Figylem! Ez a cikk 9 éve frissült utoljára. A benne szereplő információk mára aktualitásukat veszíthették, valamint a tartalom helyenként hiányos lehet (képek, táblázatok stb.).
Az abszorpciós hűtés már évtizedek óta létezik, leginkább ipari létesítmények tekintetében számottevő az alkalmazása. Az elmúlt évszázad második felében inkább a kompresszoros hűtők terjedtek el, hiszen a villamos energia olcsó volt, így nem érte meg a befektetést. Sajnos csak sokkal később eszméltünk rá, hogy a villamos energiával működtetett hűtőrendszerek kétszeresen is környezetszennyezők; először is az elektromos áram előállításakor a hőerőművekben nagyon nagy százalékban jön létre veszteség, másodszor pedig a hűtőfolyadék, vagyis a hőszállító anyagként alkalmazott közeg roppant káros az ózonpajzsra.
Az abszorpciós folyadékhűtők felépítése, működési elve
A bevezetett energia szerint a folyadékhűtő berendezések lehetnek kompresszoros és abszorpciós rendszerűek.
Az abszorpciós gépeknél szintén megtalálhatók azok a fő szerkezeti részek, amelyek a kompresszoros gépek működését is biztosítják, az elpárologtató, a kondenzátor és az expanziós szelep, illetve ezek működési elve is hasonló.
1. ábra: Kompresszoros hűtőközpont (KHK)
Az abszorpciós berendezésben a hűtőkörfolyamat hasonló, mint a kompresszoros folyadékhűtő berendezésben; a nagynyomású, folyékony halmazállapotú hűtőközeg a kondenzátorból az expanziós szelepen keresztül az elpárologtatóba jut, miközben nyomása és hőmérséklete csökken, és a rendszer hűtésére használt közvetítő közegből hőt von el. Az elpárologtatóból a hűtőközeg az abszorberbe, a rendszer legkisebb nyomású részébe jut.
2. ábra: Abszorpciós hűtőközpont (AHK)
Az abszorberben a hűtőközeg kondenzálódik, és egyben itt játszódik le az abszorbálás is az oldószerrel. A hűtőközegben gazdag oldatot, az úgynevezett szegény oldatot szivattyú nyomja a rendszer nagynyomású részébe, a kiűzőbe. A kiűző hőcserélő egységébe betáplált hőenergia (amely lehet meleg víz, gőz, füstgáz, direkt gázégővel felszerelt berendezés esetén földgáz vagy egyéb gázok, például biogáz) hatására a hűtőközeg a szegény oldatból gőz formájában távozik, és visszajut a kondenzátorba. A kiűzőben visszamaradt, hűtőközegben szegény, oldószerben gazdag oldat az abszorberbe kerül, és a körfolyamat kezdődik elölről.
Az abszorpciós folyadékhűtőben a hűtőközeget szivattyúval szállítjuk a rendszer kisnyomású oldaláról a nagynyomású oldalra, míg a kompresszoros folyadékhűtőnél ugyanerre a feladatra a kompresszor szolgál. Röviden összefoglalva az összehasonlítást: a kompresszoros folyadékhűtőkben található kompresszor és az abszorpciós folyadékhűtőkben található abszorber, az oldatszivattyú és a kiűző, ugyanazt a feladatot látják el.
Ammónia-víz hűtőközeg-párossal (AHK) működő hűtőközpont tulajdonságai:
A hőenergia az üzemeltető (meghajtó) energia: Az AHK hőenergiát használ fő energiaforrásként (betáp) üzemelésre. Emellett a hűtőtorony és a keringtető szivattyúk villamos energiát fogyasztanak, nagyságrendileg 5%-át a névleges hűtési teljesítménynek. Sokféle fluidum megfelelő minimális hőmérséklettel használható. Mint meghajtó energia leginkább gőz, forró víz vagy közvetlenül a füstgáz kerül felhasználásra.
Ammónia a hűtőközeg: Ezek a hűtőközpontok működhetnek akár –60 °C hőmérséklettel. Amennyiben a hűtési igény hőmérséklete +5 °C felett van, célszerűbb más hűtőközeg-párost alkalmazni (pl. lítium-bromid–víz).
Magas megbízhatóság és alkalmazhatóság: Mivel a rendszer fő alkotórészei hőcserélők, az ammóniás hűtőközpontok robusztusak és nem sűrűn problematikusak. Ezért azok az iparágak, melyek magas üzembiztonságot igényelnek, mint például a vegyipar vagy élelmiszeripar (szárítás fagyasztással), alkalmazzák szívesen ezeket a berendezéseket technológiájukban.
Alacsony költségű karbantartás: Az ammóniás hűtőközpontok karbantartási igénye nagyon alacsony, csak a szivattyúknak és a pneumatikus szelepeknek vannak mozgó alkatrészei, melyek elkophatnak. A karbantartási munkák egyszerűek, és nem igényelnek nagy szaktudást.
Könnyen integrálhatók: Az új ammóniás hűtőközpontok könnyen integrálhatók a már meglévő hűtési rendszerekbe.
Minimális telepítési költség és idő: Általában a 2000 kW hűtőteljesítmény alatti berendezések előre gyártott modulokban szállítandók, melyek kis helyi összeszerelési időt igényelnek.
Automatikus működés: A hűtőközpontok számítógépes automatikus folyamatszabályozókkal vannak felszerelve, melyek problémamentes üzemeltetést biztosítanak. Az üzemeltetés teljesen módosítható (állítható) a végfelhasználó igényei szerint. A folyamat vizualizálható egy számítógépen a berendezéstől távol is.
