Le cycle d’absorption a été inventé en 1846 par Ferdinand Carré dans le but de produire de la glace avec un apport de chaleur. Il repose sur le principe selon lequel l’absorption d’ammoniac dans l’eau entraîne une diminution de la pression de vapeur. Les cycles d’absorption produisent du refroidissement et/ou du chauffage avec un apport thermique et un apport électrique minimal, en utilisant des échangeurs de chaleur et de masse, des pompes et des vannes.

Un cycle d’absorption peut être considéré comme un cycle mécanique de compression de vapeur, le compresseur étant remplacé par un générateur, un absorbeur et une pompe à liquide. Le cycle d’absorption a l’avantage de ne nécessiter qu’une fraction de l’apport électrique et d’utiliser les substances naturelles que sont l’ammoniac et l’eau, au lieu des halocarbures qui appauvrissent la couche d’ozone. Le cycle d’absorption a bénéficié d’une utilisation répandue à partir des années 1920 comme réfrigérateurs/glacières à gaz.

Le fonctionnement de base d’un cycle d’absorption ammoniac-eau est le suivant. De la chaleur est appliquée au générateur, qui contient une solution d’eau ammoniacale, riche en ammoniac. La chaleur provoque la désorption de la vapeur d’ammoniac à haute pression dans la solution.

La chaleur peut provenir soit de la combustion d’un carburant tel que le gaz naturel à combustion propre, soit de la chaleur résiduelle des gaz d’échappement des moteurs, d’autres procédés industriels, de la chaleur solaire ou de toute autre source de chaleur. La vapeur d’ammoniac à haute pression s’écoule vers un condenseur, généralement refroidi par l’air extérieur. La vapeur d’ammoniac se condense en un liquide à haute pression, libérant de la chaleur qui peut être utilisée pour la chaleur du produit, comme le chauffage des locaux.

Le liquide d’ammoniac à haute pression passe par une restriction, vers le côté basse pression du cycle. Ce liquide, à basse pression, bout ou s’évapore dans l’évaporateur. Cela fournit le produit de refroidissement ou de réfrigération. La vapeur à basse pression s’écoule vers l’absorbeur, qui contient une solution riche en eau obtenue à partir du générateur.

Cette solution absorbe l’ammoniac tout en libérant la chaleur d’absorption. Cette chaleur peut être utilisée comme chaleur du produit, ou pour la récupération de chaleur interne dans d’autres parties du cycle, ce qui décharge le brûleur et augmente l’efficacité du cycle. La solution dans l’absorbeur, maintenant à nouveau riche en ammoniac, est pompée vers le générateur, où elle est prête à répéter le cycle.

Un cycle d’absorption peut utiliser une variété de paires de travail. La paire de travail est constituée d’un réfrigérant, typiquement de l’ammoniac ou de l’eau ; et d’une solution qui absorbe le réfrigérant. D’autres paires de travail comprennent le bromure de lithium-eau, le tridroxide-eau et l’alkyrate-eau. Le tridroxide et l’Alkitrate sont des paires de travail brevetées par Energy Concepts avec des applications spécialisées dans l’industrie.

Les cycles d’absorption peuvent fonctionner à haut rendement en utilisant des cycles avancés, utilisant l’échange de chaleur générateur-absorbeur, des pressions multiples, et des effets multiples. Ces cycles utilisent une importante récupération de chaleur interne pour exiger moins d’apport de combustible primaire pour produire la même sortie thermique. Le fonctionnement à haut rendement, plus les avantages des réfrigérants respectueux de l’environnement, des combustibles à combustion propre et du peu de pièces mobiles nécessitant un entretien font de l’absorption un très bon choix pour les consommateurs.

Les cycles d’absorption peuvent produire une variété de sorties thermiques. Les refroidisseurs à absorption alimentés au gaz, qui produisent de l’eau glacée pour les applications de refroidissement des locaux, sont couramment utilisés dans le commerce aujourd’hui. Le cycle d’absorption peut produire un refroidissement à basse température pour la production de glace ou l’entreposage frigorifique.

Le refroidissement à l’entrée des turbines est une utilisation très efficace du refroidissement par absorption, augmentant le rendement des turbines jusqu’à 15%. De nombreuses autres applications existent dans l’industrie, où la chaleur perdue est disponible et où le refroidissement est nécessaire. Les cycles avancés peuvent également produire de l’électricité ou de l’énergie sur l’arbre en produisant de la vapeur ou de la vapeur à haute pression pour alimenter un couple turbine/générateur.