NO850165L - Solenergidrevet system for frembringelse av kulde - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører et system for frembringelse av kulde med et absorbsjonskjølesystem som omfatter en fordamper plassert i et termisk isolert rom, til hvilken fordamper et kjø-lemiddel tilføres i flytende tilstand fra en kondensator gjennom en kjølemiddelbeholder og fra hvilken fordamper kjølemiddel i damptilstand suges av en absorberingsinnretning som er utformet som en solsamler, og som videre omfatter en fuktighetsabsorberende forbindelse for suging av nevnte kjølemiddel til nattetid med en relativ lav temperatur og transport av nevnte kjølemiddel i damptilstand til kondensatoren på dagtid med en relativ høy temperatur, hvilken sugning av kjølemiddel og transport til og fra absorberingsinnretningen finner sted ved hjelp av en av den samme rørforbindelse til fordamperen og kondensatoren.

Bruk av solenergi som energikilde har inntil nå hovedsake-lig vært beregnet for oppvarmingsformål, hvorved forskjellige typer solsamlersystemer har vakt interesse på lik linje med andre typer energikilder, forsåvidt som solsamlersystemer spesielt er beregnet for oppvarming av vann i forbindelse med tappevann i bygninger såvel som til svømmebassenger og lig-nende. I forbindelse med solsamlerdrevne luftkondisjonering-ssystemer er det imidlertid kjent å innbefatte luftkjøling i en totalløsning i forbindelse med vannoppvarming ved kombinasjon av solsamlersystemer med et absorbsjonskjølesystem.

Særlig i varmere områder av verden og på steder hvor tilgang til elektrisk kraft og andre konvensjonelle energikilder er vanskelig eller dyrt, er det et stort og inntil nå bare dår-lig tilfredsstilt behov for kjølesystemer til mange forskjellige formål. Således kan slike behov foreligge med hensyn til kjøling av mat, farmasøytiske stoffer og andre produkter som ikke tåler lagring ved høyere temperatur, såvel som luftkondi-sjonering av oppholdsrom for levende vesener, innbefattende spesielt beboelsesrom.

Et solenergidrevet kjølesystem av den nevnte type i prinsippet er kjent fra DE-A 609 104. I dette system er den fuktighetsabsorberende forbindelse innpasset i en rørspole i en sol-samlerenhet som er anordnet på taket av bygningen, og er forbundet med en kondensator som kjøles av en kald akkumulator som er innsatt i et separat selvs irkulerende system slik at kjølt væske samles i den kalde akkumulator på nattetid for kjøling av kondensatoren på dagtid.

Ved konvensjonelle absorbsjonskjølesystemer som er drevet f.eks. ved gassoppvarming, er det videre kjent, f.eks. fra SE-A-88 723 og US-A-1 955 612 og 2 130 503, å kjøle en absor-beringsbeholder ved hjelp av et separat selvs irkulerende kjø-lesystem i hvilket sirkulasjonen avbrytes ved starten av koke-perioden for absorberingsinnretningen ved hjelp av en ventil som er lukket ved en forutbestemt temperatur i absorberingsinnretningen, f.eks. ved termostat styring.

Det er en hensikt med oppfinnelsen å tilveiebringe et system for frembringelse av kulde av den type som er omtalt, ved bruk av solenergi som eneste energikilde slik at det ikke er noe behov for tilgang til elektrisitet og gass eller andre konvensjonelle former for energitilførsel, hvorved en meget høy effektivitet og således en høy kjølekapasitet i forhold til solsamlereffektiviteten kan oppnås med en meget enkel utfor-ming.

