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Multi Energy LiBr Absorptionskältemaschine
Funktionsprinzip
Unter Verwendung des Hochtemperatur-Rauchgases und Erdgas als treibende Wärmequelle nutzt die Rauchgas- und direkt befeuerte LiBr-Absorptionskältemaschine (die Kältemaschine/das Gerät) die Verdunstung des Kältemittelwassers zur Erzeugung von Kaltwasser.
Im Alltag spüren wir alle, dass sich Alkohol auf der Haut kühl anfühlt, weil er beim Verdunsten Wärme von der Haut aufnimmt. Nicht nur Alkohol, sondern alle Flüssigkeiten absorbieren beim Verdunsten Wärme aus der Umgebung. Je niedriger der Luftdruck, desto niedriger die Verdampfungstemperatur. Beispielsweise liegt der Siedepunkt von Wasser bei 100 °C unter Normaldruck (1 atm). Sinkt der Luftdruck jedoch auf 0,00891 atm, sinkt der Siedepunkt auf 5 °C. Deshalb verdampft Wasser im Vakuum bereits bei sehr niedrigen Temperaturen.
Das ist das grundlegende Funktionsprinzip einer LiBr-Absorptionskältemaschine mit mehreren Energiearten. Wasser (Kältemittel) verdampft im Hochvakuumabsorber und entzieht dem zu kühlenden Wasser Wärme. Der Kältemitteldampf wird anschließend von der LiBr-Lösung (Absorptionsmittel) aufgenommen und mittels Pumpen umgewälzt. Dieser Vorgang wiederholt sich.
Kühlzyklus
Das Funktionsprinzip der LiBr-Absorptionskältemaschine mit mehreren Energieträgern ist in Abbildung 2-1 dargestellt. Die verdünnte Lösung aus dem Absorber wird von der Lösungspumpe gefördert, durchläuft den Niedertemperatur-Wärmetauscher (LTHE) und den Hochtemperatur-Wärmetauscher (HTHE) und gelangt anschließend in den Hochtemperaturgenerator (HTG). Dort wird sie durch das heiße Rauchgas und Erdgas verdampft, wodurch Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemitteldampf entsteht. Die verdünnte Lösung wandelt sich in eine Zwischenlösung um. BHKW-Hersteller wie Hope Deepblue arbeiten kontinuierlich an der Verbesserung dieses Prozesses.
Die Zwischenlösung fließt über den Hochtemperaturwärmetauscher (HTHE) in den Niedertemperaturgenerator (LTG), wo sie durch den Kältemitteldampf aus dem HTG erhitzt wird, um Kältemitteldampf zu erzeugen. Die Zwischenlösung wird dadurch zu einer konzentrierten Lösung.
Der im HTG erzeugte Hochdruck- und Hochtemperatur-Kältemitteldampf kondensiert nach dem Erhitzen der Zwischenlösung im LTG zu Kältemittelwasser. Dieses Wasser wird gedrosselt und gelangt zusammen mit dem im LTG erzeugten Kältemitteldampf in den Kondensator, wo es durch das Kühlwasser abgekühlt und ebenfalls zu Kältemittelwasser kondensiert. Innovationen des BHKW-Herstellers Hope Deepblue haben die Effizienz dieser Stufe verbessert.
Das im Kondensator erzeugte Kältemittelwasser durchströmt ein U-Rohr und gelangt in den Verdampfer. Aufgrund des sehr niedrigen Drucks im Verdampfer verdampft ein Teil des Kältemittelwassers, während der Großteil von der Kältemittelpumpe gefördert und auf das Verdampferrohrbündel gesprüht wird. Das auf das Rohrbündel gesprühte Kältemittelwasser nimmt dann die Wärme des im Rohrbündel fließenden Wassers auf und verdampft ebenfalls.
Die konzentrierte Lösung aus dem Niedertemperatur-Verdampfer (LTG) strömt über den Niedertemperatur-Wärmetauscher (LTHE) in den Absorber und wird auf das Rohrbündel gesprüht. Nach der Kühlung durch das im Rohrbündel fließende Wasser absorbiert die konzentrierte Lösung den Kältemitteldampf aus dem Verdampfer und wird verdünnt. So absorbiert die konzentrierte Lösung kontinuierlich den im Verdampfer entstehenden Kältemitteldampf und hält den Verdampfungsprozess aufrecht. Gleichzeitig wird die verdünnte Lösung mittels der Lösungspumpe zum Hochtemperatur-Verdampfer (HTG) gefördert, wo sie verdampft und erneut konzentriert wird. Damit ist ein Kühlzyklus der Multienergie-LiBr-Absorptionskältemaschine abgeschlossen, und der Zyklus wiederholt sich. Kontinuierliche Weiterentwicklungen von BHKW-Herstellern wie Hope Deepblue gewährleisten die Zuverlässigkeit und Effizienz dieser Zyklen.
