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DE102020007211A1 - Adsorptionskältevorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme - Google Patents

Adsorptionskältevorrichtung und Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme Download PDF

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DE102020007211A1
DE102020007211A1 DE102020007211.9A DE102020007211A DE102020007211A1 DE 102020007211 A1 DE102020007211 A1 DE 102020007211A1 DE 102020007211 A DE102020007211 A DE 102020007211A DE 102020007211 A1 DE102020007211 A1 DE 102020007211A1
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DE
Germany
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flow
adsorption
adsorbent
refrigerant
refrigeration device
Prior art date
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Withdrawn
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DE102020007211.9A
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English (en)
Inventor
Andreas Hartbrich
Alexander Jekow
Ruprecht Marxer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Silica Verfahrenstechnik GmbH
Original Assignee
Silica Verfahrenstechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Silica Verfahrenstechnik GmbH filed Critical Silica Verfahrenstechnik GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Adsorptionskältevorrichtung und ein Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme.Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bei der Durchströmung des in den Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittels entstehenden Druckverlust massiv zu reduzieren, die Beladungszeit zu erhöhen und die Regenerationszeit zu senken und die Durchflussrate bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit auch bei Adsorptionskältevorrichtungen großer Leistung deutlich zu steigern.Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass der Wärmeaustauscher als ein modifizierter Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher (4,5) ausgebildet ist, der mindestens ein Profilblechpaar (26) umfasst, das aus durch Stege oder Wellentäler (28) verbundene spiegelbildlich übereinandergelegte Profile (27) aufweisende Profilbleche (25) gebildet ist, welche miteinander vertikal verlaufende, mit Adsorptionsmittel (AM) gefüllte Strömungskanäle (30) einschließen, die durch in den Stegen/Wellentälern (28) angeordnete Strömungsübergänge (31) untereinander in horizontaler Strömungsrichtung verbunden sind, und dass das Adsorptionsregister (6) zuströmseitig einen dem Verdampfer (13) zugeordneten Dampf-Verteilraum (8) und abströmseitig einen dem Kondensator (17) zugeordneter Dampf-Umlenk- und - verteilraum (9) aufweist, in die die Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) münden und offen an ihren Enden ausgebildet sind, wobei der Dampf-Verteilraum (8) mit dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9) über die Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) direkt strömungsverbunden ist, so dass das verdampfte Kältemittel (KM) beim Beladen das in Strömungskanälen (30) befindlichen Adsorptionsmittels (AM) sowohl vertikal aufwärts, horizontal seitwärts als auch vertikal abwärts durchströmt, und dass alle Strömungskanäle (30) des Adsorptionsregisters (6) von einem Verteilraum (10) für die Zu- und Abfuhr des in Strömungsräumen (34) im Kreuzstrom geführten Kühl- oder Heizmediums (K,H) umschlossen sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Adsorptionskältevorrichtung zur Erzeugung von Kälte aus Wärme mit mindestens einem unter Vakuum im Adsorptions- und/oder Regenerationsmodus betriebenen Adsorbermodul (1), umfassend
    1. a) ein Gehäuse, das mindestens ein als Adsorber/Desorber fungierenden Wärmeaustauscher enthält, der sich aus mindestens einem Adsorptionsregister zusammensetzt, welches vertikale Strömungskanäle für den Durchtritt eines dampfförmigen Kältemittels aufweist, wobei die Strömungskanäle von im Kreuzstrom in mindestens einem Strömungsraum geführten Kühl- oder Heizmedium zum indirekten Kühlen bzw. Heizen umströmt sind,
    2. b) einen Verdampfer zum Verdampfen des Kältemittels,
    3. c) einen Kondensator zum Kondensieren des dampfförmigen Kältemittels,
    4. d) ein in die Strömungskanäle eingefülltes Adsorptionsmittel zum Adsorbieren oder Desorbieren des Kältemittels,
    5. e) einen Kühlkreis mit Kühler zum Kühlen des Adsorptionsmittels während der Adsorption und einen Heizkreis zum Aufheizen des mit Kältemittel gesättigten Adsorptionsmittels während der Regeneration,
    6. f) eine Steuereinheit, die das Adsorbermodul, den Verdampfer, den Kondensator und den Kühl- und Heizkreis vom Adsorptions- in den Regenerationsmodus oder umgekehrt umschaltet.
  • Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme, bei dem ein Adsorptionsmittel in mindestens einem unter Vakuum gesetzten Adsorbermodul von einem in einem Vakuum-Verdampfer verdampften Kältemittel solange durchströmt wird bis das Adsorptionsmittel mit Kältemittel gesättigt ist, wobei sich das Adsorptionsmittel aufheizt und gleichzeitig durch ein im Kreuzstrom zum verdampften Kältemittel geführtes Kühlmedium (K) gekühlt wird, sodann das mit Kältemittel gesättigte Adsorptionsmittel im Adsorbermodul regeneriert wird, indem das gesättigte Adsorptionsmittel durch ein Heizmedium erhitzt wird bis das Kältemittel desorbiert, das Kältemittel-Desorbat einem Kondensator zugeführt, verflüssigt und das Kondensat in den Vakuum-Verdampfer rückgeführt wird, und eine Steuereinheit in Abhängigkeit der Adsorptionsmittelbeladung das Adsorbermodul vom Adsorptions- in den Regenerationszustand oder umgekehrt umschaltet, wobei jeweils vor dem Umschalten das bei der Regeneration erhitzte Adsorptionsmittel gekühlt wird bis es mit Kältemittel erneut beladbar ist.
  • Stand der Technik
  • Es sind eine Vielzahl von Adsorptionskälteanlagen bekannt, die mit festen Adsorptionsmitteln, beispielsweise Aktivkohle ( DE 28 01 895 AI, DE 38 08 653 C2 ), Zeolith ( DE 30 49 889 A1 , DE 36 38 706 AI, DE 10 2006 011 409 B4 , WO 2015/007274A1 ) oder Silica-Gel ( DE 38 08 653 C2 ) arbeiten.
  • In der DE 28 01 895 A1 ist eine Vorrichtung für die kontinuierliche Erzeugung von Wärme und Kälte offenbart, die einen Verdampfer für die Aufnahme einer flüchtigen Flüssigkeit in wärmetauschender Wirkbeziehung zu einer kalten Wärmequelle derart beschreibt, dass die Flüssigkeit durch die wärmetauschende Wirkbeziehung mit der kalten Wärmequelle bei einem Druck P1 und einer Temperatur T1 im Verdampfer verdampft. Der Dampf wird durch einen Körper aus einem Adsorptionsmaterial bei dem Druck P1 und bei einer die Temperatur T1 übersteigenden Temperatur T2 adsorbiert und bei einem den Druck P1 übersteigenden Druck P2 und einer die Temperatur T2 übersteigenden Temperatur T3 freigesetzt.
    Es kommen zwei Körper aus Adsorptionsmaterial zum Einsatz, von denen der eine Körper den Dampf adsorbiert und der andere Körper den Dampf desorbiert.
  • Das nach DE 30 49 889 A1 bekannte Kühlverfahren arbeitet mit zwei Behältern, die jeweils einen Wärmetauscher aus Austauscherrippen enthalten, deren Zwischenräume mit einem Adsorptionsmittel aus Zeolith in Form von Kugeln oder Stäbchen zum Adsorbieren ausgefüllt sind. Der Wärmetauscher und die Austauscherrippen werden von einem Heizfluid durchströmt, so dass sich das Adsorptionsmittel durch Konvektion erwärmt. Gleichzeitig strömt Wasserdampf als Kühlmittelflüssigkeit in den Behälter, so dass das Adsorptionsmittel den Wasserdampf adsorbiert. Sobald das Adsorptionsmittel in dem auf Adsorption geschalteten Behälter
    mit Wasserdampf gesättigt ist, wird dieser Behälter automatisch in den Desorptionszustand und der andere Behälter in den Adsorptionszustand geschaltet.
  • Aus der DE 36 38 706 A1 ist eine Vorrichtung für die kontinuierliche Erzeugung von Wärme und Kälte bekannt, die eine externe Wärmequelle, wenigstens eine erste und zweite Gruppe, die jeweils mit verschiedenen Feststoffadsorptionsmittel/Kältefluid-Stoffpaaren betrieben werden sowie zwei dasselbe Feststoff-Adsorptionsmittel enthaltende Reaktoren mit einem Kondensator und einem Verdampfer umfassen, wobei die Reaktoren der ersten Gruppe abwechselnd mit der externen Wärmequelle verbunden sind und die an der ersten Gruppe abgenommene Wärme zur abwechselnden Beheizung der Reaktoren der zweiten Gruppe dient.
  • Die DE 38 08 653 C3 schlägt ein Verfahren zum Betrieb einer Adsorptionskälteanlage vor, die mindestens zwei Adsorptionssäulen umfasst, wovon jede ein Festkörper-Adsorptionsmittel und Wärmeübertragungsrohre sowie ein Kältemittel aufnimmt, ferner einen Kondensator, einen Verdampfer und mit Ventilen ausgestattete Rohrleitungen aufweist, die die Adsorptionssäulen mit dem Kondensator und dem Verdampfer verbinden, so dass das Kältemittel zwischen den Adsorptionssäulen strömt, wobei die Adsorptionssäulen abwechselnd in die Adsorptionsstufe und in die Desorptionsstufe in solcher Weise umgeschaltet werden, dass sich mindestens eine der Adsorptionssäulen in der Adsorptionsstufe und gleichzeitig die anderen Adsorptionssäulen in der Desorptionsstufe befinden, wozu ein Wärmeübertragungsmedium von einer Wärmequelle zum Erhitzen des Adsorptionsmittels bzw. ein Kühlmittel zu dessen Abkühlung durch die Wärmeübertragungsrohre der in der Desorptionsstufe befindlichen Adsorptionssäulen bzw. durch die Wärmeübertragungsrohre der in der Adsorptionsstufe befindlichen Adsorptionssäulen geschickt werden, wobei während des Umschaltvorganges von der Desorptionsstufe in die Adsorptionsstufe und umgekehrt die gesamte in den noch in der Desorptionsstufe befindlichen Adsorptionssäulen vorhandene Restwärme unmittelbar vor der Umschaltung den noch in der Adsorptionsstufe befindlichen Adsorptionssäulen zugeführt wird. Zur Übertragung der Restwärme drückt das Kühlmittel nach geeigneter Ventilumschaltung das Wärmeübertragungsmedium aus den noch in der Desorptionsstufe befindlichen Adsorptionssäulen in die noch in der Adsorptionsstufe befindlichen Adsorptionssäulen.
  • Ferner ist aus der DE 10 2006 011 409 B4 eine Adsorptionskältemaschine bekannt, die mindestens eine erste und zweite Adsorbereinheit umfasst, die jeweils an einen Vorlauf und einen Rücklauf angeschlossen sind, um Wärme aus einem durch den Vorlauf in die Adsorbereinheit geleiteten Wärmeträger der Adsorbereinheit zuzuführen oder aus der Adsorbereinheit auf den Wärmeträger abzuführen. Jede Adsorbereinheit arbeitet alternierend in einer Desorptionsphase als Desorber, wobei aus dem Wärmeträger Wärme aus den Desorber abgeführt wird, und einer Adsorptionsphase als Adsorber, wobei aus dem Adsorber Wärme auf den Wärmeträger abgeführt wird. Es sind wenigstens zwei Wärmeträgerkreisläufe vorhanden, nämlich ein Heizkreislauf mit einer Wärmequelle zum Aufheizen des Wärmeträgers, und ein Kühlkreislauf mit einer Wärmesenke zum Abführen des Wärmeträgers. Weiterhin ist eine Steuereinheit vorgesehen, welche die Vorläufe und die Rückläufe individuell derart abwechselnd in den Heizkreislauf und den Kühlkreislauf schaltet, dass stets der Rücklauf mit der höchsten Temperatur seinen Wärmeträger in den Heizkreislauf speist.
  • Bei einer anderen bekannten Adsorptionskältemaschine wird ein Adsorptionsmittel vom Typ des Alumino-Silikats des Y-Zeoliths auf dem Wärmetauscher in Form einer granularen Schüttung, Extrudaten, Kugeln, Schnitzeln und/oder als Schicht aufgebracht, d.h. der Wärmetauscher ist vom Adsorptionsmittel umhüllt bzw. in diesem eingebettet. Die Abstände der einzelnen Körner in der Adsorptionsmittelschüttung von den Wärmetauscherflächen variieren somit deutlich, was den Wärmeübergang erschwert. Andererseits ist eine auf die Wärmetauscherflächen aufgebrachte Adsorptionsmittelschicht von ihrer Beladungskapazität allein schon durch ihre Schichtdickte limitiert.
