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Abgasabsorptionskältemaschine
2.1 Funktionsprinzip
Die Abgasabsorptionskältemaschine (auch Rauchgasabsorptionskältemaschine oder -heizung genannt) nutzt die thermische Energie von Hochtemperatur-Rauchgas (300–600 °C) zur Kühlung oder Heizung. Als zirkulierendes Arbeitsmedium dient eine Lithiumbromidlösung (LiBr). LiBr fungiert dabei als Absorptionsmittel, Wasser als Kältemittel.
Das System besteht im Wesentlichen aus dem Hochtemperaturgenerator (HTG), dem Niedertemperaturgenerator (LTG), dem Kondensator, dem Verdampfer, dem Absorber, dem Hochtemperatur-Wärmetauscher, dem Niedertemperatur-Wärmetauscher, dem automatischen Luftspülsystem, der Vakuumpumpe und der Dosenpumpe usw.
Heizprinzip:Das Kältemittelwasser im Verdampfer verdampft an der Oberfläche des wärmeleitenden Rohrs. Durch die Wärmeabfuhr aus dem Kühlwasser sinkt dessen Temperatur, wodurch Kältemittel erzeugt wird. Der aus dem Verdampfer verdampfte Kältemitteldampf wird von der Mischlösung im Absorber aufgenommen und verdünnt diese. Die verdünnte Lösung im Absorber wird anschließend mittels einer Lösungspumpe zum Niedertemperatur-Wärmetauscher (NT-Wärmetauscher) gefördert. Dort teilt sich der Lösungsstrom in zwei Stränge: Ein Teil gelangt über den Hochtemperatur-Wärmetauscher (HT-Wärmetauscher) zum Heißgas-Verteiler (HT-Wärmetauscher), wo er durch die Abluft des Heißgas-Verteilers erhitzt wird und Kältemitteldampf erzeugt. Die Lösung wird dadurch zu einer konzentrierten Heißgaslösung. Der andere Teil gelangt zum Niedertemperatur-Verteiler (LT-Wärmetauscher), wo er durch den Kältemitteldampf aus dem Heißgas-Verteiler erhitzt wird. Nach der Erzeugung von Kältemitteldampf wird die Lösung zu einer konzentrierten Niedertemperaturlösung. Die konzentrierte Heißgaslösung gibt im Heißtemperatur-Wärmetauscher Wärme ab, bevor sie sich mit der konzentrierten Lösung zu einer Mischlösung vereint. Nachdem die Mischlösung im Niedertemperatur-Wärmetauscher Wärme abgegeben hat und in den Absorber gelangt, nimmt sie den Kältemitteldampf aus dem Verdampfer auf, verdünnt sich und tritt in den nächsten Kreislauf ein. Der vom Wärmeträger erzeugte Kältemitteldampf/-wasser wird im Kondensator zu Kältemittelwasser abgekühlt, das anschließend durch ein Drosselventil weiter entspannt wird. Das entspannte Kältemittelwasser wird dann in den Verdampfer geleitet, wo es verdampft und zur Kälteerzeugung genutzt wird. Anschließend beginnt der nächste Kreislauf.
Heizprinzip:Der Kühlwasserkreislauf wird daher gestoppt. Die verdünnte Lösung im Absorber wird anschließend mittels einer Lösungspumpe über den Niedertemperatur- und den Hochtemperatur-Wärmetauscher zum Heißgasgenerator (HTG) gefördert. Dort wird sie durch die Abluft des Heißgasgenerators erhitzt, um Kältemitteldampf zu erzeugen. Dieser Kältemitteldampf wird direkt dem Verdampfer und dem Absorber zugeführt und erhitzt dort das Wasser im Verdampfer (das Wasser dient als Heizmedium). Nach Abschluss des Heizvorgangs kondensiert der Kältemitteldampf zu Kältemittelwasser. Die im HTG enthaltene verdünnte Lösung, die Kältemitteldampf freisetzt, kondensiert zu konzentrierter Lösung, gelangt in den Absorber und vermischt sich dort mit dem Kältemittelwasser zu einer verdünnten Lösung. Diese wird dann mittels einer Lösungspumpe dem nächsten Kreislauf zugeführt.
