BR112019027375A2

BR112019027375A2 - sistemas e métodos de refrigeração

Info

Publication number: BR112019027375A2
Application number: BR112019027375-1A
Authority: BR
Inventors: Michael Petersen; Gustavo Pottker; Samuel Yan Motta; Ronald Peter Vogl; Ankit Sethi
Original assignee: Honeywell International Inc.
Priority date: 2017-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2020-07-07
Also published as: JP2023116735A; KR102636893B1; JP2020525747A; KR20230035461A; CA3068021A1; MX2019015339A; EP3642540A4; CN115493308A; WO2018237208A8; EP3642540A1; KR20240024340A; CN111033149A; WO2018237208A1; KR20200021932A

Abstract

Trata-se de sistemas de refrigeração distribuídos que compreendem: uma pluralidade de primeiros circuitos de refrigeração, sendo que cada primeiro circuito de refrigeração é fornecido em uma respectiva unidade de refrigeração; um segundo circuito de refrigeração, sendo que o segundo circuito de refrigeração compreende um segundo trocador de calor de circuito; e um terceiro circuito de refrigeração, sendo que cada primeiro trocador de calor de circuito é disposto para transferir energia térmica entre seu respectivo primeiro circuito de refrigeração e o segundo circuito de refrigeração; e um terceiro trocador de calor de circuito disposto para transferir energia térmica entre o segundo circuito de refrigeração e o terceiro circuito de refrigeração.

Description

"SISTEMAS E MÉTODOS DE REFRIGERAÇÃO" REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] O presente pedido se refere a, e reivindica, o benefício de prioridade de cada um dentre os Pedidos Provisórios U.S. n° 62/522.851, depositado em 21 de junho de 2017, e 62/522.860, depositado em 21 de junho de 2017, cada um dos quais sendo aqui incorporado a título de referência.

[0002] O presente pedido se refere a, e reivindica, o benefício de prioridade do Pedido U.S. n° 16/015.145, depositado em 21 de junho de 2018, que está aqui incorporado a título de referência.

CAMPO

[0003] A presente invenção se refere a sistemas e métodos de refrigeração, particularmente, mas não exclusivamente, a sistemas de refrigeração adequados para uso com refrigerantes de baixo GWP.

ANTECEDENTES

[0004] A indústria de refrigeração está sob uma pressão crescente - através de alterações regulatórias dentre outras - para substituir os refrigerantes de alto potencial de aquecimento global ("GWP", Global Warming Potential), como R404A, por refrigerantes de baixo GWP, como refrigerantes com GWP abaixo de 150. Isto é de particular importância no sistema de refrigeração comercial, em que altos volumes de refrigerante são usados.

[0005] Uma abordagem tem sido usar refrigerantes de baixo GWP, como refrigerantes de dióxido de carbono (R744) e de hidrocarbonetos. Entretanto, tal abordagem, como foi usado até o momento, pode sofrer com significativas desvantagens financeiras e de segurança, como: eficiência energética insatisfatória do sistema, levando a custos operacionais aumentados; alta complexidade do sistema, levando a altos custos iniciais do sistema; baixa capacidade de manutenção e confiabilidade do sistema, levando a altos custos de manutenção; e alta inflamabilidade do sistema. Sistemas que incluem refrigerantes altamente inflamáveis de acordo com as disposições anteriores têm sido particularmente desvantajosos uma vez que eles podem levar a níveis de segurança insatisfatórios; podem entrar em conflito com restrições de código regulatórias; e podem aumentar os riscos para operadores e fabricantes de sistemas de refrigeração. A segurança é uma preocupação especial dado que muitas aplicações de refrigeração comercial, como refrigeradores, congeladores e vitrines frias de supermercados estão publicamente acessíveis e frequentemente operam em espaços densamente povoados.

[0006] Os requerentes reconhecem, portanto, que a indústria de refrigeração continua precisando de abordagens seguras, robustas e sustentáveis para reduzir o uso de refrigerantes de alto GWP que possam ser usadas com as tecnologias existentes.

[0007] Uma dessas abordagens que foi anteriormente usada é mostrada na Figura 1A. A Figura 1 mostra um sistema de refrigeração 100 que é comumente usado para refrigeração comercial em supermercados. O sistema 100 é um sistema de expansão direta que fornece tanto média quanto baixa temperatura de refrigeração através do circuito de refrigeração de média temperatura 110 e do circuito de refrigeração de baixa temperatura 120.

[0008] Em uma típica configuração anterior designada como 100 na Figura 1A, o circuito de refrigeração de média temperatura 110 tem R134a como seu refrigerante. O circuito de refrigeração de média temperatura 110 fornece tanto a temperatura média de resfriamento como remove o calor rejeitado do circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 através de um trocador de calor 130. O circuito de refrigeração de média temperatura 110 se estende entre um teto 140, uma sala de máquinas 141 e uma área de vendas 142. O circuito de refrigeração de baixa temperatura 120, por outro lado, tem R744 como o seu refrigerante. O circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 se estende entre a sala de máquinas 141 e a área de vendas 142. De maneira útil, conforme discutido acima, R744 tem um GWP baixo.

[0009] No entanto, enquanto sistemas de refrigeração do tipo revelado na Figura 1A podem ser capazes de fornecer bons níveis de eficiência, os requerentes reconhecem que os sistemas deste tipo têm ao menos duas desvantagens principais: em primeiro lugar, tais sistemas usam o refrigerante de alto GWP R134a (R134a que tem um GWP de cerca de 1.300); e segundo, embora as porções de baixa temperatura de tais sistemas usem o refrigerante de baixo GWP R744, este refrigerante exibe as muitas desvantagens discutidas acima, incluindo significativas desvantagens financeiras e de segurança.

SUMÁRIO

[0010] A presente invenção inclui um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um nível de resfriamento de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura;

(iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um terceiro circuito de refrigeração (chamado também algumas vezes por conveniência na presente invenção de "circuito de refrigeração comum") compreendendo um refrigerante não inflamável (chamado também algumas vezes por conveniência na presente invenção de "refrigerante comum"), de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, compreendendo ao menos 50% em peso, de, ou consistindo essencialmente em, ou consistindo em transR1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0011] Como usado aqui, o termo "inflamável" em relação a um refrigerante significa que o refrigerante não é classificado como A1 sob o protocolo de teste ASHRAE 34-2016, definindo condições e aparelho e usando o método atual ASTM E681-09 anexo A1). Consequentemente, um refrigerante que é classificado como A2L sob o protocolo de teste ASHRAE 34-2016, definindo condições e aparelho e usando o método atual ASTM E681-09 anexo A1, ou é mais inflamável que a classificação A2L, seria considerado inflamável.