Ifølge oppfinnelsen er et system for frembringelse av kulde av den omtalte type kjennetegnet ved at absorberingsinnretningen omfatter et antall absorbsjonsrør som er forbundet med nevnte rørforbindelse over en manifold, hvorved hvert av dem omfatter nevnte fuktighetsabsorberende forbindelse i en direkte termisk kontakt med parallelle fordamperrør i en sekundær selvsirkulerende kjølekrets som er plassert koaksialt i absorbsjonsrørene, og hvor en solenergibetjent blokkeringsventilinnretning er anordnet i et kjølemiddeltilførselsrør mellom en kondensator og fordamperrørene i den sekundære kjølekrets.

Da i den daglige temperaturvariasjon, dvs. temperatur-forskjellen mellom dag- og nattimer kan benyttes for energitil-førsel til et periodisk drevet absorbsjonskjølesystem, gjennom-føres prosessen i systemet på den måte at fordampning av kjøle-middelet i det termisk isolerte rom finner sted til nattetid, ved hvilken absorberingsinnretingen ikke er utsatt for solen--ergi. Ved i denne periode å tilveiebringe en forsterket direkte kjøling av absorbsjonsrørene ved hjelp av den sekundære selvsirkulerende kjølekrets, kan den fuktighetsabsorberende forbin-

deise, som kan være av kjent type, såsom kalsiumklorid bli

bragt til en temperatur ved hvilken den effektivt vil absorbere kjølemiddel i damptilstand fra fordamperen. Under kjøleperioden i hvilken den solenergiaktiverte blokkeringsventilinnretning er åpen for sirkulasjon av kjølemiddel i den sekundære krets, vil

i det vesentlige hele mengden av kjølemiddel i systemet bli absorbert i forbindelsen i absorbsjonsrørene.

Ved begynnelsen av dagtid vil påvirkningen av soloppvar-mingen hurtig virke på den solenergiaktiverte blokkeringsventilinnretning for avbrytning av kjølemiddelsirkulasjbnen i den sekundære krets og, på den annen side, bringe forbindelsen i absorbsjonsrørene i absorberingsinnretningen som er utformet som en solsamler til en temperatur ved hvilken den ikke lenger kan holde på den absorberte kjølemiddelmengde, men vil føre den i damptilstand til kondensatoren i systemet fra hvilken kjøle-middelet i væskeform overføres til kjølemiddelbeholderen. Under dagtid vil i det vesentlige hele kjølemiddelmengden bli samlet i væsketilstand i kjølemiddelbeholderen i hvilken den holdes tilbake til fordampningen igjen starter som et resultat av kjølemiddelabsorbsjon i forbindelsen i absorbsjonsrørene, da damptrykket i rørforbindelsen mellom kjølemiddelbeholder og absorberingsinnretning forhindrer fordampning i den tidligere periode.

Som et resultat av det faktum at transporten av kjølemid-del til og fra kjølemiddelbeholderen finner sted i separate perioder, er det bare krevet en rørforbindelse fra absorberingsinnretningen gjennom kondensatoren til kjølemiddelbeholde-ren, slik at systemet ifølge oppfinnelsen er enkelt i utfor-ming.

Da kjøling av forbindelsen i absorbsjonsrøret ved hjelp av den sekundære kjølekrets er av vesentlig betydning for proses-sens effektivitet, er et vesentlig kjennetegnende trekk ved oppfinnelsen at det foreligger en god direkte termisk kontakt mellom forbindelsen og fordamperrørene til den sekundære kjølekrets.

For å oppnå en slik god termisk kontakt og i tillegg en optimalt jevn fordeling av fuktighetabsorberende forbindelse også over tverrsnittet til absorbsjonsrørene er en foretrukket utførelse av systemet ifølge oppfinnelsen videre kjennetegnet ved at fordamperrørene til den andre kjølekrets hvert er oms-luttet av et varmeledende ribberør og ytterveggen til absorb-sjonsrøret i et antall kamre for tilpasning av den fuktighetsabsorberende forbindelse.

