DE3521448A1 - Solar cooler - Google Patents

Solar cooler

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Abstract

Solar cooler according to a periodical sorption cycle with a solar collector, filled with zeolite, two air-cooled condensers, two alternately cooled ice containers for producing and storing ice. Via a switch-over member, one ice container is in each case separated from the sorption cycle. The ice stored in it can be used for cooling purposes.

Description

DR. RETER-MA^ER-LAX-HUBER DIPL.-ING. FRITZ J. KAUBEK DR.RETER-MA ^ ER-LAX-HUBER DIPL.-ING. FRITZ J. KAUBEK

GESELLSCHAFT FÜR INNOVATION FORSCHUNG UND ENTWICKLUNGSOCIETY FOR INNOVATION RESEARCH AND DEVELOPMENT

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SAUMWEBERSTRASSE D-8OOO MÜNCHEN TELEFON (O 89) 8 34 67SAUMWEBERSTRASSE D-8OOO MUNICH TELEPHONE (O 89) 8 34 67

HeilmannstraßeHeilmannstrasse

D-8OOO MÜNCHEN TELEFON (089)79 2697D-8OOO MUNICH TELEPHONE (089) 79 2697

KML 010KML 010

SOLARKÜHLERSOLAR COOLER

Die Erfindung betrifft einen solarbetriebenen Adsorptionskühler nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a solar-powered adsorption cooler according to the preamble of claim 1.

Eine Nutzung solarer Energie ist ohne Energieumwandlungsverluste nur über Sorptionskühlprozesse möglich. In der Fachwelt gelten vornehmlich zwei Prozesse als aussichtsreich (siehe z. B. P. J. Wilbur et. al. Solarenergie, Volumen 18/ Seite 5 69 . bis 5^6 , Pergamonpress 1976). Es handelt sich dabei um die kontinuierlich arbeitenden Sorptionsprozesse mit den Stoffpaarungen LiBr/Wasser und Wasser/Ammoniak, wobei von ersterem höhere Wirkungsgrade erwartet werden. Da nur tagsüber Solarwärme als Primärenergie zur Verfügung steht, die Kühlwirkung jedoch auch abends und nachts notwendig ist, muß entweder die Primärenergie oder die erzeugte Kälte in separaten Systemkomponenten gespeichert werden. Dies erfolgt auf der Primärenergieseite in heißen öl- oder Wasserspeichern und auf der Kälteseite in Form von kaltem Wasser oder in Form zwischengespeicherten Kältemittels. Die Umwandlung der Sonnenenergie zu Primärenergie für den Sorptionsprozess erfolgt entweder in beschichteten Flachkollektoren oder mittels konzentrierender Systeme. Die Prozessabwärme wird in derThe use of solar energy is only possible via sorption cooling processes without energy conversion losses. In the professional world, two processes are primarily considered to be promising (see, for example, BPJ Wilbur et. Al. Solarenergie, volume 18 / page 5 69 to 5 ^ 6, Pergamonpress 1976). It concerns the continuously working sorption processes with the material pairings LiBr / water and water / ammonia, whereby higher efficiencies are expected from the former. Since solar heat is only available as primary energy during the day, but the cooling effect is also necessary in the evening and at night, either the primary energy or the cold generated must be stored in separate system components. This takes place on the primary energy side in hot oil or water storage tanks and on the cold side in the form of cold water or in the form of temporarily stored refrigerants. The conversion of solar energy to primary energy for the sorption process takes place either in coated flat-plate collectors or by means of concentrating systems. The process waste heat is in the

STADTSPARKASSE MÜNCHEN. KTO-NR 1 7 84 59 'BLZ 7O1 BOOOO) BANKHAUS REUSCHEL a CO. KTO-NR 1 O 88 31 2 CBLZ 7OO303O0)STADTSPARKASSE MUNICH. KTO-NR 1 7 84 59 'BLZ 7O1 BOOOO) BANK REUSCHEL a CO. KTO-NR 1 O 88 31 2 CBLZ 7OO303O0)

