BR102016021198A2

BR102016021198A2 - aparelho, método e sistema de resfriamento com carga de temperatura baixa

Info

Publication number: BR102016021198A2
Application number: BR102016021198A
Authority: BR
Inventors: J Pereira Zimmermann Augusto; Ali Masood
Original assignee: Heatcraft Refrigeration Products Llc
Priority date: 2015-09-16
Filing date: 2016-09-14
Publication date: 2017-04-04
Also published as: CA2941324A1; US9964348B2; US20170074567A1; CN106546022A; CN106546022B; EP3144604A1; CA2941324C; AU2016225786A1; EP3144604B1

Abstract

trata-se de um sistema que inclui um sensor de temperatura, um sensor de pressão e um controlador. o sensor de temperatura mede uma temperatura de um refrigerante em um compressor. o compressor recebe o refrigerante a partir de um segundo compressor. o sensor de pressão mede uma pressão do refrigerante no compressor. o controlador recebe uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida e determina que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedam um limite. em resposta a essa determinação, o controlador atua uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido. a válvula de pulso controla o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para se misturar com o refrigerante no compressor.

Description

“APARELHO, MÉTODO E SISTEMA DE RESFRIAMENTO COM CARGA DE TEMPERATURA BAIXA” REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[1] Este pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório n° de série U.S. 62/219.261, intitulado “Compressor Suction Superheat Control Methods for C02 Transcritical Booster Cycle with Low Temperature LoacT, que foi depositado em 16 de setembro de 2015, que tem coautoria da invenção, cuja totalidade do conteúdo é incorporada no presente documento a título de referência.

CAMPO DA TÉCNICA

[2] Esta revelação refere-se, em geral, a um sistema de resfriamento, especificamente, a um sistema de resfriamento com uma carga de temperatura baixa.

ANTECEDENTES

[3] Os sistemas de refrigeração podem ser configurados em um sistema intensificador de dióxido de carbono. Esse sistema pode ciclizar refrigerante CO2 para resfriar um espaço com 0 uso de refrigeração. O refrigerante pode ser ciclizado através de uma carga de temperatura baixa, compressor(es) de temperatura baixa, uma carga de temperatura média e compressor(es) de temperatura média. Entretanto, quando a carga de temperatura média não está presente, a temperatura do refrigerante ciclizada através do(s) compressor(es) de temperatura média pode ser muito alta para o(s) compressor(es) de temperatura média lidar, o que pode levar a condições operacionais não seguras.

SUMÁRIO DA REVELAÇÃO

[4] De acordo com uma modalidade, um aparelho inclui um sensor de temperatura, um sensor de pressão e um controlador. O sensor de temperatura mede uma temperatura de um refrigerante em um compressor. O compressor recebe o refrigerante de um segundo compressor e envia o refrigerante para um trocador de calor de lado superior que remove calor do refrigerante. O sensor de pressão mede uma pressão do refrigerante no compressor. O controlador recebe uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida, e determina que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedam um limite. Em resposta a essa determinação, o controlador atua uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido. A válvula de pulso controla o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para se misturar com o refrigerante no compressor. O tanque de vaporização armazena o refrigerante do trocador de calor de lado superior e envia um gás de vaporização através de uma linha de desvio de gás de vaporização acoplada ao tanque de vaporização para misturar com o refrigerante no compressor.

[5] De acordo com outra modalidade, um método inclui medir uma temperatura de um refrigerante em um compressor. O compressor recebe o refrigerante de um segundo compressor e envia o refrigerante para um trocador de calor de lado superior que remove calor do refrigerante. O método inclui adicionalmente medir uma pressão do refrigerante no compressor e receber uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida. O método também inclui determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedem um limite, e, em resposta a essa determinação, atuar uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido. A válvula de pulso controla o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para se misturar com o refrigerante no compressor. O tanque de vaporização armazena o refrigerante do trocador de calor de lado superior e envia um gás de vaporização através de uma linha de desvio de gás de vaporização acoplada ao tanque de vaporização para misturar com o refrigerante no compressor.

[6] De acordo ainda com outra modalidade, um sistema inclui um sensor de temperatura, um sensor de pressão e um controlador. O sensor de temperatura mede uma temperatura de um refrigerante em um compressor. O compressor recebe o refrigerante a partir de um segundo compressor. O sensor de pressão mede uma pressão do refrigerante no compressor. O controlador recebe uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida e determina que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedam um limite. Em resposta a essa determinação, o controlador atua uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido. A válvula de pulso controla o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para se misturar com o refrigerante no compressor.