Der vorgenannte Zyklus wiederholt sich wiederholt und bildet so einen kontinuierlichen Erwärmungsprozess.
2.3Hauptkomponenten und Funktionen
1. Generator
Generierungsfunktion:Der Generator ist die Stromquelle desKühlerDie Wärmequelle strömt in den Generator und erhitzt die verdünnte LiBr-Lösung. Das Wasser in der Lösung verdampft als Kältemitteldampf und gelangt in den Kondensator. Gleichzeitig konzentriert sich die verdünnte Lösung zu einer konzentrierten Lösung.
Der Generator ist als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt und besteht aus Wärmetauscherrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Dampfkammer, Wasserkammer und Prallplatte. Als Hochdruckbehälter innerhalb des Wärmepumpensystems weist der Generator ein nahezu verschwindendes Vakuum (einen Mikro-Unterdruck) auf.
2. Kondensator
Kondensatorfunktion:Der Kondensator dient der Wärmeerzeugung. Kältemitteldampf aus dem Generator strömt in den Kondensator und erhitzt das Warmwasser auf eine höhere Temperatur. Dadurch wird der Heizeffekt erzielt. Nachdem der Kältemitteldampf das Warmwasser erhitzt hat, kondensiert er und gelangt in den Verdampfer.
Der Kondensator ist als Rohrbündelwärmetauscher ausgeführt und besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Wasserspeicher und Wasserkammer. Normalerweise sind Kondensator und Generator direkt über Rohrleitungen miteinander verbunden, sodass in beiden Bereichen im Wesentlichen der gleiche Druck herrscht.
3. Verdampfer
Verdampferfunktion:Der Verdampfer dient der Abwärmerückgewinnung. Kältemittelwasser aus dem Kondensator verdampft an der Oberfläche des Wärmetauscherrohrs, entzieht dem Kältemittelwasser im Inneren Wärme und kühlt es ab. So wird Abwärme zurückgewonnen. Der von der Oberfläche des Wärmetauscherrohrs verdampfende Kältemitteldampf gelangt in den Absorber.
Der Verdampfer ist als Rohrbündelverdampfer ausgeführt und besteht aus Wärmetauscherrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Prallplatte, Tropfschale, Sprinkleranlage und Wasserkammer. Der Betriebsdruck des Verdampfers beträgt etwa ein Zehntel des Generatordrucks.
4. Absorber
Absorberfunktion:Der Absorber ist eine Wärmeerzeugungseinheit. Kältemitteldampf aus dem Verdampfer tritt in den Absorber ein und wird dort von der konzentrierten Lösung absorbiert. Die konzentrierte Lösung wird verdünnt und anschließend in den nächsten Kreislauf gepumpt. Während der Absorption des Kältemitteldampfes durch die konzentrierte Lösung wird eine große Wärmemenge aufgenommen, die das Warmwasser auf eine höhere Temperatur erwärmt. Dadurch wird der Heizeffekt erzielt.
Der Absorber, ein Rohrbündelwärmetauscher, besteht aus Wärmeübertragungsrohr, Rohrboden, Trägerplatte, Gehäuse, Spülrohr, Sprühdüse und Wasserkammer. Er ist das Niederdruckgefäß im Wärmepumpensystem und ist daher der größten Belastung durch nicht kondensierbare Luft ausgesetzt.
5. Wärmetauscher
Funktion des Wärmetauschers:Der Wärmetauscher dient der Abwärmenutzung und wird zur Rückgewinnung der Wärme aus der LiBr-Lösung eingesetzt. Die Wärme der konzentrierten Lösung wird mittels des Wärmetauschers an die verdünnte Lösung übertragen, um die thermische Effizienz zu verbessern.
Der Wärmetauscher verfügt über eine Plattenstruktur, einen hohen thermischen Wirkungsgrad und einen bemerkenswerten Energiespareffekt.
