DE609104C - Verfahren zum Betriebe einer Absorptionskaeltemaschine - Google Patents

Description

• Verfahren zum Betriebe einer Absorptionskältemaschine Es ist bekannt, die kostenlos zur Verfügung stehende Energie der Sonnenstrahlung dadurch zur Kälteerzeugung auszunutzen, daß man diese Strahlungsenergie zur Heizung des Austreibers einer Absorptionskältemaschine verwendet. Die gleichzeitige Kühlung des Kondensators sowie die Kühlung des Absorbers erfolgt dabei durch die. Luft = im Schatten bzw. durch Kühlwasser.
• Vielfach ist jedoch Wasser nicht verfügbar oder zu teuer, die Lufttemperatur am Tage ist zu warm. Ein wirksamerer Temperaturunterschied ist gegeben, wenn man die Temperatur der Sonneneinstrahlung am Tage und die Temperatur der nächtlichen Ausstrahlung miteinander vergleicht. Dieser Temperaturunterschied ist insbesondere unter trockenen klimatischen Bedingungen erheblich. Er wird gemäß der Erfindung dadurch zur Erzeugung von Kälte ausgenutzt, daß ein periodisch arbeitender Absorptionskälteapparatmit einem als Austreiber bzw. als Absorber dienenden Absorptionsgefäß zur Verwendung gelangt, und zwar vorzugsweise derart, daß das Absorptionsgefäß in den Tagesstunden mittelbar oder unmittelbar durch die Einstrahlung der Sonne geheizt und in den Nachtstunden durch die nächtliche Ausstrahlung gekühlt wird. Dies hat zunächst den Vorteil, daß die Apparatur besonders einfach wird. Diese Apparatur wird zugleich wirksamer ausgenutzt, nicht allein wegen der zur Verfügung stehenden größeren Temperaturspanne, sondern weil die Apparatur bei dieser Arbeitsweise sowohl in den Tagesstunden wie in den Nachtstunden zum Arbeiten herangezogen wird. Dies bezieht sich insbesondere auf das Absorptionsgefäß. Der Kondensator muß allerdings gerade in den Tagesstunden gekühlt werden. Reicht hierzu die Schattenkühlung nicht aus, oder ist Kühlwasser bzw. Verdunstungskühlung nicht anwendbar, so ist es vorteilhaft, den Kondensator durch gespeicherte Nachtkälte zu kühlen.
• Unter günstigen Bedingungen wird nach dem angegebenen Verfahren in der Nacht Eis geleistet werden können. Aber auch wenn so tiefe Temperaturen nicht erreicht werden, kann die erreichbare Kühlung von Nutzen sein, beispielsweise zur Kühlung des Schlafraums eines Wohnhauses bzw. zur Trocknung der Luft in diesem. Größere Anlagen dieser Art können in besonders trockenen Gegenden zur Beschaffung von Wasser dienen. Bekanntlich wird in trockenen Gegenden durch die nächtliche Ausstrahlung der Taupunkt der Luft nahezu erreicht. Es bedarf also nur einer geringen Abkühlung dieser nächtlichen Luft, um aus ihr Wasser abzuscheiden. Besonders wirksam geschieht dies, wenn ein Wärmeaustauscher zwischen der .dem Verdampfer zuströmenden Luft und der vom Verdampfer abströmenden Luft eingeschaltet wird.
• Man kann im Bedarfsfall die zur Verfügung stehende Temperaturspanne noch dadurch vergrößern, daß das Absorptionsgefäß in einem abgeschlossenen, wärmeisolierten Raum untergebracht wird, der durch Glasfenster der Einstrahlung der Sonne ausgiebig ausgesetzt ist. Der Austreiber kann dann noch wesentlich höhere Temperaturen annehmen als im Freien, wo die atmosphärischen Luftströmungen häufig störend wirken. Zweckmäßigerweise wird man diesen Raum mit verschließbaren Öffnungen versehen, die während der Nachtstunden der - AuBenlüft freien Zutritt gewähren. _ , _ Weitere Einzelheiten und Verbesserungen werden sich an Hand der Abbildungen ergeben.