[7] Determinadas modalidades podem fornecer uma ou mais vantagens da técnica. Por exemplo, uma modalidade permite a operação segura de um compressor de temperatura média quando uma carga de temperatura média não está presente em um sistema intensificador de C02 misturando-se refrigerante líquido de um tanque de vaporização com um refrigerante indo para um compressor de temperatura média. Conforme outro exemplo, uma modalidade reduz a temperatura e/ou a pressão de um refrigerante superaquecido misturando-se o refrigerante com refrigerante líquido de um tanque de vaporização. Determinadas modalidades podem incluir nenhuma, algumas ou todas as vantagens da técnica acima. Uma ou mais outras vantagens da técnica podem ser prontamente evidentes a um versado na técnica a partir das Figuras, descrições e reivindicações incluídas no presente documento.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[8] Para um entendimento mais completo da presente revelação, a referência é feita agora à descrição a seguir, obtida em conjunto com os desenhos anexos, nos quais: [9] A Figura 1 ilustra um sistema de resfriamento exemplificativo em uma configuração intensificadora;

[10] A Figura 2 ilustra um sistema de resfriamento exemplificativo em uma configuração intensificadora sem uma carga de temperatura média; e [11] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um método para operar o sistema de resfriamento exemplificativo da Figura 2; e [12] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método para operar o sistema de resfriamento exemplificativo da Figura 2.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[13] As modalidades da presente revelação e suas vantagens são mais bem entendidas referindo-se às Figuras 1 a 4 dos desenhos, sendo que os numerais iguais são usados para partes iguais e correspondentes dos vários desenhos.

[14] Os sistemas de resfriamento, tais como, por exemplo, sistemas de refrigeração, podem ser configurados em uma configuração intensificadora de C02. Esses sistemas podem ciclizar o refrigerante de um tanque de vaporização através de cargas de temperatura baixa e cargas de temperatura média para resfriar espaços que correspondem a essas cargas. Por exemplo, em uma loja de mantimentos, as cargas de temperatura baixa podem ser congeladores usados para armazenar alimentos congelados e as cargas de temperatura média podem ser prateleiras refrigeradas usadas para armazenar produto fresco. O refrigerante da carga de temperatura baixa é enviado através de compressores de temperatura baixa, e, então, esse refrigerante comprimido é misturado com o refrigerante da carga de temperatura média e o refrigerante do tanque de vaporização. Essa mistura é, então, enviada através de compressores de temperatura média e, então, ciclizada de volta para o condensador.

[15] Misturando-se o refrigerante do compressor de temperatura baixa com refrigerante da carga de temperatura média e do tanque de vaporização, a temperatura do refrigerante do compressor de temperatura baixa pode ser reduzida antes de ser enviado para o compressor de temperatura média. Entretanto, quando a carga de temperatura média não está presente e/ou é removida do sistema de refrigeração, o refrigerante da carga de temperatura média não é incluído na mistura. Como resultado, a temperatura da mistura pode ser muito alta para os compressores de temperatura média lidarem de modo seguro. As condições operacionais não seguras podem ocorrer se essa mistura for enviada aos compressores de temperatura média (por exemplo, rachar os compressores de temperatura média e/ou fazer com que os compressores de temperatura média falhem).

[16] Esta revelação contempla uma configuração do sistema de refrigeração que diminui a temperatura da mistura não segura e evita tais condições operacionais não seguras. Na configuração, o refrigerante do compressor de temperatura baixa é misturado com o refrigerante líquido e o gás de vaporização de um tanque de vaporização antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média. O refrigerante líquido é fornecido através de uma linha de injeção de líquido controlada por uma válvula de pulso. Um controlador controla a operação da válvula de pulso com base em medições de um sensor de temperatura e um sensor de pressão no compressor de temperatura média. O gás de vaporização é fornecido através de uma linha de desvio de gás de vaporização. Desse modo, o refrigerante pode ser resfriado pelo refrigerante líquido e o gás de vaporização no tanque de vaporização antes de ser enviado para o compressor de temperatura média.

[17] Os sistemas de resfriamento e a configuração contemplada serão discutidos em mais detalhes com o uso das Figuras 1 a 4. A Figura 1 mostra um sistema de resfriamento com uma carga de temperatura média. A Figura 2 mostra o sistema de resfriamento da Figura 1 configurado sem uma carga de temperatura média. As Figuras 3 e 4 descrevem a operação do sistema da Figura 2.

[18] Conforme fornecido na Figura 1, o sistema 100 inclui um trocador de calor de lado superior 105, uma válvula de expansão 110, um tanque de vaporização 115, uma válvula de expansão 120, uma carga de temperatura baixa 125, válvula de expansão 130, uma carga de temperatura média 135, um compressor de temperatura baixa 140, um compressor de temperatura média 145 e uma linha de desvio de gás de vaporização 150. O sistema 100 pode circular um refrigerante para remover calor de espaços próximos à carga de temperatura baixa 125 e à carga de temperatura média 135.

