BR112015003768B1 - arranjo de refrigeração com um armário de distribuição e um equipamento de refrigeração - Google Patents
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Abstract
TROCADOR DE CALOR PARA A REFRIGERAÇÃO DO ARMÁRIO DE DISTRIBUIÇÃO E RESPECTIVO ARRANJO DE REFRIGERAÇÃO. A presente invenção refere-se a um trocador de calor (1) para a refrigeração do armário de distribuição, com um primeiro sistema de tubulação (2) para um primeiro agente de refrigeração e com um segundo sistema de tubulação (3), fluidicamente separado do primeiro sistema de tubulação (2), para um segundo agente de refrigeração, onde os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3) são termicamente acoplados um ao outro, e a um armário de distribuição correspondente.
Description
[001] A presente invenção refere-se a um trocador de calor para a refrigeração do armário de distribuição e ao respectivo arranjo de refrigeração. Um trocador de calor do gênero possui um primeiro sistema de tubulação para um primeiro agente de refrigeração e um segundo sistema de tubulação, fluidicamente separado do primeiro sistema de tubulação, para um segundo agente de refrigeração, sendo que os primeiro e segundo sistemas de tubulação para a troca de calor são termicamente acoplados um ao outro.
[002] Do documento DE 200 08 411 U1 é conhecido um armário de agregado para uma máquina impressora que apresenta um trocador de calor com as características acima mencionadas. Trocadores de calor semelhantes descrevem também os documentos DE 10 2007 054 724 A1, DE 10 2008 059 023 A1, US 6 053 238 A e US 6 039 111 A.
[003] Na refrigeração do armário de distribuição há o permanente problema de que durante o ano a temperatura ambiente do armário de distribuição e as potências dissipadas e o calor de escape resultante dos componentes alojados nos armário de distribuição podem estar sujeitos a fortes variações, sendo que independentemente dessas variações a temperatura do ar reinante no interior do armário de distribuição precisa ser mantida abaixo de um determinado valor, para evitar que os componentes alojados no armário de distribuição sejam danificados. Porém, os equipamentos de refrigeração usados para a refrigeração do armário de distribuição, sejam eles equipamentos ativos ou passivos, sempre apresentam uma faixa estreita de potência de refrigeração onde podem funcionar de modo energeticamente eficiente. Equipamentos de refrigeração acionados por compressores, por exemplo, são energeticamente os mais eficientes em operação permanente. Porém, a potência máxima de refrigeração alcançável na operação permanente do circuito de refrigeração acionado por compressor precisa estar ajustada a temperaturas ambientes máximas e às potências dissipadas dos componentes alojados no armário de distribuição, para que também em situações extremas possa ser garantida uma refrigeração suficiente. A consequência disso é que o circuito de refrigeração acionado por compressor, durante o ano, sempre funciona em operação liga e desliga com as respectivas desvantagens no quesito de consumo de energia.
[004] Em princípio, para aumentar a eficiência energética do equipamento de refrigeração é desejável que a duração do tempo no qual o circuito de refrigeração acionado por compressor está funcionando, seja mantida a mais curta possível.
[005] A fim de fazer frente a este problema, são conhecidos do estado da técnica equipamentos de refrigeração combinados que adicionalmente a um circuito de refrigeração ativo, tal como um circuito de refrigeração acionado por compressor ou um resfriador de água, apresentam um circuito de refrigeração passivo ou um elemento de refrigeração passivo, por exemplo, na forma de um trocador de calor de arar. Tais equipamentos de refrigeração, no decurso do presente pedido de patente, também serão denominados de “equipamentos de refrigeração híbridos”. Circuitos de refrigeração ativos possuem uma máquina para a produção de frio ou um resfriador de água que introduzem frio no sistema, e que em regra geral servem para a refrigeração de um agente de refrigeração. A máquina para a produção de frio pode apresentar, por exemplo, um compressor. O resfriador de água, no caso mais simples, pode possuir um reservatório de água fria, sendo que o técnico do assunto vai entender que “água” em aplicações de refrigeração não deve ser entendida como sendo restritiva, mas apenas é usada como sinônimo para os agentes de refrigeração conhecidos do estado da técnica, em geral denominados de “meio de refrigeração”. De acordo com isso, os circuitos de refrigeração passivos não apresentam nenhuma máquina para a produção de frio ou fonte de água fria. Não ocorre nenhuma refrigeração ativa de um meio de refrigeração.
[006] Estes equipamentos de refrigeração são dimensionados de tal modo que, ao longo de uma faixa de temperatura ambiente mais larga possível do armário de distribuição bem como para as maiores potências dissipadas possíveis dos componentes alojados no armário de distribuição, possa ser fornecida, apenas passivamente através do trocador de calor ar-ar, a refrigeração necessária do interior do armário de distribuição, de forma que o circuito de refrigeração ativo, isto é, por exemplo, o circuito de refrigeração acionado por compressor, somente precisa ser colocado em operação como apoio quando a potência de refrigeração que pode ser obtida com a ajuda do trocador de calor arar não é suficiente.
