Beschrijving
Gewoonlijk wordt koude geproduceerd door het verdampen van een koelmiddel,
dat door een compressor wordt aangezogen. De compressor brengt het gasvormige
koelmiddel op zo'n hoge druk, dat het in een condensor weer vloeibaar wordt
bij een hogere temperatuur. Het vloeibare koelmiddel stroomt dan weer terug
naar de verdamper, waarop de kringloop opnieuw begint. Er is kracht nodig
om de compressor aan te drijven. Die kracht wordt geleverd door een elektromotor.
De benodigde energie is afhankelijk van het verschil tussen de temperatuur
in de verdamper en die in de condensor en in mindere mate ook van het type
compressor. De verhouding tussen benodigde kracht (elektriciteit) en geleverde
koude (thermische energie) noemt men de C.O.P. (coëfficient of performance).
Deze C.O.P. bedraagt voor koelmachines met luchtgekoelde condensors voor airconditioning
meestal 3 tot 4; dat wil zeggen, dat met 1 kWh elektriciteit 3 tot 4 kWh koude
wordt geproduceerd. Met een watergekoelde condensor wordt een hogere waarde
gehaald van 5 á 6. Dit is te danken aan het kleinere verschil in temperatuur
tussen verdamper en condensor. Voor invriezen is door het grote temperatuurverschil
veel meer kracht nodig en is de C.O.P. dus beduidend slechter.
Bij
absorptiekoelmachines wordt ook gebruik gemaakt van het effect, dat een vloeistof
bij verdamping warmte opneemt en bij condenseren op een hogere temperatuur
weer afgeeft. Maar het bijzondere is, dat men bij de absorptiekoeling geen
compressor nodig heeft! Er wordt gewerkt met chemische aantrekkingskrachten
en met warmte als energiebron. De meeste absorptiekoelmachines werken met
water en het zout lithiumbromide. Het water is het koudemiddel en verdampt
onder vacuüm in de verdamper (1) van de koelmachine bij lage temperatuur.
Het verdampen wordt bereikt door de aantrekkingskracht van een sterke wateroplossing
met lithiumbromide in de absorber (2), die in openverbinding staat met de
verdamper. De oplossing in de absorber trekt waterdamp aan net zoals keukenzout
vochtig wordt als het zoutvaatje open blijft. Om het proces gaande te houden,
moet de concentratie zout in de absorber op peil blijven en moet er steeds
vers water naar de verdamper gaan. Vanuit de absorber wordt daarom vloeistof
naar de generator (3) gepompt, waar water uitgedampt wordt door toevoer van
warmte. De geconcentreerde vloeistof stroomt terug naar de absorber en wisselt
warmte uit met de oplossing uit de absorber in een warmtewisselaar (5). De
waterdamp uit de generator wordt weer neergeslagen tot water in de condensor(4)
met behulp van koelwater. Dit water kan weer terug naar de verdamper.
De absorptiekoelmachine met lithiumbromide, die in Azië al een groot
aandeel heeft in de totale koelmachinemarkt, is beperkt in het toepassingsgebied.
De laagst bereikbare koudwatertemperatuur is 4,5 °C. Dat is prima voor
airconditioning en koudwatersystemen in de industrie, maar niet voor invriezen,
koelcellen en ijswatersystemen. Hiervoor zijn absorptiekoelmachines op ammoniak
wel geschikt. Deze worden slechts door enkele fabrikanten gebouwd. In Nederland
is hiervoor sinds kort een fabrikant actief, die deze machines ook als warmtepomp
levert.
Absorptiekoelmachines worden geleverd voor diverse vormen van warmtetoevoer:
c.v.-water, heet water van 120 tot 140 °C, stoom, hete uitlaatgassen van
een gasturbine of oven of direct gestookt met een gas- of oliebrander. De
verhouding tussen warmteverbruik en koudeproductie is veel lager dan bij een
compressorkoelmachine. Een direct gestookte absorptiekoelmachine of een tweetraps
unit op stoom haalt een C.O.P. van ca. 1,2; bij toevoer van c.v.-water op
90 °C is dit gewoonlijk slechts 0,7. Interessant is de recente ontwikkeling
van een Duits bedrijf van kleinere units in tweetrapsuitvoering, die gekoppeld
aan een wkk een C.O.P. van ca. 0,9 halen.
Milieuvoordelen?
Met absorptiekoeling kan een interessante besparing op energieverbruik worden
bereikt als er afvalwarmte of een brandbaar gas, dat anders afgefakkeld moet
worden, beschikbaar is. Een op aardgas gestookte absorptiekoelmachine levert
in het algemeen geen besparing op t.o.v. een watergekoelde compressorkoelmachine.
Het milieuvriendelijke koelmiddel in een absorptiekoelmachine is gunstig,
maar dit voordeel wordt minder relevant door de ontwikkeling van milieuvriendelijker
koelmiddelen voor compressorkoelmachines.
Absorptiekoelmachines kunnen in principe ook als warmtepomp werken en dan
veel energie in de verwarming besparen. De bereikbare temperaturen voor warmtelevering
zijn over het algemeen echter beperkt.
Aandachtspunten
De meest voorkomende lithiumbromidekoelmachine is beperkt t.a.v. de te bereiken
koeltemperatuur. Lagere temperaturen dan 4,5 °C zijn niet mogelijk. Bij de
slechts in kleine aantallen gebouwde absorptiekoelmachines op ammoniak kan men
tot -50 °C gaan. Afgezien van enkele kleine, gasgestookte modellen werken
de meeste absorptiekoelmachines met koelwater om de warmte in condensor en absorber
af te voeren. Als het koelwater met een koeltoren teruggekoeld moet worden, moet
rekening worden gehouden met het waterverbruik door verdamping in de koeltoren.
Het goed regelen van de temperatuur van het water uit de koeltoren is van wezenlijk
belang bij absorptiekoelmachines op lithiumbromide. Een te lage temperatuur levert
het risico op, dat het zout in de absorber gaat kristalliseren. De normale temperatuur
van het koeltorenwater is ca. 28 °C.