/ | Modellierung solarbetriebener Dampfstrahlkältemaschinen Untersuchung des dynamischen Betriebsverhaltens | Fraunhofer IRB | 2007
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'Die solare Dampfstrahlkältemaschine stellt eine interessante Alternative der solaren Kühlung zu den derzeit ausschließlich eingesetzten Verfahren auf Basis 'sorptiver' Kälteprozesse dar. Das Wärmeverhältnis einer Dampfstrahlkältemaschine ist bei Nennlast geringer als bei konkurrierenden Systemen. Im Teillastbereich kann die Dampfstrahlkältemaschine jedoch sehr gute Wärmeverhältnisse erreichen, so dass bei einem typischen Kältebedarf, der durch eine hohe Betriebsstundenzahlen im Teillast und wenige Betriebstunden bei Nennlast gekennzeichnet ist, das mittlere Wärmeverhältnis einer Dampfstrahlkältemaschine durchaus mit anderen thermischen Kältemaschinen konkurrieren kann. Das Fehlen realisierter Anlagen sowie eines dynamischen Modells einer solaren Dampfstrahlkältemaschine, machte es bislang schwierig bzw. unmöglich das Betriebsverhalten einer solaren Dampfstrahlkältemaschine zu untersuchen. Die vorliegende Arbeit gibt zunächst einen Überblick über die Möglichkeiten der solaren Kälteerzeugung, wobei die verschiedenen Techniken kurz beschrieben werden. Ferner werden die Funktionsweise von Solarkollektoren und der Dampfstrahlkältemaschine sowie deren typisches Betriebsverhalten beschrieben. Eine Aufzählung bisheriger theoretischer und praktischer Arbeiten zu solarbetriebenen Dampfstrahlkältemaschinen sowie die bisherigen Berechnungsmodelle von Solarkollektoren und Dampfstrahlkältemaschinen stellen den Stand des Wissens auf diesem Forschungsgebiet dar. Anschließend wird ein Modell zur dynamischen Simulation einer solaren Dampfstrahlkältemaschine beschrieben. Als Simulationssoftware wird im Rahmen dieser Arbeit auf ASPEN zurückgegriffen. Das Modell unterteilt sich in Modellkomponenten, die den einzelnen Anlagenkomponenten entsprechen und miteinander zu einer Gesamtanlage kombiniert werden können. Somit lassen sich unterschiedliche Anlagenkonzepte realisieren und untersuchen. Insbesondere wurden die Modellkomponenten Wetter, Kollektor, Dampftrommel, Solarspeicher, Strahlverdichter, Verdampfer, Lüfter, Kondensator, Wärmeübertrager und Kühlturm entwickelt. Das beschriebene Modell wird anhand von Literaturwerten und Messwerten validiert. Dabei erfolgt erst eine Parameteranpassung und Validierung der Modellkomponente Strahlverdichter, danach werden Messwerte einer Versuchsanlage zur Validierung verwendet, wobei mit Hilfe der zuvor beschriebenen Modellkomponenten die Versuchsanlage abgebildet, der Tagesgang der Versuchsfahrt vom 29.08.2005 simuliert und mit den aufgenommenen Messverwerten verglichen wird. Die Validierung zeigt, dass mit dem hier vorgestellten dynamischen Modell das Betriebsverhalten einer solaren Dampfstrahlkältemaschine simuliert werden kann. Abschließend wird das Konzept einer solarbetriebenen DSKM zur Kaltwassererzeugung für die Klimatisierung an dem Standort St. Katrine in Ägypten untersucht. Dafür wird eine solare Kälteerzeugung, basierend auf Parabolrinnenkollektoren mit einer Kollektorfläche von 338 m² und einer zweistufigen Dampfstrahlkältemaschine mit einer Kälteleistung von 100 kW modelliert und ihr Betriebsverhalten simuliert. Zur Analyse werden drei Simulationen durchgeführt: ein typischer Tagesgang der solaren Dampfstrahlkältemaschine, das Anfahren aus dem Ruhezustand und eine Sprungsantwort. Die drei Simulationen zeigen ein funktionstüchtiges Konzept einer solaren Kälteerzeugung. Darüber hinaus dokumentieren sie das schnelle dynamische Betriebsverhalten mit hohen Wirkungsgraden im Teillastbereich.'.

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Interne Nr. n270, Pappbilderbuch, Produktgruppe: Book, Publiziert: 2007.

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