DE3920058A1

DE3920058A1 - Solar betriebenes absorber - kuehlaggregat mit integriertem kollektor

Info

Publication number: DE3920058A1
Application number: DE3920058A
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr Lessing
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-12-28
Filing date: 1989-06-20
Publication date: 1990-07-05

Description

1. Zur Problemstellung und zum Stand der Technik

In mediteranen und äquatorialen Ländern der Erde sind z. B. die Kühlung von Nahrungs- und Arzneimitteln, von Fisch- und Fleisch waren in der Verarbeitung, die Eisherstellung und die Raumkühlung ein bis heute nicht zufriedenstellend gelöster Problemkreis.

Stand der Technik sind i. d. R. kompressorgetriebene und bisweilen nach dem Absorberprinzip funktionierende Aggregate. Dabei sind vor allem die Absorbertechniken für Länder der Dritten Welt insofern interessant, als die notwendige Betriebsenergie u. a. aus Propan- oder Petroleumbrennern, und somit von der Stromversorgung unabhängig, bezogen werden kann. Dadurch können Absorber-Kühl aggregate mit einem geeigneten Brennstoff dezentral und unabhängig arbeiten.

Auf der Basis eines leistungsstarken Absorber-Kühlaggregate wurde von Weber (1983, BMFT-FB-T- 83-242) ein autarkes Kühlaggregat entwickelt, welches seine Energie aus konzentrierenden Kollek toren bezog, wobei ein Öl als energieübertragendes Medium eingesetzt wurde. Es bestand neben dem Kreislauf des Kältemedium ein gesonderter Ölkreislauf. Dieses System arbeitet offenbar in zufriedenstellender Weise und erbrachte den prinzipiellen Nachweis der wirtschaftlichen Nutzung von Sonnenenergie zur Kühlung.

Weber verwendete eine bekannte und erprobte Kältetechnik und kombinierte diese prinzipiell unverändert mit Hochleistungs kollektoren. Der Vorteil dieses Ansatzes liegt in der Eingrenzung technischer Problemfelder. Die notwendigen, hohen Betriebs temperaturen im Heizer konnten allerdings nur mit den konzen trierenden Kollektoren gewährleistet werden. Dadurch ergibt sich ein entscheidender Nachteil, da diese Kollektoren diffuses Licht nicht umsetzen können. Eine kontinuierliche Kühlung selbst in mediteranen und äquatorialen Ländern ist somit nicht sicher gestellt.

2. Zur Erfindung 2.1. Abgrenzungen

Die vorliegende Erfindung bietet eine Lösung dieser Problematik und betrifft eine neue Konstruktion und ein neues Verfahren:

Die Konstruktion betrifft im wesentlichen das solare Kühlag gregat, welches in und um einen i. d. R. doppelt transparent abgedeckten Flachkollektor angeordnet ist. Der Kreislauf des Kühlmittels durchströmt den i. d. R. in diesen Kollektor (11) flächenhaft installierten Austreiber (2), welcher funktionell dem Heizer bei den bekannten Absorber-Kühlaggregaten vergleichbar wäre (Fig. 2). Die Integration des Austreibers (2) in einen Kollektor und die Ausstattung des Kollektors mit den Zusatz aggregaten (1) und (3) erfordert besondere konstruktive Anpassungen.

Das neue Verfahren betrifft die Massenstromführung, welche eine Integration des Kollektors in den Kühlkreislauf ermöglicht, wodurch nur vergleichsweise tiefe Temperaturen am Austreiber (2) erforderlich werden.

2.2. Besonderheiten von Konstruktion und Verfahren

Die wesentlichen Vorzüge der Erfindung liegen im Funktionellen und in der relativen einfachen Konstruktion.

Durch Besonderheiten der Massenstromführungen und durch die Integration des Kollektors in den Kühlmittelkreislauf ergibt sich, daß das System schon zwischen 60°C und 100°C Kollektor temperatur arbeitet. Dieser Temperaturbereich wird auf dem flächenhaften Austreiber (2) im Kollektor (11) selbst bei diffuser Sonnenstrahlung ausreichender Intensität erreicht. Dadurch ist eine Nutzung der Sonnenenergie ohne konzentrierende Kollektoren möglich und ein Betrieb der Anlage auch bei diffusen Strahlungsverhältnissen. Dies ist von entscheidender Bedeutung für die Verwendbarkeit des Systems, da die Kontinuität des Kühlprozesses auch unter diesen - nicht seltenen - Einstrahlungs bedingungen gewährleistet werden muß.

