DK160218B - Solfangerabsorptionskoeleanlaeg - Google Patents

Description

i

DK 160218 B

Opfindelsen angår et solfangerabsorptionskøleanlæg med et primært kølekredsløb, hvis fordamper er forbundet med absorberkanaler i en som solfanger udformet absorber, som er anbragt i en solfangerramme under og 5 parallelt med et mod solindfaldet vendende glaslag og med et varmeisolerende lag på absorberens modsatte side, hvilke absorberkanaler indeholder en kølemiddelabsorberende forbindelse til opsugning af kølemiddel i nattetimerne, samt et sekundært selvcirkulerende kølerkredsløb 10 med fordamperkanaler anbragt i varmeoverføringskontakt med primærkredsløbets absorberkanaler til frembringelse af en forstærket afkøling af disse.

Udnyttelsen af solvarme som energikilde har hidtil i overvejende grad taget sigte på opvarmningsformål, 15 hvor forskellige former for solfangeranlæg har vundet udbredelse på lige fod med andre former for alternative energikilder, for solf anger anlægs vedkommende navnlig til vandopvarmning såvel af brugvand i boliger som i forbindelse med svømmebassiner og lignende. I forbindel-20 se med solfangerdrevne klimatiseringsanlæg er det dog kendt at lade en luftkøling indgå i det samlede system i forbindelse med en vandopvarmning ved at knytte et absorptionskøleanlæg til solfangersystemet.

Navnlig i klodens varmere egne og på steder, hvor 25 adgangen til elektrisk energi og andre sædvanlige energikilder er vanskelig eller bekostelig, er der et stort og hidtil dårligt dækket behov for kuldefrembringelsesanlæg til mange forskellige formål. Sådanne behov foreligger således både med hensyn til køling af fødevarer, 30 medicinalvarer og andre produkter, som ikke tåler opbevaring ved høj temperatur, og ved luftkonditionering af opholdsrum for levende væsener, herunder navnlig boliger.

Fra international patentansøgning PCT/DK84/00040, 35 offentliggørelsesskrift WO 84/04581 kendes et absorptionskøleanlæg af ovennævnte art, i hvilket solvarmen 2

DK 160218 B

udnyttes som eneste energikilde, således at der ikke stilles krav om adgang til elektricitets-, gas- eller anden konventionel energiforsyning. Virkemåden af et sådant anlæg beror på udnyttelse af døgntemperaturvaria-5 tionen, dvs. temperaturforskellen mellem dag og nat, til at drive det periodisk virkende primære absorptionskølekredsløb, således at kølemiddelfordampningen i det termisk isolerede rum, i hvilket anlæggets fordamper er anbragt, sker i nattetimerne, hvor absorberen ikke er på-10 virket af solenergi. Ved hjælp af det sekundære selvcirkulerende kølekredsløb vil den i absorberrørene indeholdte kølemiddelabsorberende forbindelse, der f.eks. kan være calciumchlorid, i løbet af køleperioden effektivt absorbere i det væsentlige hele kølemiddelmængden i 15 primærkredsløbet.

Ved dagperiodens begyndelse afbrydes sekundærkredsløbet og absorberrørene bringes hurtigt på en temperatur, ved hvilken de ikke kan fastholde den absorberede kølemiddelmængde, men uddriver denne til primær-20 kredsløbets kondensator, fra hvilken kølemidlet i væskefase føre til primærkredsløbets kølemiddelbeholder, hvor i det væsentlige hele kølemiddelmængden opsamles i løbet af dagperioden og forbliver dér, indtil fordampningen starter igen som følge af kølemiddelabsorptions i absor-25 berrørene.

Til opnåelse af en god varmeoverføringskontakt mellem den kølemiddelabsorberende forbindelse i det primære kredsløbs absorberrør og sekundærkredsløbets fordamperrør er det for ovennævnte kendte køleanlæg fore-30 skrevet, at de sidstnævnte fordamperrør skal forløbe ko-aks ialt inde i absorberrørene i direkte varmeoverføringskontakt med den kølemiddelabsorberende forbindelse, fortrinsvis i form af såkaldte finne- eller ribberør, som opdeler absorberrøret i et antal kamre for at sikre 35 en god fordeling af den kølemiddelabsorberende forbindelse.

3

DK 160218 B

Denne udformning gør imidlertid absorberen så kompliceret og dyr at fremstille, at den er mindre egnet for industriel produktion, og det er derfor opfindelsens formål at anvise en udformning, som navnlig muliggør en 5 væsentlig forenkling og billiggørelse.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at primærkredsløbets absorber er udført som mindst ét pladesvejst absorberpanel ved sammenføjning af to til bølgeformet profil pressede pladeelementer i de mod hinanden lig-10 gende bølgedale, og at sekundærkredsløbets fordamperkanaler, som er udført af godt varmeledende materiale, er anbragt i de mod det isolerende lag vendende bølgedale i absorberpanelet.

