Frigopol Infotage aus Wärme

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1 Kälte aus Wärme Dr. Thomas Ebner

2 Allgemeines: Geschichtliche Entwicklung Kältetechnik ist ca. 175 Jahre alt 1824 Carnot Grundlagen 1834 Perkins (1. Kaltdampfkältemaschine) 1844 Gorrie (1. Luftkompressionskältemaschine) 1860 Carre (1. Absorptionskältemaschine) 1867 NH 3 als Kältemittel 1881 CO 2 als Kältemitel Sicherheitskältemittel h it itt l (FCKW) 2

3 Vergleich Kompressionskältemaschine Q C =Kondensatorleistung Absorptionskältemaschine Q& C = Kondensatorleistung C Austreiber Kälteprozess Q H P el Q 0 = Verdampferleistung Q& 0 = Verdampferleistung Absorber Q A 3

4 Vergleich Kompressionskältemaschine Hauptkomponenten 1 Verdichter 2 Kondensator 3 Drosselorgan 4 Verdampfer Absorptionskältemaschine Funktionsweise Verdampfung des Kältemittels Absorption des Kältemittel- dampfes Druckniveau der reichen Lösung anheben Austreiben des Kältemittels (=Wärmezufuhr) Kondensation des Kältemittels Drosselung des Kältemittels 4

5 Absorptionskälteprozess lo og p p c Verflüssiger 5 1 Austreiber 2 Log p, 1/T Diagramm 2 Arbeitsmedien (Kältemittel u. Lösung) Hauptkomponenten p o 6 Verdampfer 4 Absorber b 3 Verdampfer Kondensator Austreiber Absorber t t 1/T o C H t 5

6 Prinzip Absorptionskältemaschine (LiBr/H 2 O) Druck ca. 60 Torr 60 mm Hg 80 mbar 8 kpa Verflüssiger tc~45 C Austreiber ~37 C Kühlwasser Aus Heizmittel Ein Dampf oder Heißwasser Heizmittel Aus to~4 C Druck ca. 6,2 Torr 6,2 mm Hg 8,2 mbar 0,83 kpa Verdampfer Absorber 6 C 12 C Kälteträger ~32,5 C ~70 C ta~35 C ~27 C Kühlwasser Ein Kälteträger Kühlwasser Konzentrierte Lösung (LiBr) Verdünnte Lösung (LiBr) Dampf oder Heißwasser Kältemittel (Wasser) ~50 C

7 Wirkungsgrad des idealen Vergleichsprozesses (Carnot-Prozess) Kompressionskältemaschine EER c T0 T Absorptionskälteanlage 100 C EERc = T = T T gen c 0 c 0 EER c T 0 T =9,6 EER c =9,66 TGen T ηgen = TGen 5 C 35 C T c =0, 17 c 6 C 6 C ζ c = EERc η T T 0 0 ζ c =1, 63 η Gen Gen c 7

8 Realer Wirkungsgrad Frigopol Infotage Kompressionsmaschine Absorptionsmaschine EER =ζ υ EER = EER c υ c c b = abs υ c =exergetischer g Gütegrad υ = 0,52 υ c,a =0,, 52 υ c,k EER =55 ζ = 0, 8 8

9 0,75 Änderung des Wärmeverhältnis in Abhängigkeit von der Heißwassertemperatur Wärm meverhältni is Qo/QH 0,7 0, ,6 0, ,5 0,45 Kühlwassereintritt 35 C Kühlwassereintritt 27 C Kühlw aserintritt 41 C 0, Heißwassertemperatur [ C] 9

10 Abwärmemengen Frigopol Infotage Kompressionskältemaschine Absorptionskältemaschine kw kw kw kw 200 kw kw 10

11 Solares Kühlen Frigopol Infotage η = ζ η 100 C Ges, Sol Abs Solaranlage 30 C 80 C η Solaranlage =0,5 η Ges 6 C 4, Sol =0, 11

12 Gegenüberstellung KKM/AKM 12

13 Rückkühlung Kompressionskältemaschine Absorptionskältemaschine kg/h kg/h kw 576 kg/h kw kg/h Kälteleistung: l t kw V Verd : kg/h Verd V Abs : 576 kg/h Kälteleistung: kw V Verd : kg/h V Abs : kg/h 13

14 Beispiel: Gebäude Frigopol Infotage Kompressionskältemaschine Absorptionskältemaschine Kälteleistung kw Vollbenutzungsstunden 900 EER =55 Kälteleistung kw Vollbenutzungsstunden 900 ζ = 0,7 Nutzkälteenergie: 1800 MWh/a Antriebsenergie: 360 MWh/a Verdunstungswasser: m³/a Absalzmenge: m³/a Nutzkälteenergie: 1800 MWh/a Antriebsenergie: MWh/a Verdunstungswasser: m³/a Absalzmenge: m³/a 14

15 Beispiel: Gebäude Spezifischer Strompreis: Spezifischer Wasserpreis: Spezifischer Abwasserpreis: Spezifischer Aufbereitungspreis: 100 /MWh 15 /m³ 1,5 1,2 /m³ 0,4 /m³ Betriebskosten Kompression: /a Zielpreis Wärme: 10,37 /MWh (maximale Wärmekosten für gleiche Gesamtkosten wie Kompression) 15

16 Vorrausetzungen damit Absorptionsanlagen wirtschaftlich interessant sein können Hoher Strompreis Niedrige i Wasser- und dabwasserkosten (z.b. eigener Brunnen) Niedrige i Wärmekosten (< 10 bis 12 /MWh) (beispielsweise Abwärme aus Biomasse KWK) Hohe Vollbenutzungsstunden 16

17 Außentemperatur Geordnete Häufigkeit der Außentemperatur (Graz) Volllaststunden ~ 800 h/a 20 Außen ntemperatur [ C C] C h/a Stunden Enertec OG 17

18 Beispiel 18

19 Beispiel Spez. Stromkosten 100 /MWh Spezifischer Wärmepreis 8 /MWh EER = 5, zeta = 0,8 Spezifischer Wasserpreis: 1,5 /m³ Spezifischer Abwasserpreis: 1,2 /m³ Spezifischer Aufbereitungspreis: 0,4 /m³ Jahreskosten gesamter Kältebedarf aus Kompression: Antriebskosten Wasserkosten Summe

20 Einsparung durch Free Cooling Kompressionskältemaschine Free Cooling Antriebskosten Wasserkosten Antriebskosten 0 Wasserkosten 0 Summe Summe 0 Einsparung:

21 Einsparung durch Absorption Frigopol Infotage Kompressionskältemaschine Absorptionskältemaschine Antriebskosten Antriebskosten Wasserkosten Wasserkosten Summe Summe Einsparung:

22 Jahreskosten System Frigopol Infotage Kompressionsteil Antriebskosten Wasserkosten Summe Absorptionsteil Antriebskosten t Wasserkosten Summe Free Cooling Summe 0 Summe: Einsparung zu Kompression:

23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit! 23

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