BR112018007922B1 - Sistema de utilização de calor, e método de descarga de calor de uma fonte de calor por meio de um dispositivo de resfriamento - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE UTILIZAÇÃO DE CALOR, E MÉTODO DE DESCARGA DE CALOR DE UMA FONTE DE CALOR POR MEIO DE UM DISPOSITIVO DE RESFRIAMENTO. O sistema de acordo com a presente invenção compreende uma fonte de calor e um dispositivo de resfriamento para descarga de calor da fonte de calor, em que o dispositivo de resfriamento compreende: um trocador de calor/radiador para transferência de calor para meio circunvizinho, particularmente em que o radiador é um refrigerador de ar e o meio circunvizinho é ar; e um dispositivo de ciclo termodinâmico, particularmente dispositivo ORC, que possui meio de trabalho, um evaporador para evaporar o meio de trabalho por meio de transferência de calor da fonte de calor para o meio de trabalho, um dispositivo de expansão para gerar energia mecânica e um condensador para condensar o meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão; em que o dispositivo de resfriamento compreende adicionalmente um circuito refrigerador condensador para descarga de calor do condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico por meio do trocador de calor/radiador. O método de acordo com a presente invenção é apropriado para descarga de calor de fonte de calor com dispositivo de resfriamento.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um sistema de utilização de calor que compreende uma fonte de calor e um dispositivo de resfriamento para remoção de calor da fonte de calor, em que o dispositivo de resfriamento compreende: um radiador para transferência de calor para um meio circunvizinho, particularmente em que o radiador é um refrigerador de ar e o meio circunvizinho é ar; e um dispositivo de ciclo termodinâmico, particularmente dispositivo ORC, que possui meio de trabalho, um evaporador para evaporar o meio de trabalho por meio de transferência de calor da fonte de calor para o meio de trabalho, um dispositivo de expansão para gerar energia mecânica e um condensador para condensar o meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão. Além disso, a presente invenção refere-se a um método correspondente de descarga de calor de uma fonte de calor com dispositivo de resfriamento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Uma solução econômica para aumentar a eficiência de motores a combustão interna com grande potencial, especialmente em caminhões, é o uso de calor residual do motor a combustão interna com ciclo térmico (por exemplo, com sistema de Ciclo Orgânico de Rankine, sistema ORC). Algumas das exigências ou condições fornecidas no presente são baixos custos adicionais, pequeno espaço disponível, pouca intervenção e influência sobre o outro sistema. É, portanto, útil ou necessário explorar sinergias com os componentes existentes.

[003] Quando um processo de geração de energia, tal como o Ciclo Orgânico de Rankine (ORC), for operado no ambiente de um motor a combustão interna, a integração direta da energia gerada como desempenho mecânico no sistema (por exemplo, o motor de expansão do sistema ORC pode sustentar o direcionamento do motor a combustão), bem como seu fornecimento de auxiliares, é frequentemente vantajosa porque a conversão de energia mecânica em energia elétrica resulta em perdas de conversão. Além disso, os custos são reduzidos devido à economia de motores para o direcionamento ou geradores para a saída e a compactação pode aumentar, ambos os quais são fatores críticos para a integração de um processo de geração de energia no mencionado ambiente. Adicionalmente, a máquina de expansão pode também dirigir um gerador, em que a energia elétrica gerada por ele pode ser utilizada para dirigir um ou mais componentes no ambiente do motor a combustão interna. Neste contexto, dever-se-á também mencionar a hibridização, ou seja, o uso direto ou indireto da energia elétrica gerada no trem de direcionamento do motor a combustão interna. Um ou mais motores elétricos alimentados pela energia elétrica gerada podem ser fornecidos, por exemplo, em um caminhão para dirigir um ou mais eixos de transmissão.

BEVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] O objeto da presente invenção é o de fornecer sinergia no uso de calor de fontes de calor.

[005] O objeto é atingido por meio de um sistema de acordo com a reivindicação 1.

[006] O sistema de acordo com a presente invenção compreende uma fonte de calor e um dispositivo de resfriamento para descarga de calor da fonte de calor, em que o dispositivo de resfriamento compreende: um radiador para transferência de calor para um meio circunvizinho, particularmente em que o radiador é um refrigerador de ar e o meio circunvizinho é ar; e um dispositivo de ciclo termodinâmico, particularmente dispositivo ORC, que possui meio de trabalho, um evaporador para evaporar o meio de trabalho por meio de transferência de calor da fonte de calor para o meio de trabalho, um dispositivo de expansão para gerar energia mecânica e um condensador para condensar o meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão; em que o dispositivo de resfriamento compreende adicionalmente um circuito refrigerador condensador para descarga de calor do condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico por meio do radiador. Esta realização do sistema de acordo com a presente invenção permite o uso compartilhado do radiador existente para descarga de calor do condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico, particularmente para descarga de calor do capacitor ORC. O fluido de resfriamento pode particularmente ser ou compreender água, preferencialmente com uma proporção de anticongelante. A fonte de calor pode ser, por exemplo, um motor a combustão interna.

[007] O sistema de acordo com a presente invenção pode ser adicionalmente desenvolvido de forma que o dispositivo de resfriamento compreenda adicionalmente um circuito refrigerador da fonte de calor, em que primeiro ramo do circuito refrigerador da fonte de calor leva através do evaporador para transferir calor para o fluido de trabalho. Desta forma, o calor do circuito refrigerador da fonte de calor pode ser introduzido no ciclo termodinâmico.

[008] Outro desenvolvimento é que o circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo de fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador compreende primeira ramificação em segundo ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, evitando o evaporador e reunindo o segundo ramo com o primeiro ramo abaixo no fluxo do evaporador, em que o segundo ramo compreende primeira válvula, preferencialmente uma válvula controlada. Nesta realização, a temperatura de saída do fluido de resfriamento (particularmente, a água de resfriamento do motor) é definida em valor mais alto por meio da válvula que na operação habitual de acordo com o estado da técnica. O aumento da temperatura resulta em potência mais alta do ciclo termodinâmico.

