Răcire solară sau climatizare-adsorbție


Distribuiți acest articol cu ​​prietenii dvs.:

Răcirea solară prin adsorbție LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Cherbuin, Julien Mayor. Director de proiect: Philippe Dind

Scopul acestui articol este de a vă prezenta principiul de refrigerare a adsorbției solare care permite pur și simplu răcirea cu radiația solară.

Rezumat

Laboratorul de energie solară și fizica Bâtiment1 (LESBAT) al Liceului de Ingineria si Managementul cantonul Vaud (HEIG-VD), în Elveția, a fost activ în domeniul energiei regenerabile pentru mai mult de două decenii.

Dezvoltarea frigiderelor cu adsorbție solară este unul dintre axele principale ale cercetării aplicate în ultimii ani.

Aceste sisteme au fost inițial planificate pentru producția de frig în zonele neelectrificate ale țărilor din zona Sahel unde se caută refrigerarea pentru conservarea produselor medicale și alimentare.

Bazat pe munca efectuate de diferite echipe de cercetare în 80 ani am făcut 1999 un prototip demonstrativ și diverse prototipuri de laborator pentru a realiza un cooler sorbție solar a cărui construcție este fezabilă în serii mici în țară în curs de dezvoltare.

Am însoțit dezvoltările noastre printr-un transfer de tehnologie cu Centrul Ecologic Ouagadougou.

În acest articol, prezentăm principiul de funcționare a frigiderelor cu adsorbție solară, exemple de evoluții constructive și transfer de tehnologie în Burkina Faso.

Finanțarea pentru această dezvoltare experimentală a fost furnizată în principal de Fundația GEBERT RÜF (Basel - Elveția).

De ce refrigerare solare?

Propuneți o soluție alternativă și curată pentru țările în curs de dezvoltare pentru a stoca medicamente și alimente.

Sistemul de climatizare solar este o alternativă la următoarele soluții:

  • de refrigerare de absorbție (și non-adsorbție) care transformă de asemenea fierbinte în frig, dar care necesită temperaturi mai ridicate incluzând combustie,
  • răcire convențională printr-un circuit frigorific termodinamic, a cărui pompă este alimentată de un generator,
  • electro-solar de răcire, care reprezintă o mare problemă de stocare a energiei electrice (baterii a căror durată de viață este foarte redusă ...)

Nici una dintre aceste soluții 3 îndeplinește perfect nevoile țărilor în curs de dezvoltare, deoarece acestea consuma hidrocarburi (rare si scumpe în Africa) și respinge CO2 sau indirect polua cota de tehnologia utilizată (baterii, frigorifici ...).

Adsorbția aerului condiționat prin utilizarea transformării directe a energiei termice solare în frig, nu prezintă dezavantaje.

Cum functioneaza refrigerarea solara prin adsorbtie?

Adsorbția este fenomenul care apare atunci când se stabilește un echilibru între un gaz și un solid.

Concentrația moleculelor de gaz este întotdeauna mai mare în apropierea suprafeței solidului decât în ​​faza gazoasă. Astfel, în orice solid, atomii de suprafață sunt supuși unor forțe de atracție de neegalat, perpendiculare pe suprafață. Echilibrul acestor forțe este parțial restabilit prin adsorbția moleculelor gazoase.

Este vorbit frecvent ca un cuplu atunci când se referă la adsorbție. Cuplul este compus dintr-un adsorbant (solid) și un adsorbat (lichid care acționează ca agent de răcire).

Corpurile folosite ca adsorbanți sunt, în general, corpuri care au o suprafață exterioară foarte mare. Se pot menționa alumini activi, cărbuni activi, silicați și zeoliți. Alegerea adsorbantului se va baza pe temperatura dorită la vaporizator și pe temperatura disponibilă la sursa de căldură (colector solar).

Cealaltă parte a cuplului (adsorbatul) trebuie să îndeplinească două condiții esențiale: să aibă o mare căldură latenta de evaporare și să fie făcută din molecule mici, ușor de adsorbabil. Fluidele care au aceste caracteristici includ apă, amoniac, metanol și dioxid de carbon. În plus față de aceste două condiții cu caracter "fizic", este necesar să se ia în considerare natura fluidului, precum și pericolul său (inflamabilitate, toxicitate, ...).

Aplicațiile noastre au utilizat succesiv perechile de carbon activ-metanol, silica gel-apă și zeolit-apă. Utilizarea acestor cupluri necesită un nivel mediu de vid (10-3 mbar) pentru a reduce la minimum prezența gazului necondensabil poate împiedica trecerea vaporilor de adsorbat. Ciclul rulează intermitent, deoarece frigul se produce numai în timpul nopții.

Frigiderele, așa cum sunt proiectate în dezvoltarea noastră, au patru elemente principale:

  • Senzorul adsorbant: parte care conține adsorbantul încălzit de radiația solară, cu efect de
    desorbția adsorbatului.
  • Condensatorul: acest element servește la condensarea vaporilor adsorbiți desorbiți în senzor-adsorbant.
  • Camera de răcire: acest element este partea utilă a frigiderului, compusă din camera izolată și vaporizatorul cuprinzând adsorbatul în formă lichidă și solidă.
  • Supapa autonomă: Corp care permite separarea părții de înaltă presiune a părții de joasă presiune. Acest organ dezvoltat la LESBAT este automat și nu are electronice (model înregistrat).