Absorberingsinnretningen, omfattende forbindelsen som er innpasset i absorbsjonsrørene, kan være utformet som en vanlig solsamler. For å sikre en høy effektivitet med hensyn til den økede temperatur som er nødvendig for føring av kjølemiddel i damptilstand fra den fuktighetsabsorberende forbindelse til kondensatoren på dagtid kan det være hensiktsmessig, særlig i tilfelle av et stort absorberingsinnretningsareal med relativt lange absorbsjonsrør, å øke solenergisamlekapasiteten for absorbsjonsrørene ved anordning av tangensiale flate ribber på yttersiden av absorbsjonsrørene.

Den solenergiaktiverte blokkeringsventilinnretning mellom fordamper og kondensator i den sekundære kjølekrets kan på enkel måte dannes av en såkalt boblepumpe som i prinsippet virker på samme måte som en vannlukking og er frilagt på utløps-siden mot kjølemiddelet i dampform i fordamperrørene til en andre krets som ved den temperatur som boblepumpene utsettes for, under påvirkning av solenergi på dagtid gir opphav til en bobledannelse som er effektiv med hensyn til blokkering av en strøm av kjølemiddel i flytende tilstand fra kondensator til fordampningsrør.

I det følgende vil oppfinnelsen bli forklart i ytterligere detalj under henvisning til tegningen på hvilken

fig. 1 viser et skjematisk diagram av en utførelse av et kuldefrembringelsessystem ifølge oppfinnelsen, og

fig. 2 et tverrsnittsriss av et absorbsjonsrør i absorberingsinnretningen som kjøles periodisk av en sekundær kjølemid-delkrets.

I utførelsen vist på fig. 1 som viser et system ifølge oppfinnelsen, er kjølemiddelfordamperen 1 plassert i et termisk isolert rom 2 for hvilket det er ønsket kjøling. Rommet 2' kan f.eks. være en kjølekasse for mat, farmasøytiske stoffer eller andre produkter for hvilke det er ønsket en kald lagring, hvorved det under betraktning av den periodiske drift av syste met, slik det skal forklares i det følgende, kan være anordnet et kaldt reservoar 3 i rommet 2 for å opprettholde en lav temperatur i den periode i hvilken ingen fordampning av kjølemid-del finner sted. Imidlertid kan rommet eller beholderen 2 også utgjøre f.eks. et kjøleeller fryserom for fremstilling av isblokker eller et kjølekammer for et luftkondisjoneringssys-tem.

Ved hjelp av et innløpsrør 4 for kjølemiddel i flytende tilstand er fordamperen 1 forbundet med en kjølemiddelbeholder 5 med en kapasitet som overskrider den totale kjølemiddelmengde for systemet. I tillegg er fordamperen 1 forbundet over en utløpsledning 6 for kjølemiddel i damptilstand til beholderen 5 ved et høyere nivå enn væskenivået når den totalte kjølemiddel-mengde for systemet samles i beholderen 5.

Et innløpsrør 7 for kjølemiddel i flytende tilstand til beholderen 5 danner den nederste del av en enkelt rørforbindel-se mellom beholderen 5 og absorberingsinnretningen til systemet, i og med at innløpsrøret 7 er forbundet med bunnen av en kondensator 8 som har et vannforråd 9 gjennom hvilket den enkelte rørforbindelse utstrekker seg som en rørslynge 10. Den del av rørforbindelsen som er plassert ved et høyere nivå, dannes av en rørdel 11 mellom kondensatoren 8 og absorberingsinnretningen 12.

Absorberinsinnretningen 12 er utformet som en solsamler og omfatter et antall parallelle absorbsjonsrør 13 som er forbundet til røret 11 over en manifold 14 ved den øvre ende av absorberingsinnretningen 12, som i dette tilfellet er vist skråstilt for anbringelse mot en skråstilt takflate.

