Zum Antrieb von Kältemaschinen wird neben elektrischem Strom bzw. mechanischer Energie zunehmend thermische Energie in Form von Warmwasser, Heißwasser und Dampf verwendet. Diese thermische Energie kann z. B. Fernwärme sein, welche im Sommer von Heizkraftwerken (HKW) und Blockheizkraftwerken (BKHW) z. T. überschüssig angeboten wird, ebenso können Abwärme aus industriellen Prozessen oder solare bzw. geothermische Energie als Antriebsener- gie in Frage kommen.

Besonders im Sommer ist thermische Energie der Fernwärme und der Solarenergie besonders attraktiv zum Betrieb von Kälteanlagen, da diese Energie gerade dann anfällt, wenn Kälte z. B. zur Sommerklimatisierung benötigt wird. Aber auch für ganzjährig betriebene Kälteanlagen ist thermi- sche Energie eine Option.

Ein Problem besonderer Art stellt sich beispielsweise bei ganzjährig betriebenen Kälteanlagen, welche mit Wär- me von BHKW's versorgt werden. Diese Wärme kann-außer für Heizzwecke im Winter-im Sommer nur schwer abge- setzt werden. Der sommerliche beschränkt sich in Wohn- und Gewerbegebieten ganz mehrheitlich auf die Brauchwas- sererwärmung. Bei der stromgeführen Kraft-Wärme-Kopplung ist jedoch zwangsläufig ein Überangebot an Abwärme vor- handen, welches über eine Kraft-Wärme-Kälte-Kopplung nutzbar abgearbeitet werden könnte.

Das Temperaturniveau in einem Fernwärmenetz beträgt im Winter typischerweise 100-130 °C, wird im Sommer je- doch auf niedere Werte um 90 °C zurückgenommen. Das nutzbare Temperaturniveau der Abwärme von Verbrennungs- motoren eines BHKWs ist konstruktionsbedingt typischer- weise um 90 °C, wenn man von heißgekühlten Motoren oder der reinen Abgasnutzung absieht. Diese Beispiele zeigen, daß in zahlreichen Fällen mit Temperaturen um 90 °C zu rechnen ist, was eine Nutzung zur Kälteerzeugung schwie- rig macht.

Stahlapparate haben neben einem niedrigen Wirkungsgrad mit Heißwasser bei derart niedrigen Temperaturen ein Problem, welches zwar nicht unlösbar, jedoch ökologisch und wirtschaftlich schwer darstellbar ist. Wasser/ Lithiumbromid-Absorptionskälteanlagen können zwar mit diesen niederen Temperaturen noch betrieben werden, sind aber bei ebenfalls schlechten Wirkungsgraden nur schwer in der Lage, Kaltwasser von z. B. 6 OC bereitzustellen.

Ammoniak-/Wasser-Absorptionskälteanlagen können zwar Temperaturen unterhalb 6 °C und sogar unter 0 OC errei- chen, dafür sind die Kosten sehr hoch und der Wirkungs- grad ist wiederum schlecht. Zuletzt seien die Adsorpti- onsanlagen erwähnt, die zwar mit niedrigen Temperaturen auskommen, jedoch teuer in der Anschaffung, sehr groß und schwer sowie sehr energieintensiv sind.

In vielen heißen Ländern ist der Strombedarf im Sommer hoch und oft höher als im Winter, da zahlreiche elektri- sche Raumkühlgeräte zu ausgeprägten Stromspitzen führen, die teuer abgedeckt werden müssen und oft zur Überla- stung der Stromnetze führen. In kühleren Ländern ist der Strombedarf im Winter zwar hoch, gleichzeitig ist bei Kraft-Wärme Kopplung der Wärmebedarf für Heizzwecke ebenfalls hoch und ein BHKW kann beispielsweise den par- allelen Energiebedarf durch Vollastbetrieb günstig ab- decken. Dafür ist im Sommer wegen des geringen Heizwär- mebedarfs eine Reduzierung der Stromerzeugung günstig, da Raumkühlgeräte in kühlen Ländern keinen nennenswerten Beitrag zum Strombedarf aufweisen und die Spitzen wie in heißen ändern nicht oder weniger ausgeprägt ausfallen.

In beiden geschilderten Fällen (heiße und kühle Länder) besteht daher der Wunsch, wenngleich aus völlig unter- schiedlichen Gründen, thermische Energie im Sommer zum Betrieb einer Kälteanlage zu nutzen. Der Winterbetrieb mit thermischer Energie ist dabei oftmals unmöglich (keine Solarwärmegewinnung), unerwünscht (ohnehin hoher Heizwärmebedarf) oder unwirtschaftlich (wegen saisonal höherer Erlöse aus Wärmeverkauf für Heizzwecke).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das einenbesonder wirtschaftlichen Betrieb einer Kälteanlage erlaubt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine thermische Kopplung einer elektromotorisch und/oder ei- ner mechanisch angetriebenen Kompressions-Kälteanlage mit einer thermisch gespeisten Kälteanlage derart, daß der Verflüssiger der Kompressions-Kälteanlage von der thermisch gespeisten Kälteanlage gekühlt wird. Die Un- teransprüche geben vorteilhafte Ausbildung der Erfindung an.

