NO885401L - Absorpsjons-kjoelesystem for solfanger. - Google Patents

Abstract

Et solfanger-absorpsjonskjaleanlegg omfatter et primært kjølekretsløp, hvis fordamper () er forbundet ned absorberkanaler (26) i en absorber utformet som sol fanger (12), hvilke absorberkanaler (26) Inneholder en kjølealddel-absorberende forbindelse til oppsuging av kjølemiddel i nattetimene, samt et sekundert, selvsirkulerende kjølerkretsløp med fordamperror (29) anbrakt i varaeoverføringskøntakt ned primerkretsløpets absorber kanaler (26) til frembringelse av en forsterket avkjøling av disse.Priacrkretsløpets absorber er konstruert som minst ett platesveiset absorberpanel (24, 25) anbrakt i en solfangerramme (12) under og parallelt med et glasslag (15) som vender mot solinnfallet. og med et varmeisolerende lag (36) på absorberpanelets motsatte side.Sekundærkretsløpets fordamperror (29). som er utført av godt varmeledende materiale, er anbrakt i de bølgedaler mellom absorberpanelets (24, 25) kanaler (26), som vender mot det isolerende laget (36).

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et solfanger-absorpsjons-kjøleanlegg med et primært kjølekretsløp, hvis fordamper er forbundet med absorberkanaler i en absorber som er utformet som solfanger, og som er anbragt i en solfangerramme under og parallelt med et glasslag som vender mot sol-innfallsretningen, og med et varmeisolerende lag på absorberens motsatte side,

idet absorberkanalene inneholder en kjølemiddel-absorberende forbindelse til oppsuging av kjølemiddel i nattetimene, samt et sekundært selvsirkulerende kjølerkretsløp med fordamperkanaler anbrakt i varmeoverførings-kontakt med primærkretsløpets absorberkanaler for å frembringe en forsterket avkjøling av disse.

Utnyttelsen av solvarme som energikilde har hittil i overveiende grad tatt sikte på oppvarmingsformål, hvor forskjellige former for solfangeranlegg har vunnet utbredelse på lik linje med andre former for alternative energikilder, og for solfangeranleggenes vedkommende hovedsakelig til oppvarming av vann, både av bruks-vann i boliger og i forbindelse med svømmebassenger o.l. I forbindelse med solfanger-drevne klimaanlegg er det imidlertid kjent å la det inngå en luftkjøling i det samlede systemet i forbindelse med oppvarming av vann,

ved å knytte et absorpsjons-kjøleanlegg til solfangersystemet.

Hovedsakelig i klodens varmere strøk og på steder hvor adgangen til elektrisk energi og andre vanlige energikilder er vanskelig eller dyr, er det et stort og hittil dårlig dekket behov for kulde-frembringelsesanlegg til mange forskjellige formål. Slike behov foreligger således både med hensyn til kjøling av matvarer, apotekervarer og andre produkter som ikke tåler oppbevaring ved høy temperatur, og ved luftkondisjonering av oppholdsrom for levende vesener, herunder hovedsakelig boliger.

Fra internasjonal patentsøknad PCT/DK 84/00040, med publikasjonsnummer WO 84/04581, er det kjent et absorpsjons-kjøleanlegg av den ovennevnte type, hvor solvarmen utnyttes som eneste energikilde, slik at det ikke stilles noe krav om adgang til elektrisitets-, gass- eller annen konvensjonell energiforsyn-ing. Virkemåten av et slikt anlegg beror på utnyttelse av døgntemperaturvariasjonen, dvs. temperaturforskjellen mellom dag og natt, til å drive det periodisk virkende primære absorpsjons-kjølekretsløpet, slik at kjølemiddelfordampingen i det varmeisolerte rom som anleggets fordamper er anbrakt i, skjer i nattetimene, hvor absorberen ikke påvirkes av solenergi. Ved hjelp av det sekundære selvsirkulerende kjølekretsløpet vil den kjølemiddel-absorberende forbindelse som inneholdes i absorberrørene, og som eksempelvis kan være kalsiumklorid, i løpet av kjøleperioden effektivt absorbere hovedsakelig hele kjølemiddelmengden i primærkretsløpet.