Ved at udføre absorberen som et eller flere pla-15 desvejste paneler kan fremstillingen af sådanne absorberpaneler udføres ved hjælp af konventionelle svejseautomater på samme måde som vanlige pladeradiatorer og med den tættere anbringelse af absorberkanalerne, som er mulig i et sådant pladesvejst panel, kan der opnås en 20 forøgelse af antallet af absorberkanaler inden for et givet solfangerareal.

Da sekundærkredsløbets fordamperrør er flyttet uden for primærkredsløbets absorberkanaler, men stadigvæk i god varmeoverføringskontakt med disse, kan absor-25 berkanalerne optage en større mængde af den kølemiddelabsorberende forbindelse, hvilket i sig selv forøger absorptionskapaciteten og dermed både stiller mindre krav til sekundærkredsløbets kølevirkning og medfører en væsentlig forbedring af anlæggets kapacitet og virk-30 ningsgrad. Anbringelsen af sekundærkredsløbets fordamperrør i de nævnte bølgedale har i praksis vist sig at medføre en fuldt tilstrækkelig afkøling af absorberrørene.

I det følgende forklares opfindelsen nærmere un-35 der henvisning til tegningen, hvor fig. 1 viser et forenklet principdiagram for et solfangerabsorptionskøleanlæg,

DK 160218B

4 fig. 2-4 en foretrukken udførelsesf orm for en solfangerenhed til brug i et køleanlæg ifølge opfindelsen, og fig. 5-8 enkeltheder ved udførelsen af solfanger-5 enhedens absorberpaneler i større målestok.

Ved det i fig. 1 viste køleanlæg er kølemiddelfordamperen l beliggende i et termisk isoleret rum 2, som ønskes afkølet. Rummet 2 kan f.eks. udgøre en køleboks for madvarer, medicinalvarer eller andre produk-10 ter, som ønskes opbevaret køligt, idet der i så fald under hensyn til anlæggets periodiske drift, som forklares nærmere i det følgende, i beholderen 2 kan være anbragt et kuldereservoir 3 til opretholdelse af en lav temperatur i den periode, hvor der ikke foregår nogen 15 kølemiddelfordampning. Rummet eller beholderen 2 kan dog også for eksempel udgøre et køle- eller fryserum til fremstilling af isblokke eller et kølekammer for et luftkonditioneringsanlæg.

Gennem en tilgangsledning 4 for kølemiddel i 20 væskefase er fordamperen 1 forbundet til en kølemiddelbeholder 5 med en kapacitet, der overstiger anlæggets samlede kølemiddelmængde. Fordamperen 1 er tillige over en afgangsledning 6 for kølemiddel i dampfase sluttet til beholderen 5 i et niveau, der ligger 25 højere end væskestanden, når anlæggets samlede kølemiddelmængde befinder sig i beholderen 5.

Et tilgangsrør 7 for kølemiddel i væskefase til beholderen 5 udgør den laveste lavestiiggende del af en enkelt rørforbindelse mellem beholderen 5 og anlæg-30 gets absorber, idet tilgangsrøret 7 er sluttet til bunden af en kondensator 8 med et vandreservoir 9, gennem hvilket den enkelte rørforbindelse forløber som en rørspiral 10. Den høj estliggende del af rørforbindelsen udgøres af en rørdel 11 mellem kondensatoren 8 35 og absorberen 12.

Absorberen 12 er opbyttet som solfanger og indeholder, som forklaret i det følgende, et antal plade 5

DK 160218 B

svejste absorberpaneler, som ved den øverste ende af den i dette tilfælde skråt stillede til anbringelse på en skrå tagflade udformede solfanger 12 er sluttet til røret 11.

5 Til solfangerenheden 12 er endvidere sluttet et sekundært kølekredsløb omfattende en fordamper med fordamperrør anbragt i varmeoverføringskontakt med absorberpanelerne, som forklaret i det følgende, og forbundet over en tilgangsledning 17 og en afgangsledning 19 10 til en kondensator 20, hvorved der i tilgangsledningen 17 er indskudt en spærreventil 21.

