冷却(低温熱)の生産は、醸造所ではほとんど圧縮冷凍設備によって行われ、吸収設備で行われることはまれである。圧縮された液体アンモニアは、それによって蒸発する。アンモニアが蒸発するには熱エネルギーが必要である。アンモニアは周囲からこの熱を奪い、その結果冷却される。冷却には2つの可能性がある:
- アンモニアを冷却パイプまたは冷却ポケットで直接蒸発させる(直接蒸発冷却)か、または
- アンモニアは蒸発器で蒸発させ、冷却剤(通常はグリコール)を冷却する。
0℃の冷水による冷却は、最終的に0℃の温度を得る必要があり、熱交換を行うためには3~4℃の温度差が必要であるため不可能である。
直接蒸発冷却
直接蒸発冷却の場合、NH₃カッター(3)からの冷たい液体アンモニアは、冷却ゾーンの分割パイプに上方から導入される。アンモニアが蒸発する間に、タンク内部から熱を奪って冷却する。蒸発したアンモニアは、カッター(3)を経由してNH₃コンプレッサー(4)に送られ、そこで加熱されながら圧縮される。蒸発コンデンサー(1)では、(35℃)温められたNH₃が冷却により再び液化され、コレクター(2)を経由してサイクルに再導入される。
グリコールによる間接冷却
間接冷却の場合、アンモニア回路(1-4)は別のグリコール回路に接続される。1℃のグリコールはNH₃カッターで-4~-6℃に冷却され、まず貯蔵用のグリコールタンク(6)に入れられる。そこから冷却ゾーンの分割パイプに下から導入されて加熱され、タンクの内容物は冷却される。その後、加熱されたグリコールは再び貯蔵庫に戻され、サイクルに再導入される。
直接蒸発法の利点は、何よりも電気エネルギーコストが低いことにあり、その結果、エネルギーコストを大幅に節約できる(最大40%)。
グリコールによる間接冷却とは対照的に、多くの利点がある:
- グリコール循環段階は不要である、
- の代わりに、より高い蒸発温度(-4~-6℃)で作業することが可能である、
- 輸送量が少なくてすむため、より小型のポンプが必要となる、
- より細い供給管が必要になる、
- その結果、断熱コストと施工コストが大幅に削減される、
- 温度制御はより正確で、システムはより柔軟である。
一方、デメリットもある:
- コンベヤーの作動圧力が高くなり、コストが高くなる、
- 蒸発温度は一定ではない、
- プラントは定常状態ではほとんど使用できない、
- 大量の冷媒が必要であり、国によっては特別な認可が必要である(ドイツ:<< 3t NH₃は特別認可が必要、
- 安全上の理由から、比較的高額な金具が使用されている、
- 冷媒が失われる危険性がある、
- 冷却エネルギーを蓄える可能性はほとんどない。
間接冷却の場合、現在ではエチレングリコールやプロピレングリコールの水溶液が使われることがほとんどで、-10~-15℃まで凍らないように設定されている。この方法にも利点と欠点がある。
利点は以下の通りだ:
- 伝熱面の作動圧力が低い、
- 冷蔵倉庫を使用する場合、冷却プラントの負担は均一である、
- 設定温度より3~4℃低い一定の蒸発温度が可能である、
- アンモニアはかなり少なくて済む。
デメリットは
- 冷却プラントの必要エネルギーが大幅に増加する、
- より大きなパイプシステムとポンプ、そして
- 直接蒸発冷却のその他の利点。
一般的には、直接蒸発の利点が勝るため、大多数がこの方法を好む。