[19] O trocador de calor de lado superior 105 pode remover calor do refrigerante. Quando o calor é removido do refrigerante, o refrigerante é resfriado. Esta revelação contempla o trocador de calor de lado superior 105 que é operado como um condensador e/ou um resfriador de gás. Ao operar como um condensador, o trocador de calor de lado superior 105 resfria o refrigerante de modo que o estado do refrigerante mude de um gás para um líquido. Ao operar como um resfriador de gás, o trocador de calor de lado superior 105 resfria o refrigerante, mas o refrigerante permanece um gás. Em determinadas configurações, o trocador de calor de lado superior 105 é posicionado de modo que o calor removido do refrigerante possa ser descarregado no ar. Por exemplo, o trocador de calor de lado superior 105 pode ser posicionado em um topo de telhado de modo que o calor removido do refrigerante possa ser descarregado no ar. Conforme outro exemplo, o trocador de calor de lado superior 105 pode ser posicionado externamente a uma construção e/ou na lateral de uma construção.

[20] As válvulas de expansão 110, 120 e 130 reduzem a pressão e, portanto, a temperatura do refrigerante. As válvulas de expansão 110, 120 e 130 reduzem a pressão do refrigerante que flui para as válvulas de expansão 110, 120 e 130. A temperatura do refrigerante pode, então, cair à medida que a pressão é reduzida. Como resultado, o refrigerante morno ou quente que entra nas válvulas de expansão 110, 120 e 130 pode estar mais frio ao sair das válvulas de expansão 110, 120 e 130. O refrigerante que sai da válvula de expansão 110 é alimentado no tanque de vaporização 115. As válvulas de expansão 120 e 130 alimentam a carga de temperatura baixa 125 e a carga de temperatura média 135 respectivamente.

[21] O tanque de vaporização 115 pode armazenar refrigerante recebido do trocador de calor de lado superior 105 através da válvula de expansão 110. Esta revelação contempla o tanque de vaporização 115 que armazena refrigerante em qualquer estado tal como, por exemplo, um estado líquido e/ou um estado gasoso. O refrigerante que sai do tanque de vaporização 115 é alimentado à carga de temperatura baixa 125 e à carga de temperatura média 135 através das válvulas de expansão 120 e 130. O tanque de vaporização 115 é denominado um vaso de recebimento em determinadas modalidades.

[22] O sistema 100 pode incluir uma porção de temperatura baixa e uma porção de temperatura média. A porção de temperatura baixa pode operar em uma temperatura menor do que a porção de temperatura média. Em alguns sistemas de refrigeração, a porção de temperatura baixa pode ser um sistema de congelador e a porção de temperatura média pode ser um sistema de refrigeração regular. Em uma configuração de loja de mantimentos, a porção de temperatura baixa pode incluir congeladores usados para manter alimentos congelados e a porção de temperatura média pode incluir prateleiras refrigeradas usadas para manter produtos. O refrigerante pode fluir do tanque de vaporização 115 tanto para a porção de temperatura baixa como para a porção de temperatura média do sistema de refrigeração. Por exemplo, o refrigerante pode fluir para a carga de temperatura baixa 125 e para a carga de temperatura média 135. Quando o refrigerante alcança a carga de temperatura baixa 125 ou a carga de temperatura média 135, o refrigerante remove o calor do ar ao redor da carga de temperatura baixa 125 ou da carga de temperatura média 135. Como resultado, o ar é resfriado. O ar resfriado pode, então, ser circulado tal como, por exemplo, por um ventilador para resfriar um espaço tal como, por exemplo, um congelador e/ou uma prateleira refrigerada. À medida que o refrigerante passa através da carga de temperatura baixa 125 e a carga de temperatura média 135 o refrigerante pode mudar de um estado líquido para um estado gasoso.

[23] O refrigerante pode fluir da carga de temperatura baixa 125 e da carga de temperatura média 135 para os compressores 140 e 145. Esta revelação contempla o sistema 100 que inclui qualquer quantidade de compressores de temperatura baixa 140 e compressores de temperatura média 145. Tanto o compressor de temperatura baixa 140 como o compressor de temperatura média 145 podem ser configurados para aumentar a pressão do refrigerante. Como resultado, o calor no refrigerante pode se tornar concentrado e o refrigerante pode se tornar um gás de alta pressão. O compressor de temperatura baixa 140 pode comprimir o refrigerante da carga de temperatura baixa 125 e enviar o refrigerante comprimido para o compressor de temperatura média 145. O compressor de temperatura média 145 pode comprimir o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 e carga de temperatura média 135. O compressor de temperatura média 145 pode, então, enviar o refrigerante comprimido para o trocador de calor de lado superior 105.

[24] O compressor de temperatura média 145 pode não ter a capacidade de comprimir de modo seguro o refrigerante se a temperatura desse refrigerante for muito alta. Para regular a temperatura do refrigerante recebido pelo compressor de temperatura média 145, o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 pode ser misturado com um refrigerante mais frio que chega da carga de temperatura média 135 antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145. O refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 pode ser misturado adicionalmente com um gás de vaporização de resfriador do tanque de vaporização 115 por meio da linha de desvio de gás de vaporização 150. O resfriamento do refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145 pode permitir que o compressor de temperatura média 145 comprima de modo seguro o refrigerante recebido.