Ved dagperiodens begynnelse avbrytes sekundærkretsløpet,

og absorberrørene bringes hurtig til en temperatur hvor de ikke kan fastholde den absorberte kjølemiddelmengden, men driver denne ut til primærkretsløpets kondensator, hvorfra kjølemiddelet føres i væskefase til primærkretsløpets kjølemiddelbeholder, hvor i det vesentlige hele kjølemiddelmengden oppsamles i løpet av dagperioden og forblir der, inntil fordampingen starter igjen som følge av kjølemiddelabsorpsjonen i absorberrørene.

Til oppnåelse av en god varmeoverføringskontakt mellom den kjølemiddel-absorberende forbindelsen i det primære kretsløpets absorberrør og sekundærkretsløpets fordamperrør, er det for ovennevnte kjente kjøleanlegg foreskrevet at de sistnevnte fordamperrør skal forløpe koaksialt inne i absorberrørene, i direkte varmeoverføringskontakt med en kjølemiddelabsorberende forbindelse, fortrinnsvis i form av såkalte finne- eller ribberør, som oppdeler absorberrøret i et antall kammere for å sikre en god fordeling av den kjølemiddelabsorberende forbindelsen.

Denne utformingen gjør imidlertid absorberen så komplisert og dyr å fremstille, at den er mindre egnet for industriell produksjon, og det er derfor oppfinnelsens formål å anvise en utforming som hovedsakelig muliggjør en vesentlig forenkling og kostnadsbesparelse.

Dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at primæskretsløpets absorber er utført som minst ett platesveiset absorberpanel ved sammenføyning av to til bølgeformet profil pressede plateelementer i de mot hverandre liggende bølgedaler, og at sekundærkretsløpets fordamperkanaler, som er konstruert av godt varmeledende materiale, er anbrakt i de mot det isolerende lag vendende bølgedaler i absorberpanelet.

Ved å konstruere absorberen som et eller flere platesveisede paneler kan fremstillingen av slike absorberpaneler utføres ved hjelp av konvensjonelle sveiseautomater på samme måte som vanlige plateradiatorer, og med den tettere anbringelse av absorberkanalene som muliggjøres i et slikt platesveiset panel, kan det oppnås en økning av antallet absorberkanaler innen et gitt solfangerareal.

Siden sekundærkretsløpets fordamperrør er flyttet utenfor primærkretsløpets absorberkanaler, men fremdeles er i god varmeoverføringskontakt med disse, kan absorberkanalene oppta en større mengde av den kjølemiddelabsorberende forbindelsen, hvilket i seg selv øker absorpsjonskapasiteten og dermed både stiller mindre krav til sekundærkretsløpets kjølevirkning og medfører en vesentlig forbedring av anleggets kapasitet og virkningsgrad. Anbringelsen av sekundærkretsløpets fordamperrør i de nevnte bølgedalene har i praksis vist seg å medføre en fullt tilstrekkelig avkjøling av absorberrørene.

I det følgende forklares oppfinnelsen nærmere under henvisning til tegningen, hvor

fig. 1 viser et forenklet prinsippdiagram for et solfanger-absorpsj onskj øleanlegg,

fig. 2 - 4 en foretrukket utførelsesform for en solfangerenhet til bruk i et kjøleanlegg ifølge oppfinnelsen, og

fig. 5-8 enkeltheter ved utførelsen av solfangerenhetens absorberpaneler i større målestokk.

