RO134513A2

RO134513A2 - Absorption cooling system driven by solar energy

Info

Publication number: RO134513A2
Application number: ROA201900229A
Authority: RO
Inventors: Marina Verdeş; Andrei Burlacu; Marius-Vasile Atanasiu; Marius-Costel Balan
Original assignee: Universitatea Tehnică "Gheorghe Asachi" Din Iaşi
Priority date: 2019-04-09
Filing date: 2019-04-09
Publication date: 2020-10-30

Abstract

The invention relates to an absorption cooling system operated by means of solar energy, which may be integrated into the air-conditioning systems of residential buildings and may be assisted by an auxiliary energy source using natural gas or electric power. According to the invention, the cooling system has a cooling capacity of 5 kW which is able to satisfy the comfort needs in the residential market, the heating medium which drives the absorption process being prepared by means of a solar collector (7), the heat exchangers with plates, a vapour generator (5), a vapourizer (1) and an economizer (2) and, in particular, the heat exchangers with mini grooves, an absorber (3) and a condenser (2) which make up the system, being compact, which essentially contributes to the reduced dimensions of the cooling machine, to the reduced amount of materials and cooling agent, hence to an increased cooling efficiency, as it is known that such heat exchangers are energy effective, as well.

Description

SISTEM DE RĂCIRE CU ABSORBȚIE ACȚIONAT CU ENERGIE SOLARĂSOLAR POWER-BASED ABSORPTION COOLING SYSTEM

Invenția se referă la un sistem de răcire cu absorbție, cu soluție hidroamoniacală, acționat cu energie solară ce poate fi integrat în sistemele de climatizare care echipează clădirile rezidențiale. Sistemul poate fi asistat și de o sursă auxiliară de energie, pe gaze naturale sau electricitate.The invention relates to an absorption cooling system, with hydroammoniac solution, powered by solar energy that can be integrated in the air conditioning systems that equip residential buildings. The system can also be assisted by an auxiliary source of energy, natural gas or electricity.

Sunt cunoscute sistemele pentru climatizarea locală care utilizează instalații frigorifice cu comprimare mecanică de vapori, cu compresoare mecanice, acționate integral cu energie electrică, cu răcire directă, model split sau multisplit.Local air-conditioning systems using mechanical refrigeration systems with mechanical compression, with mechanical compressors, fully electrically operated, with direct cooling, split or multisplit model are known.

Utilizarea acestor sisteme prezintă dezavantajul că, în perioadele calde ale anului, când sarcinile de răcire sunt maxime, acestea conduc atât la o supraîncărcare a rețelelor electrice cât și la costuri de exploatare mari cu efecte nedorite asupra mediului ambiant. Totodată, cea mai mare parte a instalațiilor frigorifice cu absorbție care se găsesc, în prezent pe piață, sunt de capacități mari, de ordinul zecilor, sutelor sau chiar miilor de kW iar, parte din echipamentele care le compun sunt voluminoase și complexe ca alcătuire, sectorul rezidențial nebeneficiind de oportunitatea utilizării unui sistem de răcire cu absorbție compact și eficient are să acopere cerințele de confortThe use of these systems has the disadvantage that, during the warm periods of the year, when the cooling loads are maximum, they lead both to an overload of the electrical networks and to high operating costs with undesirable effects on the environment. At the same time, most of the absorption refrigeration installations currently on the market are of large capacities, of the order of tens, hundreds or even thousands of kW and some of the equipment that composes them are voluminous and complex in composition, the residential sector not benefiting from the opportunity to use a compact and efficient absorption cooling system has to cover the comfort requirements

Problema pe care o rezolvă invenția este realizarea unui sistem frigorific cu absorbție, de capacitate mică, cu putere nominală de circa 5 kW, ce poate fi integrat instalațiilor de climatizare aferente clădirilor unifamiliale. Sistemul utilizează ca agent de lucru soluția hidroamoniacală, are un consum de energie, în exploatare, mult redus comparativ cu sistemele care folosesc comprimarea mecanică de vapori, este prietenoas cu mediul ambiant deoarece utilizează un agent frigorific natural, este compact și poate fi considerat o alternativă atractivă pentru beneficiarii rezidențiali.The problem solved by the invention is the realization of a refrigeration system with absorption, of small capacity, with nominal power of about 5 kW, which can be integrated to the air conditioning installations related to single-family buildings. The system uses as a working agent the hydroammoniacal solution, has a very low energy consumption in operation compared to systems that use mechanical vapor compression, is environmentally friendly because it uses a natural refrigerant, is compact and can be considered an alternative attractive to residential beneficiaries.

Sistem de răcire cu absorbție acționat cu energie solară, de capacitate frigorifică redusă, cu agent de lucru soluția hidroamoniacală, conform invenției, înlătură dezavantajele enumerate mai sus, prin aceea că, este echipat cu schimbătoare de căldură compacte, două dintre acestea, absorbitorul și condensatorul, fiind schimbătoare cu microcanale. Propunerea de compactizare a componentelor principale are ca rezultat atât reducerea dimensiunii sistemului în ansamblu, cât și diminuarea cantității de agent frigorific utilizat.Solar-powered, low-capacity refrigeration-absorbing cooling system with hydro-ammonia solution working agent according to the invention eliminates the disadvantages listed above in that it is equipped with compact heat exchangers, two of which are the absorber and the condenser. , being changers with microchannels. The proposal to compact the main components results both in reducing the size of the system as a whole and in reducing the amount of refrigerant used.