[0012] Por outro lado, o termo "não inflamável" em relação a um refrigerante significa que o refrigerante é classificado como A1 sob protocolo de teste ASHRAE 34-2016, definindo condições e aparelho e usando o método atual ASTM E681-09 anexo A1).

[0013] Como usado aqui, o termo "refrigeração de média temperatura" se refere a circuitos de refrigeração em que o refrigerante circulando no circuito está evaporando a uma temperatura de cerca -5°C a cerca de -15°C e, de preferência, a uma temperatura de cerca de -10°C. Como usado aqui em relação a temperaturas, o termo "cerca de" é entendido como significando variações na temperatura identificada de +/- 3°C. O refrigerante circulando no circuito de média temperatura pode evaporar a uma temperatura de -10°C +/- 2°C ou a -10°C +/- 1°C.

[0014] A refrigeração de média temperatura da presente invenção pode ser usada, por exemplo, para resfriar produtos como produtos lácteos, carnes de delicatessen e alimentos frescos. O nível de temperatura individual para os diferentes produtos é ajustado com base nas exigências do produto.

[0015] A refrigeração de baixa temperatura é tipicamente fornecida em um nível de evaporação de cerca de -25°C. Como usado aqui, o termo "refrigeração de baixa temperatura" se refere a circuitos de refrigeração em que o refrigerante circulando no circuito está evaporando a uma temperatura de cerca de -20°C a cerca de -30°C e, de preferência, a uma temperatura de cerca de -25°C. O refrigerante circulando no circuito de baixa temperatura pode evaporar a uma temperatura de -25°C +/- 2°C ou a -25°C +/- 1°C.

[0016] A refrigeração de baixa temperatura da presente invenção pode ser usada, por exemplo, para resfriar produtos tais como sorvete e produtos congelados, e mais uma vez, o nível de temperatura individual para os diferentes produtos é ajustado com base nas exigências do produto.

[0017] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um nível de resfriamento de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0018] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende:

(a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura, sendo que ao menos o dito primeiro refrigerante ou ao menos o dito segundo refrigerante e, de preferência, em que cada um dentre os ditos primeiro e segundo refrigerantes, é um refrigerante inflamável A2L compreendendo, ou compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou consistindo essencialmente em, ou consistindo em HFO-1234fy; e

(c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável compreendendo, ou compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou consistindo essencialmente em, ou consistindo em transHFO-1233zd disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0019] Como usado aqui, o termo "consistindo essencialmente em HFO- 1234yf" se refere a refrigerantes que têm ao menos cerca de 75% em peso, de HFO-1234yf com possibilidade de inclusão de correfrigerantes, desde que esses correfrigerantes não neguem a inflamabilidade A2L do refrigerante e não resultem em um refrigerante com um GWP maior que cerca de 150. Consequentemente, o refrigerante R455A, conforme definido mais adiante, consiste essencialmente em R1234yf para os fins da presente descrição.

[0020] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, endo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura, o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0021] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura, o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura;

(iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0022] A presente invenção inclui um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante de baixa temperatura consistindo essencialmente em HFO-1234yf no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de baixa temperatura;

(b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante de média temperatura consistindo essencialmente em HFO-1234yf no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura em que está incluído evaporando-se o dito refrigerante de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de média temperatura; e (c) um terceiro circuito de refrigeração (chamado também algumas vezes por conveniência na presente invenção de "refrigeração comum") compreendendo um terceiro refrigerante (chamado também algumas vezes por conveniência na presente invenção de "refrigerante comum") consistindo essencialmente em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0023] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um terceiro circuito de refrigeração (chamado também algumas vezes por conveniência na presente invenção de "refrigeração comum") compreendendo um terceiro refrigerante não inflamável (chamado também algumas vezes por conveniência na presente invenção de "refrigerante comum") consistindo essencialmente em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 60°F.

[0024] Os primeiros trocadores de calor de circuito (de preferência, trocadores de calor de circuito de baixa temperatura) e/ou os segundos trocadores de calor de circuito (de preferência, trocadores de calor de circuito de média temperatura) podem ser trocadores de calor inundados.

[0025] Como o termo é usado aqui, "trocador de calor inundado" se refere a um trocador de calor em que um refrigerante líquido é evaporado para produzir vapor de refrigerante sem superaquecimento substancial. Como o termo é usado aqui, "nenhum superaquecimento substancial" significa que o vapor que sai do evaporador está a uma temperatura que não é maior que 1°C acima da temperatura de ebulição do refrigerante líquido no trocador de calor.

[0026] Consequentemente, a presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e

(c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um terceiro refrigerante não inflamável, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 60°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0027] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0028] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende:

(a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema, sendo que o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreende ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura, o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura;

(iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0029] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura, o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0030] A presente invenção inclui um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante de baixa temperatura consistindo essencialmente em HFO-1234yf no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante de média temperatura consistindo essencialmente em HFO-1234yf no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura em que está incluído evaporando-se o dito refrigerante de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de média temperatura; e

(c) um terceiro circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante comum consistindo essencialmente em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0031] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende:

(i) refrigerante inflamável de média temperatura; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante comum consistindo essencialmente em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0032] Os requerentes constataram que a provisão de trocadores de calor inundados conforme descrito na presente invenção resulta em desempenho de transferência de calor inesperado e altamente aprimorado, por exemplo, entre o primeiro e o segundo e/ou o segundo e o terceiro circuitos. Consequentemente, a eficiência do sistema de refrigeração geral é grande e inesperadamente aprimorada nos sistemas preferenciais conforme descrito na presente invenção.

[0033] O segundo circuito (de preferência, circuito de média temperatura) e o terceiro circuito (o circuito comum) podem estar situados completamente fora de modo substancial das ditas primeiras unidades de refrigeração (de preferência, unidades de refrigeração de baixa temperatura). Como usado aqui, o termo "completamente fora de modo substancial" significa que os componentes do segundo circuito de refrigeração (e/ou do terceiro circuito quando presente) não estão no interior das ditas primeiras unidades de refrigeração, desde que as tubulações de transporte e similares que podem ser consideradas parte do segundo circuito de refrigeração (ou do terceiro circuito, se estiver presente) possam passar para dentro das primeiras unidades de refrigeração a fim de fornecer troca de calor entre o refrigerante do primeiro e do segundo circuitos de refrigeração (ou terceiro circuito se estiver presente e for adequado de acordo com a revelação na presente invenção).

