Experimentelle Untersuchung zur Einbindung einer Ammoniak-Wasser Absorptionswärmepumpe in Fernwärmenetze

Abstract

Am Institut für Gebäudeenergetik, Thermotechnik und Energiespeicherung (IGTE) werden derzeit experimentelle Untersuchungen zur Einbindung einer Ammoniak-Wasser Absorptionswärmepumpe (AWP) mit Fernwärmenetzen durchgeführt. Die im Austreiber benötigte Wärmeleistung soll dabei dem Fernwärmevorlauf entnommen werden. Die Wärmeleistung für den Verdampfer wird dem Rücklauf des Fernwärmenetzes entzogen. Dadurch kann die Temperatur des Fernwärmerücklaufs unter die heizungsseitige Rücklauftemperatur abgesenkt werden. Die Vorteile dieser Systemkopplung sind unter anderem eine gesteigerte Effizienz des Fernwärmenetzes und eine Erhöhung der Entnahmeleistung. Aus dieser Systemkopplung resultiert eine hohe Temperatur der Verdampfung von circa 30 °C. Der einzustellende Tiefdruck der Wärmepumpe kann durch die hohe Verdampfungstemperatur erhöht werden. Dies hat wiederum Auswirkungen auf den Ammoniakmassenanteil der reichen Lösung und damit auf den gesamten Ammoniakmassenanteil der AWP-Befüllung. Das Ziel dieser Untersuchungen ist, die AWP für den Betrieb mit hohen Temperaturen am Verdampfer in Hin-blick auf eine gesteigerte Effizienz zu optimieren. Hierfür muss zunächst der Ammoniakmassenanteil der Befüllung neu ermittelt werden. Anschließend werden verschiedene Verschaltungsvarianten der Wärmeübertrager im Kältekreis untersucht und auch die Aufteilung des Heizungskreislaufs auf den Absorber und Kondensator variiert. Durch eine Bilanzierung der einzelnen Wärmeübertrager bzw. der Ermittlung deren Effektivität werden Optimierungspotentiale aufgezeigt. Insbesondere die Komponenten, in denen ein Stoffübergang bzw. ein stofflicher Ausgleich erfolgt, werden näher betrachtet. Auf diese Weise soll eine Anpassung der Komponenten für die weitere Anlagenentwicklung ermöglicht werden. Es wird zunächst der Versuchsaufbau näher erläutert. Anschließend werden die ersten Ergebnisse der Untersuchungen sowie die daraus abgeleiteten Optimierungsvorschläge vorgestellt.