6. Automatisches Luftspülsystem
Systemfunktion:Das Entlüftungssystem ist bereit, die nicht kondensierbare Luft aus der Wärmepumpe zu entfernen und ein Hochvakuum aufrechtzuerhalten. Im Betrieb strömt die verdünnte Lösung mit hoher Geschwindigkeit und erzeugt so eine lokale Unterdruckzone um die Ejektordüse. Dadurch wird die nicht kondensierbare Luft aus der Wärmepumpe abgesaugt. Das System arbeitet parallel zur Wärmepumpe. Während des Betriebs der Wärmepumpe trägt das automatische System dazu bei, ein hohes Vakuum im Inneren aufrechtzuerhalten und so die Systemleistung und eine maximale Lebensdauer zu gewährleisten.
Das Luftspülsystem ist ein System, das aus Ejektor, Kühler, Ölabscheider, Luftzylinder und Ventil besteht.
7.Lösungspumpe
Die Lösungspumpe dient dazu, die LiBr-Lösung zuzuführen und den normalen Fluss der flüssigen Arbeitsmedien innerhalb der Wärmepumpe sicherzustellen.
Die Lösungspumpe ist eine vollständig gekapselte Kreiselpumpe, die sich durch absolute Dichtheit, geringe Geräuschentwicklung, hohe Explosionsschutzleistung, minimalen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer auszeichnet.
8. Kältemittelpumpe
Die Kältemittelpumpe dient dazu, Kältemittelwasser zuzuführen und die normale Besprühung des Verdampfers mit Kältemittelwasser sicherzustellen.
Die Kältemittelpumpe ist eine vollständig gekapselte Kreiselpumpe, die sich durch absolute Dichtheit, geringe Geräuschentwicklung, hohe Explosionsschutzleistung, minimalen Wartungsaufwand und eine lange Lebensdauer auszeichnet.
9. Vakuumpumpe
Die Vakuumpumpe wird zur Vakuumspülung in der Anfahrphase und zur Luftspülung in der Betriebsphase verwendet.
Die Vakuumpumpe verfügt über ein Drehschieberrad. Entscheidend für ihre Leistungsfähigkeit ist das Vakuumölmanagement. Die Verhinderung der Ölemulgierung wirkt sich deutlich positiv auf die Entlüftungsleistung aus und trägt zur Verlängerung der Lebensdauer bei.
10.Elektroschrank
Als Steuerzentrale der LiBr-Wärmepumpe beherbergt der Schaltschrank die wichtigsten Steuerungselemente und elektrischen Komponenten.
Abwärmenutzung.Energie Erhaltung&Emission Reduktion
Es kann zur Rückgewinnung von Niedertemperatur-Abwasser oder Niederdruckdampf in der Wärmekraftwerkstechnik, der Ölförderung, der petrochemischen Industrie, der Stahlindustrie, der chemischen Verarbeitung usw. eingesetzt werden. Es kann Flusswasser, Grundwasser oder andere natürliche Wasserquellen nutzen und Niedertemperatur-Heißwasser in Hochtemperatur-Heißwasser für die Fernwärmeversorgung oder Prozesswärme umwandeln.
Doppelfunktion (zum Kühlen/Heizen geeignet)
Angetrieben von Erdgas oder Dampf, duale AbsorptionswärmePumpeEs kann Abwärme mit sehr hohem Wirkungsgrad zurückgewinnen (COP bis zu 2,4). Es verfügt über eine Heiz- und Kühlfunktion und eignet sich besonders für den gleichzeitigen Bedarf an Heizung und Kühlung.
Zweiphasenabsorption & höhere Temperatur
Eine Zweiphasen-Absorptionswärmepumpe der Klasse II kann die Abwärmetemperatur ohne andere Wärmequelle auf 80°C erhöhen.
Intelligente Steuerung und einfache Bedienung
Vollautomatische Steuerung, ermöglicht Ein-/Ausschalten per Knopfdruck, Lastregelung, Kontrolle der Lösungskonzentration und Fernüberwachung.
