Solkyl eller luftkonditionering-adsorptionskylning


Dela den här artikeln med dina vänner:

Adsorption solkylning LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Cherbuin, Julien Mayor. Projektledare: Philippe Dind

Syftet med denna artikel är att introducera dig till principen om sol adsorption kylning som helt enkelt låter bli kallt med solstrålning.

Sammanfattning

Laboratoriet för solenergi och fysik Bâtiment1 (LESBAT) av High School of Engineering and Management i kantonen Vaud (HEIG-VD) i Schweiz har varit aktiv inom området förnybar energi för mer än två decennier.

Utvecklingen av sol adsorption kylskåp är en av de viktigaste axlarna av tillämpad forskning de senaste åren.

Dessa system var ursprungligen planerade för produktion av kyla i icke-elektrifierade områden i länderna i Sahel-zonen där kylning söks för bevarande av medicinska och livsmedelsprodukter.

Baserat på arbete som utförs av olika forskargrupper i 80 år har vi gjort 1999 en demonstration prototyp och olika laboratorieprototyper för att uppnå en sol sorption kylare vars konstruktion är möjligt i små serier i landet utvecklas.

Vi åtföljde vår utveckling genom en tekniköverföring med Ecological Center Ouagadougou.

I den här artikeln presenterar vi driftsprincipen för sol adsorptionskylskåp, exempel på konstruktiv utveckling samt tekniköverföring till Burkina Faso.

Finansieringen för denna experimentella utveckling skedde huvudsakligen av GEBERT RÜF FOUNDATION (Basel - Schweiz).

Varför solkylning?

Föreslå en alternativ och ren lösning för utvecklingsländerna att lagra droger och mat.

Solar luftkonditionering är ett alternativ till följande lösningar:

  • absorptionen (och icke-adsorption) kylning som också omvandlar hetet till kallt men som kräver högre temperaturer inklusive förbränning,
  • konventionell kylning genom en termodynamisk kylkrets, vars pump drivs av en generator,
  • Elektrisk-solkylning som medför stort problem med lagring av elektrisk energi (batterier vars livslängd är mycket reducerad ...)

Ingen av dessa 3-lösningar uppfyller perfekt utvecklingsländernas behov, eftersom de förbrukar kolväten (sällsynta och dyra i Afrika) och avvisar CO2 eller förorenar indirekt av de använda teknikerna (batterier, kylmedel ...).

Solar adsorption luftkonditionering med direkt omvandling av solvärme till kyla, uppvisar inte några nackdelar.

Hur fungerar solkylning genom adsorption?

Adsorption är fenomenet som uppstår vid upprättandet av en balans mellan en gas och en fast substans.

Koncentrationen av gasmolekyler är alltid större nära fastämnets yta än i gasfasen. Således är ytatomerna i någon fast substans föremål för oöverträffade attraktionskrafter vinkelräta mot ytan. Jämvikten av dessa krafter återställs delvis genom adsorption av gasformiga molekyler.

Det talas ofta som ett par när man hänvisar till adsorption. Paret består av en adsorbent (fast substans) och ett adsorbat (vätska som fungerar som kylmedel).

De kroppar som används som adsorbenter är i allmänhet kroppar som har en mycket stor yttre yta. Vi kan nämna aktiverade aluminiumoxider, aktiverade kol, kiseldioxidgeler och zeoliter. Valet av adsorbent kommer att baseras på önskad temperatur vid förångaren och temperaturen som finns tillgänglig vid varmkällan (solfångare).

Den andra delen av paret (adsorbatet) måste uppfylla två väsentliga förutsättningar: att ha en stor latent förångningsvärme och vara tillverkad av små molekyler, lätt adsorberbar. Vätskor som har dessa egenskaper innefattar vatten, ammoniak, metanol och koldioxid. Förutom dessa två förhållanden med "fysisk" karaktär är det nödvändigt att ta hänsyn till vätskans natur och dess farlighet (brandfarlighet, toxicitet, ..).

Våra tillämpningar använde successivt karbon-metanol, silikagel-vatten och zeolit-vattenpar. Användningen av dessa par åstadkommer en genomsnittlig vakuumnivå (10-3 mbar) för att minimera närvaron av inkondensabla gaser som kan hindra passagen för adsorbatångorna. Cykeln löper intermittent eftersom det endast produceras kallt under natten.

Kylskåp som utformats i vår utveckling har fyra huvuddelar:

  • Adsorber-sensorn: del som innehåller adsorbenten som värms upp av solstrålning, med effekten av
    desorption av adsorbatet.
  • Kondensorn: detta element tjänar till att kondensera adsorbatångorna desorberade i sensorns adsorber.
  • Kylkammaren: Detta element är den användbara delen av kylskåpet, som består av den isolerade kammaren och förångaren innefattar adsorbatet i flytande och fast form.
  • Den autonoma ventilen: Kropp som tillåter att separera högtrycksdelen av lågtrycksdelen. Detta organ som utvecklats vid LESBAT är automatiskt och har ingen elektronik (registrerad modell).

