Agregat absorpcyjny (chiller absorpcyjny) to urządzenie wykorzystujące szeroko rozumianą energię cieplną do wytworzenia chłodu. Swoją nazwę zawdzięcza wykorzystywanemu procesowi absorpcji (absorpcja chemiczna to zjawisko oraz proces pochłaniania substancji gazowej w całą objętość substancji ciekłej).
Agregaty absorpcyjne są idealnym, ekonomicznym rozwiązaniem przy niezagospodarowanej nadwyżce ciepła technologicznego lub odpadowego. Sprawdzają się również wszędzie tam, gdzie występuje deficyt energii elektrycznej.
W odróżnieniu od chłodziarek sprężarkowych nazywanych agregatami wody lodowej lub chillerami, wytwarzanie chłodu w agregacie absorpcyjnym nie wymaga dostarczenia kosztownej energii elektrycznej. Energią zasilającą agregat absorpcyjny jest ciepło w postaci gorącej wody lub pary.
Urządzenia absorpcyjne znajdują także zastosowanie w systemach trigeneracji (skojarzonej produkcji prądu, ciepła i chłodu). Wytworzony chłód można wykorzystać na potrzeby procesów technologicznych lub do klimatyzacji.
Agregaty absorpcyjne są stosowane najczęściej w przemyśle oraz energociepłownictwie, gdyż zazwyczaj w tym sektorze dostępne są duże ilości odpadowej lub taniej energii cieplnej. Coraz większą popularnością cieszą się jednak systemy trigeneracji stosowane w budynkach biurowych, których właściciele starają się o certyfikat BREEAM lub LEEDS. Jest to spowodowane wysoką efektywnością energetyczną oraz aspektem ekologicznym takich rozwiązań - zastosowanie trigeneracji pozwala bowiem na zaoszczędzenie do 30% włożonej energii pierwotnej w porównaniu z oddzielnymi procesami (rozdzielone wytworzenie energii elektrycznej, cieplnej oraz chłodu).
W agregatach absorpcyjnych, podobnie jak w agregatach sprężarkowych proces schładzania odbywa się przez lokalne obniżenie temperatury spowodowane odparowaniem czynnika chłodniczego w ciśnieniu poniżej ciśnienia wrzenia. Ostateczny efekt chłodzenia uzależniony jest od ilości odparowanej cieczy oraz od ciepła parowania danego czynnika chłodniczego.
W agregatach sprężarkowych odparowany czynnik chłodniczy (gaz) jest sprężany mechanicznie przez sprężarkę. W efekcie sprężenia podnosi się temperatura czynnika. Gorący czynnik jest kierowany do wymiennika ciepła (skraplacza), gdzie odbierane jest ciepło w takiej ilości, aby przy panującym w wymienniku ciśnieniu spowodować skroplenie czynnika chłodniczego. Czynnik w formie cieczy kierowany jest do kolejnego wymiennika ciepła (parownika), gdzie następuje intensywne odparowanie. Efektem odparowania jest odebranie ciepła od przepływającego przez parownik medium chłodzonego (wody lub roztworu glikolu). W tym miejscu następuje zamknięcie cyklu przemiany cieplnej. Aby uzyskać taki efekt konieczne jest dostarczenie odpowiedniej ilości kosztownej energii elektrycznej do zasilenia sprężarki.
W agregacie absorpcyjnym proces schładzania odbywa się w podobnym cyklu odparowania i skraplania ale mechaniczne sprężanie czynnika zastąpione jest procesami chemicznymi zachodzącymi w warunkach bliskich próżni, aktywowanymi przez dostarczane do agregatu ciepło.
Zasada działania agregatów absorpcyjnych opiera się na zależności temperatury wrzenia od ciśnienia. W warunkach normalnego ciśnienia (1013 hPa) woda wrze w temperaturze +100°C ale im niższe ciśnienie, tym niższa również temperatura wrzenia wody. Przy ciśnieniu 860 Pa woda wrze już w temperaturze +5°C. W warunkach bliskich próżni utrzymywanych w urządzeniu absorpcyjnym woda staje się więc czynnikiem chłodniczym.
