DE19730697A1 - Adsorptionswärmepumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Adsorptionswärmepumpe nach dem Oberbegriff des Patentan­ spruches 1.

Das Ziel einer Adsorptionswärmepumpe besteht darin, durch Einkopplung von Niedertem­ peraturwärme in den Arbeitsprozeß Nutzwärme auf einem höheren Temperaturniveau zur Verfügung zu stellen. Der Arbeitsprozeß beruht darauf, daß der Dampfdruck des reinen Kältemittels bei gegebener Temperatur mit zunehmender Konzentration des Sorptions­ mittels abnimmt. Dadurch kann das Kältemittel, z. B. durch Zufuhr von Umgebungswärme auf niedrigerem Temperaturniveau verdampfen und bei der Temperatur, bei der die Nutz­ wärme bereitgestellt werden soll, adsorbiert werden.

Für den Betrieb einer solchen Adsorptionswärmepumpe benötigt man einen Verdampfer bzw. Kondensator, der das Kältemittel enthält und einen Adsorber bzw. Desorber, welcher von einem Wärmeträger durchströmt wird. Als Adsorbens dient vorzugsweise Zeolith. Zeolithe sind kristalline, wasserhaltige Alumosilikate. Aufgrund seines gut geeigneten Be­ ladungsfeldes für Wasser und seiner guten Stabilität ist ein spezieller Zeolithtyp A für die Wärmepumpentechnik besonders geeignet. Er besitzt einen stark polaren Charakter, wo­ durch die Wassermoleküle große Bindekräfte im elektrischen Feld des Zeolithkäfigs erfah­ ren. Diese spiegeln sich in einer hohen Adsorptionswärme sowie in einer starken Dampf­ druckerniedrigung wieder.

Bei den bisherigen Überlegungen ist man davon ausgegangen, als Adsorbens in Adsorp­ tionswärmepumpen ein Zeolith-Pulver einzusetzen. Da die guten Eigenschaften des Zeolith hierdurch bereits genutzt werden, hat man diese Maßnahme als ausreichend an­ gesehen. Die optimalen Adsorptionsfähigkeiten des Zeolith konnte man auf diese Weise aber nicht nutzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aktive Oberfläche und damit die Wirksamkeit des Zeolith speziell bei seinem Einsatz in einer Adsorptionswärmepumpe zu erhalten, jedoch den Wärmetransport (und seine Geschwindigkeit) an das Wärmeträgermedium deutlich zu verbessern
Die erfindungsgemäße Adsorptionswärmepumpe besitzt die im Patentanspruch 1 genann­ ten Merkmale.

Entgegen bekannten Vorschlägen wird der Zeolith als Granulat haftend auf einer Wärme­ tauscheroberfläche aufgebracht. Gegenüber einem Pulver hat das Granulat eine deutlich größere Sorptionskapazität, gleichzeitig bleiben aber auch die Wege für die Wärmeleitung in den Wärmetauscher kurz. Dies ist für die Optimierung der Leistung einer diskontinuierli­ chen Adsorptionswärmepumpe wichtig, da auf diese Weise das dynamische Sorptionsver­ halten gegenüber Zeolith-Pulver um ein mehrfaches gesteigert wird.

Als besonders geeignet hat sich eine Korngröße im Bereich von I mm erwiesen. Als Bindemittel ist ein Keramikkleber einzusetzen, während Bindemittel auf organischer Basis wohl zu einer sehr guten Haftung führen, wegen des Ausgasens der Matrix jedoch bereits nach kurzem zu einer Verschlechterung des Sorptionsprozesses infolge einer Druckanhe­ bung führen.

Die Wärmetauscherfläche kann mit dem Zeolith-Granulat dicht belegt werden. Wegen der relativ geringen Schichtdicke bleibt die Oberfläche des Adsorbens großflächig frei, was eine dauerhaft wirksame Ad- und Desorption ermöglicht. Der Keramikkleber als Bindemittel sorgt für eine gute und stabile Haftung. Er stellt eine leitende Verbindung zwischen dem Adsorbens und der Wärmetauscheroberfläche dar, welche die Wärmeübertragung fördert.

Vorstehend ist jeweils von einem Adsorbens in Form von Zeolithen die Rede. Grundsätz­ lich können jedoch auch andere Materialien mit denselben Eigenschaften, etwa Silikagel, in Frage kommen.

Die Zeichnung stellt in einer einzigen Figur einen Schnitt durch die Wärmetauscherwand eines Adsorbers/Desorbers als Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

Auf der berippten Wärmetauscherfläche 1 eines Adsorbers/Desorbers ist der Zeolith 2 als Granulat mit einem hochtemperaturbeständigen Bindemittel 3, vorzugsweise einem Kera­ mikkleber, aufgeklebt.

Claims (2)

1. Adsorptionswärmepumpe mit einem Adsorber/Desorber, vorzugsweise in Form eines Zeolithwärmetauschers, und einem zugeordneten Verdampfer/Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeolith (2) als Granulat mit einem hochtemperaturbe­ ständigen Bindemittel (3) fest mit der Wärmetauscherfläche (1) des Adsorbers/Desorbers verbunden ist.

2. Adsorptionswärmepumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeolith-Granulat eine Korngröße von etwa 1 mm besitzt und daß als Bindemittel ein Keramikkleber zum Einsatz kommt.