Ved det kjøleanlegg som er vist i fig. 1, ligger kjølemid-del-fordamperen 1 i et varmeisolert rom 2, som ønskes avkjølt. Rommet 2 kan eksempelvis utgjøre en kjøleboks for matvarer, apotekervarer eller andre produkter som ønskes oppbevart kjølig, idet det i såfall av hensyn til anleggets periodiske drift, som skal forklares nærmere i det følgende, kan være anbrakt et kuldereservoar 3 i beholderen 2 for å opprettholde en lav temperatur i den periode hvor det ikke forgår noen kjølemiddel-fordamping. Rommet eller beholderen 2 kan imidlertid også f.eks. utgjøre et kjøle- eller fryserom til fremstilling av isblokker, eller et kjølekammer for et luftkondisjoneringsanlegg.

Gjennom en tilførselsledning 4 for kjølemiddel i væskefase er fordamperen 1 forbundet med en kjølemiddelbeholder 5, som har en kapasitet som overstiger anleggets totale kjølemiddel-mengde. Via en utløpsledning 6 for kjølemiddel i dampfase er dessuten fordamperen 1 tilsluttet beholderen 5 i et nivå som ligger høyere enn væskestanden når anleggets totale kjølemiddel-mengde befinner seg i beholderen 5.

Et tilførselsrør 7 for kjølemiddel i væskefase til beholderen 5 utgjør den laveste lavestliggende del av en enkelt rørforbindelse mellom beholderen 5 og anleggets absorber, idet tilførselsrøret 7 er tilsluttet bunnen av en kondensator 8 med et vannreservoar 9, gjennom hvilket den enkelte rørforbindelse forløper som en rørspiral 10. Den høyest liggende del av rørforbindelsen utgjøres av en rørdel 11 mellom kondensatoren 8 og absorberen 12.

Absorberen 12 er utformet som solfanger, og inneholder,

som forklart i det følgende, et antall platesveisede absorberpaneler, som ved den øverste ende av solfangeren 12 er tilsluttet røret 11, idet solfangeren 12 i dette tilfelle er skråstilt og utformet for anbringelse på en skrå takflate.

Til solfangerenheten 12 er det videre tilsluttet et sekundært kjølekretsløp som omfatter en fordamper med fordamper-rør anbrakt i varmeoverføringskontakt med absorberpanelene,

slik det forklares i det følgende, og forbundet via en til-førselsledning 17 og en utløpsledning 19 med en kondensator 20, og i tilførselsledningen 17 er det innskutt en sperreventil 21.

Kjølemiddel-sirkulasjonen i de to kjølekretsløpene er vist med piler, og her angir de fullt opptrukne pilene 22 kjølemiddel i dampfase, mens de stiplede pilene 23 angir kjølemiddel i væskefase. Anlegget fungerer periodisk i en døgnsyklus, hvor kjølemiddelfordamping i fordamperen 1 foregår i nattetimene, når absorberen 12 dels ikke er påvirket av solenergi, og dels er utsatt for ytterligere avkjøling ved hjelp av det sekundære kjølekretsløpet. Absorberpanelene i solfangerenheten 12 antar da en lav temperatur,og ved denne temperatur har en kjølemiddel-absorberende forbindelse som inneholdes i absorberpanelene en kraftig absorberende virkning overfor det fordampede kjøle-middelet. Som følge av dette vil anleggets totale kjølemiddel- mengde, som ved begynnelsen av fordampingsperioden befiner seg i kjølemiddelbeholderen 5, i løpet av fordampingsperioden bli oppsugd i den kjølemiddel-absorberende forbindelsen i absorberpanelene, som er dimensjonert for å romme en mengde av den kjølemiddel-absorberende forbindelsen med en absorpsjonskapasitet som i det minste svarer til den totale kjølemiddelmengden.

I dagperioden vil solstrålingens innvirkning bevirke en temperaturøkning i absorberen, og videre avbrytes sirkulasjonen i det sekundære kretsløpet ved hjelp av sperreventilen 21, som f.eks. kan være tidsstyrt eller solvarme-aktivert, slik det er forklart i forannevnte internasjonale patentsøknad.

