värmedriven kyla - Svensk Fjärrvärme

Svensk Fjärrvärme AB │ FoU 2004:112 Värmedriven kyla
20 │
Utformningen av en tvåstegsabsorptionskylmaskin är mer komplicerad än för en
enstegskylmaskin eftersom fler värmeväxlare och pumpar behövs. Men om man behöver
ha ett kyltorn som värmesänka krävs en lägre kyltornskapacitet per kyleffektenhet
på grund av det högre värdet på COPheat i en tvåstegskylmaskin. Om man tar
hänsyn till detta kan systemets totalkostnad bli jämförbar med kostnaden för en
enstegskylmaskin (AB Energiuppdrag, 1996).
3.1.3. Lågtemperaturdrivna litiumbromidabsorptionskylmaskiner
I avsnitt 3.1.1 förklarade vi att det finns möjlighet att driva absorptionskylmaskiner
med lågtemperaturvärme 70 – 90°C om man har tillgång till kylvatten med tillräckligt
låg temperatur. Intresset för det här alternativet har ökat i många delar av världen där
man har tillgång till lågtemperaturvärme i form av solvärme, jordvärme eller värme
från avfallsförbrännings- eller kraftvärmeverk (t.ex. CORDIS 2002; Kren et al. 2002;
Lamp et al. 1998). I Sverige finns ett ökat intresse på grund av möjligheterna att
sommartid mata kylmaskinen med fjärrvärme som då finns tillgänglig till låg kostnad.
Det finns möjlighet att utnyttja lägre drivtemperaturer jämfört med traditionella kylmaskiner
i så kallade halvstegsabsorptionskylmaskiner (Burgett et al. 1999). Arbetsprincipen
för en så kallad halvstegskylmaskin är densamma som för en dubbellyftkylmaskin
utan internt värmeväxling. Kylmaskinen har två generatorer och två absorbatorer,
en kondensor och en förångare. Två olika generatorer med olika temperaturnivåer
gör det möjligt att använda drivvärme inom ett större temperaturområde (större
temperaturglidning). En dubbellyftkylmaskin med intern värmeväxlare har en generator,
två absorbatorer, en kondensor och två förångare, varvid lågtemperaturabsorbatorn
avger sin värme till högtemperaturförångaren. Namnet "dubbellyft" anger att
värmen lyfts två gånger, vilket är termodynamiskt likvärdigt med två seriekopplade
kylmaskiner. På grund av den dubbla inkommande värmen per kylenhet får man ett
lägre COPvärme som varierar mellan 0,3 och 0,4 (Burgett et al. 1999; Schwiegler et al.
1996). Som en ytterligare följd av den lägre temperaturdifferensen mellan inkommande
och utgående värme krävs en större värmeväxlararea, vilket innebär högre
kapitalkostnad än för en enda konventionell kylmaskin som inte har samma prestanda.
Enligt uppgift finns en lågtemperaturdriven kylmaskin installerad i Berlins fjärrvärmesystem
(Lamp et al. 1998). En dubbellyftkonstruktion ger temperaturområdet
35°C vid 95°C drivvärmetemperatur och temperaturområdet 13°C vid 60°C, vilket
innebär att fjärrvärmereturtemperaturen skulle bli 47°C. Ett COPvärme lika med 0,6 har
rapporterats för 80°C drivtemperatur och 60°C returtemperatur, vilket ger 300 kW
producerad kyla. Dubbellyftkonstruktionen med det stora temperaturområdet har
också beskrivits i (Schweigler et al. 1996; Schweigler et al. 1999).
Företaget Weir Entropie S.A. har också kommersiellt tillgängliga lågtemperaturdrivna
absorptionskylmaskiner som är baserade på enstegsprincipen. En låg elförbrukning
(< 1 procent av kapaciteten för interna pumpar och < 3 procent av kapaciteten med
kylvattenpumparna inräknade) rapporteras från den anläggning som installerats i
Västerås (Holmén, E. 2003), där vattnet i en närbelägen sjö fungerar som värmesänka
för de två 3,5 MW absorptionskylmaskinerna som drivs med lågtemperaturvärme
(75°C).
Utvecklingen av en lågtemperaturdriven absorptionskylmaskin vid KTH i Stockholm
har resulterat i en pilotanläggning (1,15 MW kyla) som byggts vid CTH i Göteborg av
Berglunds Rostfria AB. Vid konstruktionsarbetet på den lågtemperaturdrivna absorptionskylmaskinen
ville man åstadkomma en låg drivvärmetemperatur och en hög
COPvärme. En förenklad layout av pilotanläggningen visas i figur 6.