Institut für Luft- und Kältetechnik gGmbH – ILK


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Geförderte Projekte: 61


COACh (Components for Optimised Ais Coold Absorption Chiller)


Funktionsmuster der luftgekühlten Absorptionskältemaschine
Funktionsmuster der luftgekühlten Absorptionskältemaschine

Projektidee

Absorptionskälteanlagen werden mit Solarwärme, Fernwärme, Abwärme aus Stromerzeugungs-, Verarbeitungs- oder sonstigen Prozessen betrieben und benötigen nur wenig elektrische Hilfsenergie. Im Vergleich zu Kompressionskälteanlagen kann mit Absorptionskälteanlagen eine erhebliche Reduzierung des Elektroenergiebedarfs zur Kältebereitstellung erreicht werden.

Durch den Antrieb mit Wärme ist bei Sorptionskälteanlagen die spezifisch abzuführende Wärmemenge höher als bei Kompressionskälteanlagen. Gleichzeitig reagiert der Prozess sensibel auf die Kühlwassertemperatur. Daher werden bisher überwiegend Verdunstungsrückkühlwerke zur Wärmeabfuhr an die Umgebung eingesetzt. Insbesondere im Bereich kleiner Kälteleistungen führt dies aber zu einer unverhältnismäßig hohen Komplexität der Gesamtsysteme sowie zu einem gesteigerten Wartungsaufwand. Zudem ist in einigen Regionen kaum Wasser zum Betrieb von Verdunstungsrückkühlwerken verfügbar oder deren Nutzung ist gesetzlich eingeschränkt.

Die dargestellten Problemfelder sollen durch die Entwicklung einer direkt luftgekühlten Absorptionskältemaschine adressiert werden. Bei direkter Luftkühlung der wärmeabgebenden Komponenten Absorber und Kondensator entfällt der Kühlwasserkreislauf. Dadurch können der elektrische Energiebedarf für die Kühlwasserpumpe eingespart und die Anzahl der Komponenten im Gesamtsystem verringert werden. Somit kann die Attraktivität wärmebetriebener Kühlsysteme im kleinen Leistungsbereich verbessert werden.  
Inhalt des Projektes war insbesondere die Entwicklung und Erprobung der kritischen Bauteile, des luftgekühlten Absorbers und Kondensators, für eine Absorptionskälteanlage zur Bereitstellung von Kälte im Plusbereich mit dem Arbeitsstoffpaar Wasser/Lithiumbromid.

Kundennutzen

Mit einer luftgekühlten Absorptionskälteanlage können die Investitions- und Betriebskosten für Systeme der Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung bzw. der solaren Kühlung reduziert werden. Die Reduzierung der Investitionskosten ergibt sich aus dem Verzicht auf den Rückkühler, die Kühlwasserpumpe sowie die sonstigen Bauteile des Rückkühlkreislaufs. Der Installationsaufwand wird verringert. Die Anlage muss nur noch mit der Wärmequelle sowie dem Kälteverbraucher verbunden werden. Gleichzeitig werden der elektrische Hilfsenergiebedarf sowie der Wartungsaufwand reduziert, so dass auch die Betriebskosten gesenkt werden.
Insgesamt können damit die Attraktivität und die Wettbewerbsfähigkeit wärmebetriebener Kälteanlagen im Leistungsbereich kleiner 30 kW Kälteleistung wesentlich verbessert werden. Dies soll eine stärkere Verbreitung der Absorptionskältetechnik als effiziente und umweltfreundliche Alternative zu strombetriebenen Kompressionskältesystemen ermöglichen. Die Anlagen nutzen das natürliche, ungiftige Kältemittel Wasser, welches weder Ozonzerstörungs- noch Treibhauspotential besitzt.

Durch die Verwendung der Abwärme aus BHKW zur Kälteerzeugung können BHKW auch im Sommer sinnvoll betrieben werden. In Anlagen zur solaren Kühlung kann sommerliche überschusswärme zur Kälteerzeugung genutzt werden.

Ausblick

Innerhalb des Vorhabens wurden Lösungen für kritische Komponenten einer direkt luftgekühlten Absorptionskälteanlage mit dem Stoffpaar Wasser/Lithiumbromid entwickelt und erprobt. Ein erstes Funktionsmuster einer Gesamtanlage mit einer Kälteleistung von 8 kW wurde gebaut und erfolgreich getestet.
Im Rahmen eines weiterführenden Projektes sollen einige Detailverbesserungen umgesetzt und zwei Pilotanlagen gebaut und unter realen Bedingungen getestet werden. Interessierte Partner für die Durchführung der Felderprobung sind willkommen.

Die Nutzung einer luftgekühlten Absorptionskälteanlage ist in allen Bereichen der Klima- und Prozesskälte mit Kälte-Nutztemperaturen > 6 °C denkbar, sofern geeignete Wärmequellen zur Verfügung stehen. Dies sind aus heutiger Sicht insbesondere Solarwärme (z.B. aus Anlagen zur solaren Heizungsunterstützung), Wärme aus dezentralen Stromerzeugungsprozessen (KWK/KWKK), industrielle Abwärme und Fernwärme.
Die Erkenntnisse und Erfahrungen aus Projektbearbeitung werden in der weiteren Forschungstätigkeit genutzt. Insbesondere erscheint eine übertragung auf andere Arbeitsstoffpaare in Sorptionskältemaschinen möglich, wodurch zusätzliche Anwendungsbereich erschlossen werden können.

Stand: 31.01.2014
Projektdaten aktualisiert: 02.12.2013

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