[009] Outro desenvolvimento é que o circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo do fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador compreende segunda ramificação para um terceiro ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, em que o terceiro ramo é adaptado para orientar o fluido de resfriamento através do radiador e de volta para o primeiro ramo e o segundo ramo compreende preferencialmente uma segunda válvula, particularmente uma válvula de três vias. Desta forma, é fornecida capacidade de operação de emergência do sistema. Essa capacidade de operação de emergência pode ser necessária caso a temperatura da fonte de calor aumente devido a falha do ciclo termodinâmico ou devido a absorção insuficiente de calor pelo ciclo termodinâmico. Caso a capacidade de transferência de calor do radiador seja insuficiente e/ou se ocorrer resfriamento insuficiente ou inexistente do fluido de resfriamento no evaporador, o fluido de resfriamento pode passar diretamente para o radiador por meio da segunda válvula. Como resultado, a temperatura do fluido de resfriamento fornecido para o radiador aumenta, a diferença logarítmica de temperatura aumenta e mais calor é transferido.

[0010] Segunda outra realização, o circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo do fluido de resfriamento abaixo no fluxo do evaporador pode compreender terceira ramificação para um quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, em que o quarto ramo é adaptado para orientar o fluido de resfriamento através do radiador e de volta para o primeiro ramo e o terceiro ramo compreende preferencialmente uma terceira válvula, particularmente uma válvula de três vias, em que, em combinação com a realização anterior, é fornecida fusão do quarto ramo com o terceiro ramo. Estas vantagens desta realização são análogas às da realização anterior, sendo somente ramificada após o evaporador, de forma a possibilitar extração de calor mais moderada que acima no fluxo do evaporador. Quando as duas realizações são combinadas, as duas válvulas podem ser abertas simultaneamente.

[0011] Outra realização é que o circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo do fluido de resfriamento acima no fluxo do radiador compreende fusão do terceiro e/ou quarto ramo com o circuito refrigerador do condensador. Desta forma, é fornecida interconexão simples do circuito refrigerador de fonte de calor com o circuito refrigerador do condensador. Uma desvantagem, entretanto, é que o condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico também recebe fluxo de fluido de resfriamento relativamente quente, o que possui efeito negativo sobre o desempenho do dispositivo de expansão.

[0012] Em outra realização, o radiador pode incluir um coletor de entrada, um coletor de saída e canais intermediários que interconectam partes opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída, em que uma entrada do circuito refrigerador do condensador para o coletor de entrada e uma entrada do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador de fonte de calor para o coletor de entrada são espaçados entre si, particularmente em partes terminais correspondentes do coletor de entrada, e uma saída do circuito refrigerador do condensador para fora do coletor de saída e uma saída do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor são espaçados entre si e dispostos particularmente em partes posteriores correspondentes do coletor de saída, em que a entrada e a saída do circuito refrigerador do condensador e o circuito refrigerador da fonte de calor são dispostos em áreas opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída.

[0013] Desta forma, possibilita-se a divisão da superfície de radiador existente em uma região de alta temperatura (fluido de resfriamento da fonte de calor) e uma região de baixa temperatura (fluido de resfriamento para o condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico). Pode-se fornecer, portanto, temperatura possivelmente baixa para o capacitor e tem lugar descarga de excesso de calor do fluido de resfriamento da fonte de calor para nível de alta temperatura, que possui efeito positivo sobre a descarga de calor através do radiador para o ambiente. A distribuição dos fluxos de massa em fluxos de massa parciais para os terminais do coletor de entrada e, portanto, através da superfície do radiador é preferencialmente conduzida por meio da segunda e/ou da terceira válvula. O ajuste das proporções da superfície de radiador quente ou fria tem lugar automaticamente nessa interconexão, dependendo dos fluxos de massa parciais.

[0014] Outro desenvolvimento é que o dispositivo de resfriamento compreende adicionalmente pelo menos um trocador de calor para transferir calor no gás de exaustão da fonte de calor para o circuito refrigerador da fonte de calor. Pode-se utilizar, portanto, o calor do gás de exaustão da fonte de calor. Além disso, a propriedade de absorção de sons de um trocador de calor de gás de exaustão pode ser utilizada para reduzir o abafador real ou substituí-lo completamente. Outras fontes de calor que podem ser utilizadas são outros fluxos de calor ligados a fluxos de massa, tais como fluxos de massa de gás quente.

[0015] Segundo outra realização, o sistema compreende adicionalmente um gerador com o qual a energia mecânica gerada pelo dispositivo de expansão pode ser convertida em energia elétrica. A energia elétrica gerada pode ser utilizada para operar componentes elétricos do sistema ou ser alimentada para uma rede elétrica.

[0016] Outro desenvolvimento é que a energia mecânica gerada pelo dispositivo de expansão pode ser utilizada por meio de acoplamento elétrico, mecânico ou hidráulico correspondente para (a) dirigir um ventilador do condensador e/ou ventilador do radiador; e/ou (b) dirigir uma bomba de circulação no circuito refrigerador da fonte de calor e/ou uma bomba de alimentação do dispositivo de ciclo termodinâmico e/ou uma bomba de circulação no circuito refrigerador do condensador e/ou bomba de água e/ou bomba hidráulica e/ou bomba de óleo; e/ou (c) dirigir um gerador e/ou iniciador do sistema; e/ou (d) dirigir um compressor de refrigeração de um condicionador de ar; e/ou (e) acoplar a energia mecânica gerada pelo dispositivo de expansão em um trem de direcionamento de um motor a combustão interna na forma de fonte de calor, particularmente diretamente a um eixo de transmissão. Isso fornecerá sinergias adicionais ao sistema.

[0017] Segundo outra realização, fluxo parcial do meio de trabalho vaporizado pode ser utilizado por meio de uma máquina de expansão adicional para dirigir um ventilador do condensador e/ou ventilador do radiador. Isso minimiza as perdas de conversão.

[0018] Outro desenvolvimento é que o calor de meio de trabalho condensado e/ou do circuito refrigerador da fonte de calor pode ser desacoplado para alimentação a um sifão de calor adicional. Desta forma, o calor pode ser desacoplado, por exemplo, em redes de aquecimento, sendo particularmente vantajosos sifões de calor sob baixa temperatura, tais como secadores, aquecimento de piso ou superfície ou aquecedores de ar.

[0019] O objeto subjacente à presente invenção é adicionalmente atingido por um método de acordo com a presente invenção, conforme a reivindicação 13.

[0020] O método de acordo com a presente invenção é apropriado para descarga de calor residual de uma fonte de calor com um dispositivo de resfriamento, em que o dispositivo de resfriamento compreende um radiador, um dispositivo de ciclo termodinâmico, particularmente dispositivo ORC, com meio de trabalho, evaporador, dispositivo de expansão e condensador, bem como um circuito refrigerador do condensador, em que o método compreende as etapas de: transferência de calor para um meio circunvizinho com o radiador, em que, particularmente, o radiador é um refrigerador a ar e o meio circunvizinho é ar; vaporização do meio de trabalho com o evaporador por meio de transferência de calor residual da fonte de calor para o meio de trabalho; geração de energia mecânica com o dispositivo de expansão; e condensação do meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão com o condensador; e o método é caracterizado pela descarga de calor do condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico por meio do radiador.