[0034] Como usado aqui, os termos "primeira unidade de refrigeração" e "unidade de refrigeração de baixa temperatura" significam uma estrutura ao menos parcialmente fechada ou que pode ser fechada que é capaz de fornecer resfriamento dentro de ao menos uma porção dessa estrutura e que é estruturalmente distinta de qualquer estrutura que envolve ou contém o dito circuito de refrigeração comum em sua totalidade. De acordo e coerente com tais significados, os primeiros circuitos de refrigeração preferenciais (incluindo as unidades de refrigeração de baixa temperatura preferenciais) da presente invenção são, às vezes, mencionados aqui como "embutidos" quando contidos dentro de tais primeiras unidades de refrigeração, em conformidade com os significados descritos aqui.

[0035] Como usado aqui, os termos "segunda unidade de refrigeração" e "unidade de refrigeração de média temperatura" significam uma estrutura ao menos parcialmente fechada ou que pode ser fechada que é capaz de fornecer resfriamento dentro de ao menos uma porção dessa estrutura e que é estruturalmente distinta de qualquer estrutura que envolve ou contém o dito circuito de refrigeração comum em sua totalidade. De acordo e coerente com tais significados, os segundos circuitos de refrigeração preferenciais (incluindo preferencialmente unidades de refrigeração de média temperatura) da presente invenção são, às vezes, mencionados aqui como "embutidos" quando contidos dentro de tais primeiras unidades de refrigeração, em conformidade com os significados descritos aqui.

[0036] Cada primeiro circuito de refrigeração (de preferência, circuito de refrigeração de baixa temperatura) pode estar embutido na sua respectiva unidade de refrigeração.

[0037] Cada primeiro circuito de refrigeração (de preferência, circuito de refrigeração de média temperatura) pode estar embutido na sua respectiva unidade de refrigeração.

[0038] Cada unidade de refrigeração pode estar situada dentro de uma primeira área. A primeira área pode ser um piso de loja. Isto significa que cada primeiro circuito de refrigeração e cada segunda unidade de refrigeração podem também estar dispostos dentro de uma primeira área, como um piso de loja. Isto significa que o primeiro circuito de refrigeração e a segunda unidade de refrigeração podem não ser necessários para se estender por uma distância grande e assim possibilita o uso de refrigerantes inflamáveis que são também refrigerantes de baixo GWP preferenciais porque o risco e a gravidade potencial de vazamentos de refrigerante são muito reduzidos.

[0039] Cada unidade de refrigeração pode compreender um espaço e/ou objeto a ser resfriado e, de preferência, esse espaço e/ou objeto está/estão dentro da unidade de refrigeração.

[0040] Cada primeiro e segundo evaporador de circuito pode ser situado para resfriar seu(s) respectivo(s) espaço/objetos, de preferência, por resfriamento de ar dentro do espaço a ser resfriado.

[0041] Conforme mencionado acima, o circuito de refrigeração comum pode ter componentes do mesmo que se estendem entre a primeira unidade de refrigeração e/ou a segunda unidade de refrigeração e uma segunda área. A segunda área pode ser, por exemplo, uma sala de máquina que abriga uma porção substancial dos componentes do segundo circuito de refrigeração.

[0042] O circuito de refrigeração comum pode se estender até uma segunda e uma terceira áreas.

[0043] A terceira área pode ser uma área fora do edifício ou edifícios em que as primeiras unidades de refrigeração e a(s) segunda(s) área(s) estão situadas. Isso permite que um resfriamento ambiente seja explorado.

[0044] O terceiro circuito de refrigeração pode se estender entre a segunda área e uma terceira área. A terceira área pode ser uma área fora do edifício ou edifícios compreendendo a primeira e a segunda áreas.

[0045] Qualquer um dos refrigerantes no primeiro, segundo ou terceiro circuito de refrigeração pode ter baixo potencial de aquecimento global (GWP).

[0046] Qualquer um dos refrigerantes no primeiro, segundo ou terceiro circuitos de refrigeração pode ter um GWP que é menor que 150.

[0047] O refrigerante comum é, de preferência, não inflamável. Isso pode ser desejável uma vez que o circuito de refrigeração comum pode ser bastante longo e pode se estender entre diferentes áreas muito distantes no edifício que contém unidades de refrigeração de baixa e de média temperatura. Por exemplo, o circuito de refrigerante comum pode se estender de um piso de loja (onde as unidades de refrigeração de média e de baixa temperatura podem ser implantadas) até uma sala de máquinas. Consequentemente, pode ser relativamente menos seguro ter um refrigerante inflamável no circuito de refrigeração comum em tal caso, já que tanto o risco de vazamentos quanto a gravidade de vazamentos potenciais são aumentados conforme o circuito de refrigeração comum abrange uma área maior e, portanto, expõe mais pessoas e/ou estruturas a risco de incêndio.

[0048] Em modalidades preferenciais, o refrigerante comum pode atuar como um supressor de chama e o circuito de refrigeração comum pode ser disposto de modo a fazer com que o refrigerante comum liberado para dentro ou próximo ao primeiro circuito de refrigeração (de preferência, a unidade de refrigeração de baixa temperatura) e/ou ao segundo circuito de refrigeração (de preferência, a unidade de refrigeração de baixa temperatura) para atuar como um supressor de chamas no caso de um vazamento de refrigerante de baixa ou de média temperatura uma vez que esses refrigerantes são preferencialmente inflamáveis.

[0049] Cada primeiro e segundo circuitos de refrigeração pode compreender ao menos um dispositivo de expansão de fluido. O ao menos um dispositivo de expansão de fluido pode ser um tubo capilar ou um tubo de orifício. Isso é permitido pelas condições impostas a cada primeiro e segundo circuitos de refrigeração por sua respectiva unidade de refrigeração sendo relativamente constante. Isto significa que dispositivos de controle de fluxo mais simples, como tubos e orifícios capilares, podem ser e, de preferência, são usados com vantagens nos primeiros e segundos circuitos de refrigeração.

[0050] A temperatura média de cada um dos primeiros circuitos de refrigeração pode ser menor que a temperatura média do segundo circuito de refrigeração e do terceiro circuito de refrigeração. A temperatura média do segundo circuito de refrigeração pode ser menor que a temperatura média do terceiro circuito de refrigeração. Isto é devido ao fato de o terceiro circuito de refrigeração pode resfriar o primeiro e/ou o segundo circuitos de refrigeração.

[0051] Ao menos um local de interface de circuito pode ser acoplado em combinação em série e paralela com ao menos um outro local de interface de circuito. De maneira útil, isto significa que se um dentre os locais de interface de circuito, primeiros circuitos de refrigeração ou primeiras unidades de refrigeração tiver uma falha ou bloqueio detectado, a localização, circuito ou unidade em falta pode ser isolada e/ou contornada de modo que os defeitos não se propaguem através do sistema.

[0052] Ao menos um local de interface de circuito pode ser acoplado em paralelo com ao menos um outro local de interface de circuito.

[0053] Cada local de interface de circuito pode ser acoplado em paralelo com cada outro local de interface de circuito.