Künstliches intelligentes Steuerungssystem (KI) (V5.0)
■Vollautomatische Steuerungsfunktionen
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) zeichnet sich durch leistungsstarke und umfassende Funktionen aus, wie z. B. Ein-Tasten-Start/Abschaltung, zeitgesteuertes Ein-/Ausschalten, ausgereiftes Sicherheitsschutzsystem, mehrfache automatische Anpassung, Systemverriegelung, Expertensystem, Mensch-Maschine-Dialog (mehrsprachig), Schnittstellen zur Gebäudeautomation usw.
■VollständigEinheitFunktion zur Selbstdiagnose von Anomalien und zum Schutz vor diesen,
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über 34 Funktionen zur Selbstdiagnose und zum Schutz vor Störungen. Je nach Schweregrad der Störung ergreift das System automatisch entsprechende Maßnahmen. Dies dient der Unfallverhütung, minimiert den Arbeitsaufwand und gewährleistet einen dauerhaft sicheren und stabilen Betrieb der Kältemaschine.
■EinzigartiglLadeaAnpassungfSalbung
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) verfügt über eine einzigartige Lastanpassungsfunktion, die die Kälteleistung automatisch an die tatsächliche Last anpasst. Diese Funktion trägt nicht nur zur Reduzierung von An- und Abschaltzeiten sowie Verdünnungszeiten bei, sondern verringert auch Leerlaufzeiten und den Energieverbrauch.
■Einzigartiges Lösungszirkulationsvolumen Steuerungstechnik
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) nutzt eine innovative ternäre Regelungstechnik zur Anpassung des Lösungsdurchflusses. Bisher wurden zur Regelung des Lösungsdurchflusses lediglich Parameter des Flüssigkeitsstands im Generator herangezogen. Diese neue Technologie kombiniert die Vorteile von Konzentration und Temperatur der konzentrierten Lösung mit denen des Flüssigkeitsstands im Generator. Gleichzeitig sorgt eine fortschrittliche Frequenzregelung der Lösungspumpe für einen optimalen Lösungsdurchfluss. Diese Technologie verbessert die Betriebseffizienz und reduziert Anlaufzeit und Energieverbrauch.
■LösungskonzentrationskontrolleTechnologie
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) nutzt eine einzigartige Konzentrationsregelungstechnologie zur Echtzeitüberwachung und -steuerung von Konzentration und Volumen der konzentrierten Lösung sowie des Warmwasservolumens. Dieses System gewährleistet einen sicheren und stabilen Betrieb des Kaltwassersatzes auch bei hohen Konzentrationen, verbessert dessen Effizienz und verhindert Kristallisation.
■Intelligente automatische LuftsäubernFunktion
Das Steuerungssystem (AI, V5.0) ermöglicht die Echtzeitüberwachung des Vakuumzustands und die automatische Abführung der nicht kondensierbaren Luft.
■Einzigartige Verdünnungsstoppsteuerung
Dieses Steuerungssystem (AI, V5.0) regelt die Laufzeit der verschiedenen Pumpen, die für den Verdünnungsvorgang benötigt werden, abhängig von der Konzentration der konzentrierten Lösung, der Umgebungstemperatur und dem verbleibenden Kältemittelwasservolumen. Dadurch wird nach dem Abschalten eine optimale Konzentration für den Kaltwassersatz aufrechterhalten. Kristallisation wird verhindert und die Wiederanlaufzeit des Kaltwassersatzes verkürzt.
■Arbeitsparameter-Managementsystem
Über die Schnittstelle dieses Steuerungssystems (AI, V5.0) kann der Bediener für 12 kritische Parameter der Kältemaschinenleistung folgende Vorgänge durchführen: Echtzeitanzeige, Korrektur und Einstellung. Betriebsereignisse können protokolliert werden.
■EinheitFehlermanagementsystem
Wird auf der Bedienoberfläche eine Fehlermeldung angezeigt, kann dieses Steuerungssystem (KI, V5.0) den Fehler lokalisieren und detailliert beschreiben sowie eine Lösung oder Hinweise zur Fehlerbehebung vorschlagen. Zur Unterstützung der Wartungsarbeiten durch die Bediener können Klassifizierungen und statistische Analysen der Fehlerhistorie durchgeführt werden.
