DE3445810A1 - Use of storage media for absorption cooling/air conditioning - Google Patents
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Abstract
Description
Verwendung von Speichermedien zur Use of storage media for
AdsorDtionskühlunqJKlimatisierunq Die nicht vorveröffentlichte Patentanmeldung P 34 13 169,8 beschreibt ein Verfahren zur Nutzung/Speicherung von Energie unter Verwendung eines mittels Sorption/Desorption von Wasser arbeitenden Speichermediums auf Zeolithbasis, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man ein Speichermedium verwendet, das Lithium- und/oder Seltene Erdmetall-Ionen enthaltenden Zeolith Y enthält. AdsorDtionskühlunqJKlimatisierunq The unpublished patent application P 34 13 169.8 describes a method for using / storing energy under Use of a storage medium that works by means of sorption / desorption of water based on zeolite, which is characterized in that a storage medium is used, the lithium and / or rare earth metal ions containing zeolite Y contains.
Eine wesentliche Verwendungsmöglichkeit finden jene Speichermedien beim Einsatz in therochemischen Systemen, die zur Wärmegewinnung installiert werden. Es wurde nun eine weitere Verwendungsmöglichkeit für die genannten Speichermedien gefunden.Those storage media find an essential application when used in therochemical systems that are installed to generate heat. There was now another possible use for the storage media mentioned found.
Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines Lithium-und/oder Seltene Erdmetall-Ionen enthaltenden Zeolith Y in Speichermedien für Verfahren zur Nutzung/Speicherung von Energie gemäß Patent ... (Patentanmeldung P 34 13 169.8), das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Speichermedien Bestandteil eines Adsorptionskuhl/Klimatisierungs-Systems sind.The invention relates to the use of a lithium and / or Zeolite Y containing rare earth metal ions in storage media for processes Use / storage of energy according to patent ... (patent application P 34 13 169.8), which is characterized in that the storage media are part of an adsorption cooling / air conditioning system are.
Adsorptionskühl/Klimatisierungs-Systeme (AKS) sind als solche bekannt. In Figur 1 ist beispielhaft das Prinzipschaltbild eines bekannten AKS angegeben. Aus dem zu kühlenden/klimatisierenden Raum 1 wird ein Luftstrom über Leitung 2 und 3 und Fordermittel 4 einer mit Speicherme- dium gefüllten Säule 5 zugeführt. In dieser Säule wird dem eintretenden feuchten Luftstrom durch Kontakt mit entwässertem, also energetisch geladenem Speichermedium Feuchtigkeit entzogen. Dieser Adsorptionsvorgang erfolgt dabei möglichst isotherm, wozu in der Säule 5 entstehende Adsorptionswärme über ein fluides Wärmetauschmedium abgeführt wird, das über Leitung 6 der Säule zugeführt wird und in wärmeaustauschendem Kontakt mit dem Speichermedium steht. Der die Säule 5 über Leitung 7 verlassende trockene Luftstrom befindet sich auf gleicher oder etwas erhöhter Temperatur wie der in die Säule 5 eintretende Luftstrom.Adsorption cooling / air conditioning systems (AKS) are known as such. In Figure 1, the basic circuit diagram of a known AKS is given as an example. From the room 1 to be cooled / air-conditioned, an air flow is generated via line 2 and 3 and conveying means 4 one with storage dium filled column 5 supplied. In this column the incoming moist air flow is through contact Moisture is removed with a drained, i.e. energetically charged storage medium. This adsorption process takes place as isothermally as possible, for which purpose in column 5 the resulting heat of adsorption is dissipated via a fluid heat exchange medium, which is fed to the column via line 6 and in heat-exchanging contact with the storage medium. The dry air flow leaving the column 5 via line 7 is at the same or slightly higher temperature than that in column 5 incoming airflow.
