Leistungssteigerung einer direkt solarthermisch angetriebenen Diffusions-Absorptionskältemaschine

Abstract

Der Diffusions-Absorptionskälteprozess bietet die Möglichkeit einer verschleißfreien, strom- und geräuschlosen Kälteanlage. Am Institut für Thermodynamik und Wärmetechnik wird auf Grundlage dieses Prozesses eine dezentrale solare Kälteanlage entwickelt. Der Austreiber und die Thermosiphonpumpe des Prozesses sind im Kollektor integriert und werden somit direkt beheizt. Durch einen zweiten Kreislauf im Kollektor kann dieser auch zur Brauchwassererwärmung eingesetzt werden. Pro Solarkollektor (ca. 2,5 m²) wird eine Kälteleistung von 400 W angestrebt. Für höhere Kälteleistungen können mehrere Kälteanlagen modular miteinander verschaltet werden. Im Rahmen der DKV-Tagung 2011 wurden der Aufbau der Anlage, die ersten Messdaten und Betriebsergebnisse vorgestellt. Seitdem konnte sowohl die Kälteleistung als auch die Leistungszahl der Diffusion-Absorptionskälteanlage deutlich gesteigert werden. Hierfür wurden Lösungsmittelwärmeübertrager, Verdampfer, Absorber und Gaswärmeübertrager hinsichtlich der Anlageneffizienz optimiert. Zusätzlich konnte mit einer Bypassleitung ein stabiler Anlagenbetrieb erreicht werden. Über diese Leitung wird bereits im Lösungsmittelwärmeübertrager ausgetriebenes Kältemittel abgeführt. Zusätzlich wurde zur Wirkungsgradsteigerung ein Kondensatvorkühler integriert. Zur detaillierten Untersuchung des Hilfsgaskreislaufs wurden mit einem Ultraschallsensor der Volumenstrom und die Konzentration des Hilfsgaskreislaufs untersucht. Um die Einflussfaktoren mittels einer Parameterstudie bewerten zu können, wurde die Stoffübertragung im Hilfsgaskreislauf, basierend auf dem Zweifluidmodell, simuliert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen sowie der aktuelle Anlagenaufbau und die aktuellen Messergebnisse werden im Folgenden vorgestellt.