durchbruch im solaren kühlen endlich erschwingliche anlagen, die mit hilfe der sonne bis zu 60%...
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Durchbruch im solaren Kühlen
Endlich erschwingliche Anlagen, die mit Hilfe der Sonne bis zu 60% Strom sparen
Mit der Sonne kühlen und 60% Strom sparen
2All rights reserved
Sedna Aire ist der Patentinhaber der SolarCoolTM Technologie und alleiniger Vertreiber dieser Klimageräte
• Technolgie entwickelt von James P. Hammond
• Gegründet 2009 unter dem Namen Sedna Aire
• Junges, stark wachsendes Unternehmen
• Heimatsitz in Florida, USA
• Vertriebsorte in USA, Asien, Afrika und jetzt auch in Europa
• Vertreiben solare Klimaanlagen, dezentrale Stromerzeuger und Solarthermie
• Über 5000 Installationen weltweit binnen 3 Jahre
• US Patent US 2012/0117986 bewilligt 2012, derzeit internationaler Roll-out
3All rights reserved
SolarCool - KlimaanlagenKompressions - Klimaanlagen
Der große Stromhunger der bekannten Kompressionskältemaschinen kann durch das Prinzip von Solarcool um die Hälfte reduziert werden
• Komprimieren, Verdampfen des Kältemittels (klassicher „Kühlschrankprozess“)
• Wirkungsgrad Kälteleistung zu Antriebsleistung:EER = 3 - 4
• Anlagen 2 kW – 5.000 kW
• Die Standard Technologie für Kühlung
• Bindet ein Solarpanel in den Kältekreislauf ein. Solarpanel übernimmt die Arbeit des Kompressors
• Weitere Effekte verantwortlich für bis zu 60% geringeren Stromverbrauch
• Wirkungsgrad Kälteleistung zu Antriebsleistung:EER = 8 - 10
• Anlagen derzeit 2 kW – 13 kW, weiterer Ausbau vorgesehen
VerdampferVerflüssiger
Expansions-ventil
Kompressor
SolarpanelVerdampferVerflüssiger
Expansions-ventil
Kompressor
Eine 5,3 kW SolarCoolTM Single Split Anlage (aufgestellt in Costa Rica) sparte 2011 gegenüber einer konventionellen Klimaanlage 70% Strom ein
Nicht solare Split Anlage
All rights reserved 4
SolarCool Split Anlage SWM 18 – 5,3kW
Stromaufnahme: 1,3 kW Stromaufnahme: 0,32 kW
- 70%
Eine 14 kW SolarCoolTM Anlage (aufgestellt in Florida) spart gegenüber einer konventionellen Klimaanlage 60% Strom ein
Vergleich Stromaufnahme für 14 kW Klimaanlage (US Typ)
Stromaufnahme
5,2 kW
Vergleichsgeräte Daikin, Mitsubishi, Sanyo, Hitachi, Toshib, Samsung, Sharp, Gujitsu, Panasonic
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60% Stromeinsparunggegenüber Standard Anlage
Stromaufnahme
1,7 kW
Unterschied: - 3,5 kW
Ø I = 7,1 A
Ø U = 240 V
cos phi = 0,85
Herz der Anlage ist das Solarthermie Panel: 1 Panel für bis zu 35 kW - in Vakuumröhren-technologie ausgeführt und damit besonders effektiv auch bei weniger Sonnenstrahlung
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• Dimensionen: 1,6 x 1,6 x 0,13 m• 20 Borsilikat-Glass Röhren• Beschichtung: AI/N/AI• Vakuumröhren• Max. Temperatur: 150°C• Max. Druck: 70bar• Max. Windlast: 110 km/h• Gewicht: 61 kg• Zusätzliche Menge Kühlmittel : 2,3 kg• Alle Montagemöglichkeiten: Dach, Wand,
Boden
7All rights reserved
Mehrere stationäre und dynamische Effekte sind verantwortlich für die Einsparungen bei SolarCoolTM Geräten
Dynamisch – verschiedene Arbeitszustände
Stationär – kontinuierlicher Kreislauf
• Beschrieben im Mollier Diagramm• Unterschiedliche Zustände der Komponenten in der
Anlage zur gleichen Zeit
8All rights reserved
Zweistufiger Verdichtungprozess mit „solarer“ Antriebsenergie im Panel – für umsonst
Effekt und VergleichsmodellStationär – kontinuierlicher Kreislauf
(1) 2 stufiger Verdichtungsprozess mit 1 elektrisch angetriebenem Kompressor und 1 nachfolgenden “Solar-Kompressor”, der das Kältemittel über das ideale Gasgesetz verdichtet
Elektrisch angetriebener Kompressor
„Solar Kompressor“ – Verdichtung über ideales Gasgesetz p* V = RS * T
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Effizientere Verdichtung im Solarpanel