Ciclul de funcționare

Frigiderul solar funcționează conform unui ciclu termic de adsorbție. Ciclul
pot fi împărțite în patru faze distincte după cum se explică mai jos. De asemenea, oferim în acest tabel ciclul prezentat în diagrama Clausius-Clapeyron (Ln (P) (presiune) versus (-1 / T) (temperatură)).


Avantaje / Dezavantaje ale aerului de adsorbție

dezavantaje:

  • Timp de (cel puțin) 12h între producția de fierbinte și producția de frig (acest lucru ar putea fi ușor de rezolvat de către acumulatorii tampon)
  • Aveți nevoie de o sursă de rece (noaptea) pentru a produce ciclul de adsorbție "rece"
  • COP în mare parte (1 / 10 aproximativ) mai mică decât mașinile de refrigerare compresoare (dar este cu adevărat importantă, deoarece sursa solară este aproape nelimitată?)

Avantaje:

  • Nu este necesară nicio altă sursă de energie decât soarele (sau altă sursă de căldură, cum ar fi pierderea de căldură).
  • Nu există părți în mișcare (cu excepția obturatorului), întreținerea este mult facilitată.
  • Posibilitatea folosirii agentului frigorific la fel de simplu ca apa!
  • Echivalentul COP văd aerul condiționat electro-solar ușor mai mare (panourile fotovoltaice care furnizează un circuit mecanic de agent frigorific), dezavantajele în ceea ce privește mai puțin (uzură și poluare a bateriilor, întreținere ...)!

Aspecte economice

În ceea ce privește costul de fabricare a unui frigider solar cu adsorbție, construit conform descrierii din acest articol, este foarte dificil să se articuleze numere.

Costul unui prototip dezvoltat în Elveția sau în Franța nu are nimic de-a face cu costul unui frigider construit câteva zeci de exemplare pe an în Burkina Faso, cu forță de muncă calificată în țară (obiectiv inițial vizate). Acest preț ar scădea și mai mult în cazul producției în masă la mii de exemplare pe an într-un lanț automatizat aici sau în Africa.



Un studiu de piață 2002 din Burkina Faso de CEAS-BF a arătat că mai mult de o sută de adsorbție solare frigidere 300 litri ar putea fi trecut în acest an și timp de trei ani, cu ONG-uri, spitale, hoteluri și cooperative agricole Burkinabe cu condiția ca prețul de vânzare să nu depășească 750'000 FCFA (aproximativ € 1'250).

Prin urmare, provocarea este dublă: să răspundem cererii de pe piață după o pornire a producției într-un ritm artizanal și să fie capabilă să producă fără a depăși prețul de vânzare menționat mai sus. Condițiile actuale de pe piață și prețul forței de muncă din Burkinabé ne fac să credem că CEASBF este capabilă să facă față acestei provocări.

Concluzie

Experimentele efectuate în domeniul refrigerării adsorbției solare în cadrul LESBAT au făcut posibilă înțelegerea tuturor dificultăților inerente acestei tehnici.

Așa că acesta din urmă se poate propaga fără a suferi eșecuri poate discredita, este esențial să se sprijine transferul de cunoștințe către țările în curs de dezvoltare, prin crearea sau consolidarea abilităților reale pe site-ul, așa cum am încercat să ca parte a colaborării noastre cu CEAS-BF.

Evoluțiile constructive ale sistemelor noastre frigorifice solare vizează o simplificare constructivă, menținând în același timp performanțele. Acest obiectiv este atins. Restul proiectului vizează dezvoltarea unor încăperi frigorifice mici. Va fi vorba de definirea dimensiunii optime a camerei, luând în considerare limitele tehnologice stabilite de sistemul nostru.

Răcirea solară prin adsorbție face parte din gama de soluții la problemele de mediu generate de consumul nostru excesiv de combustibili fosili.

În plus, este de așteptat să se îmbunătățească calitatea vieții pentru un număr mare de persoane, în special în țările din Sahel, oferindu-le acces la conservarea medicamentelor, a vaccinurilor și a produselor alimentare.

Citește mai mult:
- Site-ul LESBAT
- Descărcați articolul LESBAT în format .pdf
- Principiu general și de funcționare
- Solar optimizări colector
- Panou solar de afișare a aerului condiționat: funcționare
- Panou solar de afișare a aerului condiționat: colaborare africană


Facebook Comentarii

Comentariile 3 referitoare la "frigidere solară sau climatizare-adsorbție de răcire"

  1. Bună ziua Sunt inventator de cercetători, pentru sistemele de mediu, articolul despre refrigerare Mi se pare că subiectele sunt interesante pentru că eu însumi caut colaboratori pentru a expune și a face un prototip pentru ideea mea Aș putea să vă aduc o completare, Răspunde-mi la revedere

    1. bonjour,
      Sunt un student de doctorat care îmi interesează sistemul de condiționare a aerului prin adsorbția unei componente fizice volatile.
      mulțumesc

Lasă un comentariu

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate *