Il raffreddamento solare o l'aria condizionata-refrigerazione per adsorbimento

adsorbimento refrigerazione solare LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Cherbuin Julien Mayor. Project leader: Philippe Dind

Lo scopo di questo articolo è quello di introdurre il principio di adsorbimento raffreddamento solare che permette semplicemente per il freddo con radiazione solare.

Riassunto

Il laboratorio di energia solare e fisica delle costruzioni1 (LESBAT) dell'Alta Ecole d'Ingénieurs e della Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) in Svizzera è attivo nel settore delle energie rinnovabili da oltre due decenni.

Lo sviluppo di frigorifero adsorbimento solare è uno degli assi principali di ricerca applicate negli ultimi anni.

Questi sistemi sono stati originariamente progettati per la produzione di freddo in zone non elettrificate dei paesi del Sahel, dove è richiesta la refrigerazione per la conservazione di prodotti medicali e alimentari.

Sulla base di lavoro da vari gruppi di ricerca in 80 anni abbiamo fatto 1999 un prototipo dimostrativo, e vari prototipi di laboratorio per ottenere un dispositivo di raffreddamento di assorbimento solare la cui costruzione è fattibile in piccole serie nel paese in via di sviluppo.

Abbiamo accompagnato il nostro sviluppo per il trasferimento di tecnologia con il Ouagadougou Centro Ecologico.

In questo articolo, vi presentiamo il principio di funzionamento dei frigoriferi solare adsorbimento, esempi di sviluppi costruttivi e di trasferimento tecnologico per il Burkina Faso.

Il finanziamento di questo sviluppo sperimentale è stato fornito principalmente dalla FONDAZIONE GEBERT RÜF (Basilea - Svizzera).

Perché raffreddamento solare?

Una soluzione alternativa e pulita per i paesi in via di sviluppo per conservare i medicinali e gli alimenti.

raffreddamento solare è un'alternativa al seguente:

Nessuna di queste 3 soluzioni soddisfa perfettamente le esigenze dei paesi in via di sviluppo perché consumano idrocarburi (rari e costosi in Africa) e rifiutano CO2 o inquinano indirettamente le tecnologie utilizzate (batterie, refrigeranti, ecc.).

Il condizionamento solare mediante adsorbimento mediante la conversione diretta dell'energia solare termica in freddo non presenta tali svantaggi.

Come funziona la refrigerazione adsorbimento solare?

L'adsorbimento è il fenomeno che si verifica quando un equilibrio tra un gas e un solido.

La concentrazione di molecole di gas è sempre maggiore vicino alla superficie del solido che nella fase gassosa. Pertanto, in qualsiasi solido, gli atomi di superficie sono soggetti a forze di attrazione non compensate, perpendicolari alla superficie. L'equilibrio di queste forze viene parzialmente ripristinato dall'adsorbimento di molecole di gas.

Viene spesso parlato di coppia quando ci si riferisce alla adsorbimento. La coppia consiste di un adsorbente (solido) e un adsorbato (rendendo ufficio refrigerante liquido).

Il corpo usato come adsorbenti sono generalmente corpo che hanno una grande superficie esterna. Possiamo citare allumine attivate, carboni attivi, gel di silice e zeoliti. La scelta dell'adsorbente dipenderà dalla temperatura desiderata all'evaporatore e la temperatura disponibile alla fonte calda (collettore).

L'altra parte della coppia (l'adsorbato) deve soddisfare due condizioni essenziali: avere un alto calore latente di evaporazione ed essere composta da piccole molecole, facilmente adsorbibile. I fluidi con queste caratteristiche includono acqua, ammoniaca, metanolo e anidride carbonica. Oltre a queste due condizioni ″ fisiche ″, è necessario prendere in considerazione la natura del fluido e la sua pericolosità (infiammabilità, tossicità, ecc.).

Le nostre applicazioni sono successivamente utilizzate le coppie di carbone-metanolo attivo, gel di silice-acqua e acqua-zeolite. L'uso di queste coppie richiede un livello medio di vuoto (10-3 mbar) per ridurre al minimo la presenza di gas non condensabile che potrebbero ostacolare il passaggio dei vapori di adsorbate. Il ciclo funziona a intermittenza, perché il freddo viene prodotta solo durante la notte.

Frigoriferi come progettato nei nostri sviluppi includono quattro elementi principali:

  • Il sensore-adsorbitore: parte contenente l'adsorbente che viene riscaldato dalla radiazione solare, con l'effetto
    desorbimento del adsorbato.
  • Il condensatore: questo elemento viene utilizzato per condensare i vapori di adsorbimento desorbiti nel sensore-adsorbitore.
  • La camera di refrigerazione: questo elemento è la parte utile del frigorifero, composta dalla camera isolata e dall'evaporatore comprendente l'adsorbato in forma liquida e solida.
  • Valvola di autonoma: Corpo per separare la parte ad alta pressione della bassa pressione. Questo LESBAT corpo sviluppato è automatico e non ha alcun elettronico (brevettato).

ciclo di funzionamento

Il frigorifero solare opera su un ciclo termico di adsorbimento. ciclo
può essere diviso in quattro fasi distinte come spiegato di seguito. Forniamo anche in questa tabella ciclo mostrato nel grafico Clausius-Clapeyron (Ln (P) (pressione) versus (-1 / T) (temperatura)).