In diesem Aspekt ist die Erfindung Systemen mit konzentrierenden Kollektoren überlegen, da diese (eine extreme Isolation im Kälteteil (10) vorausgesetzt) max. 40 Stunden, nicht aber eine Woche bedeckten Himmel z. B. ohne Auftauen der Kühlgüter überdauern könnten.

Zudem sind die verwendbaren Flachkollektoren i. d. R. preiswerter, robuster und weniger wartungsintensiv im Betrieb als konzen trierende Kollektoren. Die Produktion des gesamten Kühlsystems kann auf erprobte Techniken und Verfahren gründen.

Das System kann in kleiner Ausführung transportabel sein. Hierbei kommt zugute, daß nahezu alle Funktionselemente im oder am Kollektor angebracht sind. Zu- und Ableitungen können die Funktion des Absorber und Wärmetauscher (7) gänzlich oder teilweise übernehmen); alle Komponenten lassen sich in einer Einheit (siehe Prototyp) oder getrennt realisieren.

Die Steuerung der Massenströme ist komplex. Es bedarf z. B. einer präzisen Dimensionierung der Leitungsquerschnitte und der Drosseleinstellungen unter gegebenen Sonneneinstrahlungen. (Eine Optimierung ist hier durch eine von der Solareinstrahlung abhängig geführten Regelung möglich.) Auf eine Umwälzpumpe für das Kühlmedium kann u. U. verzichtet werden.

2.3. Nutzungsbereiche

Das System kann dezentral für Kühlräume, Kühlschränke oder auch Kühlboxen und zur Eiserzeugung Einsatz finden.

Das Wirkungsprinzip läßt sich auf die Konstruktion und den Betrieb von Klimaanlagen übertragen. Die notwendigen Kollektor flächen können z. B. auf dem Dach eines Hotels erstellt werden. Die zur Verflüssigung abzuführende Energie kann dabei u. a. sinnvoll zur Aufwärmung des Dusch-, Bade- und Gebrauchwassers genutzt werden. Diese Kombination von Raumkühlung und Gebrauch wassererwärmung kann insbesondere für Hotels und Feriensiedlungen etc. in warmen Ländern wirtschaftlich von hohem Interesse sein.

Claims

1. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kühlmedium des Kühlsystems durch eine spezielle Konstruktion (2) im oder am Flachkollektor (11) die einstrahlende Sonnenenergie übertragen wird.

2. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium ein Ammoniak-Wasser-Gemisch in üblicher Weise oder ein anderes Medium Verwendung finden kann.

3. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Prinzip nur für das Kühlmedium ein Kreissystem erforderlich ist.

4. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß übliche Flachkollektoren mit Betriebstemperaturen unter 100°C Verwendung finden können.

5. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlbox (10) in üblicher Weise mit einer Drossel (6) und einem Kühlteil (8) ausgestattet werden kann.

6. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekenzeichnet, daß der Absorber (7) technisch in üblicher Weise, aber auch als einfache, ausreichend lange Zuleitung zur Kühlbox ausgeführt werden kann, wobei er teilweise als Gegenstrom-Wärmetauscher (7) zum expandierten, abgekühlten und rücklaufenden Kühlmedium ausgebildet sein kann, um eine weitere Abkühlung des Kühlmediums vor der Expansions-Drossel (6) zu ermöglichen.

7. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Verflüssiger (3) technisch in üblicher Weise und/oder als einfaches Flach-, bzw. Rohrgefäß ausgeführt werden kann.

8. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserabscheider (1) durch die Umgebungsluft oder/und durch das Ammoniak-Wasser-Gemisch aus dem Verflüssiger (3) vor Einleitung in den Austreiber (2) ausreichend gekühlt werden kann.

9. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlmedium bei der Kühlung des Wasserabscheiders durch das Ammoniak-Wasser-Gemisch aus dem Verflüssiger entweder vollständig, oder in geeigneter Weise mit Hilfe eines drosselbaren Bypasses teilweise durch eine im Wasserabscheider integrierte Kühlschlange geleitet wird.

10. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselventile (4) und (5) in Anhängigkeit von der Solarstrahlung über einen Gaskolben mechanisch oder über Solarzellen elektrisch gesteuert und bedarfsabhängig geöffnet oder geschlossen werden können.

11. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (5) einer Vorabkühlung des Kühlmediums dient.

12. Eine Vorrichtung zum Kühlen und Gefrieren nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Konstruktion als tragbare, kleine Einheit mobil ausgeführt werden.