FR2531194A1 - SOLAR COLLECTOR PANEL FOR AIR CONDITIONING AND DOMESTIC HOT WATER PRODUCTION USING ZEOLITHS - Google Patents
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Abstract
UN PANNEAU COLLECTEUR 1 POUR LA CLIMATISATION ET LA PRODUCTION D'EAU CHAUDE DOMESTIQUE UTILISE DES ZEOLITHES DANS LE VOLUME ABSORBEUR 2 D'ENERGIE DU COLLECTEUR. LE VOLUME ABSORBEUR EST CONSTITUE D'UN FILM PLASTIQUE FIN DANS LEQUEL DES ZEOLITHES SONT EMBALLEES SOUS PRESSION, LE VOLUME ABSORBEUR ETANT CONTENU DANS UN CHASSIS 5 ET AYANT UNE FACE PROTEGEE PAR UN VITRAGE TRANSPARENT 3 TANDIS QUE L'AUTRE FACE 4 EST ISOLEE THERMIQUEMENT; LA DEUXIEME FACE PRESENTE UNE ENTREESORTIE 6 POUR LE PASSAGE DE LA VAPEUR D'EAU VERS ET DEPUIS UN CONDENSEUR EVAPORATEUR 7 RELIE PAR UN DOUBLE SYSTEME DE ROBINET A DEUX VOIES A UN RESERVOIR D'EAU CHAUDE 11 ET A UN RESERVOIR D'EAU REFRIGEREE 12 RESPECTIVEMENT; UN ROBINET A UNE VOIE 13 RELIE LA BASE DU CONDENSEUR AU VOLUME ABSORBEUR.A COLLECTOR PANEL 1 FOR THE AIR CONDITIONING AND THE PRODUCTION OF DOMESTIC HOT WATER USING ZEOLITHS IN THE ENERGY ABSORBING VOLUME 2 OF THE COLLECTOR. THE ABSORBING VOLUME CONSISTS OF A THIN PLASTIC FILM IN WHICH ZEOLITHS ARE PACKED UNDER PRESSURE, THE ABSORBING VOLUME CONTAINING IN A CHASSIS 5 AND HAVING A SIDE PROTECTED BY TRANSPARENT GLAZING 3 WHILE THE OTHER SIDE 4 IS ISOLATED THERME; THE SECOND SIDE HAS AN INPUT 6 FOR THE PASSAGE OF THE WATER VAPOR TO AND FROM AN EVAPORATOR CONDENSER 7 CONNECTED BY A DOUBLE TWO-WAY VALVE SYSTEM TO A HOT WATER TANK 11 AND TO A REFRIGERATED WATER TANK 12 RESPECTIVELY; A ONE-WAY VALVE 13 CONNECTS THE BASE OF THE CONDENSER TO THE ABSORBENT VOLUME.
Description
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Panneau collecteur solaire pour la climatisation et la production d'eau Solar collector panel for air conditioning and water production
chaude domestique utilisant des zéolithes. domestic hot water using zeolites.
La présente invention se rapport à un nouveau type de The present invention relates to a new type of
panneau collecteur solaire utilisant des zéolithes comme absorbeur. solar collector panel using zeolites as an absorber.
Les zéolithes sont des alumino-silicates de Na, K, Ca et Ba contenant de l'eau très peu-adhérente, qui peut se dégager sous l'effet de la chaleur et être réabsorbée à partir d'une atmosphère humide sans affecter la structure cristalline du minéral Elles peuvent agir comme système d'absorption passif, avec la même fonction qu'un Zeolites are aluminosilicates of Na, K, Ca and Ba containing very little adherent water, which can be released under the effect of heat and can be reabsorbed from a humid atmosphere without affecting the structure crystalline mineral They can act as a passive absorption system, with the same function as a
compresseur mécanique dans un réfrigérateur, mais sans pièce mobile. mechanical compressor in a refrigerator, but without moving parts.
