排気吸収式チラー

2.1 動作原理

排気LiBr吸収式チラー、または排ガス吸収式チラー／ヒーターとも呼ばれるこのシステムは、高温排ガス（300～600℃）の熱エネルギーを利用して冷暖房を行うシステムです。作動媒体は臭化リチウム溶液（LiBr）で、LiBrは吸収剤として、水は冷媒として機能します。

このシステムは主に、高温ガス発生器、低温ガス発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器、高温熱交換器、低温熱交換器、自動空気パージシステム、真空ポンプ、缶入りポンプなどから構成されます。

加熱原理：蒸発器内の冷媒水は、熱伝導管の表面から蒸発します。管から冷水中の熱が奪われると、水温が低下し、冷却量が発生します。蒸発器から蒸発した冷媒蒸気は、吸収器内の混合溶液に吸収され、溶液を希釈します。次に、吸収器内の希釈溶液は溶液ポンプによって低温熱交換器に送られ、そこで溶液の流れは2つの経路に分岐します。一方の経路は高温熱交換器を経由して高温ガス発生器に送られ、高温排気によって加熱されて冷媒蒸気が発生し、溶液は高温濃縮溶液になります。もう一方の経路は低温ガス発生器に送られ、高温ガス発生器からの冷媒蒸気によって加熱されます。冷媒蒸気が発生した後、溶液は低温濃縮溶液になります。高温熱交換器内の高温濃縮溶液は、濃縮溶液と合流して混合溶液を形成する前に熱を放出します。混合溶液が低温熱交換器で熱を放出し吸収器に入ると、蒸発器から冷媒蒸気を吸収して希釈溶液となり、次のサイクルに入ります。高温ガスタービンで生成された冷媒蒸気/水は凝縮器で冷却されて冷媒水となり、さらに絞り弁で減圧されます。減圧された冷媒水は蒸発器に送られ、そこで蒸発して冷凍に使用され、次のサイクルが始まります。

加熱原理：そのため、循環冷却水の流れは停止されます。吸収器内の希釈溶液は、溶液ポンプによって低温熱交換器と高温熱交換器を経由して高温ガス発生器（HTG）に送られ、そこで高温排気によって加熱されて冷媒蒸気が生成されます。冷媒蒸気は蒸発器と吸収器に直接送られ、そこで蒸発器内の水（加熱媒体として機能）を加熱して温水にします。加熱プロセスが完了すると、冷媒蒸気は凝縮して冷媒水になります。冷媒蒸気を放出するHTG内の希釈溶液は、濃縮溶液に凝縮され、吸収器に入り、冷媒水と混合されて希釈溶液になります。その後、希釈溶液は溶液ポンプによって次のサイクルに送られます。

前述のサイクルが繰り返し発生することで、連続的な加熱プロセスが形成される。

2.3主要構成要素と機能

1. ジェネレータ

生成関数:発電機はチラー熱源が発生器に入り、希釈された臭化リチウム溶液を加熱します。希釈溶液中の水は冷媒蒸気として蒸発し、凝縮器に入ります。同時に、希釈溶液は濃縮され、濃縮溶液となります。

シェルアンドチューブ構造を採用したこの発生器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、蒸気箱、水室、およびバッフル板で構成されています。ヒートポンプシステム内で最も高圧の容器である発生器は、内部がほぼゼロに近い真空状態（微小な負圧）となっています。

2. コンデンサー

コンデンサー機能：凝縮器は熱発生装置です。発生器からの冷媒蒸気が凝縮器に入り、給湯をより高い温度に加熱します。これにより暖房効果が得られます。冷媒蒸気が給湯を加熱した後、冷媒蒸気の形で凝縮し、蒸発器に入ります。

シェルアンドチューブ構造を採用した凝縮器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、貯水タンク、および水室から構成される。通常、凝縮器と発生器は配管で直接接続されているため、両者の圧力はほぼ同一である。

3. 蒸発器

蒸発器の機能：蒸発器は廃熱回収装置です。凝縮器からの冷媒水が伝熱管の表面から蒸発し、管内のCHWの熱を奪って冷却します。こうして廃熱が回収されます。伝熱管の表面から蒸発した冷媒蒸気は吸収器に入ります。

シェルアンドチューブ構造を採用した蒸発器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、バッフル板、ドリップトレイ、スプリンクラー、および水室から構成される。蒸発器の作動圧力は、発生器圧力の約1/10である。

4. アブソーバー

吸収機能：吸収器は熱発生装置です。蒸発器からの冷媒蒸気は吸収器に入り、そこで濃縮溶液に吸収されます。濃縮溶液は希釈溶液となり、ポンプで次のサイクルに送られます。冷媒蒸気が濃縮溶液に吸収される過程で、大量の熱が発生し、給湯温度を上昇させます。こうして暖房効果が得られます。

シェルアンドチューブ構造を採用した吸収器は、伝熱管、管板、支持板、シェル、パージ管、噴霧器、および水室から構成されます。吸収器はヒートポンプシステム内で最も圧力が低い容器であり、非凝縮性空気の影響を最も大きく受ける箇所です。

5. 熱交換器

熱交換器の機能：熱交換器は、臭化リチウム溶液中の熱を回収するために使用される廃熱回収装置です。濃縮溶液中の熱は、熱交換器によって希釈溶液に伝達され、熱効率の向上に利用されます。

プレート構造を採用したこの熱交換器は、高い熱効率と顕著な省エネルギー効果を実現しています。

6. 自動エアパージシステム

システム機能:エアパージシステムは、ヒートポンプ内の非凝縮性空気を排出し、高真空状態を維持する準備ができています。運転中、希釈液が高速で流れ、エジェクタノズル周辺に局所的な低圧領域を生成します。これにより、ヒートポンプから非凝縮性空気が排出されます。このシステムはヒートポンプと同時に作動します。ヒートポンプの運転中、自動システムは内部の高真空状態を維持し、システムの性能と耐用年数を最大限に確保します。

エアパージシステムは、エジェクター、クーラー、オイルトラップ、エアシリンダー、およびバルブで構成されるシステムです。

7.溶液ポンプ

溶液ポンプは、臭化リチウム溶液を供給し、ヒートポンプ内部における作動液の正常な流れを確保するために使用される。

この溶液ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高い防爆性能、最小限のメンテナンス、そして長い耐用年数を特長とする、完全密閉型の缶型遠心ポンプです。

8. 冷媒ポンプ

冷媒ポンプは、冷媒水を供給し、蒸発器への冷媒水の正常な噴霧を確保するために使用されます。

この冷媒ポンプは、液漏れゼロ、低騒音、高い防爆性能、最小限のメンテナンス、長寿命を特長とする、完全密閉型の缶入り遠心ポンプです。

9. 真空ポンプ

真空ポンプは、起動段階での真空パージと運転段階での空気パージに使用されます。

この真空ポンプは回転羽根車を採用しています。その性能を左右するのは真空オイル管理です。オイルの乳化を防ぐことで、エアパージ性能が明らかに向上し、耐用年数も長くなります。

10.電気キャビネット

LiBrヒートポンプの制御センターとして、電気キャビネットには主要な制御装置と電気部品が収容されています。