Die auftretende Temperaturdifferenz ist dabei im wesentlichen abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit des Luftstromes und der Intensität des Wärmetausches. Der trockene Luftstrom wird über Leitungen 8 und 9 einer Lefeuchtungskammer 10 zugeleitet. In diese Kammer wird über Leitung 11 und Sprühvorrichtung 12 Wasser eingeleitet. überschüssiges Wasser kann über Leitung 13 und Fördermittel 14 rückgeführt werden. Der in Kammer 10 eintretende trockene Luftstrom nimmt durch im wesentlichen adiabatisch geführte Verdampfung Wasserdampf bis zu seiner Sättigung unter gleichzeitiger Abkühlung auf, so daß ein kühler, feuchter Luftstrom aus Kammer 10 austritt, der über Leitung 15 dem Raum 1 zugeführt wird.The temperature difference that occurs is essentially dependent on the velocity of the air flow and the intensity of the heat exchange. The dry air flow is fed to a humidification chamber 10 via lines 8 and 9. Water is introduced into this chamber via line 11 and spray device 12. Excess water can be returned via line 13 and conveying means 14. The dry air flow entering chamber 10 increases essentially adiabatically guided evaporation of water vapor up to its saturation with simultaneous cooling on, so that a cool, moist air stream exits from chamber 10, which is via line 15 is fed to room 1.
In einer Variation kann ein Wärmetauscher 22 zwischengeschaltet sein, in dem aus Raum 1 austretende Luft entweder vollständig oder teilweise über Leitung 21 heran und über Leitung 23 zurückgeführt wird und die im Wärmetauscher 22 mit der trockenen Luft in wärmeaustauschendem Kontakt steht. Zur Zu- und Abfuhr trockener Luft ist der Wärmetauscher 22 mit Leitungen 71 und 72 verbunden, über die der trockene Luftstrom vollständig oder teilweise geleitet werden kann.In a variation, a heat exchanger 22 can be interposed, in the air exiting from room 1 either completely or partially via duct 21 is brought up and returned via line 23 and that in the heat exchanger 22 with is in heat-exchanging contact with dry air. For supply and discharge drier Air is connected to the heat exchanger 22 with lines 71 and 72, via which the dry Air flow can be completely or partially directed.
Energetisch entladendes Speichermedium in Säule 5 kann in an sich bekannter Weise entwassert und damit energetisch geladen werden. Diese Entwasserung kann entweder konti- nuierlich erfolgen, indem zwei oder mehrere Säulen 5 parallel geschaltet werden und mindestens je eine Säule zur Ladung und Entladung zur Verfügung stehen. Es ist aber auch möglich, die Be- und Entladung kontinuierlich zu betreiben. Eine mögliche Ausführungsform dieser Variante ist, das Speichermedium im Gegenstrom zum Luftstrom durch Säule 5 zu führen und im Kreislauf über eine (in Fig. 1 nicht dargestellte) Regenerationssäule erneut Säule 5 zuzuführen.Energetically discharging storage medium in column 5 can in itself known to be drained and thus energetically charged. This drainage can either be continuous can be done by two or more Columns 5 are connected in parallel and at least one column each for loading and Discharge are available. But it is also possible to load and unload operate continuously. A possible embodiment of this variant is to lead the storage medium in countercurrent to the air flow through column 5 and in a circuit to supply column 5 again via a regeneration column (not shown in FIG. 1).
Zur energetischen Beladung von Speichermedium kann thermische Energie unterschiedlicher Herkunft verwendet werden. Es kann sowohl in üblicher Art mittels Primärenergie oder Elektrizität direkt beheizt werden oder es kann Abwärme ausgenutzt werden, z.B. von konventionellen Heizsystemen oder Verbrennungsmotoren, oder es kann Energie aus der Umwelt, z.B. Solarenergie, entweder direkt oder nach Transformation mittels einer Wärmepumpe ausgenutzt werden.Thermal energy can be used for energetic loading of the storage medium different origins can be used. It can both in the usual way means Primary energy or electricity can be heated directly or waste heat can be exploited e.g. from conventional heating systems or combustion engines, or it can take energy from the environment, e.g. solar energy, either directly or after transformation can be exploited by means of a heat pump.