[0054] O segundo circuito de refrigeração pode compreender uma pluralidade de ramificações de resfriamento conectadas em paralelo. Cada ramificação de resfriamento pode compreender um ou mais locais de interface de circuito. A pluralidade de ramificações de resfriamento pode ser conectada em série com a bomba e/ou com o trocador de calor adicional.

[0055] Cada ramificação de resfriamento pode compreender uma pluralidade de locais de interface de circuito.

[0056] O refrigerante comum pode compreender R1233zd(E) e/ou R1234ze(Z).

[0057] O primeiro refrigerante (de preferência, refrigerante de baixa temperatura), que é usado nos primeiros circuitos de refrigerante (de preferência circuitos de refrigeração de baixa temperatura), pode compreender qualquer um dentre R744, hidrocarbonetos C3 – C4, R1234yf, R1234ze(E), R455A e combinações dos mesmos. Os hidrocarbonetos podem compreender qualquer um dentre R290, R600a ou R1270. Esses refrigerantes são de baixo GWP. O primeiro refrigerante pode ser um dentre R744, hidrocarbonetos, R1234yf, R1234ze(E) ou R455A. Os hidrocarbonetos podem ser qualquer um dentre R290, R600a ou R1270.

[0058] O segundo refrigerante (de preferência, refrigerante de média temperatura), que é usado nos segundos circuitos de refrigerante (de preferência circuitos de refrigeração de média temperatura), pode compreender qualquer um dentre R744, hidrocarbonetos C3 – C4, R1234yf, R1234ze(E), R455A e combinações dos mesmos. Os hidrocarbonetos podem compreender qualquer um dentre R290, R600a ou R1270. Esses refrigerantes têm baixo GWP.

[0059] O primeiro refrigerante e o segundo refrigerante podem ser um dentre R744, hidrocarbonetos, R1234yf, R1234ze(E) ou R455A. Os hidrocarbonetos podem ser qualquer um dentre R290, R600a ou R1270.

[0060] O primeiro e o segundo refrigerantes podem compreender um refrigerante misturado. O refrigerante misturado pode compreender uma mistura de refrigerantes A2L. Os refrigerantes A2L podem compreender uma mistura de ao menos dois dentre R1234ze(Z), R1234yf e/ou R455A.

[0061] O primeiro e o segundo refrigerantes podem ser uma mistura de refrigerantes de HC. Refrigerantes de HC podem compreender R290 e R1270.

[0062] O terceiro circuito de refrigeração ou circuito de refrigeração comum pode compreender uma ramificação do trocador de calor compreendendo o trocador de calor adicional.

[0063] O circuito de refrigeração comum pode compreender uma ramificação de resfriamento de ambiente. Isto significa que a ramificação de trocador de calor pode ser contornada. O benefício de contornar a ramificação de trocador de calor pode ser que, ao fazer isso, o calor não é trocado com o terceiro circuito de refrigeração. Em vez disso, o calor é trocado com o ar ambiente. Isso reduz o uso do terceiro circuito de refrigeração à medida que a carga colocada nele é reduzida.

[0064] A ramificação de resfriamento de ambiente do circuito comum pode ser acoplada em paralelo à ramificação de trocador de calor. A disposição em paralelo possibilita que a ramificação de trocador de calor seja contornada pelo refrigerante comum e flua totalmente ou em parte através da ramificação de resfriamento de ambiente.

[0065] A ramificação de resfriamento de ambiente é preferencialmente exposta a temperaturas do ambiente externo. A ramificação de resfriamento de ambiente pode se estender para fora do edifício ou edifícios compreendendo a primeira área e/ou a segunda área.

[0066] O refrigerante que entra na ramificação de resfriamento de ambiente pode ser resfriado pela temperatura do ar ambiente quando a temperatura do ar ambiente for menor que a temperatura do refrigerante que entra na ramificação de resfriamento de ambiente.

[0067] Uma válvula pode ser fornecida em uma dentre ambas as junções entre a ramificação de resfriamento de ambiente e a ramificação de trocador de calor para controlar o fluxo de refrigerante em cada uma dentre a ramificação de resfriamento de ambiente e a ramificação de trocador de calor. Isso possibilita o controle da possibilidade de a terceira ramificação de trocador de calor e/ou de a ramificação de resfriamento de ambiente ser/serem utilizadas e o controle do quanto elas são utilizadas.

[0068] Uma válvula pode ser usada para evitar o fluxo de refrigerante para e a partir da ramificação de trocador de calor.

[0069] A bomba e os locais de interface de circuito podem ser dispostos entre a válvula ou válvulas.

[0070] A ramificação de resfriamento de ambiente e a ramificação de trocador de calor podem ser acopladas em série com a bomba.

[0071] A ramificação de resfriamento de ambiente pode ser disposta para evitar a operação do terceiro circuito de refrigeração quando a temperatura do ar ambiente for menor que a temperatura do refrigerante que entra na ramificação de resfriamento de ambiente.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0072] Disposições exemplificadoras da revelação serão agora descritas com referência aos desenhos nos quais:

[0073] A Figura 1A mostra um exemplo de um sistema de refrigeração usado anteriormente;

[0074] A Figura 1B mostra um exemplo de um sistema de refrigeração que é a base para os exemplos comparativos aqui descritos.

[0075] A Figura 2 mostra um sistema de refrigeração distribuída de quatro circuitos que usa um evaporador inundado;

[0076] A Figura 3 mostra um sistema de refrigeração distribuída de três circuitos que usa um evaporador inundado;

[0077] A Figura 3A mostra um sistema de refrigeração distribuída de três circuitos alternativo que usa um evaporador inundado;

[0078] As Figuras 4A e 4B mostram sistema de refrigeração distribuída com e sem trocadores de calor de linha de sucção, respectivamente;

[0079] A Figura 5 mostra um gráfico de potencial de aquecimento global para um sistema de refrigeração que tem refrigerantes R515A e R744;

[0080] As Figuras 6A e 6B mostram gráficos de coeficiente de desempenho (COP) e COP relativo, respectivamente, para um sistema de refrigeração distribuída inundado de três circuitos de R1233zd sem SLHX;

[0081] As Figuras 7A e 7B mostram gráficos de COP e COP relativo, respectivamente, para um sistema de refrigeração distribuída inundada de três circuitos de R1233zd com SLHX;

[0082] As Figuras 8A e 8B mostram gráficos de COP e COP relativo, respectivamente, para um sistema de refrigeração distribuída inundada de dois circuitos de R1233zd sem SLHX;

[0083] As Figuras 9A e 9B mostram gráficos de COP e COP relativo, respectivamente, para um sistema de refrigeração distribuída inundada de dois circuitos de R1233zd com SLHX;

[0084] As Figuras 10A e 10B mostram respectivamente gráficos dos níveis de pressão e das taxas de vazamento de diversos refrigerantes diferentes; e

[0085] A Figura 11 mostra um gráfico de eficiência isentrópica com razão de pressão para os refrigerantes R290 e R124a.

