Solarklimaanlage

Solare Kühlung: Solare Kühlung und Klimatisierung durch Adsorption

Solare Kühlung Adsorption

LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Cherbuin Julien Mayor. Projektleitung: Philippe Dind

Der Zweck dieses Artikels ist es, das Prinzip der solaren Kühlung Adsorption einzuführen, die einfach für die Kälte mit Sonnenstrahlung ermöglicht.

Was ist Solarkühlung?

Das Labor für Solarenergie und Bauphysik1 (LESBAT) der Haute Ecole d'Ingénieurs und der Gestion des Kantons Waadt (HEIG-VD) in der Schweiz ist seit mehr als zwei Jahrzehnten auf dem Gebiet der erneuerbaren Energien tätig.

Die Entwicklung von Solar-Adsorptionskältemaschine ist eine der Hauptachsen der Forschung in den letzten Jahren angewandt.

Diese Systeme wurden ursprünglich für die Kälteerzeugung in nicht elektrifizierten Gebieten der Länder der Sahelzone, wo eine Kühlung für die Lagerung von medizinischen und Lebensmittelprodukten gesucht.

Basierend auf der Arbeit von verschiedenen Forscherteams in 80 Jahren haben wir 1999 eine Demonstration Prototyp gemacht haben, und verschiedene Laborprototypen ein Sonnen Sorptionskühler dessen zu erreichen Konstruktion ist in Kleinserien im Land möglich Entwicklung.

Wir begleiteten unsere Entwicklung durch Technologietransfer mit dem Ouagadougou Ökologische Zentrum.

In diesem Artikel stellen wir das Funktionsprinzip der Solar Kühlschränke Adsorption, Beispiele für konstruktive Entwicklungen und Technologietransfer in Burkina Faso.

Die Finanzierung dieser experimentellen Entwicklung erfolgte hauptsächlich durch die GEBERT RÜF FOUNDATION (Basel - Schweiz).

Warum solare Kühlung?

Eine alternative und saubere Lösung für die Entwicklungsländer Medikamente und Lebensmittel zu speichern.

Solarkühlung ist eine Alternative zu den folgenden:

    • Absorptionskälte (nicht Adsorption), die auch in der Kälte heiß verwandelt aber erfordert höhere Temperaturen, deren Verbrennung,

 

    • der Vektor durch einen thermodynamischen Kältekältemittelkreislauf einschließlich der Pumpe wird von einem Generator gespeist,

 

    • elektro-solare Kühlung, die ein Hauptproblem bei der Speicherung elektrischer Energie darstellt (Batterien mit sehr kurzer Lebensdauer usw.)

Keine dieser drei Lösungen erfüllt die Anforderungen der Entwicklungsländer perfekt, da sie Kohlenwasserstoffe verbrauchen (selten und teuer in Afrika) und CO3 zurückweisen oder die verwendeten Technologien (Batterien, Kühlflüssigkeiten usw.) indirekt verschmutzen.

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Solare Klimaanlagen durch Adsorption unter direkter Umwandlung von Solarthermie in Kälte weisen solche Nachteile nicht auf.

Wie funktioniert die solare Adsorptionskühlung?

Adsorption ist das Phänomen, das auftritt, wenn ein Gleichgewicht zwischen einem Gas und einem festen auffällig.

Die Konzentration von Gasmolekülen ist nahe der Oberfläche des Feststoffs immer höher als in der Gasphase. Somit sind die Oberflächenatome in jedem Festkörper nicht kompensierten Anziehungskräften senkrecht zur Oberfläche ausgesetzt. Das Gleichgewicht dieser Kräfte wird teilweise durch die Adsorption von Gasmolekülen wiederhergestellt.

Es wird häufig als Drehmoment bezeichnet, wenn es sich um Adsorption handelt. Das Paar besteht aus einem Adsorbens (fest) und einem Adsorbat (Flüssigkeit, die als Kältemittel wirkt).