L'emploi des zéolithes dans les panneaux collecteurs solaires est bien connu Elles dégagent de la vapeur d'eau lorsqu'elles sont chauffées par le soleil pendant la journée et elles l'absorbent lorsqu'elles sont refroidies pendant la nuit Le panneau collecteur à zéolithes fonctionne alors comme un compresseur à un cycle par jour. L'emploi de l'énergie solaire pour la climatisation des bâtiments est intéressant car très souvent la charge frigorifique et journalière est plus ou moins proportionnelle à l'irradiation solaire The use of zeolites in solar collector panels is well known. They give off water vapor when they are heated by the sun during the day and they absorb it when they are cooled at night. The zeolite collector panel then operates as a compressor with one cycle per day. The use of solar energy for the air conditioning of buildings is interesting because very often the refrigerating and daily charge is more or less proportional to the solar irradiation
journalière.Daily.
Il y a plusieurs façons de convertir de l'énergie solaire en un effet refroidisseur: un cycle d'absorption utilisant un liquide absorbant par exemple Li Br HF 20, H 20-NHO 3 Li Cl-H 20 un cycle d'absorption utilisant un solide absorbant Cacl 2 NH 3, silicogel H 20 zéolithe H 20 un compresseur entraîné par une machine Rankine mue par le soleil; un compresseur entraîné par de l'électricité produite par des cellules photovoltatques: Le choix de la méthode à utiliser dépendra également There are several ways to convert solar energy into a cooling effect: an absorption cycle using an absorbent liquid for example Li Br HF 20, H 20-NHO 3 Li Cl-H 20 an absorption cycle using a absorbent solid Cacl 2 NH 3, silica gel H 20 zeolite H 20 a compressor driven by a Rankine machine driven by the sun; a compressor driven by electricity produced by photovoltaic cells: The choice of the method to be used will also depend
des circonstances locales comme: climat, disponibilité d'eau de refroi- local circumstances such as: climate, availability of cooling water
dissement, disponibilité d'énergie auxiliaire, considérations économiques, etc. Avec la plupart des méthodes citées ci-dessus lorsqu'elles sont utilisées pour la climatisation solaire de bâtiment, les températures distribution, availability of auxiliary energy, economic considerations, etc. With most of the methods listed above when used for solar building air conditioning, the temperatures
du générateur peuvent être relativement basses, par exemple 80 'C. of the generator can be relatively low, for example 80 'C.
Toutefois la température de l'eau chaude obtenue sera également relativement basse, par exemple 290 C On ne peut pas considérer comme très intéressante une chaleur à cette température étant donné However, the temperature of the hot water obtained will also be relatively low, for example 290 C. Heat at this temperature cannot be considered very interesting given
que, lorsque l'on a besoin de climatisation, c'est plus ou moins la tempé- that when you need air conditioning, it's more or less the temperature
rature ambiante.ambient rature.
Une méthode prometteuse est celle qui utilise les zéo- A promising method is one that uses zeo-
lithes et H 20; son avantage étant que la température de l'eau chaude lithes and H 20; its advantage being that the temperature of the hot water
obtenue peut être de l'ordre de 40 'C. obtained can be of the order of 40 ° C.
En accord avec l'invention il est prévu un panneau collec- In accordance with the invention, a collector panel is provided.
teur solaire pour la climatisation et la production d'eau chaude domes- solar heater for air conditioning and domestic hot water production
tique utilisant des zéolithes dans le volume absorbeur d'énergie du collecteur, caractérisé en ce que volume absorbeur comporte un film plastique fin dans lequel les zéolithes sont emballés sous pression, le volume absorbeur étant contenu dans un chagsis et ayant une face protégée par un vitrage transparent tandis que l'autre face est isolée thermiquement, et en ce que la deuxième face présente une entrée/ tick using zeolites in the energy absorbing volume of the collector, characterized in that the absorbing volume comprises a thin plastic film in which the zeolites are packed under pressure, the absorbing volume being contained in a chagsis and having a face protected by a glazing transparent while the other face is thermally insulated, and in that the second face has an entry /
sortie pour le passage de la vapeur d'eau vers et depuis un condenseur- outlet for the passage of water vapor to and from a condenser
évaporateur relié par un double système de robinets à deux voies à evaporator connected by a double system of two-way valves to
un réservoir d'eau chaude et à un réservoir d'eau réfrigérée, respecti- a hot water tank and a chilled water tank, respectively
vement, un robinet à une voie reliant la base du condenseur au volume absorbeur. De préférence les zéolithes qui se trouvent dans le volume absorbeur sont sous forme granulaire et le volume absorbeur a la forme One tap, one way, connecting the base of the condenser to the absorber volume. Preferably the zeolites which are in the absorber volume are in granular form and the absorber volume has the form
d'un parallélépipède.of a parallelepiped.
