NH3 Absorptionskältemaschinen - Abwärme wird zu einer hochwertigen Kältequelle

Ammoniak Absorptions-Kältemaschinen - Abwärme wird zu einer hochwertigen Kältequelle

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Eigenschaften von Absorptionskälteanlagen mit Ammoniak als Kältemittel (AKA)

In Absorptionskälteanlagen mit Ammoniak wird Wärme als Hauptantriebsenergie eingesetzt. Ohne Berücksichtigung der Rückkühlwerke benötigt einen AKA nur etwa 5% der erforderlichen Energiezufuhr als elektrischen Strom. Jeder Stoffstrom (Flüssigkeit oder Gas) mit einer bestimmten Mindesttemperatur kann als Antriebsenergie genutzt werden. Heizdampf, oder Heißwasser sind die gebräuchlichsten Antriebsmedien.
In Anlagen mit Ammoniak als Kältemittel lassen sich Temperaturen bis zu -60°C erzeugen. Zur Erzeugung von Temperaturen über +3°C sind Anlagen mit anderen Kältemitteln vorteilhafter. Ammoniak ist ein natürliches, umweltfreundliches Kältemittel.

Wie funktioniert eine Ammoniak Absorptionskälteanlage

Eine Absorptionskälteanlage besteht aus einem Hoch- und einem Niederdruckteil. Genau wie in einer Kompressionskälteanlage (KKA) wird das Kältemittel (hier Ammoniak) bei hohem Druck im Kondensator verflüssigt und bei niedrigem Druck im Verdampfer verdampft. In einer Kompressionskälteanlage transportiert ein Kompressor den Kältemitteldampf vom niedrigen Druck zum hohen Druck. Ein Kompressor wird mit elektrischer Energie angetrieben:

Kompressions Kälteanlagen Diagram

In einer AKA wird der Transport des Kältemitteldampfes vom Niederdruck zum Hochdruck durch einen Lösungskreislauf realisiert. Der Lösungskreislauf nutzt Wärme als Hauptantriebsenergie.

Die Hauptkomponenten dieses Lösungskreislaufes sind der Absorber, der Austreiber und die Lösungspumpe. Im Absorber wird die Eigenschaft genutzt, daß Ammoniakdampf von Wasser absorbiert wird. Es bildet sich eine Ammoniak-Wasserlösung. Durch diesen Vorgang wird der im Verdampfer entstandene Ammoniakdampf in eine flüssige Phase gebracht. Diese Ammoniak- Wasserlösung, die im folgenden als „reiche Lösung“ (reich an Ammoniak) bezeichnet wird, kann anschließend mit einer Pumpe in den Hochdruckteil der Anlage gepumpt werden.

Dort wird sie im Austreiber durch Wärmezufuhr erhitzt, bis sie kocht. Der beim Kochen entstehende Dampf hat einen hohen Ammoniakanteil. Er wird in einer Rektifikationskolonne aufkonzentriert, bis zu fast reinem Ammoniak. Dieser Ammoniakdampf kann in dem Kondensator wie bei einer Kompressionskälteanlage verflüssigt werden und anschließend erneut zum Verdampfer strömen. Die den Austreiber verlassende Restlösung wird „arme Lösung“ (arm an Ammoniak) genannt und strömt zurück zum Absorber, wo sie erneut den vom Verdampfer kommenden Dampf absorbieren kann.

Ammoniak Absorptionskälteanlagen Diagram

Die im Austreiber zum Auskochen der Ammoniak-Wasser-Lösung benötigte Heizwärme ist die Hauptantriebsenergie einer AKA. Während bei einer Kompressionskälteanlage nur der Kondensator mit Umgebungstemperatur, z.B. durch Kühlwasser, gekühlt wird, muß in einer AKA zusätzlich noch der Absorber mittels Umgebungstemperatur gekühlt werden. Dadurch ist die gesamte Rückkühlleistung einer AKA etwa doppelt so groß wie die einer Kompressionsanlage. Der Hauptunterschied zwischen einer Kompressionskälteanlage (KKA) und einer Absorptionskälteanlage (AKA) liegt darin, daß eine KKA 100% elektrische Energie zum Antrieb nutzt, wohingegen ein AKA ca. 95% thermische Energie und nur etwa 5% elektrische Energie zum Antrieb benötigt. Der Wirkungsgrad einer AKA ist bedeutend niedriger, als der einer KKA und eine AKA muß etwa doppelt soviel Wärme in einem Kühlturm rückkühlen wie eine KKA.

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Colibri Ammoniak Absorptionskaelteanlage