Der Körper verwendet als Adsorbentien sind in der Regel Körper, der eine sehr große Außenfläche aufweisen. Wir können aktivierte Aluminiumoxide nennen, Aktivkohlen, Kieselgele und Zeolithe. Die Wahl des Adsorbens wird am Verdampfer und der Temperatur an der heißen Quelle auf der gewünschten Temperatur abhängen (Kollektor).

Der andere Teil des Paares (das Adsorbat) muss zwei wesentliche Bedingungen erfüllen: eine hohe latente Verdampfungswärme aufweisen und aus kleinen Molekülen bestehen, die leicht adsorbierbar sind. Die Flüssigkeiten mit diesen Eigenschaften sind insbesondere Wasser, Ammoniak, Methanol und Kohlendioxid. Zusätzlich zu diesen beiden "physikalischen" Bedingungen müssen die Art der Flüssigkeit sowie ihre Gefährlichkeit (Entflammbarkeit, Toxizität usw.) berücksichtigt werden.

Unsere Anwendungen sind nacheinander die Aktivkohle-Methanol-Paare, Kieselgel-Wasser- und Wasser-Zeolith verwendet. Die Verwendung dieser Paare erfordert ein durchschnittliches Unterdruckniveau (10-3 mbar) auf ein Minimum, das Vorhandensein von nichtkondensierbaren Gasen zu reduzieren, die den Durchgang der Dämpfe des Adsorbats behindern könnten. Der Zyklus arbeitet intermittierend, weil die Kälte nur während der Nacht erzeugt wird.

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Kühlschränke wie vorgesehen in unseren Entwicklungen vier Hauptelemente sind:

    • Der Adsorber-Sensor: Teil, der das Adsorbens enthält, das durch Sonnenstrahlung erwärmt wird, mit der Wirkung von
      Desorption des Adsorbats.

 

    • Der Kondensator: Mit diesem Element werden die im Sensor-Adsorber desorbierten Adsorbatdämpfe kondensiert.

 

    • Die Kühlkammer: Dieses Element ist der nützliche Teil des Kühlschranks, bestehend aus der isolierten Kammer und dem Verdampfer, der das Adsorbat in flüssiger und fester Form umfasst.

 

    • Autonome Ventil: Körper der Hochdruckteil des Niederdruck zu trennen. Dieser Körper entwickelt LESBAT ist automatisch und hat keine elektronischen (patentiert).

Betriebszyklus

Die Solar-Kühlschrank arbeitet auf einer Adsorptionswärme Zyklus. Zyklus
kann wie unten erläutert in vier verschiedene Phasen unterteilt werden. In dieser Tabelle geben wir auch den im Diagramm von Clausius-Clapeyron (Ln (P) (Druck) als Funktion von (-1 / T) (Temperatur)) dargestellten Zyklus an.


Vorteile / Nachteile der Klimaanlage Adsorption

Nachteile:

    • Zeiten (zumindest) 12h Produktion zwischen warmen und kalten Produktion (dies könnte ganz leicht lösbar durch Pufferbatterien sein)

 

    • Benötigen Sie eine kalte Quelle (nachts), um den „kalten“ Adsorptionszyklus zu erzeugen

 

    • COP weit (1 / 10 ungefähr) unterhalb der Kompressorkühlmaschinen (aber ist es wirklich wichtig, da die Sonnenquelle ist quasiement unbegrenzt?)

Avantages:

    • Es wird keine andere Energiequelle als die Sonne (oder eine andere Wärmequelle, wie z. B. Wärmeverlust) benötigt.

 

    • Keine beweglichen Teile (mit Ausnahme der Shutter), Wartung ist viel einfacher.

 

    • Möglichkeit der Verwendung von Kühlflüssigkeiten so einfach wie Wasser!

 

    • COP-Äquivalent zu etwas höher als elektro-solare Klimaanlage (Photovoltaik-Module, die einen mechanischen Kühlkreislauf versorgen), die Nachteile weniger (Verschleiß und Verschmutzung der Batterien, Wartung…)!

Wirtschaft

In Bezug auf die Herstellungskosten eines Adsorptions-Solarkühlschranks, der wie in diesem Artikel beschrieben aufgebaut ist, ist es sehr schwierig, Zahlen zu formulieren.

