adsorción de refrigeración solar
LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Julien Cherbuin Mayor. Líder del proyecto: Philippe Dind
El propósito de este artículo es introducir el principio de adsorción de refrigeración solar, que simplemente permite el frío con la radiación solar.
¿Qué es la refrigeración solar?
El Laboratorio de Energía Solar y Física de la Edificación1 (LESBAT) de la Haute Ecole d'Ingénieurs et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) en Suiza ha estado activo en el campo de las energías renovables durante más de dos décadas.
El desarrollo del refrigerador de adsorción solar es uno de los principales ejes de investigación aplicada en los últimos años.
Estos sistemas fueron diseñados originalmente para la producción de frío en las zonas no electrificadas de los países del Sahel, donde se solicita la refrigeración para el almacenamiento de productos médicos y alimentos.
Basado en el trabajo de varios equipos de investigación en los años que hemos hecho 80 1999 un prototipo de demostración, y varios prototipos de laboratorio para obtener un enfriador de absorción solar cuya construcción es factible en pequeñas series en el país en desarrollo.
Acompañamos a nuestro desarrollo mediante la transferencia de tecnología con el Centro Ecológico Uagadugú.
En este artículo, se presenta el principio de funcionamiento de los refrigeradores de adsorción solar, ejemplos de desarrollos constructivos y la transferencia de tecnología a Burkina Faso.
La financiación para este desarrollo experimental fue proporcionada principalmente por la FUNDACIÓN GEBERT RÜF (Basilea - Suiza).
¿Por qué la refrigeración solar?
Una solución alternativa y limpia para los países en desarrollo para almacenar medicamentos y alimentos.
refrigeración solar es una alternativa a lo siguiente:
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- refrigeración por absorción (no de adsorción), que también se transforma en el frío caliente, pero requiere temperaturas más altas cuya combustión,
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- el vector por un circuito de refrigeración de refrigerante termodinámico incluyendo la bomba es alimentado por un generador,
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- Refrigeración electro-solar que plantea un gran problema de almacenamiento de energía eléctrica (baterías cuya vida útil es muy corta, etc.)
Ninguna de estas 3 soluciones satisface perfectamente las necesidades de los países en desarrollo porque consumen hidrocarburos (raros y costosos en África) y rechazan el CO2 o contaminan indirectamente las tecnologías utilizadas (baterías, fluidos de refrigeración, etc.).
La climatización solar por adsorción mediante conversión directa de energía solar térmica en frío no presenta tales inconvenientes.
¿Cómo funciona la refrigeración solar por adsorción?
La adsorción es el fenómeno que se produce cuando un equilibrio entre un gas y un sólido.
La concentración de moléculas de gas siempre es mayor cerca de la superficie del sólido que en la fase gaseosa. Así, en cualquier sólido, los átomos de la superficie están sujetos a fuerzas de atracción no compensadas, perpendiculares a la superficie. El equilibrio de estas fuerzas se restaura parcialmente mediante la adsorción de moléculas de gas.
Con frecuencia se lo denomina par cuando se hace referencia a la adsorción. El par está compuesto por un adsorbente (sólido) y un adsorbato (líquido que actúa como refrigerante).
El cuerpo se utiliza como adsorbentes son generalmente cuerpo que tienen una superficie exterior muy grande. Podemos citar alúminas activadas, carbones activados, geles de sílice y zeolitas. La elección del adsorbente depende de la temperatura deseada en el evaporador y la temperatura disponible en la fuente caliente (colector).
La otra parte del par (el adsorbato) debe cumplir dos condiciones esenciales: tener un alto calor latente de evaporación y estar formada por pequeñas moléculas, fácilmente adsorbibles. Los fluidos que tienen estas características son en particular agua, amoniaco, metanol y dióxido de carbono. Además de estas dos condiciones ″ físicas ″, se debe tener en cuenta la naturaleza del fluido así como su peligrosidad (inflamabilidad, toxicidad, etc.).
Nuestras aplicaciones han utilizado sucesivamente las parejas de carbón-metanol activos, gel de sílice-agua y agua-zeolita. El uso de estos pares requiere un nivel de vacío medio (10-3 mbar) para reducir al mínimo la presencia de gases no condensables, que podría obstruir el paso de los vapores de adsorbato. El ciclo funciona intermitentemente, porque el frío se produce sólo durante la noche.
Refrigeradores tal como fue diseñado en nuestros desarrollos incluyen cuatro elementos principales:
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- El adsorbente-sensor: parte que contiene el adsorbente que es calentado por la radiación solar, con el efecto de
desorción del adsorbato.
- El adsorbente-sensor: parte que contiene el adsorbente que es calentado por la radiación solar, con el efecto de
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- El condensador: este elemento se utiliza para condensar los vapores adsorbidos desorbidos en el sensor-adsorbedor.