[0021] As vantagens do método de acordo com a presente invenção e seus desenvolvimentos correspondem (a menos que indicado em contrário) às do dispositivo de acordo com a presente invenção.

[0022] Segundo uma realização do método de acordo com a presente invenção, são conduzidas as etapas adicionais a seguir: orientação de primeiro ramo de um circuito refrigerador da fonte de calor por meio do evaporador para transferir calor para o meio de trabalho; e primeira ramificação de fluido de resfriamento no circuito refrigerador da fonte de calor acima no fluxo do evaporador para um segundo ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, evitando o evaporador e fundindo o segundo ramo ao primeiro ramo abaixo no fluxo do evaporador.

[0023] Outro desenvolvimento é a condução das etapas adicionais a seguir: segunda ramificação do fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador para terceiro ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, em que o terceiro ramo orienta o fluido de resfriamento através do radiador e de volta para o primeiro ramo; e/ou terceira ramificação do fluido de resfriamento abaixo no fluxo do evaporador para quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, em que o quarto ramo conduz fluido de resfriamento através do radiador e de volta para o primeiro ramo; em que o radiador possui um coletor de entrada, um coletor de saída e canais intermediários que interconectam regiões opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída e uma entrada do circuito refrigerador do condensador para o coletor de entrada e uma entrada do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor para o coletor de entrada são espaçados entre si, particularmente em partes posteriores correspondentes do coletor de entrada, em que uma saída do circuito refrigerador do condensador do coletor de saída e uma saída do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor do coletor de saída são espaçados entre si, particularmente em partes posteriores correspondentes do coletor de saída, em que a entrada e a saída do circuito refrigerador do condensador e do circuito refrigerador da fonte de calor são dispostas em áreas opostas correspondentes do coletor de entrada ou do coletor de saída.

[0024] A presente invenção refere-se ainda a um dispositivo de resfriamento e um método correspondente de operação do dispositivo de resfriamento.

[0025] O dispositivo de resfriamento de acordo com a presente invenção compreende: primeiro circuito de fluido de resfriamento, segundo circuito de fluido de resfriamento e um radiador que possui coletor de entrada, coletor de saída, canais intermediários que conectam regiões opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída, em que uma entrada do primeiro circuito de fluido de resfriamento para o coletor de entrada e uma entrada do segundo circuito de fluido de resfriamento são espaçada entre si no coletor de entrada, particularmente em partes posteriores correspondentes do coletor de entrada, uma saída do primeiro circuito de fluido de resfriamento para fora do coletor de saída e uma saída do segundo circuito de fluido de resfriamento para fora do coletor de saída são espaçadas entre si, particularmente em partes posteriores correspondentes do coletor de saída, e a entrada e a saída do primeiro circuito de fluido de resfriamento e do segundo circuito de fluido de resfriamento são dispostas em regiões opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída. Preferencialmente, é fornecida uma válvula controlável no primeiro circuito de fluido de resfriamento e/ou uma válvula controlável no segundo circuito de fluido de resfriamento. O radiador pode preferencialmente transferir calor dos primeiro e segundo circuitos de fluido de resfriamento para um meio de resfriamento, em que o meio de resfriamento pode incluir, por exemplo, água ou ar.

[0026] O método de acordo com a presente invenção para operar o dispositivo de resfriamento de acordo com a presente invenção compreende a realização das etapas a seguir: orientação de primeiro fluido de resfriamento no primeiro circuito de fluido de resfriamento para a entrada do primeiro circuito de fluido de resfriamento para o coletor de entrada do radiador; orientação de segundo fluido de resfriamento no segundo circuito de fluido de resfriamento para a entrada do segundo circuito de fluido de resfriamento para o coletor de entrada do radiador; orientação do primeiro fluido de resfriamento para fora da saída do primeiro circuito de fluido de resfriamento do radiador; e orientação do segundo fluido de resfriamento para fora da saída do primeiro circuito fluido de resfriamento do radiador. Particularmente, os primeiro e segundo fluidos de resfriamento possuem a mesma composição.

[0027] Desta forma, possibilita-se divisão da superfície de radiador existente em uma região de alta temperatura (fluido de resfriamento do primeiro circuito de fluido de resfriamento) e uma região de baixa temperatura (fluido de resfriamento do segundo circuito de fluido de resfriamento). A distribuição dos fluxos de massa em fluxos de massa parciais para os terminais do coletor de entrada (ou seja, as entradas correspondentes do primeiro e do segundo circuito de fluido de resfriamento) e, portanto, a distribuição de fluxos de massa (parciais) através da superfície de radiador é preferencialmente conduzida por meio de uma ou mais válvulas no primeiro e/ou no segundo circuito de fluido de resfriamento. A adaptação das proporções da superfície de radiador quente ou fria tem lugar independentemente em função dos fluxos de massa parciais.

[0028] Os mencionados desenvolvimentos podem ser utilizados individualmente ou combinados de forma apropriada, conforme reivindicado.

[0029] Outras características e exemplos de realizações, bem como vantagens da presente invenção, serão explicadas com mais detalhes com referência às figuras. Compreende-se que as realizações não esgotam o escopo da presente invenção. Compreende-se ainda que, no todo ou em parte, as características descritas abaixo podem ser combinadas entre si de outras formas.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0030] A Fig. 1 exibe primeira realização do sistema de acordo

[0031] com A a presente invenção. Fig. 2 exibe segunda realização do sistema de acordo

[0032] com A a presente invenção. Fig. 3 exibe versão modificada da segunda realização do sistema de acordo com a presente invenção .

[0033] A Fig. 4 exibe terceira realização do sistema de acordo

[0034] com A a presente invenção. Fig. 5 exibe quarta realização do sistema de acordo

[0035] com A a presente invenção. Fig. 6 exibe quinta realização do sistema de acordo

[0036] com A a presente invenção. Fig. 7 exibe sexta realização do sistema de acordo

[0037] com A a presente invenção. Fig. 8 exibe sétima realização do sistema de acordo com a presente invenção.

[0038] A Fig. 9 exibe oitava realização do sistema de acordo com a presente invenção.

[0039] A Fig. 10 ilustra a variabilidade das superfícies de radiador.

[0040] A Fig. 11 é um exemplo de ilustração do resfriamento de água de resfriamento misturada em diagrama T- Q.

