. After the preheating of the sorbent, the sorbent is passed through the sorbent stream coming from the desorber 3 through the pump 24 and then through the heat exchanger 23.
  • the sorbent stream is heated by the heat transfer 7 providing heat transfer medium.
  • the heat transfer medium is warm water.
  • Desorber 3 heat transfer channel fed sorbent while the remaining sorbent stream via an optional throttle 25 for setting a small differential pressure between the sorbent channel and the
  • Heat transfer channel of the desorber 3 is passed into the sorbent channel of the desorber 3, where the sorbent emits refrigerant by desorption.
  • the heat removed from the sorbent of the sorbent channel is at least partially replaced by the sorbent flowing through the heat transfer channel transferring heat to the sorbent in the sorbent channel.
  • the refrigerant depleted sorbent from the sorbent channel then flows in the direction of the absorber 2, while the sorbent from the heat transfer channel through a throttle 26 and back into the pump 24 for conveying the sorbent to the desorber 3 and through the second partial circuit 22 flows.
  • Heat transfer channel can be used or adjusted to impose a desired shape, position or curvature of the thin partition between the sorbent channel and the heat transfer channel.
  • the absorbers 2 and the desorbers 3 according to FIGS. 2 and 3 are in particular membrane absorber modules and membrane desorber modules. Their structure corresponds to each other. The processes occurring therein and the material flows are merely inversely to one another. The processes are explained with reference to a schematic cross section of a membrane absorber module according to FIG. 4.
  • the absorber 30 has a plurality of steam chambers which are filled with porous structures 32. In the porous structures 32 enters the vaporized refrigerant 33, which is in the illustrated and so far preferred absorber 30 is water.
  • Refrigerant 33 passes through a semi-permeable membrane 34, which may rest on a support grid 35 in the illustrated and so far preferred absorber module, into the sorbent 36, which flows through a very narrow sorbent channel 37.
  • the refrigerant 33 is absorbed by the sorbent 36.
  • the released heat of absorption is at least partially discharged through a partition wall 38 in the form of a sheet or a foil of metal and / or plastic to the flowing through the heat transfer channel 39 sorbent 40.
  • the heat carrier channel 39 is formed in the illustrated and so far preferred absorber 30 substantially wider than the sorbent channel 37 and the adjacent sorbent channels 37.
  • substantially more sorbent 40 flows through the heat transfer channel 39 than through the adjacent sorbent channel 37 and the adjacent Sorptionsffenkanäle 37 to the sorbent 36 sufficiently cool in at least one sorbent channel 37.
  • a plurality of steam chambers 31, sorbent channels 37 and heat transfer channels 39 are provided. However, this is not necessarily the case.
  • the sorbent channel 37 and the heat transfer channel 39 can be made very thin and can also a very thin film as a partition 38 for the separation of the sorbent channel 37 from the heat transfer channel 39th be used.
  • the resulting phase change module is thus very shallow and thus can be used together with similar modules to form a flat stack.

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Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Absorptionskälteprozess, zur Bereitstellung von Kälteleistung unter Verwendung von Wärme (7). Um insbesondere kleine Kälteleistungen kostengünstig bereitstellen zu können, wird ein solcher Absorptionskälteprozess vorgeschlagen, bei dem ein Sorptionsmittel (36) zur Absorption und/oder Desorption eines Kältemittels (33) im Unterdruck durch einen Sorptionsmittelkanal (37) wenigstens eines Phasenwechselmoduls in Form eines Absorbers (2, 30) und/oder eines Desorbers (3) geleitet wird, bei dem das Sorptionsmittel (40) zur Aufnahme von Absorptionswärme und/oder zur Abgabe von Desorptionswärme im Unterdruck durch einen Wärmeträgerkanal (39) des wenigstens einen Phasenwechselmoduls geleitet wird und bei dem das Sorptionsmittel (40) in wenigstens einem Wärmetauscher (17, 23) die Absorptionswärme wenigstens teilweise an ein Wärmeträgermedium abgibt und/oder die Desoptionswärme wenigstens teilweise von einem Wärmeträgermedium aufnimmt.

Description

Absorptionskälteprozess und Absorptionskältemaschine
Die Erfindung betrifft einen Absorptionskälteprozess, zur Bereitstellung von
Kälteleistung unter Verwendung von Nutzwärme, bei dem ein Sorptionsmittel zur Absorption und/oder Desorption eines Kältemittels im Unterdruck durch einen Sorptionsmittelkanal wenigstens eines Phasenwechselmoduls in Form eines
Absorbers und/oder eines Desorbers geleitet wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Absorptionskältemaschine der genannten Art mit einem Absorber, einem Desorber und einem Sorptionsmittelkreislauf zwischen dem Absorber und dem Desorber. Absorptionskälteprozesse nutzen vorhandene Wärme, um Kälteleistung zur
Verfügung zu stellen. Die Wärme wird dabei in einem Desorber auf ein
Sorptionsmittel übertragen, in dem ein Kältemittel absorbiert ist. Infolge der
Erwärmung des Sorptionsmittels wird das Kältemittel desorbiert. Dabei geht das Kältemittel aus der flüssigen Phase in die Gasphase über und wird sodann in einen, beispielsweise wassergekühlten, Kondensator geleitet, in dem das Kältemittel unter Wärmeabgabe kondensiert, also verflüssigt, wird. Das verflüssigte Kältemittel wird in einen Verdampfer entspannt und darin verdampft. Dabei nimmt das Kältemittel eine erhebliche Wärmemenge in Form von Verdampfungswärme auf, wodurch nutzbare Kälteleistung auf einem niedrigen Temperaturniveau bereitgestellt wird. Die
Kühlleistung kann zu verschiedenen Kühlzwecken genutzt werden. Eine besonders bevorzugte Verwendung ist die Gebäudeklimatisierung im gewerblichen sowie privaten Bereich.
Das verdampfte Kältemittel wird nicht an die Umgebung abgegeben, sondern zum Zwecke der Kreislaufführung in einem Absorber wieder vom Sorptionsmittel aufgenommen. Das Sorptionsmittel wird dazu dem Absorber vom Desorber kommend zugeleitet. Durch die Absorption des Kältemittels im Sorptionsmittel wird im
Absorber Absorptionswärme frei. Eine übermäßige Erwärmung des Sorptionsmittels im Absorber ist jedoch unerwünscht, da dies den Absorptionsprozess negativ beeinflusst. Um eine übermäßige Erwärmung des Sorptionsmittels zu vermeiden, muss die frei werdende Absorptionswärme wenigstens teilweise an die Umgebung abgeführt werden. Aus diesem Grund ist der Absorber regelmäßig wassergekühlt oder luftgekühlt. Im Absorber und im Kondensator wird Wärme auf einem
Temperaturniveau zwischen dem Temperaturniveau der Wärme zum Antrieb des Absorptionskälteprozesses und dem Temperaturniveau des Verdampfers abgeführt.