[007] Em virtude do fato de que a construção estrutural de um equipamento de refrigeração que se baseia em um trocador de calor ar-ar é fundamentalmente diferente daquela de um equipamento de refrigeração que se baseia em um circuito de refrigeração acionado por compressor, nos equipamentos de refrigeração conhecidos do estado da técnica até agora não é possível, ou somente é possível com um grande dispêndio, que o circuito de refrigeração baseado no trocador de calor ar-ar seja operado paralelamente ao circuito de refrigeração acionado por compressor. Além disso, nos equipamento de refri-geração conhecidos sempre é necessário para a mudança entre os processos de refrigeração mencionados que precisam ser efetuadas alterações estruturais no interior do equipamento de refrigeração. Por exemplo, a condução do ar precisa ser adaptada por meio de virar abas e semelhantes ao processo de refrigeração desejado. Isto requer os mecanismos de ajuste correspondentes e o uso de servomotores que reduzem a confiabilidade do sistema e aumentam a complexidade dele. Isto é crítico especialmente diante do fundo de que a falha do equipamento de refrigeração pode fazer com que o sistema de componentes eletrônicos que é alojado no interior do armário de distribuição seja danificado ou até mesmo destruído.
[008] Portanto, a presente invenção tem a tarefa de fornecer um trocador de calor para a refrigeração do armário de distribuição e o respectivo armário de distribuição que garantem a refrigeração energeticamente eficiente e segura do armário de distribuição, sendo que estes, além disso, devem possibilitar a adaptação especialmente flexível do equipamento de refrigeração às condições específicas, tais como potência dissipada dos componentes do armário de distribuição e temperatura ambiente do armário de distribuição.
[009] De acordo com a presente invenção, esta tarefa é solucionada com um trocador de calor com as características da reivindicação 1, bem como com um armário de distribuição com as características da reivindicação 5 ou as características da reivindicação 8. As reivindicações dependentes restantes referem-se respectivamente a formas de execução vantajosas da presente invenção.
[0010] De acordo com a presente invenção, o trocador de calor apresenta uma pluralidade de lamelas, de preferência, arranjadas em paralelo entre si, sendo que lamelas vizinhas formam entre si um canal de fluxo de ar atravessando o trocador de calor, e sendo que os primeiro e segundo sistemas de tubulação são termicamente acoplados um ao outro para a troca de calor através das lamelas. As lamelas servem para acoplar termicamente os sistemas de tubulação do trocador de calor, em princípio formados independentemente um do outro, especialmente fluidicamente separados um do outro, de modo que há uma troca de calor entre os primeiro e segundo sistemas de tubulação, sempre quando a diferença de temperatura dos agentes de refrigeração contidos em ambos os sistemas de tubulação não é igual a zero.
[0011] Portanto, o trocador de calor de acordo com a presente invenção, em princípio, é um trocador de calor de lamelas refrigerado a ar que possibilita a troca de calor entre o ar que o atravessa e um agente de refrigeração do primeiro sistema de tubulação e/ou um outro agente de refrigeração do segundo sistema de tubulação. Um dos sistemas de tubulação, no caso, pode ser parte integrante, por exemplo, de um processo de refrigeração ativo, por exemplo, parte integrante de um circuito de refrigeração acionado por compressor, ao passo que o outro sistema de tubulação faz parte, por exemplo, de um circuito de refrigeração passivo. O trocador de calor de acordo com a presente invenção destaca-se justamente pelo fato de que, se for usado para a construção de um equipamento de refrigeração para a refrigeração do armário de distribuição, oferece uma alta variabilidade com respeito ao processo de refrigeração realizado. Em princípio, porém, o trocador de calor de acordo com a presente invenção não se restringe a aplicações de refrigeração do armário de distribuição, antes pelo contrário, ele pode ser usado nas mais diversas aplicações de refrigeração industriais ou também domésticas.
[0012] Preferencialmente, os primeiro e segundo sistemas de tubulação estão dispostos um atrás do outro, visto na direção do fluxo do ar. Se um dos dois sistemas de tubulação for parte integrante de um sistema de refrigeração passivo, é apropriado que o sistema de tubulação do circuito de refrigeração passivo seja disposto antes do sistema de tubulação do circuito de refrigeração ativo, visto em direção do fluxo do ar.
[0013] O trocador de calor de acordo com a presente invenção precisa ser um componente modular que pode servir para ser usado, com a mesma forma de execução, para a realização dos mais diversos equipamentos de refrigeração para a climatização de armários de distribuição. A fim de possibilitar sua integração flexível em um equipamento de refrigeração de armário de distribuição, é previsto em uma forma de execução da presente invenção que os primeiro e segundo sistemas de tubulação apresentam respectivamente uma conexão para uma tubulação de alimentação do agente de refrigeração e uma conexão para um retorno do agente de refrigeração.