[25] Para melhor regular a temperatura e/ou a pressão do refrigerante recebido pelo compressor de temperatura média 145, a linha de desvio de gás de vaporização 150 pode ser usada para misturar gás de vaporização do tanque de vaporização 115 com o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 e a carga de temperatura média 135 antes que esse refrigerante seja recebido pelo compressor de temperatura média 145. O gás de vaporização suprido pela linha de desvio de gás de vaporização 150 resfria o refrigerante antes de o refrigerante ser recebido pelo compressor de temperatura média 145. A linha de desvio de gás de vaporização 150 inclui uma válvula de desvio de gás de vaporização 155. Em determinadas modalidades, a válvula de desvio de gás de vaporização 155 resfria adicionalmente o gás de vaporização que chega do tanque de vaporização 115. Em algumas modalidades, a válvula de desvio de gás de vaporização 155 é pilotada com base em uma pressão interior do tanque de vaporização 115. Por exemplo, válvula de desvio de gás de vaporização 155 pode se abrir quando a pressão interior do tanque de vaporização 115 excede um limite configurado para válvula de desvio de gás de vaporização 155. A válvula de desvio de gás de vaporização 155 controla o fluxo de gás de vaporização através da linha de desvio de gás de vaporização 150. Quando a válvula de desvio de gás de vaporização 155 está aberta, o gás de vaporização pode fluir do tanque de vaporização 115 através da linha de desvio de gás de vaporização 150. Quando a válvula de desvio de gás de vaporização 155 está fechada, o gás de vaporização não pode fluir do tanque de vaporização 115 através da linha de desvio de gás de vaporização 150. Durante a operação do sistema 100, a válvula de desvio de gás de vaporização 155 pode estar em uma posição de modo que uma pressão interna do tanque de vaporização 115 seja mantida em um ponto de definição ideal para eficácia de energia.

[26] Em modalidades particulares, o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 (51,66 a 60 °C (125 Έ a 140 T)) é resfriado tanto pelo refrigerante da carga de temperatura média 135 (-3,88 a 1,66 °C (25 T a 35 T)) como pelo refrigerante da linha de desvio de gás de vaporização 150 (6,11 °C (21 Ψ)) a uma razão de cerca de 10% a 15% da carga de temperatura baixa 140, 45% a 50% da carga de temperatura média 135, e 30% a 40% da linha de desvio de gás de vaporização 150. Isso permite que o compressor de temperatura média 145 opere de modo seguro.

[27] A operação do sistema 100, conforme ilustrado na Figura 1 pode depender da presença de carga de temperatura média 135. Se a carga de temperatura média 135 não estiver presente, então, o refrigerante recebido pelo compressor de temperatura média 145 pode ter uma temperatura muito alta para que o compressor de temperatura média 145 comprima de modo seguro. Essa revelação contempla uma configuração do sistema 100 que pode permitir que o compressor de temperatura média 145 comprima de modo seguro um refrigerante recebido quando a carga de temperatura média 135 não está presente. A Figura 2 ilustra a configuração alternativa. As Figuras 3 e 4 descrevem a operação da configuração alternativa.

[28] A Figura 2 ilustra o sistema de resfriamento exemplificativo 100 da Figura 1 configurado sem uma carga de temperatura média. Conforme mostrado na Figura 2, o sistema 100 inclui uma carga de temperatura baixa 125, mas nenhuma carga de temperatura média. Além disso, o sistema 100 inclui uma linha de injeção de líquido 200, uma válvula de pulso ou de escalonamento 205, um controlador 210, um sensor de temperatura 215 e um sensor de pressão 220. Cada um dentre esses componentes pode operar para regular a temperatura e/ou a pressão do refrigerante recebido pelo compressor de temperatura média 145.

[29] Quando a carga de temperatura média é removida do sistema 100 pode não ser mais possível misturar o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 com o refrigerante da carga de temperatura média. Como resultado, o refrigerante recebido pelo compressor de temperatura média 145 pode estar muito quente para que o compressor de temperatura média 145 comprima de modo seguro. Quando o compressor de temperatura média 145 não pode comprimir o refrigerante de modo seguro, o sistema 100 pode apresentar problemas de funcionamento ou o refrigerante pode ser descarregado do sistema 100.

[30] Para regular a temperatura e/ou a pressão do refrigerante recebido pelo compressor de temperatura média 145 na ausência da carga de temperatura média, o sistema 100 pode misturar o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 com refrigerante líquido do tanque de vaporização 115. A mistura no refrigerante líquido do tanque de vaporização 115 reduz a temperatura do refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 de modo que o compressor de temperatura média 145 possa comprimir de modo seguro o refrigerante. Como resultado, o sistema 100 pode operar de modo seguro até mesmo quando a carga de temperatura média for removida.

