Zyklische Wasserverdampfer für Adsorptionskälteanlagen. Herausforderungen eines vereisenden Betriebs, Teil 2

Wasser ist aus thermodynamischer und ökologischer Sicht ein attraktives Kältemittel, jedoch verhindert seine hohe Gefriertemperatur bisher, dass Temperaturanforderungen nahe und unter 0 °C bedient werden können. Der vorliegende Beitrag befasst sich mit der Frage, ob und wie dieser - in der industriellen Kühlung sehr relevante - Temperaturbereich auch für Sorptionskälteanlagen mit Kältemittel Wasser erschlossen werden könnte. Konkret wird dabei die Technologie einer Adsorptionskältemaschine mit zyklisch betriebenem Verdampfer-Kondensator betrachtet, wobei Letzterer in die Vereisung gefahren wird. Überlegungen zeigen, welche Auswirkungen ein vereisender Betrieb auf die Funktionalitäten von Verdampfer und Anlage hat und welche Anforderungen an Konstruktion und Betriebsweise sich daraus ergeben. Weiterhin wird dargestellt, wie eine vereisende Verdampfung an einem bestehenden Messaufbau ermöglicht werden konnte. Testmessungen an einem Rippenrohrverdampfer belegen die Funktionsfähigkeit eines alternativen Dampfsenke-Konzepts und demonstrieren, dass eine vereisende Verdampfung mit Kältemittel Wasser grundsätzlich möglich ist.

Water is an attractive refrigerant, both from a thermodynamical and ecological point of view. However, its high freezing temperature currently precludes meeting temperature demands around and below 0 °C. This article addresses the question if and how the cooling market for this temperature range - which represents a quite relevant share of industrial cooling - could be opened up for sorption chillers with the refrigerant water. In particular, the technology of an adsorption chiller with cyclically-operated evaporator-condenser is considered, of which the latter is run into freezing conditions. Considerations reveal how a freezing operation mode affects the functionalities of evaporator and system, and which requirements it involves regarding construction and operation. In addition, the paper illustrates how evaporation under freezing conditions was enabled at an existing measurement setup. Test measurements with a finned-tube evaporator prove the suitability of an alternative vapor sink concept and demonstrate that evaporation with the refrigerant water under freezing conditions is generally feasible.