Das Sorptionsmittel wird mittels einer Pumpe im Sorptionsmittelkreislauf zirkuliert, wobei druckseitig der Pumpe der Desorber vorgesehen ist. Der Desorber steht unter einem höheren Druck als der Absorber, da der Kältemitteldampf im Desorber infolge höherer Temperatur einen höheren Dampfdruck aufweist. Vor dem Eintritt in den Absorber wird das Sorptionsmittel über eine Drossel entspannt, so dass sich das Sorptionsmittel im Absorber auf einem geringeren Druckniveau befindet. Zudem wird das dem Desorber zugeführte Sorptionsmittel durch das den Desorber verlassende Sorptionsmittel vorgewärmt, wobei das den Desorber verlassende Sorptionsmittel gleichzeitig für die Absorption im Absorber vorgekühlt wird. Dies erfolgt in einem indirekten Wärmetauscher, den die Sorptionsmittelströme getrennt voneinander durchströmen.
Das im Absorber mit Kältemittel angereicherte Sorptionsmittel wird zur erneuten Desorption des Kältemittels dem Desorber zugeführt. Auf diese Weise werden sowohl das Kältemittel als auch das Sorptionsmittel im Kreislauf geführt, wobei das
Kältemittel zwischen dem Absorber und dem Desorber zusammen mit dem
Sorptionsmittel im geschlossenen Sorptionsmittelkreislauf geführt wird. Das
Druckniveau, auf dem der Absorptionskälteprozess abläuft, ist abhängig von dem verwendeten Stoffsystem aus Sorptionsmittel (Absorbens) und Kältemittel
(Absorptiv). Das Sorptionsmittel kann sowohl im Desorber als auch im Absorber im Unterdruck, d.h. bei Drücken unterhalb des normalen Umgebungsdrucks oder
Luftdrucks, vorliegen. Zur Realisierung der Absorptionskälteprozesse dienen sogenannte
Absorptionskältemaschinen. Zum Betrieb dieser Absorptionskältemaschinen ist in der Regel Niedertemperaturwärme ausreichend, die auf einem geringen
Temperaturniveau anfällt und oftmals vor Ort kaum sinnvoll genutzt werden kann. Insbesondere zur Gebäudeklimatisierung ist es bevorzugt, wenn die
Niedertemperaturwärme als Abwärme eines Blockheizkraftwerks oder als
Nutzwärme einer solarthermischen Anlage anfällt. Es kann aber beispielsweise auch Fernwärme oder industrielle Prozessabwärme genutzt werden. Hinsichtlich der Absorptionskältemaschinen besteht Bedarf an kleinen, bedarfsweise mobilen,Einheiten mit eher geringer Leistung. Diese kann beispielsweise im Bereich von 100 W bis 10 kW liegen. Nachteilig an solchen Absorptionskältemaschinen sind jedoch die hohen spezifischen Anlagenkosten. Deshalb besteht derzeit ein Bestreben, das Volumen und das Gewicht entsprechender Absorptionskältemaschinen zu verringern. Dies kann beispielsweise durch Plattenabsorber und/oder
Plattendesorber erreicht werden, die als Module ausgebildet und zu sogenannten Stapeln oder Stacks, ähnlich Brennstoffzellenstacks, zusammengefügt werden können. Auf diese Weise können das Volumen, das Gewicht und letztlich auch die Kosten von Absorptionskältemaschinen gesenkt werden.
Die Module in Form eines Absorbers und/oder Desorbers weisen zur Absorption bzw. zur Desorption einen Sorptionsmittelkanal auf, der von Sorptionsmittel durchströmt wird. Zudem ist ein Wärmeträgerkanal vorgesehen, der beispielsweise von warmem bzw. kaltem Wasser durchströmt wird. Dabei ist für einen günstigen Wärmetransport zwischen dem Wärmeträgerkanal und dem Sorptionsmittelkanal nur eine dünne Trennwand vorgesehen. Es wäre wünschenswert, die Kanäle und die Trennwand möglichst schmal bzw. dünn auszubilden, um einen Stack bereitzustellen, der bei geringer Bauhöhe sehr viele Absorbermodule und/oder Desorbermodule aufweist und somit eine hohe spezifische Leistung ermöglicht. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, dass die Module nicht beliebig verkleinert werden können. Weder die Trennwand noch der Sorptionsmittelkanal oder der Wärmeträgerkanal können beliebig schmal ausgebildet werden. Je dünner die Trennwand ausgebildet wird, desto leichter kann sich die Trennwand durch die Druckdifferenzen der Medien verformen, was zu ungleichmäßigen
Strömungsquerschnitten im Sorptionsmittelkanal und/oder im Wärmeträgerkanal führt. Zudem ist zu berücksichtigen, dass bereits geringe Verformungen der
Trennwand umso größere Auswirkungen auf die entsprechenden
Strömungsquerschnitte haben, je schmaler der Sorptionsmittelkanal und/oder der Wärmeträgerkanal ausgebildet ist. Eine ungleichmäßige Durchströmung des
Sorptionsmittelkanals und/oder des Wärmeträgerkanals mindert die Leistung eines Phasenwechselmoduls und damit die spezifische Leistung des Stacks.
Vor diesem Hintergrund besteht weiter Optimierungsbedarf hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung der Absorptionskältemaschinen zur Erhöhung der spezifischen Leistung entsprechender Stacks. Derzeit wird versucht, die Trennwand in geeigneter Weise in sich zu stabilisieren oder durch andere Bauteile der Module abzustützen. Dies hat sich als wirkungsvoll, aber noch nicht als uneingeschränkt zufriedenstellend erwiesen.
Daher liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, den
Absorptionskälteprozess und die Absorptionskältemaschine jeweils der eingangs genannten Art derart auszugestalten und weiterzubilden, dass insbesondere kleine Kälteleistungen kostengünstiger bereitgestellt werden können.
Die Aufgabe ist gemäß Anspruch 1 durch einen Absorptionskälteprozess der eingangs genannten Art gelöst, bei dem das Sorptionsmittel zur Aufnahme von
Absorptionswärme und/oder zur Abgabe von Desorptionswärme im Unterdruck durch einen Wärmeträgerkanal des wenigstens einen Phasenwechselmoduls geleitet wird und bei dem das Sorptionsmittel in wenigstens einem Wärmetauscher die Absorptionswärme wenigstens teilweise an ein Wärmeträgermedium abgibt und/oder die Desoptionswärme wenigstens teilweise von einem
Wärmeträgermedium aufnimmt.
Darüber hinaus wird die genannte Aufgabe durch eine Absorptionskältemaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12 dadurch gelöst, dass im
Sorptionsmittelkreislauf ein Wärmetauscher zur Abgabe von Absorptionswärme an ein separates Wärmeträgermedium und/oder zur Aufnahme von Desorptionswärme von einem separaten Wärmeträgermedium vorgesehen ist. Die Erfindung hat folglich erkannt, dass höhere spezifische Kälteleistungen bei kleineren Absorptionskältemaschinen und damit mit entsprechend geringeren Kosten realisiert werden können, wenn im Absorber und/oder im Desorber anstelle eines separaten Wärmeträgermediums zum Zuführen von Desorptionswärme zum
Soprtionsmittel und/oder zum Abführen von Absorptionswärme vom Sorptionsmittel auch der Wärmeträgerkanal vom Sorptionsmittel durchströmt wird. Dies erlaubt es nämlich, die Druckdifferenz zwischen dem Sorptionsmittelkanal und dem
Wärmeträgerkanal desselben Phasenwechselmoduls auszugleichen bzw. im
Wesentlichen aufzuheben oder auf einen geringen Wert einzustellen, ohne einen sehr hohen regelungstechnischen Aufwand betreiben zu müssen, der sich wiederum nachteilig auf die Herstellungskosten auswirken würde. Druckunterschiede zwischen dem Sorptionsmittelkanal und dem Wärmeträgerkanal können so insbesondere bis auf minimale Druckdifferenzen aufgehoben werden, die sich durch die
unterschiedlichen Strömungswiderstände beim Durchströmen des
Sorptionsmittelkanals einerseits und des Wärmeträgerkanals andererseits ergeben.