  • Eine weitere bekannte hybride Wärmetauschereinrichtung für die adsorptive Kühlung ( WO 2015/104719A2 ), sieht eine rohrförmige oder Mikrokanalstruktur auf der Außenseite der Wärmetauscherflächen vor, in deren Ausnehmungen angeordnet sind, die ein granulares Adsorptionsmittel als Beschichtung aufnehmen. Auch diese bekannte Lösung ist in ihrer Beladungskapazität durch die Schichtdicke des Adsorptionsmittels in den Ausnehmungen begrenzt, der Austausch verbrauchten Adsorptionsmittels äußerst aufwändig und kompliziert.
  • Plattenwärmetauscher für den Einsatz in Adsorptionskältemaschinen, Wärmepumpen und dgl. sind ebenfalls seit langem bekannt ( DD 55046 A1 , DE 1 601 215 , DE 196 44 938 A1 , DE 199 44 426 C2 , 10 2015 214 374 A1 ).
  • Die DD 55 046 A1 beschreibt einen paketförmigen Plattenwärmeübertrager in Leichtbauweise mit gewellten Wärmeübertragungseinlagen für die Übertragung der Wärme zwischen flüssigen und gasförmigen Medien verschiedenen Druckes, bestehend aus parallelen eckigen Platten, welche die Strömungskanäle bilden, die durch Wände seitlich abgeschlossen sind sowie aus Stutzen für den Anschluss der zum Zuführen und Abführen der an der Wärmeübertragung beteiligten Medien dienenden Leitungen.
  • Eine andere bekannte Lösung ( DE 1 601 215 ) sieht einen Plattenwärmetauscher für ein Gas hoher Temperatur und niedrigen Druckes und ein unter hohem Druck stehendes Kühlmittel aus einem Stapel in gleicher Weise wellenartig ausgebildeter, gleichgerichteter, länglich-viereckiger Blechtafeln vor, bei denen jeweils die einen Randbereiche mit entsprechenden Randbereichen der anderen benachbarten Blechtafel abdichtend in solcher Weise verbunden sind, dass einerseits jeweils zwei benachbarte Blechtafeln spiegelbildlich zur gemeinsamen Berührungsebene aufeinanderliegen und so mittels der wellenartigen Ausbildungen zwischen sich eine Reihe einzelner, paralleler, im Querschnitt rundflächiger Rohrkanäle bilden, andererseits jeweils zwei benachbarte, verschiedenen Rohrkanalreihen zugehörige Blechtafeln mit Abstand und um eine halbe Wellenlänge zueinander versetzt angeordnet sind, wobei die senkrecht zu den Rohrkanälen verlaufenden Randbereiche der jeweils benachbarten Rohrtafeln zum Bilden des Abdichtrandes zueinander hin verformt sind.
  • Zum Stand der Technik ( DE 37 10 823 C2 ) gehört auch ein Kreuzstrom-Wärmetauscher mit rasterförmig angeordneten Profilierungen. Das Plattenelement hat eine Wanddicke von 0,5 bis 1,1 mm, wobei die Prägetiefe der Profilierungen im Bereich von 3,2 bis 7,0 mm und die Prägelänge bei 10 bis 20 mm liegen. Das geprägte Formblech weist als Profilierung in Längs- und Querrichtung rasterförmig ausgerichtete gleichmäßig angeordnete Sicken auf. Die Wärmetauscher-Platten sind jeweils paarweise in Bezug auf die Sicken zueinander angeordnet aufeinandergestapelt und an ihren querseitigen Rändern miteinander verschweißt. Die Sicken der benachbarten Wärmetauscher-Platten begrenzen somit die spaltähnlichen Kanäle. Werden zwei solcher Plattenpaare siegelbildlich aufeinandergestapelt und verbunden, so bilden die in der anderen Richtung orientierten Sicken rohrähnliche Kanäle.
    Auf diese Weise entstehen in der einen Richtung die nebeneinanderliegenden rohrähnlich abgeschlossenen Kanäle und in der quer dazu liegenden Richtung die nebeneinanderliegenden spaltähnlichen Kanäle. Die wärmeaustauschenden Medien können somit im Kreuzstrom zueinander fließen.
  • Außerdem ist aus der DE 196 44 928 A1 eine Adsorptionskältemaschine bekannt, die wenigstens einen Kältemittelverdampfer zum Verdampfen eines Kältemittels, mindestens zwei Kammern, in denen ein Adsorptionsmittel verdampftes Kältemittel adsorbiert und bei Beheizung desorbiert wird, sowie wenigstens einen Kondensator, an dem sich desorbiertes dampfförmiges Kältemittel niederschlägt. Die beiden Kammern sind zum Ausgleich des in ihnen herrschenden Dampfdruckes des Kältemittels verbunden. In den Kammern sind Plattenwärmetauscher eingesetzt, in dem das Adsorptionsmittel als ebene Schicht auf den Wärmetauscher aufgebracht ist.
  • Des Weiteren ist in der DE 199 44 426 C2 ein Plattenwärmetauscher mit im Kreuzstrom durchströmten Strömungskanälen offenbart, die für das eine Medium wellenförmig und für das andere Medium rohrförmig ausgebildet sind, wobei die rohrförmigen Strömungskanäle einerseits zwischen jeweils zu einem Plattenpaar verbundenen, mit mehreren parallelen Reihen rinnenförmiger Prägungsabschnitte versehenen Einzelplatten und andererseits die wellenförmigen Strömungsabschnitte zwischen den zu einem Plattenstapel zusammengefügten Plattenpaaren ausgebildet sind. Die Prägeabschnitte benachbarter Reihen sind in Längsrichtung der rohrförmigen Strömungskanäle versetzt angeordnet.
  • Nach DE 10 2015 214 374 A1 ) ist ferner eine Adsorptionswärmepumpe mit Plattenwärmetauscher bekannt, der zumindest einen flüssigkeitsbeaufschlagten Strömungskanal und zumindest einen kältemittelbeaufschlagten Strömungskanal mit darin angeordneten Sorbens aufweist, und mit zumindest einen Verdampfer-Kondensator zum alternierenden Verdampfen und Kondensieren des Kältemittels, wobei der Verdampfer-Kondensator zumindest einen kältemittelbeaufschlagten Strömungskanal und zumindest einen flüssigkeitsbeaufschlagten Strömungskanal aufweist. Der Sorberwärmetauscher und der Verdampfer-Kondensator sind jeweils als Plattenwärmetauscher ausgebildet. Die Plattenwärmetauscher sind vertikal angeordnet, so dass die Strömungskanäle senkrecht durchströmt werden.
  • Allen diese bekannten Lösungen ist der Nachteil gemeinsam, dass das dampfförmige Kältemittel den mit Adsorptionsmittel gefüllten Strömungskanal durchströmen muss, um das Kältemittel adsorbieren zu können, wodurch Druckverluste verursacht werden, die die Durchflussrate senken, eine unterschiedliche Beladung des Adsorptionsmittels über die Schütthöhe begünstigen, den Stoffaustausch durch Aufstauen erschweren sowie den Durchsatz und damit die spezifische Kälteleistung der Adsorptionskälteanlagen begrenzen. Letztendlich limitiert der Druckverlust die Schütthöhe des in den Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittels und damit die wirtschaftlich effektive Baugröße der Plattenwärmetauscher in Adsorptionskälteanlagen und deren Kälteleistung.
  • Aufgabenstellung
  • Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, den bei der Durchströmung des in den Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittels entstehenden Druckverlust massiv zu reduzieren, die Beladungszeit zu erhöhen und die Regenerationszeit zu senken und die Durchflussrate bei gleichzeitiger Verbesserung der Wirtschaftlichkeit auch bei Adsorptionskältevorrichtungen großer Leistung deutlich zu steigern.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 28 gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens sind den Unteransprüchen entnehmbar.
  • Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erreicht, dass der Wärmeaustauscher als ein modifizierter Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher ausgebildet ist, der mindestens ein Profilblechpaar umfasst, das aus durch Stege oder Wellentäler verbundene spiegelbildlich übereinandergelegte Profile aufweisende Profilbleche gebildet ist, welche miteinander vertikal verlaufende, mit Adsorptionsmittel gefüllte Strömungskanäle einschließen, die durch in den Stegen/Wellentälern angeordnete Strömungsübergänge untereinander in horizontaler Strömungsrichtung verbunden sind, und dass das Adsorptionsregister zuströmseitig einen dem Verdampfer zugeordneten Dampf-Verteilraum und abströmseitig einen dem Kondensator zugeordneten Dampf-Umlenk- und -verteilraum aufweist, in die die Strömungskanäle und Strömungsübergänge münden und offen an ihren Enden ausgebildet sind, wobei der Dampf-Verteilraum mit dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum über die Strömungskanäle und Strömungsübergänge direkt strömungsverbunden ist, so dass verdampfte Kältemittel beim Beladen das in Strömungskanälen befindlichen Adsorptionsmittel sowohl vertikal aufwärts, horizontal seitwärts als auch vertikal abwärts durchströmt, und dass alle Strömungskanäle des Adsorptionsregisters von einem Verteilraum für die Zu- und Abfuhr des in Strömungsräumen im Kreuzstrom geführten Kühl- oder Heizmediums umschlossen sind.
  • In Weiterbildung der erfindungsgemäßen Adsorptionsmittelkältevorrichtung besitzt das Profil eine zur Oberseite hin geöffnete halbrunde, ovale, dreieckige, trapezartige oder kastenförmige Form, so dass die beim Übereinanderanordnen der Profilbleche entstehenden Strömungskanäle einen rohrförmigen, wellenartigen, rautenförmigen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Stege bzw. Wellentäler der Profile der beiden Profilbleche durch eine Abstandsstruktur bzw. durch Abstandshalter in einem definierten vertikalen Abstand voneinander angeordnet sind, wobei der Abstand kleiner ist als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels und der Abstand 0,1 bis 3,0 mm beträgt, so dass die Körner des Adsorptionsmittels trotzdem nicht in den Strömungsübergang gelangen können.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Abstandstruktur/Abstandshalter zueinander versetzt in Längsrichtung der Profilbleche in die Stege/Wellentäler eingeformt, angeformt oder angeordnet sind, wobei die Profilbleche nur paarweise seitenverkehrt aufeinandergelegt werden müssen, um die Strömungskanäle und Strömungsübergänge auszubilden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Strömungskanäle zuström- und abströmseitig mit einem vom dampfförmigen Kältemittel durchströmbaren Sieb versehen, dessen Maschengröße kleiner ist als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels. Dies ermöglicht, nachdem die abströmseitigen Siebe von den Strömungskanälen entfernt sind, das Adsorptionsmittel problemlos in die Öffnung der Strömungskanäle einzufüllen. Ebenso kann das zuströmseitige Sieb einfach demontiert werden, wenn das verbrauchte Adsorptionsmittel aus den Strömungskanälen entfernt werden muss.
  • Die Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht weiterhin vor, dass das Adsorptionsmittel eine Korngröße aufweist, die an die Abmessung, den Querschnitt und die Form der Strömungskanäle so angepasst ist, dass die Körner des Adsorptionsmittels einen geringen Abstand zur Kühl-/Heizfläche des Strömungskanals für kurze Diffusionswege und eine hohe Wärmeleitung haben, wodurch kurze Diffusionswege zwischen den Körnern und eine hohe Wärmeleitung zwischen den Kühl-/ Heizflächen und den Körnern sichergestellt werden können.
  • In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Profilblechpaare mit ihren Strömungskanälen und Strömungsübergängen in übereinanderliegenden, voneinander beabstandeten Lagen angeordnet, wobei die Strömungskanäle der unteren Lage den Stegen bzw. den Wellentälern der oberen Lage zugeordnet sind und die übereinanderliegenden Lagen zwischen sich die Strömungsräume für das Kühl- oder Heizmedium ausbilden.
    Die übereinanderliegenden Profilblechpaare können auch durch ein wellenförmiges Strömungsleit- und Abstandsblech mit Wellenbergen voneinander getrennt und beabstandet sein, wobei die Wellenberge des Strömungsleit- und Abstandsbleches jeweils dem Steg/Wellental des darüber oder darunter angeordneten Profilblechpaares zugeordnet sind.
    Vorzugsweise ist das Strömungsleit- und Abstandsblech ein dünnes Wellblech mit in die Wellenberge eingeformte, die Höhe der Wellenberge übersteigende Abstandshalterprofile umfasst, die zueinander von Wellenberg zu Wellenberg auf Lücke versetzt angeordnet sind, wobei die Abstandhalterprofile in den von den Stegen der über- und untereinanderliegenden Profilblechpaare gebildeten Versatz abstützend eingreifen und das jeweilige Abstandshalterprofil jeweils endseitig am dazugehörigen Profilblechpaar stoffschlüssig fixiert ist, wodurch sich eine besonders kompakte Bauweise der Adsorptionsregister mit geringem Gewicht ergibt.
  • Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht vor, dass der modifizierte Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher eine rechteckige Baueinheit bildet, die im Innenraum eines rechteckigen oder zylindrischen Gehäuses angeordnet ist, wobei der zuströmseitige Dampf-Verteilraum als ein Fußteil, der abströmseitige Dampf-Umlenk- und -verteilraum als ein Kopfteil ausgebildet ist und der Verteilraum für das Kühl- oder Heizmedium alle Strömungsräume durchströmungsoffen umschließt.
    Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Baueinheit einen zuströmseitigen Boden und einen abströmseitigen Boden auf, wobei der jeweilige Boden entweder aus einem einzigen Formteil oder aus mehreren an die Kontur der Strömungskanäle angepassten Formteile bestehen, die untereinander und mit den Profilblechpaaren stoffschlüssig verbunden sind.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind mehrere Adsorptionsregister eines Adsorptionsmoduls senkrecht übereinander angeordnet und jedes Adsorptionsregister weist zuströmseitig den Dampf-Verteilraum und abströmseitig dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum auf, wobei der Dampf-Umlenk- und -verteilraum des unter dem oberen Adsorptionsregister angeordneten Adsorptionsregisters mit dem Dampfverteilraum des über dem unteren Adsorptionsregister angeordneten Adsorptionsregisters miteinander strömungsverbunden sind.
    Dies ermöglicht es, die Leistung der Kältemittelvorrichtung entsprechend den Anforderungen spezifisch auszulegen. Von besonderem Vorteil ist, dass das dampfförmige Kältemittel ungehindert durch die Strömungsübergänge in jedes Adsorptionsregister gelangen und sich gleichmäßig auf das in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittel verteilen kann.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sieht für den kontinuierlichen Betrieb vor, dass mindestens zwei miteinander verschaltete Adsorbermodule vorgesehen sind, von denen das erste Adsorbermodul im Adsorptionsmodus und das zweite Adsorbermodul im Regenerationsmodus oder umgekehrt geschaltet ist, wobei das Adsorbermodul einen Dampf-Verteilraum, einen Dampf-Umlenk- und -verteilraum und einen äußeren Verteilraum und das Adsorbermodul einen Dampf-Verteilraum, einen Dampf-Umlenk- und -verteilraum und einen äußeren Verteilraum aufweist, wobei die äußeren Verteilräume für das Heiz- und Kühlmedium miteinander strömungsverbunden verschaltet sind.
  • In Weiterbildung der Erfindung kann das Adsorbermodul autark und separat ausgebildet sein und mehrere dieser autarken und separaten Adsorbermodule miteinander verschaltet werden.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Vakuum-Verdampfer mit einem Tropfenabscheider, Wärmetauscher und einer Vakuum-Pumpe versehen, wobei der Vakuum-Verdampfer mit dem fußseitigen Dampf-Verteilraum über Verbindungsleitungen und eine Absperrarmatur mit den Strömungskanälen und Strömungsübergängen des Adsorptionsregisters der Adsorbermodule in Strömungsverbindung steht.
  • Nach einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Dampf-Verteilräume der Adsorptionsmodule zuströmseitig über Stutzen an einer Behälterwand des Verdampfers und die Dampfumlenk- und -verteilräume abströmseitig über Stutzen an der Wand des Kondensators angeflanscht, wobei die jeweiligen Absperrarmaturen im Stutzen zum Öffnen und Absperren des Vakuum-Verdampfers bzw. Kondensators (17) angeordnet sind.
    Hierdurch entsteht der Vorteil einer besonders kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei gleichzeitig minimierten Druckverlusten.
  • Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Kondensator über eine Zuführleitung und eine die Dampf-Umlenk- und -verteilräume miteinander verbindende Verbindungsleitung strömungsverbunden, die eine dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum zugeordnete Absperrarmatur aufweist, wobei der Kondensator durch eine mit einem druckgesteuerten Ventil versehene Kondensatleitung zum Abführen des Kondensates mit dem Vakuum-Verdampfer verbunden ist.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verzweigt sich eine in die Verteilräume zuströmseitig einbindende Vorlaufleitung für den Kühl- und Heizkreis in zwei parallel angeordnete Vorlaufleitungen, wobei eine mit dem Kühler verbundene Zuleitung für das gekühlte Kühlmedium in die eine Vorlaufleitung und eine Zuleitung für das aufgeheizte Heizmedium in die andere Vorlaufleitung einbindet und die Vorlaufleitungen in Stromrichtung nach der Verzweigung mit Absperrarmaturen versehen sind, die jeweils in Stromrichtung vor Einbindung der Zuleitung für das gekühlte Kühlmedium in der Vorlaufleitung und vor Einbindung der Zuleitung für das aufgeheizte Heizmedium in der anderen Vorlaufleitung angeordnet sind.
  • Zweckmäßigerweise verzweigt sich eine aus den Verteilräumen abströmseitig austretende Rücklaufleitung für den Kühl- und Heizkreis in zwei parallel angeordnete Rücklaufleitungen, wobei die Rücklaufleitung durch eine Ableitung über einen Pufferbehälter für das aufgeheizte Kühlmedium und eine Pumpe mit dem Kühler strömungsverbunden ist und die Rücklaufleitung durch eine Ableitung für das abgekühlte Heizmedium mit einer Heizquelle in Verbindung steht, und dass die Rücklaufleitungen in Stromrichtung nach der Verzweigung mit Absperrarmaturen versehen sind, die jeweils in Stromrichtung vor der Einbindung der Ableitung für das aufgeheizte Kühlmedium in der Rücklaufleitung und vor Einbindung der Ableitung für das abgekühlte Heizmedium in der anderen Rücklaufleitung angeordnet sind.
  • In weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass als Heizquelle Abwärme dient, die vorzugsweise bei Verdichtern, Solarthermen, Kompressoren, Elektrolysen, BHKW oder anderen Prozessen anfällt.
  • Nach einer vorzugsweisen Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Adsorptionsmittel eine Silica-Gel-, Aluminiumoxid-Gel-, Molekularsieb- oder Aktivkohleschüttung oder besteht aus einem Gemisch daraus. Die Schüttung lässt sich einfach durch Lösen der kopfseitig angeordneten Strömungssiebe in die vertikalen Strömungskanäle einbringen und nach Erschöpfung des Adsorptionsmittels durch Abnahme der fußseitig die Strömungskanäle verschließenden Strömungssiebe wieder aus den Strömungskanälen entfernen.
    Das Kältemittel besteht vorzugsweise aus Wasser oder einem Wasser-Alkohol-Gemisch. Letzteres wird verwendet, wenn tiefere Temperaturen des Kältemittels erforderlich sind. Als Kühl- und Heizmedium wird Wasser oder mit Stabilisatoren, vorzugsweise Glykol, Korrosionsinhibitoren oder Biozide versetztes Wasser eingesetzt.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schlägt vor, dass zum Ermitteln des Druckes und der Temperatur des Kältemittel-Dampfes die Dampf-Verteilräume und Dampf-Umlenk- und -verteilräume der Adsorbermodule mit Druck/Temperatursensoren versehen sind, die über Steuerleitungen mit der Steuereinheit verbunden sind, welche durch Ausgabe eines Befehls veranlasst, die Absperrarmaturen entsprechend dem Betriebszustand zu öffnen oder zu schließen.
    Der Dampfdruck im Vakuum-Verdampfer wird durch ein in der Kondensatleitung angeordnetes druckgeregeltes Ventil und der Druck des den Vakuum-Verdampfer verlassenden Kältemitteldampfes von einem in der Verbindungsleitung zu den Dampf-Verteilräumen angeordneten Drucksensor überwacht. Die Temperaturen des Kühl- und Heizmediums werden durch Temperatursensoren erfasst, die in der Zuleitung zum Kondensator, der Zuleitung für das gekühlte Kühlmittel und die Ableitung für das aufgeheizte Kühlmittel angeordnet sind.
  • Von besonderer Bedeutung für die erfindungsgemäße Vorrichtung ist, dass die Leistung der Vorrichtung infolge ihres im Vergleich zum bekannten Stand der Technik deutlich gesunkenen Druckverlustes durch die Anzahl der Adsorptionsmodule und der Adsorptionsregister in Länge, Breite und Höhe frei wählbar ist, so dass die Kälteleistung der Vorrichtung optimal an die technischen Forderungen und Aufgaben anpassbar ist.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung bestehen die Adsorbermodule aus metallischen Werkstoffen mit guter Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise aus Edelstahl, Kupfer o.dgl. Die Adsorptionsregister können somit besonders dünnwandig ausgeführt werden, so dass die Adsorbermodule ein geringes Gewicht haben, kompakt, stoffschlüssig verbindbar sowie montagefreundlich und wartungsfrei sind.
  • Die Lösung der Aufgabe wird mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch erreicht, dass während der Adsorption der Dampfstrom des Kältemittels durch in einem Dampf-Verteilraum des Adsorptionsregisters mündende Strömungskanäle und Strömungsübergänge eines modifizierten Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauschers in Teilströme AS1, AS2, AS3 so aufgefächert wird, dass der Teilstrom AS1 das in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittel vertikal durchströmt, der Teilstrom AS2 sich durch mit den Strömungskanälen strömungsverbundene Strömungsübergängen bei seiner vertikalen Aufwärtsströmung in Teilströme AS3 und AS4 verzweigt, wobei der Teilstrom AS3 in das Adsorptionsmittel seitwärts hinein- und herausströmt und der Teilstrom AS4 nach Umlenkung in einem Dampf-Umlenk- und -verteilraum das Adsorptionsmittel in den Strömungskanälen in vertikaler Abwärtsrichtung beaufschlagt, so dass sich der Dampf des Kältemittels auf das Adsorptionsmittel gleichmäßig verteilt, und dass während der Regeneration das desorbierende Kältemittel aus dem Adsorptionsmittel in dampfförmige Teilströme RS1, RS2, RS3 so aufgefächert wird, dass der Teilstrom RS1 aus dem Adsorptionsmittel in vertikaler Richtung abströmt, wobei sich vom Teilstrom RS1 bei seiner Abströmung ein horizontaler Teilstrom RS2 abzweigt, der seitwärts aus dem Adsorptionsmittel herausströmt und einen vertikalen Teilstrom RS3 bildet, der in den Dampf-Umlenk- und -verteilraum gelangt.
    Dadurch wird es möglich, die Beladezeit des Adsorptionsmittels mit dampfförmigem Kältemittel während der Adsorption und die Desorptionszeit während der Regeneration signifikant zu senken.
  • Die weitere Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Strömungsübergänge auf einen Abstand der Stege/Wellentäler eingestellt werden, der kleiner als die Korngröße des Adsorptionsmittels ist, wobei der Abstand 0,1 bis 3,0 mm beträgt. Dies gewährleistet, dass die Körner des Adsorptionsmittels nicht in und durch die Strömungsübergänge gelangen können.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sind die Strömungskanäle der Adsorptionsregister mit Silica-Gel, Aluminiumoxid-Gel, Molekular-Sieben, Aktivkohle oder deren Gemische befüllt.
    Als Kältemittel wird Wasser oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch und als Kühl- und Heizmedium Wasser oder mit Stabilisatoren, vorzugsweise Glykol, Korrosionsinhibitoren oder Biozide, versetztes Wasser verwendet.
  • Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
  • Figurenliste
  • Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
  • Es zeigen
    • 1 eine perspektivische Ansicht eines Profilblechpaares, das aus seitenverkehrt übereinanderliegenden Profilblechen gebildet ist,
    • 2 eine vergrößerte Ansicht der Strömungskanäle und der die Strömungskanäle verbindenden Strömungsübergänge mit Darstellung der seitlichen Anströmrichtung des Kältemittels in die Körner des Adsorptionsmittels,
    • 3a eine Ansicht von übereinanderliegenden Profilblechpaaren in Schnittdarstellung entlang der Linie A-A der 5,
    • 3b eine perspektivische Ansicht von zwei übereinanderliegenden Profilblechpaaren mit im Strömungsraum für das Kühl- oder Heizmedium eingesetztem Strömungsleit- und Abstandsblech,
    • 3c eine Draufsicht der 2,
    • 3d eine perspektivische Darstellung des in den Strömungsräumen zwischen den Profilblechpaaren eingesetzten Strömungsleit- und Abstandsbleches,
    • 4a eine perspektivische Darstellung einer aus mehreren Profilblechpaaren zusammengesetzten Baueinheit mit zuström- und abströmseitigen Boden,
    • 4b den Aufbau des Bodens gemäß 4a,
    • 5 eine Seitenansicht des Adsorbermoduls ohne Vakuum-Verdampfer und Kondensator mit zuströmseitig angeordnetem Dampfverteilraum für das dampfförmige Kältemittel, abströmseitig angeordnetem Dampfumlenk- und -verteilraum für das Kältemittel und peripheren Verteilraum für das Kühl- und Heizmedium,
    • 6 eine Seitenansicht eines Adsorbermoduls aus beispielsweise zwei übereinander angeordneten Adsorptionsregistern,
    • 7a und 7b schematische Darstellungen des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Vakuum-Verdampfer, Kondensator, Kühler, Kühl- und Heizkreislauf beim Adsorbieren/Desorbieren und Kühlen,
    • 8 eine Seitenansicht einer Anordnung von zwei mittels Stutzen am Verdampfer angeflanschter Adsorbermodule ohne Peripherie und
    • 9a und 9b einen Schnitt entlang der Linie B-B der 5 mit schematische Darstellung der Beaufschlagung des Adsorptionsmittels mit dem dampfförmigen Kältemittel bei der Adsorption und Desorption.
