SE534515C2 - Termisk solfångare med inbyggd kemisk värmepump - Google Patents

Abstract

En solfångare innefattar en rörledning, som på vanligt sätt är utformad att innehålla ett vär-mebärande medium för värrneöverföring mellan solfångaren och en omgivande miljö. Rörled-ningen är placerad så att den kan uppvärrnas av solens strålning. Solfångaren innefattar en kemiskvärmepump av typen herrnetisk tillslutet enhetsrör med en reaktordel, en evaporator-/kondensor-del och en passage däremellan. Enhetsrörets område, som innehåller den kemiska värrnepumpensreaktordel, är placerat i värmeledande kontakt med den forsta rörledningen. Härigenom kan denkemiska värrnepumpen laddas, när solljus uppvärrner den forsta rörledningen, och därvid blirockså enhetsrörets område med reaktordel uppvärmt. Enhetsröret kan vara är omgivet av en vär-meisolerande del av terrnostyp, som innefattar ett evakuerat utrymme beläget mellan en yttrevägg och inre vägg. Den inre väggen kan då vid sin utåt riktade yta innefatta en strålningsmotta-gande del, som är anordnad för omvandling av solstrålning till värme och som är i värrneledande kontakt med det första området och den första rörledningen. (Pig. sa)

Description

534 5'l5 2 Sålunda är i en termisk solfångare en kemisk värmepump anbragt. Den termiska solfånga- ren och den kemiska värmepumpen behöver dock inte vara integrerade med varandra. Använd- ningsområdena för en sådan termisk solfångare är därmed fler än för tidigare kända termiska sol- fångare.

Den kemiska värrnepumpen är utformad som ett slutet rör av typen enhetsrör, vilket kan vara relativt långsträckt. Enhetsrörets ena hälft eller allmänt ett område vid en första ände utgör eller innehåller värmepumpens reaktordel, även kallad ackumulatordel, och enhetsrörets andra hälft eller allmänt ett område vid en andra ände utgör eller innehåller värmepumpens evapora- tor-/kondensordeL Var och en av enhetsrörets hälfter eller ändar kan, om så erfordras, vara in- monterad i var sin värmeisolerande del, varav åtminstone den värmeisolerande del, som är anord- nad vid den kemiska värmepumpens reaktordel, är ljusgenomsläpplig. De värrneisolerande delar- na kan exempelvis vara av tennostyp och t ex innefatta ett evakuerat utrymme.

Det första området av enhetsröret, som innehåller reaktordelen, och det andra området av enhetsröret, som innehåller evaporator-/kondensordelem är också omgivna av varsin värrneväxla- re eller värrneöverförande del för kylning eller uppvärmning av ett värmebärande medium såsom vatten. Vid det första området av enhetsröret kan även en solfångande yta finnas, som ingår i en strålningsmottagande del och är anordnad att omvandla inkommande solstrålníng till värrne. Den solfångande ytan kan vara anbragt exempelvis i eller på den värrneisolerande delen eller på den värmeöverförande delen. Vid det andra området av enhetsröret, som utgör eller innehåller evapo- rator-/kondensordelen, finns inte någon sådan solfångande yta. Genom avsaknaden av en solfång- ande yta samt på grund av den värmeisolerande delen, som omger det andra området av enhetsrö- ret, om en sådan del är anordnad, kan uppvärmningen av det andra området bli mindre, särskilt betydligt mindre, än uppvärmningen av det första området, så att det andra område kommer att hålla en temperatur, som är lägre än temperaturen i det första området, när solens strålningen in- faller mot solfångaren. Det gäller även om det andra området är anbragt i direkt anslutning till första området såsom vid eller inuti själva solfångaren och exempelvis också träffas av solstrål- ning. Det andra området kan också eller alternativt vara på något lämpligt sätt avskärrnat från solljuset.

En effektiviserad termisk solfångare som har utökad funktionalitet, såsom att den kan användas även för produktion av kyla från solenergi, kan härigenom åstadkommas.

Dessutom kan den kemiska värmepumpen arbeta enligt hybridprincipen och ha en speciellt effektiv utfonnning.