[0014] O armário de distribuição de acordo com a presente invenção compreende um equipamento de refrigeração que apresenta um primeiro e um segundo trocador de calor do tipo acima mencionado, sendo que o primeiro trocador de calor, em uma primeira passagem de ar, é disposto com uma primeira entrada de ar e uma primeira saída de ar que estão abertas para o meio ambiente do armário de distribuição, e o segundo trocador de calor, em uma segunda passagem de ar, com uma segunda entrada de ar e uma segunda saída de ar que estão abertas para um espaço interno do armário de distribuição, sendo que o primeiro sistema de tubulação do primeiro trocador de calor constitui, junto com o primeiro sistema de tubulação do segundo trocador de calor, um primeiro circuito fechado de agente de refrigeração, e o segundo sistema de tubulação do primeiro trocador de calor constitui, junto com o segundo sistema de tubulação do segundo trocador de calor, um segundo circuito fechado de agente de refrigeração.
[0015] Em uma forma de execução da presente invenção, o equipamento de refrigeração é um equipamento de refrigeração de parede que é fixado em uma parede vertical do armário de distribuição. Nisto, preferencialmente o primeiro trocador de calor é disposto, pelo menos parcialmente, acima do segundo trocador de calor, sendo que pelo menos um dos dois circuitos de agente de refrigeração é passivo. Se os trocadores de calor estiverem dispostos conforme descrito acima e um dos dois circuitos de agente de refrigeração é fechado, passivo, em caso de temperaturas do armário de distribuição mais altas do que a temperatura ambiente do armário de distribuição, quando o circuito de agente de refrigeração passivo pelo menos parcialmente é preenchido com um agente de refrigeração, o agente de refrigeração contido no circuito de agente de refrigeração passivo na área do segundo trocador de calor, em virtude do calor do ar do armário de distribuição, passará do estado de agregação líquido para o estado de agregação gasoso, subirá para o primeiro trocador de calor, onde será refrigerado pelo ar ambiente mais frio e, então condensará, a fim de, depois, novamente retornar para o segundo trocador de calor, pressionado pela força da gravidade.
[0016] Ao passo que o agente de refrigeração, ao evaporar no segundo trocador de calor, absorve calor, esta mesma quantidade de calor resfria novamente ao condensar no primeiro trocador de calor. Esta quantidade de calor do agente de refrigeração no segundo trocador de calor retira justamente do ar do armário de distribuição que justamente atravessa o segundo trocador de calor e, ao condensar no primeiro trocador de calor, o libera para o ar ambiente. Portanto, ocorre um fluxo de calor da segunda passagem de ar para a primeira passagem de ar.
[0017] Na forma de execução preferida, um dos dois circuitos de agente de refrigeração é passivo e o outro é ativo, preferencialmente acionado por compressores ou bombas, sendo que o primeiro trocador de calor está disposto na primeira passagem de ar e o segundo trocador de calor, na segunda passagem de ar, de tal modo que o sistema de tubulação do circuito de agente de refrigeração passivo,visto em direção do fluxo do ar, está disposto antes do sistema de tubulação do circuito de agente de refrigeração ativo. O circuito de agente de refrigeração ativo, no caso, pode ser realizado de diversas maneiras. Ele pode ser, por exemplo, um circuito de compressor, com um compres- sor, um liquefator, uma válvula de expansão e um evaporador, sendo que o liquefator e o evaporador são fornecidos pelo primeiro e pelo segundo trocador de calor. Porém, também pode ser um circuito de água fria onde o transporte do calor ocorre através da circulação de um agente de refrigeração líquido, de preferência, água. O agente de refrigeração líquido que atravessa o segundo trocador de calor na segunda passagem de ar pode ser fornecido, no caso, com a ajuda de uma fonte de água fria externa ou através do primeiro trocador de calor disposto na primeira passagem de ar.
[0018] Um armário de distribuição de acordo com a presente invenção alternativo apresenta um primeiro e um segundo trocador de calor de acordo com a presente invenção, sendo que novamente o primeiro trocador de calor está disposto em uma primeira passagem de ar com uma primeira entrada de ar e uma primeira saída de ar que estão abertas para o meio ambiente do armário de distribuição, e o segundo trocador de calor está disposto em uma segunda passagem de ar com uma segunda passagem de ar com uma segunda entrada de ar e uma segunda saída de ar, abertas para um espaço interno do armário de distribuição, onde ou:
[0019] 1. Os primeiro e segundo sistemas de tubulação do primeiro trocador de calor estão conectados em série, sendo que os sistemas de tubulação conectados em série constituem um circuito fechado de agente de refrigeração, ou com o primeiro ou com o segundo sistema de tubulação do segundo trocador de calor, e sendo que o sistema de tubulação do segundo trocador de calor que não é parte integrante do circuito fechado de agente de refrigeração, é atravessado por um agente de refrigeração; ou
[0020] 2. Os primeiro e segundo sistemas de tubulação do primeiro trocador de calor estão conectados em série, sendo que os sistemas de tubulação conectados em série constituem um circuito fechado de agente de refrigeração, ou com o primeiro ou com o segundo sistema de tubulação do primeiro trocador de calor, e sendo que o sistema de tubulação do primeiro trocador de calor que não é parte integrante do circuito fechado de agente de refrigeração, é atravessado por um agente de refrigeração.
[0021] Nisto pode ser previsto que o primeiro trocador de calor, pelo menos parcialmente, está disposto acima do segundo trocador de calor, sendo que o circuito fechado de agente de refrigeração é um circuito de refrigeração passivo, e o sistema de tubulação atravessado pelo agente de refrigeração é parte integrante de um circuito de refrigeração ativo, preferencialmente acionado por bombas ou compressores.
