Sistema de refrigeración por absorción

Funcionamiento de una máquina de aire acondicionado a absorción

Desde hace más de veinte años, las máquinas comercializadas de más rendimiento (japonesas o construidas bajo licencia en los Estados Unidos) son o bien las de tipo amoníaco / agua, o "de efecto simple", o bien máquinas agua / bromuro de litio, o "de doble efecto".

El efecto doble permite hacer pasar el coeficiente de realización (COP: Coeficiente de Rendimiento; coeficiente entre la energía frigorífica producida y el gasto calorífico necesario en el destilador), de una media de 0,6 a más de 1 en las condiciones nominales de funcionamiento (COP frigorífico medido sobre el PCS del gas natural). Este mejoramiento de los rendimientos está vinculado a la puesta en ejecución del paso de regeneración y de un intercambiador térmico suplementario. El doble efecto permite por otra parte, alternar el modo de calentamiento con el modo frío o simultanearlos.

Por último , señalemos la aparición de máquinas de "efecto triple", experimentadas en los Estados Unidos en varios prototipos industriales, de los que el COP alcanza 1,2 - 1,3 en condiciones nominales de funcionamiento

 1.Máquina de ciclo de efecto simple amoníaco/agua

El efecto simple representa la base técnica de las máquinas a absorción y ayuda a comprender el funcionamiento del ciclo efecto doble (descrito más abajo). El esquema de principio del efecto simple es representado en la figura de más abajo. En el generador 1. La solución amoníaco / agua es llevado a ebullición, gracias a una aportación calorífica asegurada por un quemador que funciona a gas natural. El fluido refrigerante (amoníaco) se vaporiza y se separa del agua bajo una presión próxima a 20 bares . Es enviado hacia el condensador 2. En este, el amoníaco se condensa por enfriamiento gracias al aire exterior.

El amoníaco líquido luego se dirige hacia el evaporador 3, donde se detiene. La presión del amoníaco en el seno de este evaporador está próxima a los 4 bares. A causa de la variación de presión, el amoníaco se vaporiza absorbiendo las calorías del circuito de utilización (temperatura en el evaporador está próxima a los + 3 ° C).

Estos vapores de amoníaco pasan luego por el aparato de absorción 4, y son absorbidos por el agua proveniente de la separación amoniaco agua que se produjo en el generador

Esquema del principio de una máquina de absorción de efecto simple: Amoniaco/agua

2.Máquina de ciclo de doble efecto agua/bromuro de litio

La máquina de doble efecto agua / bromuro de litio permite un funcionamiento en modo frío o en modo calor (como la máquina efecto simple pero con prestaciones muy superiores). La técnica es la misma la pareja fluido refrigerante / absorbente es lo que difiere. En el caso de estas máquinas, el fluido refrigerante es agua que cambiará de estado en el ciclo termodinámico. El absorbente es el bromuro de litio que es una sal muy ávida de agua y que absorberá el vapor de agua después de su paso en el evaporador.

Funcionamiento en modo frío

Los elementos constitutivos de una máquina de doble efecto son los mismos que las de una máquina de efecto simple con el añadido de un generador de baja temperatura. 1.
Si el evaporador 3, el sistema absorbente 4 y el condensador 2 desempeñan los mismos papeles y reciben los mismos fluidos que en el caso del efecto simple, la concentración de la solución (Es decir la producción de refrigerante y la regeneración del absorbente) se efectúa en dos etapas distintas (hablamos desde el punto de vista de termodinámica de dos efectos distintos).

La primera etapa es idéntica de hecho a la del efecto simple; la solución diluida (o solución rica) se "preconcentra" en el generador a alta temperatura 1, a llama directa (quemador de gas natural 6). La segunda etapa consiste en una concentración final en el generador a temperatura baja de esta solución "intermedia" por el vapor del refrigerante obtenido en elel generador alta temperatura 1. La solución concentrada resultante posteriormente es enviada al sistema de absorción 4; y el vapor total del refrigerante (salidas sucesivamente de los generadores de baja temperatura y de alta temperatura) es dirigido hacia el condensador 2

Funcionamiento en modo simultáneo

Una recuperación de calor de baja temperatura (37 - 39 °C) sobre el condensador en modo frío es factible sobre toda máquina a absorción que funciona en frío durante el período invernal, con el fin, por ejemplo, de precalentar agua sanitaria, de asegurar el calentamiento de una fachada norte a mitad de temporada o de alimentar una red de suelo radiante.
Algunos constructores añaden a sus máquinas intercambiadores complementarios para permitir una producción de agua caliente a alta temperatura (85 °C máximo) simultánea con la producción de agua helada.

Estos intercambiadores permiten, por una parte, trabajar con parejas de temperaturas salida / retorno comparables a los modos clásicos de calentamiento (Incremento de T de 20°C con una temperatura de salida de 80 °C). Permiten, por otra parte, evitar la utilización del condensador y del evaporador cuando solo se utiliza en modo calor, transformando así el grupo a absorción en una caldera simple.

La producción simultánea de calor para el calentamiento (80 / 60°C) y de frío para el enfriamiento (7/12 °C), adaptada a cada momento a las necesidades, es pues realizable fácilmente.