Kitűnő részterhelési tulajdonságok: A hűtési igény változását az ammóniás hűtőközpont automatikusan követi, részterheléseken való működéssel. A 20%-nál nagyobb részterheléseknél a COP értéke állandó marad. Amennyiben szükséges, a hűtőközpont működhet akár terhelés nélkül is.
Az ammóniás hűtőközpont hatásfoka: Az ammóniás hűtőközpont hatásfokát COP-vel jelöljük, amely a hűtőteljesítmény elosztva a bevitt fűtőenergia mennyiségével. A COP értéke szigorúan függ az elpárolgási és a hűtővíz-hőmérsékletektől. Hidegebb hűtővíz és magasabb elpárolgási hőmérséklet magasabb COP értéket eredményez.
3. ábra: COP az elpárolgási hőmérséklet függvényében különböző hűtővíz hőmérsékleteknél. (A diagram csak irányadó mértéket mutat.)
Minimális üzemi energia-hőmérsékletek: Abból a célból, hogy a megfelelő elpárolgási hőmérsékletet el tudjuk érni, a megfelelő, minimális hőmérsékletű üzemi energiát kell biztosítani (gőz, forró víz, vagy más forró gázok vagy folyadékok). Ez a hőmérséklet függ az igényelt elpárolgási hőmérséklettől és a rendelkezésre álló vagy tervezett hűtővíz-hőmérséklettől (az abszorbernek és kondenzátornak).
4. ábra Fűtőoldal minimum üzemi hőmérsékletei különböző hűtővíz-hőfokokhoz (A diagram csak irányadó mértéket mutat)
Beillesztés a meglévő hűtőrendszerbe
Függően a végfelhasználó hűtőrendszerétől, az abszorpciós hűtőközpont különböző elpárologtatókkal, tartályokkal szerelhető:
Abszorpciós hűtőközpont sóoldathűtésre szolgáló elpárologtatóval. Az abszorpciós hűtőközpontban elhelyezhető az elpárologtató, amely a sóoldatot hűti. A sóoldatot szivattyúval keringtetik a fogyasztók felé.
5. ábra: Beillesztés meglévő hűtőrendszerbe
Közvetlen ammónia felhasználása a végfelhasználó elpárologtatóiban. Kombinálva az elválasztott elpárologtatóval, az ammóniát az abszorpciós hűtőközpontból közvetlenül fel lehet használni hűtési célokra.
6. ábra: Közvetlen ammónia felhasználás a végfelhasználó elpárologtatóiban
Abszorpciós hűtőközpont hő- és villamosenergia-termeléssel kombinálva (trigeneráció)
A kogenerációs rendszer egyidejűleg hő- és villamos energiát termel. Az abszorpciós hűtőközpont felhasználja ezt a hőt hűtési energia előállítására. A kapcsolás az abszorpciós hűtőközpont és kogenerációs rendszer között megoldható indirekt és direkt módon is.
Indirekt alkalmazás (7. ábra) A füstgázt gőz vagy forró víz előállítására használjuk hagyományos kazánban. Az abszorpciós hűtőközpontot a kazánban termel gőzzel vagy forró vízzel működtetjük.
7. ábra: Abszorpciós hűtőközpont hő- és villamos energiatermeléssel kombinálva (trigeneráció)
Direkt alkalmazás (8. ábra) A füstgázt direkt használjuk azabszorpciós hűtőközpontban. Ennek az előnye, hogy elhagyhatjuk a kazánt, ezzel csökkenthetve a beruházási és karbantartási költségeket, valamint sokkal kompaktabb rendszert hozunk létre.
8. ábra: Direkt füstgáz-hasznosítással működő abszorpciós hűtőközpont
Alkalmazási lehetőségek
Egyre többen ismerik fel a kapcsolt energiatermelés előnyeit, amelynek során gázmotor, illetve mikroturbina segítségével állítanak elő villamos energiát, és az energetikai folyamatok során felszabaduló „hulladékhőt” hasznosítják különböző célokra. A kombinált, azaz egyidejű energiatermelés előnye a kogeneráció összhatásfoka. Ahhoz, hogy ez a hatásfok megmaradjon az év folyamán, minél hosszabb időszakban szükség van a hőenergia állandó hasznosítására. Ez különféle hőenergiát felhasználó technológiák esetében nem okoz gondot, inkább az épületek hűtése-fűtése a kritikusabb, habár a hőenergiát abszorpciós folyadékhűtők segítségével ma már könnyen transzformálhatjuk hűtőenergiává. Ezt a kombinált rendszert nevezzük trigenerációnak.
Legfőbb előnyök:
alacsony villamosenergia-fogyasztás, nincs szükség villamos hálózatfejlesztésre,
alacsony zajszint és vibráció,
nyári villamosenergia-csúcs „levágása”,
alacsony üzemeltetési költség hulladékhő esetén,
környezetbarát.
Címkép: egy példa Olaszországból, Surgital tésztagyár és mélyhűtő. 1 db. Capstone C600 blokk – 600 kWel, gőz előállítás a turbinák füstgázával, majd az ammóniás hűtőegységbe kerül bevezetésre a maradék hő felhasználására. Teljesítményadatok: 600 kW el, 3 t/óra 10 bar-os gőz, 650 kWh –28°C hűtési energia.