[0022] Em uma outra forma de execução da presente invenção, o trocador de calor que apresenta o sistema de tubulação atravessado pelo agente de refrigeração é um evaporador ou um trocador de calor ar/água do circuito de refrigeração ativo e ao mesmo tempo, se o sistema de tubulação que o agente de refrigeração atravessa é uma parte integrante do primeiro trocador de calor, um liquefator do circuito de refrigeração passivo, ou, se o sistema de tubulação que o agente de refrigeração atravessa é parte integrante do segundo trocador de calor, é um evaporador do circuito de refrigeração passivo.
[0023] Em uma forma de execução da presente invenção, um dos circuitos de agente de refrigeração é passivo, e o outro é um circuito de agente de refrigeração acionado por compressor, sendo que para um compressor e um meio de expansão do circuito de agente de refrigeração ativo é respectivamente feita uma ponte sobre uma tubulação de bypass que pode ser aberta ou fechada, ou podem assumir um estado onde uma peneira de agente de refrigeração pode passar essencialmente sem perda de pressão. Nesta forma de execução, o equipamento de refrigeração híbrido apresenta quatro modos de operação diferentes. Em um primeiro modo de operação, o primeiro circuito de agente de refrigeração é operado de modo ativo, e o segundo circuito de agente de refrigeração é desativado. Em um segundo modo de operação, o primeiro circuito de agente de refrigeração é operado de modo passivo e o segundo circuito de agente de refrigeração é desativado. Em um terceiro modo de operação, o primeiro circuito de agente de refrigeração é operado de modo ativo, e o segundo circuito de agente de refrigeração, de modo passivo. Em um quarto modo de operação, tanto o primeiro como também o segundo circuito de agente de refrigeração são operados de modo passivo. Portanto, o primeiro circuito de agente de refrigeração somente precisa ser operado de modo ativo quando a soma das potências de refrigeração do primeiro e do segundo circuito de agente de refrigeração não é suficiente, quando ao lado do segundo, também o primeiro circuito de agente de refrigeração é operado de modo passivo.
[0024] No lugar das tubulações bypass também pode ser previsto que o meio de expansão ou o compressor podem assumir um estado onde permitem a passagem do agente de refrigeração em essência sem perda de pressão. Dessa forma, em meios de expansão que são executados, por exemplo, como válvulas de expansão com uma válvula de agulha, a válvula pode ser colocada em uma posição aberta, onde o agente de refrigeração pode passar pela válvula de expansão essencialmente sem obstáculos. Também é imaginável que o compressor ou apresenta uma tubulação bypass integrada ou pode assumir uma posição operacional onde o agente de refrigeração pode passar por ele sem obstáculos.
[0025] Mais detalhes da presente invenção serão explicados com a ajuda das figuras seguintes. Elas mostram:
[0026] A figura 1 mostra uma forma de execução do trocador de calor de acordo com a presente invenção onde, para uma ilustração melhor, as lamelas foram parcialmente omitidas.
[0027] A figura 2 mostra uma vista de seção transversal esquemática de um equipamento de refrigeração híbrido para a construção na parede que combina um tubo de calor com um circuito de refrigeração acionado por compressor.
[0028] A figura 3 mostra um equipamento de refrigeração de acordo com a presente invenção que apresenta exclusivamente um tubo de calor.
[0029] A figura 4 mostra um equipamento de refrigeração híbrido de acordo com a presente invenção que apresenta um resfriador de água no circuito interno.
[0030] A figura 5 mostra uma variação da forma de execução de acordo com a figura 4, onde um resfriador de água é disposto no circuito externo.
[0031] A figura 6 mostra um equipamento de refrigeração híbrido para a construção em telhado, onde o resfriador de água é disposto no circuito externo.
[0032] A figura 7 mostra uma variação do equipamento de refrigeração de acordo com a figura 6, onde um resfriador de água é disposto no circuito externo.
[0033] A figura 8 mostra um equipamento de refrigeração híbrido, onde o circuito de refrigeração ativo pode ser seletivamente conectado em passivo através de bypass.