übliche bisher verwendete Speichermedien für ANS sind Kieselgel oder Zeolithe.Storage media commonly used up to now for ANS are silica gel or Zeolites.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Speichermedien sind an sich bekannt. Sie werden bisher vornehmlich als Katalysatoren z.B. für Crack- oder für Alkylierungsverfahren eingesetzt.The storage media to be used according to the invention are known per se. So far, they have mainly been used as catalysts, e.g. for cracking or alkylation processes used.
Für die erfindungsgemäße Verwendung ist es vorteilhaft, einen Zeolith Y zu verwenden, in dem 10 bis 100 mol-%, vorzugsweise 40 bis 90 mol-°4 der austauschbaren Ionen durch Lithium- und/oder Seltene Erdmetall-(SE)-Ionen ersetzt sind.For the use according to the invention, it is advantageous to use a zeolite Y to use in the 10 to 100 mol%, preferably 40 to 90 mol ° 4 of the exchangeable Ions are replaced by lithium and / or rare earth metal (RE) ions.
Besonders bevorzugt ist es, SE-Ionen enthaltenden Zeolith zu verwenden. Unter SE-Ionen werden dabei sowohl die Ionen nur eines SE-Metalles als auch Gemische von Ionen von mehreren SE-Metallen verstanden. Insbesondere kommen Ionen von Cer, Lanthan, Praseodym, Neodym, Samarium und/oder andere SE-Metallen in Frage.It is particularly preferred to use zeolite containing RE ions. Both the ions of only one rare earth metal and mixtures are classified under RE ions understood by ions of several rare earth metals. Ions come in particular from Cerium, lanthanum, praseodymium, neodymium, samarium and / or other rare earth metals in question.
Das erfindungsgemäß zu verwendende Speichermedium kann in einer Variante allein aus dem ausgetauschten, Lithium-und/oder SE-Ionen enthaltenden Zeolith Y bestehen. Es ist aber möglich, daß das Speichermedium daneben weitere Bestandteile enthält wie z.B. feuerfeste Oxide wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder natürliche oder synthetische Zeolithe. Vorzugsweise ist der erfindungsgemäß zu verwendende Zeolith Y in einer Matrix aus Siliciumdioxidgel oder einem binären oder ternären Mischgel aus Siliciumdioxid mit einem Oxid eines Metalles aus der Gruppe Magnesium, Calcium, Aluminium, Titan, Zirkon dispergiert. Das Speichermedium besteht dann bevorzugt aus 25 -60 Gew.-, vorzugsweise 30 - 50 Gew.-% Zeolith Y und 75 -40 Ges., vorzugsweise 70 - 50 Gew.-4 anorganischem Oxidgel.The storage medium to be used according to the invention can in one variant solely from the exchanged zeolite Y containing lithium and / or rare earth ions exist. However, it is possible that the storage medium also has other components contains such as refractory oxides such as aluminum oxide, magnesium oxide or natural or synthetic zeolites. Preferably that is to be used according to the invention Zeolite Y in a matrix of silica gel or a binary or ternary Mixed gel made of silicon dioxide with an oxide of a metal from the magnesium group, Calcium, aluminum, titanium, zirconium dispersed. The storage medium is then preferred of 25-60% by weight, preferably 30-50% by weight of zeolite Y and 75-40 total weight, preferably 70-50% by weight of inorganic oxide gel.
Besonders bevorzugte Kombination für ein binäres Mischgel ist Siliciumdioxid/Aluminiumoxid.A particularly preferred combination for a binary mixed gel is silicon dioxide / aluminum oxide.
Sofern Mischgele eingesetzt werden, so bestehen diese zu bis zu 25 Gew.-, vorzugsweise bis zu 10 Gew.- aus Metalloxid; der Rest des Mischgeles ist Siliciumdioxidgel.If mixed gels are used, these consist of up to 25 % By weight, preferably up to 10% by weight, of metal oxide; the rest of the mixed gel is Silica gel.
