NL1013802C2 - Method for cooling gas-form, liquid or solid medium using solar energy employs absorption cooling system and properties of absorption fluid, drive gas as cooling gas and auxiliary gas to improve evaporation properties of drive gas - Google Patents

Abstract

The method for cooling a gas-form, liquid or solid medium using solar energy employs an absorption cooling system (3,6) and the properties of an absorption fluid, a drive gas as cooling gas and an auxiliary gas to improve the evaporation properties of the drive gas. The energy obtained through the condensing drive gas (7) can be used for heating a gas-form, fluid and/or soslid medium. The sunlight-accommodating part of the invention is the boiling and separation reactor for the absorption fluid and the drive gas. The cladding of this reactor can comprise a photo-selective layer (1), which can stimulate the production of an electric current. Via a heat exchanger (4) the fluid is pre-heated and fed back to the boiling reaactor.

Description

««

Korte aanduiding: Werkwijze voor en inrichting voor het benutten van zonne-energie.Short designation: Method for and device for utilizing solar energy.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een 5 werkwijze voor het benutten van zonne-energie waarbij een zo groot moge! ijk gedeelte van het zonnestralingsspectrum wordt omgezet in thermische energie, chemische absorptie-energie en elektrische energie, waardoor de vinding gelijktijdig kan worden gebruikt voor het opwekken van een elektrische stroom, het koelen van een ruimte en het produceren van 10 proceswarmte te benutten voor bijvoorbeeld warmwaterbereiding.The present invention relates to a method for utilizing solar energy in which the greatest possible amount is achieved. The calibration part of the solar radiation spectrum is converted into thermal energy, chemical absorption energy and electrical energy, so that the invention can be used simultaneously to generate an electric current, to cool a room and to produce process heat, for example for hot water preparation. .

Het kenmerk van de vinding is een hoge benuttingsgraad van de ingestraalde zonne-energie en gezien het gegeven dat met name in de tropische en subtropische gebieden een groot deel van de op de traditionele manier opgewekte energie wordt benut voor de koeling van 15 woningen en bedrijfsruimte kan door middel van deze vinding zonne-energie direct worden omgezet in koude en zo een grote bijdrage leveren aan het beperken van het verbranden van fossiele brandstoffen en de koolzuuruit-stoot.The feature of the invention is a high degree of utilization of the irradiated solar energy and given the fact that, especially in the tropical and subtropical regions, a large part of the energy generated in the traditional way can be used for the cooling of 15 homes and commercial space. by means of this invention, solar energy can be directly converted into cold and thus make a major contribution to limiting the burning of fossil fuels and carbon dioxide emissions.

Een dergelijke werkwijze is wel bekend en in de vorm 20 van zonnecollectoren voor de opwekking van elektrische energie of in de vorm van een werkwijze voor de productie van thermische energie en in een combinatie van beide.Such a method is well known and in the form of solar collectors for the generation of electric energy or in the form of a method for the production of thermal energy and in a combination of both.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze waar de volgende functies zijn samengevoegd: een absorptiekoeler (fig. 1, 2 25 en 3) waarbij de zonne-energie in de vorm van thermische energie als de drijvende kracht functioneert en daarbij als koel inrichting kan worden toegepast, een condensor (fig. 1 en 2, nr. 8) welke als verwarmingsbron kan dienen en een al of niet toe te passen foto-voltaïsch werkende bekleding (fig. 1 en 2, nr. 1) van het naar de zon gerichte oppervlak van 30 de collector en daarbij een elektrisch stroom kan leveren.The invention relates to a method where the following functions are combined: an absorption cooler (fig. 1, 2, 25 and 3) in which the solar energy in the form of thermal energy functions as the driving force and can thereby be used as a cooling device , a condenser (fig. 1 and 2, no. 8) which can serve as a heating source and a photovoltaic coating (fig. 1 and 2, no. 1) of the sun-facing surface which may or may not be used of the collector and can thereby supply an electric current.

De inrichting bestaat uit een kookreactor (fig. 1, 2 en 3, nr. 2), een lucht- of water- of een lucht- en watergekoelde condensor, een verdampingsreactor (fig. 1, 2 en 3, nr. 5), een absorptie-reactor (fig. 1, 2 en 3, nr. 3) en een koelelement (fig. 1, 2 en 3, nr. 6). 35 Verder kan de kookreactoroppervlakte bekleed zijn met een zogenaamde foto-voltaïsche laag (fig. 1 en 2, nr. 1). In deze laag wordt het ingestraalde 1013802The device consists of a boiling reactor (fig. 1, 2 and 3, no. 2), an air or water or an air and water cooled condenser, an evaporation reactor (fig. 1, 2 and 3, no. 5), an absorption reactor (fig. 1, 2 and 3, no. 3) and a cooling element (fig. 1, 2 and 3, no. 6). Furthermore, the boiling reactor surface can be coated with a so-called photovoltaic layer (fig. 1 and 2, no. 1). In this layer it is irradiated 1013802

JJ

2 ) zonlicht omgezet in warmte en wordt een elektrische stroom opgewekt, de in warmte omgezette energie wordt aan het kookmengsel in de kookreactor afgegeven.2) sunlight is converted into heat and an electric current is generated, the heat-converted energy is delivered to the cooking mixture in the cooking reactor.

Door het koken van het absorptievloeistofmengsel wordt 5 het absorptiegas vrijgemaakt. Dit gas wordt toegevoerd aan een condensor. Door de afkoeling van het gas in deze condensor wordt het absorptiegas weer vloeibaar gemaakt. De condensatiewarmte kan aan de omgevingslucht worden afgegeven, maar kan ook worden benut voor de productie van warm water al dan niet in combinatie met een opslag- of accumulatietank.The absorption gas is released by boiling the absorption liquid mixture. This gas is supplied to a condenser. The absorption gas is liquefied again by cooling the gas in this condenser. The condensation heat can be released to the ambient air, but it can also be used for the production of hot water, whether or not in combination with a storage or accumulation tank.

10 Dit vloeibaar gemaakte absorptiegas wordt toegevoerd aan de verdampingsreactor. In deze ruimte wordt de absorptievloeistof verdampt met behulp van onder andere een hulpgas. De voor de verdamping noodzakelijke thermische energie kan worden onttrokken aan de omgeving waarin de verdampingsreactor is geplaatst of met behulp van een in de 15 verdampingsreactor geplaatste vloeistof-gekoelde warmtewisselaar waarbij de gekoelde vloeistof als koelmedium dienst kan doen. Het ontstane koelgas of absorptiegas wordt teruggevoerd naar de absorptiereactor en opgelost in de absorptievloeistof die zich in deze reactor bevindt.This liquefied absorption gas is fed to the evaporation reactor. The absorption liquid is evaporated in this space with the aid of an auxiliary gas, among other things. The thermal energy necessary for the evaporation can be extracted from the environment in which the evaporation reactor is placed or by means of a liquid-cooled heat exchanger placed in the evaporation reactor, whereby the cooled liquid can serve as cooling medium. The resulting cooling gas or absorption gas is returned to the absorption reactor and dissolved in the absorption liquid contained in this reactor.

Via een warmtewisselaar (fig. 1, 2 en 3, nr. 4) wordt 20 deze vloeistof voorverwarmd en naar de kookreactor teruggevoerd.This liquid is preheated and returned to the boiling reactor via a heat exchanger (Fig. 1, 2 and 3, no. 4).

Door deze werkwijze ontstaat een zogenaamde meervoudig functionele zonnecollector, waarbij zowel in de behoefte aan gekoelde lucht of vloeistof kan worden voldaan en er warmte beschikbaar komt voor de bereiding van warm water of verwarming van een vloeistof.This method creates a so-called multi-functional solar collector, in which both the need for cooled air or liquid can be met and heat becomes available for the preparation of hot water or heating of a liquid.

25 Het kenmerk van het systeem is verder dat bij een stijgende zon!ichtstralingsintensiteit het koelvermogen ook toeneemt, waardoor een gunstige verhouding ontstaat tussen enerzijds de toenemende koelbehoefte bij een stijgende stralingsintensiteit van de zon in de loop van de dagcyclus en anderzijds de toenemende koelcapaciteit bij deze 30 toenemende zonstralingsintensiteit.The characteristic of the system is furthermore that with a rising sun radiation intensity the cooling capacity also increases, whereby a favorable ratio is created between, on the one hand, the increasing cooling demand with an increasing radiation intensity of the sun during the day cycle and, on the other hand, the increasing cooling capacity with this 30 increasing sun radiation intensity.