[0034] O trocador de calor 1 de acordo com a figura 1 possui um primeiro sistema de tubulação 2, onde é conduzido um primeiro agente de refrigeração, e um segundo sistema de tubulação 3, onde é conduzido um segundo agente de refrigeração. Os sistemas de tubulação 2, 3 são respectivamente compostos de vias de tubos paralelas que se estendem entre duas extremidades longitudinais do trocador de calor 1. Nas extremidades longitudinais, as tubulações paralelas são de tal modo conectadas uma à outra que o agente de refrigeração é conduzido entre um respectivo avanço de agente de refrigeração 5 e um refluxo de agente de refrigeração 6. O trocador de calor 1 mostrado na figura 1 é projetado para ser atravessado através dos seus lados longitudinais verticais por um gás, por exemplo, ar. O trocador de calor 1 apresenta um grande número de lamelas 4, sendo que lamelas vizinhas formam respectivamente entre si um canal de fluxo de ar através do trocador de calor. Além disso, as lamelas 4 que, de acordo com um trocador de calor de placa, também podem ser executadas como placas, têm a tarefa de acoplar termicamente os primeiro e segundo sis-temas de tubulação 2, 3 um ao outro. Na direção de fluxo acima descrita do ar que atravessa o trocador de calor 1, os primeiro e segundo sistemas de tubulação 2, 3 estão dispostos um atrás do outro em direção do fluxo de ar. Se o primeiro sistema de tubulação 2 for parte integrante de um circuito de refrigeração passivo e o segundo sistema de tubulação 3 for parte integrante de um circuito de refrigeração ativo, e se também for previsto que a refrigeração do ar que atravessa o trocador de calor 1 preferencialmente ocorre através do processo de refrigeração passivo, pode ser previsto que o processo de refrigeração ativo somente é ativado quando a potência de refrigeração fornecida pelo circuito de refrigeração passivo não é suficiente. Uma vez que os dois circuitos de refrigeração são realizados independentemente um do outro, não é necessário para a ligação do circuito de refrigeração ativo que o circuito de refrigeração passivo seja interrompido ou até mesmo completamente desativado. Quando o circuito de refrigeração ativo é desativado, e a refrigeração deve ocorrer por meio do circuito de refri-geração passivo, as tubulações do sistema de tubulação do circuito de refrigeração ativo no primeiro trocador de calor 1, em virtude do acoplamento de calor realizado com a ajuda das lamelas 4, servem para aumentar a potência de refrigeração do sistema de tubulação do circui- to de refrigeração passivo. Mesmo quando o circuito de refrigeração ativo é desativado, o sistema de tubulação no trocador de calor 1 não está sem utilidade. Antes pelo contrário, este, no caso, serve para aumentar a eficiência do circuito de refrigeração passivo. Quando ambos os circuitos de refrigeração estão ativados, também ocorre um transporte de calor entre os primeiro e segundo sistemas de tubulação 2, 3 de acordo com um gradiente de temperatura que surge fazendo com que picos de calor ou de frio dentro do trocador de calor 1 sejam evitados, de modo que, por sua vez, é obtido um aumento da eficiência do trocador de calor.
[0035] A figura 2 mostra um armário de distribuição 7 onde o equipamento de refrigeração 8 é executado como um equipamento de refrigeração de parede. O armário de distribuição 7 compreende um espaço interno 7.1 de armário de distribuição, sendo que em uma parede externa do armário de distribuição 7 é montado o equipamento de refrigeração 8, e sendo que o espaço interno 7.1 do armário de distribuição 7 comunica fluidicamente através de uma entrada de ar 10 e uma saída de ar 11 com a segunda passagem de ar 12 do equipamento de refrigeração 8. O ar recebido no armário de distribuição 7.1 é transportado através da segunda passagem de ar 12 com a ajuda do ventilador 17. Na segunda passagem de ar 12 é disposto um segundo trocador de calor 1.2 de acordo com a presente invenção, de acordo com a figura 1. Fluidicamente separada da segunda passagem de ar 12, o equipamento de refrigeração 8 apresenta uma primeira passagem de ar 9 que, através de uma entrada de ar 10 e uma saída de ar 11, está em conexão fluídica com os arredores do armário de distribuição 7. Novamente o ventilador 17 serve para transportar o ar ambiente através da entrada de ar 10 para a primeira passagem de ar 9 do equipamento de refrigeração 8. Na primeira passagem de ar 9 está disposto um primeiro trocador de calor 1.1 de acordo com a presente invenção, de acordo com a figura 1, através do qual passa o ar conduzido através da primeira passagem de ar 9. Os trocadores de calor 1.1, 2.1 estão de tal modo fluidicamente ligados um com o outro, que o primeiro sistema de tubulação 2 do primeiro trocador de calor 1.1 forma, junto com o primeiro sistema de tubulação 2 do segundo trocador de calor 1.2, um primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13, e o segundo sistema de tubulação 3 do primeiro trocador de calor 1.1 forma, junto com o segundo sistema de tubulação 3 do segundo trocador de calor 1.2, um segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14.
[0036] O primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13, na forma de execução de acordo com a figura 2, é um circuito de agente de refrigeração acionado por compressor, com um compressor 15 e uma válvula de expansão 16. De acordo com isso, o primeiro trocador de calor 1.1, até onde se refere ao primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13, tem a função de um condensador, e o segundo trocador de calor 1.2, até onde se refere ao primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13, tem a função de um evaporador.
[0037] O segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 constitui um circuito de refrigeração passivo. Para tal, o primeiro trocador de calor 1.1 está disposto acima do segundo trocador de calor 1.2. O segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 contém pelo menos parcialmente um agente de refrigeração. O agente de refrigeração líquido acumula-se, devido à força da gravidade, na parte inferior do segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14. Lá está disposto justamente o segundo trocador de calor 1.2. O segundo trocador de calor 1.2 é atravessado pelo ar quente do armário de distribuição que é transportado através da segunda passagem de ar 12. Nisso, o agente de refrigeração do segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 é aquecido, evaporando pelo menos parcialmente. O agente de refrigeração em evaporação sobe para o primeiro trocador de calor 1.1. Este é refrigerado pelo ar ambiente frio do armário de distribuição 7 que é transportado através da primeira passagem de ar 9 com a ajuda do ventilador 17, fazendo com que o agente de refrigeração gasoso condense no primeiro trocador de calor 1.1. O agente de refrigeração condensado, em virtude da ação da força da gravidade, sai do primeiro trocador de calor 1.1 e retorna para o segundo trocador de calor 1.2 mais abaixo, lá novamente evaporando e subindo para o segundo trocador de calor 1.2.
