Funktionsprinzip der Adsorptionskältemaschine Typ NAK

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Die Adsorptionskältemaschine gehört zur Gruppe der periodisch arbeitenden Sorptionswärmepumpen.
Im Leistungsprozeß wird durch die Verdampfung des Kältemittels Wasser Kaltwasser im Bereich von 5°C bis 12°C erzeugt.
Als
Adsorptionsmittel kommt Silikagel zum Einsatz. Dieses Material (Kieselsäuregel SiO2), in kristalliner Form, ist ein natürlicher Stoff und damit absolut umweltfreundlich.
Die Adsorption von Wasserdampfes durch das Silicagel erfolgt rein physikalisch und ist unbegrenzt reversierbar.
Ebenso geht mit der Verwendung von Wasser als Kältemittel keine Gefährdung für die Umwelt bei der Herstellung, Verwendung und Entsorgung aus.

Wasser verdampft unter atmosphärischen Bedingungen (1013 mbar) bei ca. 100°C. Um diesen Prozeß bei dem gewünschten Temperaturniveau ab 5°C realisieren zu können, muß der Gesamtdruck der Umgebung auf ein Grobvakuum von ca.10 mbar abgesenkt werden. Damit kann die erforderliche
Verdampfungsenthalpie auch dem Kaltwasserkreis entzogen werden.
Da derartige Prozesse in der Regel nur in geschlossenen Räumen ablaufen, kommt es zu einer Sättigung mit Kältemitteldampf. Für den kontinuierlichen Betrieb dieses Vorgangs ist der permanente Abzug des Dampfes und seine Rekondensation zu Kältemittel erforderlich. Aus thermodynamischen Gründen läuft dieser Vorgang nicht selbsttätig ab, was auf die Differenz der Prozeßdrücke zurückzuführen ist. Mit dem Einsatz des Adsorptionsmittels, das den Wasserdampf aufnehmen und speichern sowie unter bestimmten Bedingungen wieder abgeben kann, ist es möglich diesen Prozeß kontinuierlich zu gestalten.

Für die Adsorption des Kältemittels ist eine
Kühlung des Silicagels (Temperaturbereich: ca.25-35 °C) erforderlich. Nach der Sättigung muß das Kältemittel wieder desorbiert werden. Dazu wird das Adsorptionsmittel erwärmt (Temperaturbereich: ca. 55-100°C), der entstehende Wasserdampf auf hohem Temperaturniveau wird dann kondensiert. Das wiedergewonnene Kältemittel wird dem Verdampfungsprozeß erneut zugeführt.
 
Folgende Kriterien sind für den Betrieb der Adsorptionkältemaschine maßgebend:
  • Verdampfung des Wassers ab 5°C durch die Evakuierung der Maschine
  • Reversible Gestaltung des Vorganges der Ad- und Desorption von Wasserdampf
  • Desorption des adsorbierten Kältemittels bei Temperaturen ab 55°C