Sålunda kan en kemisk värmepump utformad som ett enhetsrör innefatta exempelvis ett vakuumförseglat rör på så sätt att ett område vid en första ände av enhetsröret används som eva- 534 515 3 porator/kondensor och ett område vid den andra änden enhetsröret används som reaktor och om- rådet mellan de två rörhalvoma används för ångtransport. Processen i den kemiska värmepumpen kan försiggå enligt den s k hybridprocessen, se exempelvis de ovan nämnda publicerade interna- tionella patentansökningarna WO 00/37864 och WO 2007/ 139476. Hybridprocessen innefattar två faser, en laddningsfas och en urladdningsfas. I laddningsfasen torkas ett salt som befinner sig i reaktordelen, så att en ligand eller ett sorbat, tex vatten, fi-igörs från saltet och transporteras i gasform över till evaporatom/kondensorn, där den/det kondenseras. När sedan merparten av den tidigare i saltet bundna liganden förflyttats till evaporatom/kondensom, är den kemiska vänne- pumpen laddad. I urladdningsfasen förflyttas liganden i motsatt riktning och binds åter i saltet.

Nyttan med denna process är att vänneenergi respektive kylenergi kan fås fram liksom i andra värmepumpar.

Vidare kan i den kemiska värmepumpen en matris användas för bärande av och fasthållan- de av saltet, som allmänt benämns aktiv substans, både i dess fasta tillstånd och i dess flytande tillstånd eller dess lösningsfas, se den nämnda internationella patentansökningen WO 2007/ 139476. En sådan matris är typiskt ett inert material såsom aluminiumoxid och det har po- rer, vilka är genomsläppliga för ångfasen av liganden. Vid porernas väggar är den aktiva substan- sen bunden. Matrisen kan vara av ett material, som allmänt innefattar separata partiklar, och kan föreligga t ex i form av ett pulver eller ett hoppressat fibermaterial.

Den kemiska värmepumpen kan allmänt sett utfonnas, så att den enkelt kan byggas ihop med eller ingå i en solfångare. Den kemiska värmepumpen kan också utfonnas, så att den låter sig produceras i en sammanhängande process och därmed möjliggöra massproduktion och samti- digt erhålla en låg produktionskostnad.

En termisk solfångare med inbyggd kemisk värmepump kan, åtminstone i vissa fall med lämplig utformning, ha en eller flera av följande fördelar: - Solstrålningen träffar nära nog reaktordelen hos den kemiskas värmepumpen direkt, så att en mellanliggande hydraulisk energiöverföring helt kan tas bort, och de därmed tillhörande vänne- växlingama. Därmed undviks värmeförluster, som kan uppgå till ca 15 - 40 % av all energi, vilket innebär att den terrniska solfångaren får högre solverkningsgrad. Med högre solverkningsgrad hos varje solfångare kan en solfångaranläggning innefattande solfångare av den här beskrivna typen dimensioneras ned jämfört med en solfångaranläggning innefattande traditionella solfångare i kombination med en absorptionsvårmepump. Detta minskar naturligtvis kostnaden för solfångar- anläggningen och slutanvändarens återbetalningstid minskar.

- En högre temperatur i den kemiska vännepumpens reaktordel kan erhållas vid instrålning, så att andra salter kan användas, som har en större temperaturskillnad, s k AT, varigenom den kemiska 534 515 4 värmepumpen kan göra nyttig (hög exergí) värmeenergi från en relativ kall men fn energikälla eller göra nyttig kylenergi av en vann, fri källa, exempelvis luft av 35°C. Detta innebär att kost- nader för att erhålla en s k vämiesänka kan minskas.

- Det distribuerande hydrauliska systemet för det vännebärande mediet kan utföras enklare och till lägre kostnader.

Ytterligare ändamål och fördelar hos uppfinningen kommer att anges i den följande beskrivningen och delvis vara uppenbara från beskrivningen eller kan erfaras genom utövande av uppfinningen. Ändainålen och fördelama med uppfinningen kan inses och erhållas medelst de förfaranden, processer, organ och kombinationer, som speciellt anges i de vidhängande patent- kraven.