  • Die 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines aus dünnen rechteckigen Profilblechen 25 aus Edelstahl bestehenden Profilblechpaares 26 eines Adsorptionsregisters 6 bzw. 7 in perspektivischer Darstellung. Die beiden Profilbleche haben vorzugsweise eine Dicke von beispielsweise 0,3 mm.
    In Längsrichtung LR des Profilbleches 25 sind halbrunde oder wellenförmige Profile 27 eingeformt, die miteinander durch Stege oder Wellentäler 28 verbunden und voneinander beabstandet sind. Die Stege oder Welltäler 28 sind mit einer angeformten warzen- oder riffelartigen Abstandsstruktur 29 versehen, die eine definierte Höhe aufweist und zueinander entlang der Stege oder Wellentäler 28 versetzt zueinander angeordnet sind.
    Die beiden Profilbleche 25 sind spiegelbildlich, d.h. seitenverkehrt zueinander übereinandergelegt, und bilden in Längsrichtung LR parallel nebeneinanderliegende, voneinander beabstandete Strömungskanäle 30 aus, in die ein Adsorptionsmittel AM, beispielsweise eine Schüttung aus Silica-Gel, Aluminiumoxid-Gel, Molekularsiebe oder Aktivkohle bzw. Gemische daraus, eingebracht ist. Das Profil 27 kann neben der halbrunden Form auch eine wellenförmige, halbovale, dreieckige, trapezoide, vieleckige oder eine kastenförmige Form besitzen, so dass beim Übereinanderanordnen der beiden Profilbleche 25 Strömungskanäle 30 mit rohrförmigem, ovalem, rautenförmigem, vieleckigem oder rechteckigem Querschnitt entstehen.
    In den mit Adsorptionsmittel AM gefüllten Strömungskanälen 30 gibt es kaum Konvektion, sondern praktisch nur Wärmeleitung/Wärmestrahlung. Die Partikel des Adsorptionsmittels AM haben einen geringen Abstand von der Kühl- oder Heizfläche F (Innenwandung) des jeweiligen Strömungskanals 30 oder berühren diese direkt, sodass ein guter Wärmefluss von der Kühl- oder Heizfläche in die oder von den Körner/n mit kurzen Diffusionswegen gewährleistet werden kann.
    Dies wird dadurch sichergestellt, dass das Adsorptionsmittel AM eine Korngröße aufweist, die an die Abmessung, den Querschnitt und die Form der Strömungskanäle 30 so angepasst ist, dass die Körner des Adsorptionsmittels AM einen Abstand von deutlich kleiner 5 mm zur Kühl/Heizfläche F des jeweiligen Strömungskanals 30 aufweisen.
  • Die übereinanderliegenden Stege oder Wellentäler 28 der beiden Profilbleche 25 haben durch die Höhe der Abstandsstruktur bzw. der Abstandshalter einen definierten Abstand A voneinander und fungieren als Strömungsübergänge 31, die in Längsrichtung LR der Profilbleche 25 über deren gesamte Länge L verlaufen und die nebeneinanderliegenden vertikalen Strömungskanäle 30 untereinander in seitlicher Richtung (siehe 2) strömungsverbinden. Der Abstand der Stege oder Wellentäler 28 ist so bemessen, dass er kleiner ist als die kleinste Korngröße des verwendeten Adsorptionsmittels. Der Abstand A kann 0,1 bis 3,0 mm betragen.
    Das verdampfte Kältemittel KM kann somit ohne nennenswerten Druckverlust sowohl vertikal aufwärts, vertikal abwärts als auch seitwärts an das Adsorptionsmittel AM gelangen. Dies führt zum Vorteil einer schnellen und hohen Beladung bei geringem Druckverlust.
    Die Strömungskanäle 30 und die Strömungsübergänge 31 für das dampfförmige Kältemittel KM sind vorzugsweise senkrecht im Adsorptionsregister 6 bzw. 7 angeordnet.
    Das Adsorptionsmittel AM kann einfach in die Strömungskanäle 30 geschüttet werden, wodurch sich eine hohe Flexibilität in der Auswahl der Adsorptionsmittel ergibt.
    Durch ein an den Enden der Strömungskanäle 30 befestigtes Strömungssieb 32, dessen Maschenweite kleiner ist als die kleinste Korngröße des verwendeten Adsorptionsmittels, wird letzteres gehindert, aus den Strömungskanälen 30 auszutreten.
  • Wie 3a zeigt sind die Profilblechpaare 26 in übereinanderliegenden Lagen 26a und 26 b angeordnet, wobei die Strömungskanäle 30 der unteren Lage 26b den Stegen bzw. den Welltälern 28 der oberen Lage 26a zugeordnet sind und die einander zugewandten Lagen 26a und 26b zwischen sich die Strömungskanäle 34 ausbilden, so dass das Kühl- oder Heizmedium K bzw. H im Kreuzstrom zu dem in den Strömungskanälen 30 strömenden Kältemittel KM geführt werden kann. Die Stege bzw. Wellentäler 28 der über- oder untereinanderliegenden Lagen 26a und 26b weisen zueinander einen Versatz V aus.
  • Aus der 3b wird deutlich, dass zwischen den übereinander angeordneten Lagen 26a und 26b der Profilblechpaare 26 auch wellenförmige Strömungsleit- und Abstandsbleche 33 eingesetzt sein können, die es ermöglichen, das Kühl- oder Heizmedium K bzw. H auch im Kreuzgegenstrom mehrgängig zum Kältemittel KM zu führen.
    In die Wellenberge WB des Strömungsleit- und Abstandsblechs 33 sind in regelmäßigen Abständen voneinander Abstandshalterprofile 33a eingeformt, die jeweils wechselseitig in den durch den Versatz V ausgebildeten Bereich der übereinander angeordneten Profilblechpaare abstützend eingreifen, wobei das Abstandshalterprofil 33a am jeweiligen Profilblechpaar 26 anfangs- und endseitig stoffschlüssig befestigt ist, so dass ein Verschieben des Strömungsleit-Abstandsblechs 33 ausgeschlossen ist (siehe 3c).
    Nach 3d sind die Abstandshalterprofile 33a in den benachbarten Wellenbergen WB des Strömungsleit- und Abstandsblechs 33 zueinander auf Lücke 68 versetzt angeordnet, so dass Strömungspfade SF entstehen, die das im Kreuzstrom geführte Kühl- oder Heizmedium K, H zur Umlenkung zwingen und dabei Turbulenzen für einen effektiven Wärmeaustausch erzeugen. Ein Beispiel eines Strömungspfades SF ist durch Pfeile in der 3d gekennzeichnet.
  • Die 4a und 4b verdeutlichen den Aufbau einer aus mehreren Profilblechpaaren zusammengesetzten Baueinheit 4a bzw. 5a eines Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauschers 4 bzw. 5. Die Profilblechpaare 26 durchdringen mit ihren Strömungskanälen 30 und Strömungsübergängen 31 einen zuströmseitigen Boden 69 und einen abströmseitigen Boden 70.
    Die Böden 69 und 70 sind aus Formteilen 69 bis 69.n bzw. 70.1 bis 70.n zusammengesetzt, deren Kontur an die Form und Abmessung der Profilblechpaare 26, zweckmäßig durch Laserschneiden, angepasst ist. Die Formteile werden mit den eingelegten Profilblechpaaren 26 entlang der Kontur zusammengefügt und durch Laserschweißen oder Hartlöten stoffschlüssig verbunden, so dass ein im Wesentlichen rechteckiger Apparat entsteht, der wahlweise in einen rechteckigen oder zylindrischen Gehäuse 3 eingesetzt werden kann. Die Fügerichtung ist durch einen Pfeil in der 2b gekennzeichnet.
  • Die 5 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des erfindungsgemäßen Adsorbermoduls 1 bzw. 2.
    Im Gehäuse 3 aus Edelstahl ist ein als Adsorptionsregister 6 bzw. 7 ausgebildeter modifizierter Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher 4 bzw. in Form der Baueinheit 4a bzw. 5a angeordnet.
    Der modifizierte Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher 4 unterscheidet sich gegenüber den bekannten Plattenwärmetauschern dadurch, dass die mit Adsorptionsmittel AM befüllten Strömungskanäle 30 untereinander in horizontaler Richtung über die gesamte Länge der Strömungskanäle 30 durch Strömungsübergänge 31 verbunden sind, so dass das Adsorptionsmittel AM bei der Adsorption sowohl vertikal aufwärts, horizontal seitwärts und vertikal abwärts mit Kältemittel KM beaufschlagt wird und Druckverluste beim Durchströmen weitgehend vermieden werden.
    Der zuströmseitige Boden 69 der Baueinheit 4a ist zusammen mit einem zum Gehäuse 2 gehörenden Kopfteil 71 des Adsorbermoduls 1 bzw. 2 stirnseitig an der Wandung 72 des
    Gehäusemantels 3a angeflanscht, so dass zuströmseitig ein Dampf-Verteilraum 8 entsteht, in den das dampfförmige Kältemittel KM. und eintritt.
    Der abströmseitige Boden 70 der Baueinheit 4a und ein an der Wandung 72 des Gehäusemantels 3a stirnseitig angeflanschtes Fußteil 73 bildet einen Dampf-Umlenk-und -verteilraum 9, in den das abströmende Kältemittel KM nach Verlassen der Strömungskanäle 30 gelangt.
    Die im Innenraum des Gehäuses 3 angeordnete Baueinheit 4a bzw. 5a ist für die Zu- und Abführung eines Kühl- oder Heizmediums K bzw. H, beispielsweise Wasser, von einem Verteilraum 10 umgeben, der zwischen der Wandung 72 des Gehäusemantels 3a und der Baueinheit 4a bzw. 5a ausgebildet ist.
    Übereinanderliegende Profilblechpaare 26 bilden miteinander Strömungsräume 34, die durchströmungsoffen in den Verteilraum 10 münden, so dass das Kühlmedium oder das Heizmedium K oder H durch die Strömungsräume 34 geführt werden kann.
    Für den Fall. dass in den Strömungsräumen 34 die Strömungsleit- und Abstandsbleche 33 angeordnet sind, entstehen Turbulenzen im Kühl- oder Heizmedium K oder H, die die Effektivität des Wärmeaustausches deutlich verbessert.
  • In 6 sind beispielsweise zwei senkrecht übereinander angeordnete, baugleiche modifizierte Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher 4 und 5 gezeigt, die als Adsorptionsregister 6 und 7 ausgebildet sind. Beim Übereinanderanordnen der Adsorptionsregister 6 und 7 ist der Dampf-Verteilraum 8 des oberen Adsorptionsregisters 7 mit dem Dampf-Umlenk- und -Verteilraum 9 des darunterliegenden Adsorptionsregisters 6 strömungsverbunden, so dass das Kältemittel KM ohne nennenswerten Druckverlust die übereinander angeordneten Adsorptionsregister 6 und 7 durchströmen kann.
  • Die Profilblechpaare 26 bestehen aus metallischem Werkstoff mit einem hohen Wärmeleitvermögen, vorzugsweise Edelstahl, haben eine Dicke von 0,1 bis 1,0 mm, sind schweiß- und hartlötbar, korrosionsbeständig und dauerhaft dicht.
  • Es wird jetzt auf den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung für den kontinuierlichen Betrieb mit zwei Adsorbermodule 1 und 2 und deren Verschaltung Bezug genommen.
    Die 7a zeigt das Adsorbermodul 1 während der Adsorption und das Adsorbermodul 2 im Desorptionsmodus.
    Der zuströmseitige Dampf-Verteilraum 8a bzw. 8b ist über eine mit einer Absperrarmatur 11a bzw. 11b versehene Verbindungsleitung 12 mit dem Vakuum-Verdampfer 13 verbunden, über die der Dampf des Kältemittels KM dem jeweiligen Dampf-Verteilraum 8a bzw. 8b zugeführt wird.