Effekt und VergleichsmodellStationär – kontinuierlicher Kreislauf
(2) Verlustärmere Kompression im Solarpanel, die den isentropen Wirkungsgrad von 75% auf 95% verschiebt
Diese Verluste im Kompressor gibt es nicht im Solarpanel:
• Wärmedehnung des Saugdampfes beim Einströmen in den Verdichter infolge der Aufheizung an wärmeren Flächen
• Undichtheiten im Kompressor • "nicht nutzbarer Raum" im Zylinder, der
mit Restgas gefüllt bleibt und dadurch Füllung mit neu angesaugtem Kältemittel vermindert
• Mechanische Verluste durch Reibung zwischen den beweglichen Teilen, zusätzliche Arbeitsleistung (z.B. der Ölpumpe)
10All rights reserved
Höhere Verdichtung durch das Solarpanel
Effekt und VergleichsmodellStationär – kontinuierlicher Kreislauf
(3) Höhere Verdichtung im Solarpanel aufgrund der aufgenommenen Solarstrahlung und Umsetzung in Druck
45 bar
55 bar
11All rights reserved
Höhere Unterkühlung des Kältemittels beim Verlassen des Verflüssigers
Effekt und VergleichsmodellStationär – kontinuierlicher Kreislauf
(4) Höhere Unterkühlung des Kältemittels nach Verlassen des Verflüssigers
Höherer Druck => höhere Kondesationstemperatur (Clausius Clapeyron Gleichung), Wärmeübertragung Q= m *cp* (T2-T1),Bei gleichbleibender Wärmeleistung des Verflüssigers
Temp bei Eintritt in Verflüssiger 72°C 86°C
Kondensationstemperatur 46°C 56°CUmgebungstemperatur (Beispielswert) 28°C 28°C
Temperaturunterschied Kondensation – Umgebung 18 K 28 K
Unterkühlung 5 K 10K
. .
12All rights reserved
Höhere Unterkühlung des Kältemittels bei niedrigerem Massenstrom infolge niedrigerer Drehzahl des Kompressors – solange Kälteleistung aufrecht erhalten wird
Effekt und HerleitungStationär – kontinuierlicher Kreislauf
(5) Niedrigerer Massenstrom infolge niedrigerer Drehzahl des Kompressors unterkühlt weiter – Verdichtung durch Solarpanel
Begrenzt durch vorliegende Umgebungstemperatur und Bedarf an Kälteleistung
Nicht-solarer Betrieb Solarer Betrieb
Gesucht: ,Gegeben: Massenstrom: 1, Enthalpien : hB, hA
Gesucht: Temp. Kältemittel bei Austritt Verflüssiger, via Mollier Diagramm = hA‘Gegeben: Massenstrom: 2, hB,
= 326 – 283 = 55 kJ/kg
Verschieben der Temperatur im Diagramm nach links
AB
13All rights reserved
Höhere Unterkühlung führt zu niedrigerem Flash-Gas Gehalt im Verdampfer
(6) Flash gas ist der Gasanteil im Gas-Flüssigkeitsgemisch. Es steht zur Kälteerzeugung im Verdampfer nicht zur Verfügung, da es “ja schon verdampft ist”. Je kälter das Kältemittel vor dem Verdampfer, desto niedriger der Flash-Gas Anteil
Non-solar Solar
10%20%30%40%50%60%70%80%90%
100%
0%
AnteilFlash gas
28 % 18 %
Effekt und HerleitungStationär – kontinuierlicher Kreislauf
14All rights reserved
Der Kompressor kann länger ausgeschaltet bleiben, Menge an verdichtetem Kältemittel im Solarpanel ist Reservoir für Betrieb des Verdampfers
Instationärer Betrieb der einzelnen Komponenten
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Betrieb – Magnetventil vor Verdampfer
Elektrisch angetriebener Kompressor
Nach Solarpanel
Verdampfer - Kälteleistung
Prinzip
Zusätzliche Menge an Kältemittel im Solarpanel: 2,3 kg1 Betriebsstart – Magnetventil vor Verdampfer öffnet sich,
Kältemittel wird eingespritzt und Verdampfer beginnt zu arbeiten
2 Vorhandener Druck im Verflüssiger und davor im Solarpanel reicht aus, um Verdampfer zu versorgen
3 Kompressor springt an, da Versorgung aus Solarpanel alleine nicht mehr ausreicht
4 Kompressor schaltet ab, Versorgung des Verdampfers mit Kältemittel aus Solarpanel heraus
5 Abschaltung: Magnetventil schliesst, Kompressor saugt Verdampfer leer, um beim Wiederanfahren Flüssigkeitsschläge zu vermeiden
1
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5
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Nacht