Kølemiddelcirkulationen i de to kølekredsløb er vist med pile, hvoraf de fuldt optrukne pile 22 angiver kølemiddel i dampfase, medens de punkterede pile 23 15 angiver kølemiddel i væskefase. Anlægget fungerer periodisk i en døgncyklus, i hvilken kølemiddelfordampning i fordamperen 1 foregår i nattetimerne, hvor absorberen 12 dels ikke er påvirket af solenergi, dels er udsat for yderligere afkøling ved hjælp af det sekundære køle-20 kredsløb. Absorberpanelerne i solfangerenheden 12 antager herved en lav temperatur, ved hvilken er i absorberpanelerne indeholdt kølemiddelabsorberende forbindelse har en kraftigt absorberende virkning over for det fordampede kølemiddel. Som følge heraf vil anlæggets 25 samlede kølemiddelmængde som ved begyndelsen af fordampningsperioden befinder sig i kølemiddelbeholderen 5 i løbet af fordampningsperioden blive opsuget i den kølemiddelabsorberende forbindelse i absorberpanelerne, som er dimensionerede til at rumme en mængde af den kølemid-30 delabsorberende forbindelse med en absorptionskapacitet, som i det mindste svarer til den samlede kølemiddelmængde .

I dagperioden vil solstrålingens indvirkning bevirke en temperaturforøgelse i absorberen og endvidere 35 afbrydes cirkulationen i det sekundære kredsløb ved hjælp af spærreventilen 21, der f.eks. kan være tids- 6

DK 160218 B

: styret eller solvarmeaktiveret, således som det er forklaret i førnævnte internationale patentansøgning.

Ved den herigennem forårsagede temperaturstigning kan den kølemiddelabsorberende forbindelse i absorber-5 panelerne ikke længere holde på den opsugede kølemiddelmængde, men afgiver ved tiltagende temperatur denne i { dampfase gennem forbindelsesrøret 11 til kondensatoren 8, fra hvilken kølemiddel i væskefase føres gennem røret 7 til opsamlingsbeholderen 5.

10 Efter afslutning af dagperioden, der virker som regenereringsperiode, gentages procesforløbet ved afkølingen af den ikke længere for solstråling udsatte absorber og åbning af spærreventilen 21 for kølemiddelcirkulation i det sekundære kredsløb.

15 Som vist i fig. 2-4 er solfangerenheden 12 ud ført som en flad kasseformet ramme med en lukket bund 13 i forbindelse med sidevægge 14 og et mod solindfaldet vendende glaslag 15.

I den viste udførelse indeholder solfangerenheden 20 12 to pladesvejste absorberpaneler 24 og 25, som er beliggende i det væsentlige i samme plan under glaspladen 15, og hver for sig er fremstillet ved sammensvejsning af to til bølgeformet profil pressede pladeelementer, som vist ved 24a og 24b i fig. 3 i de mod 25 hinanden liggende bølgedale af elementerne. Der dannes herved mellem de to pladeelementer 24a og 24b et stort antal parallelt liggende absorberkanaler 26, som hver for sig ved enderne er sluttet til en langs det pågældende absorberpanels rand forløbende fordelingskanal 30 27.

Fordelingskanalerne 27 i begge absorberpanelerne 24 og 25 er ved den ene ende af panelerne forbundet til et samlerør 28, gennem hvilket absorberkanalerne 26 forbindes til den i fig. 4 viste rørforbindelse 11 35 til de øvrige dele af det primære kølekredsløb.

Fordamperkanalerne i det sekundære kølekredsløb udgøres i den viste udførelsesform af godt varmeledende 7

DK 160218 B

rør 29, f.eks. kobberrør, der som vist i fig. 3 er anbragt i bølgedalene i absorberpanelerne 24 og 25 på den side, der vender bort fra glaspladen 15. Som vist i fig. 2 strækker hvert af disse fordamperrør 29 sig 5 gennem over for hinanden liggende bølgedale i begge absorberpanelerne 24 og 25 mellem fordelingsrøret 30 og 31 ved modstående langsgående sidevægge af solfangerenheden 12.

Fordelerrørene 30 og 31 for fordamperrørene 10 29 er over korte udvendige rørforbindelser 32 og 33 forbundet med det sekundære kølekredsløbs kondensator 34, der som tydeligst vist i fig. 4 er anbragt i umiddelbar nærhed af solfangerenheden 12 for at gøre rørforbindelserne så korte som muligt. Fordelerrøret 31, 15 som ligger ved den modsatte sidekant af solfangerenheden 12 i forhold til indføringen for forbindelsesrørene 32 og 33, er herved forbundet til røret 33 over et indvendigt forbindelsesrør 35, der som vist i fig. 2 og 3 er ført nedenunder absorberpanelerne 24 og 25.