Bij vloei stofkoeling kan een overschot aan gekoelde vloeistof worden opgeslagen in een accumulatietank (fig. 1, nr. 17) en als reserve-koelcapaciteit bij verminderde zonlichtintensiteit of in de nacht worden benut. Ook kan een deel van de koelcapaciteit worden benut 35 voor de vorming van ijs in een daarvoor geschikte accumulatietank en door in tijden van een verminderde koelcapaciteit dit ijs te benutten als 1013802 ' » 3 koelmedium kan men over koelcapaciteit blijven beschikken.In liquid cooling, an excess of cooled liquid can be stored in an accumulation tank (Fig. 1, no. 17) and used as a reserve cooling capacity under reduced sunlight intensity or at night. Part of the cooling capacity can also be used for the formation of ice in a suitable accumulation tank and by using this ice as cooling medium during times of reduced cooling capacity, cooling capacity can be maintained.

Warmteafvoer: daar de condensor gekoeld dient te worden, kan men dit doen door koeling met omgevingslucht en met behulp van eventueel een ventilator om dit koel effect te vergroten. De elektrische 5 energie voor een ventilator kan men aan het foto-voltaïsche deel van de collector onttrekken. Een andere mogelijkheid is om de condensor met vloeistof, bijvoorbeeld water, te koelen en deze energie op te slaan in een buffer (fig. 1, nr. 14).Heat dissipation: since the condenser needs to be cooled, this can be done by cooling with ambient air and possibly using a fan to increase this cooling effect. The electrical energy for a fan can be extracted from the photovoltaic part of the collector. Another possibility is to cool the condenser with liquid, for example water, and to store this energy in a buffer (fig. 1, no. 14).

De uitvinding als warmtepomp: de vinding kan ook worden 10 toegepast als warmtepomp voor verwarmingsdoeleinden tijdens periodes waarbij de omgevingstemperatuur zodanig is dat bijvoorbeeld verwarming van de leefruimte of woning of kamer waarin men verblijft noodzakelijk is om een aangenaam leefklimaat te verkrijgen.The invention as a heat pump: the invention can also be applied as a heat pump for heating purposes during periods in which the ambient temperature is such that, for example, heating of the living space or house or room in which one is staying is necessary to obtain a pleasant living environment.

Bij de toepassing als warmtepomp wordt de verdampingsre-15 actor met omgevingslucht gekoeld. Deze wordt van buiten de te verwarmen omgeving onttrokken.When used as a heat pump, the evaporation reactor is cooled with ambient air. This is extracted from outside the environment to be heated.

Op deze wijze zal het drijfgas van vloeibare staat in gasvormig overgaan en in de absorptievl oei stof worden opgenomen. Vervolgens zal deze absorptievloei stof met daarin opgelost het drijfgas naar de 20 kookreactor worden gevoerd. Door middel van zonne-energie zal het drijfgas verdampen en naar de condensor worden gevoerd. De condensatiewarmte, welke vrijkomt bij het vloeibaar worden van het drijfgas, zal worden toegevoerd aan een verwarmingslichaam in de ruimte of vloeistof welke men wil verwarmen.In this manner, the liquid state propellant will transition to gaseous form and be incorporated into the absorption liquid. Then this absorbing liquid with the propellant dissolved therein will be fed to the boiling reactor. The propellant will evaporate and be fed to the condenser by means of solar energy. The heat of condensation released when the propellant liquefies will be supplied to a heating body in the space or liquid to be heated.

