SE533461C2 - Utsläppsfritt kylsystem - Google Patents

Description

20 25 30 533 4E'l 2 tidigare hölls varm. En sådan enhetscell är lämpad att användas exempelvis med uppvärmning av solljus, genom att dess andra ände t ex är placerad i en solfångare, för att leverera kyla under dygnets mörka timmar.

Ett av flera möjliga utföranden av en enhetscell visas i den publicerade internationella patentansökningen WO 2007/139476. Enhetscellen enligt denna internationella patentansökan innefattar i det typiska fallet en långsträckt inresluten kammare, som vanligen är utrymmet inuti ett tillslutet rör. l den långsträckta kammaren finns både reaktor och kondensor/evaporator. I re- aktorn, som är belägen vid en andra ände av kammaren, finns aktiv substans, som bärs av en matris anbragt vid kammarens vägg vid demia ände. Vid den motsatta, första änden av kamma- ren är kondensorn/evaporatom belägen och den kan vara avskild från den andra änden av en mellanvägg. Mellanvåggen kan vara utformad som ett inre rör och då går en gaskanal i det inre röret till kammarens andra ände. Kondensorn/evaporatorn utgörs då av utrymmet mellan gaska- nalen och väggytoma i kammarens första ände och ånga kan kondenseras och uppsarnlas i och evaporera från detta utrymme. Enhetsröret kan vara tillverkat helt hermetiskt av glas eller emal- jerat stål.

I fig. 1 - 3 visas ett system för uppvärmning och/eller kylning av ett objekt såsom ett hus H, allmänt benärrmd en användare. Systemet innefattar en övre behållare B och en undre behålla- re Kvf. Dessa innehåller en lämplig vätska Ll, L2 såsom vatten. Vätska kan automatiskt fås att förflytta sig uppåt till den övre behållaren när sådan funktion önskas och vätska kan automatiskt förflyttas nedåt från den övre behållaren när sådan funktion önskas. Detta regleras och drivs utan rörliga delar, utan något styrsystem såsom i vanligen förekommande uppvärmnings-/kylsystern och utan att någon elektrisk energi behöver förbrukas. All energi för att driva systemet tas från en yttre värmekålla, exempelvis från solens värme, och ur den icke önskade värmen i huset H.

Tillståndet vid laddning visas i fig. 1. Systemets funktion under dagen, dvs under dygnets ljusa delar, är såsom följer: En kylanordning i form av en värmepumpsenhet såsom ett enhetsrör R av ovan beskrivet slag har sin forsta del Tl placerad i vätskan L] i den övre behållaren B, väsentligen i den övre delen av utrymmet i behållaren. Den övre behållaren är åtminstone delvis värmeisolerad med hjälp av isolering antydd vid Il. Den fria, andra delen T2 av enhetsröret är anbragt så att den tid- vis blir uppvärmd, såsom att den i fallet med solvärme kan bli solbelyst under dagtid. Värmen i den andra delen av enhetsröret R sprider sig därvid till den första delen T1 av enhetsröret, som är belägen inuti i den vätskefyllda övre behållaren B. Enhetsröret R laddas därvid såsom genom att flyktig vätska övergår fiån dess ackurnulatordel till kondensor-/evaporatordelen. För att detta skall fungera och enhetsröret skall kunna ta tillvara och kunna omvandla värmen till ett energila- 10 15 _20 25 30 533 431 3 ger, måste enhetsrörets första del T1 hållas väsentligt kallare än den andra delen T2. Denna nöd- vändiga kylning åstadkoms automatiskt genom att vätskan Ll i den övre behållaren B särskilt närmast enhetsröret R blir uppvärmt. Då stiger den uppvärmda vätskan, såsom visas av pilen 1, på grund av tyngdskillnad, genom att densiteten hos den uppvärmda vätskemängden är lägre än densiteten hos den vätskans kallare delar, upp mot en källa fór kyla, såsom en kylfläns Kf an- bragt vid den oísolerade delen av den övre behållaren B. Vid kylflånsen Kf kyls det uppåtstigan- de vattnet, genom att kylflänsen förmedlar den väsentligt lägre temperaturen hos den omgivande kallare luften till det uppåtstigande vattnet, varigenom detta blir tyngre och härefter rör sig nedåt, såsom visas av pilen 3, och kyler enhetsrörets R första del Tl.

Den övre behållaren B bör vara placerad, så att skiktningar i vätsketemperattir i vertikalled verkligen erhålls, och en förutsättning för' att detta skall fungera, kan vara att den hela tiden är i ett vilotillstånd, utan någon påtvingad omrörning, och exempelvis inte utsätts för alltför stora vibrationer.

Detta kretslopp i den övre behållaren B pågår, så länge som den andra änden uppvärrns, dvs i det speciella fallet när solen skiner på enhetsröret R, och samtidigt kylflänsen Kf har lägre temperatur än vätskan Ll intill enhetsrörets övre ände. Under hela denna tiden laddas också värmepumpen i enhetsröret R.

Kylleverans visas i fig. 2. 'Systemets funktion under natten, dvs under dygnets mörka del, är såsom följer: När uppvärmningen har upphört, dvs i det speciella fallet efter det att solen har gått ned och den omgivande luftens temperatur minskar, kommer enhetsrörets R temperatur att minska i den andra delen T2 av röret som ligger utanför den övre behållaren B, i det speciella fallet både på grund av att den omgivande luftens ternperatur minskar och på grund av att värmeenergi strå- lar bort från enhetsrörets ytteryta upp mot himmelen. Detta innebär, att enhetsrörets R temperatur i den första delen Tl , som år införd i den övre behållaren B, kommer att minska ännu mer, efter- » som den laddning som har skett under den föregående dagen leder till ett jåmviktsförhållande, vid vilket enhetsrörets inre, i vätskan Ll införda del vid den första änden Tl strävar efter att vara betydligt kallare än den utanför den övre behållaren B belägna andra delen av röret vid dess ände T2, såsom ca 30° C kallare i ett typiskt utförande av enhetsröret enligt ovan nämnda internatio- nella patentansökan.

När då enhetsrörets R i vätskan Ll införda första del T1 blir nedkyld på grund av urladd- ningen vid enhetsrörets värmepurnpftirilction, kommer vätskan i den övre behållaren B att kylas runt omkring enhetsröret R och därmed på grund av tyngdskillnaden förflyttas nedåt till den undre, med vätskan L2 fyllda behållare Kvf i pilens 5 riktning genom en eller flera första rörled- 10 15 20 25 30 533 451 4 ningar 7 mellan den övre och undre behållaren. Den undre behållaren kan vara värmeisolerad med hjälp av ett värmeisolerande, omslutande hölje I2. Samtidigt kommer den undre behållarens Kvf varmare vätska genom en eller flera andra rörledningar 8 för retur av vätska att stiga upp till den övre behållaren B såsom visas av pilen 9. Ett kretslopp har startat och kommer i det speciella fallet att fortgå hela natten, till dess solen igen belyser enhetsröret R vid dess utanför den övre behållaren B belägna andra del T2. Under detta fortskridande kretslopp kommer temperaturen i vätskan Ll i den övre behållaren att stiga och temperaturen i vätskan L2 i den undre behållaren Kvf att minska och den undre behållaren Kvf kommer att lagra en tillräcklig mängd kallvatten för att kunna kyla till exempel huset l-I eller kontoret under den följ ande dagen. , Även den undre behållaren Kvf bör vara placerad, så att skiktningar i vätsketernperattir i vertikalled verldigen erhålls på samma sätt som för den övre behållaren.

Kylleverans till användaren i form av huset H visas i fig. 3. Systemets fimktion när kyla skall distribueras är såsom följer: När kyla önskas, öppnas en ventil V1 i en första rörledning ll från den undre behållarens Kvf botten. Då kommer det kalla vattnet i den undre behållaren Kvf att, såsom visas av pilen 13, strömma genom demia rörledning och ventilen V1 ned i husets H system för distribution av kyla, ej visat. På grund av tyngdlagen kommer varmare vatten âtervåndai en andra rörledning 12 för retur av vätska, såsom visas av pilen 15, från husets distributionssystem, varigenom huset kyls genom det kretslopp som uppstår endast på grund av gravitationen och densitetsskillnaderna mellan varm och kall vätska. Kyla kan här levereras med en typisk temperatur av mellan till ex- empel 5 och 10° C vid användning av enhetsceller enligt den ovan nämnda internationella pa- tentansökningen.

