DE102013222045A1 - Sorptionsanlage - Google Patents

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Abstract

Bei einem Sorptionsanlage mit einem Sorber (1) und einer Verdampfer-Kondensator-Einheit (2), welche über eine Verbindung in einem gasdichten Gehäuse (3) miteinander verbunden sind, verfügt die Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) über einen Innenbehälter (4), dessen Innenraum (9) mit dem Sorber (1) verbunden ist. Um den Innenbehälter (4) ist mit äquidistantem Abstand ein Außenbehälter (5) angeordnet, wobei an zwei möglichst weit voneinander angeordneten Stellen am Außenbehälter (5) ein Einlass (6) sowie ein Auslass (7) angeordnet sind. Zwischen dem Einlass (6) und dem Auslass (7) umgibt ein Führungselement (8) wendelförmig den Innenbehälter (4) und schafft somit einen wendelförmigen, dichten Strömungsweg zwischen Einlass (6) und dem Auslass (7) zwischen Innenbehälter (4) und Außenbehälter (5).

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Sorptionsanlage, vorzugsweise zur solaren Kühlung.
  • Bei einer Sorptionsanlage mit einem Verdampfer/Kondensator wird in der Adsorptionsphase von einem Sorber, der als Adsorber agiert, Kältemittel aufgenommen, wodurch der Adsorber erwärmt wird und gleichzeitig dem Verdampfer Wärme entzogen wird. Dieser Wärmeentzug kann zur Kühlung genutzt werden. Ist der Adsorber mit Kältemittel gesättigt, so muss das Kältemittel in einem Desorptionsprozess wieder aus dem Sorber ausgetrieben werden. Der Sorber wird bei der Desorption hierdurch zum Desorber. Für die Desorption benötigt der Sorber Wärme. Das aus dem Sorber ausgetriebene Kältemittel strömt zum Verdampfer/Kondensator, der dann als Kondensator arbeitet und wird dort abgekühlt, wobei Wärme auf den Kondensator übergeht. Ist das Kältemittel aus dem Sorber ausgetrieben, kann die Adsorption wieder beginnen, bei der im Verdampfer wieder das Kältemittel verdampft wird. Derartige Sorptionsalgen sind aus WO 2009/070090 und WO 2009/102271 bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verdampfer/Kondensator für eine Sorptionsanlage zu schaffen, der sich durch einfachen und kostengünstigen Aufbau bei hoher Effizienz auszeichnet.
  • Dies wird gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass bei einer Sorptionsanlage mit einem Sorber und einer Verdampfer-Kondensator-Einheit in einem gasdichten Gehäuse die Verdampfer-Kondensator-Einheit über einen Innen- und Außenbehälter mit zumindest annähernd äquidistantem Abstand verfügt. Der hierdurch gebildete Raum weist durch ein wendelförmiges Führungselement einen zumindest annähernd wendelförmigen Strömungsweg zwischen einem Einlass und einem Auslass auf, so dass ein intensiver Wärmeaustausch stattfinden kann. Durch die wendelförmige Führung wird eine höhere Strömungsgeschwindigkeit sowie eine längere Verweilzeit des wärmetauschenden Mediums erzielt.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche.
  • So ist es besonders vorteilhaft, wenn es sich bei dem Innen- und Außenbehälter jeweils um einen Zylinder und dementsprechend bei dem Führungselement um eine Spiralwendel handelt. Das Führungselement kann sowohl als gesondertes Bauteil in den Zwischenraum zwischen Innen- und Außenbehälter eingebracht werden oder auch eine Profilierung zumindest eines der beiden Behälter sein.
  • Eine einfache Montage ist gewährleistet, wenn der Innen- und Außenbehälter über ein Gewinde miteinander verbunden sind.
  • Durch einen Dämmungsboden, der unterhalb des Sorbers und der Verdampfer-Kondensator-Einheit angeordnet ist, wird eine Wärmedämmung gegenüber dem Untergrund erreicht. Ist unterhalb des Dämmungsbodens ein Versteifungsblech angeordnet, so wird ein stabiler Aufbau erreicht, so dass die Einheit gut montiert werden kann der Dämpfungsboden weniger und zugleich gleichmäßiger Kräfte aufnehmen muss. Ist auf der dem Dämmungsboden abgewandten Seite der Verdampfer-Kondensator-Einheit ein Dämmungsdeckel angeordnet, so werden Wärmeverluste an die Umgebung massiv verringert. Bei einer solaren Kühlungsanlage ist hingegen eine beidseitige Dämmung des Sorbers nicht gewollt, da der Sorber bei der Desorption Sonnenstrahlung aufnehmen muss.
  • Auf den Dämmungselementen können Rippen und/oder Noppen angeordnet sein, um den Kontakt zum Sorber und/oder der Verdampfer-Kondensator-Einheit auf eine Punkt- oder Linienberührung zu reduzieren und wärmedämmmende Luftpolster zu schaffen. Die gleiche Funktion übernimmt auf dem Dämmungsboden eine Rille zwischen dem Sorber und der Verdampfer-Kondensator-Einheit, wodurch im Bereich der Rille kein Kontakt zum Sorber und der Verdampfer-Kondensator-Einheit besteht. Ein Wärmefluss vom Sorber zur Verdampfer-Kondensator-Einheit über die Dämmung wird hierdurch vermindert. Auf dem Dämmungsboden kann eine Aluminiumfolie angeordnet sein, um eine Reflexion von Wärmestrahlung zu bewirken.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Figuren detailliert erläutert. Hierbei zeigen
  • 1 eine erfindungsgemäße Sorptionsanlage in der perspektivischen Draufsicht,
  • 2 die Verdampfer-Kondensator-Einheit der erfindungsgemäßen Sorptionsanlage,
  • 3 die Verdampfer-Kondensator-Einheit als Explosionszeichnung,
  • 4 die Verdampfer-Kondensator-Einheit in einer erfindungsgemäßen Variante,
  • 5 der Außenbehälter der Verdampfer-Kondensator-Einheit gemäß 4,