[0086] Ao longo deste relatório descritivo, números de referência similares se referem a partes similares.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS Exemplo comparativo

[0087] Para auxiliar a compreensão do versado na técnica quanto aos circuitos de refrigeração da presente revelação e às suas respectivas vantagens, uma breve explicação sobre o funcionamento de um sistema de refrigeração será dada em referência aos sistemas de refrigeração comparativos mostrados nas Figuras 1A e 1B.

[0088] A Figura 1B mostra um exemplo de um sistema de refrigeração 100 para comparação com os sistemas adicionais descritos a seguir. O sistema 100 compreende um circuito de refrigeração de média temperatura 110 e um circuito de refrigeração de baixa temperatura 120.

[0089] O circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 tem um compressor 121, uma interface com um trocador de calor 130 para rejeitar calor às condições ambientes, uma válvula de expansão 122 e um evaporador 123. O circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 faz interface com o circuito de refrigeração de média temperatura 110 através do trocador de calor intercircuito 150, que serve para rejeitar o calor do refrigerante de baixa temperatura para o refrigerante de média temperatura e assim produzir um líquido refrigerante sub-resfriado no ciclo de refrigerante de baixa temperatura. O evaporador 123 fica em interface com um espaço a ser resfriado, como o interior de um compartimento de congelador. Os componentes do circuito de refrigeração de baixa temperatura são conectados na ordem: evaporador 123, compressor 121, trocador de calor 130, trocador de calor intercircuito 150 e válvula de expansão 122. Os componentes são conectados juntos por meio das tubulações 124 preenchidas com um refrigerante de baixa temperatura.

[0090] O circuito de refrigeração de média temperatura 110 tem um compressor 111, um condensador 113 para rejeitar calor para condições ambiente e um receptor de fluido 114. O líquido do receptor 114 é distribuído para fluir para cada uma das válvulas de expansão 112 e 118, fornecendo assim duas ramificações conectadas em paralelo: uma ramificação de resfriamento de sub-resfriamento 117 de baixa temperatura a jusante do dispositivo de expansão 118 e uma ramificação de resfriamento de média temperatura 116 a jusante do dispositivo de expansão 112. A ramificação de sub-resfriamento de baixa temperatura inclui o trocador de calor intercircuito que fornece sub-resfriamento ao circuito de baixa temperatura conforme descrito acima. A ramificação de resfriamento de média temperatura 116 inclui o evaporador de média temperatura 119, que tem interface com um espaço a ser resfriado, tal como o interior de um compartimento de refrigerador.

[0091] O refrigerante médio é um refrigerante de alto GWP como R134a. R134A é um hidrofluorocarboneto (HFC). R134a é não inflamável e tem um bom coeficiente de desempenho.

[0092] O sistema 100 abrange três áreas de um edifício: um teto onde os condensadores 113 e 130 estão situados; uma sala de máquinas onde os compressores 111, 112, trocador de calor 150, tanque de recepção 114 e dispositivo de expansão 118 estão situados; e a área de vendas 142 onde a caixa de LT, a caixa de MT e cada um dos seus dispositivos de expansão estão situados. O circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 e o circuito de refrigeração de média temperatura, dessa forma, se estendem, cada um, entre a área de vendas, a sala de máquinas e o teto. Em uso, o circuito de média temperatura 110 fornece resfriamento de média temperatura para espaços a serem resfriados através do evaporador 119 e o circuito de baixa temperatura 120 fornece resfriamento de baixa temperatura em espaços a serem resfriados através do evaporador 123. O circuito de média temperatura 110 também remove calor do condensado líquido a partir do condensador de baixa temperatura 120, dessa forma, fornecendo sub-resfriamento ao líquido que entra no evaporador 123.

[0093] A funcionalidade individual e geral dos vários componentes do circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 será agora descrita. Começando com o trocador de calor 150, o trocador de calor 130 é um dispositivo adequado para transferir calor entre refrigerantes de baixa e de média temperatura. Em um exemplo, o trocador de calor 150 é um trocador de calor do tipo casco e tubo. Outros tipos de trocadores de calor, como trocadores de calor de placa e outros designs, podem ser usados também. Em uso, o refrigerante de média temperatura absorve calor do refrigerante de baixa temperatura de modo que o refrigerante de baixa temperatura seja resfriado. Essa remoção de calor através do trocador de calor 150 resulta no sub- resfriamento do refrigerante de baixa temperatura líquido do condensador 130, depois disso, o refrigerante de baixa temperatura sub-resfriado flui para a válvula de expansão 122 por meio de uma linha de líquido das tubulações 124. O papel da válvula de expansão 122 é reduzir a pressão do refrigerante de baixa temperatura. Ao fazer isso, a temperatura do refrigerante de baixa temperatura é correspondentemente reduzida uma vez que pressão e temperatura são proporcionais. O refrigerante de baixa temperatura e de baixa pressão flui ou é bombeado para o evaporador 123. O evaporador 123 é usado para transferir calor do espaço a ser resfriado, por exemplo, caixas de refrigeração de baixa temperatura em um supermercado, para o refrigerante de baixa temperatura. Ou seja, no evaporador 123, o refrigerante líquido aceita o calor do espaço a ser resfriado e, ao fazer isso, é evaporado como um gás. Após o evaporador 123, o gás é extraído pelo compressor 121, através de uma linha de sucção das tubulações 124, para o compressor 121. Alcançando o compressor 121, o refrigerante gasoso de baixa pressão e de baixa temperatura é comprimido. Isso faz com que a temperatura do refrigerante aumente. Consequentemente, o refrigerante é convertido de um gás de baixa temperatura e de baixa pressão em um gás de alta temperatura e de alta pressão. O gás de alta temperatura e de alta pressão é liberado para dentro de uma tubulação de descarga dentre as tubulações 124 para se deslocar para o trocador de calor (condensador) 130, onde o gás é condensado em um líquido da maneira anteriormente descrita. Isto descreve a operação do circuito de refrigeração de baixa temperatura 120 especificamente, no entanto, os princípios explicados no presente documento podem ser aplicados a ciclos de refrigeração, de modo geral.

