Ziel der Entwicklung
Auf der Suche nach energetisch sparsamen Klimatisierungsstrategien und exergetisch sinnvollen Kühlprozessen werden aktuell Methoden untersucht, welche regenerative Energien nutzen können. Eine Möglichkeit ist die Verwendung der Flüssig-Sorptionskühlung. Hierbei wird Wasserdampf durch eine Sole aufgenommen, was zur Kühlung und Entfeuchtung von Luft genutzt werden kann. Prinzipbedingt sind die Kühlmöglichkeiten dieses Verfahrens allerdings begrenzt. Die minimal erreichbaren Temperaturen werden durch die Umgebung definiert und liegen bei den in Deutschland üblichen sommerlichen Temperaturen und Feuchten bei zirka 17 Grad Celsius. Bei Verwendung von Wasser sind tiefere Temperaturen als diese Feuchtkugeltemperatur nicht zu erreichen. Unter Umständen sind jedoch in Leistungsspitzen tiefere Temperaturen notwendig. Schwül-warmes Wetter führt dazu, dass die minimal erreichbare Temperatur noch weiter ansteigt.
Die Idee dieses Projektes ist es, den geringen Wasserdampfpartialdruck einer Sole zu nutzen. Diese kann Wasserdampf auch noch aufnehmen, wenn die Temperatur unterhalb der Feuchtkugeltemperatur von Wasser liegt. Damit die Wirkung noch weiter gesteigert wird, kann der Druck der Sole unter den Umgebungsdruck gesenkt werden (Vakuum). Auf diese Weise sind wesentlich tiefere Temperaturen möglich (beispielsweise fünf Grad Celsius). Das Absenken des Druckes von Wassers führt lediglich dazu, dass das Wasser bei dieser erreichten Feuchtkugeltemperatur zu verdampfen beginnt, daher muss eine Sole mit einem geringen Wasserdampfpartialdruck zur Anwendung kommen. Ein weiteres Abkühlen ist sonst mit Wasser nicht möglich.
Ziel war daher die Entwicklung eines Gerätes zur Effizienzsteigerung von Flüssig-Sorptions-Kühlprozessen. Der Einsatz einer antriebsfreien Strahlpumpe ermöglicht es, die zuvor beschriebenen Bedingungen zu erzeugen (Druckabsenkung einer Sole). Dabei ist eine Strahlpumpe wartungsarm und ohne bewegte mechanische Komponenten. Da das zu kühlende Wasser selbst nicht direkt verdampft werden kann, wird Wasser in einer Vorlage verdampft und das zu kühlende Wasser wird mittels eines Wärmeübertragers durch diese Vorlage geleitet.
Vorteile und Lösungen
Der Einsatzes dieser Strahlpumpe und der beschriebenen Technologie reduziert Nachteile der energetisch sparsamen und umweltfreundlichen Technologie der Flüssig-Sorptionskühlung und bietet weitere Vorteile: Es wird eine weitgehende Unabhängigkeit von den Umweltbedingungen erreicht (konstantere Kühlwassertemperaturen als bei reinem Betrieb einer Flüssig-Sorptionsanlage). / Es ist eine einfache Möglichkeit der Spitzenlastabdeckung gegeben (die Anlage kann kleiner dimensioniert werden). / Der materielle Aufwand ist gering (Verwendung bereits bestehender Anlagenkomponenten der Flüssigsorption). / Die Technologie ermöglicht hohe Leistungszahlen (Werte von über 10 sind erreichbar).
Zielgruppe und Zielmarkt
Verschiedene Anlagen, die das Prinzip der Flüssig-Sorption nutzen sind bereits auf dem Markt erhältlich. Die hier entwickelte Technologie ergänzt diese Produkte und steht nicht in Konkurrenz dazu.
Die bei diesem Projekt gesammelten Erfahrungen werden für weitere Projekte auf dem Gebiet der Flüssigsorption genutzt und können sich mit zukünftigen Arbeiten auf dem Gebiet der Sorptions- und Trocknungstechnik ergänzen.