[0041] A Fig. 12 é um exemplo de ilustração do resfriamento de água de resfriamento separada em diagrama T- Q.

[0042] A Fig. 13 ilustra diversas outras sinergias no sistema de acordo com a presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0043] Uma forma de utilizar sinergias com componentes já existentes, tais como motores a combustão interna como fonte de calor para utilização de calor de uma fonte de calor por meio de um dispositivo de ciclo termodinâmico, tal como, por exemplo, um sistema ORC, é o uso compartilhado de um radiador existente para descarga de calor do capacitor ORC. Desta forma, em condições de operação de carga moderadas, como em temperaturas externas moderadas, todo o calor pode passar através do sistema ORC e ser liberado para o radiador no ambiente. A operação de carga moderada leva o maior tempo na maior parte dos sistemas de resfriamento.

[0044] O sistema ORC é projetado para receber todo o calor da fonte de calor durante a operação nominal (temperatura externa igual à temperatura nominal). Por outro lado, isso significa que ele não pode absorver todo o calor nos pontos de carga máximos (temperaturas externas altas). Como o calor extraído do ORC possui temperatura mais baixa que o fluido de resfriamento, a descarga de calor deteriora- se devido à diferença de temperatura decrescente do ?Tlog ambiente: A diferença de temperatura logarítmica é definida como: em que as diferenças de temperatura dos meios (ar e líquido de resfriamento) são formadas antes da troca de calor (?Tl1) e após a troca de calor (?Tl2).

[0045] Caso a diferença de temperatura logarítmica seja reduzida, a área necessária aumenta com a mesma quantidade de calor, que, entretanto, não pode ser normalmente implementada por razões de espaço. O problema é exacerbado quando outras fontes de calor forem envolvidas, tais como o calor de um sistema ORC, por exemplo, que utiliza calor de exaustão. Outro problema ocorre quando a recuperação de calor deve ser adicionada como parte de retroajuste. Já é fornecida em seguida a geometria do radiador. Outro problema ocorre quando, devido ao custo, o tamanho do trocador de calor deverá ser mantido o mais compacto possível.

[0046] Para implementação simples e rápida da integração de ORC, por exemplo, em um veículo, é necessário minimizar a intervenção do projeto e limitar a influência sobre o motor, garantindo ao mesmo tempo alta eficiência do processo de ORC.

[0047] Com relação às vantagens da utilização de calor residual da água de resfriamento do motor a combustão interna com um dispositivo ORC e utilização da energia obtida no dispositivo de direcionamento com o sistema ORC, é necessário mencionar o grande aumento da eficiência do motor na faixa de vários percentuais, economia de custo e economia de espaço com menos componentes em comparação com os sistemas ORC que utilizam calor de exaustão. Uma desvantagem é que, na primeira realização da presente invenção, o radiador em carga máxima do motor não pode garantir a descarga de calor do OCR em geral, o que, entretanto, é solucionado ou pelo menos reduzido nas outras realizações.

[0048] Nas realizações descritas abaixo, utiliza-se apenas água como fluido de resfriamento (água de resfriamento) como exemplo. Além disso, o radiador é fornecido, apenas por exemplo, como refrigerador de ar, de forma que o calor residual seja transferido para o ar. Segundo a presente invenção, entretanto, outro meio (tal como água) pode absorver o calor descarregado no radiador.

[0049] A Fig. 1 exibe primeira realização do sistema de acordo com a presente invenção na forma de sistema de direcionamento.

[0050] O sistema de direcionamento 100 de acordo com a presente invenção compreende, nesta realização, um motor a combustão interna 10 e um dispositivo de resfriamento para remoção de calor residual do motor a combustão interna, em que o dispositivo de resfriamento compreende: um refrigerador de ar 20 para transferir calor para o ar; e um dispositivo ORC 30 com meio de trabalho, um evaporador 31 para evaporar o meio de trabalho por meio de transferência de calor residual do motor a combustão interna 10 para o meio de trabalho, um dispositivo de expansão 32 para gerar energia mecânica (que é convertida no presente, por exemplo, por meio de um gerador G em energia elétrica) e um condensador 33 para condensar o meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão 32; em que o dispositivo de resfriamento compreende adicionalmente um circuito refrigerador do condensador 40 para remover calor do condensador 33 do dispositivo de ciclo termodinâmico por meio do radiador 20. O aparelho de resfriamento inclui adicionalmente um circuito de fluido de resfriamento do motor 50, em que primeiro ramo 51 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50 passa através do evaporador 31 para transferir calor para o fluido de trabalho. O circuito de fluido de resfriamento do motor compreende, na direção de fluxo da água de resfriamento acima no fluxo do evaporador, primeira ramificação 81 para segundo ramo 52 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50, evitando o evaporador 31, e fusão 91 do segundo ramo 52 com o primeiro ramo 51 abaixo no fluxo do evaporador 31, em que o segundo ramo 52 compreende uma válvula controlada 71, por exemplo, com termostato.

[0051] Esta é uma interconexão básica e permite o uso de energia da água de resfriamento do motor. Em um exemplo, a temperatura de saída da água de resfriamento do motor (MKW) por meio da válvula controlada (particularmente, a válvula termostática) 71 é dirigida para cerca de 110°C. Como padrão, a temperatura de saída de MKW é mais baixa, na faixa de 80°C. O aumento resulta em desempenho superior do processo ORC. Em realização alternativa, em vez do gerador G, o acoplamento de energia pode também ser realizado diretamente (de forma mecânica ou hidráulica), bem como com todas as interconexões subsequentes.

[0052] Isso resulta no problema a seguir durante a operação: o sistema 100 não possui capacidade de operação de emergência no caso de falha de ORC ou descarga de calor insuficiente. Quando o processo de ORC 30 estiver no limite da sua absorção de calor ou não se encontrar em operação, o circuito de água 50 se aquece e o motor 10 sobreaquece ou é desligado por um controle do motor.

[0053] A Fig. 2 exibe segunda realização do sistema de direcionamento de acordo com a presente invenção. Os mesmos números de referência indicam no presente os mesmos componentes da Fig. 1. Serão descritos a seguir apenas os componentes adicionais.