Lorsqu'on l'utilise pour la production d'eau chaude exclu- When used for hot water production exclu-
sivement, un robinet de by-pass est prévu pour permettre au collecteur a bypass valve is provided to allow the collector
de travailler continuellement.to work continuously.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention Other characteristics and advantages of the invention
seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre will be better understood on reading the description which follows
d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la figure I est une vue schématique du système à panneau collecteur solaire utilisant des zéolithes de la présente invention; of an exemplary embodiment and with reference to the accompanying drawings in which: Figure I is a schematic view of the solar collector panel system using zeolites of the present invention;
3119431194
les figures 2 a, 2 b et 2 c sont différentes vues du volume absorbeur contenant des zéolithes de la figure 1;;o, la figure 2 a est une vue en perspective de l'ensemble du volume absorbeur la figure 2 b donne deux vues en coupe prises selon la ligne A-A et B-B, respectivement, de la figure 2 a; et la figure 2 c est une vue en coupe à échelle agrandie Figures 2 a, 2 b and 2 c are different views of the absorber volume containing zeolites of Figure 1;; o, Figure 2 a is a perspective view of the entire absorber volume Figure 2 b gives two views in section taken along line AA and BB, respectively, of Figure 2a; and Figure 2 c is a sectional view on an enlarged scale
prise sur la ligne D-D de la figure 2 a. taken on line D-D of figure 2 a.
Selon la figure 1, le panneau collecteur solaire 1 comprend According to Figure 1, the solar collector panel 1 comprises
un volume absorbeur 2, rempli de zéolithes, protégé sur sa face supérieu- an absorber volume 2, filled with zeolites, protected on its upper face
re par un vitrage 3 (simple ou double) et sur sa face inférieure par un produit isolant 4; tous ces éléments étant contenus dans un châssis support 5 Une entrée/sortie 6 relie l'intérieur du volume absorbeur 2 à un condenseur 7 dont le serpentin 8 est relié, par des robinets à deux voies 9 et 10, à deux réservoirs de stockage Il' et 12 pour l'eau chaude et l'eau réfrigérée respectivement Un robinet à une voie 13 relie la base du condenseur 7 à la base du volume absorbeur 2. Pendant la journée les zéolithes qui se trouvent dans re by glazing 3 (single or double) and on its lower face by an insulating product 4; all these elements being contained in a support frame 5 An input / output 6 connects the interior of the absorber volume 2 to a condenser 7, the coil 8 of which is connected, by two-way valves 9 and 10, to two storage tanks II 'and 12 for hot water and chilled water respectively A one-way tap 13 connects the base of the condenser 7 to the base of the absorber volume 2. During the day the zeolites which are in
le volume absorbeur 2 sont chauffées par le soleil et une partie absor- the absorber volume 2 are heated by the sun and an absorbing part
bée s'évapore puis se condense dans le condenseur La chaleur de con- bée evaporates then condenses in the condenser The heat of con-
densation peut être extraite par l'eau par l'intermédiaire du robinet densification can be extracted by water through the tap
9 et stockée à 40 'C dans le réservoir de stockage Il pour usage domes- 9 and stored at 40 ° C in the storage tank Il for domestic use.
tique. Pendant la nuit, les zéolithes qui se trouvent dans le volume absorbeur 2 vont se refroidir et peuvent absorber à nouveau l'eau évaporée pendant la journée Le condenseur 7 va alors servir d'évaporateur La chaleur d'évaporation de l'eau pendant la nuit fournit l'effet de refroidissement et elle peut être stockée sous forme d'eau tick. During the night, the zeolites which are in the absorber volume 2 will cool and can absorb again the water evaporated during the day The condenser 7 will then serve as an evaporator The heat of evaporation of the water during the night provides cooling effect and can be stored as water
réfrigérée.refrigerated.
La figure 2 représente le volume absorbeur 2 rempli Figure 2 shows the filled absorber volume 2
de zéolithes.zeolites.
De préférence ce volume absorbeur a les caractéristiques suivantes il doit pouvoir contenir environ, 40 kg de zéolithes par m 2 il doit pouvoir résister à une pression interne de 1 millibar Preferably, this absorber volume has the following characteristics: it must be able to contain approximately, 40 kg of zeolites per m 2 it must be able to withstand an internal pressure of 1 millibar
sa capacité calorifique doit être aussi faible que possi- its heat capacity must be as low as possible
ble; son prix de revient doit être aussi faible que possible corn; its cost must be as low as possible
et sa durée de vie doit être d'au moins 20 ans. and its lifespan must be at least 20 years.
