Funktionsweise

Schema zeigt vereinfacht den Aufbau und die Funktionsweise der Absorptionskälteanlage

Der Kälteteil der Absorptionskälteanlage ist vergleichbar zu dem bei Kompressionskälteanlagen. Ein auf Hochdruck verdichtetes Kältemittel, in unserem Fall Ammoniak, wird in einem Verflüssiger kondensiert und gibt dabei Wärme an einen Rückkühlkreis und letztendlich meistens an die Umgebung ab. Das flüssige Kältemittel wird dann in einen internen Wärmetauscher unterkühlt, was die Effizienz der Anlage erhöht.

Danach wird das Kältemittel mit einem Expansionsventil vom Hochdruck auf Niederdruck entspannt. Hierdurch sinkt die Temperatur des flüssigen Kältemittels auf die Verdampfungstemperatur des Niederdrucks. Bei dieser niedrigen Temperatur nimmt das Kältemittel Wärme von einem Kälteträgerkreis auf und verdampft dabei. Hierbei entsteht die Nutzkälteleistung und der Kälteträger wird abgekühlt. Das verdampfte Kältemittel mit noch niedriger Temperatur wird im internen Kälte-Wärme-Übertrager überhitzt. Bei Kompressionskälteanlagen käme nun der Verdichter, welcher das dampfförmige Kältemittel von Niederdruck auf Hochdruck verdichten würde.

Bei Absorptionskälteanlagen nutzt man die Eigenschaft aus, dass sich das Kältemittel Ammoniak sehr gut im Lösungsmittel Wasser löst. Dies geschieht im Absorber. Das dampfförmige Ammoniak wird dort mit der ammoniakarmen wässrigen Lösung zusammengebracht, wobei sich das Ammoniak im Wasser löst und sich die Ammoniakkonzentration der Lösung erhöht. Bei diesem Vorgang wird Wärme frei. Je höher die Temperatur der Lösung ist, desto weniger Ammoniak kann sich jedoch im Wasser lösen. Aus diesem Grund wird der Absorber gekühlt. Diese Abwärme wird auch über den Rückkühlkreis an die Umgebung abgegeben.

Nach dem Absorber liegt eine ammoniakreiche Lösung vor, die mit einer einfachen Pumpe von Niederdruck auf Hochdruck gepumpt werden kann. Auf Grund der Inkompressibilität einer Flüssigkeit beläuft sich der Strombedarf dieser Pumpe nur auf einen Bruchteil eines vergleichbaren Kälteverdichters. Da die Löslichkeit von Ammoniak in Wasser lediglich vom Druck und der Temperatur abhängt, siedet das Ammoniak auch bei hohem Druck wieder aus der Flüssigkeit aus, wenn man die Temperatur nur weit genug erhöht. Hierzu wird die reiche Lösung in einem Lösungswärmeübertrager durch interne Wärmerückgewinnung zuerst vorgewärmt und gelangt dann in den Austreiber. In diesem wird die eigentliche Antriebsenergie der Anlage zugeführt. Mit der Antriebswärme, die z.B. von einem BHKW kommt, wird die Temperatur der Lösung so weit erhöht, bis das Ammoniak wieder ausdampft. Im Abscheider trennt sich dann das dampfförmige Ammoniak, das nach oben zum Kälteteil der Absorptionskälteanlage strömt, von der dann ammoniakarmen Lösung. Diese Lösung wird im Lösungswärmeübertrager vorgekühlt und dann im Entspannungsventil auf Niederdruck entspannt, bevor sie wieder dem Absorber zugeführt wird.