[0054] Em comparação com a primeira realização, na segunda realização do sistema de direcionamento 200, é adicionalmente fornecido acoplamento de calor do gás de exaustão do motor 10 por meio de um trocador de calor de gás de exaustão 15 para o circuito de fluido de resfriamento do motor 50. O circuito de fluido de resfriamento do motor 50 inclui, na direção de fluxo do fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador 31, segunda ramificação 82 para terceiro ramo 53 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50, em que o terceiro ramo 53 é configurado para fornecer fluido de resfriamento através do radiador 20 e de volta para o primeiro ramo 51, em que a segunda ramificação 82 compreende segunda válvula 72, tal como uma válvula de três vias 72. Caso a capacidade de transferência de calor do radiador 20 seja insuficiente, a água pode passar diretamente para o radiador 20 por meio da segunda válvula 72. O circuito de fluido de resfriamento do motor 50 possui, na direção de fluxo do fluido de resfriamento abaixo no fluxo do evaporador 31, terceira ramificação 83 para quarto ramo 54 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50, em que o quarto ramo 54 orienta a água de resfriamento através do radiador 20 e de volta para o primeiro ramo 51 e a terceira ramificação 83 possui terceira válvula 73, particularmente uma válvula de três vias 73, em que é fornecida fusão 94 do quarto ramo 54 para o terceiro ramo 53. O circuito de fluido de resfriamento de motor 50 compreende, na direção de fluxo do fluido de resfriamento na frente do radiador 20, uma fusão 95 dos terceiro e quarto ramos 53, 54 com o circuito refrigerador do condensador 40.

[0055] Capacidade de operação de emergência é fornecida por meio das válvulas de três vias 72 e 73, respectivamente. Durante a operação do ORC, a temperatura média na entrada do radiador 20 é reduzida (devido à fusão 95 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50 e do circuito refrigerador do condensador 40), o que prejudica a capacidade de transferência de calor que é determinada pela diferença logarítmica de temperatura entre o meio de absorção de calor e de descarga de calor. Caso a capacidade de transferência de calor do radiador 20 seja insuficiente e/ou se houver resfriamento inexistente ou insuficiente da água de resfriamento do motor no evaporador 31, a água de resfriamento do motor é alimentada diretamente para o radiador 20 por meio de uma das duas válvulas 72 ou 73, ou por meio de acionamento das duas válvulas. Como resultado, a temperatura da água fornecida para o radiador 20 aumenta, a diferença logarítmica de temperatura aumenta e mais calor é transmitido. A desvantagem, entretanto, é que o ORC também flui com água relativamente quente, o que possui efeito negativo sobre a energia elétrica.

[0056] A Fig. 3 exibe uma realização 210 do sistema de acordo com a presente invenção que é modificada com relação à Fig. 2. No lugar da segunda válvula 72, é fornecida uma bomba P4 e, no lugar da terceira válvula 73, é fornecida uma bomba P5. As duas bombas servem para controlar o fluxo de massa para o radiador 20 e, portanto, são bombas controláveis.

[0057] Além disso, a bomba P3 pode ser ajustável. Isso pode ser regulado, dependendo da bomba P4, da bomba P5 ou da válvula de três vias correspondente. O objetivo dessa medida é aumentar a descarga de calor do trocador de calor 20 e/ou minimizar o gasto de energia auxiliar para as bombas.

[0058] Quando o fluxo de volume da bomba P3 é reduzido após a conexão da Fig. 3, a temperatura de entrada no WÜ20 e, portanto, a diferença de temperatura para o meio de resfriamento (por exemplo, ar ambiente) aumenta. Isso permite maior transferência de calor.

[0059] Se, após a conexão da Fig. 3, mais fluido for conduzido por meio da linha 53 para resfriamento, grande superfície de transferência de calor é necessária para o componente de alta temperatura. Neste caso, a bomba P3 pode ser reduzida, o fluxo de volume total sobre a superfície de trocador de calor é, portanto, reduzido e, como resultado, a diferença de pressão que deve ser aplicada pelas bombas P3 a P5 é reduzida. Por outro lado, portanto, muito espaço é disponível para o capacitor ORC se pouco fluido fluir sobre a linha 53. Este é o caso, por exemplo, se o calor, no todo ou em sua maior parte, puder ser descarregado por meio do ORC.

[0060] Isso garante função crítica do processo (garantindo área para resfriamento de alta temperatura) e atinge controle mais rápido e eficiente. O controle pode ser realizado, por exemplo, por meio de mapas ou tabelas paramétricas que são armazenadas no controle da instalação e controlam a velocidade da bomba P3.

[0061] No caso extremo em que a descarga de calor sob alta temperatura deve ser maximizada, o processo ORC é desligado, incluindo a bomba P3. A fim de evitar que fluxo parcial evite o radiador 20, pode-se fornecer uma parada de retorno acima no fluxo da bomba P3.

[0062] A Fig. 4 exibe terceira realização do sistema de direcionamento de acordo com a presente invenção. Os mesmos algarismos de referência indicam os mesmos componentes das Figs. 1 e 2. Apenas os componentes adicionais serão descritos abaixo.

[0063] Segundo a terceira realização do sistema de direcionamento 300 de acordo com a presente invenção, o radiador 20 possui um coletor de entrada 21, um coletor de saída 25 e possui canais intermediários que conectam partes opostas correspondentes do coletor de entrada 21 e do coletor de saída 25, em que uma entrada 22 do circuito refrigerador do condensador 40 é disposta no coletor de entrada 21 e uma entrada 23 do terceiro ramo 53 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50 no coletor de entrada 21 em partes posteriores correspondentes do coletor de entrada 21, em que uma saída 26 do circuito refrigerador do condensador 40 do coletor de saída 25 e uma saída 27 do terceiro ramo 53 do circuito de fluido de resfriamento do motor 50 do coletor de saída 25 são dispostas em partes posteriores correspondentes do condutor de saída 25 e a entrada 22, 23 e a saída 26, 27 do circuito refrigerador do condensador 40 e do circuito de fluido de resfriamento do motor 50 são dispostas em áreas opostas correspondentes do coletor de entrada 21 e do coletor de saída 25.

[0064] Desta forma, tem lugar distribuição da superfície de radiador existente em faixa de alta temperatura (água de resfriamento do motor, MKW) e faixa de baixa temperatura (retorno ao capacitor ORC). Dependendo do ponto de operação, parte do fluxo de massa de MKW pode passar através do ORC 30 e uma parte resfriada diretamente contra o ar, conforme descrito para a segunda realização. Isso possibilita separar os dois fluxos de massa, o condensador ORC pode, portanto, possuir temperatura possivelmente baixa e a descarga de excesso de calor pode ser realizada em nível de alta temperatura, o que é benéfico para o desempenho do radiador e também possui efeito positivo sobre a necessidade de energia auxiliar para descarga do calor para o ambiente.