KORT F IGURBESKRIVNIN G Medan de nya särdragen hos uppfinningen anges särskilt i de vidhängande patentkraven, kan en fullständig förståelse av uppfinningen, både vad gäller organisation och innehåll, och av ovan angivna och andra särdrag hos denna vinnas ur och uppfinningen bättre inses genom be- traktande av följ ande detaljerade beskrivning av ej begränsande utföringsfoimer som nedan fram- läggs med hänvisning till de bifogade ritningama, i vilka: - fig. 1 är en perspektivvy av en tennisk solfångare innefattande en kemisk värmepump utförd som ett enhetsrör med rak form, - fig. 2a är en vy liknande fig. l men av ett enhetsrör med böjd form, - fig. 2b är en perspektivvy av en första utföringsfonn av den kemiska värmepumpens inre upp- byggnad, - fig. 2c är en perspektivvy av en andra utföringsform av den kemiska värmepumpens inre upp- byggnad, - fig. 2d är en perspektivvy av en tredje utföringsform av den kemiska värmepumpens inre upp- byggnad, - fig. 3 är en sektionsvy av en termisk solfångare av vakuumsolfångartyp innefattande en kemisk värmepump, utförd som ett enhetsrör, samt en värmeväxlare, - fig. 4 är en sektionsvy av värmeväxlaren i fig. 3, - fig. Sa är en perspektivvy av flera solfångare sammanförda till en solfångannodul, - fi g. 5b är en perspektivvy av flera solfångannoduler sammanförda till en solfängaranläggriing, - fi g. 6 är ett schematiskt diagram av ett solfångarsystem för uppvärmning och kylning av ett hus, - fig. 7a och 7b är schematiska bilder liknande fig. 4 som visar solfångarsystemets funktion på dagen respektive på natten en vinterdag, och - fig. 7c och 7d år scheinatiska bilder liknande fig. 4 som visar solfångarsystemets funktion på 534 515 dagen respektive på natten en sommardag.

DETALJERAD BESKRIVNING En termisk solfångare innefattar en kemisk värmepump 3 av typen enhetsrör, se de ovan nämnda internationella patentansökningama WO 2007/ 139476 och WO 2009/070090, som är ut- formad som ett slutet rör, vilket kan vara relativt lângsträckt, dvs ha ett förhållande mellan dia- meter och längd uppgående till minst 1:10, vanligare kanske minst 1:20, se fig. 1. Ett forsta om- råde 3a vid rörets ena ände, med längd motsvarande exempelvis ungefär hälfien eller något mind- re av rörets totala längd, utgör eller innehåller värmepumpens reaktordel och ett andra område 3e vid rörets andra ände, också med en längd motsvarande exempelvis ungefär hälflen eller något mindre av rörets totala längd, utgör eller innehåller värrnepumpens evaporator-/kondensordel. Även kemiska värmepumpar med annan inre uppbyggnad än den som visas i de nämnda intema- tionella patentansökningama kan givetvis användas såsom kemiska vännepumpar med fast eller flytande aktiv substans eller absorbator.

Enhetsröret 3 kan sålunda innefatta ett första och ett andra område 3a, 3e, vilka är förbund- na med varandra av ett mellanområde 3c. Dessa olika områden av enhetsröret är alltså rördelar, som var och en innefattar ett inre utrymrne. Mellanområdets 3c inre utrymme utgör en kanal för passage av gas av en flyktig vätska mellan de inre utrymmena i det första och det andra området 3a, 3e, dvs mellan den kemiska värrnepumpens reaktordel och evaporator-/kondensordel. Rörde- len i mellanområdet 3c kan vara smalare än fördelarna vid enhetsrörets 3 ändar. Enhetsröret kan såsom visas i fig. 1 ha väsentligen rak utformning, så att dess olika områden 3a, 3e, 3c kan ha samma längdaxel. De olika områdena kan vara cylindriska såsom cirkulärcylindriska och de är då lämpligen också koncentriska, dvs har samma symmetriaxel. Andra utformningar är dock tänk- bara och exempelvis kan det första och det andra området 3a, 3e ha väsentligen rak utfonnning medan mellanområdet 3c är böjt, se fig. 2a. Det första och det andra området 3a, 3e kan då ligga parallellt bredvid eller intill varandra och mellanområdet 3c är därvid U-format, dvs ger en rikt- ningsändring av l80° för fluid, som strömmar genom mellanområdet 3c .

Det första och det andra området 3a, 3e av enhetsröret 3 kan vara omslutna av eller vara inmonterade i var sin värmeisolerande del 5a, Se, som kan utgöras av värmeisolerande skikt, värmeisolerande skal eller värmeisolerande mantlar. De värmeisolerande delarna 5a, 5e hindrar ledning av värme från och till enhetsröret 3, dvs de hindrar enhetsrörets värrneutbyte med omgiv- ningen utanför de värrneisolerande delarna, och de kan vara av termostyp och tex innefatta ett evakuerat utrymme. Åtminstone den värmeisolerande delen Sa vid det område av enhetsröret 3, vilket innehåller reaktordelen, kan vara åtminstone delvis ljusgenomsläpplig, dvs den kan släppa igenom ljus, särskilt solljus. En sådan värrneisolerande del Sa kan utgöras av ett dubbelväggigt 534 515 6 glasrör, vilkets utrymme mellan de båda väggama, dess inre vägg och dess yttre vägg, är tillslutet och evakuerat, dvs innehåller väsentligen vakuum eller gas av lågt tryck såsom gas av mycket lågt tryck, se fig. 3. Vänneisolerande delar 5a, Se av denna utformning kan användas vid enhets- rörets 3 båda områden 3a, 3e.