De enkelte absorbsjonsrør 13 fylles med en fuktighetsabsorberende forbindelse, såsom kalsiumklorid. En sekundær kjølekrets omfatter en fordamper som i hvert av de øvre rør 13 har koaksialt forløpende fordamperrør 15, hvilke fordamperrør er forbundet over en manifold 16 ved den nedre ende av absorberingsinnretningen 12 med et innløpsrør 17 for kjølemiddel i flytende tilstand og over en manifold 18 ved den øvre ende av-absorberingsinnretningen 12 med en utløpsledning 19 for kjøle-middel i damptilstand. Innløpsledningen 17 og utløpsledningen 19 er forbundet til en kondensator 20, hvorved en solenergi betjent blokkeringsventi 1 innretning 21 er forbundet med inn-løpsledningen 17.

Sirkulasjon av kjølemiddel i de to kjølende kretser er vist med piler av hvilke de uttrukne piler 22 viser kjøle-middel i damptilstand, mens stiplede piler 23 betegner kjøle-middel i væsketilstand. Systemet drives periodisk i en dag- og nattsyklus i hvilken fordampning av kjølemiddel i fordamperen 1 finner sted på nattid når absorberingsinnretningen 12 ikke utsettes for solbestråling på den ene side og er frilagt på den annen side for ytterligere kjøling ved hjelp av den sekundære kjølekrets innbefattende fordamperrørene 15 som utstrekker seg koaksialt i absorbsjonsørrene 13. Derved vil den fuktighetsabsorberende forbindelse i absorbsjonsrørene 13 oppnå en lav temperatur ved hvilken den har en sterk absorberende effekt i forhold til det fordampede kjølemiddel. Som et resultat av dette vil den totale kjølemiddelmengde i systemet, som ved begynnelsen av fordampningsperioden er samlet i kjølemiddel-beholderen 5 bli suget inn i den fuktighetsabsorberende forbindelse i absorbsjonsrørene 13 i løpet av fordampningsperioden, idet absorbsjonsrørene 13 er proporsjonert for tilpasning til en stoffmengde med en absorbsjonskapasitet svarende til den totale kjølemiddelmengde.

Ved dagtid vil påvirkningen av solstrålingen bevirke en temperaturøkning i selve absorbsjonsinnretningen på den ene side og dessuten virke meget hurtig på blokkeringsventilinnretningen, slik at kjølemiddelsirkulasjonen i den sekundære krets avbrytes. Blokkeringsventilinnretningen 21 dannes i den viste utførelse av en såkalt boblepumpeoperasjon, i prinsippet på samme måte som en vannlås da den er frilagt for solbestråling på innløpssiden hvorved dampbobler dannes i væsken og tvinger eventuell nedadstrømmende væske tilbake til kondensatoren 20 ved sin stigning. Derved vil passasje av kjølemiddel fra kondensatoren til fordamperrørene 15 bli blokkert.

Med temperaturøkningen som forårsakes herved vil den fuktighetsabsorberende forbindelse i absorbsjonsrørene 13 ikke' lenger kunne tilbakeholde den absorberte kjølemiddelmengde, men levere kjølemiddel i damptilstand med økende temperatur gjennom rørforbindelsen 11 til kondensatoren 8 fra hvilken kjølemiddel i væsketilstand tilføres til samlebeholderen 5 gjennom røret 7.

Etter enden av dagtiden som virker som en regenererings-periode, blir prosessen gjentatt ved kjøling av absorberingsinnretningen som nå ikke lenger er frilagt ved solbestrålning og åpner blokkeringsventilinnretningen 21 for sirkulasjon av kjølemiddel i sekundærkretsen.

For å oppnå en høy effektivitet for kjøling på nattid og temperaturøkning på dagtid kan absorbsjonsrørene bli utformet som vist på fig. 2. For å øke solenergisamlingen er flate, tangensiale ribber 24 festet til de ytre sider av rørene 13 for å plasseres umiddelbart under en dekkplate 25 av en i og for seg kjent type i absorberingsinnretningen 12. Bredden for rib-bene 24 innstilles i samsvar med mengden av fuktighetsabsorberende forbindelse 26 og kjølemiddelmengden slik at det ved dagtid oppnås en temperatur ved hvilken forbindelsen 26 i løpet av perioden leverer den totale kjølemiddelmengde som er absorbert av den, i den forutgående nattperiode.