På grunn av den temperaturstigning som følger herav, kan den kjølemiddel-absorberende forbindelsen i absorberpanelene ikke lenger holde på den oppsugde kjølemiddelmengden, men avgir ved økende temperatur denne i dampfase gjennom forbindelsesrøret 11 til kondensatoren 8, og fra kondensatoren føres kjølemiddel i væskefase gjennom røret 7 til oppsamlingsbeolderen 5.

Etter avslutning av dagsperioden, som virker som en regenereringsperiode, gjentas prosessforløpet ved avkjølingen av absorberen, som ikke lenger utsettes for solstråling, og åpning av sperreventilen 21 for kjølemiddel-sirkulasjon i det sekundære kretsløpet.

Som vist i fig. 2 - 4 er solfangerenheten 12 utført som en flat, kasseformet ramme med en lukket bunn 13 i forbindelse med sidevegger 14 og et glasslag 15 som vender mot solinnfalls-retningen.

I den viste utførelsen inneholder solfangerenheten 12 to platesveisede absorberpaneler 24 og 25, som ligger i det vesentlige i samme plan under glassplaten 15, og hver for seg er fremstilt ved sammensveising av to plateelementer som er presset til bølgeformet profil, og ved 24a og 24b i fig. 3 er vist de mot hverandre liggende bølgedaler av elementene.

Derved dannes det mellom de to platelementene 24a og 24b et stort antall parallelt liggende absorberkanaler 26, som hver for seg ved endene er tilsluttet en fordelingskanal 27 som forløper langs kanten av det aktuelle absorberpanelet.

Fordelingskanalene 27 i begge absorberpaneler 24 og 25 er ved den ene ende av panelene forbundet med et samlerør 28, gjennom hvilket absorberkanalene 2 6 forbindes med den i fig. 4 viste rørforbindelse 11 til de øvrige deler av det primære kj ølekretsløpet.

Fordamperkanalene i det sekundære kjølekretsløpet utgjøres

i den viste utførelsesform av godt varmeledende rør 29, f.eks. kopperrør, som slik det er vist i fig. 3 er anbrakt i bølgedalene i absorberpanelene 24 og 25, på den side som vender bort fra glassplaten 15. Som vist i fig. 2 strekker hvert av disse fordamperrørene 29 seg gjennom overfor hverandre liggende bølgedaler i begge absorberpaneler 24 og 25 mellom fordelings-røret 30 og 31 ved motstående langsgående sidevegger av solfangerenheten 12.

Fordelerrørene 30 og 31 for fordamperrørene 29 er forbundet via korte, utvendige rørforbindelser 32 og 33 med det sekundære kjølekretsløpets kondensator 34, som slik det tydeligst fremgår av fig. 4, er anbrakt i umiddelbar nærhet av solfangerenheten 12 for å gjøre rørforbindelsene så korte som mulig. Fordeler-røret 31, som ligger ved den motsatte sidekant av solfangerenheten 12 i forhold til innføringen for forbindelserørene 31

og 33, er derved forbundet med røret 33 via et innvendig forbindelsesrør 35, som slik det vises i fig. 2 og 3 føres under absorberpanelene 24 og 25.

I forbindelsesrøret 33 er, som vist i fig. 3, sperreventilen 21 innskutt, og som nevnt kan denne være tidsstyrt til omkobling mellom anleggets absorbsjons- og regenereringsperioder på passende tidspunkter som svarer til de lokale soloppgangs- og

-nedgangstidspunkter.

Ved sideveggene 14 og langs bunnen 13 er solfangerenheten 12, slik det fremgår av fig. 3, forsynt med et lag 36 av varmeisolerende materiale, f.eks. mineralull, som fortrinnsvis utfyller hele rommet mellom solfangerenhetens bunn og absorberpanelene 24 og 25.