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- La cámara frigorífica: este elemento es la parte útil del frigorífico, formado por la cámara aislada y el evaporador que comprende el adsorbato en forma líquida y sólida.
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- válvula autónoma: Cuerpo de separar la parte de alta presión a la baja presión. Este cuerpo desarrollado LESBAT es automática y no tiene electrónico (patentado).
Ciclo de funcionamiento
El refrigerador solar funciona en un ciclo de calor de adsorción. ciclo
se puede dividir en cuatro fases distintas como se explica a continuación. También damos en esta tabla el ciclo representado en el diagrama de Clausius-Clapeyron (Ln (P) (presión) en función de (-1 / T) (temperatura)).
Ventajas / Desventajas de adsorción de aire acondicionado
desventajas:
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- Veces (al menos) la producción 12h entre la producción de calor y frío (esto podría ser bastante fácil de resolver por baterías tampón)
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- Necesita tener una fuente fría (por la noche) para producir el ciclo de adsorción "frío"
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- CP ampliamente (1 / 10 aproximadamente) por debajo de las máquinas compresor frigorífico (pero ¿es realmente importante, ya que la fuente solar es ilimitada quasiement?)
Ventajas:
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- No se necesita ninguna otra fuente de energía que no sea el sol (u otra fuente de calor, como la pérdida de calor).
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- No hay partes móviles (excepto el obturador), el mantenimiento es mucho más fácil.
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- ¡Posibilidad de utilizar fluidos refrigerantes tan simples como agua!
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- COP equivalente a ver un poco más alto que el aire acondicionado electro-solar (paneles fotovoltaicos que alimentan un circuito de refrigeración mecánico), las desventajas en menos (desgaste y contaminación de las baterías, mantenimiento…)!
ciencias económicas
Con respecto al costo de fabricación de un refrigerador solar de adsorción construido como se describe en este artículo, es muy difícil articular cifras.
El costo de un prototipo desarrollado en Suiza o en Francia no tiene nada que ver con el precio de costo de un frigorífico construido unas pocas decenas de copias al año en Burkina Faso con la mano de obra calificada del país (meta dirigido al primero). Este precio bajaría aún más en caso de producción en masa de miles de copias por año en una línea automatizada aquí o en África.
Un estudio de mercado realizado en Burkina Faso en 2002 por CEAS-BF mostró que se podrían vender más de cien refrigeradores solares de adsorción de 300 litros al año y esto durante tres años con ONG, hospitales, de hoteles y cooperativas agrícolas de Burkina Faso a condición de que el precio de venta no supere los 750 francos CFA (alrededor de 000 €).
El reto es doble: para satisfacer la demanda del mercado después del inicio de producción en una embarcación y el ritmo de producir sin exceder el precio de venta se ha mencionado anteriormente. condiciones actuales del mercado y el precio del trabajo de Burkina Faso nos hacen pensar que la CEASBF es capaz de responder a este desafío.
Conclusión
Los experimentos llevados a cabo en el campo de la refrigeración solar por adsorción dentro de LESBAT permitieron comprender todas las dificultades inherentes a esta técnica.
Para que esto se difunda sin sufrir fallas que puedan desacreditarlo, es fundamental apoyar la transmisión del conocimiento a los países en desarrollo creando o fortaleciendo habilidades efectivas sobre el terreno, como nos hemos esforzado en hacer como parte de nuestra colaboración con CEAS-BF.
cambios constructivos en nuestros sistemas de refrigerador solar como objetivo la simplificación constructiva, manteniendo el rendimiento. se logra este objetivo. El resultado del proyecto es desarrollar refrigeradores pequeños. Esto va a definir el tamaño óptimo de la sala teniendo en cuenta las limitaciones tecnológicas de nuestro sistema.
La refrigeración solar por adsorción es una de las soluciones a los problemas medioambientales provocados por nuestro consumo excesivo de combustibles fósiles.
Además, se debe mejorar la calidad de vied'un muchas personas, especialmente los países del Sahel, que les da acceso a la conservación de medicamentos, vacunas y alimentos.
Hola soy investigadora e inventora, para sistemas ambientales, el artículo sobre refrigeración me parecen interesantes los temas porque yo mismo busco colaboradores para exponer y hacer un prototipo de mi idea podría brindarte un complemento, una vez que di adios de mi
Hola,
Soy un estudiante de doctorado que compartir una adsorción de refrigeración solar de un componente físico volátil.
Merci
¡Hola
Estoy en licencia de energía. Se nos han pedido las diferentes aplicaciones de la máquina de refrigeración por adsorción (conservación de alimentos y productos farmacéuticos perecederos). He realizado algunas investigaciones, pero lamentablemente no las he encontrado.
Me gustaría tener enlaces en los que no puedo consultar para finalmente avanzar en mi proyecto.
cordialmente