Vidare kan vid det första området 3a av enhetsröret 3, vilket innehåller reaktordelen, en re- flektor 7 finnas, se fig. 5a. En sådan reflektor 7 har en ljusreflekterande yta, som reflekterar ljus, vilket inkommer i en eller flera förutbestämda riktningar, mot det första området av enhetsröret och särskilt mot en solfångande yta vid detta område, se nedan. Ett enhetsrör 3 med tillhörande värmeisolerande delar 5a, Se och reflektor 7 kan då utgöra en solfångare eller en solfångarenhet eller ett solfängarelement 9. Reflektom 7 kan innefatta en på lämpligt sätt böjd metallplåt 7' och samma metallplåt 7' kan såsom visas innefatta böjda partier, vilka utgör reflektorer för flera intill varandra liggande solfångare 9. En solfângarmodul 9' kan då innefatta ett antal solfångare 9, vilka har reflektorer 7 bildade av samma metallplåt.

Flera solfångannoduler 9' kan sättas samman efter energibehov, se fig. 5b. Sålunda kan, så- som visas för fallet med raka enhetsrör 3, reflektorplåten 7' i varje modul 9' ha partier 7", vilka är lämpliga att uppta de andra områdena 3e av enhetsrör ingående i en annan solfångarmodul. Dessa partier kan då vara utformade, så att de inte reflekterar solljus mot de andra områdena. Profilen hos reflektorplåten 7' innefattar då, vid passage över plåten i tvärled, först tex ett parti 7 för re- flektion av solljus mot ett enhetsrörs första område 3a, därefter ett parti 7" för mottagande av det andra området 3e hos ett annat enhetsrör, däreñer åter ett parti 7 för reflektion av solljus mot det första området hos ett enhetsrör, etc.

Vid det område 3a av enhetsröret 3, som innehåller reaktordelen, kan också en strålnings- mottagande del finnas anordnad med en solfångande yta, som är utformad att omvandla solenergi till värme. En sådan solfångande yta kan vara utformad som ett ljusabsorberande skikt ll av lämpligt ljusabsorberande material. Det ljusabsorberande skiktet kan vara anbragt på den yttre ytan av en värmeväxlare eller värmeöverförande del, se fig. 3. Altemativt kan ett sådant skikt vara anbragt på eller ingå i den vänneisolerande delen 5a. Sålunda kan skiktet vara anbragt vid eller på en inre yta av den värmeisolerande delen Sa, såsom på den mot axeln vettande inre ytan av den inre glasväggen i ett dubbelväggigt tennosrör, eller också kan ett sådant skikt finnas den yttre, bort från axeln riktade ytan av den inre glasväggen. Den strålningsmottagande delen utgörs i respektive fall av partier av den vänneöverförande delen, av den vänneisolerande delen eller av den inre väggen av tennosröret.

Den av den solfångande ytan bildade värmen kan, om så erfordras, överföras till enhetsrö- rets 3 reaktordel via en värmeöverfórande del l3a, här även benämnd värmeväxlare, exempelvis 534 515 7 utformad såsom visas i fig. 3 och 4. Denna värmeöverförande del l3a har tre värmeöverförings- ytor, som angränsar till: A) enhetsröret 3, B) metallrör 17, vilka är kopplade till ett distributions- system för värme och/eller kyla, respektive C) den värrneisolerande delen Sa.