[0038] O equipamento de refrigeração 8 de acordo com a figura 2 pode então seletivamente ser operado em três modos de operação, precisamente apenas ativamente, apenas passivamente ou como híbrido, sendo que na operação como híbrido pode ser previsto em especial que o processo de refrigeração passivo é operado permanentemente, ao passo que o processo de refrigeração ativo serve para complementar a potência de refrigeração fornecida com a ajuda do processo de refrigeração passivo até que, em soma, é fornecida pelo menos a potência de refrigeração exigida.
[0039] Nas figuras 3 até 7 é mostrado que, em essência, a mesma construção de equipamentos de refrigeração pode servir para realizar uma grande variedade de processos de refrigeração diferentes. Nisso, as formas de execução de acordo com as figuras 3 até 5 referem-se a equipamentos de refrigeração de parede, e as formas de execução de acordo com as figuras 6 e 7 referem-se a equipamentos de refrigeração que são executados para serem montados no telhado.
[0040] O equipamento de refrigeração 8 de acordo com a figura 3 apresenta dois trocadores de calor 1.1, 1.2 de acordo com a presente invenção, onde respectivamente os primeiro e segundo sistemas de tubulação 2,3 estão de tal modo conectados em série que o respectivo trocador de calor 1.1, 1.2 apresenta respectivamente uma conexão para o avanço do agente de refrigeração e uma conexão para o refluxo do agente de refrigeração. O circuito de refrigeração não apresenta nenhum componente ativo, tais como compressores ou bombas, portanto, baseia-se no princípio de tubo de calor já descrito acima. Para tal é necessário, especialmente que o primeiro trocador de calor 1.1, pelo menos parcialmente, esteja disposto acima do segundo trocador de calor 1.2.
[0041] Como a figura 4 mostra, em essência, a mesma construção do equipamento de refrigeração 8 pode ser usada para realizar um processo de refrigeração hibrido, onde os primeiro e segundo sistemas de tubulação 2, 3 do primeiro trocador de calor 1.1 estão conectados em série, e sendo que estes formam um circuito fechado de agente de refrigeração 13 com um dos dois sistemas de tubulação 2, 3 do segundo trocador de calor 1.2. O sistema de tubulação 2, 3 remanescente do segundo trocador de calor 1.2 forma um segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 junto com uma fonte de água fria 18. A fonte de água fria 18 fornece água refrigerada que é circulada através do trocador de calor 1.2, e não é parte integrante do equipamento de refrigeração 8. Este circuito fechado de agente de refrigeração 14 ativo adicional pode então servir para fornecer uma potência de refrigeração adicional, ou em caso de altas potências dissipadas dos componentes alojados no espaço interno 7.1 do armário de distribuição, ou em caso de altas temperaturas ambientes do armário de distribuição 7, potência de refrigeração esta que complementa a potência de refrigeração fornecida com a ajuda do circuito de refrigeração 13 passivo até que, em soma é fornecida uma refrigeração do armário de distribuição suficiente.
[0042] Especialmente no caso de altas temperaturas ambiente pode ser apropriado, de acordo com a construção de acordo com a figura 5, realizar o circuito de agente de refrigeração 14 adicional ativo com a ajuda do primeiro trocador de calor 1.1 integrado na segunda passa- gem de ar 9.
[0043] As figuras 6 e 7 mostram que equipamentos de refrigeração podem ser realizados analogamente às figuras 3 e 4 para a montagem em telhados que apresenta a alta viabilidade de acordo com a presente invenção. Também em equipamentos de refrigeração que são realizados como equipamentos montados em telhados, o usuário é livre de realizar o circuito de agente de refrigeração ativo 14 ao lado do circuito de agente de refrigeração passivo 13, ou no circuito externo através do primeiro trocador de calor 1.1 (veja a figura 6) ou no circuito interno, através do segundo trocador de calor 1.2 (veja a figura 7).