    Die Dampf-Verteilräume 8a bzw. 8b der Adsorbermodule 1 bzw. 2 sind durch die Verbindungsleitung 12 verbunden, die jeweils von der in die Verbindungsleitung 12 eingebundenen, dem Dampf-Verteilraum 8a zugeordneten Absperrarmatur 11a und einer in die Verbindungsleitung 12 eingebundenen, dem Dampf-Verteilraum 8b zugeordneten Absperrarmatur 11b abgesperrt oder geöffnet werden können. Während der Adsorption ist die dem Adsorbermodul 1 zugeordnete Absperrarmatur 11a geöffnet und die dem Adsorbermodul 2 zugeordnete Absperrarmatur 11b geschlossen.
  • Zwischen den beiden Absperrarmaturen 11a und 11b führt die Verbindungsleitung 12 über eine Leitung 35 in den Dom 36 des Vakuum-Verdampfers 13, welcher durch einen in die Verbindungsleitung 12/35 eingebundenen Drucksensor 37 den Druck des den Verdampfer 13 verlassenden Dampfes des Kältemittels KM überwacht. Der Drucksensor 37 ist über eine Steuerleitung 38 mit der Steuereinheit 39 verbunden, die ihrerseits das Öffnen oder Schließen der zugeordneten Absperrarmatur 11a bzw. 11b entsprechend dem Betriebszustand der Adsorbermodule 1 und 2 veranlasst.
    Die Verbindungsleitung 12 führt in den Dampf-Verteilraum 8a bzw. 8b, dem ein Druck- und Temperatursensor 40a zugeordnet ist, der den Druck und die Temperatur des Dampfes des Kältemittels KM im Dampf-Verteilraum 8a bzw. 8b erfasst und mit der Steuereinheit 39 über die Steuerleitung 38 verbunden ist.
    Die abströmseitigen Dampf-Umlenk- und -verteilräume 9a bzw. 9b stehen untereinander durch eine Verbindungsleitung 14 in Verbindung, in der Absperrarmaturen 15a bzw. 15b eingebunden sind, von denen die Absperrarmatur 15a dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum 9a und die Absperrarmatur 15b dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum 9b zugeordnet ist. Eine Zuführleitung 16 für den die Dampf-Umlenk- und -verteilräume 9a bzw. 9b verlassenden Desorbatdampf bindet zwischen den beiden Absperrarmaturen 15a bzw. 15b in die Verbindungsleitung 14 ein und führt zum Kondensator 17, der über eine Kondensatleitung 18 mit dem Vakuum-Verdampfer 13 in Verbindung steht. Während der Adsorption/Desorption ist die dem Dampf-Umlenk-Verteilraum 9a zugeordnete Absperrarmatur 15a geschlossen und die dem Dampf-Umlenk-Verteilraum 9b zugeordnete Absperrarmatur 15b geöffnet.
  • Der Dampfdruck des Desorbatdampfes wird durch einen den Dampf-Umlenk- und -verteilräumen 9a bzw. 9b zugeordneten Druck- und Temperatursensor 40b ermittelt, der mit der Steuereinheit 39 über die Steuerleitung 38 verbunden ist. Im Bereich der Verbindungsleitung 14 zwischen den beiden Absperrarmaturen 15a und 15b führt die Zuleitung 16 zum Kondensator 17. Die Zuleitung 16 ist zulaufseitig vor dem Kondensator 17 mit einem Temperatursensor 41a und die Kondensatleitung 18 ablaufseitig nach dem Kondensator 17 mit einem Temperatursensor 41c und einem Drucksensor 42 versehen, die die Temperatur des Desorbatdampfes vor dem Kondensator 17 und die Temperatur und den Druck des den Kondensator verlassenden Kondensates erfassen. Die Temperatursensoren 41a und 41c sowie der Drucksensor 42 sind über die Steuerleitung 38 mit der Steuereinheit 39 elektrisch verbunden. In die Kondensatleitung 18 ist ein druckgeregeltes Ventil 43 eingebunden, das den Unterdruck im Vakuum-Verdampfer 13 überwacht und bei einer Zunahme des Unterdruckes im Vakuum-Verdampfer 13 die Kondensatleitung 18 öffnet, wodurch Kondensat aus dem Kondensator 17 in den Vakuum-Verdampfer 13 gelangt und ein nahezu konstanter Verdampferdruck, beispielsweise 10 mbar, gewährleistet ist. Das Ventil 43 kann als selbstständig regelnde Baueinheit ausgeführt sein oder von der Steuereinheit 39 elektrisch angesteuert werden.
  • In die Verteilräume 10a bzw. 10b der Adsorbermodule 1 und 2 bindet ein Kühlkreis 19 und ein Heizkreis 20 ein.
    Für die zuströmseitige Zuführung des Kühlmediums, vorzugsweise Wasser mit einer Vorlauftemperatur von etwa 30 °C, ist der in die Strömungsräume 34 führende Verteilraum 10a des jeweiligen Adsorptionsregisters 6 bzw. 7 mit einer öffnungs- und absperrbaren Vorlaufleitung 22 verbunden.
    Zum Abführen des Kühlmediums ist der Verteilraum 10a abströmseitig über eine öffnungs- und absperrbare Rücklaufleitung 24 verbunden.
  • Der Kühlkreis 19 setzt sich aus der zuströmseitig in die Verteilräume 10a bzw. 10b einbindenden Vorlaufleitung 22, der abströmseitig aus den Verteilräumen 10a bzw. 10b führenden Rücklaufleitung 24, einer mit der Rücklaufleitung 24a verbundenen Ableitung 44 für das aufgeheizte Kühlmedium, einem Pufferbehälter 48, einer Pumpe 61 und einem Kühler 47 zusammen, der abströmseitig über eine Zuleitung 50 mit der Vorlaufleitung 22b in Verbindung steht. Die Temperatur des aufgeheizten Kühlmediums wird durch einen der Ableitung 44 zugeordneten Temperatursensor 41b ermittelt, der mit der Steuereinheit 39 über die Steuerleitung 38 in Verbindung steht.
    Der Kühler 47 kühlt das Kühlmedium, vorzugsweise Wasser, welches die beim Adsorbieren entstehende Adsorptionswärme aufgenommen hat, beispielsweise von 35 °C auf 30 °C ab.
  • Die zuströmseitig und abströmseitig in die Verteilräume 10a bzw. 10b der Adsorptionsregister 6 bzw. 7 einbindende Vorlaufleitung 22 und Rücklaufleitung 24 verzweigen sich in jeweils zwei parallel angeordnete Vorlaufleitungen 22a und 22b sowie Rücklaufleitungen 24a und 24b, wobei die Rücklaufleitung 24a mit der Ableitung 44 verbunden ist, in dem das durch die Adsorptionswärme aufgeheizte Kühlmedium dem Kühler 47 zugeführt wird. Die Zuleitung 50 speist das durch den Kühler 47 abgekühlte Kühlmedium in die Vorlaufleitung 22b ein. Die Temperatur des durch den Kühler 47 abgekühlten Kühlmediums wird von einem in die Zuleitung 50 integrierten Temperatursensor 41e erfasst und über die Steuerleitung 38 an die Steuereinheit 39 übermittelt. Jeweils in Stromrichtung nach der Verzweigung besitzen die Vorlaufleitungen 22a und 22b dem Adsorptionsregister 6 bzw. 7 zuströmseitig zugordnete Absperrarmaturen 46a bzw. 46b und 46c bzw. 46d und die Rücklaufleitungen 24a und 24b abströmseitig zugeordnete Absperrarmaturen 49a bzw. 49b und 49c bzw. 49d. Die Absperrarmaturen 46a bis 46d und 49a bis 49d sind über die Steuerleitung 38 mit der Steuereinheit 39 zur Ausgabe eines Befehls an die nicht weiter dargestellten Stellantriebe der Absperrarmaturen zu deren Öffnen oder Schließen elektrisch verbunden.
  • Der Heizkreis 20 besteht aus einer Heizquelle 56, die die aus industriellen Prozessen o. dgl. anfallende Abwärme beispielsweise aus Elektrolysen, Kompressoren, BHKW, Solar o.dgl. nutzt. Während der Desorption speist die Heizquelle 56 das Heizmedium H, vorzugsweise Wasser mit einer Temperatur von beispielsweise 90 °C, über eine Zuleitung 45 in die Vorlaufleitung 22a zuströmseitig in den Verteilraum 10b des Adsorbermoduls 2 ein, wobei die dem Adsorbermodul 2 zugeordnete Absperrarmatur 46c geöffnet und die dem Adsorbermodul 1 zugeordnete Absperrarmatur 46a geschlossen ist.
    Von der Rücklaufleitung 24b führt eine Ableitung 55 zur Heizquelle 56, in dem das auf beispielsweise 85 °C abgekühlte Heizmedium H erneut aufgeheizt wird.
    Das Heizmedium H strömt über die horizontalen Strömungskanäle 34 und erwärmt das in den Strömungskanälen 30 befindliche mit Kältemittel KM gesättigte Adsorptionsmittel soweit, dass das Kältemittel KM desorbiert. Das desorbierte Kältemittel KM gelangt über den Dampf-Umlenk-und -verteilraum 9b in die Verbindungsleitung 14 und über die Zuführleitung 16 in den Kondensator 17. Die entsprechende Absperrarmatur 15b in der Verbindungsleitung 14 ist geöffnet, die dem Dampf-Umlenk- und -Verteilraum 9a zugeordnete Absperrarmatur 15a dagegen geschlossen.
  • Das Kältemittel KM, beispielsweise Wasser mit einer Temperatur von 17 °C, wird aus einem mit einer Kältemittelversorgung 57 verbundenen Pufferbehälter 51 über eine Pumpe 52 und eine Förderleitung 53 in den Vakuum-Verdampfer 13 eingespeist, wobei die in den Vakuum-Verdampfer 13 zugeführte Menge an Kältemittel KM (Wasser) so angepasst wird, dass die verdampfte Menge an Kältemittel KM etwa der zugeführten Menge entspricht, so dass der Vakuum-Verdampfer 103 bei annähernd konstantem Unterdruck arbeiten kann.
    Zulaufseitig ist in der Kältemittelversorgung 57 vor dem Pufferbehälter 51 ein Temperatursensor 41d angeordnet, der über die Steuerleitung 38 mit der Steuereinheit 39 elektrisch verbunden ist.
    Der Druck des Kältemittels KM wird mit einem in die Förderleitung 53 integrierten Drucksensor 54 ermittelt, der über die Steuerleitung 38 mit der Steuereinheit 39 verbunden ist.
  • Der Vakuum-Verdampfer 13 besteht aus einem Behälter 58, in dem ein Wärmetauscher 59 und ein Tropfenabscheider 60 angeordnet ist. Der Behälter 58 ist mit flüssigem Kältemittel
    KM, beispielsweise Wasser, soweit befüllt, dass der Wärmetauscher 59 im Kältemittel KM völlig untertaucht.
    Oberhalb des Flüssigniveaus des Kältemittels KM ist der Behälter 58 mit einer nicht weiter dargestellten Vakuumpumpe verbunden, die den Druck im Behälter 58 auf den Verdampfungsdruck des Kältemittels KM absenkt, wodurch in Abhängigkeit des Unterdruckes das flüssige Kältemittel KM verdampft und infolge der Verdampfung die Temperatur des Kältemittels KM auf beispielsweise 12 °C absinkt. Das so abgekühlte Kältemittel (Wasser) wird über die Kaltwasserableitung 21 zu einem Verbraucher zur weiteren Nutzung, beispielsweise zur Kühlung von Räumen durch eine Klimaanlage oder zum Kühlen von industriellen Prozessen abgeführt. Die Temperatur des aus den Vakuum-Verdampfer 13 abgeführten Kaltwassers wird durch einen in oder an der Kaltwasserableitung 21 befindlichen Temperatursensor 41f erfasst, der mit der Steuereinheit 39 über die Steuerleitung 38 verbunden ist.
  • Während der Adsorption im Adsorbermodul 1 befindet sich das Adsorbermodul 2 im Desorptionszustand (siehe 7a). Beim Adsorptionsvorgang im Adsorbermodul 1 und beim Desorptionsvorgang im Adsorbermodul 2 ist die dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum 9a in der Verbindungsleitung 14 angeordnete Absperrarmatur 15a geschlossen und die dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum 9b in der Verbindungsleitung 14 zugeordneten Absperrarmatur 15b geöffnet.
