värmedriven kyla - Svensk Fjärrvärme

Svensk Fjärrvärme AB │ FoU 2004:112 Värmedriven kyla
24 │
pumpningseffekt. I en kylningstillämpning avdunstar vattnet vid lågt tryck och låg
temperatur så att det kan absorberas vid den högre temperaturen i reaktorn. Värmepumpningseffekten
hos TCA är normalt 30°C (Setterwall et al. 2003). Om vatten skall
kylas till 10°C för luftkonditionering krävs kylvatten med temperatur högst 40°C för
att processen skall kunna äga rum. Ju lägre temperatur kylvattnet har, desto snabbare
går urladdningen.
Verkningsgraden hos TCA kan väntas bli lägre än hos en enstegs absorptionskylmaskin
på grund av att det inte finns någon värmeväxlare i generatorn och absorbatorn.
Det faktum att skillnaden i koncentration mellan laddad och urladdad reaktormod är
mycket stor har dock en positiv verkan på COPvärme. Det finns ännu inga uppgifter om
COPvärme, men det är rimligt att vänta sig att COPvärme blir lägre jämfört med en absorptionskylmaskin
med värmeväxlare, vilket innebär att COPvärme bör ligga omkring
0,6 för framställning av kyla. Enligt (Bales 2004) kan elförbrukningen väntas bli
ganska låg (~2 procent av utgående kyleffekt) på grund av det låga tryckfallet.
Energilagringstätheten hos TCA är mycket hög jämfört med andra metoder för lagring
av värmeenergi (vattentankar eller fasomvandlingsmaterial). Lösningens lagringstäthet
är cirka 300 kWh/m 3 , vilket innebär att lagringstätheten för utrustningen som helhet
kan bli 100-200 kWh/m 3 . Det är 10 à 20 gånger så mycket som för ett kallvattenackumulator,
där lagringstätheten är i storleksordningen 10 kWh/m 3 .
TCA, eller liknande småskaliga värmedrivna värmepumpar med inbyggd lagring, tros
ha en stor potential för framtidens fjärrvärmesystem. Men TCA är en ny produkt som
ännu inte har visat sig vara tekniskt genomförbar. Enligt (Bales 2004) måste problemen
med luftläckage till lågtryckskärlen, lågt flöde i pumparna och oönskad kristallisering
utredas om TCA skall kunna bli allmänt tillgänglig till rimlig kostnad.
Dessutom bör man tänka på att litiumkloridsalt redan nu är ganska dyrt. Kostnaden för
litiumkloriden kan därför bli ett hinder för massproduktion av TCA, så att man måste
utveckla en annan absorbent.
3.1.5. Absorptionskylmaskiner med ammoniak-vatten som arbetspar
Absorptionskylmaskiner med ammoniak-vatten (NH3/H2O) som arbetspar har funnits
mycket länge. Sådana kylmaskiner används dock inte i storskaliga fjärrkylasystem
eftersom deras COPvärme är begränsad och konstruktionen är komplicerad. COPvärme för
en ammoniak-vattenkylmaskin är låg, vilket beror på flera faktorer. Den första är att
ammoniak när det används som kylmedium i ammoniak-vattencykeln har lägre
ångbildningsvärme än vatten, som är kyldmediet i litiumbromidcykeln. Den andra är
att ångtrycket hos vattnet, som fungerar som absorbent, inte är lika med noll, varför
arbetsparet måste separeras. Tack vare det interna värmeväxlare i kylmaskinen mellan
generatorn och absorbatorn är COPvärme för en ammoniak-vattenabsorptionskylmaskin
normalt 0,5.
Ammoniak-vattenkylmaskiner kan leverera kyla även under 0°C. Bland nackdelarna
kan nämnas den mer komplicerade utformningen, med separering av ammoniak och
vatten, och det icke önskvärda hotet från ammoniakläckage. Det finns dock småskaliga
ammoniak-vattenkylmaskiner i marknaden och det finns också på grund av det
potentiellt högre temperaturlyftet bättre möjligheter att kyla dem med luft jämfört med
traditionella litiumbromidabsorptionskylmaskiner.
3.2. Ejektorkylning
I en ejektorcykel åstadkoms kyleffekten utan användning av kompressor eller sorptionsprocess.
Istället sugs lågtrycksånga ut ur förångaren samtidigt som högtrycksånga