Da erfindungsgemäß auch der Wärmeträgerkanal des Absorbers und/oder des Desorbers mit Sorptionsmittel durchströmt wird, bedarf es für die eigentliche
Wärmezufuhr zum Absorptionskälteprozess und/oder für die eigentliche
Wärmeabfuhr aus dem Absorptionskälteprozess eines weiteren Wärmetauschers, der einen Wärmetausch mit einem separaten Wärmeträgermedium erlaubt. Dieser Wärmetauscher ist im Sorptionsmittelkreislauf zwischen dem Absorber und dem Desorber vorgesehen. Dies bedeutet auch, dass der konstruktive Aufwand der
Absorptionskältemaschine höher ist als im Stand der Technik. Erfindungsgemäß wurde jedoch überraschend erkannt, dass dieser konstruktive Mehraufwand durch die damit zu erreichende Steigerung der spezifischen Leistung mehr als ausgeglichen wird.
Der durch die Erfindung erzielte Vorteil lässt sich sowohl in Bezug auf den Absorber als auch auf den Desorber erzielen. Besonders bevorzugt wird dies jedoch für den Absorber sein, da dieser meist auf einem noch etwas geringeren Druckniveau betrieben wird als der Desorber. Mit anderen Worten kann der Wärmeträgerkanal des Desorbers direkt mit einem separaten, die Wärme bereitstellenden
Wärmeträgermedium, etwa in Form von warmem Wasser, durchströmt werden. In diesem Fall wird jedoch sowohl der Sorptionsmittelkanal als auch der
Wärmeträgerkanal des Absorbers von Sorptionsmittel durchströmt, um die
Absorptionswärme aus dem Sorptionsmittelkanal abzuführen. Die Absorptions wärme wird also von dem das Kältemittel absorbierenden Sorptionsmittelstrom auf den den Wärmeträgerkanal passierenden Sorptionsmittelstrom übertragen. Zum
Ausschleusen der Absorptionswärme wird der den Wärmeträgerkanal passierende Sorptionsmittelstrom einem weiteren Wärmetauscher zugeführt, in dem die
Absorptionswärme wenigstens teilweise an ein anderes Medium abgegeben wird. Dieses kann gasförmig (z.B. Luft) oder flüssig (z.B. Kühlwasser) vorliegen. Letzteres wird jedoch zu Verringerung des Bauraums bevorzugt sein. Der Wärmetausch wird zudem aufgrund des Unterdrucks des Sorptionsmittels vorzugsweise indirekt, also ohne direkten Kontakt der wärmetauschenden Medien untereinander, erfolgen.
Unter einem Sorptionsmittelstrom wird vorliegend der Strom aus Sorptionsmittel unabhängig von der Konzentration des im Sorptionsmittel aufgenommenen
Kältemittels verstanden. Das Kältemittel kann zwischen dem Desorber und dem Absorber einen separaten Kältemittelstrom bilden. Der dem Sorptionsmittelkanal eines Phasenwechselmoduls zugeführte Sorptionsmittelstrom ist vorzugsweise identisch mit dem aus dem Sorptionsmittelkanal des Phasenwechselmoduls abgezogenen Sorptionsmittelstrom, auch wenn dieser mehr oder weniger Kältemittel aufweist oder anders ausgedrückt mit Kältemittel angereichert oder abgereichert ist. Anders verhält es sich jedoch, wenn ein Sorptionsmittelstrom in zwei oder mehr Teilströme aufgeteilt wird. Dann stellen die Teilströme jeweils separate
Sorptionsmittelströme, bei Kreislaufführung Teilkreisläufe, dar. Jeder der Teilströme wird dabei vorzugsweise solange als derselbe Sorptionsmittelstrom angesehen, bis er erneut geteilt oder mit anderen Sorptionsmittelströmen zusammengeführt wird.
Der konstruktive Aufwand kann dabei beispielsweise dadurch vermindert werden, dass dem Wärmetauscher Sorptionsmittel aus mehreren Absorbern oder
Absorbermodulen eines Stacks einer Absorptionskältemaschine zugeführt wird. Der Wärmetauscher kann dann zudem hinreichend robust gefertigt werden, so dass die Druckdifferenz zwischen den Medienströmen zu keiner nennenswerten Verformung der Trennwand zwischen den Medienströmen führt.
Alternativ oder zusätzlich zum Absorber kann im Desorber sowohl der
Sorptionsmittelkanal als auch der Wärmeträgerkanal von Sorptionsmittel
durchströmt werden, wobei vorzugsweise Nutzwärme von einem separaten
Wärmeträgermedium, etwa in Form warmen Wassers, auf den den Wärmeträgerkanal durchströmenden Sorptionsmittelstrom übertragen wird, und zwar in einem separaten Wärmetauscher. Auch dieser wird bevorzugt zum indirekten Wärmetausch mit einem flüssigen Wärmeträgermedium vorgesehen sein. Alternativ oder zusätzlich kann dieser Wärmetauscher dazu ausgebildet sein, gleichzeitig Nutzwärme für mehrere Desorber oder Desorbermodule eines Stacks einer
Absorptionskältemaschine zu übertragen. Dabei wird vorzugsweise ein größerer Sorptionsmittelstrom gemeinsam durch den Wärmetauscher geleitet und
anschließend aufgeteilt, um den verschiedenen Desorbern zugeleitet zu werden.
Im Falle von Absorptionskältemaschinen mit einem Stack aus Absorbern und/oder Desorbern ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn die Absorbermodule und/oder die Desorbermodule ähnlich, vorzugsweise baugleich, ausgebildet sind. Grundsätzlich können die Absorber und/oder Desorber, etwa durch Aufeinanderstapeln, zu Stacks zusammengefasst werden, um eine hohe Stoff- und Wärmeaustauschfläche
bereitzustellen. Zur Verringerung des konstruktiven Aufwands können jedoch der Kondensator, der Verdampfer, die wenigstens eine Pumpe und der wenigstens eine Wärmetauscher nur einmal vorgesehen und dem Stack aus Absorbermodulen und Desorbermodulen oder den Stacks aus entweder Absorbermodulen oder
Desorbermodulen zugeordnet sein. Dabei ist es grundsätzlich bevorzugt, wenn die Absorber und/oder die Desorber parallel geschaltet sind und somit parallel zueinander mit, vorzugsweise dem gleichen, Sorptionsmittel durchströmt werden. Zusätzlich oder alternativ kann in jedem Absorber und/oder Desorber eine Mehrzahl von Sorptionsmittelkanälen und/oder Wärmeträgerkanälen vorgesehen sein.
Bei einer ersten bevorzugten Ausgestaltung des Absorptionskälteprozesses und der Absorptionskältemaschine wird das Sorptionsmittel im Kreislauf zwischen dem wenigstens einen Wärmeträgerkanal und dem wenigstens einen Wärmetauscher geführt. Das Sorptionsmittel wird also nicht bloß im eigentlichen
Sorptionsmittelkreislauf zwischen dem Absorber und dem Desorber im Kreis geführt. Es existiert zudem wenigstens ein weiterer Teilkreislauf, der Sorptionsmittel zwischen dem Absorber oder dem Desorber und dem zugehörigen Wärmetauscher im Kreis führt. Ist der Teilkreislauf dem Desorber zugeordnet, wird der Teilkreislauf nicht durch den Absorber geleitet. Ist der Teilkreislauf alternativ oder zusätzlich dem Absorber zugeordnet, wird der Teilkreislauf nicht durch den Desorber geleitet. Dies ermöglicht einen effizienten Betrieb des Absorptionskälteprozesses, weil dann zweckmäßig Wärme abgeführt und/oder Wärme zugeführt werden kann. Dabei ist der wenigstens eine Teilkreislauf jedoch vorzugsweise nicht von dem eigentlichen Sorptionsmittelkreislauf zwischen dem Absorber und dem Desorber entkoppelt. Vielmehr ist ein Austausch von Sorptionsmittel zwischen dem
Sorptionsmittelkreislauf und dem wenigstens einen Teilkreislauf möglich bzw.
vorgesehen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass der jeweilige Teilkreislauf und der Sorptionsmittelkreislauf wenigstens bezogen auf den Absorber und/oder den Desorber, die unterschiedliche Drücke aufweisen können, im Wesentlichen denselben Druck aufweisen.
Die Kopplung des Sorptionsmittelkreislaufs und des wenigstens einen Teilkreislaufs kann einfach und verfahrenstechnisch zweckmäßig erfolgen, wenn das
Sorptionsmittel nach dem Verlassen des Wärmeträgerkanals und des
Sorptionsmittelkanals wenigstens teilweise vermischt wird. Dies gilt für beide Phasenwechselmodule in Form eines Absorbers und eines Desorbers, wobei vorzugsweise beiden Phasenwechselmodulen ein entsprechender separater
Teilkreislauf zugeordnet sein kann. Es kann aber ein solcher Teilkreislauf auch nur dem Absorber oder nur dem Desorber zugeordnet sein. Die beiden
Sorptionsmittelströme aus dem jeweiligen Wärmeträgerkanal und dem jeweiligen Sorptionsmittelkanal werden also vorzugsweise nach.dem Durchströmen des Wärmeträgerkanals und des Sorptionsmittelkanals zusammengeführt.
Wenn der Teilkreislauf dem Absorber zugeordnet ist, erfolgt dies vorzugsweise erst, nachdem das den Sorptionsmittelkanal des Absorbers verlassende, mit Kältemittel angereicherte Sorptionsmittel den Desorber passiert hat und dort das zuvor aufgenommene Kältemittel wenigstens teilweise wieder abgegeben hat. Anders ausgedrückt wird das vom Desorber zum Absorber strömende Sorptionsmittel mit dem aus dem Wärmeträgerkanal des Absorbers strömenden Sorptionsmittel vermischt. Ist der Teilkreislauf dagegen alternativ oder zusätzlich dem Desorber zugeordnet, erfolgt das Zusammenführen des aus dem Wärmeträgerkanal und dem Sorptionsmittelkanal austretenden Sorptionsmittels nachdem das den
Sorptionsmittelkanal des Desorbers verlassende, mit Kältemittel abgereicherte Sorptionsmittel den Absorber passiert hat und dort wieder mit Kältemittel angereichert worden ist. Anders ausgedrückt wird das vom Absorber zum Desorber strömende Sorptionsmittel mit dem aus dem Wärmeträgerkanal des Desorbers strömenden Sorptionsmittel vermischt. Besonders bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang, wenn das den
Sorptionsmittelkanal durchströmende Sorptionsmittel erst nach dem Durchströmen, vorzugsweise des Sorptionsmittelkanals eines zweiten Phasenwechselmoduls, mit dem den Wärmeträgerkanal des ersten Phasenwechselmoduls durchströmenden Sorptionsmittel wenigstens teilweise vermischt wird. Es kann also vorgesehen sein, dass der den Sorptionsmittelkanal des Absorbers durchströmende
Sorptionsmittelstrom erst durch den Sorptionsmittelkanal des Desorbers geleitet wird, bevor der Sorptionsmittelstrom mit dem den Wärmeträgerkanal des Absorbers durchströmenden Sorptionsmittelstrom wenigstens teilweise vermischt wird, oder umgekehrt. Dies hat den Vorteil, dass der im Absorber mit Kältemittel angereicherte Sorptionsmittelstrom erst im Desorber genutzt wird, anstatt die Konzentration des Kältemittels zuvor durch Rückvermischung mit einem anderen Sorptionsmittelstrom abzureichern. Alternativ oder zusätzlich kann erreicht werden, dass der an Kältemittel arme, den Desorber verlassende Sorptionsmittelstrom zunächst für die
Wiederaufnahme von Kältemittel im Absorber genutzt wird, anstatt die
Kältemittelkonzentration im Sorptionsmittel durch Rückvermischung mit dem
Sorptionsmittel des entsprechenden Teilkreislaufs anzureichern.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Sorptionsmittelströme vor dem Eintreten in den Sorptionsmittelkanal und den Wärmeträgerkanal des Absorbers und/oder des Desorbers, vorzugsweise nach dem gemeinsamen Passieren eines Wärmetauschers zum Aufwärmen oder Abkühlen des Sorptionsmittels, getrennt werden. Vor der Trennung der Sorptionsmittelströme können diese einen
gemeinsamen Sorptionsmittelstrom, etwa in einem hierzu vorgesehenen
Leitungsabschnitt eines Sorptionsmittelkreislaufs, geführt werden. So kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass die Sorptionsmittelströme vor dem
Eintreten in den Sorptionsmittelkanal und den Wärmeträgerkanal des Desorbers und/oder Absorbers wenigstens im Wesentlichen den gleichen Druck und/oder im Wesentlichen die gleiche Temperatur aufweisen. Da es grundsätzlich bevorzugt ist, den Absorber auf einem niedrigen Temperaturniveau und den Desorber auf einem höheren Temperaturniveau zu betreiben, bietet es sich an, wenn das vom Desorber kommende, durch den
wenigstens einen Wärmetaucher geleitete Sorptionsmittel anschließend in mehrere Teilströme aufgeteilt wird, um in den wenigstens einen Sorptionsmittelkanal und in den wenigstens einen Wärmeträgerkanal wenigstens eines Absorbers geleitet zu werden. Dann wird also im Falle eines Absorbers sowohl der dem wenigstens einen Sorptionsmittelkanal als auch der dem wenigstens einen Wärmeträgerkanal zugeführte Sorptionsmittelstrom gekühlt. Im Falle eines dem Desorber zugeordneten Teilkreislaufs wird alternativ oder zusätzlich sowohl der dem Sorptionsmittelkanal als auch der dem Wärmeträgerkanal des Desorbers zugeführte Sorptionsmittelstrom erwärmt.