    Die dem Adsorbermodul 1 fußseitig dem Kühlkreis 19 in der Vorlaufleitung 22 zugeordnete Absperrarmatur 46b ist geöffnet und die Absperrarmatur 46a in der Vorlaufleitung 22a geschlossen, während die zum Adsorbermodul 2 gehörende, in der Vorlaufleitung 22b befindliche Absperrarmatur 46d geschlossen und die in der Vorlaufleitung 22a angeordnete Absperrarmatur 46c geöffnet ist. Die in der Rücklaufleitung 24a gelegene Absperrarmatur 49c befindet sich in der Schließstellung und die in der Rücklaufleitung 24b angeordnete Absperrarmatur 49d in der Offenstellung.
    Das im Kühler 47 abgekühlte Kühlmedium gelangt über die Zuleitung 50, die geöffnete Absperrarmatur 46b und die Vorlaufleitung 22b in die Strömungsräume 34, wo es die Adsorptionswärme durch Wärmeleitung aufnimmt. Das so aufgeheizte Kühlmedium verlässt abströmseitig das Adsorbermoduls 1 und wird über die geöffnete Absperrarmatur 49a und die Rücklaufleitung 24 in die Ableitung 44 zum Kühler 47 abgeführt. Das Kühlen des Adsorptionsmittels AM wird über die gesamte Zeitdauer der Adsorption aufrechterhalten.
    In die Vorlaufleitung 22a bindet eine mit einer externen Heizquelle 56 verbundene Zuleitung 45 für ein Heizmedium H, vorzugsweise Wasser mit einer Temperatur von etwa 90 °C ein, das über die geöffnete Absperrarmatur 46c und den Verteilraum 10b in die horizontalen Strömungskanäle 34 des Adsorbermoduls 2 gelangt und das in den vertikalen Strömungskanälen 30 befindliche Adsorptionsmittel AM soweit aufheizt, dass das adsorbierte Kältemittel KM aus dem Adsorptionsmittel AM desorbiert und als dampfförmiges Desorbat über den Dampf-Umlenk- und -verteilraum 9b bei geöffneter Absperrarmatur 15b über die Verbindungsleitung 14 und Zuleitung 16 in den Kondensator 17 gelangt, wo der Desorbatdampf kondensiert, der als Kondensat über die Kondensatleitung 18 entsprechend der erforderlichen Menge in den Vakuum-Verdampfer 13 abgeführt wird.
    Das nach dem Durchströmen der Strömungsräume 34 abgekühlte Heizmedium H strömt durch die geöffnete Absperrarmatur 49d über die Rücklaufleitung 24b und der Ableitung 55 zur Heizquelle 56 zurück, die das Heizmedium H erneut aufheizt. Dies erfolgt solange bis kein Kältemittel KM mehr desorbiert und damit der Desorptionsvorgang abgeschlossen ist.
    Die 7b zeigt die Schaltung der Adsorbermodule 1 und 2 beim Adsorbieren und Kühlen. Das im Adsorptionszustand und das im Regenerationszustand befindliche Adsorbermodul 1 und 2 muss gekühlt werden, um die während des Adsorbierens im Adsorptionsmittel entstehende Adsorptionswärme abzuführen und nach dem Desorbieren das aufgeheizte Adsorptionsmittel im Adsorptionsmodul 2 wieder abzukühlen, damit das Adsorptionsmittel AM im Adsorptionsmodul 2 nach dem Umschalten vom Regenerations- in den Adsorptionszustand erneut Kältemittel KM aufnehmen kann.
  • Sobald das auf dem Adsorptionsmittel AM im Adsorbermodul 2 befindliche Kältemittel KM vollständig verdampft ist, wird die Absperrarmatur 15b in der Verbindungsleitung 14 geschlossen. Die Kühlung des Adsorptionsmittels AM im Adsorbermodul 1 wird aufrechterhalten und die Heizung des Adsorptionsmittels AM im Adsorbermodul 2 beendet. Die zum Heizkreis 20 gehörenden Absperrarmaturen 46c bzw. 49d in der Vorlaufleitung 22a bzw. 24b werden geschlossen und die zur Kühlung gehörenden Absperrarmaturen 46d bzw. 49c aus der Schließstellung in die Offenstellung gebracht, so dass zusätzlich zur Kühlung des Adsorptionsmittels AM im Adsorbermodul 1 auch das auf Desorptionstemperatur aufgeheizte Adsorptionsmittel AM im Adsorbermodul 2 gekühlt wird. Die Kühlung wird solange fortgesetzt bis das Adsorptionsmittel AM im Adsorbermodul 2 soweit abgekühlt ist, dass das Adsorptionsmittel AM seine volle Beladungskapazität, beispielsweise bei einer Temperatur von unter 30 °C erreicht.
    Der Kühler 47 ist als ein Luftkühler leistungsmäßig so ausgelegt, dass die Kühlung des Adsorptionsmittels AM im Adsorbermodul 1 während der Adsorption und zusätzlich die Kühlung des Adsorptionsmittels AM im Adsorbermodul 2 nach der Desorption ausgeführt werden können.
    Es ist natürlich auch möglich, ohne die Erfindung zu verlassen, mehrere Adsorbermodule, vorzugsweise drei Adsorbermodule vorzusehen, die jeweils in Adsorptionszustand,
    Desorptionszustand und in den Kühlungszustand schaltbar sind.
    Die Ansteuerung der Absperrarmaturen 11a, 11b, 15a, 15b, 46a bis 46d und 49a bis 49d erfolgt durch die Steuereinheit 39 entsprechend den über die von den Druck- und Temperatursensoren 40a und 40b ermittelten Betriebswerte.
  • Die 8 zeigt die Anordnung zweier mittels Stutzen 62 an der horizontalen Behälterwand 63 des Vakuum-Verdampfers 13 angeflanschter Adsorbermodule 1 und 2. Jedes der Adsorbermodule 1 und 2 besteht aus zwei übereinander angeordneten Adsorptionsregistern 6 bzw. 7. In den Stutzen 62 sind Absperrarmaturen 64 bzw. 65 und 66 bzw. 67 angeordnet, so dass der Aufwand für die Verschaltung reduziert werden kann.
  • Es wird jetzt der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Hierzu wird nochmals auf die 7a und 7b in Verbindung mit den 9a und 9b Bezug genommen, die einen Schnitt entlang der Linie B-B in 5 zeigen.
    Die 7a zeigt das Adsorbermodul 1 im Adsorptionszustand und das Adsorbermodul 2 im Desorptionszustand. Die Verbindungsleitung 14, die über die Zuleitung 16 zum Kondensator 17 führt ist durch die Absperrarmatur 15a geschlossen, dagegen die Absperrarmatur 15b geöffnet, so dass die Verbindungsleitung 14 und die Zuleitung 16 zum Kondensator 17 geöffnet ist.
    Die Absperrarmatur 11a ist geöffnet und die zum Dampf-Verteilraum 8b führende Teil der Verbindungsleitung 12 ist durch die Absperrarmatur 11b geschlossen, so dass der im Vakuum-Verdampfer 13 befindliche Dampf des Kältemittels KM über die Verbindungsleitung 12 in den Dampf-Verteilraum 8a gelangt. Hier setzt das erfindungsgemäße Verfahren an. Man erkennt, dass sich während Adsorption der Dampfstrom DS des Kältemittels KM im zuströmseitigen Dampf-Verteilraum 8a durch die in den Dampf-Verteilraum 8a mündenden Strömungskanäle 30 und die mit den Strömungskanälen 30 seitlich strömungsverbundenen Strömungsübergänge 31 in Teilströme AS1 und AS2 so aufteilt, dass der Teilstrom AS1 das im Strömungskanal 30 befindliche Adsorptionsmittel AM vertikal durchströmt und der Teilstrom AS2 durch die Strömungsübergänge 31 ohne nennenswerten Druckverlust vertikal aufwärts strömen kann. Bei seiner vertikalen Aufwärtsströmung teilt sich der Teilstrom AS2 in einen seitwärts in das Adsorptionsmittel AM hineinströmenden Teil AS3 und einen vertikal aufwärts strömenden Teil AS4, der in den Dampf-Umlenk-und -verteilraum 9a gelangt und dort infolge der geschlossenen Absperrarmatur 15a umgelenkt wird, wodurch das in den Strömungskanälen 30 befindliche Adsorptionsmittel AM in senkrechter Abwärtsströmung beaufschlagt wird. Durch die seitliche Anströmung des Adsorptionsmittels AM in den Strömungskanälen 30 kann der Druckverlust beim Durchströmen deutlich reduziert und die Beladezeit signifikant gesenkt werden.
    Während der Adsorption wird das in den Strömungskanälen 30 des Adsorptionsregisters 6 befindliche Adsorptionsmittel AM durch ein Kühlmedium K gekühlt, das den Strömungsräumen 34 zugeführt wird. Das Kühlmedium K gelangt durch die von der Absperrarmatur 46b geöffnete zuströmseitige Vorlaufleitung 22b und Leitung 22 in den vertikalen Verteilraum 10a und von dort in die Strömungsräume 34. Es führt im Kreuzstrom die bei der Adsorption entstehende Wärme über die von der Absperrarmatur 49a geöffnete Rücklaufleitung 24a, die Ableitung 44, den Pufferbehälter 48 und die Pumpe 61 in den Kühler 47 ab.
    Die Temperatur des aufgeheizten Kühlmediums K wird vor Eintritt in den Pufferbehälter 48 durch einen Temperatursensor 41b erfasst und von diesem über die Steuerleitung 38 an die Steuereinheit 39 übermittelt, die die Pumpe 61 ansteuert, um die Fördermenge an Kühlmedium K in den Kühler einzustellen.
  • Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens während der Regeneration wird nachfolgend in Verbindung mit 9b näher erläutert, wobei in 7a auf das Desorbieren und in 7b auf das Kühlen Bezug genommen wird. Das Adsorptionsmittel AM im Adsorbermodul 2 hat das Kältemittel KM adsorbiert und ist mit Kältemittel KM gesättigt. Der zum zuströmseitigen Dampf-Verteilraum 8b des Adsorbermoduls 2 führende Teil der Verbindungsleitung 12 ist von der Absperrarmatur 11b geschlossen und der zum Kondensator 17 führende Teil der Verbindungsleitung 14 ist von der Absperrarmatur 15b geöffnet. Während der Regeneration wird das in den Strömungskanälen 30 befindliche Adsorptionsmittel AM solange erhitzt bis das Kältemittel KM aus dem Adsorptionsmittel AM vollständig desorbiert ist. Dazu wird das von einer externen Heizquelle 56 erhitzte Heizmedium H, beispielsweise Wasser, über die Zuleitung 45 und den durch die Absperrarmatur 46c geöffnete Teil der Vorlaufleitung 22a in den vertikalen Verteilraum 10b zugeführt, der mit den Strömungsräumen 34 strömungsverbunden ist.
    Das Heizmedium H überträgt seine Wärme im Kreuzstrom zu den vertikalen Strömungskanälen 30 und den Strömungsübergängen 31 über die Heizfläche F auf das Adsorptionsmittel AM solange bis kein Kältemittel KM mehr im Adsorptionsmittel AM vorhanden ist. Über den durch die Absperrarmatur 49d geöffneten Teil der abströmseitigen Rücklaufleitung 24b gelangt das Heizmedium H in die Ableitung 55 zur Heizquelle 56, in der es erneut aufgeheizt wird. Beim Aufheizen des Adsorptionsmittels AM wird das Kältemittel KM als Desorbatdampf aus dem Adsorptionsmittel AM ausgetrieben.
  • Aus der 9b ist ersichtlich, dass sich das adsorbierte Kältemittel KM beim Austreiben in dampfförmige Teilströme RS1, RS2 und RS 3 aufteilt. Der Teilstrom RS1 strömt aus dem im Strömungskanal 30 befindlichen Adsorptionsmittel AM vertikal aufwärts gerichtet ab. Vom Teilstrom RS1 zweigt ein seitlich gerichteter Teilstrom RS 2 ab, der seitwärts aus dem Adsorptionsmittel AM herausströmt und im Strömungsübergang 31 einen vertikal aufwärts gerichteten Teilstrom RS3 bildet, der in den Dampf-Umlenk- und -verteilraum 9b gelangt und von dort zusammen mit dem zuströmenden Teil des Teilstromes RS1 über die durch die Absperrarmatur 15b geöffnete Verbindungsleitung 14 und die Zuleitung 16 als Desorbatdampf DD in den Kondensator 17 abgeführt wird.
    Im Kondensator 17 wird der Desorbatdampf verflüssigt, wodurch Kondensationswärme freigesetzt wird, die als Wärme nach außen abgegeben wird. Das Kondensat wird über die Kondensatleitung 18 dem Verdampfer 13 zugeführt, wo es verdampft wird und dadurch dem im Verdampfer 13 befindlichen Kältemittel KM Wärme entzogen wird, wodurch die Temperatur des Kältemittels KM auf Temperaturen absinkt, die zu Kühlzwecken genutzt werden kann.
