Absorptionskältemaschine

Eine Absorptionskältemaschine ist eine Kältemaschine, in der im Gegensatz zur Kompressionskältemaschine das Kältemittel nicht dampfförmig, sondern flüssig in einer Lösung verdichtet wird. Die Lösung besteht in praktisch ausgeführten Systemen größtenteils aus dem Kältemittel Ammoniak

Das Bild zeigt das Prinzipschaltbild einer Absorptionskältemaschine.

Das verdichtete Kältemittel

Der eigentliche Arbeitsprozess im Kältemittelzweig (siehe Bild) erfolgt dann wie unter Kältemaschine beschrieben.

Der im Verdampfer erzeugte Kältemitteldampf wird im Absorber absorbiert, wovon die Absorptionskältemaschine ihren Namen erhielt. Dabei wird dem Lösungskreislauf die Verdampfungswärme als Sorptionswärme zugeführt. Diese entspricht der Kondensationswärme des Kältemitteldampfes bei dem niedrigen Druck.

Die Lösung wird im Lösungskreislauf von der Lösungspumpe umgewälzt. Je nach Kältemittelanteil oder -konzentration spricht man von armer oder reicher Lösung. Die von der Lösungspumpe aufgenommene Leistung wird großenteils als Wärmeverlust der Lösung zugeführt. Ihr Anteil an der gesamten Antriebsleistung liegt in der Regel deutlich unter 5%.

Zur Erhöhung der Prozessgüte muß in der Regel der Kältemitteldampf hinter dem Austreiber von Wasser gereinigt werden (Rektifikation), da schon geringste Anteile von mitgeschlepptem Wasser die Kondensationstemperatur deutlich absenken. Entsprechend erhöht sich dadurch auch die Verdampfungstemperatur im Verdampfer, so dass sich Kondensations- und Verdampfungstemperatur aufeinander zubewegen, wodurch wiederum der Wirkungsgrad vermindert wird.

Ebenso wichtig ist der Temperaturwechsler, ein Wärmetauscher, der die Wärme hoher Temperatur aus der den Austreiber verlassenden armen Lösung "kurzschließt", indem er sie in der reichen Lösung diesem direkt wieder zuführt. Dadurch muß einerseits die Lösung nicht allein durch Antriebswärme auf die Austreibertemperatur gebracht werden und andererseits im Absorber nicht heruntergekühlt werden, um den Kältemitteldampf günstig zu absorbieren.

Neben dem Stoffpaar Ammoniak/Wasser ist auch Lithiumbromid/Wasser gebräuchlich, wobei hier allerdings Wasser das Kältemittel ist. Dadurch ist auch die niedrigste Temperatur auf ca. 0°C begrenzt. Vorteilhaft dagegen ist die niedrige Austreibertemperatur und die Unbedenklichkeit der Verwendung von Wasser, vor allem im Wohnbereich. Ammoniak dagegen benötigt Austreibertemperaturen zwischen 200 und 250°C bei Dampfdrücken von bis zu etwa 25 bar. Außerdem ist es in der Gefahrenklasse 2 eingestuft und erfordert Korrosionsschutzmaßnahmen. Günstig ist dagegen die niedrige Verdampfertemperatur, die theoretisch auf bis zu -70°C abgesenkt werden kann.