Die Kosten für einen in der Schweiz oder in Frankreich entwickelten Prototyp haben nichts mit dem Selbstkostenpreis eines Kühlschranks zu tun, der in Burkina Faso mit qualifizierten Arbeitskräften des Landes einige Dutzend Exemplare pro Jahr gebaut wird (Ziel) zuerst gezielt). Dieser Preis würde bei Massenproduktion umso mehr auf Tausende Exemplare pro Jahr in einer automatisierten Linie hier oder in Afrika fallen.

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Eine Marktstudie, die 2002 vom CEAS-BF in Burkina Faso durchgeführt wurde, ergab, dass mehr als hundert 300-Liter-Adsorptions-Solarkühlschränke drei Jahre lang pro Jahr mit NGOs, Krankenhäusern, von Burkinabé Hotels und landwirtschaftlichen Genossenschaften unter der Bedingung, dass der Verkaufspreis 750 CFA-Franken (rund 000 €) nicht überschreitet.

Die Herausforderung ist eine zweifache: die Marktnachfrage nach Produktionsstart in einem Handwerk zu treffen und über, ohne den Verkaufspreis genannt zu produzieren und ab. Die aktuellen Marktbedingungen und der Preis der Arbeit Burkinabe machen uns denken, dass die CEASBF der Lage ist, diese Herausforderung zu bewältigen.

Fazit

Die auf dem Gebiet der Adsorptions-Solarkühlung innerhalb von LESBAT durchgeführten Experimente haben es ermöglicht, alle mit dieser Technik verbundenen Schwierigkeiten zu verstehen.

Damit es sich ausbreiten kann, ohne Fehler zu erleiden, die es diskreditieren könnten, ist es wichtig, die Weitergabe von Wissen an Entwicklungsländer durch die Schaffung oder Stärkung wirksamer Fähigkeiten vor Ort zu unterstützen, wie wir es uns bemüht haben im Rahmen unserer Zusammenarbeit mit CEAS-BF.

Konstruktive Veränderungen in unserem Sonnenkältesysteme konstruktiv eine Vereinfachung bei gleichbleibender Leistung. Dieses Ziel wird erreicht. Das Ergebnis des Projekts ist die Grundlage kleine Kühler zu entwickeln. Dadurch wird die optimale Größe des Raumes definieren unter Berücksichtigung der technologischen Grenzen unseres Systems.

Die solare Adsorptionskühlung ist Teil des Lösungsspektrums für die Umweltprobleme, die durch unseren übermäßigen Verbrauch fossiler Brennstoffe verursacht werden.

Darüber hinaus sollte die Qualität der vied'un viele Menschen zu verbessern, vor allem die Sahel-Länder, ihnen den Zugang zur Erhaltung von Arzneimitteln, Impfstoffen und Nahrung zu geben.

Mehr:
- LESBAT-Site
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- Allgemeine und Arbeitsprinzip
- Optimierung des Solarkollektors
- Präsentationstafel solare Kühlung: Betriebs
- Präsentation des Solar-Luftkollektor: Afrikanische Zusammenarbeit

4 Kommentare zu „Solare Kühlung: Solare Kühlung und Klimatisierung durch Adsorption“

  1. Hallo, ich bin ein Forscher und Erfinder, für Umweltsysteme, den Artikel über Kühlung. Ich finde die Themen interessant, weil ich selbst nach Mitarbeitern suche, die ich ausstellen und einen Prototyp für meine Idee erstellen kann. Ich könnte Ihnen eine Ergänzung geben, sobald Sie Verabschieden Sie sich von mir

  2. Hallo
    Ich habe eine Energielizenz. Wir wurden nach den verschiedenen Anwendungen der Adsorptionskältemaschine (Konservierung von verderblichen Lebensmitteln und Pharmazeutika) gefragt.
    Ich hätte gerne Links, auf die ich nicht mehr zugreifen kann, um endlich mein Projekt voranzutreiben
    herzlich

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