Kälteanlagen mit elektrischem oder mechanischem Antrieb werden in der Regel als Kompressions-Kälteanlagen ausge- führt. Der Energiebedarf zum Antrieb des Verdichters ist dabei von der Verdampfungs-und Kondensationstemperatur abhängig. Da die Verdampfungstemperatur zumeist durch die Kälteanwendung festgelegt ist, ergibt sich hinsicht- lich des Energiebedarfs des Verdichters nur noch Spiel- raum bei der Festlegung der Kondensationstemperatur.

Diese soll so tief wie möglich sein. Dazu bietet sich mit steigender Kondensationstemperatur z. B. der Betrieb mit Kühlwasser aus einem Kühlturm an, die Kondensation des Kältemittels in einem Verdunstungskühler oder die Kondensation mit einem luftgekühlten Verflüssiger. Die Verwendung von Kühltürmen und Verdunstungskühlern wird zunehmend erschwert oder sogar verboten, da der Wasser- bedarf erheblich ist. Die Luftkühlung ist wegen der ho- hen Temperatur die ungünstiger Lösung, wenngleich kein Wasser verbraucht wird.

Kälteanlagen mit thermischem Antrieb sind bei geringer Temperatur der thermischen Antriebsenergie üblicherweise Absorptionskälteanlagen. Bei den vorherrschenden gerin- gen Temperaturen ist es schwierig und/oder energieinten- siv, brauchbare Nutztemperaturen verfügbar zu machen.

Bei niederer Temperatur der thermischen Antriebsenergie ist eine höhe Nutztemperatur hingegen zunehmend wirt- schaftlicher. Hinsichtlich der Kondensation des Kälte- mittels und der Abfuhr von Absorptionswärme gelten im übrigen dieselben Kriterien wie bei den Kompressions- Kälteanlage.

Wenn die Kompressions-Kälteanlage mit einem luftgekühl- ten Verflüssiger ausgestattet ist, kann sie im Winter bei geringer Außentemperatur ohne Kühlung durch die Adsorptions-Kälteanlage bei geringem Energiebedarf das Kältemittel verflüssigen. Die Adsorptions-Kälteanlage kann dann abgeschaltet oder für andere Zwecke eingesetzt werden.

Durch diese Schaltung wird folgendes erreicht : Im Winter reduziert die niedere Lufttemperatur zur Verflüssiger- kühlung der Kompressions-Kälteanlage den elektrischen bzw. mechanischen Energiebedarf der Anlage. Die Adsorptions-Kälteanlage kann dabei ausgeschaltet blei- ben, wenn thermische Antriebsenergie knapp oder teuer ist. Ebenso kann die Adsorptions-Kälteanlage auch für andere Kühlaufgaben eingesetzt werden, wenn der Bedarf vorhanden ist. Man hat in diesem Fall zwei autarke Käl- teanlagen. Im Sommer wird die Adsorptions-Kälteanlage mit vorhandener und/oder preiswerter (kostenloser) ther- mischer Antriebsenergie betrieben. Die Adsorptions- Kälteanlage dient dazu, den verflüssiger der Kompressions-Kälteanlage zu kühlen, wodurch der elektri- sche bzw. mechanische Energiebedarf der Kompressions- Kälteanlage niedrig ist. Gleichzeitig ist die Nutztempe- ratur der Adsorptions-Kälteanlage hoch, z. B. mit einem luftgekühlten Verflüssiger ohne Wasserverbrauch das Käl- temittel zu verflüssigen. Wasserkühlung des Verflüssi- gers ist selbstverständlich auch möglich.

Zur vorteilhaften Koppelung des Verflüssigers der Kom- pressions-Kälteanlage mit der Adsorptions-Kälteanlage wird nachfolgende Ausführung vorgeschlagen : Die Adsorp- tions-Kälteanlage ist als Wasserkühler ausgeführt (aus Frostschutz-oder Korrosionsschutzgründen kann auch eine andere Flüssigkeit, z. B. eine Sole eingesetzt werden ; nachstehend unter"Wasser"zusammengefaßt). Die Kom- pressions-Kälteanlage ist ein Glatt-oder Rippenrohrver- flüssiger, wobei das zu verflüssigende Kältemittel durch die Rohre, die Kühlluft um die Rohre strömt. Ventilato- ren sorgen für den Luftdurchsatz, wobei diese üblicher- weise saugend angeordnet sind.

Bei tiefer Außentemperatur (z. B. bei kaltem Winterwet- ter) wird der Verflüssiger der Kompressions-Kälteanlage mit Außenluft gekühlt. Bei hohen Außentemperaturen wird der Verflüssiger der Kompressions-Kälteanlage mit kaltem Wasser der Adsorptions-Kälteanlage gekühlt. Dazu wird der Verflüssiger der Kompressions-Kälteanlage mit kaltem Wasser aus der Adsorptions-Kälteanlage überflutet. Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung er- läutert. Dabei zeigt : Fig. 1 ein Prinzipdarstellung des Verfahrens, und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer zur Durchführung des Verfahrens geeigneten Anlage.