[31] A linha de injeção de líquido 200 permite o fluxo de refrigerante líquido do tanque de vaporização 115. O refrigerante líquido pode fluir através da linha de injeção de líquido 200 para misturar com refrigerante do compressor de temperatura baixa 140. Como resultado, o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 pode ser resfriado antes de o refrigerante ser recebido pelo compressor de temperatura média 145.

[32] A válvula 205 pode ser uma válvula de pulso, uma válvula de escalonamento ou qualquer outra válvula apropriada. A válvula 205 pode controlar o fluxo de refrigerante líquido através da linha de injeção de líquido 200. Por exemplo, quando a válvula 205 está aberta, o refrigerante líquido pode fluir através da linha de injeção de líquido 200 para misturar com o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140. Quando a válvula 205 está fechada, o refrigerante líquido pode não fluir através da linha de injeção de líquido 200. Em modalidades particulares, a válvula 205 pode ser operada em conjunto com a válvula de desvio de gás de vaporização 155 para aperfeiçoar o controle do fluxo de refrigerante líquido através da linha de injeção de líquido 200. Por exemplo, abrir e/ou fechar a válvula de desvio de gás de vaporização 155 pode causar um diferencial de pressão na linha de refrigerante que ajuda o refrigerante líquido do tanque de vaporização 115 a ser injetado na linha de refrigerante. Como resultado, o refrigerante líquido é misturado com o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 antes de o refrigerante ser recebido pelo compressor de temperatura média 145. Em determinadas modalidades, misturando-se o refrigerante líquido do tanque de vaporização 115 com o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140, a temperatura do refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 pode ser diminuída de modo que o compressor de temperatura média 145 possa comprimir de modo seguro o refrigerante.

[33] O controlador 210 pode operar a válvula 205 e a válvula de desvio de gás de vaporização 155 com base em medições obtidas pelo sensor de temperatura 215 e/ou o sensor de pressão 220. Conforme ilustrado na Figura 2, o controlador 210 inclui um processador 225 e uma memória 230. Esta revelação contempla o processador 225 e a memória 230 que são configurados para realizar qualquer uma dentre as funções de controlador 210 descritas no presente documento.

[34] O processador 225 é qualquer conjunto de circuitos eletrônicos, que inclui, mas sem limitação, microprocessadores, circuitos integrados de aplicação específica (ASIC), processador de conjunto de instrução de aplicação específica (ASIP) e/ou máquinas de estado, que acopla de modo comunicativo à memória 230 e controla a operação do controlador 210. O processador 225 pode ser 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits ou de qualquer outra arquitetura adequada. O processador 225 pode incluir uma unidade de lógica aritmética (ALU) para executar as operações aritméticas e lógicas, registros de processador que suprem operandos à ALU e armazenam os resultados de operações de ALU, e uma unidade de controle que busca instruções de memória e executa as mesmas direcionando-se as operações coordenadas da ALU, registros e outros componentes. O processador 225 pode incluir outro hardware e software que opere para controlar e processar informações. O processador 225 executa software armazenado em memória 230 para executar qualquer uma dentre as funções descritas no presente documento. O processador 225 controla a operação e administração de controlador 210 processando-se informações recebidas de componentes de sistema 100, tais como, por exemplo, sensor de temperatura 215 e sensor de pressão 220. O processador 225 pode ser um dispositivo lógico programável, um microcontrolador, um microprocessador, qualquer dispositivo de processamento adequado ou qualquer combinação adequada do anterior. O processador 225 não é limitado a um único dispositivo de processamento, e pode abranger múltiplos dispositivos de processamento.

[35] A memória 230 armazena, tanto de modo permanente ou temporário, dados, software operacional ou outras informações para o processador 225. A memória 230 inclui qualquer um ou uma combinação de dispositivos locais ou remotos voláteis ou não voláteis adequados para armazenar informações. Por exemplo, a memória 230 pode incluir memória de acesso aleatório (RAM), memória apenas de leitura (ROM), dispositivos de armazenamento magnético, dispositivos de armazenamento óptico, ou qualquer outro dispositivo de armazenamento de informações adequado ou uma combinação desses dispositivos. O software representa qualquer conjunto adequado de instruções, lógica ou código incorporado em um meio de armazenamento legível por computador. Por exemplo, o software pode ser incorporado em memória 230, um disco, um CD ou uma unidade flash. Em modalidades particulares, o software pode incluir um aplicativo executável pelo processador 225 para executar uma ou mais dentre as funções descritas no presente documento.

[36] O controlador 210 pode receber uma medição de temperatura do sensor de temperatura 215. O sensor de temperatura 215 pode ser posicionado na linha de refrigerante para medir a temperatura do refrigerante antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145. O controlador 210 também pode receber uma medição de pressão do sensor de pressão 220. O sensor de pressão 220 pode ser posicionado na linha de refrigerante para medir a pressão do refrigerante antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145.