[0094] A funcionalidade individual e geral dos vários componentes do circuito de refrigeração de média temperatura 110 será agora descrita. Começando com um trocador de calor 150, conforme descrito acima, o refrigerante de média temperatura absorve o calor do refrigerante de baixa temperatura através do trocador de calor 150. Essa absorção de calor faz com que o refrigerante no circuito de média temperatura 150, que é um gás de baixa temperatura e/ou uma mistura de gás e líquido ao entrar no trocador de calor 150, mude de líquido para a fase gasosa e/ou aumente a temperatura do gás no caso onde o superaquecimento será produzido. Na saída do trocador de calor 150, o refrigerante gasoso é sugado para o compressor 111 (junto com o refrigerante do evaporador 119) e é comprimido pelo compressor 111 a uma alta temperatura e alta pressão de gás. Esse gás é liberado nas tubulações 115 e se desloca para o condensador 113 que, neste exemplo, está situado em um teto de um edifício. No condensador 113, o refrigerante de média temperatura gasoso libera calor para o ar ambiente externo e então é resfriado e se condensa a um líquido. Após o condensador 113, o refrigerante líquido é coletado em um receptor de fluido 114. Neste exemplo, o receptor de fluido 114 é um tanque. Na saída do receptor de fluido 114, o refrigerante líquido é distribuído para a ramificação de média temperatura 116 conectada paralela e a ramificação de resfriamento de sub-resfriamento 117. Na ramificação de média temperatura 116, o refrigerante líquido flui para a válvula de expansão 112 que é usado para diminuir a pressão e, portanto, a temperatura do refrigerante líquido. O refrigerante líquido relativamente frio então entra no trocador de calor 119 onde ele absorve calor do espaço a ser resfriado que está em interface com o evaporador 119f. Na ramificação de sub-resfriamento 117, o refrigerante líquido de modo similar flui primeiro para uma válvula de expansão 118 onde a pressão e a temperatura do refrigerante é abaixada. Após a válvula 118, o refrigerante flui para o trocador de calor intercircuito 150, conforme descrito acima. A partir daí, o refrigerante gasoso a partir do trocador de calor é sugado pelo compressor 111 para o compressor 111 onde ele novamente se junta ao refrigerante da ramificação de resfriamento de média temperatura 116.

[0095] Embora não mencionado acima, ficará claro que para funcionar como pretendido, a temperatura do refrigerante no circuito de média temperatura 110 à medida que entra no trocador de calor 150, deve ser menor que a temperatura do refrigerante no circuito de baixa temperatura 120 à medida que ele entra no trocador de calor 150. Se esse não fosse o caso, o circuito de média temperatura 110 não poderia fornecer o sub-resfriamento desejado ao refrigerante de baixa temperatura no circuito 120.

[0096] O exposto acima descreve a operação do exemplo comparativo de um sistema de refrigeração 100 conforme ilustrado na Figura 1B. Os princípios de refrigeração descritos em referência à Figura 1B podem ser aplicados igualmente bem para os outros sistemas de refrigeração da presente revelação.

Sistemas da invenção

[0097] Diversos sistemas de refrigeração são descritos a seguir. Cada sistema tem diversas unidades de refrigeração e cada uma das unidades de refrigeração tem ao menos um circuito de refrigeração dedicado situado dentro das mesmas. Ou seja, cada unidade de refrigeração contém ao menos um circuito de refrigeração.

[0098] O circuito de refrigeração contido no interior de uma unidade de refrigeração pode compreender ao menos um trocador de calor que remove calor ao refrigerante no circuito, e um evaporador que adiciona calor ao refrigerante.

[0099] O circuito de refrigeração contido dentro de uma unidade de refrigeração pode compreender um compressor, ao menos um trocador de calor que remove calor do refrigerante no circuito (de preferência, pela remoção de calor do vapor refrigerante que sai do compressor), e um evaporador que adiciona calor ao refrigerante (de preferência, por resfriamento da área da unidade de refrigeração sendo resfriada). Os requerentes constataram que o tamanho do compressor usado nos primeiros circuitos de refrigeração preferenciais (e, de preferência, circuitos de refrigeração de baixa temperatura) da presente invenção são importantes para alcançar ao menos alguns dos resultados altamente vantajosos e inesperados das modalidades preferenciais da presente invenção e, em particular, cada compressor no circuito é, de preferência, um compressor de tamanho pequeno. Como usado aqui, o termo "compressor de tamanho pequeno" significa que o compressor tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos. Como usado aqui em relação à potência nominal de compressor, este valor é determinado pela potência nominal de entrada para o compressor. Como usado em relação a potência nominal em cavalos de compressor, "cerca de" significa a potência em cavalos indicada +/ - 0,5 cavalo de potência. O tamanho do compressor em modalidades preferenciais pode ser de 0,1 cavalo de potência a cerca de 2 cavalos de potência, ou de 0,1 cavalo de potência a cerca de 1 cavalo de potência. O tamanho do compressor pode ser de 0,1 cavalo de potência até 0,75 cavalo de potência, de 0,1 cavalo de potência até 0,5 cavalo de potência.

[0100] Uma unidade de refrigeração pode ser uma entidade física integrada, isto é, uma entidade que não é projetada para ser desmantelada em partes de componente. Uma unidade de refrigeração pode ser um refrigerador ou congelador, por exemplo. Será entendido que mais de um circuito de refrigeração (incluindo particularmente mais de um circuito de refrigeração de baixa temperatura) pode ser incluído dentro de cada unidade de refrigeração (incluindo, de preferência, cada unidade de refrigeração de baixa temperatura).

[0101] Os circuitos de refrigeração fornecidos dentro de cada unidade de refrigeração podem ser resfriados por si sós por um circuito de refrigeração comum ao menos parcialmente externo às unidades de refrigeração. Em contraste com os circuitos de refrigeração dedicados contidos dentro de cada unidade de refrigeração, os circuitos de refrigeração comuns (que são geralmente chamados aqui de segundo e de terceiro circuitos de refrigeração) podem ser circuitos estendidos que se estendem entre múltiplas áreas do edifício que alojam as unidades: como entre uma área de vendas (onde as unidades de refrigeração estão situadas) e uma sala de máquina e/ou um teto ou área externa.

[0102] Cada unidade de refrigeração pode compreender ao menos um compartimento para armazenar mercadorias, como mercadorias perecíveis. Os compartimentos podem definir um espaço para ser resfriado por um circuito de refrigeração contido dentro da unidade de refrigeração.