  • Die Erfindung zeigt eine ganze Reihe von Vorteilen gegenüber dem Stand der Technik:
    1. 1. Es wird ein optimaler Wärmeübergang vom Kühl-/Heizmedium auf das in den Strömungskanälen befindliche Adsorptionsmittel durch die geringen Abstände der Kühl-/ Heizflächen zum Korn des Adsorptionsmittels erreicht.
    2. 2. Bei der Adsorption gelangt das verdampfte Kältemittel ohne nennenswerten Druckverlust an das Adsorptionsmittel in den Strömungskanälen, wodurch eine schnelle und hohe Beladung gewährleistet ist.
    3. 3. Die modifizierten Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher haben gegenüber den bekannten Wärmeaustauschern einen deutlich reduzierten Anteil an aufzuheizenden oder abzukühlenden Material, sind somit kompakter und können modular aufgebaut werden.
    4. 4. Die Betriebs- und Materialkosten können durch den optimalen Wärmeübergang und den geringeren Druckverlust deutlich reduziert werden.
    5. 5. Das Adsorptionsmittel kann einfach als Schüttung in die Strömungskanäle eingebracht oder aus diesen wieder entfernt werden.
    6. 6. Die Baugruppen der Adsorptionskältevorrichtung bestehen aus metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Edelstahl, die dauerhaft gefügt, dicht und korrosionsbeständig sowie durch ihre äußere Zugänglichkeit montagefreundlich und wartungsfrei sind.
    7. 7. Der optimale Wärmeübergang, die geringen Druckverluste und die geringe Masse der Adsorptionsregister ermöglichen eine freie Skalierbarkeit in Länge, Breite und Höhe sowie der Leistungsparameter von kleineren bis zu großen Leistungsgrößen, beispielsweise zwischen 30 kW bis über 1000 kW.
  • Bezugszeichenliste
    • Adsorbermodule
    1, 2
    Gehäuse von 1, 2
    3
    Gehäusemantel von 1, 2
    3a
    Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher
    4, 5
    Baueinheit
    4a, 5a
    Adsorptionsregister
    6, 7
    zuströmseitiger Dampf-Verteilraum
    8,8a,8b
    abströmseitiger Dampf-Umlenk- und Verteilraum
    9,9a,9b
    Peripherer Verteilraum für das Kühl- und Heizmedium
    10, 10a, 10b
    Absperrarmatur
    11a, 11b
    Verbindungsleitung
    12
    Vakuum-Verdampfer
    13
    Verbindungsleitung
    14
    Absperrarmaturen in 14
    15a, 15b
    Zuführleitung für Desorbatdampf
    16
    Kondensator
    17
    Kondensatleitung
    18
    Kühlkreis
    19
    Heizkreis
    20
    Kaltwasserableitung
    21
    Vorlaufleitung
    22,22a,22b
    Rücklaufleitung
    24,24a,24b
    Profilblech
    25
    Profilblechpaar
    26
    Lagen von 26
    26a, 26b
    Halbrundes/wellenförmiges Profil
    27
    Stege, Wellentäler von 27
    28
    Abstandsstruktur/Abstandshalter
    29
    Vertikale Strömungskanäle
    30
    Strömungsübergang zwischen den Strömungskanälen
    31
    Strömungssiebe
    32
    Strömungsleit- und Abstandsblech
    33
    Abstandshalterprofil von 33
    33a
    Strömungsräume
    34
    Verbindungleitung zu 13
    35
    Dom von 13
    36
    Druck- und Temperatursensor in 35
    37
    Steuerleitung
    38
    Steuereinheit
    39
    Druck- und Temperatursensor für 8a, 8b
    40a
    Druck- und Temperatursensor für 9a, 9b
    40b
    Temperatursensor in 16
    41a
    Temperatursensor in 44
    41b
    Temperatursensor in 18
    41c
    Temperatursensor für Kältemittelversorgung
    41d
    Temperatursensor in 50
    41e
    Temperatursensor in 21
    41f
    Drucksensor in 18
    42
    Ventil in 18
    43
    Ableitung für das aufgeheizte Kühlmedium K
    44
    Zuleitung für das aufgeheiztes Heizmedium H^
    45
    Absperrarmaturen
    46a, 46b, 46c, 46d
    Kühler
    47
    Pufferbehälter für aufgeheiztes Kühlmedium K
    48
    Absperrarmaturen
    49a, 49b, 49c, 49d
    Zuleitung von 47 für das gekühlte Kühlmedium K
    50
    Speicherbehälter für Kühlmedium K
    51
    Pumpe
    52
    Förderleitung zu 13
    53
    Drucksensor in 53
    54
    Ableitung für das abgekühlte Heizmedium zu 56
    55
    Heizquelle
    56
    Kältemittel/Kaltwasserversorgung
    57
    Behälter für Verdampfer 13
    58
    Wärmeaustauscher
    59
    Tropfenabscheider
    60
    Stutzen
    62
    Behälterwand von 13
    63
    Absperrarmaturen
    64,65,66,67
    Lücke zwischen WB in 33
    68
    Zuströmseitiger Boden in 4a, 5a
    69
    Formteile von 69
    69.1-69.n
    Abströmseitiger Boden von 4a, 5a
    70
    Formteile von 70
    70.1-70.n
    Kopfteil von 1, 2
    71
    Wandung von 3a
    72
    Fußteil von 1, 2
    73
    Abstand der Stege/Wellentäler 28
    A
    Adsorptionsmittel
    AM
    Desorbatdampf
    DD
    Dampfstrom des Kältemittels
    DS
    Teilströme von DS bei Adsorption
    AS1,AS2,AS3 AS4
    Kühl-/Heizfläche
    F
    Heizmedium
    H
    Kühlmedium
    K
    Länge des Profilblechs
    L
    Längsrichtung von 25
    LR
    Kältemittel
    KM
    Teilströme bei Regeneration
    RS1,RS2,RS3
    Strömungspfade
    SF
    Versatz von 26
    V
    Wellenberg
    WB
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 3808653 C2 [0003]
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    • DE 3638706 [0003]
    • DE 102006011409 B4 [0003, 0008]
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    • DE 2801895 A1 [0004]
    • DE 3638706 A1 [0006]
    • DE 3808653 C3 [0007]
    • WO 2015/104719 A2 [0010]
    • DD 55046 A1 [0011, 0012]
    • DE 1601215 [0011, 0013]
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    • DE 102015214374 A1 [0011, 0017]
    • DE 3710823 C2 [0014]
    • DE 19644928 A1 [0015]

Claims (32)

  1. Adsorptionskältevorrichtung zur Erzeugung von Kälte aus Wärme mit mindestens einem unter Vakuum im Adsorptions- und/oder Regenerationsmodus betriebenen Adsorbermodul (1), umfassend a) ein Gehäuse (3), das mindestens ein als Adsorber/Desorber fungierenden Wärmeaustauscher enthält, der sich aus mindestens einem Adsorptionsregister (6) zusammensetzt, welches vertikale Strömungskanäle (30) für den Durchtritt eines dampfförmigen Kältemittels (KM) aufweist, wobei die Strömungskanäle (30) von im Kreuzstrom in mindestens einem Strömungsraum (34) geführten Kühl- oder Heizmedium (K, H) zum indirekten Kühlen bzw. Heizen umströmt sind, b) einen Verdampfer (13) zum Verdampfen des Kältemittels (KM), c) einen Kondensator (17) zum Kondensieren des dampfförmigen Kältemittels (KM), d) ein Adsorptionsmittel (AM) zum Adsorbieren oder Desorbieren des Kältemittels (KM), e) einen Kühlkreis (19) mit Kühler (47) zum Kühlen des Adsorptionsmittels (AM) während der Adsorption und einen Heizkreis (20) zum Aufheizen des mit Kältemittel (KM) gesättigten Adsorptionsmittels (KM) während der Regeneration, f) eine Steuereinheit (39), die das Adsorbermodul (1) den Verdampfer (13), den Kondensator (17) und den Kühl- und Heizkreis (19,20) vom Adsorptions- in den Regenerationsmodus oder umgekehrt umschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmeaustauscher als ein modifizierter Kreuzstrom-Plattenwärmetauscher (4,5) ausgebildet ist, der mindestens ein Profilblechpaar (26) umfasst, das aus durch Stege oder Wellentäler (28) verbundene spiegelbildlich übereinandergelegte Profile (27) aufweisende Profilbleche (25) gebildet ist, welche miteinander vertikal verlaufende, mit Adsorptionsmittel (AM) gefüllte Strömungskanäle (30) einschließen, die durch in den Stegen/Wellentälern (28) angeordnete Strömungsübergänge (31) untereinander in horizontaler Strömungsrichtung verbunden sind, und dass das Adsorptionsregister (6) zuströmseitig einen dem Verdampfer (13) zugeordneten Dampf-Verteilraum (8) und abströmseitig einen dem Kondensator (17) zugeordneter Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9) aufweist, in die die Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) münden und offen an ihren Enden ausgebildet sind, wobei der Dampf-Verteilraum (8) mit dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9) über die Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) direkt strömungsverbunden ist, so dass das verdampfte Kältemittel (KM) beim Beladen das in Strömungskanälen (30) befindlichen Adsorptionsmittels (AM) sowohl vertikal aufwärts, horizontal seitwärts als auch vertikal abwärts durchströmt, und dass alle Strömungskanäle (30) des Adsorptionsregisters (6) von einem Verteilraum (10) für die Zu- und Abfuhr des in Strömungsräumen (34) im Kreuzstrom geführten Kühl- oder Heizmediums (K, H) umschlossen ist.
  2. Adsorptionsmittelkältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (27) eine halbrunde-, halbovale, dreieckige, trapez- oder viereckig-offene Form besitzt, so dass die beim übereinander Anordnen der Profilbleche (25) entstehenden Strömungskanäle (30) einen rohrförmigen, wellenartigen, ovalen rhombischen, rechteckigen oder vieleckigen Querschnitt aufweisen.
  3. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege bzw. Wellentäler (28) der Profile (27) der beiden Profilbleche (25) durch eine Abstandsstruktur bzw. durch Abstandshalter (29) in einem definierten vertikalen Abstand (A) voneinander gehalten sind, wobei der Abstand (A) kleiner ist als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels ist und der Abstand (A) 0,1 bis 3,0 mm beträgt.
  4. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandstruktur/Abstandshalter (29) zueinander versetzt in Längsrichtung (LR) der Profilbleche (25) in die Stege/Wellentäler (28) eingeformt, angeformt oder angeordnet sind.
  5. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennnzei chnet, dass die Strömungskanäle (30) zuström- und abströmseitig mit einem vom dampfförmigen Kältemittel (KM) durchströmbaren Sieb (32) versehen sind, dessen Maschengröße kleiner ist als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels (AM).
  6. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel (AM) eine Korngröße aufweist, die an die Abmessung, den Querschnitt und die Form der Strömungskanäle (30) so angepasst ist, dass die Körner des Adsorptionsmittels (AM) einen geringen Abstand zur Kühl- /Heizfläche (F) des Strömungskanals (30) für kurze Diffusionswege und eine hohe Wärmeleitung haben.
  7. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Profilblechpaare (26) mit ihren Strömungskanälen (30) und Strömungsübergängen (31) in übereinanderliegenden, voneinander beabstandeten Lagen (26a, 26b) angeordnet sind, wobei die Strömungskanäle (30) der unteren Lage (26b) den Stegen bzw. den Wellentälern (28) der oberen Lage (26a) zugeordnet sind und die übereinanderliegenden Lagen (26a und 26b) zwischen sich die Strömungsräume (34) für das Kühl- oder Heizmedium (K,H) ausbilden.
  8. Adsorptionsmittelkältevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die übereinanderliegenden Profilblechpaare (26) durch ein wellenförmiges Strömungsleit- und Abstandsblech (33) mit Wellenbergen (WB) voneinander getrennt und beabstandet sind, wobei die Wellenberge (WB) des Strömungsleit- und Abstandsbleches (33) jeweils dem Steg/Wellental (28) des darüber oder darunter angeordneten Profilblechpaares (26) zugeordnet sind.
  9. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsleit- und Abstandsblech (33) ein dünnes Wellblech mit in die Wellenberge (WB) eingeformte, die Höhe der Wellenberge (WB) übersteigende Abstandshalterprofile (33a) umfasst, die zueinander von Wellenberg zu Wellenberg auf Lücke (68) versetzt angeordnet sind, wobei die Abstandhalterprofile (33a) in den von den Stegen (28) der über- und untereinanderliegenden Profilblechpaare (26) gebildeten Versatz (V) abstützend eingreifen und das jeweilige Abstandshalterprofil (33a) jeweils endseitig am dazugehörigen Profilblechpaar (26) stoffschlüssig fixiert ist.