[0044] A figura 8 descreve uma forma de execução alternativa do equipamento de refrigeração híbrido 8 de acordo com a presente invenção, com um primeiro e um segundo trocador de calor 1 de acordo com a presente invenção, que acoplam termicamente um primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13 e um segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 um ao outro. O primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13 é um circuito de agente de refrigeração ativo que apresenta, visto em direção do fluxo do agente de refrigeração, um atrás do outro, um compressor 15, um liquefator na forma de trocador de calor 1 superior, uma válvula de expansão 16, e um evaporador na forma de trocador de calor 1 inferior. Uma linha de bypass 19 que apresenta respectivamente uma válvula 20 faz uma ponte para o compressor 15 e a válvula de expansão 16. Na posição fechada das válvulas 20, o primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13 pode ser operado ativamente. Quando as válvulas estão abertas, o trocador de calor 1 forma um tubo de calor e, por conseguinte, um circuito de agente de refrigeração passivo. Os dois circuitos de agente de refrigeração 13, 14 estão de tal modo dispostos, um em relação ao outro, que os respectivos agentes de refrigeração são transportados em direção oposta entre si, quando o primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13 é operado de modo ativo. No segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 é conduzido um segundo agente de refrigeração entre o evaporador e o liquefator. O liquefator e o evaporador são respectivamente realizados de tal modo que os dois circuitos de agente de refrigeração 13, 14 são termicamente acoplados através do evaporador e do liquefator. O liquefator está disposto a uma distância vertical acima do liquefator. O liquefator é disposto em uma primeira passagem de ar 9 formada pela primeira caixa parcial do equipamento de refrigeração 8, e o evaporador e o compressor 15 e a válvula de expansão 16 estão dispostos em uma segunda passagem de ar 12 formada por uma segunda parte da caixa do equipamento de refrigeração. Através da primeira passagem de ar 9 e especialmente do liquefator, ar ambiente do armário de distribuição é transportado com a ajuda de um ventilador 17. Através da segunda passagem de ar 12 e especialmente do evaporador, o ar aquecido é transportado do espaço interno do armário de distribuição com a ajuda de um outro ventilador 17. As válvulas 20 nas linhas de bypass 19 são, de preferência, válvulas solenoides ativadas eletricamente.
[0045] O segundo agente de refrigeração no segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 é aquecido pelo ar quente do armário de distribuição que é transportado através da segunda passagem de ar 12, em consequência, este evapora pelo menos parcialmente ou sua densidade diminui pelo menos tanto que é transportado ao longo do segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14 do evaporador para o liquefator. O liquefator é circunfluído por ar ambiente frio do armário de distribuição. Devido a isto, o agente de refrigeração condensa ou se comprime de tal modo que flui de volta para o evaporador ao longo do segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14, a fim de ser novamente aquecido pelo ar quente do armário de distribuição. Se o primeiro circuito fechado de agente de refrigera- ção 13 também estiver em modo de operação passivo, o agente de refrigeração também pode circular neste, do modo acima descrito no contexto do segundo circuito fechado de agente de refrigeração 14, entre o evaporador e o liquefator. Neste caso, a direção de transporte do primeiro agente de refrigeração no primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13 vai contra a direção de fluxo x registrada. A direção de fluxo x registrada do primeiro agente de refrigeração no primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13 corresponde àquela que surge na operação ativa do primeiro circuito fechado de agente de refrigeração 13. Neste caso, os agentes de refrigeração movimentam-se nos primeiro e segundo circuitos de agente de refrigeração 13, 14 em direção oposta, fazendo com que a eficiência do eva-porador ou do liquefator seja melhorada ainda mais.
Claims (11)
1. Arranjo de refrigeração com um armário de distribuição (7) e um equipamento de refrigeração (8) que apresenta um primeiro e um segundo trocador de calor (1.1, 1.2) para o armário de refrigeração de distribuição, sendo que o primeiro e o segundo trocador de calor (1.1, 1.2) apresentam respectivamente um primeiro sistema de tubulação (2) para um primeiro agente de refrigeração e pelo menos um segundo sistema de tubulação (3) separado do primeiro sistema de tubulação (2) fluídico para um segundo agente de refrigeração, sendo que o primeiro e o segundo sistema de tubulação (2, 3) são acoplados entre si termicamente, sendo que o primeiro e o segundo trocadores de calor (1.1, 1.2) apresentam respectivamente uma pluralidade de lamelas (4), sendo que lamelas (4) vizinhas formam entre si um canal de fluxo de ar através dos primeiro e segundo trocadores de calor (1.1, 1.2), e sendo que os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3) são termicamente acoplados através das lamelas (4), caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (1.1) está disposto em uma primeira passagem de ar (9) com uma primeira entrada de ar (10) e uma primeira saída de ar (11) que estão abertas para o meio ambiente do armário de distribuição (7), e o segundo trocador de calor (1.2) está disposto em uma segunda passagem de ar (12) com uma segunda entrada de ar (10) e uma segunda saída de ar (11) que estão abertas para um espaço interno (7.1) do armário de distribuição (7), sendo que o primeiro sistema de tubulação (2) do primeiro trocador de calor (1.1), junto com o primeiro sistema de tubulação (2) do segundo trocador de calor (1.2) forma um primeiro circuito fechado de agente de refrigeração (13), e o segundo sistema de tubulação do primeiro trocador de calor (1.1), junto com o segundo sistema de tubulação (3) do segundo trocador de calor (1.2) forma um segundo circuito fechado de agente de refrigeração (14), sendo que um dos circuitos de agente de refrigeração é um circuito de refrigeração ativo e o outro circuito de agente de refrigeração é um circuito de refrigeração passivo.
2. Arranjo de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as lamelas (4) são orientadas em paralelo entre si.
3. Arranjo de refrigeração de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3), vistos em direção do fluxo de ar através do trocador de calor (1), estão dispostos diretamente ou indiretamente um atrás do outro.
