adsorção de refrigeração solar

LESBAT: Catherine Hildbrand, Olivier Cherbuin Julien Mayor. O líder do projeto: Philippe Dind

O objetivo deste artigo é introduzir o princípio da adsorção de refrigeração solar que simplesmente permite a frio com a radiação solar.

O que é refrigeração solar?

O Laboratório de Energia Solar e Física de Edifícios1 (LESBAT) da Haute Ecole d'Ingénieurs et de Gestion du Canton de Vaud (HEIG-VD) na Suíça atua no campo das energias renováveis ​​há mais de duas décadas.

O desenvolvimento de adsorção solares frigorífico é um dos eixos principais de investigação aplicados nos últimos anos.

Estes sistemas foram originalmente concebidos para a produção de frio em áreas não electrificada dos países do Sahel, onde a refrigeração é pedido para o armazenamento de produtos médicos e de alimentos.

Baseado no trabalho de várias equipas de investigação em 80 anos que fizemos 1999 um protótipo de demonstração, e vários protótipos de laboratório para conseguir um refrigerador de sorção de energia solar cuja construção é viável em pequenas séries no país desenvolvimento.

Temos acompanhado o nosso desenvolvimento da transferência de tecnologia com o Centro Ecológico Ouagadougou.

Neste artigo, apresentamos o princípio de funcionamento de adsorção frigoríficos solar, exemplos de empreendimentos construtivos e transferência de tecnologia para Burkina Faso.

O financiamento para este desenvolvimento experimental foi fornecido principalmente pela GEBERT RÜF FOUNDATION (Basel - Suíça).

Por que refrigeração solar?

Uma solução alternativa e limpa para os países em desenvolvimento para armazenar medicamentos e alimentos.

refrigeração solar é uma alternativa para o seguinte:

• • refrigeração por absorção (não adsorção), que também se transforma no frio quente mas requer temperaturas mais elevadas, cuja combustão,

 

• • o vector através de um circuito termodinâmico de refrigeração do refrigerante, incluindo a bomba é alimentada por um gerador,

 

• • refrigeração eletro-solar que representa um grande problema de armazenamento de energia elétrica (baterias cuja vida útil é muito curta, etc.)

Nenhuma dessas 3 soluções atende perfeitamente às necessidades dos países em desenvolvimento, pois consomem hidrocarbonetos (raros e caros na África) e rejeitam o CO2 ou poluem indiretamente as tecnologias utilizadas (baterias, fluidos de refrigeração, etc.).

O ar condicionado solar por adsorção usando a conversão direta de energia solar térmica em frio não apresenta tais desvantagens.

Como funciona a refrigeração solar por adsorção?

A adsorção é o fenômeno que ocorre quando um equilíbrio entre um gás e um sólido.

A concentração de moléculas de gás é sempre maior perto da superfície do sólido do que na fase gasosa. Assim, em qualquer sólido, os átomos da superfície estão sujeitos a forças de atração não compensadas, perpendiculares à superfície. O equilíbrio dessas forças é parcialmente restaurado pela adsorção de moléculas de gás.

É freqüentemente referido como torque quando se refere à adsorção. O par é composto por um adsorvente (sólido) e um adsorbato (líquido que atua como refrigerante).

O corpo usado como adsorventes são geralmente corpo que têm uma grande superfície exterior. Podemos citar aluminas ativadas, carvões activados, géis de sílica e zeólitos. A escolha do adsorvente dependerá da temperatura desejada no evaporador e a temperatura disponível na fonte quente (colector).

A outra parte do casal (o adsorbato) deve atender a duas condições essenciais: ter um alto calor latente de evaporação e ser formada por pequenas moléculas, facilmente adsorvíveis. Os fluidos com essas características são em particular água, amônia, metanol e dióxido de carbono. Além dessas duas condições ″ físicas ″, a natureza do fluido, bem como sua periculosidade (inflamabilidade, toxicidade, etc.) devem ser levadas em consideração.

Nossas aplicações sucessivamente utilizados os casais carvão metanol ativos, de sílica gel em água e água-zeolite. O uso desses pares requer um nível de vácuo médio (10 3-mbar) para reduzir ao mínimo a presença de gases não condensáveis ​​que possam impedir a passagem dos vapores de adsorbato. O ciclo de trabalha intermitentemente, porque o frio é produzido apenas durante a noite.

Frigoríficos, projetados em nossos empreendimentos incluem quatro elementos principais:

• • O adsorvente-sensor: peça contendo o adsorvente que é aquecido pela radiação solar, com efeito de
    dessorção do adsorvato.