  • 6 die Sorptionsanlage mit Dämmung,
  • 7 die unter Dämmung für die Sorptionsanlage,
  • 8 die Verdampfer-Kondensator-Einheit in Kontakt mit der unteren Dämmung im Detail,
  • 9 ein Detail der Dämmung,
  • 10 eine Draufsicht auf die untere Dämmung sowie
  • 11 ein seitlicher Schnitt durch die untere Dämmung.
  • Gleiche Bezugszeichen in unterschiedlichen Figuren beziehen sich auf identische Teile.
  • Die 1 zeigt eine Sorptionsanlage mit einem Sorber 1 und einer Verdampfer-Kondensator-Einheit 2, welche als Einheit über eine Verbindung miteinander in einem gasdichten Gehäuse 3 miteinander verbunden sind. Die Sorptionsanlage liegt auf einem Dämmungsboden 14 auf.
  • In 2 ist die Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 detailliert zu sehen. Die Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 verfügt über einen zylindrischen Innenbehälter 4, dessen Innenraum 9 mit dem in dieser Figur nicht dargestellten Sorber 1 verbunden ist. Um den Innenbehälter 4 herum ist mit äquidistantem Abstand ein zylindrischer Außenbehälter 5 angeordnet. An den beiden Enden in horizontaler Erstreckungsrichtung sind am Außenbehälter 5 ein Einlass 6 sowie ein Auslass 7 angeordnet; hierdurch wird ein Strömungskanal zwischen dem Innen- 4 und Außenbehälter 5 gebildet. Zwischen dem Einlass 6 und dem Auslass 7 ist ein Führungselement 8 in Form einer Wendel positioniert, so dass ein wendelförmiger Strömungsweg zwischen Einlass 6 und dem Auslass 7 entsteht. Die einzelnen wendelförmiger Strömungswege müssen untereinander nicht völlig dicht sein; es genügt, wenn der größte Teil der Strömung entlang des wendelförmigen Führungselements 8 erfolgt. Über einen Deckel 13 ist das Gehäuse des Sorbers 1 mit dem Außenbehälter 5 verschraubt. Hierzu befinden sich im Deckel 13, als auch auf dem Außenbehälter 5 ein Gewinde 10. Eine erste Dichtung 11 dichtet zwischen den Innen- 4 sowie Außenbehälter 5 ab und wird hierbei vom Deckel 13 auf Druck gehalten. Eine zweite Dichtung 12 dichtet zwischen Innen- 4 und Außenbehälter 5 auf der dem Deckel 13 abgewandten Seite. Ein Trichter 21 am Ausgang des Innenraums 9 verhindert, dass kondensiertes Kältemittel zurück in den Sorber 1 fließen kann. Der Außenbehälter 5 kann aus Kunststoff, Keramik, Glas oder Metall hergestellt sein. Der Innenbehälter 4 sollte aus einem gut wärmeleitenden Material hergestellt sein. 3 zeigt dieselbe Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 als Explosionszeichnung.
  • 4 zeigt eine erfindungsgemäße Variante, bei welcher das Führungselement als Profilierung des Außenbehälters 5 ausgeführt ist. 5 zeigt den Außenbehälters 5 hierzu in perspektivischer Ansicht.
  • 6 zeigt – im Vergleich zu 1 – die erfindungsgemäße Sorptionsanlage mit einem Dämmungsdeckel 15 auf der dem Dämmungsboden 14 abgewandten Seite der Verdampfer-Kondensator-Einheit 2. Der Sorber 1 ist hingegen oben offen, so dass tagsüber für die Desorption Sonnenstrahlung auf den Sorber 1 gelangen kann. Wenn nachts die Adsorption stattfindet, kann Wärme vom Sorber 1 über die offene Seite abgegeben werden, während die Verdampfer-Kondensator-Einheit 2, welche bei der Adsorption als Verdampfer arbeitet, sich abkühlt und ein Wärmeausgleich mit der unmittelbaren Umgebung durch den Dämmungsdeckel 15 vermieden wird.
  • In 7 ist der Dämmungsboden 14 ohne Sorber 1 und Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 perspektivisch zu sehen. In dem Bereich, in dem im montierten Zustand der Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 angeordnet ist, sind Noppen 18 angeordnet, auf denen die Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 punktförmig aufliegen kann. In dem Bereich, in dem im montierten Zustand der Sorber 1 angeordnet ist, sind Rippen 17 angeordnet, auf denen der Sorber 1 linienförmig aufliegen kann. Auch im Dämmungsdeckel 15 können Noppen 18 oder Rippen 17 angeordnet sein. Zwischen den beiden Bereichen, in denen im montierten Zustand die Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 und der Sorber 1 angeordnet sind, befindet sich eine Rille 16. Wie auch aus 8 hervorgeht, besteht somit in der Rille 16 ein wärmedämmendes Luftpolster, welches den Wärmeaustausch zwischen Verdampfer-Kondensator-Einheit 2 und Sorber 1 reduziert. 9 zeigt hierzu die Rille 16 detaillierter. In 10 ist der Dämmungsbodens 14 in der Draufsicht zu sehen, in 11 ein seitlicher Schnitt des Dämmungsbodens 14 mit einem kastenförmigen Versteifungsblech 19 an der Unterseite. Das Versteifungsblech 19 gibt der Vorrichtung mechanische Festigkeit, so dass sie leichter montiert werden kann und auch die Druckverteilung gleichmäßiger erfolgen kann. Eine Aluminiumfolie 20 auf dem Dämmungsboden 14 reduziert die Wärmeverluste durch Reflexion.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Sorber
    2
    Verdampfer-Kondensator-Einheit
    3
    Gehäuse
    4
    Innenbehälter
    5
    Außenbehälter
    6
    Einlass
    7
    Auslass
    8
    Führungselement
    9
    Innenraum
    10
    Gewinde
    11
    erste Dichtung
    12
    zweite Dichtung
    13
    Deckel
    14
    Dämmungsboden
    15
    Dämmungsdeckel
    16
    Rille
    17
    Rippen
    18
    Roppen
    19
    Versteifungsblech
    20
    Aluminiumfolie
    21
    Trichter
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2009/070090 [0002]
    • WO 2009/102271 [0002]