25 De vinding kan ook uitgevoerd worden met een membraan (fig. 3, nr. 10) tussen de verdampingsreactor en de absorptiereactor, met dien verstande dat wel het drijfgas van het absorptieproces het membraan kan passeren, maar niet de absorptievloei stof. In de kookreactor kan een metalen of keramisch membraan worden toegepast met als doel het bevorderen 30 van de warmteoverdracht naar het absorptiemediurn met het daarin opgeloste drijfgas. Het voordeel is dat men een betere en snellere scheiding tussen het absorptiemediurn en het drijfgas kan verkrijgen, waarbij het drijfgas van verschil lende samenstelling kan zijn (nr.7 in de figuren 1 en 2 is een intermediaire gasstroom tussen de absorptiereactor en de verdamper). 35 De uitvoering van de uitvinding, de kookreactor, de verdampingsreactor, de absorptiereactor en de koeler zijn samengebouwd 1013802 ¥ 4 in gesloten kast en deze kan worden geplaatst op of voor een gebouw al of niet vrijstaand en al of niet op of in een dakvlak waarbij het van groot belang is de uitvinding op een zodanige wijze te plaatsen dat een optimale instraling van de zon wordt verkregen. Het is mogelijk de stand, hoek en 5 richting van het het zonlicht ontvangende deel van de vinding zodanig tijdens de standsverandering van de zon tijdens het dagverloop te volgen dat gedurende de volledige dagperiode een optimale zonlichtinvalshoek wordt verkregen.The invention can also be carried out with a membrane (fig. 3, no. 10) between the evaporation reactor and the absorption reactor, it being understood that the propellant gas of the absorption process can pass through the membrane, but not the absorption liquid. A metal or ceramic membrane can be used in the boiling reactor for the purpose of promoting heat transfer to the absorption medium with the propellant dissolved therein. The advantage is that one can obtain a better and faster separation between the absorption medium and the propellant, whereby the propellant can be of different composition (No. 7 in Figures 1 and 2 is an intermediate gas flow between the absorption reactor and the evaporator). The embodiment of the invention, the boiling reactor, the evaporation reactor, the absorption reactor and the cooler are assembled 1013802 ¥ 4 in closed box and it can be placed on or in front of a building whether or not free-standing and whether or not on or in a roof surface it is of great importance to place the invention in such a way that an optimum radiation from the sun is obtained. It is possible to follow the position, angle and direction of the sunlight-receiving part of the invention during the position change of the sun during the course of the day, so that an optimum sunlight angle is obtained during the entire day period.

Het koelvlak van de uitvinding kan bij plaatsing in 10 het dakvlak als directe koel inrichting worden benut, dus zonder hulpsystemen en ondersteunende energievoorziening.When placed in the roof surface, the cooling surface of the invention can be used as a direct cooling device, i.e. without auxiliary systems and supporting energy supply.

10138021013802

Claims (4)

1. Werkwijze voor het koelen van een gasvormig, vloeibaar of vast medium met behulp van zonne-energie en met behulp van een 5 absorptiekoelsysteem en gebruikmakend van de eigenschappen van een absorptievloeistof, een te absorberen drijfgas als koelgas en met al of niet gebruikmaking van een hulpgas om de verdampingseigenschappen van het drijfgas te verbeteren.1. A method for cooling a gaseous, liquid or solid medium using solar energy and using an absorption cooling system and using the properties of an absorption liquid, a propellant to be absorbed as a cooling gas and whether or not using a auxiliary gas to improve the evaporation properties of the propellant. 2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat 10 de door het condenserende drijfgas afgegeven energie voor verwarming van een gasvormig, vloeibaar en/of vast medium kan worden benut.2. A method according to claim 1, characterized in that the energy released by the condensing propellant can be used for heating a gaseous, liquid and / or solid medium. 3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het het zonlicht opnemende deel van de vinding de kook- en scheidingsreac-tor voor de absorptievloeistof en het drijfgas is.A method according to claim 1, characterized in that the sunlight-absorbing part of the invention is the boiling and separating reactor for the absorption liquid and the propellant. 4. Werkwijze volgens conclusie 1 en 3, met het kenmerk, dat de bekleding van de kook- en scheidingsreactor kan bestaan uit een foto-selectieve laag met als kenmerk dat daarmee een elektrische stroom kan worden opgewekt. 1013802Method according to claims 1 and 3, characterized in that the coating of the boiling and separating reactor can consist of a photo-selective layer, characterized in that an electric current can be generated therewith. 1013802