DR. PETER MAIER-LAXMUBiER DIPL.-ING. FRITZ J. XAU)BEKDR. PETER MAIER-LAXMUBiER DIPL.-ING. FRITZ J. XAU) BEK

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Regel an Kühlwasser, das in speziellen Kühltürmen rückgekühlt werden muß/ abgegeben. Eine Wärmeabgabe an Luft reduziert die Leistungsfähigkeit der Systeme deutlich. Bei extrem hohen Umgebungstemperaturen ist ein reibungsloser Funktionsablauf nicht gewährleistet.As a rule of cooling water, which has to be re-cooled in special cooling towers / given off. A release of heat into the air significantly reduces the performance of the systems. At extremely high ambient temperatures is a smooth Functional sequence not guaranteed.

Neben dem eigentlichen Sorptionsapparat ist mithin ein zum Teil beträchtlicher technischer Aufwand für die Speicherung von Primärenergie oder Kälte erforderlich. Zum Antrieb von Lösungsmittelpumpen bzw. Umwelt- und Förderpumpen sind mechanische Hilfsenergien unerläßlich. Solarbetriebene Sorptionsapparate sind aufgrund des hohen technischen Aufwandes nicht wirtschaftlich.In addition to the actual sorption apparatus, a sometimes considerable technical effort is therefore required for the Storage of primary energy or cold required. For driving solvent pumps or environmental and Mechanical auxiliary energies are indispensable for feed pumps. Solar-powered sorption devices are not economical due to the high technical complexity.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen wirtschaftlich arbeitenden solarbetriebenen Adsorptionsapparat anzugeben.The object of the invention is to provide an economical solar-powered adsorption apparatus.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß ein periodisch arbeitender Zeolith-Sorptionsapparat mit einem Solarkollektor direkt gekoppelt wird. Der gesamte Sorptionsapparat besteht dabei aus dem Solarkollektor, der mit dem Stoffpaar Zeolith/Wasser gefüllt ist, einem Umschaltorgan, einem ersten und einem zweiten luftgekühlten Kondensator und einem ersten und zweiten Eisbehälter. Bei Sonneneinstrahlung auf den Solarkollektor wird aus der Zeolithfüllung Wasserdampf ausgetrieben, in einem ersten luftgekühlten Kondensator verflüssigt und einem ersten Eisbehälter als Kondensat gesammelt. In Zeiten ohne Sonneneinstrahlung kühlt sich die Zeolithfüllung ab und saugt aus dem ersten Eisbehälter Wasserdampf an. Das Kondensat kühlt sich dadurch ab und gefriert schließlich zu Eis. Bei erneuter Sonneneinstrahlung wird zunächst mit Hilfe des Umschaltorgans der Dampfweg vom Solarkollektor zum ersten Kondensator verschlossen und zum zweiten Kondensator und Eisbehälter geöffnet. Der nunmehr aus derThe object is achieved in that a periodically operating zeolite sorption apparatus with a solar collector is coupled directly. The entire sorption apparatus consists of the solar collector, which with the pair of substances zeolite / water is filled, a switching device, first and second air-cooled condensers and first and second ice buckets. at Solar radiation on the solar collector is expelled from the zeolite filling water vapor, in a first liquefied air-cooled condenser and collected as condensate in a first ice container. At times when there is no sunlight the zeolite filling cools down and sucks in water vapor from the first ice container. The condensate This cools down and finally freezes to ice. If there is renewed exposure to the sun, first aid of the switching device, the steam path from the solar collector to the first condenser and to the second condenser is closed and ice bucket opened. The now from the

DR. PETER MAIER-LAXhtiDBERDR. PETER MAIER-LAXhtiDBER

DIPL.-ING. FRITZ J. ^AUBEK - seiteDIPL.-ING. FRITZ J. ^ AUBEK - page

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Zeolithfüllung ausgetriebene Dampf kondensiert im zweiten Kondensator und tropft in den zweiten Eisbehälter. Auf die Eisfüllung im ersten Eisbehälter hat dieser Vorgang keinen Einfluß. Bei der nun folgenden Auskühlung des Solarkollektors wird Dampf aus dem zweiten Eisbehälter adsorbiert. Durch den Verdampfungsvorgang gefriert auch dessen Wasserfüllung zu Eis. Vapor expelled from the zeolite filling condenses in the second condenser and drips into the second ice container. This process has no effect on the ice filling in the first ice container. With the now following As the solar collector cools down, steam from the second ice container is adsorbed. As a result of the evaporation process, its water filling also freezes to ice.

