Solare Klimatisierung - Thermische Solarenergie: Grundlagen, Technologie, Anwendungen - page 656

reichertem und dem getrockneten Sorptionsmittel möglich ist. Für den kontinuierlichen
Betrieb des Sorptionsprozesses müssen deshalb mindestens zwei Sorptionskammern be-
trieben werden, die im Wechsel das Kältemittel adsorbieren und selbst wieder regeneriert
werden. Bei den Adsorptionsmaschinen wird zwischen reinen Adsorptions- und Trocken-
absorptionsverfahren unterschieden.
Der Adsorption liegt eine Anlagerung der Kältemittelmoleküle an den inneren Ober-
flächen eines hochporösen Sorptionsmittels zugrunde. Da die Adsorption des Kältemittels
eine Kondensation beinhaltet, wird sie von niedriger Temperatur und hohem Druck be-
günstigt, verringert das Volumen des Kältemittels und setzt Energie in Form von Wärme
frei. Die Desorption beinhaltet das Verdampfen und hat somit den gegenteiligen Effekt.
Dies führt bei gleichbleibendem Druck dazu, dass die Temperatur immer dem Siedepunkt
des Kältemittels entspricht, vorausgesetzt, es ist noch Kältemittel in beiden Aggregatzu-
ständen vorhanden. Damit ist die Grundvoraussetzung für eine Kältemaschine und für
einen Wärmespeicher gegeben. Da sich das Kühlmittel an das Sorptionsmittel anlagern
soll, eignen sich vor allem Stoffe, die sehr feinporös sind, also eine sehr große innere Ober-
fläche besitzen wie beispielsweise:
• Aktivkohle,
• Zeolith,
• Silicagel.
Bei der Trockenadsorption geht der Arbeitsstoff hingegen eine reversible chemische Bin-
dung mit dem Feststoff ein (s. Abschn. 8.5.3 Adsorptionsvorgänge), beispielsweise die Re-
aktion von Ammoniak mit Salzen wie Calciumchlorid.
Nach dem Adsorptionsprinzip arbeitende Kältemaschinen wurden bereits zu Beginn
des 20. Jahrhunderts hergestellt. Sie wurden aber nahezu vollständig von den Kompres-
sionsanlagen verdrängt. In Ostasien werden aber seit Anfang der neunziger Jahre erneut
Anlagen mit Wasser als Arbeitsstoff und Silicagel als Sorptionsmittel gefertigt (Gassel
2001 ).
Eine Adsorptionskältemaschine besteht aus zwei mit Sorptionsmittel gefüllten Arbeits-
kammern, einem Kondensator und einem Verdampfer (vergl. Abb. 9.18 ). Der Prozess
selbst ist diskontinuierlich und geschlossen. Damit sind zur quasikontinuierlichen Kälte-
erzeugung mindestens zwei Sorptionsbehälter nötig, so dass in einem Kältemittel adsor-
biert wird, während im anderen der Regenerationszyklus abläuft.
Eine der gängigsten Stoffpaare sind Silicagel als Sorbens und Wasser als Kältemittel. Ein
Zyklus in einer Adsorptionskältemaschine, läuft in folgenden Arbeitstakten ab:
• Zunächst wird das an das Sorbens Silicagel angelagerte Kältemittel im Wärmeübertra-
ger 2 unter Wärmezufuhr ( q H ) im Generator ausgetrieben.
• Das Kühlmittel (Wasser) wird im Kondensator verflüssigt und die Kondensationswär-
me ( q C ) an das Kühlwasser abgeführt.