[37] O controlador 210 pode comparar a temperatura medida e/ou a pressão do refrigerante com um limite. Se uma ou mais dentre a temperatura medida e/ou a pressão excederem o limite, o controlador 210 pode operar a válvula 205 e a válvula de desvio de gás de vaporização 155 para injetar refrigerante líquido do tanque de vaporização 115 para a linha de refrigerante. Como resultado, o refrigerante líquido se mistura com o refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 e diminui a temperatura do refrigerante antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145. Por exemplo, o controlador 210 pode atuar a válvula 205 se uma ou mais dentre a temperatura medida e/ou a pressão medida excederem o limite. Em modalidades particulares, quando a válvula 205 não é atuada, o controlador 210 pode manter a válvula de desvio de gás de vaporização 155 em uma posição de modo que uma pressão interna de tanque de vaporização 115 seja mantida em um ponto de definição ideal para eficácia de energia. A pressão interna de tanque de vaporização 115 pode diferir do ponto de definição ideal quando a válvula 205 é atuada.

[38] O sensor de temperatura 215 e o sensor de pressão 220 podem continuar a medir a temperatura e a pressão do refrigerante na linha de refrigerante. O controlador 210 pode continuar a monitorar essas medições. Quando uma ou mais dentre a temperatura e/ou a pressão do refrigerante caírem abaixo do limite, o controlador 210 pode desativar e/ou fechar a válvula 205 de modo a interromper a injeção de refrigerante líquido no interior da linha de refrigerante.

[39] Em determinadas modalidades, o controlador 210 pode abrir e/ou atuar a válvula 205 quando um diferencial de pressão entre o compressor de temperatura média 145 e a linha de injeção de líquido 200 for pelo menos 0,31 MPa (45 libras por polegada quadrada). O controlador 210 pode determinar esse diferencial de pressão com base em medições do sensor de pressão 220. Em algumas modalidades, o controlador 210 pode operar a válvula de desvio de gás de vaporização 155 para criar um diferencial de pressão de pelo menos 0,31 MPa (45 libras por polegada quadrada) entre o compressor de temperatura média 145 e a linha de injeção de líquido 200.

[40] Em modalidades particulares, o controlador 210 pode operar a válvula 205 e/ou a válvula de desvio de gás de vaporização 155 com base em uma taxa de mudança de uma ou mais dentre a temperatura medida e/ou a pressão medida do refrigerante na linha de refrigerante. Por exemplo, o controlador 210 pode monitorar uma taxa de mudança de uma ou mais dentre a temperatura medida e a temperatura medida. O controlador 210 pode comparar a taxa de mudança com um limite para a taxa de mudança. O controlador 210 também pode comparar a temperatura medida e a pressão medida com um limite. Se a taxa de mudança exceder o limite para a taxa de mudança e uma ou mais dentre a temperatura medida ou a pressão medida excederem o limite, então, o controlador 210 pode começar a fechar a válvula de desvio de gás de vaporização 155. Como resultado, a pressão no tanque de vaporização 115 pode aumentar, o que permite que o refrigerante líquido do tanque de vaporização 115 seja injetado através da linha de injeção de líquido 200. Operando-se a válvula 205 e a válvula de desvio de gás de vaporização 155 com base na taxa de mudança da temperatura medida e da pressão medida, a temperatura e/ou a pressão do refrigerante na linha de refrigerante pode ser mais bem regulada.

[41] Controlando-se a operação de válvula 205, a temperatura e/ou a pressão do refrigerante de compressor de temperatura baixa 140 pode ser regulada de modo que o compressor de temperatura média 145 possa comprimir de modo seguro o refrigerante em determinadas modalidades. Como resultado, o sistema 100 pode operar de modo seguro.

[42] Em modalidades particulares, o sistema 100 pode incluir um segundo trocador de calor de lado superior que remove o calor do refrigerante. O segundo trocador de calor de lado superior é posicionado entre o compressor de temperatura baixa 140 e o compressor de temperatura média 145. O segundo trocador de calor de lado superior pode operar como um resfriador de gás ou como um condensador. O segundo trocador de calor de lado superior pode receber refrigerante de compressor de temperatura baixa 140, remover calor desse refrigerante e, então, enviar o refrigerante para o compressor de temperatura média 145. Desse modo, o calor adicional pode ser removido do refrigerante antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145.

[43] Em determinadas modalidades, o controlador 210 pode abrir completamente a válvula de desvio de gás de vaporização 155 quando uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida não excederem um limite. Desse modo, o gás de vaporização do tanque de vaporização 115 pode se misturar com refrigerante do compressor de temperatura baixa 140 antes de ser recebido pelo compressor de temperatura média 145. Como resultado, a temperatura e/ou a pressão do refrigerante na linha de refrigerante pode ser mais bem mantida.

[44] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um método 300 para operar o sistema de resfriamento exemplificativo 100 da Figura 2. Em modalidades particulares, vários componentes do sistema 100 executam o método 300. Executando-se o método 300, a temperatura e/ou a pressão de um refrigerante recebido por um compressor de temperatura média pode ser regulada na ausência de uma carga de temperatura média no sistema 100.