• Abb. i zeigt die Durchführung des Verfahrens mittels einer einfachen, periodisch wirkenden Adsorptionskältemaschine. Abb. 2 -zeigt einen periodisch wirkenden Adsorptionsapparat mit beigemischtem neutralem Gas. Abb. 3 zeigt das in Abb. 2 zur Verwendung gelangende Absorptionsgefäß im Schnitt.
• In Abb. i bedeutet i das Dach eines Hauses, auf dem das Absorptionsgefäß 2 und die Rohre i2 eines Umlaufsystems liegen. Das Umlaufsystem führt mit den Verbindungsrohren 13 und 14 zu dem Kühlspeicher i i und hat bei 17 einen durch eine Kappe abgedeckten Entlüftungsstutzen. 3 ist das Verbindungsrohr des -Absorptionsgefäßes mit dem Kondensator 4, der seinerseits durch Rohr 5 mit dem Flüssigkeitssammelbehälter 6 in Verbindung steht. Durch das weite Rohr 7 steht der Sammelbehälter mit dem Verdampfer 8 in Verbindung, der in dem Kühlraum 9 liegt. Sammelbehälter 6, Fallrohr 7 und Kühlraum 9 sind durch die Isolierung io vor Kälteverlusten geschützt. Der Kondensaior 4 und der Kühlspeicher i i stehen- miteinander in wärmeleitender Verbindung- und liegen innerhalb des abgegrenzten Raumes 16.
• Scheint am Tage die Sonne auf das Dach, so wird in dem Absorptionsgefäß 2 aus dem Absorptionsmittel, beispielsweise Kieselgel, das Arbeitsmittel, beispielsweise schweflige Säure, ausgetrieben, gelangt durch Rohr 3 in den Kondensator 4, wird durch Einwirkung' des Kühlspeichers ii verflüssigt und sammelt sich in dem Sammelbehälter 6.
• In den Nachtstunden wirkt die Ausstrahlung auf den Absorptionsbehälter 2, so daß der Dampfdruck in diesem stark absinkt. Infolgedessen gelangt die Flüssigkeit in dem Verdampfer 8 zur Verdampfung, wobei Wärme aus dem Kühlraum 9 aufgenommen bzw. Kälte geleistet wird, der Dampf strömt über Rohr 5, den Kondensator 4 und Rohr 3 dem durch die nächtliche Ausstrahlung gekühlten, Absorptionsgefäß 2 wieder zu und wird dort durch das Absorptionsmittel 15 wieder absorbiert. Gleichzeitig wird durch die Ausstrahlung auch der Flüssigkeitsinhalt der Rohre 12 gekühlt, die gekühlte Flüssigkeit sinkt infolge ihres größeren Gewichts in einem- der Rohre 13 oder 14 herab, die noch nicht abgekühlte Flüssigkeit in dem Kühlspeicher i i steigt in dem anderen Rohr auf und wird in 12 wieder abgekühlt. Auf diese Weise wird die Nachtkälte für die Kühlung des Kondensators in den Tagesstunden gespeichert. Am Tage kann kein Umlauf eintreten, da die durch die Einstrahlung der Sonne :erwärmte --Flüssigkeit in den Rohren 12 dann leichter ist.
• Absorptionsapparate der eben beschriebenen Art erleiden größere Druckschwankungen und- sind -empfindlich gegen unbeabsichtigt eingedrungene Fremdgase. Dieser Übelstand läßt sich dadurch beheben, daß in an sich bekannter Weise dem Dämpfraum des Apparates ein neutrales Gas beigemischt wird. Gelangen dabei feste Stoffe als Absorptionsmittel zur Anwendung, so entfallen die Komplikationen zur Entfernung des in den Verdampfer mitgerissenen flüssigen Lösungsmittels. Wird das Gasgemisch zum Umlauf auch zwischen dem Kondensator und dem in der Austreibungsperiode befindlichen Absorptionsgefäß gebracht, so ist es zweckmäßig -beispielsweise durch einen größeren Strömungswiderstand in diesem Gasumlaufsystem - dafür zu sorgen, daß in der Zeiteinheit eine geringere Menge des beigemischten indifferenten Gases in dem während der Austreibungsperiode durch den Kondensator führenden Gasgemischkreislauf zirkuliert als in dem während der Absorptionsperiode durch den Verdampfer führenden Gasgemischkreislauf. Dadurch wird der Partialdruck an Arbeitsmitteldampf in dem zum Kondensator strömenden Gasgemisch und die durchschnittliche Kondensationstemperatur erhöht, ohne daß die Verdampferleistung in der Kühlperiode beeinträchtigt wird.