Vantaggi / svantaggi di aria condizionata adsorbimento

svantaggi:

  • Volte (almeno) di produzione 12h tra produzione caldo e freddo (questo potrebbe essere abbastanza facilmente risolvibili da batterie tampone)
  • È necessario disporre di una fonte fredda (di notte) per produrre il ciclo di adsorbimento "freddo"
  • COP ampiamente (1 / 10 circa) sotto le macchine compressore frigorifero (ma è davvero importante in quanto la fonte solare è quasiement illimitato?)

Vantaggi:

  • Non è richiesta alcuna fonte di energia diversa dal sole (o un'altra fonte di calore, come la perdita di calore).
  • Non ci sono parti in movimento (eccetto il pulsante di scatto), la manutenzione è molto più facile.
  • Possibilità di utilizzare refrigeranti semplici come l'acqua!
  • COP equivalente a leggermente superiore al condizionamento elettro-solare (pannelli fotovoltaici che alimentano un circuito di refrigerazione meccanico), meno gli svantaggi (usura e inquinamento delle batterie, manutenzione ...)!

economia

Per quanto riguarda il costo di produzione di un frigorifero ad adsorbimento solare costruito secondo la descrizione fatta in questo articolo, è molto difficile articolare le cifre.

Il costo di un prototipo sviluppato in Svizzera o in Francia non ha nulla a che fare con il prezzo di costo di un frigorifero costruito alcune decine di copie all'anno in Burkina Faso con il lavoro specializzato del paese (obiettivo inizialmente mirato). Questo prezzo scenderebbe ancora di più nel caso della produzione di massa a migliaia di copie all'anno in una catena automatizzata qui o in Africa.

Uno studio di mercato condotto nel 2002 in Burkina Faso dal CEAS-BF ha dimostrato che oltre un centinaio di frigoriferi solari con adsorbimento di 300 litri potrebbero essere venduti all'anno e questo per tre anni con ONG, ospedali, Gli hotel e le cooperative agricole Burkinabe hanno previsto che il prezzo di vendita non superi i 750 franchi CFA (circa 000 €).

La sfida è duplice: per soddisfare la domanda del mercato dopo l'inizio della produzione in un mestiere e il ritmo per produrre senza superare il prezzo di vendita di cui sopra. le condizioni di mercato attuali e il prezzo del lavoro burkinabé ci fanno pensare che il CEASBF è in grado di affrontare questa sfida.

Conclusione

Gli esperimenti condotti nel campo della refrigerazione ad adsorbimento solare all'interno di LESBAT hanno permesso di cogliere tutte le difficoltà inerenti a questa tecnica.

Affinché ciò possa diffondersi senza subire fallimenti che potrebbero screditarlo, è essenziale sostenere la trasmissione di conoscenze ai paesi in via di sviluppo creando o rafforzando le competenze efficaci sul posto, come ci siamo impegnati a fare. nell'ambito della nostra collaborazione con CEAS-BF.

cambiamenti costruttivi nei nostri impianti frigoriferi solari mirate semplificazione costruttiva, pur mantenendo le prestazioni. Questo obiettivo è raggiunto. Il risultato del progetto è quello di sviluppare piccoli dispositivi di raffreddamento. Questo definirà la dimensione ottimale della camera tenendo conto dei limiti tecnologici del nostro sistema.

La refrigerazione ad adsorbimento solare fa parte della gamma di soluzioni ai problemi ambientali causati dal nostro consumo eccessivo di combustibili fossili.

Inoltre, si dovrebbe migliorare la qualità della vied'un molte persone, in particolare i paesi del Sahel, dando loro accesso alla conservazione di farmaci, vaccini e prodotti alimentari.

Altro:
- LESBAT sito
- Scarica l'articolo LESBAT in formato .pdf
- Principio generale e di funzionamento
- Ottimizzazione del collettore solare
- pannello di presentazione raffreddamento solare: Funzionamento
- presentazione del pannello solare dell'aria: collaborazione africano

Leggi anche: Download: calcolo di uno scambiatore solare

4 commenta "solare raffreddamento o condizionamento-refrigerazione per adsorbimento"

  1. Ciao io sono un inventore di ricercatore, per sytems ambientali, sezione di refrigerazione su argomenti che trovo interessante perché io stesso alla ricerca di collaboratori per esporre e fare un prototipo per la mia idea ho potuto portare ulteriormente, una volta che si rispondimi addio

    1. Buongiorno,
      Sono uno studente di dottorato che la condivisione di un assorbimento di raffreddamento solare di un componente fisico volatile.
      grazie

  2. Ciao
    Sono in licenza energetica. ci hanno chiesto la diversa apllication della macchina frigorifera ha adsorbimento (conservazione degli alimenti deperibili e prodotti farmaceutici) .j`ai'm facendo rechrches ma purtroppo non riesco a trovare.
    Mi piacerebbe avere collegamenti in cui non posso consultare per avanzare finalmente sul mio progetto
    cordialement

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