For å sikre en jevn fordeling av fuktighetsabsorberende forbindelse 26 over tverrsnittet til absorbsjonsrørene 13 såvel som en god termisk kontakt til fordamperrørene 15 for den sekundære kjølekrets som utstrekker seg koaksialt i absobsjons-rørene 13, er fordamperrørene 15 omgitt av et varmeledende rib-bet rør 27 med et antall langsgående ribber 28 som oppdeler ringrommet til tverrsnittet mellom rør 27 og den ytre vegg av absorbsjonsrørene 13 i et antall kamre 29, som hvert er til-passet til sin andel av den totale mengde fuktighetsabsorberende forbindelser i absorbsjonsrøret 13.

Kjølemiddelet i den primære kjølekrets er fortrinnsvis ammonium, men det kan være et hvilket som helst kjølemiddel som er egnet for absorbsjonskjølesystem. I den sekundære krets kan et hydrokarbonbasert kjølemiddel bli benyttet, såsom et av de såkalte klor-fluor-karboner.

Effektiviteten for systemet vil bli bestemt av effektiviteten for absorberingsinnretningen som er utformet som en solsamler som bestemmes av produket til solsamlereffektiviteten, absorberingsinnretningens flate, innkommende solbestråling og antall soltimer på den ene side og kjølemiddelabsorbsjonen i den fuktighetsabsorberende forbindelse som bestemmes av produk-tet av spesifikk reaksjonsvarme for forbindelsen og mengde absorbert kjølemiddel pr. lengdeenhet i absorbsjonsrørene.

Claims (4)

1. System for frembringelse av kulde med et absorbsjonskjøle-system som omfatter en fordamper (1) plassert i et termisk-isolert rom (2), til hvilken fordamper et kjølemiddel tilføres i flytende tilstand fra en kondensator (8) gjennom en kjøle-middelbeholder (5) og fra hvilken fordamper kjølemiddel i damptilstand suges av en absorberingsinnretning (12) som er utformet som en solsamler, som videre omfatter en fuktighetsabsorberende forbindelse for sugning av kjølemiddelet på nattid med en relativt lav temperatur og transport av kjølemiddel i damptilstand til kondensatoren (8) på dagtid med en relativt høy temperatur, hvilken kjølemiddelsugning og transport til og fra absorberingsinnretningen finner sted gjennom en og den samme rørforbindelse (11) til fordamperen (1) og kondensatoren (8), karakterisert ved at absorberingsinnretningen (12) omfatter et antall parallelle absorbsjonsrør (13) som er forbundet med rørforbindelsen (11) via en manifold (14), og at hvert av disse omfatter en fuktighetsabsorberende forbindelse i direkte termisk kontakt med parallelle fordamperrør (15) i en sekundær selvsirkulerende kjølekrets som er plassert koaksialt i absorbsjonsrørene (13), og at en solenergiaktivert blokkeringsventilinnretning (21) er anordnet i et kjølemiddeltilfør-selsrør (17) mellom en kondensator (20) og fordamperrørene (15) i den andre kjølekrets.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert fordamperrør (15) i den sekundære kjølekrets er inne-sluttet i et varmeledende ribberør (27) med utvendige langsgående ribber (28) for oppdeling av rommet i det ringformede tverrsnitt mellom det ribbede rør (27) og den ytre vegg av absorbsjonsrøret (13) i et antall kamre (29) for tilpasning av den fuktighetsabsorberende forbindelse (26).

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at tangensielle flate ribber (24) er anordnet på den ytre side av absorbsjonsrørene (13) for å øke solenergisamlekapasiteten til disse.

4. System ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved at den solenergiaktiverte blokkeringsventilinnretning (21) utgjøres av en boblepumpe.