SolarCool Limaanlagen sind auch bei Nacht effizienter, da das Panel als zusätzlicher Verflüssiger arbeitet und eine höhere Unterkühlung bewirkt
All rights reserved
Tag
Solarpanel arbeitet während der Nacht als zusätzlicher Verflüssiger, der eine höhere Unterkühlung bewirktBedingung: Umgebungstemperatur am Panel ist niedriger als die Auslaßtemperatur des Kältemittels am Kompressor
VerdampferVerfüssiger
Expansions-ventil
ElektrischerKompressor
Solarpanel
SolarerKompressor
Solarpanel arbeitet am Tag als 2. “Solarkompressor”, der Druck und Hitze produziert
VerdampferVerflüssiger
Expansions-ventil
ElektrischerKompressor
Solarpanel
Verflüssiger
16All rights reserved
Nacht
Ein Blick auf die Messdaten beweist die höhere Effizienz der SolarCool Klimaanlage bei Tag UND Nacht
Tag
Stromverbrauch einer 3,5 kW SolarCool Klimaanlage im direkten Vergleich zu einer smart Samsung Anlage gleicher Größe, die zeitgleich laufenSamsung: 600 WattsSolarCool: 270 Watts = -55%
Stromverbrauch einer 3,5 kW SolarCool Klimaanlage bei Nacht (Spanien) und einem Stromverbrauch von 270 WattAlle Temperatures linke Achse, Stromverbrauch rechte Achse
°C Watts
Non-solar DC Inverter unit (3,5 kW)
SolarCool unit (3,5 kW)
kW
17All rights reserved
SolarCool Klimaanlagen sind exzellente Heizungen (Wärmepumpen), die die freie Energie der Sonne nutzen und damit die Stromrechnung senken
Heizen mit der Sonne
Ein 4-Wege Umschaltventil in dem Kreislauf wechselt im Heizbetrieb die Flußrichtung des KältemittelsDas Kältemittel fliesst vom Solarpanel zum Verdampfer, wo es die Wärme an den Raum abgibt. Dann fliesst es zurück druch den Verflüssiger zum KompressorDie Sonne heizt im Solarpanel das Kältemittel auf. Diese Wärme wird im Verdampfer 1:1 an den zu heizenden Raum weitergegeben und reduziert so die nötige Arbeit und Stromaufnahme des KompressorsDas Vakuumpanel ermöglicht auch eine ausreichende Erwärmung bei niedirigen Umgebungstemperaturen
VerdampferVerflüssiger
Expansions-ventil
ElektrischerKompressor
Solar panel
Solare Heizung
4-Wege ventil
Warme Luftin Raum
18All rights reserved
Ein optional erhältlicher Bypass schliesst den Kreislauf zum Panel, wenn die Wärmeverluste im Panel bei kalten Nächten ohne Sonnenschein zu hoch wären
Heizen ohne Sonne bei kalten Nächten
Sehr kalte Umgebungstempera-turen in der Nacht können das Kältemittel zu stark abkühlenEine optional erhältliche Bypass-Gruppe schliesst den Weg zum SolarpanelDie Bypass-Gruppe arbeitet selbständig auf Basis gemesse-ner Temperaturen und schliesst den Weg nur im Heizbetrieb abSobald die Sonne wieder genug Energie liefert, öffnet das Bypass Ventil automatisch den Weg zum Panel, um die Effekte des Panels ausnützen zu können
Solar panel
Bypass
Controller
VerdampferVerflüssiger
Expansions-ventil
ElektrischerKompressor
4-Wege ventil
Solare Heizung
19All rights reserved
Große Marken und 5 000 Neu-Installationen binnen 3 Jahre bestätigen das Funktionieren unserer Technik
Kooperation in USA
Weitere zufriedene Kunden innerhalb von 3 Jahren
Singapore Base
5 000
Klimaanlagen für Fußball WM Brazil 2014
Aufträge für viele Filialen
Aufträge für viele Filialen
Aufträge für viele Filialen
Aufträge für alle Filialen in MIttelamerika
20All rights reserved
Über 5000 Installationen weltweit – Gewerbe z.B. in Costa Rica, Fiji, Singapore, USA
21All rights reserved
Über 5000 Installationen weltweit - Wohnungshäuser
22All rights reserved
Die SolarCoolTM Anlagen in Europa gibt es als Split Geräte. Zentrale Geräte für Anschluss an Luftkanäle sind geplant
Split - Geräte Zentrale Geräte für Anschluss an Luftkanal
Single Split : 2,6 – 7 kW - (Wärmepumpen)
Multi Split (2, 3, 4): 5,3 – 12 kW - (Wärmepumpen)
Zentrale Geräte mit separatem Air Handler
Zentrale Geräte mit intergiertem Air Handler (Packaged units, rooftops)
VerfügbarGeplant