Die in den beiden Eisbehältern gespeicherte Kälte kann über Wärmetauscher entnommen werden. Mit dem erfindungsgemäßen Solarkühler ist eine permanente Nutzung der einfallenden Solarstrahlung möglich. Die erzeugte Kälte ist in den Eisbehältern in Form von Eis gespeichert und bei Bedarf auch mit sehr hoher Leistung zu entnehmen.The cold stored in the two ice containers can be extracted via heat exchangers. With the invention Solar cooler, permanent use of the incident solar radiation is possible. The generated cold is stored in the ice containers in the form of ice and can also be removed with a very high output if required.

Die für jeden periodisch ablaufenden Sorptionsprozess notwendige abwechselnde Erhitzung und Abkühlung der Zeolithfüllung erfolgt völlig selbstregulierend. Tagsüber wird die Zeolithfüllung durch die Solarstrahlung erhitzt, nachts durch Abstrahlung und Wärmeleitung an die Umgebung gekühlt. Zusätzliche Kühl- oder Heizsysteme sind nicht notwendig. Auch die Kondensationswärme kann ohne Zwischenschalten eines Kühlwasserkreislaufs an die Umgebungsluft abgeführt werden. Eine Montage der Kondensatoren im Schatten des Kollektors ist völlig ausreichend. Das Umschaüforgan kann aus thermostatisch gesteuerten Ventilen bestehen. Auf zusätzliche Hilfsenergien kann dann gänzlich verzichtet werden. Der Solarkühler kann als komplette Einheit hergestellt, gefüllt, evakuiert und transportiert werden. Am Einsatzort sind lediglich die Solarkollektoren nach der optimalen Sonneneinstrahlungsrichtung auszurichten und die Eisbehälter an das vorhandene Kühlsystem anzuschließen.The alternating heating and cooling of the necessary for every periodic sorption process Zeolite filling is completely self-regulating. During the day, the zeolite filling is caused by solar radiation heated, cooled at night by radiation and heat conduction to the environment. Additional cooling or heating systems are not necessary. The heat of condensation can also be transferred to the Ambient air can be discharged. Mounting the capacitors in the shadow of the collector is completely sufficient. The Umschaüforgan can from thermostatically controlled Valves exist. Additional auxiliary energies can then be dispensed with entirely. The solar cooler can be manufactured, filled, evacuated and transported as a complete unit. Are on site just align the solar collectors with the optimal direction of solar radiation and the ice containers to be connected to the existing cooling system.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Solarkollektor besteht aus gewölbten Spiegeln 1, dieThe drawing shows an embodiment of the invention. The solar collector consists of curved mirrors 1, the

v7fiVTlP DR. PETER MAlER-LAXHl-τθΕΚ v 7fiVTlP DR. PETER MAlER-LAXHl-τθΕΚ

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das einfallende Sonnenlicht auf die mit Zeolith 2 gefüllten Röhren 3 kollimieren. Von den Röhren 3 führen Dampfkanäle zu einem Umschaltorgan 4, welches den Dampfweg zu jeweils einem der beiden luftgekühlten Kondensatoren 5 freigibt bzw. verschließt. Die Kondensatoren 5 münden in zwei isolierte Eisbehälter 6, die zwei Wärmetauscher 7 und einen größeren Wasservorrat enthalten.collimate the incident sunlight on the tubes 3 filled with zeolite 2. Lead from tubes 3 Steam channels to a switching element 4, which the steam path to one of the two air-cooled Capacitors 5 releases or closes. The capacitors 5 open into two insulated ice containers 6, the two heat exchangers 7 and a larger water supply included.