Claims (11)

  1. Sorptionsanlage mit einem Sorber (1) und einer Verdampfer-Kondensator-Einheit (2), welche über eine Verbindung in einem gasdichten Gehäuse (3) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) über einen Innenbehälter (4), dessen Innenraum (9) mit dem Sorber (1) verbunden ist, verfügt, um den Innenbehälter (4) mit zumindest annähernd äquidistantem Abstand ein Außenbehälter (5) angeordnet ist, wobei an zwei möglichst weit voneinander angeordneten Stellen am Außenbehälter (5) ein Einlass (6) sowie ein Auslass (7) angeordnet sind und zwischen dem Einlass (6) und dem Auslass (7) ein Führungselement (8) zumindest annähernd wendelförmig den Innenbehälter (4) umgibt und somit einen zumindest annähernd wendelförmigen Strömungsweg zwischen Einlass (6) und dem Auslass (7) mit zumindest annähernder Abdichtung zwischen Innenbehälter (4) und Außenbehälter (5) schafft.
  2. Sorptionsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (4) und der Außenbehälter (5) jeweils über eine zylindrische oder kegelförmige Erstreckung verfügen.
  3. Sorptionsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (8) eine Wendel ist.
  4. Sorptionsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (8) eine Profilierung des Innenbehälters (4) und/oder Außenbehälters (5) ist.
  5. Sorptionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenbehälter (4) und Außenbehälter (5) über ein Gewinde (10) miteinander verbunden sind.
  6. Sorptionsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sorber (1) und die Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) auf einem Dämmungsboden (14) angeordnet sind.
  7. Sorptionsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Dämmungsboden (14) abgewandten Seite der Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) ein Dämmungsdeckel (15) angeordnet ist.
  8. Sorptionsanlage nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb des Dämmungsbodens (14) ein Versteifungsblech (19) angeordnet ist.
  9. Sorptionsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dämmungsboden (14) unterhalb des Sorbers (1) und/oder der Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) Rippen (17) und/oder Noppen (18) angeordnet sind.
  10. Sorptionsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dämmungsboden (14) zwischen dem Sorber (1) und der Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) eine Rille (16) angeordnet ist, so dass der Dämmungsboden (14) im Bereich der Rille (16) keinen Kontakt zum Sorber (1) und der Verdampfer-Kondensator-Einheit (2) aufweist.
  11. Sorptionsanlage nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Dämmungsboden (14) eine Aluminiumfolie (20) angeordnet ist.
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