  10. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauscher (6) eine rechteckige Baueinheit (4a,5a) bildet, die im Innenraum eines rechteckigen oder zylindrischen Gehäuses (3) angeordnet ist, wobei der Dampf-Verteilraum (8) als ein Fußteil (73), der Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9) als ein Kopfteil (71) ausgebildet ist und der Verteilraum (10) für das Kühl- oder Heizmedium (K,H) alle Strömungsräume (34) durchströmungsoffen umschließt.
  11. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Baueinheit (4a,5a) einen zuströmseitigen Boden (69) und einen abströmseitigen Boden (70) aufweist, wobei die Böden (69,70) aus jeweils einem einzigen Formteil oder aus mehreren an die Kontur der Profilblechpaare (26) angepasste Formteile (69.1-69.n, 70.1-70.n) bestehen, die untereinander und mit den Profilblechpaaren (26) stoffschlüssig verbunden sind.
  12. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Adsorptionsregister (6,7) eines Adsorptionsmoduls (1) senkrecht übereinander angeordnet sind und dass jedes Adsorptionsregister (6,7) zuströmseitig den Dampf-Verteilraum (8) und abströmseitig dem Dampf-Umlenk- und verteilraum (9) aufweist, wobei der Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9) des unter dem oberen Adsorptionsregister (7) angeordneten Adsorptionsregisters (6) mit dem Dampfverteilraum (8) des über dem unteren Adsorptionsregister (6) angeordneten Adsorptionsregisters (7) miteinander strömungsverbunden sind.
  13. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei miteinander verschaltete Adsorbermodule (1,2) vorgesehen sind, von denen das erste Adsorbermodul (1) im Adsorptionsmodus und das zweite Adsorbermodul (2) im Regenerationsmodus oder umgekehrt geschaltet ist, wobei das Adsorbermodul (1) einen Dampf-Verteilraum (8a), einen Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9a) und einen peripheren Verteilraum (10a) und das Adsorbermodul (2) einen Dampf-Verteilraum (8b), einen Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9b) und einen peripheren Verteilraum (10b) aufweist, wobei die Verteilräume (10a, 10b) für das Heiz- und Kühlmedium (K, H) miteinander strömungsverbunden verschaltet sind.
  14. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorbermodul (1,2) autark und separat ausgebildet ist und mehrere dieser autarken und separaten Adsorbermodule (1,2) miteinander verschaltet sind.
  15. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vakuum-Verdampfer (13) mit einem Tropfenabscheider (60), Wärmetauscher (59) und einer Vakuum-Pumpe versehen ist, wobei der Vakuum-Verdampfer (13) mit dem fußseitigen Dampf-Verteilraum (8a,8b) über Verbindungsleitungen (12,35) und eine Absperrarmatur (11a,11b) mit den Strömungskanälen (30) und Strömungsübergängen (31) des Adsorptionsregisters (6,7) der Adsorbermodule (1,2) in Strömungsverbindung steht.
  16. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampf-Verteilräume (8a/8b) der Adsorptionsmodule (1,2) zuströmseitig über Stutzen (62) an einer Behälterwand (63) des Verdampfers (13) und die Dampfumlenk- und -verteilräume (9a/9b) abströmseitig über Stutzen (62) an der Wand des Kondensators (17) angeflanscht sind, wobei die jeweiligen Absperrarmaturen (64,65,66,67) im Stutzen (62) zum Öffnen und Absperren des Vakuum-Verdampfers (13) bzw. Kondensators (17) angeordnet sind.
  17. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Kondensator (17) über eine Zuführleitung (16) und eine die Dampf-Umlenk- und -verteilräume (9a,9b) miteinander verbindende Verbindungsleitung (14) strömungsverbunden ist, die eine dem Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9a) zugeordnete Absperrarmatur (15a) und eine dem Dampf-Umlenk-und -verteilraum (9b) zugeordnete Absperrarmatur (15b) aufweist, und der Kondensator (17) durch eine mit einem druckgesteuerten Ventil (43) versehene Kondensatleitung (18) zum Abführen des Kondensates mit dem Vakuum-Verdampfer (13) verbunden ist.
  18. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeihnet, dass eine in die Verteilräume (10a bzw. 10b) zuströmseitig einbindende Vorlaufleitung (22) für den Kühl- und Heizkreis (19,20) sich in zwei parallel angeordnete Vorlaufleitungen (22a,22b) verzweigt, wobei eine mit dem Kühler (47) verbundene Zuleitung (50) für das gekühlte Kühlmedium (K) in die eine Vorlaufleitung (22b) und eine Zuleitung (45) für das aufgeheizte Heizmedium (H) in die andere Vorlaufleitung (22a) einbindet und die Vorlaufleitungen (22a,22b) in Stromrichtung nach der Verzweigung mit Absperrarmaturen (46a bzw. 46b und 46c bzw. 46d) versehen sind, die jeweils in Stromrichtung vor Einbindung der Zuleitung (50) für das gekühlte Kühlmedium (K) in der Vorlaufleitung (22b) und vor Einbindung der Zuleitung (45) für das aufgeheizte Heizmedium (H) in der anderen Vorlaufleitung (22a) angeordnet sind.
  19. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine aus den Verteilräumen (10a bzw. 10b) abströmseitig austretende Rücklaufleitung (24) für den Kühl- und Heizkreis (19,20) sich in zwei parallel angeordnete Rücklaufleitungen (24a, 24b) verzweigt, wobei die Rücklaufleitung (24a) durch eine Ableitung (44) über einen Pufferbehälter (48) für das aufgeheizte Kühlmedium (K) und eine Pumpe (61) mit dem Kühler (47) strömungsverbunden ist und die Rücklaufleitung (24b) durch eine Ableitung (55) für das abgekühlte Heizmedium (H) mit einer Heizquelle (56) in Verbindung steht, und dass die Rücklaufleitungen (24a,24b) in Stromrichtung nach der Verzweigung mit Absperrarmaturen (49a, 49b, 49c und 49d) versehen sind, die jeweils in Stromrichtung vor der Einbindung der Ableitung (44) für das aufgeheizte Kühlmedium (K) in der Rücklaufleitung (24a) und vor Einbindung der Ableitung (55) für das abgekühlte Heizmedium (H) in der anderen Rücklaufleitung (24b) angeordnet sind.
  20. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass als Heizquelle (56) Abwärme dient, die vorzugsweise bei Verdichtern, Kompressoren, Solarthermen, Elektrolysen, BMKW oder anderen Industrieprozessen anfällt.
  21. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmittel eine Silica-Gel-, Aluminiumoxid-Gel-, Molekularsieb- oder Aktivkohleschüttung oder deren Gemisch ist.
  22. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampf-Verteilräume (8a,8b), die Dampf-Umlenk-und -verteilräume (9a,9b) mit Druck- und Temperatursensoren (40a, 40b) versehen sind und die Zuleitung (16) zum Kondensator (17), die Zuleitung (50) für das gekühlte Kühlmittel, die Ableitung (44) für das aufgeheizte Kühlmittel, die Kältemittelversorgung (57) und die Kaltwasserableitung (21) jeweils einen Temperatursensor (41a,41e,41b,41d,41f), die Kondensatleitung (18) einen Temperatur- und Drucksensor (41c,42) und ein druckgeregeltes Ventil (43), die Förderleitung (53) zum Vakuum-Verdampfer (13) und die Verbindungsleitung (12,35) vom Vakuum-Verdampfer (13) einen Drucksensor (54,37) aufweist.
  23. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (38) mit den Absperrarmaturen (11a, 11b, 15a, 15b, 46a, 46b, 46c, 46d, 49a, 49b, 49c, 49d), den Druck- und Temperatursensoren (40a, 40b), den Temperatursensoren (41a, 41b, 41c, 41d, 41e, 41f), dem Drucksensor (42), dem ruckgesteuerten Ventil (43) und den Pumpen (52, 61) zur Übermittlung der Stellbefehle zum Öffnen und Schließen der Absperrarmaturen elektrisch verbunden ist.
  24. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kältemittel (KM) Wasser oder ein Wasser- Alkohol-Gemisch ist.
  25. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühl- oder Heizmedium (K,H) Wasser oder mit Stabilisatoren, vorzugsweise Glykol, Korrosionsinhibitoren oder Biozide, versetztes Wasser ist.
  26. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kälteleistung der Vorrichtung durch die Anzahl der Adsorptionsmodule (1,2) und der Adsorptionsregister (6,7) in Länge, Breite und Höhe frei skalierbar ist, wobei vorzugsweise mehrere Adsorptionsregister (6,7) übereinander angeordnet sind.
  27. Adsorptionskältevorrichtung nach Anspruch 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Adsorptionsmodul (1,2) aus metallischen Werkstoffen, vorzugsweise Edelstahl, besteht.
  28. Verfahren zum Erzeugen von Adsorptionskälte aus Wärme mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 13, bei dem ein Adsorptionsmittel (AM) in mindestens einem unter Vakuum gesetzten Adsorbermodul (1,2) von einem in einem Vakuum- Verdampfer (13) verdampften Kältemittel (KM) solange durchströmt wird bis das Adsorptionsmittel (AM) mit Kältemittel (KM) gesättigt ist, wobei sich das Adsorptionsmittel aufheizt und gleichzeitig durch ein im Kreuzstrom zum verdampften Kältemittel (KM) geführtes Kühlmedium (K) gekühlt wird, sodann das mit Kältemittel gesättigte Adsorptionsmittel (AM) im Adsorbermodul (1,2) regeneriert wird, indem das gesättigte Adsorptionsmittel (AM) durch ein Heizmedium (H) erhitzt wird bis das Kältemittel (KM) desorbiert, das Kältemittel-Desorbat einem Kondensator (17) zugeführt, verflüssigt und das Kondensat in den Vakuum-Verdampfer (13) rückgeführt wird, und eine Steuereinheit (39) in Abhängigkeit der Adsorptionsmittelbeladung das Adsorbermodul (1,2) vom Adsorptions- in den Regenerationszustand oder umgekehrt umschaltet, wobei jeweils vor dem Umschalten das bei der Regeneration erhitzte Adsorptionsmittel (AM) gekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während der Adsorption der Dampfstrom (DS) des Kältemittels (KM) durch in einem Dampf-Verteilraum (8,8a,8b) der Adsorptionsregister (6,7) mündende Strömungskanäle (30) und Strömungsübergänge (31) eines modifizierten Kreuzstrom-Plattenwärmeaustauschers (4,5) in Teilströme (AS1, AS2, AS3) so aufgefächert wird, dass der Teilstrom (AS1) das in den Strömungskanälen (30) befindliche Adsorptionsmittel (AM) vertikal durchströmt, der Teilstrom (AS2) sich durch die mit den Strömungskanälen (30) strömungsverbundene Strömungsübergänge (31) bei seiner vertikalen Aufwärtsströmung in Teilströme (AS3) und (AS4) verzweigt, wobei der Teilstrom (AS3) in das Adsorptionsmittel (AM) seitwärts hinein- und herausströmt und der Teilstrom (AS4) nach Umlenkung in einem Dampf-Umlenk- und -verteilraum (9a,9b) das Adsorptionsmittel (AM) in den Strömungskanälen (30) in vertikaler Abwärtsrichtung beaufschlagt, so dass sich der Dampf des Kältemittels (KM) auf das Adsorptionsmittel (AM) gleichmäßig verteilt, und dass während der Regeneration das desorbierende Kältemittel (KM) aus dem Adsorptionsmittel (AM) in dampfförmige Teilströme (RS1, RS2, RS3) so aufgefächert wird, dass der Teilstrom (RS1) aus dem Adsorptionsmittel (AM) in vertikaler Richtung abströmt, wobei sich vom Teilstrom (RS1) bei seiner Abströmung ein horizontaler Teilstrom (RS2) abzweigt, der seitwärts aus dem Adsorptionsmittel (AM) herausströmt und einen vertikalen Teilstrom (RS3) bildet, der in den Dampf-Umlenk-und -verteilraum (9, 9a, 9b) gelangt. A
  29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsübergänge (31) auf einen Abstand (A) eingestellt werden, der kleiner als die kleinste Korngröße des Adsorptionsmittels ist, wobei der Abstand 0,1 bis 3,0 mm beträgt.
  30. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Adsorptionsmittel (AM) Silica-Gel, Aluminiumoxid-Gel, Molekularsiebe oder Aktivkohle oder deren Gemische verwendet wird.
  31. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Kältemittel (KM) Wasser oder ein Wasser-Alkohol-Gemisch verwendet wird.
  32. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühl- oder Heizmedium (K,H) Wasser oder mit Stabilisatoren, vorzugsweise Glykol, Korrosionsinhibitoren oder Biozide, versetztes Wasser eingesetzt wird.
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