• Eine Anlage dieser Art mit einem Absorptionsapparat, der in einer Tages- und Nachtperiode arbeitet und dem ein neutrales Gas beigemischt ist, das in den Tagesstunden zwischen dem- Absorptionsgefäß und dem Kondensator, in den Nachtstunden zwischen dem Absorptionsgefäß und dem Verdampfer umläuft, ist in der Abb. 2 dargestellt. In dieser Abbildung bedeutet 21 die Südwand eines Hauses oder auch eine im Freien stehende Mauer, an deren Südseite (für nördliche Gegenden) unter einem Glasfenster 22 ein Absorptionsgefäß 23 angeordnet ist, das durch Rohr 24 über den Temperaturwechsler 25 mit dem Kondensator 26 verbunden ist. Eine Gasleitung 27 verbindet das untere Ende des Kondensators 26 mit dem Mantelraum des Temperaturwechslers 25, der seinerseits durch das Rohr 28 und das Rohrstück 29 mit dem Absorptionsgefäß 23 in Verbindung steht. Dieses Absorptionsgefäß 23 ist in der Abb. 3 noch einmal im Schnitt gezeichnet.
• Der Kondensator 26 steht durch die Kondensatleitung 3o, die bei 31 einen Flüssigkeitsverschluß bildet, mit dem Verdampfer 32 in Verbindung. Dieser Verdampfer 32 steht durch Rohr 33, das durch den Temperaturwechsler 34 führt, mit dem Absorptionsgefäß 23 vermittels des Rohrstücks 29 in Verbindung, während - das obere Ende des Verdampfers durch Rohr 35 mit dem Mantelraum des Temperaturwechslers 34 verbunden ist, der seinerseits durch Rohr 36 mit dem oberen Ende des Absorptionsgefäßes a3 verbunden ist. Der Verdampferraum ist durch die Isolierung 37, der Temperaturwechsler 34 durch die Isolierung 38 und der untere Teil des Rohres 33 durch die Isolierung 39 vor Wärmeeinstrahlung geschützt. Das Umlaufsystem .1o, 44 4.2, 43 ist durch das bei 44 befindliche, durch eine Kappe geschützte Ausdehnungsrohr entlüftet.
• Die Einrichtung arbeitet folgendermaßen. Während der Tagesstunden scheint die Sonne auf das Absorptionsgefäß 23 und auf die Rohre q.o und Uli des Umlaufsystems. Die dadurch dem Absorptionsgefäß 23 mitgeteilte Wärme bewirkt, daß aus dem darin befindlichen Absorptionsmittel, beispielsweise aktive Kohle, Arbeitsmittel, beispielsweise Ammoniak, an das beigemischte Gas, beispielsweise Luft, abgegeben wird. Das dadurch leichter werdende Gasgemisch steigt durch Rohr 2.4 zum Temperaturwechsler 25 empor, wird dort abgekühlt und gelangt dann in den im Schatten der Wand 21 liegenden und durch die umgebende Luft gekühlten Kondensator 26, wo ein Teil des Ammoniaks niedergeschlagen wird. Das durch Rohr 27 über den Temperaturwechsler 25 und Rohr 28 und 29 zum Absorptionsgefäß 23 zurückkehrende Gasgemisch nimmt hier erneut Anmoniak auf und beginnt den Kreislauf von neuem. Das im Kondensator 26 niedergeschlagene Kondensat fließt durch die Kondensatleitung 30 dem Verdampfer 32 zu und sammelt sich hier an, da der Gasgemischkreislauf durch den Verdampfer ruht, solange in dem Absorptionsgefäß 23 der Partialdruck an Ammoniak höher ist als in dem Verdampfer 32.
