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Heizen mit Sorption Nutzwärme erzeugen mit Sorptionsmaterialien

Sorptionsmaterialien haben die Eigenschaft, Stoffe aufzunehmen oder anzulagern. Hierbei wird Wärme freigesetzt, die genutzt werden kann. Ein Beispiel ist der Einsatz von Sorptionsmaterialien in Wärmepumpen.

Projekte

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  • Sorptive Geschirrtrocknung

  • TSEA – Technische Sorptionsprozesse für energetische Anwendungen

Schematische Darstellung der Absorption.
Schematische Darstellung der Adsorption.
Schematische und verallgemeinderte Darstellung der Sorption.
Auf der linken Seite ist der Sorptionskühler mit Zeolith gefüllt, auf der rechten Seite in der Kugel befindet sich Wasser. Wird das Ventil geöffnet und beide Seiten miteinander Verbunden, adsorbiert das Zeolith das vorhandene Wasser. Dadurch erwärmt sich die Seite mit dem Zeolith, die Seite mit dem Wasser kühlt sich durch die Verdunstung ab und kann sogar gefrieren.

Bei der Anlagerung von Stoffen an Festkörpern (Adsorption) und der Aufnahme von Stoffen durch Flüssigkeiten (Absorption), wird Wärme freigesetzt. Hierdurch heizen sich die Sorptionsmaterialien auf. Diese thermische Energie kann für Heizzwecke eingesetzt werden.

Ein Beispiel sind Adsorptionswärmepumpen für die Gebäudeheizung, die Wärme eines niedrigen Temperaturniveaus auf ein höheres Temperaturniveau anheben. Bei diesen Adsorptionswärmepumpen wird ein Sorptionsmaterial  wie Zeolith bei hohen Temperaturen getrocknet, also desorbiert. Der austretende Stoff, beispielsweise Wasserdampf, kondensiert bei einem mittleren Temperaturniveau und stellt hierbei Heizwärme zur Verfügung. Nach der Kondensation kann das Wasser bei niedrigen Temperaturen wieder verdampft  werden, wobei sich die niedrigen Verdampfungstemperaturen durch den niedrigen Druck in der Wärmepumpe ergeben. Bei der  Adsorption des nun verdampften Wassers am Zeolith wird wiederum Wärme frei, die genutzt werden kann. 

Die Wärme für die Verdampfung kann beispielsweise von Solarkollektoren stammen, wobei diese Wärme ein Temperaturniveau nahe dem Gefrierpunkt haben darf. So kann der Einsatzbereich der Solarkollektoren deutlich in Richtung niedrigerer Aussentemperaturen und somit in Richtung niedrigerer Aussentemperaturen im Winter erweitert werden.

Kontakt

Prof. Dr. Mirko Kleingries

Leiter CC Therm. Energiesyst. und Verfahrenstechnik

+41 41 349 32 86

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