[0065] A terceira realização fornece uma solução para realizar, da forma mais simples possível, divisão dos dois fluxos parciais sobre a superfície do radiador e ajusta convenientemente a distribuição, dependendo do estado de operação. É necessário que o máximo do calor seja orientado através do ORC para maximizar a eficiência de todo o sistema. Além disso, é particularmente vantajoso o uso da temperatura mais baixa para resfriar o capacitor, a fim de garantir eficiência mais alta do processo ORC. Além disso, devem ser mantidas temperaturas de retorno apropriadas para o motor. Embora isso seja realizado por radiadores hidráulica ou estruturalmente separados, as superfícies disponíveis para os fluxos de massa correspondentes são fixas, o que, entretanto, não é adequado para diferentes pontos de carga.

[0066] A distribuição do fluxo de massa na ramificação 82 e/ou 83 tem lugar por meio da válvula 72 e/ou 73. Este passa, dependendo da temperatura ou de outro valor característico, fluxo parcial do MKW para o radiador 20. O limite de temperatura depende se a variante com a válvula 72 ou 73 está presente. Ao atingir temperatura máxima de água de resfriamento, por exemplo, a válvula 72 deverá comutar o fluxo em direção ao radiador 20 e evitar o ORC. A válvula 73 dirige a água de resfriamento na direção do radiador 20 quando não for atingido o resfriamento necessário.

[0067] A Fig. 5 exibe quarta realização do sistema de direcionamento de acordo com a presente invenção. Os mesmos algarismos de referência indicam no presente os mesmos componentes das Figs. 1 a 3. Apenas os componentes adicionais serão descritos abaixo.

[0068] Segundo a quarta realização 400 do sistema de direcionamento de acordo com a presente invenção, é fornecida ramificação adicional acima no fluxo do radiador 20 com relação à terceira realização 300, a fim de orientar fluido de resfriamento quente sobre um sifão de calor 110 para uso de parte do calor de outra forma, tal como para fins de aquecimento.

[0069] Na quinta e na sexta realização de acordo com as Figs. 6 e 7, a interconexão de acordo com a presente invenção pode ser encontrada, estendida pela integração de um circuito refrigerador adicional sob nível de temperatura adicional (por exemplo, circuito refrigerador para o resfriamento de ar de carga, LLK) com um trocador de calor W (descarga de calor do circuito refrigerador de ar de carga), que, de forma análoga ao radiador 20, resfria um fluido (por exemplo, meio de resfriamento de ar de carga). O trocador de calor W pode ser conectado em série ao trocador de calor 20 sobre o lado de ar (Fig. 6) e o ar de resfriamento ou outro meio de resfriamento podem passar em primeiro lugar através do trocador de calor W e, em seguida, através do trocador de calor 20. De forma similar, é possível fluxo paralelo (Fig. 7).

[0070] O circuito ORC não é exibido no presente por simplicidade e a conexão com o circuito ORC é apenas indicada nesta variante.

[0071] Na sexta realização da Fig. 7, é possível conectar em série o condensador de ORC e o radiador 20 sobre o lado da água. O radiador 20 resfria em seguida todo o fluxo de massa. Quando o motor ainda estiver aquecendo, o fluxo de massa não fluirá em direção ao evaporador. Em carga parcial, pouco fluxo de massa flui na direção do evaporador e é ali disponível um radiador superdimensionado. Isso pode fornecer baixa temperatura ao capacitor de ORC.

[0072] Embora isso resulte em fluxo máximo disponível mais baixo através do capacitor de ORC, entretanto, isso pode ser sobrecompensado pela temperatura de entrada mais baixa, de forma que os benefícios prevaleçam.

[0073] Outra vantagem é que apenas uma bomba é necessária para fluxo através do condensador e do radiador 20.

[0074] Em algumas condições operativas, a superfície inteira do trocador de calor W agora não é necessária para resfriar o circuito refrigerador adicional. Pode-se utilizar em seguida a área reservada do trocador de calor W para resfriamento do circuito ORC. Isso é possibilitado pela interconexão exibida abaixo na sétima realização da Fig. 8. O controle pode ser conduzido, por exemplo, em função da temperatura de saída T do trocador de calor W. Caso a superfície adicional de resfriamento de ORC do trocador de calor W seja necessária E exista área reservada no trocador de calor W para este estado de operação, abre-se uma válvula (conforme exibido, por exemplo, uma válvula de três vias) ou outro dispositivo que permita essa alocação de líquido, tal como também uma bomba. Como resultado, fluxo parcial do circuito refrigerador adicional frio passa na direção do condensador de ORC. Após passagem através do condensador, o fluxo parcial acima no fluxo do trocador de calor W é novamente alimentado para que não influencie negativamente a temperatura do circuito refrigerador adicional.

[0075] De forma análoga, circuitos adicionais com temperaturas adicionais podem também ser integrados (por exemplo, o circuito refrigerador para o ar condicionado do veículo).

[0076] A interconexão de acordo com a Fig. 6 pode também ser adicionalmente desenvolvida como na oitava realização exibida na Fig. 9, de forma que as capacidades do circuito refrigerador adicional possam ser utilizadas para o resfriamento de ORC.

[0077] A operação da distribuição dos fluxos de massa nas terceira e quarta realizações será descrita abaixo em conjunto com a Fig. 10. O ajuste das proporções da superfície de radiador quente ou fria tem lugar automaticamente nesta interconexão, dependendo dos fluxos de massa que passam através da válvula de três vias 72 e 73 para o radiador. Quanto maior o fluxo de massa m mH do MKW quente ou mK do circuito de condensador frio, maior a proporção correspondente da superfície de radiador. O princípio de operação subjacente é o estabelecimento de diferença de pressão igual entre o fluxo e o retorno. Se, em primeira conexão, primeiro fluxo de massa ou fluxo de volume para o radiador aumentar, isso resultaria, na primeira etapa, em perda de pressão maior nas passagens do radiador através das quais flui o primeiro fluxo de volume. Como os canais são conectados por meio do coletor, entretanto, a mesma perda de pressão prevalece sobre todos os canais, de forma que o fluxo de volume aumenta através dos canais por meio dos quais flui o segundo fluxo de massa. Caso o segundo fluxo de massa permaneça constante, entretanto, o número de canais deve ser reduzido, de forma que mais área seja disponível para o primeiro fluxo de massa maior e as perdas de pressão são adequadamente ajustadas.

