 Der Betrieb der Adsorptionskältemaschine ist dadurch gekennzeichnet, daß zwei Prozeßpaare
gleichzeitig ablaufen. Das erste Prozeßpaar ist die Verdampfung
des Kältemittels und Adsorption des entstehenden Kältemitteldampfes
durch das Adsorptionsmittel. Das zweite Prozeßpaar wird
durch die Desorption des im Adsorptionsmittel gebundenen Kältemittels
und nachfolgender Kondensation des entstehenden Dampfes gebildet.
Damit kann trotz der Sättigungscharakteristik des Adsorptions-
und Desorptionsvorganges ein quasikontinuierlicher Betrieb realisiert
werden, indem die Adsorber wechselseitig in die Prozeßpaare
geschaltet werden.
Der so realisiert kontinuierliche Kältemittelumsatz ermöglicht
eine nahezu stetige Verdampfung und Rekondensation des Kältemittels.
Allerdings unterliegen die Leistungsverläufe der einzelnen
Wärmetauscher prozeßbedingten Schwankungen.
Ablauf
des Betriebszyklusses
Der Verdampfer wird von Kaltwasser durchströmt und gleichzeitig
mit Kältemittel beaufschlagt. Dadurch verdampft das Kältemittel
und der Dampf strömt nach Erreichen eines bestimmten Überdrucks
über die Klappenventile in die Adsorberkammer. Der Kältemitteldampf
wird vom Silicagel adsorbiert, so daß der Dampfdruck gering
gehalten wird und der Verdampfungsprozeß kontinuierlich
ablaufen kann. Für diesen Vorgang wird das Silicagel gekühlt.
Parallel dazu wird der andere Adsorberwärmetauscher von
Heißwasser durchströmt, so daß das adsor-bierte
Kältemittel desorbiert wird. Der entstehende Kältemitteldampf
strömt mit Erreichen eines defi-nierten Überdrucks
über die Klappenventile in die Kondensatorkammer. Dort erfolgt
eine Verflüssi-gung des Dampfes. Der Kondensatorwärmetauscher
wird dabei mit Kühlwasser gekühlt.
Das rekondensierte Kältemittel wird gesammelt und über
ein hydrostatisches Ventil zur Drucktrennung zwischen Verdampfer-
und Kondensatorkammer dem Verdampfungsprozeß erneut zugeführt.
Überschüssiges Kältemittel wird in den Sammler
am Boden der Verdampferkammer geleitet und im Bedarfsfall mit
Hilfe einer kleinen Kältemittelpumpe dem Verteilsystem auf
dem Verdampfer zuge-führt.
Nach Ablauf des Zyklusses schaltet die Maschine um. Dabei gehen
die Adsorber vom Adsorptions- zum Desorptionsbetrieb bzw. umgekehrt
über. Bei der Umschaltung der Maschine wird zur Vermei-dung
größerer Wärmeverluste das Heißwasser aus
dem einen in den anderen Wärmetauscher geleitet.
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- Vakuumsystem
Da die Maschine unter Vakuum arbeitet muß vor der Inbetriebnahme
in den vier Prozeßkammern ein Gesamtdruck von ca. 10 mbar
realisiert werden. Dazu ist die Maschine mit einer kleinen Vakuum-pumpe
versehen. Während des Betriebes der Maschine läuft
die Vakuumpumpe nicht. Sie wird nur zyklisch (nach ca.60 Betriebsstunden)
zum Abzug von desorbierten Gasen aus den Materialien bzw. von
Leckluft aus der Armaturen verwendet.
Die Kältemittelpumpe ist eine magnetgekoppelte Pumpe, da
sie in das Vakuumsystem eingebunden ist.
Steuerung
Der Betriebszyklus der Adsorptionskältemaschine wird rein
hydraulisch gesteuert. Das heißt mit der Umschaltung der
Adsorberwärmtauscher zwischen dem Heiß- und dem Kühlwasserkreis
werden in den Adsorberkammern die entsprechenden Prozeßdrücke
realisiert, die den Kältemitteldampftransport durch die
Maschine ermöglichen. Das Umschaltsystem der pneumatischen
Klappenventile auf der Maschine wird von einer SPS angesteuert.
Die SPS realisiert folgende Hauptfunktionen:
- Erfassung der Betriebstemperaturen
des Kaltwasserkreises (Vor- und Rücklauf), Rücklauf
des Kühlwasserkreises und des Kältemittels
- Schaltung der pneumatischen
Klappenventile entsprechend dem Betriebsprogramm
- Schaltung der Kältemittelpumpe
entsprechend dem Betriebsprogramm
- Schaltung der Evakuierungsarmaturen
sowie der Vakuumpumpe
- Ausgabe von Betriebssignale
an externe Steuerungen
Bei einer Verminderung der nutzerseitigen Kaltwasserleistung,
so daß das System in Teillast betrieben werden muß,
registriert die Maschinensteuerung den Abfall der Kaltwasserzulauftemperatur
und schaltet nach der Unterschreitung eines vorgegebenen Schwellwertes
nicht mehr in den nächsten Be-triebszyklus um. Damit reduziert
sich die Maschinenleistung bis zur vollständigen Wasserdampfsätti-gung
in den Maschinenkammern.
Die Maschine schaltet in den nächsten Betriebszyklus und
liefert ohne Verzögerung volle Nennleis-tung, wenn mit zunehmender
Kälteabnahme die Zulauftemperatur wieder über einen
definierten Grenzwert ansteigt.
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