Konstruktion und Funktionsweise

Konstruktion und Funktionsweise

Durch Forschung immer mehr
Leistung aus der Adsorption
herausholen.

Als Technologieführer für Adsorptionsaggregate, und als Ausgründung des Fraunhofer-Instituts, treibt FAHRENHEIT seit gut zwei Jahrzehnten den Stand der Technik voran.

Zahlreiche patentierte Innovationen, wie unsere Dünnblech-Vakuumhülle und die Zweikammer-Technologie, sind Früchte unserer Forschung.

Dünnblech-Vakuumhülle:
das „Kaffee-
Verpackungsprinzip“.

Die zwei Wärmetauscher eines Adsorptionsmoduls werden vakuumdicht von einer Edelstahlverkleidung umschlossen. Dieses patentierte Konstruktionsprinzip ist einfach: Der Vakuumbehälter bildet eine dünne und nicht eingreifende Hülle, die sich auf der Innenstruktur aufstützt und alles fest zusammenhält.

Das Prinzip ähnelt der Kaffeeverpackung: Auch hier besteht die Vakuumhülle aus einem dünnen Material, da die Kräfte des auf die Hülle wirkenden Atmosphärendruckes von der inneren Struktur aufgenommen werden.

Diese Konstruktion bietet einfacheren Aufbau, geringeren Materialverbrauch und weniger Gewicht und damit auch weniger thermische Masse für einen höheren Wirkungsgrad.

Zweikammer-Technologie: haltbare Bauweise
ohne bewegliche Teile.

Unsere patentierte und vielfach bewährte Zweikammer-Technologie ist ein großer Schritt in Richtung noch zuverlässigerer und wartungsarmer Kälte- und Wärmelösungen. Unsere Adsorptionskälteaggregate bestehen aus zwei oder mehr identischen Prozessmodulen mit jeweils einem Verdampfer/Kondensator und einem Adsorber/Desorber.

Die Prozesskammern sind durch automatisch gesteuerte 3-Wege-Umschaltventile miteinander verbunden. Diese leiten den Kältemitteldampfstrom je nach Prozessphase in den richtigen Adsorber beziehungsweise Kondensator. Mit den 3-Wege-Umschaltventilen werden zyklisch beide Module mit Heiß-, Rückkühl- bzw. Kaltwasser beaufschlagt. Darüber hinaus haben diese Ventile die Aufgabe, die interne Wärmerückgewinnung zur Effizienzsteigerung zu realisieren.

Diese Konstruktion bietet einen denkbar einfachen Aufbau ohne bewegliche Teile oder Steuerungsklappen im Modulinneren und damit optimale Zuverlässigkeit und nahezu Wartungsfreiheit. Damit kontinuierlich Kälte erzeugt wird, setzen wir jeweils zwei Prozessmodule ein, die phasenversetzt betrieben werden.

Funktionaler Aufbau

Heißwasserkreislauf

Über den Heißwasserkreislauf (Antriebskreislauf) wird die thermische Energie geliefert, um die Aggregate und den darin stattfindenden Wärmeaustausch zu betreiben.

RÜCKKÜHLkreislauf

Über den Rückkühlkreislauf wird die den Aggregaten zugeführte Wärme (Wärme vom zu kühlenden Objekt, Wärme zur Trocknung des Arbeitsmittels) abtransportiert, indem diese auf Mitteltemperaturniveau an die Umgebung abgeführt wird.

KALTWASSERkreislauf

Über den Kaltwasserkreislauf wird dem zu kühlenden Objekt Wärme entzogen.

Die Phasen der Adsorptionskühlung im Überblick:

1

Desorption/Adsorption

Der Desorber wird mit heißem Wasser durchströmt (Heißwasserkreislauf). Dadurch wird das Kältemittel, welches sich an der inneren Oberfläche des Silikagels angelagert hat, ausgetrieben und am Kondensator verflüssigt. Die bei der Verflüssigung entstehende Wärme wird über den Rückkühlkreislauf abgeführt. Der Adsorber adsorbiert zeitgleich Wasserdampf, welcher im Verdampfer durch Aufnahme von Wärme des zu kühlenden Objektes entsteht, die durch den Kaltwasserkreislauf zugeführt wird. Bei der Adsorption entsteht Wärme, die vom Rückkühlkreislauf zusammen mit der Verflüssigungswärme an die Umgebung abgeführt wird. Die Phase 1 läuft solange, bis die erforderliche Kaltwasser-Solltemperatur erreicht ist.

2

Wärmerückgewinnung

Unmittelbar nach Phase 1 werden die 3-Wege-Umschaltventile im Vorlauf der drei Kreisläufe so geschaltet, dass der zuvor desorbierte Adsorber 1 nun mit Rückkühlwasser durchströmt wird. Die zunächst noch im Desorber gespeicherte Energie wird nicht zeitgleich zur Mitteltemperatursenke gefördert, sondern noch über eine gewisse Zeit hinweg in den Antriebskreis gepumpt. Der Rücklauf des Adsorbers 2 – dieser wird im Anschluss an die Adsorption desorbiert – wird für eine definierte Zeit dem Rückkühlkreis zugeführt. Die Phase 2 wird erst nach Erreichen einer bestimmten Temperaturdifferenz zwischen beiden Adsorber-Rückläufen durch Schalten der 3-Wege-Umschaltventile im Rücklauf der drei Kreisläufe beendet.

3

Desorption/Adsorption

Der Desorber wird mit heißem Wasser (Antriebswärme) durchströmt und der Adsorber adsorbiert gleichzeitig.
Der Prozess der Adsorption/Desorption erfolgt analog zu Phase 1.

4

Wärmerückgewinnung

Unmittelbar nach der Phase 3 werden die 3-Wege-Umschaltventile so geschaltet, dass der vorher desorbierte Adsorber 2 nun mit Rückkühlwasser durchströmt wird.
Der Prozess der Wärmerückgewinnung erfolgt analog zu Phase 2