Die Herstellung der erfindungsgemäß zu verwendenden Speichermedien ist an sich bekannt und beispielsweise in DE-OS 14 42 882 beschrieben, insbesondere auf S. 10 bis 16. Im Prinzip wird Zeolith Y durch Behandlung mit Lithium- und/ oder SE-Metallsalzlösung einem Kationenaustausch unterworfen. Wird der ausgetauschte Zeolith Y als solcher als Speichermedium eingesetzt, so wird er nach dem Ionenaustausch getrocknet und calciniert. Soll der ausgetauschte Zeolith Y dagegen in anorganischem Oxidgel dispergiert eingesetzt werden, so wird das Speichermedium in an sich bekannter Weise hergestellt, z.B. durch Vermahlen von Oxidhydrogel mit ausgetauschtem Zeolith Y in einer Kugelmühle und Aufarbeitung durch Formung, Trocknung und Cal- cinieren oder insbesondere durch Dispergierung von ausgetauschtem Zeolith Y in Oxidhydrosol und anschließende Gelfällung und Aufarbeitung durch Trocknung und Calcinieren.The production of the storage media to be used according to the invention is known per se and is described, for example, in DE-OS 14 42 882, in particular on p. 10 to 16. In principle, zeolite Y is produced by treatment with lithium and / or RE metal salt solution subjected to a cation exchange. Will the exchanged Zeolite Y as such is used as a storage medium, so it is after the ion exchange dried and calcined. Should the exchanged zeolite Y, however, be in inorganic If oxide gel is used in dispersed form, the storage medium is known per se Manufactured in a manner, e.g. by grinding oxide hydrogel with exchanged zeolite Y in a ball mill and work-up by shaping, drying and cal- cinematic or in particular by dispersing exchanged zeolite Y in oxide hydrosol and subsequent gel precipitation and work-up by drying and calcining.
Bei diesem Verfahren können direkt kugelförmige Speichermedien erhalten werden, die für die erfindungsgemäße Verwendung besonders vorteilhaft sind, da sie abriebfest sind, hohe Schüttdichte aufweisen und - sofern Sorption und Desorption räumlich getrennt erfolgen - leicht pneumatisch zu fördern sind.With this method, spherical storage media can be obtained directly are, which are particularly advantageous for the use according to the invention, since they are abrasion-resistant, have a high bulk density and - provided sorption and desorption take place spatially separated - are easy to convey pneumatically.
Die erfindungsgemäß zu verwendenden Speichermedien zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Speichermedien durch verschiedene Vorteile aus.The storage media to be used according to the invention are distinguished from one another conventional storage media have various advantages.
Gegenüber Zeolith Y oder X in der Natrium-Form zeigen sie ab etwa 10 4 rF eine stark erhöhte Wasseradsorptionsfähigkeit. Ferner ist die energetische Beladung des erfindungsgemäßen Speichermediums bei tieferen Temperaturen möglich.Compared to zeolite Y or X in the sodium form, they show from about 10 4 RH has a greatly increased water adsorption capacity. Further is the energetic The storage medium according to the invention can be loaded at lower temperatures.
Gegenüber bisher verwendetem Kieselgel ergeben sich Vorteile bei der Wasseradsorptionsfähigkeit a) im Bereich niedriger Luftfeuchten bis zu etwa 40 °z0 rF b) im Bereich ab etwa 70 ¢0 rF, was für den Einsatz in Gebieten mit aridem bzw. tropischem Klima bedeutsam ist, oder auch zur Klimatisierung von Räumen mit entsprechenden Klimabedingungen vorteilhaft ist.Compared to previously used silica gel, there are advantages in the Water adsorption capacity a) in the range of low air humidity up to about 40 ° z0 RH b) in the range from about 70 ¢ 0 RH, which is suitable for use in areas with arid resp. tropical climate is significant, or for the air conditioning of rooms with appropriate Climatic conditions is favorable.