Vart och ett av enhetsrörets 3 första och andra områden 3a, 3e är sålunda i detta fall omgi- vet av en värmeöverförande del 13a, 13c för kylning eller uppvärmning av ett värmebärande me- dium såsom vatten eller omvänt för att enhetsrörets första och andra områden ska kunna bli kylda eller uppvärmda av det värrnebärande mediet, se fig. 3 och 4. En sådan värrneöverförande del 13a, 13e kan vara utformad som en böjd metallplåt 15, exempelvis av aluminium eller koppar, vilken innefattar en yttre del 150 för kontakt med och anliggning mot den inåt vettande ytan hos den värrneisolerande delen Sa, Se och en inre del l5i för kontakt med och anliggning mot den yttre ytan hos respektive område 3a, 3e av enhetsröret 3. Den böjda plåten har då en längsgående bockning l5b eller omböjning av l80°, vilket medför att dess inre del l5i och yttre del 150 kan vara segment av koncentriska cylindrar, så att dessa delar är parallella med varandra. Vid den böjda delen l5b kan längsgående metallrör 17, i vilka det värmebärande mediet strömmar, vara placerade och då kan metallrören ligga inom den böjda delen för att åstadkomma god värmele- dande kontakt mellan metallplåten 15 och metallrören 17.

I utförandet enligt fig. 4 visas ett utförande med en böjd plåt 15, som har två bockningar l5b av 180°, vilka sträcker sig parallellt med varandra och vilka när plåten 15 år anbragt omkring ett enhetsrör 3 ligger relativt nära varandra. För att hålla de två metallrören 17 på plats inuti de om- böjda partiema l5b kan hakar 23 användas, som är anbragta på visst avstånd från varandra i plå- tens 15 och rörens 17 långdriktning.

Enhetsrörets 3 reaktordel och evaporator/kondensordel kan vara uppbyggda exempelvis så- som visas i den ovan anförda internationella patentansökningen WO 2007/ 139476. Matrisen är då anbragt i form av en "matta": Matrismatta Matrisen 31 är fastklämd mellan ett vänneledande metallnät 39 och enhetsrörets 3 inner- vägg, se fig. 2d. Metallen i nätet 39 kan exempelvis vara koppar eller rostfritt stål. Matrisen ligger därmed som en matrismatta mot innerväggen hos en rördel 3a, 3e ingående i enhetsröret 3 och innefattar hål 40 utfonnade för effektiv ångtransport inom matrisen 31. En kanal 35 skapas längs rördelens axel, i vilken kanal 35 ånga eller gas kan passera. Dessutom kan transport av ånga eller gas till och från matrisen ske via hålen 40 i matrismattan och genom metallnätet 39.

Två andra möjliga utföringsforrner av enhetsrörets 3 reaktordel och evaporator/kondensor- del skall nu beskrivas, i vilka det absorberande materialet, dvs matrismaterialet, är anbragt i rems- form längs den inre väggytan av respektive del 3a, 3e av enhetsröret. Mellan de i axiell led rikta- 534 515 8 de ytorna hos remsorna finns fria utrymmen för passage av ånga från och till materialet och till respektive från en central genomgående kanal 35.

Matris mellan metallbrickor Vart och ett av enhetsrörets 3 två områden 3a, 3e är fyllt med centrumhålade matrisbrickor 31, som är varvade med centrumhålade värmeledande metallbrickor 33, 34, exempelvis av kop- par eller rostfritt stål, se fig. 2b. En första centrumhålad metallbricka 33 är placerad längst ner i en vid ena änden till sluten rördel 3a, 3e, följd av en därpå anbragt centrumhålad matrisbricka 31 och en på denna placerad andra centrumhålad metallbricka 34. Den andra metallbrickan 34 inne- fattar fler hål 37 utöver ett centrumhål 36, se fig. 2b. Dessa tre brickor 33, 31, 34 bildar en enhet.

Mellan varje sådan enhet är ett distansrör, ej visat, placerat fór att åtskilja enheterna från varandra och fór att tillåta passage av ånga mellan enhetema. Centrumhålen 36 hos varje enhet bildar den centrala genomgående kanalen 35, vilken sträcker sig längs axeln hos rördelen 3a, 3e och i vilken ånga eller gas kan passera. Ånga eller gas kan även passera genom de ytterligare hål 37, som finns i den andra metallbrickan 34 i varje enhet.

Matris i skruvforrn Matrisen 31 är fastklämd mellan ett värmeledande metallnät 38 och enhetsrörets 3 inner- vägg, se fig. 2c. Metallen i nätet 38 kan exempelvis vara koppar eller rostfritt stål. Matrisen 31 och metallnätet 38 sträcker sig i form av en skruv eller helix längs innerväggen hos en rördel 3a, 3e ingående i enhetsröret 3, så att en kanal 35 skapas längs rördelens axel, i vilken kanal 35 ånga eller gas kan passera. Dessutom anpassas stigningen i skruven eller helixen så att mellanrum bil- das mellan varje stigningsvarv, varvid passage av ånga även tillåts genom skruven eller helixen. Även genom metallnätet 38 kan ånga eller gas transporteras till och från matrisen 31.