 

• • O condensador: este elemento é usado para condensar os vapores adsorvidos dessorvidos no sensor-adsorvedor.

 

• • A câmara de refrigeração: este elemento é a parte útil do refrigerador, composta pela câmara isolada e o evaporador contendo o adsorbato na forma líquida e sólida.

 

• • válvula Autónoma: Body para separar a parte de alta pressão da pressão baixa. Este LESBAT corpo desenvolvido é automático e não tem nenhuma eletrônico (patenteado).

Ciclo de funcionamento

O frigorífico solar, opera em um ciclo de calor de adsorção. ciclo
pode ser dividido em quatro fases distintas, conforme explicado abaixo. Também fornecemos nesta tabela o ciclo representado no diagrama de Clausius-Clapeyron (Ln (P) (pressão) em função de (-1 / T) (temperatura)).

Vantagens / desvantagens de ar condicionado adsorção

desvantagens:

• • Vezes (pelo menos) de produção 12h entre a produção quente e frio (que pode ser facilmente resolvidas por baterias de buffer)

 

• • Precisa ter uma fonte fria (à noite) para produzir o ciclo de adsorção "frio"

 

• • COP amplamente (1 / 10 aproximadamente) abaixo das máquinas de compressores de refrigeração (mas é realmente importante uma vez que a fonte solar é quasiement ilimitada?)

Avantages:

• • Nenhuma fonte de energia além do sol (ou outra fonte de calor, como perda de calor) é necessária.

 

• • Sem partes móveis (exceto o obturador), a manutenção é muito mais fácil.

 

• • Possibilidade de utilização de fluidos frigoríficos tão simples como água!

 

• • COP equivalente a ver um pouco mais alto do que o ar condicionado eletro-solar (painéis fotovoltaicos que fornecem um circuito de refrigeração mecânico), as desvantagens em menos (desgaste e poluição das baterias, manutenção ...)!

Economia

Em relação ao custo de fabricação de um refrigerador solar de adsorção construído conforme descrito neste artigo, é muito difícil articular os números.

O custo de um protótipo desenvolvido na Suíça ou na França não tem nada a ver com o preço de custo de uma geladeira fabricada algumas dezenas de exemplares por ano em Burkina Faso com mão de obra qualificada do país (meta direcionado primeiro). Esse preço cairia ainda mais no caso de uma produção em massa de milhares de exemplares por ano em uma linha automatizada aqui ou na África.

Um estudo de mercado realizado em Burkina Faso em 2002 pelo CEAS-BF mostrou que mais de cem refrigeradores solares de adsorção de 300 litros poderiam ser vendidos por ano e isso por três anos com ONGs, hospitais, dos hotéis e cooperativas agrícolas burquinenses, desde que o preço de venda não ultrapasse os 750 francos CFA (cerca de 000 €).

O desafio é duplo: para atender a demanda do mercado após o início da produção em um ofício e ritmo para produzir sem exceder o preço de venda acima mencionada. actuais condições de mercado e do preço do trabalho Burkinabe fazer-nos pensar que a CEASBF é capaz de responder a este desafio.

Conclusão

Os experimentos realizados no campo da adsorção de refrigeração solar no LESBAT permitiram compreender todas as dificuldades inerentes a esta técnica.

Para que possa se espalhar sem sofrer fracassos que o desacreditem, é fundamental apoiar a transmissão de conhecimento aos países em desenvolvimento por meio da criação ou fortalecimento de competências efetivas no local, como temos buscado. a fazer no âmbito da nossa colaboração com o CEAS-BF.

mudanças construtivas em nossos sistemas de energia solar geladeira visa a simplificação construtiva, mantendo o desempenho. Este objectivo é alcançado. O resultado do projeto é desenvolver pequenos refrigeradores. Isto irá definir o tamanho ideal da sala, tendo em conta as limitações tecnológicas do nosso sistema.

A refrigeração solar por adsorção é uma das soluções para os problemas ambientais causados ​​pelo consumo excessivo de combustíveis fósseis.

Além disso, deve melhorar a qualidade de vied'un muitas pessoas, especialmente os países do Sahel, dando-lhes acesso à conservação de medicamentos, vacinas e alimentos.

mais:
- LESBAT site
- Baixe o artigo LESBAT em formato .pdf
- princípio geral e operacional
- Otimização do coletor solar
- painel de apresentação de refrigeração solar: Operação
- apresentação do painel solar do ar: colaboração Africano