Eine Kompressions-Kälteanlage bestehend aus einem Ver- dampfer 1, einem Verdichter 2, einem Verflüssiger 3 und einem Drosselorgan 4, ist mit einer im wesentlichen aus einem Verdampfer 5, einem Verflüssiger 6 und einem Ab- sorber/Desorberteil 7 dargestelltem Adsorsorptions- Kälteanlage gekoppelt. Die Kompressions-Kälteanlage wird elektrisch oder mechanisch angetrieben, während der Ab- sorber mit thermischer Energie versorgt wird. Damit wird erreicht, daß die tiefe Nutztemperatur durch eine elek- trisch/mechanisch angetriebene Kompressions-Kälteanlage dargestellt wird, gleichzeitig wird die Kondensations- temperatur der Kompressions-Kälteanlage durch die Küh- lung mit der Adsorptions-Kälteanlage niedrig gehalten.

Die Adsorptions-Kälteanlage kann daher mit niedertempe- rierter thermischer Energie den Energiebedarf der Kompressions-Kälteanlage weitaus geringer halten, als dies ohne die Adsorptions-Kälteanlage möglich wäre. Die Adsorptions-Kälteanlage braucht nicht bei niedriger Tem- peratur Kälte bereitstellen und kann daher wirtschaft- lich bei hoher Kondensationstemperatur betrieben werden.

Fig. 2 zeigt ein Beispiel einer solche Anlage. Der luft- gekühlte Wärmeaustauscher 8 befindet sich in einem Ge- häuse 9, auf dessen Oberseite saugenden Ventilatoren 10 angebracht sind. Die Luftströmung erfolgt somit von un- ten nach oben. Oberhalb des Wärmetauschers 8 und unter- halb der Ventilatoren 10 ist eine Wasser-Verrieselungs- einrichtung 11 angeordnet. Je nach Geometrie, Luftge- schwindigkeit und Empfindlichkeit der Ventilatoren 10 sind Tropfenabschneider 12 oberhalb Wasser-Verriese- lungseinrichtung 11 und unterhalb 10 angeordnet. Das Gehäuse 9 ist mit den Elementen 8,10,11,12 sowie not- wendigen Zubehör z. B. Elektroverkabelung, Schaltschrank, Regelung, Antriebsmotoren usw. so in einer Wanne 13 an- geordnet, daß die Wanne 13 z. B. durch eine ventilbetä- tigte Ablaßvorrichtung 14 entleert werden kann. Damit entspricht der Verflüssiger nahezu dem eines handelsüb- lichen luftgekühlten Apparats.

Sofern der Wärmetauscher 8 geflutet werden soll, um mit der Adsorptions-Kälteanlage bei hohen Außentemperaturen den Verflüssiger zu kühlen, wird die Ablaßvorrichtung 14 geschlossen, eine Pumpe 15 fördert Wasser aus einer Vor- lage 16 in Wanne 13. Im Fall hoher Außentemperatur, d. h. wenn der Wärmetauscher 8 geflutet werden soll, öffnet ein Dreiwegeventil 17 in der Weise, daß das gepumpte Wasser in die Wanne 13 fließt. Der Wasserstand in der Wanne 13 wird dabei so geregelt, daß der Wärmetauscher 8 vollständig eingetaucht ist. Die Ventilatoren 10 bleiben dabei abgeschaltet. Die Adsorptions-Kälteanlage 18 kühlt das Wasser in Wanne 13 bzw. 16 : Durch die Kühlung durch Adsorptions-Kälteanlage wird die Verflüssigungstempera- tur der Kompressions-Kälteanlage niedrig und somit der Energiebedarf der Kompressions-Kälteanlage gering gehal- ten.

Für die Zeit milder Außentemperaturen z. B. Frühjahr, Herbst kann mit ungekühltem Wasser aus der Vorlage 16 und durch Verrieselung von Wasser über den Verrieseler 11 den Verflüssiger als Verdunstungskühler betreiben, wobei man die Adsorptions-Kälteanlage abgeschaltet las- sen kann.

Wassertröpfchen und Aerosole können über die Tropfenab- scheider 12 vor dem unzulässigen Eintritt in Ventilato- ren 10 abgehalten werden. Die Wanne 13 kann mit einem Überlauf oder einer geeigneten Regelungseinrichtung ver- sehen werden, um eine Überfüllung der Wanne 13 zu ver- meiden. Ebenso kann die Adsorptions-Kälteanlage anstelle der Wasserkühlung in der Wanne 13 auch das in der Vorla- ge 16 kühlen bzw. vorkühlen. Weiterhin ist es möglich, das Wasser kontinuierlich über die Ablaßvorrichtung 14 ablaufen und über die Pumpe 15 zulaufen zu lassen.

Die Wanne 13 wird vorzugsweise mit geneigten Seitenwän- den ausgeführt, was die Zuströmung von Luft nicht oder nur unwesentlich behindert oder sogar verbessert. Hier- für können z. B. Leitbleche eingesetzt werden nicht dar- gestellt, welche zur Vergleichsmässigung der Strömung beitragen können.