Förfarandena för laddning och urladdning av den kemiska värrnepumpskomponenten är de- samma som for tidigare beskrivna kemiska värmepumpar enligt hybridprincipen med matriskon- struktion.

Nu skall ett exempel på användning av solfångaren beskrivas.

Soldrivet system fór leverans av värme och kyla till ett hus Systemet består av föreliggande termiska solfångare 51 innefattande en kemisk värmepump 3 enligt ovan, husets ordinarie värme/kylsystem 53, en vännesänka och ett islager i en tank 55, se fig. 6. Dessutom kan systemet innefatta ett system 57 för distribution av tappvannvatten och en Swimmingpool 59.

Utöver allt vad en traditionell solfångare klarar av, kan föreliggande termiska solfångare innefattande en kemisk värmepump även leverera värme dygnet runt och dessutom kyla, se fig. 7a - 7d. 534 515 9 I tig. 7a och 7b visas sålunda systemets fimktion en typisk vinterdag, då systemet levererar värme till huset under dagen respektive under natten. Under dagen mottar solfångaren 51 energi från solljus och därvid laddas också den kemiska vännepumpen 3 genom att dess reaktordel upp- värrns mer än dess evaporator-/kondensordel. Vid laddningen bildas vänne i evaporator-/konden- sordelen, och denna värme överförs via dess värmeväxlare och det värmebärande mediet till hu- sets värmesystem 53 och eventuellt också dess system 57 för tappvarmvatten. När solstrålningen har upphört, urladdas den kemiska värmepumpen 3 och då uppvärms reaktordelen. Värme från reaktordelen transporteras med hjälp av dess värrneväxlare och det värmebärande mediet till hu- sets uppvärmningssystem. l fig. 7c och 7d visas funktionen en typisk sommardag, då systemet levererar kyla till huset under dagen respektive under natten. Under dagen mottar solfångaren 51 energi från solljus och därvid laddas också den kemiska värmepumpen 3 genom att dess reaktordel uppvänns mer än dess evaporator-/kondensordel. Vid laddningen bildas värme i evaporator-/kondensordelen, och denna vänne kan via dess värmeväxlare och det värmebärande mediet överföras till husets system 57 för tappvarmvatten. När solstrålningen har upphört, urladdas den kemiska värmepumpen och då uppvårms reaktordel, medan evaporator-/kondensordelen blir kallare. Kylt värmebärande me- dium från evaporator-/kondensordelen leds till husets kylsystem 53.

Fördelar med den här beskrivna terrniska solfångaren innefattande en kemisk värmepump jämfört med en separat solfångare och separat kemisk värmepump kan innefatta en eller flera av följande: l. Ingen värmepump behövs inomhus. 2. Systemet kan distribuera värme och kyla genom lufi i stället för vätska. Detta leder till lägre systemkostnader och färre driftsstörningar. 3. Hela kapaciteten hos den kemiska värmepumpen används, när det mitt på dagen är nödvändigt att ta emot toppeffekten från solen, dvs. när lagring behövs som mest. När kyla produceras natte- tid, produceras den, när det är som enklast under dygnets kallaste tid och då med hela den ke- miska värmepumpens kapacitet, vilket ger ett bättre kyl-COP samt att det i både vid laddning och urladdning behövs en mindre anläggning. 4. En kombinerad solfångare och kemisk värmepump minskar åtgången av dyra material.

. Vänneförluster reduceras till ett minimum när solenergin inte behöver transporteras i ett rörsy- stem. 6. Med små värmeförluster kan systemet drivas med högre temperaturer på värmesärikan, vilket betyder: i) Dyra delar av rörsystemet kan tas bort eftersom man inte längre behöver pumpa det heta sol- 534 515 fångarvattnet. ii) Värmesänkan kan integreras i solfångaren, varför behov av installation av kyltom och borrhål kan minskas. iii) Låg kostnad för erforderlig elektrisk energi vid drift på grund av lägre pumpbehov. iv) De extremt små törlustema möjliggör vidare att systemet kan drivas med högre temperatur. v) Kvalitetskyla med isproduktion sommartid. vi) Kvalitetsvänne där kondensom producerar användbart tappvarrnvatten. I stället för att som idag använda förvärmning av tappvarmvatten kan direktuppvännning av tappvatten åstadkom- mas, vilket förenklar systemet. vii) Kvalitetsvärrne vintertid där för första gången värme kan produceras dygnet även om det är minusgrader utomhus. Ingen övrig ackumulering av värme behövs. 7. Systemet kan fritt dimensioneras efter slutanvändarens behov alltifrån en solfångare till tusen solfångare för lägenheten, villan, hotellet, kontoret eller industri. Systemet är fullständigt modul- ärt och endast en typ av slutprodukt behöver tillverkas.