[45] Um trocador de calor de lado superior pode começar o método 300 removendo-se calor de um refrigerante na etapa 305. Na etapa 310, um tanque de vaporização armazena o refrigerante. Então, uma carga de temperatura baixa usa o refrigerante para remover calor de um espaço próximo à carga na etapa 315. Na etapa 320, um compressor de temperatura baixa comprime o refrigerante.

[46] Na etapa 325, um controlador determina se uma temperatura ou uma pressão do refrigerante excede um limite. Se a pressão e a temperatura não excederem o limite, então, um compressor de temperatura média comprime o refrigerante na etapa 335. Se uma ou mais dentre a temperatura ou a pressão excederem o limite, então, um refrigerante líquido é misturado com o refrigerante. Na etapa 330, o refrigerante líquido armazenado no tanque de vaporização é enviado para a linha de refrigerante através de uma linha de injeção de líquido. Como resultado, o refrigerante de um compressor de temperatura baixa é resfriado antes de o refrigerante ser recebido pelo compressor de temperatura média. Então, na etapa 335, o compressor de temperatura média comprime o refrigerante.

[47] A Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método 400 para operar o sistema de resfriamento exemplificativo 100 da Figura 2. Em modalidades particulares, o controlador 210 executa o método 400. Executando-se o método 400, a temperatura e/ou a pressão de um refrigerante recebido por um compressor de temperatura média pode ser regulada.

[48] O controlador 210 começa medindo-se uma temperatura de um refrigerante em um compressor na etapa 405. O controlador 210 recebe essa medição de um sensor de temperatura. Na etapa 410, o controlador 210 mede uma pressão do refrigerante no compressor. O controlador 210 pode receber essa medição a partir de um sensor de pressão.

[49] Na etapa 415, o controlador 210 determina se a temperatura ou a pressão excede o limite. Se a temperatura e a pressão não excederem o limite, o controlador 210 conclui o método 400. Se a temperatura ou a pressão excederem o limite, o controlador 210 continua para a etapa 420 para atuar uma válvula de pulso.

[50] Na etapa 425, o controlador 210 determina se a temperatura ou a pressão caem abaixo do limite. Se a temperatura e a pressão não caírem abaixo do limite, o controlador 210 aguarda até a temperatura ou a pressão caírem abaixo do limite para continuar. Se a temperatura ou a pressão cair abaixo do limite, então, o controlador 210 continua para a etapa 430 para desativar a válvula de pulso.

[51] Modificações, adições ou omissões podem ser feitas aos métodos 300 e 400 mostrados nas Figuras 3 e 4. Os métodos 300 e 400 podem incluir mais, menos ou outras etapas. Por exemplo, as etapas podem ser executadas em paralelo ou em qualquer ordem adequada. Embora discutidos como vários componentes do sistema de resfriamento 100 que executam as etapas, qualquer componente ou combinação adequada de componentes do sistema 100 pode executar uma ou mais etapas dos métodos 300 e 400.

[52] Embora a presente revelação inclua diversas modalidades, uma miríade de mudanças, variações, alterações, transformações e modificações pode ser sugerido a um versado na técnica, e é pretendido que a presente revelação abranja tais mudanças, variações, alterações, transformações e modificações conforme estão dentro do escopo das reivindicações anexas.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Aparelho caracterizado pelo fato de que compreende: um sensor de temperatura configurado para medir uma temperatura de um refrigerante em um compressor, sendo que o compressor é configurado para: receber o refrigerante a partir de um segundo compressor; e enviar o refrigerante a um trocador de calor de lado superior configurado para remover calor do refrigerante; um sensor de pressão configurado para medir uma pressão do refrigerante no compressor; e um controlador acoplado de modo comunicativo ao sensor de temperatura e ao sensor de pressão, sendo que o controlador é configurado para: receber uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida; determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedam um limite; e em resposta à determinação de que uma ou mais dentre a temperatura recebida e a pressão recebida excedem o limite, atuar uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido, sendo que a válvula de pulso é configurada para controlar o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para misturar com o refrigerante no compressor; em que o tanque de vaporização é configurado para: armazenar o refrigerante do trocador de calor de lado superior; e enviar um gás de vaporização através de uma linha de desvio de gás de vaporização acoplada ao tanque de vaporização para misturar com o refrigerante no compressor.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado adicionalmente para: determinar que uma taxa de mudança de uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida está acima de um segundo limite; determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida está acima de um terceiro limite, sendo que o terceiro limite está abaixo do limite; e em resposta à determinação de que a taxa de mudança está acima do segundo limite e a determinação de que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida estão acima do terceiro limite, começar a fechar uma válvula de desvio de gás de vaporização acoplada à linha de desvio de gás de vaporização para restringir o fluxo do gás de vaporização através da linha de desvio de gás de vaporização.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a linha de desvio de gás de vaporização é acoplada adicionalmente a uma válvula de desvio de gás de vaporização configurada para controlar o fluxo do gás de vaporização através da linha de desvio de gás de vaporização.