Vor diesem Hintergrund bietet es sich aus konstruktiver Sicht besonders an, wenn die Teilströme des Sorptionsmittels aus dem jeweiligen Teilkreislauf und dem
eigentlichen Sorptionsmittelkreislauf zunächst zusammengeführt und anschließend gemeinsam durch den wenigstens einen Wärmetauscher geleitet werden. Wenn dem Wärmetauscher zudem Sorptionsmittelströme aus mehreren Absorbern oder mehreren Desorbern eines gemeinsamen Stacks von Absorber- und/oder
Desorbermodulen gemeinsam zugeführt wird, verringert sich der konstruktive Aufwand weiter.
Infolge des Ausgleichs zwischen dem Druck im Sorptionsmittelkanal und dem Druck im Wärmeträgerkanal des jeweiligen Phasenwechselmoduls bietet es sich zur
Verringerung der Bauhöhe eines Modus an, wenn der Sorptionsmittelkanal und der Wärmeträgerkanal durch ein Trennmittel, vorzugsweise in Form eines Blechs oder einer Folie aus Metall und/oder Kunststoff, voneinander getrennt sind. Da sich sowohl im Sorptionsmittelkanal als auch im Wärmeträgerkanal Sorptionsmittel befindet, muss zudem ein geringerer Aufwand getrieben werden, um Undichtigkeiten zu vermeiden. Im Falle geringer Undichtigkeiten hinsichtlich der Trennung von
Sorptionsmittelkanal und Wärmeträgerkanal tritt etwas Sorptionsmittel von einem in den anderen Kanal. Das kann zwar zu einer entsprechenden Konzentrationsänderung an Kältemittel führen, ist aber ansonsten weniger kritisch für den
Absorptionskälteprozess. Die Vorteile des Absorptionskälteprozesses werden insbesondere erhalten, wenn der Unterdruck des Sorptionsmittels im Sorptionsmittelkanal und im Wärmeträgerkanal des entsprechenden Phasenumwandlungsmoduls wenigstens 50 mbar (relativ), insbesondere wenigstens 100 mbar (relativ),beträgt. Bei diesen Drücken handelt es sich um Relativdrücke, also den Unterdruck verglichen mit dem Umgebungsdruck bzw. normalen Luftdruck. Bei Druckangaben ohne einen speziellen Hinweis oder mit dem Zusatz (absolut) handelt es sich um Absolutdrücke. Unterdrücke von 50 mbar (relativ) oder 100 mbar (relativ) im Sorptionsmittelkanal würden bereits ausreichen, um Trennwände zwischen dem Sorptionsmittelkanal und dem Wärmeträgerkanal zu deformieren, etwa wenn durch den Wärmeträgerkanal ein Medium unter
Umgebungsdruck bzw. normalem Luftdruck oder einem durch weitere Pumpen hervorgerufenen Überdruck strömen würde. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn als Trennwand ein Blech oder eine Folie aus Metall und/oder Kunststoff verwendet wird. Die Vorteile sind jedoch umso größer, wenn der Druck des Sorptionsmittels im Sorptionsmittelkanal und im Wärmeträgerkanal weniger als 0,8 bar (absolut), vorzugsweise weniger als 0,5 bar (absolut), weiter vorzugsweise weniger als 0,25 bar (absolut), insbesondere weniger als 0,1 bar (absolut) beträgt. Wenn die
Sorptionsprozesse bei solch geringen Drücken ablaufen, würde ein im
Wärmeträgerkanal unter Umgebungsdruck oder normalem Luftdruck vorliegendes Medium in der Lage sein, selbst verhältnismäßig massive Trennwände zwischen dem Sorptionsmittelkanal und dem Wärmeträgerkanal zu deformieren. Alternativ oder zusätzlich würden in diesem Fall bereits kleinste Undichtigkeiten einen immensen Übertritt von Wärmeträgermedium in den Sorptionsmittelkanal bedingen. Bei dem wenigstens einen Phasenwechselmodul handelt es sich aus den genannten Gründen vorzugsweise um einen Absorber und/oder einen Desorber. Es kann dabei auch vorgesehen sein, dass ein ganzer Stack aus, vorzugsweise übereinander gestapelten, Absorbern und/oder Desorbern vorgesehen ist. Die Absorbermodule und/oder die Desorbermodule ähneln sich dann vorzugsweise. Weiter vorzugsweise sind die Absorbermodule und/oder Desorbermodule im Wesentlichen baugleich ausgebildet, etwa um eine große Zahl an Gleichteilen nutzen zu können. Besonders bevorzugt ist es, wenn das wenigstens eine Phasenwechselmodul ein
Membranabsorber und/oder ein Membrandesorber ist. Diese Module können nämlich sehr platzsparend gefertigt werden. Bei Membranabsorbern oder Membrandesorbern ist der Sorptionsmittelkanal über eine semipermeable Membran, die für das
Kältemittel durchlässig ist, von einem Dampfraum getrennt, dem das Kältemittel dampfförmig zugeführt (Absorber) bzw. aus dem des Kältemittel dampfförmig abgeführt (Desorber) wird. Das Kältemittel wird also im Membrandesorber über die Membran in den Dampfraum ausgetrieben und aus dem Dampfraum abgezogen. Im Membranabsorber wird das Kältemittel in dem Dampfraum geleitet und über die Membran im Sorptionsmittel absorbiert. Im Falle von Membranabsorbern oder Membrandesorbern werden vorzugsweise Flachmembranen und keine
Hohlfasermembranen verwendet, um in einfacher Weise parallel zur Sorption Wärme abführen oder Wärme zuführen zu können.
Die Vorteile der Erfindung können in besonderem Maße erreicht werden, wenn als Sorptionsmittel Lithiumbromid (LiBr) -Lösung, vorzugsweise eine wässrige
Lithiumbromid (LiBr) -Lösung, und/oder als Kältemittel vorzugsweise Wasser, ein Alkohol oder dergleichen verwendet wird. Dann erfolgt der Absorptionskälteprozess nämlich bevorzugt bei geringen Drücken. Diese liegen beispielsweise bei
entsprechenden Stoffsystemen vorzugsweise bei weniger als 100 mbar (absolut). Gute Ergebnisse wurden insbesondere bei Drücken von weniger als 50 mbar (absolut) erreicht. Hinsichtlich der Absorptionskältemaschine ist es vorzugsweise übereinstimmend mit dem beschriebenen Absorptionskälteprozess hinsichtlich der
Absorptionskältemaschine bevorzugt, wenn der wenigstens eine Wärmetauscher in wenigstens einem Teilkreislauf von Sorptionsmittel vorgesehen ist und wobei der wenigstens eine Teilkreislauf den Absorber und/oder den Desorber mit einschließt. Der Teilkreislauf des Absorbers führt also - soweit vorhanden - zu einem Umgehen des Desorbers, während der Teilkreislauf des Desorbers - soweit vorhanden - zu einer Umgehung des Absorbers. Mithin wird eine unerwünschte Anreicherung oder Abreicherung des Sorptionsmittels in Bezug auf das Kältemittel vermieden.