4. Arranjo de refrigeração de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3) apresentam respectivamente uma conexão para um avanço de agente de refrigeração (5) e uma conexão para um refluxo de agente de refrigeração (6).
5. Arranjo de refrigeração de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos sistemas de tubulação (2, 3) é realizado em forma de meandro, de modo que é evitada a formação de sifões.
6. Arranjo de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (1.1) está disposto, pelo menos parcialmente, acima do segundo trocador de calor (1.2).
7. Arranjo de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1 ou 6, caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (1.1) está disposto na primeira passagem de ar (9), e o segundo trocador de calor (1.2) está disposto na segunda passagem de ar (12), de tal modo que o sistema de tubulação do circuito de agente de refrigeração passivo, em direção do fluxo do ar, está disposto antes do sistema de tubulação do circuito de agente de refrigeração ativo.
8. Arranjo de refrigeração com um armário de distribuição (7) e um equipamento de refrigeração (8) que apresenta um primeiro e um segundo trocador de calor (1.1, 1.2) para o armário de distribuição de refrigeração, sendo que que os primeiro e segundo trocadores de calor (1.1, 1.2) apresentam respectivamente um primeiro sistema de tubulação (2) para um primeiro agente de refrigeração e pelo menos um segundo sistema de tubulação (3) separado do primeiro sistema de tubulação (2) fluídico para um segundo agente de refrigeração, sendo que o primeiro e o segundo sistema de tubulação (2, 3) são acoplados entre si termicamente, sendo que o primeiro e o segundo trocadores de calor (1.1, 1.2) apresentam respectivamente uma pluralidade de lamelas (4), sendo que lamelas (4) vizinhas formam entre si um canal de fluxo de ar através dos primeiro e segundo trocadores de calor (1.1, 1.2), e sendo que os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3) são termicamente acoplados através das lamelas (4), caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (1.1) está disposto em uma primeira passagem de ar (9) com uma primeira entrada de ar (10) e uma primeira saída de ar (11) que estão abertas para o meio ambiente do armário de distribuição (7), e o segundo trocador de calor (1.2) está disposto em uma segunda passagem de ar (12) com uma segunda entrada de ar (10) e uma segunda saída de ar (11) que estão abertas para um espaço interno (7.1) do armário de distribuição (7), por ou:i) os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3) do primeiro trocador de calor (1.1) estão conectados em série, sendo que o primeiro trocador de calor (1.1) apresenta uma conexão para o fluxo de agente refrigerante e uma conexão para o retorno de agente refrigerante, sendo que os sistemas de tubulação (2, 3) conectados em série constituem um circuito fechado de agente de refrigeração com um primeiro agente de refrigeração, ou com o primeiro ou com o segundo sistema de tubulação (2, 3) do segundo trocador de calor (1.2), e sendo que o sistema de tubulação (2, 3) do segundo trocador de calor (1.2), o qual não é parte integrante do circuito fechado de agente de refrigeração, é atravessado por um segundo agente de refrigeração; ouii) os primeiro e segundo sistemas de tubulação (2, 3) do segundo trocador de calor (1.2) estão conectados em série, de modo que o segundo trocador de calor (1.2) apresenta uma conexão para um fluxo de agente de refrigeração e uma conexão para um retorno de agente de refrigeração, sendo que os sistemas de tubulação (2, 3) conectados em série constituem um circuito fechado de agente de refrigeração com um primeiro agente de refrigeração, ou com o primeiro ou com o segundo sistema de tubulação (2, 3) do primeiro trocador de calor (1.1), e sendo que o sistema de tubulação (2, 3) do primeiro trocador de calor (1.2) que não é parte integrante do circuito fechado de agente de refrigeração, é atravessado por um agente de refrigeração, sendo que o circuito fechado de agente de refrigeração é um circuito de refrigeração passivo e o sistema de tubulação pelo qual flui o segundo agente de refrigeração é ativo, de preferência acionado por bomba ou compressor de ar.
9. Arranjo de refrigeração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o primeiro trocador de calor (1.1) está disposto, pelo menos parcialmente acima do segundo trocador de calor (1.2).
10. Arranjo de refrigeração, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o trocador de calor (1.1, 1.2) que apresenta o sistema de tubulação (2, 3) através do qual flui o segundo agente de refrigeração é um evaporador ou um trocador de calor de ar/água do circuito de refrigeração ativo e ao mesmo tempo, quando o sistema de tubulação (2, 3) através do qual flui o agente de refrigeração é parte integrante do primeiro trocador de calor (1.1), um liquefa- tor do circuito de refrigeração passivo ou, quando o sistema de tubulação (2, 3) através do qual flui o agente de refrigeração é parte integrante do segundo trocador de calor (1.2), é um evaporador do circuito de refrigeração passivo.
11. Arranjo de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1 ou 6, caracterizado pelo fato de que um compressor (15) e uma válvula de expansão (16) do circuito de agente de refrigeração ativo são respectivamente passados por uma linha de bypass (19) como ponte que pode seletivamente ser aberta ou fechada, ou podem assumir um estado onde um agente de refrigeração pode passar através deles com uma perda de pressão pequena ou sem perda de pressão.
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