• Wird nun in den Nachtstunden das Absorptionsgefäß 23, sei es durch Öffnung der (nicht gezeichneten) Flügel des Fensters 22, sei es durch das Umlaufsystem q.o, 41, 42, 43 gekühlt, so sinkt der Partialdruck an Ammoniak infolge der Absorptionswirkung des Absorptionsmittels in dem Gasgemisch, dieses wird dadurch schwerer und fällt durch Rohr 33 in den Verdampfer 32. Hier steigt der Partialdruck wieder durch Verdampfung des aufgespeicherten Ammoniaks unter Kälteleistung, das Gasgemisch wird dadurch leichter und steigt daher durch Rohr 35, den Temperatur--wechsler 3.4 und Rohr 36 zum oberen Ende des Absorptionsgefäßes 23 empor, in welchem es dann seinen Ammoniakgehalt wieder verringert, um wieder zum Verdampfer zurückzukehren.
• Der beschriebene neuartige Absorptionskälteapparat mit Gasbeimischung ermöglicht also ein periodisches Arbeiten mit zeitlich auseinanderliegenden Austreibungs- und Absorptionsperioden unter automatischer Zirkulation des Gasgemisches in beiden Perioden. Es ist klar, daß man die Heizung und I,'-ülilung auch in anderer Weise bewirken kann als durch die Einwirkung der Somie in den Tagesstunden und die Einwirkung der Ausstrahlung in den Nachtstunden, doch ist der Apparat für diese Aufgabe besonders geeignet, da er eine große Anpassungsfähigkeit gewährt.
• Für manche Anwendungsgebiete kommt es besonders darauf an, daß die Arbeitsstoffe ohne große Kosten auch in entlegenen Gebieten an Ort und Stelle beschafft werden können. In solchen Fällen empfiehlt es sich besonders, Wasser als Arbeitsmittel und Luft als neutrales Gas zu verwenden, eine Kombination, die unter Voraussetzung eines stärkeren Unterdrucks besonders wirksam ist.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Betriebe einer Absorptionskältemaschine mit Hilfe der Sonnenwärme, gekennzeichnet durch die Verwendung einer periodisch arbeitenden Absorptionskältemaschine, deren Austreiberabsorber während der Austreibungsperiode mit Hilfe der Sonnenwärme geheizt und während der, Absorptionsperiode mit Hilfe der Nachtkälte gekühlt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator in den Tagesstunden durch gespeicherte Nachtkälte gekühlt wird, wobei die Übertragung der N achtkälte an den Speicher beispielsweise durch ein Flüssigkeitsumlaufsystem an sich bekannter Art erfolgen kann.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem Verdampfer während der Nachtstunden atmosphärische Außenluft - gegebenenfalls unter Zwischenschaltung einesWärmeaustauscherszugeleitet wird, so daß aus der relativ feuchten Nachtluft Wasser niedergeschlagen wird. q..
4. Vorrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Austreiberabsorber in einem wärmeisolierten, aber durch Glasfenster der-Sonneneinstrahlung zugänglichen abgeschlossenen Raum angeordnet ist, so daß die Temperatur des Austreiberabsorbers in diesem Raum höhere Werte als im Freien annehmen kann.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch q., dadurch gekennzeichnet, daß der während der Tagesstunden abgeschlossene, den Austreiberabsorber :enthaltende Raum verschließbare öffnungen besitzt, durch die während der Nachtstunden der Außenluft freier Zutritt gewährt wird.
6. 6. Absorptionskältemaschine für periodischen Betrieb mit einem festen Stoff als Absorptionsmittel und einem beigemischten indifferenten Gas, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch z, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch sowohl während der Austreibungsperiode zwischen dem Austreiberabsorber und dein höher als dieser angeordneten Kondensator, wie auch während der Absorptionsperiode zwischen dem Austreiberabsorber und dem tiefer als dieser angeordneten Verdampfer unter dem Ein-Ruß von Molekulargewichtsunterschieden selbsttätig umläuft.
7. 7. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine geringere Menge des beigemischten indifferenten Gases in dem während der Austreibungsperiode durch den Kondensator führenden Gasgemischkreislauf -z. B. infolge eines größeren Strömungswiderstandes in diesem - zirkuliert als in dem während der Absorptionsperiode durch den Verdampfer führenden Gasgemischkreislauf. B. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch Wasser als Arbeitsmittel und -- vorzugsweise verdünnte -- Luft als beigemischtes Gas. g. Absorptionskältemaschine nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Temperaturwechsler sowohl in dem in der Austreibungsperiode durch den Kondensator führenden Gasgemischkreislauf wie auch durch den in der Absorptionsperiode durch den Verdampfer führenden Gasgemischkreislauf.