Operationscykel

Solkylskåpet arbetar enligt en termisk cykel för adsorption. Cykeln
kan delas in i fyra separata faser som förklaras nedan. Vi ger också i denna tabell cykeln representerad i Clausius-Clapeyron-diagrammet (Ln (P) (tryck) som en funktion av (-1 / T) (temperatur)).


Fördelar / Nackdelar med adsorption luftkonditionering

nackdelar:

  • Tidpunkt för (åtminstone) 12h mellan produktion av hett och kallframställning (detta kan vara ganska enkelt lösligt genom buffertackumulatorer)
  • Behöver ha en kall källa (på natten) för att producera "kall" adsorptionscykeln
  • COP i stor utsträckning (1 / 10 ungefär) lägre än kompressorkylmaskiner (men är det verkligen viktigt eftersom solkällan är nästan obegränsad?)

Fördelar:

  • Ingen annan energikälla än solen (eller annan värmekälla, såsom värmeförluster) behövs.
  • Inga rörliga delar (förutom slutaren), underhållet underlättas mycket.
  • Möjlighet att använda kylmedel så enkelt som vatten!
  • COP-ekvivalent, se lite högre elektro-solar-luftkonditionering (fotovoltaiska paneler som levererar en mekanisk kylkrets), nackdelarna med mindre (slitage och förorening av batterier, underhåll ...)!

Ekonomiska aspekter

När det gäller kostnaden för tillverkning av ett adsorptionskylskåp som är byggt enligt beskrivningen i denna artikel är det mycket svårt att formulera siffror.

Kostnaden för en prototyp utvecklad i Schweiz eller i Frankrike har inget att göra med kostpriset på ett kylskåp byggt till några tiotals kopior per år i Burkina Faso med kvalificerad arbetskraft i landet (mål ursprungligen riktade). Detta pris skulle sjunka ännu mer vid massproduktion till tusentals kopior per år i en automatiserad kedja här eller i Afrika.



En marknadsundersökning utförd i 2002 i Burkina Faso av CEAS-BF har visat att mer än ett hundra adsorption solkylare 300 liter kunde säljas per år och detta i tre år med icke-statliga organisationer, sjukhus, av hotell och kooperativ i Burkina Faso förutsatt att försäljningspriset inte överstiger 750'000 F CFA (cirka 1'250 €).

Utmaningen är därför tvåfaldig: att svara på efterfrågan efter en produktionsstart i en artisanal takt och att kunna producera utan att överskrida det ovan angivna försäljningspriset. De nuvarande marknadsvillkoren och priset på Burkinabé-arbetskraften får oss att tro att CEASBF kan ta upp denna utmaning.

Slutsats

De experiment som gjordes inom området sol adsorptionskylning inom LESBAT gjorde det möjligt att förstå alla svårigheter som är förknippade med denna teknik.

För att den ska kunna sprida sig utan lidandefel som kan diskreditera det är det väsentligt att stödja kunskapsöverföringen till utvecklingsländer genom att skapa eller stärka effektiva färdigheter på plats, som vi har strävat efter att uppnå. som ett led i vårt samarbete med CEAS-BF.

De konstruktiva utvecklingen av våra solkylskåpssystem syftar till en konstruktiv förenkling samtidigt som prestandorna bibehålls. Detta mål uppnås. Resten av projektet syftar till att utveckla små kylrum. Det kommer att vara fråga om att definiera rumets optimala storlek med hänsyn till de tekniska gränser som fastställs av vårt system.

Adsorption solkylning är en del av lösningen på de miljöproblem som genereras av vår överdrivna förbrukning av fossila bränslen.

Dessutom förväntas förbättra livskvaliteten för ett stort antal människor, särskilt i Sahelländerna, genom att ge dem tillgång till bevarande av läkemedel, vacciner och livsmedel.

Läs mer:
- LESBAT-webbplatsen
- Ladda ner LESBAT artikel i .pdf format
- Allmänna och operativa principer
- Solceller optimeringar
- Solar luftkonditionering display panel: drift
- Solar luftkonditionering display panel: afrikanskt samarbete


Facebook kommentarer

3 kommentarer på "Solar cold eller air conditioning-adsorption refrigeration"

  1. Hej jag är forskare uppfinnare, för sysemiljöer, artikeln om kylning, jag tycker att ämnena är intressanta eftersom jag söker samarbetare för att avslöja och göra en prototyp för min idé att jag skulle kunna komplettera dig när du svara mig adjö

Lämna en kommentar

Din e-postadress kommer inte att publiceras. Obligatoriska fält är markerade *