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a válvula de desvio de gás de vaporização é pilotada com base em uma pressão interior do tanque de vaporização.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para abrir completamente a válvula de desvio de gás de vaporização quando uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida não excederem o limite.

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a válvula de desvio de gás de vaporização é configurada para criar um diferencial de pressão de pelo menos 0,31 MPa (45 libras por polegada quadrada) entre o compressor e a linha de injeção de líquido.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tanque de vaporização é configurado adicionalmente para enviar o refrigerante para uma carga que usa o refrigerante para remover calor de um espaço próximo à carga.

8. Método caracterizado pelo fato de que compreende: medir uma temperatura de um refrigerante em um compressor, sendo que o compressor é configurado para: receber o refrigerante a partir de um segundo compressor; e enviar o refrigerante a um trocador de calor de lado superior configurado para remover calor do refrigerante; medir uma pressão do refrigerante no compressor; receber uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida; determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedem um limite; e em resposta à determinação de que uma ou mais dentre a temperatura recebida e a pressão recebida excedem o limite, atuar uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido, sendo que a válvula de pulso é configurada para controlar o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para misturar com o refrigerante no compressor; em que o tanque de vaporização é configurado para: armazenar o refrigerante do trocador de calor de lado superior; e enviar um gás de vaporização através de uma linha de desvio de gás de vaporização acoplada ao tanque de vaporização para misturar com o refrigerante no compressor.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente: determinar que uma taxa de mudança de uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida está acima de um segundo limite; determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida está acima de um terceiro limite, sendo que o terceiro limite está abaixo do limite; e em resposta à determinação de que a taxa de mudança está acima do segundo limite e a determinação de que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida estão acima do terceiro limite, começar a fechar uma válvula de desvio de gás de vaporização acoplada à linha de desvio de gás de vaporização para restringir o fluxo do gás de vaporização através da linha de desvio de gás de vaporização.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a linha de desvio de gás de vaporização é acoplada adicionalmente a uma válvula de desvio de gás de vaporização configurada para controlar o fluxo do gás de vaporização através da linha de desvio de gás de vaporização.

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a válvula de desvio de gás de vaporização é pilotada com base em uma pressão interior do tanque de vaporização.

12. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente abrir completamente a válvula de desvio de gás de vaporização quando uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida não excederem o limite.

13. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a válvula de desvio de gás de vaporização é configurada para criar um diferencial de pressão de pelo menos 0,31 MPa (45 libras por polegada quadrada) entre o compressor e a linha de injeção de líquido.

14. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o tanque de vaporização é configurado adicionalmente para enviar o refrigerante para uma carga que usa o refrigerante para remover calor de um espaço próximo à carga.

15. Sistema caracterizado pelo fato de que compreende: um sensor de temperatura configurado para medir uma temperatura de um refrigerante em um compressor, sendo que o compressor é configurado para receber o refrigerante a partir de um segundo compressor; um sensor de pressão configurado para medir uma pressão do refrigerante no compressor; e um controlador acoplado de modo comunicativo ao sensor de temperatura e ao sensor de pressão, sendo que o controlador é configurado para: receber uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida; determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida excedem um limite; e em resposta à determinação de que uma ou mais dentre a temperatura recebida e a pressão recebida excedem o limite, atuar uma válvula de pulso acoplada a uma linha de injeção de líquido, sendo que a válvula de pulso é configurada para controlar o fluxo de um refrigerante líquido a partir de um tanque de vaporização através da linha de injeção de líquido para misturar com o refrigerante no compressor.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado adicionalmente para: determinar que uma taxa de mudança de uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida está acima de um segundo limite; determinar que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida está acima de um terceiro limite, sendo que o terceiro limite está abaixo do limite; e em resposta à determinação de que a taxa de mudança está acima do segundo limite e a determinação de que uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida estão acima do terceiro limite, começar a fechar uma válvula de desvio de gás de vaporização para restringir o fluxo do gás de vaporização através de uma linha de desvio de gás de vaporização.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente uma linha de desvio de gás de vaporização configurada para controlar o fluxo de um gás de vaporização através de uma linha de desvio de gás de vaporização.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a válvula de desvio de gás de vaporização é pilotada com base em uma pressão interior do tanque de vaporização.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que o controlador é configurado para abrir completamente a válvula de desvio de gás de vaporização quando uma ou mais dentre a temperatura medida e a pressão medida não excedem o limite.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a válvula de desvio de gás de vaporização é configurada para criar um diferencial de pressão de pelo menos 0,31 MPa (45 libras por polegada quadrada) entre o compressor e a linha de injeção de líquido.

21. Sistema, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o tanque de vaporização é configurado adicionalmente para enviar o refrigerante para uma carga que usa o refrigerante para remover calor de um espaço próximo à carga.