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.

Cos'è la refrigerazione solare?

Il Solar Energy and Building Physics Laboratory1 (LESBAT) dell'Haute Ecole d'Ingénieurs et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) in Svizzera è attivo nel campo delle energie rinnovabili da più di 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 per questo sviluppo sperimentale è stato fornito principalmente dalla FONDAZIONE GEBERT RÜF (Basilea - Svizzera).

Perché la refrigerazione 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:

• • frigorifero ad assorbimento (non adsorbimento), che trasforma anche nel caldo freddo, ma richiede temperature più alte la cui combustione,

 

• • il vettore da un circuito frigorifero refrigerante termodinamico tra cui la pompa è alimentata da un generatore,

 

• • la refrigerazione elettrosolare che pone un grosso problema di accumulo di energia elettrica (batterie la cui durata è molto breve, ecc.)

Nessuna di queste 3 soluzioni risponde perfettamente alle esigenze dei Paesi in via di sviluppo perché consumano idrocarburi (rari e costosi in Africa) e respingono CO2 o inquinano indirettamente le tecnologie utilizzate (batterie, fluidi frigoriferi, ecc.).

Il condizionamento solare per adsorbimento che utilizza la conversione diretta dell'energia solare termica in freddo non presenta tali inconvenienti.

Come funziona la refrigerazione solare ad adsorbimento?

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

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

Viene spesso definito coppia quando ci si riferisce all'adsorbimento. La coppia è composta da un adsorbente (solido) e un adsorbato (liquido che funge da refrigerante).

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 elevato calore latente di evaporazione ed essere costituita da piccole molecole, facilmente adsorbibili. I fluidi aventi queste caratteristiche sono in particolare acqua, ammoniaca, metanolo e anidride carbonica. Oltre a queste due condizioni ″ fisiche ″, è necessario tenere conto della natura del fluido e della 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 effetto di
    desorbimento del adsorbato.

 

• • Il condensatore: questo elemento viene utilizzato per condensare i vapori adsorbiti desorbiti nel sensore-adsorbitore.

 

• • La camera di refrigerazione: questo elemento è la parte utile del frigorifero, costituita dalla camera coibentata 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 suddiviso in quattro fasi distinte come spiegato di seguito. Diamo anche in questa tabella il ciclo rappresentato nel diagramma Clausius-Clapeyron (Ln (P) (pressione) in funzione di (-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)

 

• • Necessità di una sorgente 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 necessaria alcuna fonte di energia diversa dal sole (o 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 fluidi refrigeranti semplice come l'acqua!

 

• • COP equivalente a vedere leggermente superiore alla climatizzazione elettrosolare (pannelli fotovoltaici che alimentano un circuito frigorifero meccanico), gli svantaggi in meno (usura e inquinamento delle batterie, manutenzione…)!

economia

Per quanto riguarda il costo di produzione di un frigorifero solare ad adsorbimento costruito come descritto 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 vedere con il prezzo di costo di un frigorifero costruito poche decine di copie all'anno in Burkina Faso con manodopera qualificata del paese (obiettivo mirato inizialmente). Questo prezzo calerebbe ancora di più in caso di produzione in serie di migliaia di copie all'anno in una linea automatizzata qui o in Africa.

Uno studio di mercato condotto in Burkina Faso nel 2002 dal CEAS-BF ha mostrato che si potrebbero vendere più di cento frigoriferi solari ad adsorbimento da 300 litri all'anno e questo per tre anni con ONG, ospedali, degli alberghi e delle cooperative agricole Burkinabé a condizione 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 solare ad adsorbimento all'interno di LESBAT hanno permesso di comprendere tutte le difficoltà insite in questa tecnica.

Affinché questo si diffonda senza subire fallimenti che potrebbero screditarlo, è essenziale sostenere la trasmissione della conoscenza ai paesi in via di sviluppo creando o rafforzando sul posto competenze efficaci, come ci siamo impegnati a da 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 solare ad adsorbimento è una delle 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