Beiträge zur Betriebsoptimierung solarthermisch betriebener Adsorptionskälteanlagen

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Inhaltsangabe:Problemstellung: Das wissenschaftliche Ziel dieser Arbeit ist - neben der Erstellung quantitativer Aussagen zur Energiebilanz der Solarenergienutzung und qualitativer Aussagen zur solarthermischen Adsorptionskältetechnik - die Ableitung allgemeingültiger Richtlinien zur regelungstechnischen Auslegung des Gesamtsystems und der Systemeinbindung solarthermisch betriebener Adsorptionskälteanlagen. Hierzu gehört die Ausarbeitung einer Regelstrategie zur energie-effizienten Betriebsweise der gesamten Anlagentechnik. Dabei steht die optimale Ausnutzung des solaren Angebots im Vordergrund. Besondere Berücksichtigung findet die gemeinsame Betrachtung der Kältelastseite (Teilklimaanlagen) mit der Kaltwassererzeugung und Kaltwasserverteilung (Adsorptionskältesystemtechnik), da beide Teilsysteme in einer hydraulischen und regelungstechnischen Wechselwirkung zueinander stehen. Einen weiteren Schwerpunkt bildet die Entwicklung und Implementierung eines verbesserten Steuerungs- und Regelungskonzepts für die Adsorptionskältemaschine. In der Betriebspraxis hat sich an der Anlagentechnik der solarthermischen Adsorptionskälteerzeugung am Universitätsklinikum Freiburg gezeigt, dass die genaue Kenntnis der physikalischen Prozesse einzelner Teilsysteme allein keine ausreichenden Ansätze bietet, das gesamte System optimal zu betreiben, da die Prozesse in ihrer Wechselwirkung zueinander anders ablaufen, als ursprünglich angenommen. Die Verbesserung der Regelungsstrategie über eine Modellbildung des Gesamtsystems und über das Teilsystem Adsorptionskältemaschine hat sich bisher als unzureichend erwiesen, weil die in sehr kurzen Zeitintervallen ablaufenden instationären Prozesse mit stationären Ansätzen beschrieben wurden und die vom Hersteller der Adsorptionskältemaschine veröffentlichten Leistungsdaten in der Betriebspraxis nicht erreicht wurden. Die Arbeit basiert deshalb auf zwei wesentlichen Arbeitsmethoden. Dieses sind zum einen die kontinuierlichen Messungen an der Systemtechnik der solarthermischen Adsorptionskälteerzeugung am Universitätsklinikum Freiburg sowie die aus den ermittelten Werten abgeleiteten iterativen Anpassungen der hydraulischen Auslegung und Verschaltung. In einem weiteren Schritt erfolgt die Überarbeitung der gesamten Regelungsstrategie mittels neuer Ansätze in der Bearbeitung der verschiedenen regelungstechnischen Aufgabenstellungen zur Verbesserung der gesamten regelungstechnischen Prozesse. Die Ausarbeitung hat drei [...]