Utformingen av absorberpanelene 24 og 25 og det sekundære kjølekretsløpets fordampersystem fremgår klarere av de detaljerte bildene i fig. 5-8. Absorberpanelene 24 og 25 er i den viste utforming velegnet for industriell fremstilling under anvendelse av sveiseautomater, og idet enkeltabsorberpaneler kan fremstilles ensartet og med samme størrelser, gir utformingen også mulighet for en moduloppbygging, slik at det i en gitt solfangerenhet anbringes et antall absorberpaneler som passer med den ønskede kapasitet av det aktuelle anlegget.

Monteringen kan utføres på tilsvarende enkel måte, idet

man i solfangerenheten først bygger inn det sekundære kjølekrets-løpets fordampersystem med fordamperrørene 29, fordelerrørene 30 Og 31 og forbindelsesrøret 34. Etter anbringelse av det varmeisolerende materialet 36, kan absorberpanelene 2 4 og 2 5 anbringes direkte oppå fordamperrørene 29, som absorberrørene hviler på med fordelerrørene 27.

Med henblikk på anbringelse av flere absorberpaneler som ligger side om side i samme solfangerenhet, kan det som vist i fig. 6 være en fordel å utføre absorberpanalene slik at sveiseflensene som ligger utenfor fordelerrørene 27, ligger i forskjellig høyde ved de overfor hverandre liggende langsider av absorberpanelet, slik at disse flenspartiene på to nabopaneler kan overlappe hverandre.

Den viste og beskrevne utførelsesform er ikke begrensende for oppfinnelsen. Særskilt behøver det sekundære kjølekrets-løpets fordamperkanaler ikke å består av separate rør, men kan utformes i platesveiset utførelse, f.eks. med en bølgeform som er komplementær til absorberpanelets bølgeform på den side som vender mot isolasjonen.

Claims (4)

1. Solfanger-absorpsjonskjøleanlegg med et primært kjølekrets-løp, hvis fordamper (1) er forbundet med absorberkanaler (26) i en absorber utformet som solfanger (12), er anbrakt i en solfangerramme (12) under og parallelt med et mot solinnfallet vendende glasslag (15) og med et varmeisolerende lag (36) på absorberens motsatte side, hvilke absorberkanaler (26) inneholder en kjølemiddel-absorberende forbindelse til oppsuging av kjølemiddel i nattetimene, samt et sekundært selvsirkulerende kjølerkretsløp med fordamperkanaler (29) anbrakt i varmeover-føringskontakt med primærkretsløpets absorberkanaler (26) til frembringelse av en forsterket avkjøling av disse, karakterisert ved at primærkretsløpets absorber er konstruert som minst ett platesveiset absorberpanel (24, 25) ved sammenføyning av to til bølgeformet profil pressede plateelementer (24a, 24b) i de mot hverandre liggende bølgedaler, og at sekundærkretsløpets fordamperkanaler (29), som er utført av godt varmeledende materiale, er anbrakt i de mot det isolerende lag (36) vendende bølgedaler i absorberpanelet (24, 25) .

2. Anlegg ifølge krav 1, karakterisert ved at det varmeisolerende lag (36) i det vesentlige utfyller rommet mellom den side av absorberpanelet (24, 25) som vender bort fra glasslaget (15), og en bunn (13) for solfangerrammen (12) .

3. Anlegg ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at absorberen omfatter flere absorberpaneler (24, 25) som i det vesentlige ligger i samme plan, hvert med et antall parallelle absorberkanaler (26), hvis ender er forbundet til en langs panelets kant forløpende fordelingskanal (27), som ved panelets ene ende er tilsluttet en for samtlige paneler felles rørforbindelse (28) til primærkretsløpets fordamper (1).

4. Anlegg ifølge krav 1, 2 eller 3, karakterisert ved ved at sekundærkretsløpets kondensator (34) er anbrakt i umiddelbar nærhet av solfangerrammen (12), og er forbundet via korte tilførsels- og utløpsrør (32, 33) med fordelingskanaler (30, 31) for sekundærkretsløpets fordamperkanaler (29) som ligger langs parallelle sidekanter av solfangerrammen (12).