DE8517474U1

DE8517474U1 - Solar cooler

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Publication number: DE8517474U1
Application number: DE19858517474
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1990-01-18

Description

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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 übe~* Sorptionskühlprozesse möglich. In der Fachwelt gelten vornehmlich zwei Prozesse als aussichtsreich (siehe z. B. P. J. Wilbur et. al. Solarenergie/ Volumen 18/ Seite 569 . 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 derSolar energy can only be used without energy conversion losses using sorption cooling processes. Two processes are considered promising by experts (see e.g. BPJ Wilbur et al. Solar Energy/ Volume 18/ Pages 569 to 576, Pergamon Press 1976). These are the continuously operating sorption processes with the material pairings LiBr/water and water/ammonia, with the former expected to be more efficient. 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. On the primary energy side, this takes place 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 coolant. The conversion of solar energy to primary energy for the sorption process takes place either in coated flat collectors or by means of concentrating systems. The process waste heat is recovered in the

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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, heat is given off to cooling water/ which has to be cooled down in special cooling towers. Heat is given off to air significantly reduces the performance of the systems. At extremely high ambient temperatures, smooth operation cannot be guaranteed.

Neben dem eigentlichen Sorptionsapparat ist mithin ein zum Teil beträchtlicher technischer Aufwand für die Speicherung von Primärenergie oder Kälte erforderxf.cn. Zum Antrieb von Lösungsmittelpumpen bzw. Umwelt- und Förderpumpen sind mechanische Hilfsenergien unerläßlich. Solarbetriebene Sorptionsapparate sind aufgrund desIn addition to the actual sorption device, considerable technical effort is required for the storage of primary energy or cold. Mechanical auxiliary energy is essential for driving solvent pumps or environmental and feed pumps. Solar-powered sorption devices are

J hohen technischen Aufwandes nicht wirtschaftlich.J not economical due to the high technical effort.

j 15 Aufgabe der Erfindung ist es, einen wirtschaftlich arbeitenden solarbetriebenen Adsorptionsapparat anzugeben.j 15 The object of the invention is to provide an economically operating 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 Umochaltorgan, einem ersten und einem zweiten luftgekühlten Kondensator und einem ersten und zweiten Eisbehälter. Bei Sonneneinstrahlung auf den Solarkollektor wird aas der Zeolithfüllung Wasserdampf ausgetrieben, in einem ersten luftgekühlten Kondensator verflüssigt und einem ersten Eisbehälter als Kondensat gesatnimlfc. In Zeiten ohne Sonneneinstrahlung kühlt sich die Zeolithfüllung ab und sau^t 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 irnd Eisbehälter geöffnet. Der nunmehr aus derThe task is solved by directly coupling a periodically operating zeolite sorption device with a solar collector. The entire sorption device consists of the solar collector, which is filled with the material pair zeolite/water, a switching device, a first and a second air-cooled condenser and a first and a second ice container. When the solar collector is exposed to sunlight, water vapor is expelled from the zeolite filling, liquefied in a first air-cooled condenser and collected as condensate in a first ice container. In times without sunlight, the zeolite filling cools down and absorbs water vapor from the first ice container. The condensate cools down as a result and finally freezes into ice. When the sun is exposed again, the vapor path from the solar collector to the first condenser is closed with the help of the switching device and opened to the second condenser and ice container. The water now coming from the

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Zeölithfüllüng ausgetriebene Dämpf kondensiert; im zweiten Kondensator und tropft in den zweiten Eisbehälter. Auf die EisfÜilung 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. The 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. When the solar collector cools down, vapor from the second ice container is adsorbed. The evaporation process also causes its water filling to freeze into 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 removed via heat exchangers. With the solar cooler according to the invention, permanent use of the incoming solar radiation is possible. The cold generated is stored in the ice containers in the form of ice and can also be removed at very high power if required.

Die für jeden periodisch ablaufenden Sorptionsprozess notwendige abwechselnde Erhitzung und Abkühlung der Zeölithfüllüng erfolgt völlig selbstregulierend. Tagsüber wird die Zeölithfüllüng 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 Umschaiorgan 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 zeolite filling required for each periodic sorption process is completely self-regulating. During the day, the zeolite filling is heated by solar radiation, and at night it is cooled by radiation and heat conduction to the environment. Additional cooling or heating systems are not necessary. The condensation heat can also be dissipated into the ambient air without the need for an intermediate cooling water circuit. Installing the condensers in the shade of the collector is completely sufficient. The switching device can consist of thermostatically controlled valves. Additional auxiliary energy can then be dispensed with entirely. The solar cooler can be manufactured, filled, evacuated and transported as a complete unit. At the site of use, all that is required is to align the solar collectors in the optimal direction of solar radiation and connect the ice containers 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, which

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das einfallende Sonnenlicht auf die mit Zeolith 2 gefüllten Röhren 3 kolllmleren* Von den Röhren 3 führen Dampf kanäle zu eineui 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 Wässervörrät enthalten.the incident sunlight is collected on the tubes 3 filled with zeolite 2. Steam channels lead from the tubes 3 to a switching device 4 / which opens or closes the steam path to one of the two air-cooled condensers 5. The condensers 5 open into two insulated ice containers 6, which contain two heat exchangers 7 and a larger water reservoir.

Claims

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GESELLSCHAFT FUR INNOVATION FORSCHUNG UND ENTWICKLUNGSOCIETY FOR INNOVATION RESEARCH AND DEVELOPMENT

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I Solar cooler

I 14-.06.1985

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sayings

it 1. Solar cooler from

J 15 a solar collector filled with an adsorption agent

I tel for alternating adsorption and desorption of working

i| medium steam ,

,j two air-cooled condensers,

?- two ice containers and

J 20 a switching device,

\ characterized/

'· - that the two capacitors are connected via the switching device

alternatively connected to the solar collector and an insulated ice container is connected to each condenser

; 25 is connected.

2. Solar cooler according to claim 1,

characterized,

30 - that zeolites of type A, X or Y are used as adsorbents and water as working fluid.

STADTSPARKASSE Mfl^CHpH.^JO.-NR,1,7^459 CBLZ "7&Ogr;1 5OOOO) BANKHAUS REUSGftSU & CO. KTÖi-MR. 1O'88QI2 (BLZ 7&Ogr;&Ogr;3&Ogr;3&Ogr;&Ogr;)

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3. Solar cooler according to claim 1, characterized in

- that the solar collector is designed as a collimating system.

4. Solar cooler according to claim 1, characterized in that the adsorbent is accommodated in a glass tube.

5. Solar cooler according to claim 4, characterized in that - the adsorbent is black or additionally contains light-absorbing substances.

6. Solar cooler according to claim 1, characterized in that - the switching element consists of a 3-way valve,

7. Solar cooler according to claim 1/ characterized in

- that the switching device consists of two thermostatic valves*

8. Method for operating the solar cooler according to claim 1, characterized in that

- that the adsorbent is heated to temperatures above ¹ 130 ⁰ C by solar radiation and can cool down at night by heat radiation.

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