Beispiele A) Herstellung der Speichermedien Die in den folgenden Beispielen verwendeten Speichermedien wurden nach folgender Arbeitsweise hergestellt.Examples A) Preparation of the storage media Those in the following examples The storage media used were produced according to the following procedure.
A1) Kationenaustausch Zeolith Y in der Na-Form wurde mit einer 25 Gew.-?igen wässrigen Lösung von SE-Chlorid bzw. Lithiumchlorid bei Raumtemperatur kontaktiert und anschließend filtriert und getrocknet und gegebenenfalls calciniert, Durch Variation der Parameter Kontaktzeit, Temperatur und Druck wurden dabei unterschiedliche Mengen an SE- bzw. Lithium-Ionen in den Zeolith eingebaut.A1) Cation exchange zeolite Y in the Na form was carried out with a 25 Weight% aqueous solution of rare earth chloride or lithium chloride at room temperature contacted and then filtered and dried and optionally calcined, By varying the parameters of contact time, temperature and pressure, they became different Amounts of RE or lithium ions built into the zeolite.
A2) Herstellung von Speichermedien aus ausgetauschtem Zeolith Y in Oxidgel-Matrix.A2) Production of storage media from exchanged zeolite Y in Oxide gel matrix.
Eine wässrige Maische enthaltend 25 Gew.-% gemäß Beispiel Al hergestellten, trockenen, ausgetauschten Zeolith wurde mit einer Wasserglaslösung (7,3 Gew.-'s Malz, Dichte 1,3 g/ml) im Volumenverhältnis 10 : ô vermischt. Dieses Gemisch wurde zur Koagulation mit einer sauren Lösung aus Schwefelsäure/Aluminiumsulfat (Gewichtsverhältnis 10 : 1) vereinigt und entsprechend der bekannten Sol-Gel-Fällung in ein Fällöl eingetropft. Der Mischungs-pH-Wert des zu gelierenden Systems betrug 7,5. Die resultierenden kugelförmigen Gelkörper wurden gealtert, zur Einstellung des Na-Gehaltes mit Aluminiumsulfat-Lösung behandelt, sulfatfrei gewaschen, getrocknet (180 °C) und getempert (320 °C) .An aqueous mash containing 25 wt .-% prepared according to Example A1, dry, exchanged zeolite was mixed with a waterglass solution (7.3 wt .- 's Malt, density 1.3 g / ml) mixed in a volume ratio of 10: ô. This mixture was for coagulation with an acidic solution of sulfuric acid / aluminum sulfate (weight ratio 10: 1) combined and added dropwise to a precipitating oil in accordance with the known sol-gel precipitation. The mixing pH of the system to be gelled was 7.5. The resulting Spherical gel bodies were aged to adjust the Na content with aluminum sulfate solution treated, washed sulfate-free, dried (180 ° C) and tempered (320 ° C).
Nach den angegebenen Verfahren wurden folgende Speichermedien erhalten.
In Säule 5 wurde Speichermedium A.2.2 definierter Masse eingefüllt, das vorher energetisch beladen worden war durch Behandlung mit einem Luftstrom von 120 ", der auf einen Wasserdampfpartialdruck von 36 hPa eingestellt war.Storage medium A.2.2 of defined mass was filled into column 5, which had previously been energetically charged by treatment with an air stream of 120 ", which was set to a water vapor partial pressure of 36 hPa.
über Fördermittel 4 wurde in Säule 5 ein feuchter Luftstrom mit der in Tabelle 1 jeweils angegebenen relativen Feuchtigkeit p/po und einer Temperatur von 40 "C über das Speichermedium geleitet. Die Adsorptionsenthalpie wurde abgeführt, so daß der über Leitung 7 austretende, trockene Luftstrom ebenfalls eine Temperatur von etwa 40 9C aufwies. Zur Bestimmung der vom Speichermedium adsorbierten Wassermasse wurde das Speichermedium jeweils nach erfolgter Adsorption gewogen und die Gewichtszunahme bestimmt.A humid air stream with the Relative humidity p / po and a temperature indicated in each case in Table 1 of 40 "C passed over the storage medium. The enthalpy of adsorption was removed, so that the dry air stream exiting via line 7 also has a temperature of about 40 9C. To determine the mass of water adsorbed by the storage medium the storage medium was weighed after each adsorption and the increase in weight certainly.