[0078] Devido à separação dos níveis de temperatura, a superfície de transferência de calor disponível do radiador 20 é convenientemente utilizada da melhor forma possível. Em comparação com a mistura (descrita anteriormente) das temperaturas de dois fluxos parciais, podem ser atingidas temperaturas significativamente mais baixas sobre o lado frio. Isso apresenta vantagens na operação de ORC, mas também em todas as outras aplicações nas quais dois níveis de temperatura devem ser novamente resfriados através de um circuito, tal como no caso de motores estacionários para resfriar a água de resfriamento do motor e a água de carga. Devido à interconexão proposta, o calor pode ser descarregado para o ambiente com a maior diferença de temperatura possível, o que gera redução da necessidade de energia auxiliar, e o fluxo de volume temperado mais baixo é resfriado sob temperaturas mais baixas que quando os dois fluxos de volume são misturados. O dispositivo pode ser fornecido conforme exibido em um radiador, mas também pela conexão de qualquer quantidade de radiadores por meio de tubulações.

[0079] As Figs. 11 e 12 explicam o modo de operação e a conveniência da interconexão de acordo com as terceira e quarta realizações em comparação com a segunda realização nos diagramas T-Q (T: temperatura; Q: fluxo de calor).

[0080] A Fig. 11 exibe um exemplo do resfriamento do fluxo de massa de água de 90°C, em que a mais quente das duas fontes de calor permite temperatura de 115°C. Ela é atingida em temperatura de resfriamento da água de 70°C.

[0081] Ao utilizar-se dois estágios de temperatura, conforme ilustrado na Fig. 12, o primeiro fluxo de massa entra no radiador a 115°C e, neste exemplo, é resfriado para 88°C, em que esta temperatura é definida quando 20% de todo o fluxo de massa que flui através do radiador está presente em alto nível de temperatura. Conforme descrito acima, as áreas divididas de acordo com o fluxo de massa e, portanto, 20% da superfície são disponíveis para a transferência de calor para o primeiro fluxo de massa quente. Caso os fluxos de calor sejam calculados, entretanto, 27% da quantidade total de calor são transmitidos através dessa área. Os 73% restantes do calor são transferidos em seguida sobre os 80% restantes da área, o que agora é possível sob temperaturas mais baixas. Esta quantidade de calor pode ser transmitida, portanto, com temperatura de fluxo de água quente de 84°C e temperatura de retorno de 65°C, o que indica temperatura de retorno mais baixa em 5 K. Isso é acompanhado por melhoria do desempenho dos ORCs ou aumento da transferência de calor em outros componentes (inter- refrigerador, etc).

[0082] Observa-se no presente que os valores de potência e temperatura descritos devem apenas ser observados como forma de exemplo; otimizando-se e adaptando-se os limites de temperatura, pode-se elevar potencial ainda maior. A otimização leva em consideração as temperaturas, bem como a influência do fluxo de massa sobre a capacidade de transferência de calor/desempenho do trocador de calor.

[0083] O sistema de direcionamento pode ser adicionalmente desenvolvido em vista de sinergias adicionais descritas com relação à Fig. 13 e cada um destes pode ser utilizado individualmente ou em combinação. A energia mecânica gerada pelo dispositivo de expansão pode ser utilizada por meio de acoplamento elétrico, mecânico ou hidráulico correspondente para (a) dirigir um ventilador do condensador 30 e/ou ventilador do radiador; e/ou (b) dirigir uma bomba de circulação 101 no circuito de fluido de resfriamento do motor e/ou uma bomba de alimentação 102 do dispositivo de ciclo termodinâmico e/ou uma bomba de circulação 103 no circuito refrigerador do condensador e/ou uma bomba de água e/ou bomba hidráulica e/ou bomba de óleo; e/ou (c) dirigir um alternador 105 e/ou iniciador do sistema de direcionamento; e/ou (d) dirigir um compressor de refrigeração 106 de um condicionador de ar. Pode-se utilizar fluxo parcial do meio de trabalho vaporizado para dirigir um ventilador do condensador e/ou um ventilador 107 do radiador. Isso minimiza as perdas de conversão. Além disso, pode-se extrair calor do circuito de fluido de trabalho condensado e/ou de fluido de resfriamento de motor para fornecimento a um aquecedor.

[0084] As realizações ilustradas são meros exemplos e o escopo completo da presente invenção é definido pelas reivindicações.

Claims (14)

1. SISTEMA DE UTILIZAÇÃO DE CALOR, que compreende: - uma fonte de calor (10); e - um dispositivo de resfriamento para descarga de calor da fonte de calor; em que o dispositivo de resfriamento compreende: - um trocador de calor/radiador (20) para transferência de calor para meio circunvizinho, em que o radiador é particularmente um refrigerador de ar e o meio circunvizinho é ar; e - um dispositivo de ciclo termodinâmico (30), particularmente dispositivo ORC, que possui meio de trabalho, um evaporador (31) para evaporar o meio de trabalho por meio de transferência de calor da fonte de calor (10) para o meio de trabalho, um dispositivo de expansão (32) para gerar energia mecânica e um condensador (33) para condensar o meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão (32); em que o dispositivo de resfriamento compreende um circuito refrigerador de condensador (40) para descarga de calor do condensador (33) do dispositivo de ciclo termodinâmico (30) por meio do trocador de calor/radiador (20); e em que o dispositivo de resfriamento compreende adicionalmente um circuito refrigerador (50) da fonte de calor, em que primeiro ramo (51) do circuito refrigerador da fonte de calor passa através do evaporador (31) para transferir calor para o fluido de trabalho; caracterizado pelo circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo de fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador compreender primeira ramificação (81) em segundo ramo (52) do circuito refrigerador (50) da fonte de calor, desviando do evaporador (31) e reunindo (91) o segundo ramo (52) com o primeiro ramo (51) abaixo no fluxo do evaporador (31), em que o segundo ramo (52) compreende primeira válvula (71), preferencialmente uma válvula controlada.

2. SISTEMA, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela fonte de calor compreender um dispositivo de processo de potência, particularmente um motor a combustão interna (10), turbina a gás ou motor Stirling, chaleira, particularmente queimador de biomassa, ou célula de combustível.

3. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado por, no circuito refrigerador de fonte de calor, ser fornecida primeira bomba (P1) e/ou, no dispositivo de ciclo termodinâmico, ser fornecida segunda bomba (P2) para bombear o meio de trabalho e/ou, no circuito refrigerador de condensador, ser fornecida terceira bomba (P3).

4. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo do fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador compreender segunda ramificação (82) para um terceiro ramo (53) do circuito refrigerador da fonte de calor, em que o terceiro ramo é configurado para mover o fluido de resfriamento através do trocador de calor/radiador e de volta para o primeiro ramo e a segunda ramificação compreende preferencialmente uma segunda válvula (72), particularmente uma válvula de três vias, ou em que o terceiro ramo compreende preferencialmente uma quarta bomba (P4).

5. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo circuito refrigerador da fonte de calor compreender, na direção de fluxo do fluido de resfriamento abaixo no fluxo do evaporador, terceira ramificação (83) para um quarto ramo (54) do circuito refrigerador da fonte de calor, em que o quarto ramo é configurado para mover o fluido de resfriamento através do trocador de calor/radiador e de volta para o primeiro ramo e o terceiro ramo compreende preferencialmente uma terceira válvula (73), particularmente uma válvula de três vias, ou em que o quarto ramo compreende preferencialmente uma quinta bomba (P5) e, em combinação com a reivindicação 4, fornece-se fusão do quarto ramo ao terceiro ramo.

6. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo do fluido de resfriamento acima no fluxo do trocador de calor/radiador compreender fusão (95) do terceiro e/ou quarto ramo com o circuito refrigerador do condensador.

7. SISTEMA, de acordo com uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo trocador de calor/radiador possuir um coletor de entrada (21), um coletor de saída (25) e canais intermediários que interconectam partes opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída, em que uma entrada (22) do ciclo de fluido de resfriamento do condensador para o coletor de entrada e uma entrada (23) do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor para o coletor de entrada são espaçados entre si, particularmente em partes terminais correspondentes do coletor de entrada, e uma saída (26) do circuito refrigerador do condensador do coletor de saída e uma saída (27) do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor do coletor de saída são espaçadas entre si e particularmente dispostas em partes posteriores correspondentes do coletor de saída, em que a entrada (22, 23) e a saída (26, 27) do circuito refrigerador do condensador e do circuito refrigerador da fonte de calor são dispostas em áreas opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída.

8. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo dispositivo de resfriamento compreender adicionalmente pelo menos um trocador de calor (15) para transferir calor no gás de exaustão da fonte de calor para o circuito refrigerador da fonte de calor.

9. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por compreender adicionalmente um gerador (G), por meio do qual a energia mecânica gerada pelo dispositivo de expansão pode ser convertida em energia elétrica.

10. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pela energia gerada pela energia mecânica do dispositivo de expansão (32) poder ser utilizada por meio de acoplamento elétrico, mecânico ou hidráulico correspondente para: a. dirigir um ventilador do condensador (30) e/ou ventilador do trocador de calor/radiador; e/ou b. direcionar uma bomba de circulação (101) no circuito refrigerador da fonte de calor e/ou bomba (102) de alimentação do dispositivo de ciclo termodinâmico e/ou bomba de circulação (103) no circuito refrigerador do condensador e/ou bomba d’água e/ou bomba hidráulica e/ou bomba de óleo; e/ou c. dirigir um gerador (105) e/ou iniciador do sistema de direcionamento; e/ou d. dirigir um compressor de refrigeração (106) de condicionador de ar; e/ou e. acoplar a energia mecânica gerada pelo dispositivo de expansão em trem de direcionamento da fonte de calor, particularmente de forma direta a um eixo de transmissão, em que a fonte de calor compreende um dispositivo de processo de energia, particularmente um motor a combustão interna.

11. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fluxo parcial do meio de trabalho vaporizado poder ser utilizado para dirigir um ventilador do condensador e/ou ventilador (107) do trocador de calor/radiador e/ou compressor de refrigeração; e/ou em que calor do meio de trabalho condensado e/ou do circuito refrigerador da fonte de calor para alimentação a um dispositivo de aquecimento pode ser desacoplado.

12. SISTEMA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por compreender: um circuito refrigerador adicional com trocador de calor adicional, em que o trocador de calor adicional é conectado em série ou em paralelo com o trocador de calor/radiador.

13. MÉTODO DE DESCARGA DE CALOR DE UMA FONTE DE CALOR POR MEIO DE UM DISPOSITIVO DE RESFRIAMENTO, em que o dispositivo de resfriamento compreende um trocador de calor/radiador, um dispositivo de ciclo termodinâmico, particularmente dispositivo ORC, com meio de trabalho, evaporador, dispositivo de expansão e condensador, bem como circuito refrigerador do condensador, em que o método compreende as etapas a seguir: - transferência de calor para meio circunvizinho com o trocador de calor/radiador, em que o radiador é particularmente um refrigerador de ar e o meio circunvizinho é ar; - vaporização do meio de trabalho com o evaporador por meio de transferência de calor da fonte de calor para o meio de trabalho; - geração de energia mecânica por meio do dispositivo de expansão; - condensação do meio de trabalho expandido no dispositivo de expansão por meio do condensador; - descarga de calor do condensador do dispositivo de ciclo termodinâmico por meio do trocador de calor/radiador; e - passagem de primeiro ramo de um circuito refrigerador de fonte de calor através do evaporador para transferir calor para o fluido de trabalho; caracterizado pela: - primeira ramificação de fluido de resfriamento no circuito refrigerador da fonte de calor na direção de fluxo acima no fluxo do evaporador para segundo ramo do circuito refrigerador da fonte de calor para evitar o evaporador e fundir o segundo ramo com o primeiro ramo abaixo no fluxo do evaporador.

14. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por compreender adicionalmente as etapas de: - segunda ramificação do fluido de resfriamento acima no fluxo do evaporador para terceiro ramo do circuito refrigerador de fonte de calor, em que o terceiro ramo passa o fluido de resfriamento através do trocador de calor/radiador e de volta para o primeiro ramo; e/ou - terceira ramificação do fluido de resfriamento abaixo no fluxo do evaporador para quarto ramo do circuito refrigerador de fonte de calor, em que o quarto ramo passa o fluido de resfriamento através do trocador de calor/radiador e de volta para o primeiro ramo; em que o trocador de calor/radiador possui um coletor de entrada, um coletor de saída e canais intermediários que interconectam partes opostas correspondentes do coletor de entrada e do coletor de saída, em que uma entrada do ciclo de fluido de resfriamento do condensador para o coletor de entrada e uma entrada do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor para o coletor de entrada são espaçados entre si, particularmente em partes terminais correspondentes do coletor de entrada, e uma saída do circuito refrigerador do condensador do coletor de saída e uma saída do terceiro e/ou quarto ramo do circuito refrigerador da fonte de calor, respectivamente, são espaçadas entre si e particularmente dispostas em partes posteriores correspondentes do coletor de saída, em que a entrada e a saída do circuito refrigerador do condensador e do circuito refrigerador da fonte de calor são dispostas em partes opostas correspondentes do coletor de entrada e de saída.