Industrial Heat Pumps

 

Absorptiewarmtepomp

De absorptiewarmtepomp wordt in tegenstelling tot een mechanische warmtepomp aangedreven door thermische energie in plaats van elektrische energie. De thermische energie kan worden opgewekt door verbranding van aardgas, maar ook bijvoorbeeld door stoom. Absorptiewarmtepompen zijn uitermate geschikt indien er naast warmte ook een vraag naar koude is.

Het werkingsprincipe is gebaseerd op het absorberen en uitdampen van een werkmiddel. Bij het ontwerp is de keuze van het stoffenpaar belangrijk. De meest toegepaste paren zijn:

  1. Lithium-bromide (LiBr) en water, waarbij water het werkmiddel is en LiBr het absorptiemiddel.
  2. Ammoniak en water waarbij ammoniak het werkmiddel is en water het absorptiemiddel.

Werkingsprincipe

Absorptie warmtepompIn bijgevoegd figuur wordt de werking van een absorptiewarmtepomp toegelicht. Het schema is gebaseerd op een warmtepomp met het stofpaar ammoniak/water (NH3/H2O). De absorptiewarmtepomp bestaat uit twee circulatieloops. De rechtse loop omvat het absorptiemiddel (rijk en arm) en de linkse loop omvat het uitgedampte werkmiddel.

Absorptiemiddel kringloop
De thermische energie wordt toegevoerd in de generator van de warmtepomp (bij P1/T2). Hierdoor verdampt het werkmiddel uit het rijke mengsel onder hoge druk. Het arme mengsel wordt in druk verlaagd via het expansieorgaan en stroomt naar de absorber. In de absorber wordt het gasvormige NH3 geabsorbeerd (bij P0/T1). Bij de absorptie komt nuttige warmte vrij op een tussentemperatuur. Vervolgens wordt het rijke mengsel met een pomp in druk verhoogd en stroomt het terug naar de generator. Om het rendement te verhogen, wordt met een interne warmtewisselaar het koude rijke mengsel voorverwarmd met het warme arme mengsel.

Werkmiddel kringloop
Het gas dat in de generator wordt gevormd, stroomt naar de condensor. In de condensor wordt de NH3 gecondenseerd onder afgifte van nuttige warmte. Via een expansieventiel stroomt de vloeibare ammoniak naar de verdamper. Bij lage temperatuur verdampt de ammoniak (bij P0/T0). Het is mogelijk om met de verdamper nuttige koude op te wekken. Het gasvormige NH3 stroomt vervolgens naar de absorber waar het wordt geabsorbeerd onder afgifte van nuttige warmte.

Rendement

Gasgestookte absorptiewarmtepompen zijn op commerciële schaal verkrijgbaar. Voor nuttige warmte van max. 70°C en condensor koeling met grondwater of buitenlucht bedraagt het rendement circa 150%. Dit houdt in dat 1 kWh aardgas 1,5 kWh warmte levert.

Lees meer