Invenția prezintă următorul avantaj major:The invention has the following major advantage:

Poate asigura cerința de confort în perioadele calde din an pentru consumatorii rezidențiali care necesită capacități de frig reduse, 4-5 kW, prin intermediul unui sistem frigorific acționat solar care integrează schimbătoare de căldură compacte, cu minicanale și plăci aspect ce conduce la reducerea dimensiunilor mașinii frigorifice, a cantității de materiale înglobate în structura sa și a cantității de agent frigorific, implicit la creșterea eficienței frigorifice, îndeobște fiind cunoscut faptul că aceste schimbătoare de căldură sunt și eficiente energetic.It can ensure the comfort requirement in the warm periods of the year for residential consumers who require low cooling capacities, 4-5 kW, through a solar-powered refrigeration system that integrates compact heat exchangers, with mini-channels and appearance plates that reduce the size of the car. refrigerants, the amount of materials embedded in its structure and the amount of refrigerant, implicitly in increasing refrigeration efficiency, it is generally known that these heat exchangers are also energy efficient.

a 2019 00229and 2019 00229

09/04/201904/09/2019

Se prezintă în continuare un exemplu de realizare a invenției în legătură cu figura 1 care reprezintă schema generală de funcționare a sistemului de răcire.The following is an embodiment of the invention in connection with Figure 1 which represents the general scheme of operation of the cooling system.

Sistem frigorific cu absorbție acționat cu energie solară, conform invenției, are puterea frigorifică nominală de circa 5 kW și utilizează ca agent de lucru soluția hidroamoniacală iar agentul de încălzire pentru acționarea procesului de absorbție, conform invenției, este preparat prin intermediul colectorului solar (7) sau printr-un echipament ce utilizează enegia convențională dacă cea solară nu este disponibilă.The solar-powered absorption refrigeration system according to the invention has a nominal refrigeration power of about 5 kW and uses the hydroammoniacal solution as working agent and the heating agent for driving the absorption process according to the invention is prepared by means of the solar collector (7). or by equipment using conventional energy if solar energy is not available.

în schimbătorul de căldură în plăci, numit generator de vapori (5), are loc fierberea soluției hidroamoniacale care este o soluție bogată în amoniac și care devine săracă în amoniac prin traversarea separatorului de lichid (6), astfel încât, în schimbătorul de căldură cu minicanale, condensatorul (2), ajung vapori puri de amoniac ce condensează, iar lichidul rezultat este apoi laminat în ventilul de laminare (12) și ajunge, după aceea, în schimbătorul de căldura cu plăci, vaporizatorul (1), unde vaporizează.In the plate heat exchanger, called the steam generator (5), boiling of the hydroammoniacal solution which is a solution rich in ammonia and which becomes low in ammonia by passing through the liquid separator (6), so that in the heat exchanger with the mini-channels, the condenser (2), reach pure condensing ammonia vapors, and the resulting liquid is then rolled in the rolling valve (12) and then reaches the plate heat exchanger, the evaporator (1), where it evaporates.

Vaporii rezultați din vaporizatorul (1) sunt absorbiți în schimbătorul de căldură cu minicanale, absorbitorul (3), unde se reface soluția bogată în amoniac, care este apoi preîncălzită în schimbătorul de căldură în plăci, economizorul (4) fiind preluată după aceea, de pompa de soluție (9) și refulată în generatorul de vapori (5).The vapors resulting from the evaporator (1) are absorbed in the mini-channel heat exchanger, the absorber (3), where the ammonia-rich solution is restored, which is then preheated in the plate heat exchanger, the economizer (4) being then taken over by solution pump (9) and discharged into the steam generator (5).

Soluția bogată, este răcită în economizorul (4), apoi laminată în ventilul de laminare (8) și absorbită în absorbitorul (3) unde se combină cu vaporii de amoniac, refăcându-se astfel soluția bogată.The rich solution is cooled in the economizer (4), then rolled in the rolling valve (8) and absorbed in the absorber (3) where it combines with the ammonia vapor, thus restoring the rich solution.

Pentru eliminarea căldurii de absorbție și de condensare se folosește, ca agent de răcire, aerului activat de ventilatoarele (10) și (11).The air activated by the fans (10) and (11) is used to remove the heat of absorption and condensation.

a 2019 00229and 2019 00229

09/04/201904/09/2019

BibliografieBibliography

1. Roberto Best Y Brown - ADVANCED SOLAR COOLING SYSTEM (SOLARGAX CYCLE)., Brevet Nr. MXPA03006027, 20141. Roberto Best Y Brown - ADVANCED SOLAR COOLING SYSTEM (SOLARGAX CYCLE)., Patent Nr. MXPA03006027, 2014

2. M.Verdeș, A.Șerban, A.Verdeș, MC.Balan - ANALIZA ȘI INGINERIA VALORII ÎN CLIMATIZAREA DE CONFORT, Ed.Tehnopress, ISBN978-606-687-343-72. M.Verdeș, A.Șerban, A.Verdeș, MC.Balan - VALUE ANALYSIS AND ENGINEERING IN COMFORT AIR CONDITIONING, Tehnopress Publishing House, ISBN978-606-687-343-7

Claims

1. The solar-powered absorption refrigeration system is characterized by the fact that it has a refrigeration capacity of about 5 kW, a value that can satisfy the demand for comfort on the residential market, the heating agent for driving the absorption process being prepared with the solar collector (7). and the plate heat exchangers, the steam generator (5), the evaporator (1) and the economizer (4) but, in particular, the mini-duct heat exchangers, the absorber (3) and the condenser (2) which form part of the system, they are compact, essentially contributing to the reduction of the size of the refrigeration machine, the amount of materials and the amount of refrigerant, implicitly to the increase of the refrigeration efficiency, it is generally known that these heat exchangers are also energy efficient.