Experimentelle Untersuchungen und regelungstechnische Optimierung einer Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine in Kombination mit einem solar angetriebenen Kühlsystem mit Eisspeicher

Abstract

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit messtechnischen Untersuchungen an einer Ammoniak/Wasser-Absorptionskältemaschine und deren Verwendung zur solaren Kühlung. Dafür wurde die Absorptionskältemaschine thermodynamisch analysiert und eine angepasste Regelstrategie entwickelt. Zur Regelung wurden zwei verschiedene Bauformen von Expansionsventilen untersucht. Die Kältemaschine kann aufgrund der umfangreichen Wärmerückgewinnung in einem großen Verdampfungstemperaturbereich arbeiten. Es wurde ein System zur solaren Kühlung von fünf Büroräumen des Institutsgebäudes aufgebaut. Das System besitzt einen großen Neuheitscharakter, da ein Eisspeicher für die Speicherung von Kälteenergie verwendet wird. Der Eisspeicher bietet den Vorteil, dass auch bei fehlender Antriebsleistung der Absorptionskältemaschine die Raumkühlung über längere Zeiten erfolgen kann. Gleichzeitig ist der Speicher kompakt und hat ein geringes Gesamtvolumen. Die gesamte Anlage ist in der Lage schnell zwischen den Betriebspunkten Eisspeicherbeladung und -entladung sowie Raumkühlung umzuschalten und auf diese Weise den Kühlkomfort im Raum dauerhaft zu gewährleisten.

This work investigates an ammonia/water absorption chiller in combination with a solar cooling system. The absorption chiller has been analyzed and a new control strategy was developed. Two different types of expansions valves were investigated. Because of the extensive heat recovery, the absorption chiller could be operated in a wide range of operational conditions. In addition to the chiller, a complete solar cooling system has been established in the department's building. This solar cooling system is a novelty because an ice-store is used for storing cooling energy. The compact ice-store can cover the cooling load, even if there is a shortage of driving heat. The complete system can switch very fast between several operational modes such as charging and discharging the ice-store as well as cooling of the rooms. The cooling comfort could thus be maintained over a long period of time.