Drugim ważnym aspektem procesu chłodzenia absorpcyjnego jest zastosowanie roztworu bromku litu, który jest bardzo silnym absorbentem wody - posiada właściwości podobne do soli. W urządzeniu absorpcyjnym zostają połączone dwa zbiorniki: w jednym z nich znajduje się woda, czyli czynnik chłodniczy, a w drugim - roztwór bromku litu. Samoczynnie zachodzący proces absorpcji wody do roztworu LiBrnbsp; powodujenbsp; utrzymanie stałego ciśnienia w zbiorniku z wodą.
Roztwór bromku litu przetłaczany jest do generatora, gdzie dzięki dostarczonej do urządzenia energii cieplnej (np. gorącej wodzie) następuje odparowanie pary wodnej z roztworu LiBr. Para jest następnie podawana na skraplacz, gdzie ulega skropleniu i jako woda chłodnicza płynie do parownika. W parowniku następuje wrzenie i odparowanie wody, które zachodzi w temperaturze +5°C. W tym samym procesie zostaje wychłodzone medium chłodzące krążące w instalacji (np. klimatyzacyjnej). Odparowana w parowniku woda jest ponownie absorbowana przez roztwór bromku litu, a cykl przemiany cieplnej rozpoczyna się od nowa. Proces ten zachodzi w sposób ciągły i płynny.
Dzięki zastosowaniu absorpcyjnego agregatu wody lodowej można produkować chłód (wodę lodową) wykorzystując energię cieplną pochodzącą z dowolnego źródła, np. odpadowe ciepło technologiczne, ciepło z miejskiej sieci ciepłowniczej, ciepło ze spalania gazu lub biomasy, ciepło z kolektorów słonecznych, z modułu kogeneracyjnego lub z odzysku ciepła z silników spalinowych (ze spalin i korpusów). Agregaty absorpcyjne mogą być również bezpośrednio opalane gazem - energia cieplna pochodzi wtedy bezpośrednio ze spalania gazu (energia pierwotna jest przetwarzana bezpośrednio na chłód). Takie rozwiązanie sprawdza się wszędzie tam, gdzie występuje deficyt energii elektrycznej (np. zbyt mały przydział mocy) lub energia elektryczna jest bardzo droga.
Od dawna już obserwujemy ciągły wzrost cen surowców naturalnych oraz w efekcie energii elektrycznej. Ze względu na kurczące się zasoby, należy spodziewać się, że ta tendencja utrzyma się lub nabierze tempa. Opracowując strategię działania na przyszłość, należy uwzględniać zrównoważone korzystanie z zasobów naturalnych oraz oszczędne korzystanie z energii. Dobrym kierunkiem jest szukanie alternatywnych źródeł energii oraz ograniczanie strat, np. przez wykorzystanie energii odpadowej.
Biorąc pod uwagę aspekty ekonomiczne i ekologiczne należy przyznać, że układy absorpcyjne stanowią uzasadnioną alternatywę dla sprężarkowych agregatów wody lodowej.
Przede wszystkim bezdyskusyjną zaletą urządzeń absorpcyjnych jest właśnie możliwość pełnego wykorzystania niezagospodarowanej energii cieplnej, np. ciepła odpadowego z procesów technologicznych. Proces produkcji chłodu w agregacie absorpcyjnym odbywa się niezależnie od energii elektrycznej, co jest szczególnie ważne w miejscach cierpiących na deficyt energii.
Termster dysponuje agregatami absorpcyjnymi o wydajnościach od 17kW do 5300kW. Tak szeroki zakres wydajności oraz kompaktowa budowa umożliwiają wykorzystanie tych urządzeń praktycznie w każdej sytuacji. Należy jednak zaznaczyć, że najlepsze wyniki ekonomiczne uzyskuje się przy instalacjach o dużych wydajnościach.
Na podstawie dostępnej ilości ciepła kalkulator dobierze wydajność agregatu absorpcyjnego, uwzględni jego cenę wraz z układem chłodzenia, i porówna z ceną agregatu sprężarkowego o tej samej wydajności. Dodatkowo kalkulator porówna koszt eksploatacji (energii elektrycznej) obu systemów.*
*Zakładane parametry: gorąca woda 95/80°C, woda lodowa 12/7°C, woda chłodząca 31/36,5°C. Kalkulator jest uproszczonym narzędziem i nie uwzględnia wszystkich możliwych sytuacji. Otrzymany wynik należy traktować jako szacunkową wartość, przy założeniu, że ciepło stanowi energię odpadową/produkt uboczny procesów technologicznych.