Le volume absorbeur comporte essentiellement un film The absorber volume essentially comprises a film
plastique fin dans lequel sont emballées les zéolithes sous forme granu- fine plastic in which the zeolites are packed in granular form
laire Le fait que la pression intérieure soit très faible donne au système laire The fact that the internal pressure is very low gives the system
sa rigidité mécanique.its mechanical rigidity.
La forme géométrique est de préférence mais non néces- The geometric shape is preferably but not necessary
sairement rectangulaire.obviously rectangular.
Le filtre 14 (fig 2 c) monté dans l'embouchure du tube The filter 14 (fig 2 c) mounted in the mouth of the tube
d'entrée/sortie 6 retient les zéolithes 15 à l'intérieur du volume absor- input / output 6 retains the zeolites 15 inside the absorbent volume
beur, le tube 6 étant généralement en cuivre Le volume absorbeur est fait d'une seule feuille de film mince 16 scellé sur trois côtés butter, the tube 6 being generally made of copper The absorbent volume is made of a single sheet of thin film 16 sealed on three sides
(figure 2 b).(Figure 2 b).
De préférence, le matériau utilisé est celui connu commer- Preferably, the material used is that known commercially.
cialement sous le nom de "Polyacry lamitrile", qui a une résistance à la traction de 14 kg/mm 2 et une température maxima de service de 250 'C La face exposée au soleil est peinte d'une peinture noire sélective. Le volume absorbeur fabriqué de cette façon présente plusieurs avantages: il a une longue durée de vie du fait que le film mince utilisé est extrêmement résistant et qu'il ne se produit pas de corrosion, la capacité calorifique du film mince est négligeable cially under the name of "Polyacry lamitrile", which has a tensile strength of 14 kg / mm 2 and a maximum service temperature of 250 ° C. The face exposed to the sun is painted with a selective black paint. The absorber volume produced in this way has several advantages: it has a long service life since the thin film used is extremely resistant and does not produce corrosion, the heat capacity of the thin film is negligible
et ceci est très important pour garantir une montée rapide en tempé- and this is very important to guarantee a rapid rise in temperature.
rature des zéolithes dès que le panneau collecteur est exposé au soleil; le prix du film est d'environ 0,1 $ US/m 2; et il n'y a pas de difficulté erasing zeolites as soon as the collecting panel is exposed to the sun; the price of the film is approximately US $ 0.1 / m 2; and there is no difficulty
particulière pour remplir le volume-absorbeur. special for filling the absorber volume.
On peut utiliser de deux façons le panneau collecteur The collector panel can be used in two ways
avec le volume absorbeur selon l'invention: pour combiner le refroi- with the absorber volume according to the invention: to combine cooling
disseinent et le chauffage de l'eau et pour le chauffage de l'eau for water heating and water heating
seulement Dans le deuxième cas le cycle est continu. only In the second case the cycle is continuous.
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Lorsqu'on utilise le collecteur pour le chauffage seulement, When using the manifold for heating only,
on ouvre le robinet 13 Ceci signifie que l'eau condensée dans-le conden- we open the tap 13 This means that the water condensed in the conden-
seur est immédiatement renvoyée au volume absorbeur Par conséquent, seur is immediately returned to the absorber volume Consequently,
le rendement journalier en chauffage du collecteur est augmenté. the daily heating efficiency of the collector is increased.
Le système de panneau solaire aux zéolithes décrit ici représente un panneau collecteur solaire idéal pour emploi sous les The zeolite solar panel system described here represents a solar collector panel ideal for use under
climats méditerranéens; particulièrement lorsque, en plus des refroi- Mediterranean climates; especially when, in addition to cooling
dissements des locaux, il faut une importante quantité d'eau chaude, par exemple dans les hôtels, bâtiments, etc Bien entendu diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs ou procédés qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple -non limitatif sans sortir du cadre This requires a large quantity of hot water, for example in hotels, buildings, etc. Of course, various modifications can be made by those skilled in the art to the devices or processes which have just been described. title of example - nonlimiting without going outside the framework
de l'invention.of the invention.
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