Claims (27)

10 15 20 25 30 534 515 I/ PATENTKRAV

1. l. Solfångare innefattande en första rörledning (17) utformad att innehålla ett värmebärande medium för värrneöverföring mellan solfängaren och en omgivande miljö, varvid solfångaren in- nefattar en kemisk värmepump (3) innehållande en aktiv substans och en flyktig vätska, som kan absorberas av substansen vid en första temperatur och desorberas av substansen vid en andra hög- re temperatur, och den kemiska vännepumpen innefattar: - ett första område (3a) innefattande en reaktordel, som innehåller den aktiva substansen och är utförd att uppvärmas och kylas av yttre medium, varvid det första området är placerat att bli upp- värmt av solljuset, när solstrålning träffar solfångaren för laddning av den kemiska värmepum- PCH, - en evaporator-/kondensordel, som innehåller flyktig vätska i kondenserad form och är utförd att uppvärmas och kylas av yttre medium, och - en passage för den flyktiga vätskans ångfas, som förbinder reaktordelen och evaporator-/kon- densordel en med varandra, kännetecknad av - att den kemiska värmepumpen (3) är utförd som ett hermetisk tillslutet enhetsrör, så att det förs- ta området (3 a) har en längdriktning, och - att den första rörledningen (17) över det första området (3a) löper i det första områdets längd- riktning i vänneledande kontakt med enhetsröret (3) i det första området.

2. Solfångare enligt krav 1, kännetccknad av att en strålningsmottagande del (l3a), som är utformad med en yta (1 l) för omvandling av solstrålning till värme och som är i värmeledande kontakt med det första området (3a).

3. Solfångare enligt krav 2, kännetecknad av att den strålningsmottagande delen (l3a) är i värmeledande kontakt också med den första rörledningen (17).

4. Solfångare enligt något av krav 1 - 3, kännetecknad av att enhetsröret (3) är omgivet av en värmeisolerande del (Sa, 5e).

5. Solfångare enligt krav 4, kännetecknad av att den vänneisolerande delen (Sa, Se) är av temiostyp innefattande ett evakuerat utrymme.

6. Solfångare enligt krav 4, kännetecknad av att den vänneisolerande delen (Sa, Se) är av terrnostyp innefattande ett evakuerat utrymme beläget mellan en yttre vägg och inre vägg, varvid den inre väggen vid det första området (3a) vid sin utåt riktade yta innefattar den strålningsmotta- gande del, som är eller har en yta (11) anordnad fór omvandling av solstrålning till värme och som är i värmeledande kontakt med det första området (3 a).

7. Solfångare enligt krav 6, kännetecknad av att den strålningsmottagande delen (l3a) är i 10 15 20 25 30 534 515 /21 värmeledande kontakt också med den första rörledningen (17).

8. Solfångare enligt något av krav l - 7, kännetecknad av att ett andra område (3e) av en- hetsröret (3), vilket innehåller den kemiska värrnepumpens evaporator-/kondensordel, är utformat och/eller placerat, så att när solstrålning träffar solfångaren, det andra området uppvärrns mindre än det första området (3e).

9. Solfångare enligt något av krav 1 - 8, kännetecknad av att ett andra område (3e) av en- hetsröret (3), vilket innehåller den kemiska värmepumpens evaporator-/kondensordel, är placerat bakom det första området (3a) sett i solstrålningens riktning.

10. Solfångare enligt något av krav 1 - 9, kännetecknad av en första värmeöverförande del (l3a), som är placerad i direkt värmeledande kontakt med det första området (3a) och med den första rörledningen (17).

11. ll. Solfångare enligt krav 10, kännetecknad av att den första vänneöverförande delen (l3a) innefattar en inre del (1 5i), som anligger mot det första området (3a) och har fonnen av ett ark eller av en böjd plåt, vilken omger en del av eller väsentligen hela det första området.

12. Solfångare enligt krav ll, kännetecknad av att den första värmeöverförande delen (l3a) innefattar en yttre del (150), som omger väsentligen hela den inre delen (l5i).