[0103] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende:

(i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0104] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e

(iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura, sendo que ao menos o dito refrigerante de baixa temperatura ou o dito segundo refrigerante de média temperatura e, de preferência, em que cada um dentre os ditos refrigerantes de baixa ou de média temperatura, é um refrigerante inflamável A2L compreendendo, ou compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou consistindo essencialmente em, ou consistindo em HFO-1234fy; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável compreendendo, ou compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou consistindo essencialmente em, ou consistindo em transHFO-1233zd disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0105] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos no dito sistema, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO- 1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, sendo que o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreende ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO- 1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0106] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, sendo que o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreende ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO- 1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf;

(ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0107] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum consistindo essencialmente em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0108] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um terceiro refrigerante não inflamável, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0109] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor que tem uma potência nominal de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e

(iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0110] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf;

(ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, sendo que o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreende ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO- 1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor que tem uma potência nominal em cavalos de cerca de 2 cavalos de potência ou menos para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0111] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO-1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos, sendo que o dito refrigerante inflamável de média temperatura compreende ao menos cerca de 50% em peso, ou ao menos cerca de 75% em peso, ou ao menos 95% em peso, ou ao menos 99% em peso, de HFO- 1234yf, transHFO-1234ze, ou combinações destes, de preferência, consistindo essencialmente em ou consistindo em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum, de preferência, compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, consistindo essencialmente em, ou, de preferência, consistindo em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F.

[0112] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende:

(i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável comum consistindo essencialmente em transHFO-1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 60°F, sendo que cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura compreende um evaporador comum no qual o dito refrigerante comum evapora a uma temperatura abaixo da dita temperatura de condensação de refrigerante de baixa temperatura e da dita temperatura de condensação de refrigerante de média temperatura, sendo que o dito evaporador comum é um trocador de calor inundado no qual o dito refrigerante comum evapora pela absorção de calor do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

[0113] Em modalidades preferenciais, o refrigerante inflamável de baixa temperatura e/ou o refrigerante inflamável de média temperatura compreende(m) ao menos 75% em peso, ou ao menos cerca de 95% em peso, ou consiste essencialmente em, ou consiste em uma combinação de R1234yf, difluorometano (R-32) e CO2. Em modalidades preferenciais, o refrigerante inflamável de baixa temperatura e/ou o refrigerante inflamável de média temperatura compreende ao menos 75% em peso, de uma combinação de R1234yf, difluorometano (R-32) e CO2, sendo que a combinação consiste em, com base no peso total de R1234yf, R-32 e CO2, cerca de 75,5% em peso, de R 1234yf, cerca de 21,5% em peso, de R32 e cerca de 3% em peso, de CO2, e tal combinação é algumas vezes chamada aqui, por conveniência, de R455A. Como usado aqui em conexão com as porcentagens em peso de componentes em um refrigerante, o termo "cerca de" se refere à quantidade indicada +/- 1% da quantidade indicada.

[0114] A presente invenção inclui também um sistema de refrigeração para fornecer resfriamento a um nível de resfriamento de baixa temperatura e a um de média temperatura, sendo que o dito sistema compreende: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de baixa temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de baixa temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura;

(iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo ao menos um circuito de refrigeração de média temperatura, sendo que o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreende: (i) refrigerante inflamável de média temperatura que tem um GWP de cerca de 150 ou menos; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante inflamável de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante inflamável de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante inflamável de média temperatura, sendo que um ou tanto o dito refrigerante inflamável de baixa temperatura quanto o dito refrigerante inflamável de média temperatura é A2L inflamável e consiste essencialmente em R1234yf; e (c) um circuito de refrigeração comum compreendendo um refrigerante não inflamável compreendendo, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 50% em peso, ou, de preferência, compreendendo ao menos cerca de 75% em peso, de, ou consistindo essencialmente em, ou consistindo em transR1233zd e disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dos ditos trocadores de calor de baixa temperatura e de média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 60°F.

Sistema de refrigeração distribuída inundado de quatro circuitos

[0115] Um sistema de refrigeração distribuída preferencial compreendendo quatro circuitos de acordo com a presente invenção será agora descrito com referência à Figura 5.

[0116] A Figura 5 mostra um sistema de refrigeração distribuída 500 com quatro circuitos compreendendo circuitos de refrigeração de baixa temperatura 510a e 510b (que, para fins de conveniência, são chamados juntamente de um dos quatro circuitos representados), circuitos de refrigeração de média temperatura 510c e 510d (que, para fins de conveniência, são chamados juntamente de um dos quatro circuitos representados), um circuito de refrigeração comum inundado 530 e o quarto circuito de refrigeração 550. O circuito de refrigeração comum é disposto para resfriar, ou seja, remover calor dos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura 510a a 510d. O quarto circuito de refrigeração 550 é disposto para resfriar, ou seja, remover calor do circuito de refrigeração comum 530. Cada um dos circuitos de refrigeração 510 está embutido e fornece resfriamento dedicado a uma respectiva unidade de refrigeração (não mostrada).

[0117] Mais especificamente, a Figura 5 mostra um sistema de refrigeração 500 que tem os circuitos de refrigeração 510a, 510b, 510c, 510d, sendo que cada um deles tem um evaporador 511, um compressor 512, um trocador de calor 513 e uma válvula de expansão 514. Em cada circuito 510a, 510b, 510c, 510d, os evaporadores 511a, 511b, 511c e 511d, os compressores 512a, 512b, 512c e 512d, os trocadores de calor 513a, 513b, 513c e 513d e as válvulas de expansão 514a, 514b, 514c e 514d, respectivamente, são conectados em série um com o outro na ordem mencionada. Cada um dos circuitos 510a, 510b, 510c, 510d é fornecido e, de preferência, embutido, em uma respectiva unidade de refrigeração (não mostrada).

[0118] Neste exemplo, os circuitos 510a e 510b são alojados em unidades de congelador - ou seja, de baixa temperatura - e os circuitos 510c e 510b são alojados em unidades de refrigerador - ou seja, de média temperatura. Refrigeradores e congeladores são exemplos de unidades de refrigeração. Desta forma, um circuito de refrigeração embutido e dedicado é fornecido para cada unidade de refrigeração. As unidades de refrigeração (não mostradas) e, portanto, os circuitos de refrigeração 510a, 510b, 510c, estão situados em uma área de vendas 501 de um supermercado ou próximo dela.

[0119] O refrigerante nos circuitos de refrigeração 510a, 510b, 510c, 510d é um refrigerante de baixo GWP como R744, hidrocarbonetos (R290, R600a, R1270), R1234yf, R1234ze(E) ou R455A. Como será compreendido pelo versado na técnica, os refrigerantes em cada um dos circuitos de refrigeração 510 podem ser iguais ou diferentes dos refrigerantes no outro circuito dentre os primeiros circuitos de refrigeração 510.

[0120] O sistema de refrigeração 500 tem também um circuito de refrigeração comum 530. O circuito de refrigeração comum 530 tem duas ramificações conectadas em paralelo: uma ramificação de trocador de calor e uma ramificação de resfriamento de ambiente. A ramificação de trocador de calor tem um trocador de calor 531 e um receptor de fluido 532. O trocador de calor 531 e o receptor de fluido são conectados em série e na ordem mencionada. A ramificação de resfriamento de ambiente tem um resfriador 533. A ramificação de trocador de calor e a ramificação de resfriamento de ambiente são acopladas em paralelo por uma primeira válvula controlável 534 e uma segunda válvula controlável 535. As válvulas controláveis 534, 535 são controláveis de modo que a quantidade de refrigerante que flui em cada uma dentre a ramificação de trocador de calor e a ramificação de resfriamento de ambiente seja controlável. A ramificação de trocador de calor e a ramificação de resfriamento de ambiente são ambas acopladas em série com uma bomba 536. A bomba 536 é acoplada em série à primeira válvula de controle 534 e imediatamente a jusante dela.

