Solares Kühlen: Wie funktioniert eine Absorptionskältemaschine

Vor einiger Zeit stellten wir euch die XXL-Anlage der Firma Festo vor, in diesem Rahmen, genauer im Vorläuferartikel dazu, erklärten wir, wie eine Adsorptionskältemaschine funktioniert. Für das solare Kühlen gibt es da noch – mindestens – eine Möglichkeit, nämlich die Absorptionskältemaschine. Sie kann ebenfalls zur solaren Kälteerzeugung genutzt werden, unterscheidet sich, außer vom zweiten Buchstaben, dem „b“, noch in ihrer Technik. Und weil ich immer wissen will, was da „drinnen“ passiert, habe ich mich auf die Suche nach Antworten gemacht.

Die Absorptionskältemaschine

Im Prinzip arbeiten Absorptionskältemaschinen mit der Verdichtung eines temperaturbeeinflussten Kältemittels, auch thermischer Verdichter genannt. Dabei wird mit Druck (Hochdruck und Niederdruck) und verschiedenen Stoffen gearbeitet. Die Absorptionskältemaschinen können wir erst einmal in zwei Arten unterscheiden:

• Wasser-Ammoniak – Kälteerzeugung bis -30°C
• Wasser-Lithiumbromid (Salz) – Kälteerzeugung bis 6°C

Da die Wasser-Lithiumbromid-Absorptionskältemaschinen sich gut mit Solarthermie kombinieren lassen und es hier um Gebäude-Klimatisierung gehen soll, konzentrieren wir uns im Weiteren auf Wasser-Lithiumbromid-Anlagen.

Welche Prozesse laufen in der Absorptionskältemaschine ab, bis Kälte raus kommt?

Zunächst macht man sich bei dieser Art Kälte zu erzeugen, das Verhalten von Flüssigkeiten, in unserem Fall Wasser und Wasser-Lithiumbromid-Lösung, bei verschiedenen Druckverhältnissen zu Nutze:

• Bei Niederdruckverhältnissen verdampft Wasser bereits bei niedrigen Temperaturen – Bei Hochdruckverhältnissen verdampft Wasser bei höheren Temperaturen.

Es herrschen in der Absorptionskältemaschine sowohl Hoch- als auch Niederdruckverhältnisse, die man sich im jeweiligen Prozess zu Nutze macht. Der ganze Prozess läuft im Kreis. Kreisläufe machen es immer etwas schwer, einen Anfang und ein Ende zu finden. Wir fangen mit dem Verdampfer an.

1. Im Verdampfer,  dem Niederdruckbereich, wird das Kältemittel – Wasser – versprüht und verdampft. Dabei wird dem durchgeführten Kaltwasserkreislauf Wärme entzogen. Es entsteht Kälte. Um den Verdampfungsvorgang am Laufen zu halten, sonst würde der Kreislauf hier zum erliegen kommen, muss der Wasserdampf aber fortwährend entzogen werden.
2. Jetzt kommt das Salz (Lithiumbromid) ins Spiel. Wie wir das von Salz kennen, nimmt es Feuchtigkeit gerne auf. Man kann auch anders dazu sagen: Das Salz absorbiert die Feuchtigkeit. Salzlösungen tun das auch gerne, und so wird der Wasserdampf aus der Luft im Absorber gebunden.
3. Und um diesen Prozess wiederum in Gang zu halten, wird der Salzlösung ständig Wasser entzogen. Das passiert im Austreiber. Die Salzlösung wird also in den Austreiber gepumpt. Hier herrschen Hochdruckverhältnisse, die absorbierte Feuchtigkeit wird mittels Hitze wieder ausgekocht. Also wieder verdampft, ausgetrieben oder desorbiert.
4. Die wieder aufnahmefähige Salzlösung wird in den Absorber zurückgeführt. Der ausgetriebene Wasserdampf wird im Kondensator dann auf die Ausgangstemperatur heruntergekühlt und kondensiert, um den Kreislauf wieder von Neuem zu beginnen.

Ganz einfach! Ich habe es mir viel komplizierter vorgestellt und hoffe, dass ich es mir jetzt nicht zu einfach erklärt habe. Der nächste Beitrag über eine weitere interessante solare Großanlage, befasst sich nämlich unter anderem mit solarem Kühlen via Absorptionskältemaschine.

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Quellen: Wikipedia, refripro.eu