13. Solfångare enligt krav 12, kännetecknad av att de inre och yttre delama (15i; 150) av den första värmeöverförande delen ( 13a) är förbundna av en mellandel (15b), som är anbragt di- rekt mot ytan av den första rörledningen (17).

14. Solfångare enligt krav 10, kännetecknad av - att enhetsrörets (3) första del (3a) är omgivet av en värmeisolerande del (Sa) av termostyp inne- fattande ett evakuerat utrymme beläget mellan en yttre vägg och inre vägg, och - att den första vämieöverförande delen (l3a) anligger mot den inre väggen av den vänneisole- rande delen (Sa), mot det första området (3a) och mot den första rörledningen (17).

15. Solfångare enligt krav 14, kännetecknad av att den första värmeöverförande delen (l3a) innefattar en inre del (l5i) och en yttre del (150), varvid den yttre delen omger väsentligen hela den inre delen och anligger mot den värmeisolerande delens (Sa) inre vägg.

16. Solfångare enligt något av krav 1 - 15, kännetecknad av en andra värmeöverförande del (13e), som är placerad i direkt värmeledande kontakt med ett andra område (3 e) av enhetsrö- ret (3), vilket innehåller den kemiska värmepumpens evaporator-/kondensordel, och med en and- ra rörledning, som är utformad att innehålla ett värmebärande medium för värmeväxling mellan solfängaren och en omgivande miljö.

17. Solfångare enligt krav 16, kännetecknad av att den andra värmeöverförande delen (1 3e) innefattar en inre del, som anligger mot det andra området (3e). 10 15 20 25 30 534 515 /3

18. Solfångare enligt krav 17, kännetecknar! av att den inre delen har formen av ett ark el- ler av en böjd plåt, som omger en del av eller väsentligen hela det andra området (3e).

19. Solfångare enligt krav 18, kännetecknad av att den andra värmeöverförande delen (l 3e) innefattar en yttre del, som omger väsentligen hela den inre delen.

20. Solfångare enligt krav 19, kännetecknad av att de inre och yttre delarna av den andra värmeöverförande delen (l3e) är förbundna av en mellandel, som är anbragt direkt mot ytan av den andra rörledningen.

21. Solfångare enligt något av krav 1 - 20, kännetecknad av en reflektor (7) för solljus, som är anordnad att reflektera solstrålning för uppvännning av det första området (3a).

22. Solfångare enligt krav 21, kännetecknad av att reflektom (7) är en del av reflektorplåt (7'), som innehåller första partier fór reflektion av solstrålning fór ett flertal bredvid varandra an- ordnade första enhetsrör (3) och tillhörande första rörledningar (17).

23. Solfångare enligt krav 22, kännetecknad av att reflektorplåten (7') innehåller andra partier (7"), vilka är belägna mellan de första partiema (7) och är anordnade för upptagande av ett andra område (3e) hos andra enhetsrör (3), som innehåller evaporator-/kondensordelen hos den kemiska värmepumpen och som är anbragta mellan de första enhetsrören och tillhörande första rörledningar (17).

24. Solfångare enligt något av krav 1 - 23, kännetecknad av - att reaktordelen innehåller en matris (31) fór den aktiva substansen, så att den aktiva substansen både i fast tillstånd och i flytande tillstånd eller lösningsfas år kvarhållen i och/eller bunden till matrisen, - att evaporator-/kondensordelen innefattar ett poröst, för den flyktiga vätskan genomsläppligt material, och - att den kemiska värmepumpen (3) i fonn av ett enhetsrör innefattar ett andra område (3e), som innehåller evaporator-/kondensordelen hos värmepumpen, varvid matrisen (31) respektive det ge- nomsläppliga materialet är anordnade i remsforrn vid väggen i respektive område (3a; 3e) av en- hetsröret, så att en central genomgående passage (35) finns i vardera området.

25. Solfångare enligt krav 24, kännetecknad av att matrisen (31) och det genomsläppliga materialet är begränsade eller fasthållna av värrneledande material (38, 39), som åtminstone delvis är försett med öppningar (37) för att möjliggöra transport av ånga till och från matrisen respektive det genomsläppliga materialet.

26. Solfångare enligt krav 24 eller 25, kännetecknad av att matrisen (31) och det genom- släppliga materialet är anordnade som skikt placerade mellan brickor (33, 34) försedda med cent- rumhål. 534 515 /H

27. Solfångare enligt krav 25, kännetecknad av att matrisen (31) och det genomsläppliga materialet är anordnade i skruvform, fasthållna av det vänneledande materialet (38).