Alternativ oder zusätzlich kann der Teilkreislauf mit einer Leitung verbunden sein, über die der Teilkreislauf mit einem Sorptionsmittelkanal des Absorbers oder
Desorbers verbunden ist. Diese Leitung dient dabei vorzugsweise zum Zuführen von Sorptionsmittel aus dem Teilkreislauf zum Sorptionsmittelkanal. Es kann also aus dem Teilkreislauf über die entsprechende Leitung ein Sorptionsmittelstrom
abgezweigt werden. Dieser Sorptionsmittelstrom kann dann in den
Sorptionsmittelkanal des Phasenwechselmoduls geleitet werden, dem der
Teilkreislauf zugeordnet ist. So kann ein Druckausgleich und ein
Konzentrationsausgleich zwischen dem Sorptionsmittel im Sorptionsmittelkanal und im Wärmeträgerkanal erreicht werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine den Teilkreislauf mit einem Sorptionsmittelkanal des Absorbers oder Desorbers verbindende Leitung vorgesehen sein. Diese kann dem Zuleiten von Sorptionsmittel aus dem Sorptionskanal zum Teilkreislauf vorgesehen dienen. Weiter bevorzugt ist es in diesem Zusammenhang wenn das Sorptionsmittel aus dem Sorptionsmittelkanal des Absorbers dem Teilkreislauf des Desorbers oder das Sorptionsmittel aus dem Sorptionsmittelkanal des Desorbers dem Teilkreislauf des Absorbers zugeleitet wird. Dies führt zu einer Druckangleichung der beiden Teilströme unter Vermeidung einer deutlichen Veränderung der Konzentration an Kältemittel im Sorptionsmittel. Der wenigstens eine Wärmetauscher des entsprechenden dem Absorber und/oder dem Desorber zugeordneten Teilkreislaufs kann zwischen den mit dem Teilkreislauf verbundenen Leitungen zum Zuführen von Sorptionsmittel zum Teilkreislauf und zum Abführen von Sorptionsmittel aus dem Teilkreislauf angeordnet sein. Dann kann der gemeinsame Sorptionsmittelstrom im Wärmetauscher gekühlt oder erwärmt werden. Anschließend kann der Sorptionsmittelstrom aufgeteilt werden in dann vorzugsweise gleich temperierte Sorptionsmittelströme. Dazu ist der Wärmetauscher vorzugsweise in Strömungsrichtung des Sorptionsmittels nach der Leitung zum Zuführen von Sorptionsmittel zum Teilkreislauf und vor der Leitung zum Zuführen von
Sorptionsmittel zum Sorptionsmittelkanal des Absorbers oder Desorbers vorgesehen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer lediglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Verfahrensfließbild eines Absorptionskälteprozesses und einer
Absorptionskältemaschine nach dem Stand der Technik in schematischer Darstellung,
Fig. 2 ein Verfahrensfließbild eines ersten erfindungsgemäßen
Absorptionskälteprozesses und einer ersten erfindungsgemäßen Absorptionskältemaschine in schematischer Darstellung,
Fig. 3 ein Verfahrensfließbild eines zweiten erfindungsgemäßen
Absorptionskälteprozesses und einer zweiten erfindungsgemäßen
Absorptionskältemaschine in schematischer Darstellung und
Fig. 4 ein Absorber eines Absorptionskältemaschine der
Absorptionskältemaschinen nach Fig. 2 und 3 in einer schematischen Querschnittsansicht. In der Fig. 1 ist ein aus dem Stand der Technik bekannter Absorptionskälteprozess schematisch dargestellt. Die Absorptionskältemaschine 1 zur Durchführung des Absorptionskälteprozesses weist einen Absorber 2, einen Desorber 3, einen
Kondensator 4 und einem Verdampfer 5 auf. Zwischen dem Absorber 2 und dem Desorber 3 befindet sich ein Sorptionsmittelkreislauf 6, in dem Sorptionsmittel im Kreislauf vom Absorber 2 zum Desorber 3 und zurückgeführt wird. Dem
Sorptionsmittelkreislauf 6 wird im Desorber 3 Wärme 7 über warmes Wasser zugeführt, wodurch das Sorptionsmittel erwärmt und das im Sorptionsmittel absorbierte Kältemittel teilweise desorbiert wird. Das Kältemittel gelangt
anschließend in den Kondensator 4, wo das Kältemittel kondensiert. Dazu wird dem Kältemittel im Kondensator 4 über eine Wasserkühlung mittels Kühlwasser Wärme 8 entzogen. Das nunmehr flüssige Kältemittel wird anschließend im Verdampfer 5 verdampft. Dabei kühlt sich das Kältemittel erheblich ab, weshalb der Umgebung etwa zum Zwecke einer Gebäudekühlung Wärme 9 auf einem verhältnismäßig niedrigen Temperaturniveau entzogen werden kann. Das Kältemittel wird anschließend erneut im Sorptionsmittel absorbiert. Dies geschieht unter Freisetzung von
Absorptionswärme 10 im Absorber 2, die dem Absorber 2 über Kühlwasser entzogen wird. Das Kältemittel wird also ebenfalls im Kreislauf 11 geführt, wobei der
Sorptionsmittelkreislauf 6 und der Kältemittelkreislauf 11 zwischen dem Absorber 2 und dem Desorber 3 überlappen, da im Sorptionsmittelkreislauf 6 auch im
Sorptionsmittel absorbiertes Kältemittel zirkuliert wird.
Im Sorptionsmittelkreislauf 6 ist eine Pumpe 12 zum Umwälzen des Sorptionsmittels vorgesehen. Druckseitig zur Pumpe 12 ist der Desorber 3 und saugseitig der Absorber 2 angeordnet. Das vom Desorber 3 zurückströmende Sorptionsmittel wird mittels einer Drossel 13 entspannt. Zur Vorwärmung des dem Desorber 3 zugeführten Sorptionsmittels tauscht dieser Sorptionsmittelstrom in einem Wärmetauscher 14 indirekt Wärme mit dem den Desorber 3 verlassenden und daher wärmeren
Sorptionsmittelstrom. Dies führt gleichzeitig zur Vorkühlung dieses
Sorptionsmittelstroms vor dem Eintritt in den Absorber 2. Zum Verdampfen des Kältemittels wird dies durch eine Drossel 15 in den Verdampfer 5 geführt. In der Fig. 2 ist ein Absorptionskälteprozess dargestellt, der auf dem gleichen
Verfahrensprinzip wie der in Fig. 1 dargestellte Absorptionskälteprozess beruht.
Gleiche Bauteile tragen daher gleiche Bezugszeichen. Zur Vermeidung unnötiger Wiederholungen wird daher nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zwischen den Absorptionskälteprozessen eingegangen. Diese Unterschiede betreffen im
Wesentlichen einen zusätzlichen Teilkreislauf des Sorptionsmittels umfassend einen zusätzlichen Wärmetauscher 17 sowie den Absorber 2. Der Absorber 2 weist wie im Stand der Technik einen Sorptionsmittelkanal auf, durch den Sorptionsmittel strömt, um Kältemittel zu absorbieren. Zudem ist ein Wärmeträgerkanal vorgesehen, über den während der Absorption des Kältemittels im Sorptionsmittel Absorptionswärme abgeführt werden kann, damit sich das Sorptionsmittel zur Aufnahme des Kältemittels nicht zu sehr erwärmt. Anders als im Stand der Technik werden jedoch sowohl der Sorptionsmittelkanal als auch der Wärmeträgerkanal von Sorptionsmittel
durchströmt, das zuvor im ergänzenden Wärmetauscher 17 durch ein Kühlmedium 18, insbesondere Kühlwasser, gekühlt wird.