Systemet visas också i sitt laddningstillstånd, under dagtid, i fig. 4 och vid urladdning, dvs nattetid, i fig. 5. Enhetscellen R, som kan vara ett paket av med varandra parallellt anordnade en- hetsrör, visas här ha sin yttre ände T2 placerad i en solfångare 17 på taket av huset H. Enhets- cellens inre, första ände Tl är såsom i tig. l - 3 belägen i den övre delen av den övre behållaren B och kylflänsen Kf är via rörledriingar 19 också kopplad till den övre behållarens övre del. Så- som visas bör den första rörledning 7, som förbinder den övre behållaren med den undre behålla- ren Kvf och är avsedd för att vid urladdning transportera kall vätska från den övre behållaren till den undre behållaren, utgå från den övre behållarens B botten och mynna någonstans i det inre av den undre behållaren, t ex ungefär vid dess mittornråde taget i vertikalled. På samma sätt bör den andra rörledning 8, som också förbinder den övre behållaren med den undre behållaren Kvf men är avsedd för att vid urladdning transportera relativt sett varm vätska fiån den undre behålla- ren till den övre behållaren, utgå från den undre behållarens övre vägg, dvs från dess översta del, 533 451 5 och mynna någonstans i det inre av den övre behållaren, också här exempelvis i dennas mittom- råde taget i vertikalled. Motsvarande gäller for de rörledningar, som förbinder den undre behålla- ren Kvf med husets H distributionssystern, så att särskilt den första rörledningen ll utgår från den undre behållarens botten och den andra rörledningen 12 mynnar någonstans centralt i 5 mittområdet av den undre behållaren.

Claims (9)

533 451 b PATENTKRAV

1. System för att leverera kyla i form av kyld vätska till en användare (H), kännetecknat av -en övre behållare (B) och en undre behållare (Kvt), som innehåller vätska (Ll; L2) och är inbördes förbundna genom rörledningar (7 ; 8) med hela tiden fritt flöde genom dessa rörledningar, -en kylanordning (R) fór att kyla den vätska, som befirmer sig högst upp i den övre behållaren (B), och -rörledningar (1 l; 12) från den undre behållaren (Kvt) för att leverera kyld vätska till och motta retur av vätska från användaren (H), varvid kylanordningen (R) innefattar minst en lângsträckt värmepumpserihet, vilken har en första ände (Tl), som innehåller värmeptnnpserilietens evaporator-/kondensordel och som är placerad inuti den övre behållaren (B), så att den första änden är belägen väsentligen i den övre delen av den övre behållaren, och vidare värmepumpsenheten har en andra ände (T2), som innehåller värmepumpsenhetens ackumulatordel och som är placerad för att periodiskt uppvârmas eller för att uppvärmas under en tidsperiod, efter vilken kyla skall levereras från systemet.

2. System enligt krav 1, kånnetecknat av att den andra änden (T2) är anordnad att belysas av solljus.

3. System enligt något av krav l - 2, kännetecknat av att värmepumpsenheten (R) innefattar en långsträclct inre sluten kammare, varvid i värmepumpserilietens andra ände (T2) med ackumulatordelen fimis en aktiv substans, som bärs av en matris.

4. System enligt krav 3, kännetecknat av att den längsträckta inre slutna kammaren i värmepumpsenheten (R) är utrymmet inuti ett tillslutet rör.

5. System enligt något av krav 1 - 4, kännetecknat av att de rörledningar (7; 8), som förbinder den övre behållaren (B) och den undre behållaren (Kvt) med varandra, innefattar ett första rör (7) för leverans av kyld vätska, som har en övre mynning vid den övre behållarens (B) botten och en undre mynning vid ett mellanparti av den undre behållaren (Kvf).

6. System enligt något av krav l - 5, kännetecknat av att de rörledningar (7; 8), som förbinder den övre behållaren (B) och den undre behållaren (Kvf) med varandra, innefattar ett andra rör (8) för retur av vätska, som har en övre mynning vid ett mellanparti av den övre behållaren (B) och en undre mynning vid den översta delen av den undre behållaren (Kvt).

7. System enligt något av krav l - 6), kännetccknat av att de rörledriingar (1 1; 12), som går från den undre behållaren (Kvt) till användaren (H), innefattar ett första rör (ll) för leverans av kyld vätska, som har en övre mynning vid den undre behållarens (Kvt) botten.

8. System enligt krav 7, kännetecknat av att det första röret (1 1) innefattar en på/av-ventil (V 1). 533 451 7

9. System enligt något av krav 1 - 8, kännetecknat av att de rörledningar (11; 12), som går från den undre behållaren (Kvr) till användaren (H), irmefattar ett andra rör (12) för retur av vätska, som har en övre mynning vid ett mellanparti av den undre behållaren (Kvf).