Zusammenfassung
Bei der Klimatisierung von Räumen und Kühlung von Lebensmitteln können zur Kälteerzeugung verschiedene Energiequellen eingesetzt werden. Dabei bietet die Nutzung der Solarenergie zur Kälteerzeugung in den Sommermonaten eine vielversprechende Möglichkeit, größere Mengen an fossiler Energie einzusparen.
Das Ziel des Vorhabens besteht in der Entwicklung und experimentellen Erprobung einer solarbetriebenen Kälteanlage für Klimatisierungs- und Kühlungszwecke. Die Hauptkomponente der Kälteanlage ist eine Zweiphasen-/Zweikomponenten-Strahlpumpe, die mit dem Arbeitsgemisch Ammoniak/Wasser betrieben wird. Ammoniak als natürliches Kältemittel ist dabei eine umweltfreundliche Alternative zu FCKWs. Sowohl der Treib- als auch der Saugstrom können in der entwickelten Anlage zweiphasig sein. Dadurch lassen sich einerseits die Vorteile des Absorptions- und des Kompressionsprinzips miteinander verknüpft werden. Andererseits soll damit ein kompakter Aufbau erreicht werden. Nach Abschluss der thermodynamischen und kinetischen Berechnungen wurde die Funktion der Zweiphasen-/Zweikomponenten-Strahlpumpe mit Hilfe einer Pilotanlage mit ca. 20 kW Kälteleistung untersucht. Dabei wurde das Kälteverhältnis (COP-Wert) als wesentliches Merkmal für die Effizienz der Kälteanlage erhoben. Der COP-Wert ist definiert als „Kälteleistung“ geteilt durch die „zugeführte Heizleistung“.
Ergebnisse:
- Es zeigte sich, dass reiner Ammoniak als Arbeitsmittel geeigneter ist als das Ammoniak-/Wasser-Gemisch. Daher wurden die experimentellen Versuche mit reinem Ammoniak durchgeführt.
- Es konnten COP-Werte im Bereich von 0,3 bis 0,35 erreicht werden. Dieser Wert ist wesentlich höher als bei herkömmlichen Dampfstrahlpumpen-Kälteanlagen (Größenordnung 0,1 – 0,15) und damit effizienter.
- Günstige Dampfgehalte liegen bei ca. 0,7 bis 0,75 Volumenanteilen auf der Saugstromseite.
- Der Dampfgehalt auf der Treibseite hat bis zu mäßigen Dampfgehalten keinen großen Einfluss auf den COP-Wert der Anlage.