Der Sorptionsmittelkreislauf 6 zwischen dem Absorber 2 und dem Desorber 3 und der dem Absorber zugeordnete Teilkreislauf werden vor dem ergänzenden
Wärmetauscher 17 und bei dem dargestellten und insoweit bevorzugten
Absorptionskälteprozess auch vor der Pumpe 12 zum Zirkulieren des
Sorptionsmittels zusammengeführt, um nach dem Verlassen des Wärmetauschers 17 wieder voneinander getrennt zu werden. Bei der in der Fig. 2 dargestellten
Verschaltung kann auf eine ergänzende Pumpe im Teilkreislauf 16 des Absorbers 2 verzichtet werden. Dafür ist sowohl im Sorptionsmittelkreislauf 6 als auch im
Teilkreislauf 16 eine Drossel 13,19 vorgesehen, was jedoch nicht zwingend ist. Über die Drossel 19 kann bedarfsweise eine geringe Druckdifferenz zwischen dem
Wärmeträgerkanal und dem Sorptionsmittelkanal des Absorbers 2 eingestellt werden, um der dünnen Trennwand zwischen Sorptionsmittelkanal und dem
Wärmeträgerkanal eine gewünschte Form, Lage oder Wölbung aufzuprägen.
Alternativ oder zusätzlich könnten etwa zu demselben Zweck auch im Sorptionsmittelkreislauf 6 und im Teilkreislauf 16 jeweils zwischen dem Wärmtauscher 17 und dem Absorber 2 Drosseln angeordnet sein, um die Drücke in beiden Kanälen des Absorbers 2 unabhängig voneinander einstellen zu können. Das Sorptionsmittel im Teilkreislauf 16 wird dem Wärmeträgerkanal des Absorbers 2 zugeführt, während das Sorptionsmittel des Sorptionsmittelkreislaufs 6 durch den Sorptionsmittelkanal des Absorbers 2 und anschließend zum Desorber 3 geleitet wird.
In der Fig. 3 ist ein weiterer Absorptionskälteprozess schematisch dargestellt, bei dem die entsprechende Absorptionskältemaschine 21 im Vergleich mit der
Absorptionskältemaschine 20 gemäß Fig. 2 einen zweiten Teilkreislauf 22 für das Sorptionsmittel aufweist. Dieser zweite Teilkreislauf 22 weist wie der erste
Teilkreislauf 16 einen zusätzlichen Wärmetauscher 23 und eine zusätzliche Pumpe 24 auf. Das Sorptionsmittel wird nach der Vorwärmung des Sorptionsmittels durch den vom Desorber 3 kommenden Sorptionsmittelstrom durch die Pumpe 24 und dann durch den Wärmetauscher 23 geleitet.
Im Wärmetauscher 23 wird der Sorptionsmittelstrom durch das die Wärme 7 bereitstellende Wärmeträgermedium erwärmt. Beim dargestellten und insoweit bevorzugten Absorptionskälteprozess handelt es sich bei dem Wärmeträgermedium um warmes Wasser. Nach dem Erwärmen des Sorptionsmittels in dem
Wärmetauscher 23 wird der zweite Teilkreislauf 22 abgetrennt und so dem
Wärmeträgerkanal des Desorbers 3 Sorptionsmittel zugeleitet, während der übrige Sorptionsmittelstrom über eine optional vorgesehene Drossel 25 zum Einstellen eines geringen Differenzdrucks zwischen dem Sorptionsmittelkanal und dem
Wärmeträgerkanal des Desorbers 3 in den Sorptionsmittelkanal des Desorbers 3 geleitet wird, wo das Sorptionsmittel durch Desorption Kältemittel abgibt. Die dabei dem Sorptionsmittel des Sorptionsmittelkanals entzogene Wärme wird wenigstens teilweise ersetzt, indem das durch den Wärmeträgerkanal strömende Sorptionsmittel Wärme auf das Sorptionsmittel im Sorptionsmittelkanal überträgt. Das mit Kältemittel abgereicherte Sorptionsmittel aus dem Sorptionsmittelkanal strömt anschließend in Richtung des Absorbers 2, während das Sorptionsmittel aus dem Wärmeträgerkanal durch eine Drossel 26 und zurück in die Pumpe 24 zur Förderung des Sorptionsmittels zum Desorber 3 und durch den zweiten Teilkreislauf 22 strömt. Eine geringe Druckdifferenz zwischen dem Sorptionsmittelkanal und dem
Wärmeträgerkanal kann genutzt oder eingestellt werden, um der dünnen Trennwand zwischem Sorptionsmittelkanal und dem Wärmeträgerkanal eine gewünschte Form, Lage oder Wölbung aufzuprägen.
Bei den Absorbern 2 und den Desorbern 3 gemäß Fig. 2 und Fig. 3 handelt es sich insbesondere um Membranabsorbermodule und Membrandesorbermodule. Deren Aufbau entspricht einander. Die darin ablaufenden Prozesse und die Stoffströme sind lediglich umgekehrt zueinander. Die Prozesse werden anhand eines schematischen Querschnitts eines Membranabsorbermoduls gemäß Fig. 4 erläutert. Der Absorber 30 weist mehrere Dampfräume auf, die mit porösen Strukturen 32 ausgefüllt sind. In die porösen Strukturen 32 gelangt das verdampfte Kältemittel 33, bei dem es sich beim dargestellten und insoweit bevorzugten Absorber 30 um Wasser handelt. Das
Kältemittel 33 tritt durch eine semipermeable Membran 34, die beim dargestellten und insoweit bevorzugten Absorbermodul auf einem Stützgitter 35 aufliegen kann, in das Sorptionsmittel 36 über, das durch einen sehr schmalen Sorptionsmittelkanal 37 strömt. Das Kältemittel 33 wird dabei vom Sorptionsmittel 36 absorbiert. Die dabei frei werdende Absorptionswärme wird wenigstens teilweise über eine Trennwand 38 in Form eines Blechs oder einer Folie aus Metall und/oder Kunststoff an das durch den Wärmeträgerkanal 39 strömende Sorptionsmittel 40 abgegeben. Der
Wärmeträgerkanal 39 ist beim dargestellten und insoweit bevorzugten Absorber 30 wesentlich breiter ausgebildet als der Sorptionsmittelkanal 37 bzw. die angrenzenden Sorptionsmittelkanäle 37. Durch den Wärmeträgerkanal 39 strömt zudem wesentlich mehr Sorptionsmittel 40 als durch den angrenzenden Sorptionsmittelkanal 37 bzw. die angrenzenden Sorptionsmittelkanäle 37, um das Sorptionsmittel 36 im wenigstens einen Sorptionsmittelkanal 37 ausreichend zu kühlen. Beim in der Fig. 4 dargestellten Phasenwechselmodul sind mehrere Dampfräume 31, Sorptionsmittelkanäle 37 und Wärmeträgerkanäle 39 vorgesehen. Dies ist jedoch nicht zwingend der Fall. Da das Sorptionsmittel 36,40 im Wärmeträgerkanal 39 und im Sorptionsmittelkanal 37 im Wesentlichen den gleichen Druck aufweist, können der Sorptionsmittelkanal 37 und der Wärmeträgerkanal 39 sehr dünn ausgebildet werden und kann zudem eine sehr dünne Folie als Trennwand 38 zur Trennung des Sorptionsmittelkanals 37 vom Wärmeträgerkanal 39 verwendet werden. Das sich ergebende Phasenwechselmodul ist folglich sehr flach und kann folglich zusammen mit gleichartigen Modulen zur Bildung eines flachen Stacks verwendet werden.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Absorptionskälteprozess, zur Bereitstellung von Kälteleistung unter Verwendung von Wärme (7),
bei dem ein Sorptionsmittel (36) zur Absorption und/oder Desorption eines Kältemittels (33) im Unterdruck durch einen Sorptionsmittelkanal (37) wenigstens eines Phasenwechselmoduls in Form eines Absorbers (2,30) und/oder eines Desorbers (3) geleitet wird,
bei dem das Sorptionsmittel (40) zur Aufnahme von Absorptionswärme und/oder zur Abgabe von Desorptionswärme im Unterdruck durch einen Wärmeträgerkanal (39) des wenigstens einen Phasenwechselmoduls geleitet wird und
bei dem das Sorptionsmittel (40) in wenigstens einem Wärmetauscher (17,23) die Absorptionswärme wenigstens teilweise an ein Wärmeträgermedium abgibt und/oder die Desorptionswärme wenigstens teilweise von einem
Wärmeträgermedium aufnimmt.