Claims (8)

DiR. PETER ?^AIiER-'LA*XHXJBER UlPL-ING.'"FRITZ J. KAUBEKTo you. PETER? ^ AIiER-'LA * XHXJBER UlPL-ING. '"FRITZ J. KAUBEK GESELLSCHAFT FÜR INNOVATION FORSCHUNG UND ENTWICKLUNGSOCIETY FOR INNOVATION RESEARCH AND DEVELOPMENT SAUMWEBERSTRASSE D-8OOO MÜNCHEN TELEFON (O 89) 8 34 67SAUMWEBERSTRASSE D-8OOO MUNICH TELEPHONE (O 89) 8 34 67 D-8OOO MÜNCHEN TELEFON (089)792697D-8OOO MUNICH TELEPHONE (089) 792697 Solarkühler 14-,06.1985 Solar cooler 14-, 06.1985 PatentansprücheClaims Solarkühler ausSolar cooler off ~ einem Solarkollektor, gefüllt mit einem Adsorptionsmittel zur abwechselnden Ad- und Desorption von Arbeitsmitteldampf , ~ a solar collector filled with an adsorbent for the alternating adsorption and desorption of working fluid vapor, zwei luftgekühlten Kondensatoren, zwei Eisbehältern undtwo air-cooled condensers, two ice buckets and einem Umschaltorgan,a switching device, dadurch gekennzeichnet, - daß die beiden Kondensatoren über das Umschaltorgan alternativ mit dem Solarkollektor verbunden sind und an jeden Kondensator ein isolierter Eisbehälter angeschlossen ist.characterized in that - that the two capacitors via the switching device alternatively connected to the solar collector and an insulated ice container to each condenser connected. 2. Solarkühler nach Anspruch 1,2. Solar cooler according to claim 1, dadurch gekennzeichnet,characterized, - daß als Adsorptionsmittel Zeolite vom Typ A, X oder Y und als Arbeitsmittel Wasser verwendet werden.- That zeolites of type A, X or Y are used as adsorbents and water can be used as the working medium. STADTSPARKASSE; MÜNCHEN. KTO-NR 17 84 59 (HlV 7OI '»OOOOi BANKHAUS RElUSCHtL Ht CO. KTO-NR. 1ΟΘΘ312 (RHI/ 7OO lSTADTSPARKASSE; MUNICH. KTO-NR 17 84 59 (HlV 7OI '»OOOOi BANKHAUS RElUSCHtL Ht CO. ACCOUNT NO. 1ΟΘΘ312 (RHI / 7OO l DR. PETER MAIER-LÄXHUBERDR. PETER MAIER-LÄXHUBER DIPL.-ING. FRITZ J. KAU-BEK - . .. ' SeiteDIPL.-ING. FRITZ J. KAU - BEK -. .. ' Page 3521U83521U8 3. Solarkühler nach Anspruch 1/ dadurch gekennzeichnet,3. Solar cooler according to claim 1 / characterized in that - daß der Solarkollektor als kollimierendes System ausgelegt ist.- That the solar collector is designed as a collimating system. 4. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,4. Solar cooler according to claim 1, characterized in that - daß das Adsorptionsmittel in einer Glasrohre untergebracht ist.- That the adsorbent is housed in a glass tube is. 5. Solarkühler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, - daß das Adsorptionsmittel schwarz ist oder zusätzlich lichtadsorbierende Stoffe enthält.5. Solar cooler according to claim 4, characterized in - that the adsorbent is black or additionally contains light-absorbing substances. 6. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß das Umschaltorgan aus einem 3-Wege-Ventil besteht.6. Solar cooler according to claim 1, characterized in that - That the switching element consists of a 3-way valve. 7. Solarkühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,7. Solar cooler according to claim 1, characterized in that - daß das Umschaltorgan aus zwei Thermostatventilen besteht .- That the switching element consists of two thermostatic valves. 8. Verfahren zum Betrieb des Solarkühlers nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,8. The method for operating the solar cooler according to claim 1, characterized, - daß das Adsorptionsmittel durch Sonneneinstrahlung auf Temperaturen über 13O0C erwärmt wird und nachts durch Wärmeabstrahlung abkühlen kann.- That the adsorbent is heated by solar radiation to temperatures above 130 0 C and can cool down at night by heat radiation.
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