Diese ist in Tabelle 1 als d (adsorbiertes Wasser in gig Speichermedium) angegeben.This is shown in Table 1 as d (adsorbed water in gig storage medium) specified.
Entsprechende Vergleichsversuche wurden mit Zeolith 13X (Na-Form), engporigem Kieselgel und einem. in SiO2-Gelmatrix eingebauten Zeolith Y der Natrium-Form (50 % Gel, 50 tZó Zeolith Y) unternommen. Auch die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 1 aufgenommen.Corresponding comparative tests were carried out with zeolite 13X (Na form), narrow pore silica gel and one. Zeolite Y of the sodium form built into the SiO2 gel matrix (50% gel, 50 tZó zeolite Y) undertaken. Also the results of these trials are included in Table 1.
Es ist deutlich die verbesserte Adsorptionskapazität der erfindungsgemäßen Speichermedien im Vergleich zu bekannten Speichermedien (Zeolith 13X, Kieselgel) zu erkennen.It is clearly the improved adsorption capacity of the invention Storage media compared to known storage media (Zeolite 13X, silica gel) to recognize.
Selbst gegenüber der bisher noch nicht als Speichermedien verwendeten Kombination Zeolith Y/Gelmatrix ist eine erhebliche Verbesserung vorhanden, Die erhöhte Adsorptionskapazität stellt ein Maß fur die Effizienz der Klimatisierung dar: Die größere sdsorbierte Wassermenge kann in der Befeuchtungskammer 10 erneut zugeführt werden und durch die adiabatische Führung der Verdampfung resultiert eine entsprechend größere Temperaturabsenkung des zur Klimatisierung verwendbaren Luftstromes.Even compared to those not previously used as storage media A significant improvement is present in the combination of zeolite Y / gel matrix increased adsorption capacity is a measure of the efficiency of the air conditioning represents: The larger sdsorbed amount of water can again in the humidification chamber 10 are supplied and due to the adiabatic guidance of the evaporation this results in a correspondingly greater temperature reduction for the air conditioning usable air flow.
Tabelle 1 # C
Claims (1)
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843445810 DE3445810A1 (en) | 1984-12-15 | 1984-12-15 | Use of storage media for absorption cooling/air conditioning |
| EP85103762A EP0158237B1 (en) | 1984-04-07 | 1985-03-28 | Process for using/storing energy |
| DE8585103762T DE3579726D1 (en) | 1984-04-07 | 1985-03-28 | METHOD FOR THE USE / STORAGE OF ENERGY. |
| AT85103762T ATE56739T1 (en) | 1984-04-07 | 1985-03-28 | METHOD OF USING/STORING ENERGY. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19843445810 DE3445810A1 (en) | 1984-12-15 | 1984-12-15 | Use of storage media for absorption cooling/air conditioning |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE3445810A1 true DE3445810A1 (en) | 1986-06-19 |
Family
ID=6252873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19843445810 Withdrawn DE3445810A1 (en) | 1984-04-07 | 1984-12-15 | Use of storage media for absorption cooling/air conditioning |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3445810A1 (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006733A1 (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-24 | Georg Prof.Dr. 8000 München Alefeld | Utilising waste heat produced at high temp. - by endothermally expelling water from zeolite which is taken to usage point |
-
1984
- 1984-12-15 DE DE19843445810 patent/DE3445810A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3006733A1 (en) * | 1980-02-22 | 1981-09-24 | Georg Prof.Dr. 8000 München Alefeld | Utilising waste heat produced at high temp. - by endothermally expelling water from zeolite which is taken to usage point |
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