20 I forbindelsesrøret 33 er som vist i fig. 3 indskudt spærreventilen 21, der som nævnte kan være tidsstyret til omkobling mellem anlæggets absorptions-og regenereringsperioder på passende tidspunkter svarende til de lokale solopgangs- og -nedgangstidspunkter.

25 Ved sidevæggene 14 og langs bunden 13 er sol fangerenheden 12, som vist i fig. 3, forsynet med et lag 36 af varmeisolerende materiale, f.eks. mineraluld, som fortrinsvis udfylder hele rummet mellem solfangerenhedens bund og absorberpanelerne 24 og 25.

30 Udformningen af absorberpanelerne 24 og 25 og det sekundære kølekredsløbs fordampersystem fremgår mere klart af detailbillederne i fig. 5-8. Absorberpanelerne 24 og 25 er i den viste udformning velegnet for industriel fremstilling under anvendelse af svejseautomater, 35 og idet enkelte absorberpaneler kan fremstilles ensartede og med samme størrelser, giver udformningen tillige

DK 160218 B

8 mulighed for en modulopbygning, således at der i en given solfangerenhed anbringes et til den ønskede kapacitet af det aktuelle anlæg passende antal absorberpaneler.

5 Monteringen kan udføres på tilsvarende enkel vis, idet man i solfangerenheden først indbygger det sekundære kølekredsløbs fordampersystem med fordamperrørene 29, fordelerrørene 30 og 31 og forbindelsesrøret 34.

Efter anbringelse af det varmeisolerende materiale 36 10 kan absorberpanelerne 24 og 25 anbringes direkte oven j på fordamperrørene 29, på hvilke absorberrørene hviler med fordelerrørene 27.

Med henblik på anbringelse af flere side om side liggende absorberpaneler i samme solfangerenhed kan det 15 som vist i fig. 6 være en fordel at udføre absorberpanelerne således, at de uden for fordelerrørene 27 liggende svejseflanger er beliggende i forskellig højde ved de over for hinanden liggende langsider af absorberpanelet, således at disse flangepartier på to nabopaneler 20 kan overlappe hinanden.

Den viste og beskrevne udførelsesform er ikke begrænsende for opfindelsen. Navnlig behøver det sekundære kølekredsløbs fordamperkanaler ikke at udgøres af separate rør, men kan udformes i pladesvejst udførelse, 25 f.eks. med en bølgeform, som er komplementær til absorberpanelets bølgeform på den mod isoleringen vendende side.

30 35

Claims (3)

9 DK 160218 B

1. Solfangerabsorptionskøleanlæg med et primært kølekredsløb, hvis fordamper (1) er forbundet med 5 absorberkanaler (26) i en som solfanger (12) udformet absorber, er anbragt i en solfangerramme (12) under og parallelt med et mod solindfaldet vendende glaslag (15) og med et varmeisolerende lag (36) på absorberens modsatte side, hvilke absorberkanaler (26) indeholder en 10 kølemiddelabsorberende forbindelse til opsugning af kølemiddel i nattetimerne, samt et sekundært selvcirkulerende kølerkredsløb med fordamperkanaler (29) anbragt i varmeoverføringskontakt med primærkredsløbets absorber-kaler (26) til frembringelse af en forstærket afkøling 15 af disse, kendetegnet ved, at primærkredsløbets absorber er udført som mindst ét pladesvejst absorberpanel (24, 25) ved sammenføjning af to til bølgeformet profil pressede pladeelementer (24a, 24b) i de mod hinanden liggende bølgedale, og at sekundærkredslø-20 bets fordamperkanaler (29), som er udført af godt varme-ledende materiale, er anbragt i de mod det isolerende lag (36) vendende bølgedale i absorberpanelet (24, 25).

2. Solfangerabsorptionskøleanlæg ifølge krav 1, kendetegnet ved, at absorberen omfatter flere 25. det væsentlige i samme plan liggende absorberpaneler (24, 25), hver med et antal parallelle absorberkanaler (26), hvis ender er forbundet til en langs panelets rand forløbende fordelingskanal (27), som ved panelets ene ende er sluttet til en for samtlige paneler fælles rør-30 forbindelse (28) til primærkredsløbets fordamper (1).

3. Solfangerabsorptionskøleanlæg ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at sekundærkredsløbets kondensator (34) er anbragt i umiddelbar nærhed af solfangerrammen (12) og over korte tilgangs- og af- 35 gangsrør (32, 33) er forbundet til fordelingskanaler (30, 31) for sekundærkredsløbets fordamperkanaler (29) DK 160218 B 10 i beliggende langs parallelle sidekanter af solfangerrammen (12).