Absorptionskälteprozess nach Anspruch 1,
bei dem das Sorptionsmittel (40) im Kreislauf zwischen dem wenigstens einen Wärmeträgerkanal (39) und dem wenigstens einem Wärmetauscher (17,23) geführt wird.
Absorptionskälteprozess nach Anspruch 1 oder 2,
bei dem das Sorptionsmittel (36,40) nach dem Verlassen des Wärmeträgerkanals (39) und des Sorptionsmittelkanals (37) wenigstens teilweise vermischt wird. Absorptionskälteprozess nach Anspruch 3,
bei dem das den Sorptionsmittelkanal (37) durchströmende Sorptionsmittel (36) nach dem Durchströmen eines zweiten Phasenwechselmoduls mit dem den Wärmeträgerkanal (39) des ersten Phasenwechselmoduls durchströmenden Sorptionsmittel (40) wenigstens teilweise vermischt wird.
Absorptionskälteprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
bei dem ein Strom des Sorptionsmittels (36,40) durch den wenigstens einen Wärmetaucher (17,23) geleitet wird, bei dem anschließend der Strom des Sorptionsmittels (36,40) in mehrere Teilströme aufgeteilt wird und bei dem ein Teilstrom in den Sorptionsmittelkanal (37) und ein Teilstrom in den
Wärmeträgerkanal (39) geleitet wird.
Absorptionskälteprozess nach Anspruch 5,
bei dem die Teilströme des Sorptionsmittels zusammengeführt und anschließend durch den wenigstens einen Wärmetauscher geleitet werden.
Absorptionskälteprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
bei dem das Sorptionsmittel (36,40) im Sorptionsmittelkanal (37) und im
Wärmeträgerkanal (39) durch eine Trennwand (38), vorzugsweise in Form einer Folie, voneinander getrennt sind.
Absorptionskälteprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
bei dem der Unterdruck des Sorptionsmittels (36,40) im Sorptionsmittelkanal (37) und im Wärmeträgerkanal (39) wenigstens 50 mbar (relativ), insbesondere wenigstens 100 mbar (relativ), beträgt.
9. Absorptionskälteprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
bei dem der Druck des Sorptionsmittels (36,40) im Sorptionsmittelkanal (37) und im Wärmeträgerkanal (39) weniger als 0,8 bar (absolut) , vorzugsweise weniger als 0,5 bar (absolut), weiter vorzugsweise weniger als 0,25 bar (absolut), insbesondere weniger als 0,1 bar (absolut), beträgt.
10. Absorptionskälteprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
bei dem als das wenigstens eine Phasenwechselmodul ein Absorber (2,30), vorzugsweise ein Membranabsorber, und/oder ein Desorber (3), vorzugsweise ein Membrandesorber, verwendet wird.
11. Absorptionskälteprozess nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
bei dem als Sorptionsmittel (36,40), vorzugsweise eine wässrige, Lithiumbromid (LiBr) -Lösung und/oder als Kältemittel (33) Wasser verwendet wird.
12. Absorptionskältemaschine (20,21) zum Bereitstellen von Kälteleistung unter Verwendung von Wärme (7), vorzugsweise nach einem der Ansprüche 1 bis 11, mit einem Absorber (2,30), einem Desorber (3) und einem
Sorptionsmittelkreislauf (6,22) zwischen dem Absorber (2,30) und dem
Desorber (3),
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s im Sorptionsmittelkreislauf (6,22) ein Wärmetauscher (17,23) zur Abgabe von Absorptionswärme an ein separates Wärmeträgermedium und/oder zur
Aufnahme von Desorptionswärme von einem separaten Wärmeträgermedium vorgesehen ist. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 12,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Wärmetauscher (17,23) in wenigstens einem Teilkreislauf (16,22) von Sorptionsmittel (36,40) vorgesehen ist und wobei der Teilkreislauf (17,22) den Absorber (2,30) und/oder den Desorber (3) mit einschließt.
Absorptionskältemaschine nach Anspruch 12 oder 13,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s eine den Teilkreislauf (16,22) mit einem Sorptionsmittelkanal (37) des
Absorbers (2,30) oder Desorbers (3) verbindende Leitung zum Zuführen von Sorptionsmittel (36) aus dem Teilkreislauf (16,22) zum Sorptionsmittelkanal (37) vorgesehen ist.
Absorptionskältemaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s eine den Teilkreislauf (16,22) mit einem Sorptionsmittelkanal (37) des
Absorbers (2,30) oder Desorbers (3) verbindende Leitung zum Zuführen von Sorptionsmittel (36) aus dem Sorptionskanal (37) zum Teilkreislauf (16,22) vorgesehen ist.
Absorptionskältemaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , d a s s der Wärmetauscher (17,23) zwischen den mit dem Teilkreislauf (16,22) verbundenen Leitungen vorgesehen ist und, vorzugsweise dass, der
Wärmetauscher (17,23) in Strömungsrichtung des Sorptionsmittels (36,40) nach der Leitung zum Zuführen von Sorptionsmittel (36,40) zum Teilkreislauf (16,22) und vor der Leitung zum Zuführen von Sorptionsmittel (36) zum
Sorptionsmittelkanal (37) des Absorbers (2,30)oder Desorbers (3) vorgesehen ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116642229B (zh) * 2023-06-29 2025-09-30 中国市政工程华北设计研究总院有限公司 用于长期供冷地区建筑的多能耦合供冷热系统及运行方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4333515A (en) * 1980-08-13 1982-06-08 Battelle Development Corp. Process and system for boosting the temperature of sensible waste heat sources
DE3408193C2 (de) * 1984-03-06 1987-04-23 Markus 8058 Erding Rothmeyer Verfahren zum Erhöhen der Temperatur von Wärme durch einen Wärmepumpenprozeß
US4748830A (en) * 1986-02-28 1988-06-07 Hitachi, Ltd. Air-cooled absorption heating and cooling system
US5077986A (en) * 1990-02-09 1992-01-07 Columbia Gas System Service Corp. Energy recovery system for absorption heat pumps

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