[0121] O circuito de refrigeração 530 se conecta a circuitos de refrigeração 510a a 510d com o uso de duas ramificações adicionais que estão conectadas em paralelo uma com a outra: uma primeira ramificação de resfriamento 538 e uma segunda ramificação de resfriamento 537. A primeira 538 e segunda 537 ramificações de resfriamento são conectadas entre a bomba 536 e a segunda válvula controlável 535.

[0122] A ramificação de resfriamento 537 faz interface com dois dos trocadores de calor 513a, 513b dos circuitos de refrigeração 510a, 510b. A segunda ramificação de resfriamento 538 faz interface com os outros dois dentre os trocadores de calor 513c, 513d dos circuitos de refrigeração 510c, 510d.

[0123] Neste exemplo, a primeira ramificação de resfriamento 538 é uma ramificação de baixa temperatura e, portanto, faz interface com primeiros circuitos de refrigeração de baixa temperatura - ou seja, os circuitos de congelador; enquanto que a segunda ramificação de resfriamento 537 é uma ramificação de média temperatura e, portanto, faz interface com circuitos de refrigeração de média temperatura - ou seja, os circuitos de refrigerador. As referências a resfriamento de média e de baixa temperatura se referem a temperaturas nas quais a energia é transferida em cada sistema, conforme descrito acima.

[0124] A primeira ramificação de resfriamento 538 faz interface com cada um dos trocadores de calor 513a, 513b de seus respectivos circuitos de refrigeração 510a, 510b nos respectivo locais de interface de circuito 539a, 539b. Cada um dos locais de interface de circuito 539a, 539b na primeira ramificação de resfriamento 538 está em combinação com os outros locais dentre os locais de interface de circuitos 539a, 539b na ramificação de resfriamento 538.

[0125] A segunda ramificação de resfriamento 537 faz interface com cada um dos trocadores de calor 513c, 513d de seus respectivos circuitos de refrigeração 510c, 510d nos respectivo locais de interface de circuito 539c, 539d. Cada um dos locais de interface de circuito 539c, 539d na segunda ramificação de resfriamento 537 está em combinação com o outro local dentre os locais de interface de circuitos 539c, 539d na segunda ramificação de resfriamento 537.

[0126] O sistema de refrigeração 500, de acordo com aspectos opcionais da invenção, tem também um circuito fechado de ar condicionado opcional 560. De maneira útil, a provisão do circuito fechado 560 em tais modalidades preferenciais possibilita que um circuito de ar condicionado 561 seja adicionado ao sistema 500. De maneira útil, isso tira proveito da infraestrutura de refrigeração existente no sistema 500 e assim resulta em um circuito de ar condicionado 561 mais eficiente e muito simplificado. Isso se dá principalmente porque nenhum fluido de trabalho é necessário no circuito de ar condicionado 561, uma vez que o fluido de trabalho - ou seja, o refrigerante - no sistema 500 é utilizado.

[0127] O circuito fechado de ar condicionado opcional 560 é acoplado ao segundo circuito de refrigeração 530. Mais especificamente, o circuito fechado de ar condicionado 560 é acoplado à segunda ramificação de resfriamento 537 e é conectado a jusante a partir dos locais de interface de circuito 539c, 539d da segunda ramificação 537. O circuito fechado de ar condicionado 560 tem um local de interface de circuito 562 com o circuito de ar condicionado 561. Mais especificamente, no local de interface de circuito 562, a segunda ramificação de resfriamento 537 faz interface com um trocador de calor 563 de ar condicionado. O circuito de ar condicionado 561 compreende adicionalmente um ventilador 564. Em uso, a segunda ramificação de resfriamento 537 remove calor do circuito de ar condicionado 561 através do trocador de calor 563 praticamente da mesma forma que remove calor de seus respectivos primeiros circuitos de refrigeração 510c, 510d. Isso resulta no aumento da temperatura do refrigerante na segunda ramificação de resfriamento 537; e na diminuição da temperatura do ar próximo ao trocador de calor de ar condicionado 563. O ventilador 564 é usado para circular o ar frio próximo ao trocador de calor de ar condicionado 563 para onde for necessário. Nesse exemplo, o local de interface de circuito 562 com a unidade de ar condicionado 561 é conectado com os locais de interface de circuito 539c, 539d da segunda ramificação de resfriamento 537 com a primeira ramificação de resfriamento 538; no entanto, como o versado na técnica compreenderá com base nos ensinamentos e nas revelações aqui contidos, muitas outras disposições são possíveis, como simples conexões em paralelo e simples conexões em série. Como será compreendido também pelo versado na técnica, o circuito fechado de ar condicionado 560 e a unidade 561 podem ser igualmente bem removidos do sistema 500.

[0128] O circuito de refrigeração comum 530 inclui porções que estendem o circuito entre as áreas de venda 501, uma sala de máquinas 502 e um teto 503. A primeira ramificação de resfriamento 538 e a segunda ramificação de resfriamento 537 estão situadas principalmente na área de vendas 501. Por situados principalmente na área de vendas 501 entende-se que os locais de interface de circuito 539, 562 estão situados na área de vendas 501 ou próximo a ela. A junção entre a primeira 538 e a segunda 537 ramificações de resfriamento e uma parte do primeiro circuito (de refrigeração de baixa temperatura) 538 estão, no entanto, situadas na sala de máquinas 501. A ramificação do trocador de calor também está situada na sala de máquinas 501, juntamente com a bomba 536 e a primeira 534 e a segunda 535 válvulas controláveis. A ramificação de resfriamento de ambiente inclui porções que estendem a ramificação entre a sala de máquinas 501 e o teto

503. O resfriador 533 está situado no teto.

[0129] Neste exemplo, o refrigerante no circuito de refrigeração comum compreende ao menos 75% em peso, de R1233zd(E). Tais refrigerantes são não inflamáveis, refrigerantes de baixo GWP, ou seja, refrigerantes que têm um GWP de 500 ou menos, com mais preferência cerca de 150 ou menos.

[0130] Novamente com referência à Figura 2, o sistema de refrigeração 500 tem também um circuito de refrigeração 550 que resfria o refrigerante comum no circuito

530. O circuito de refrigeração 550 tem um compressor 551, um resfriador 552, uma válvula de expansão 553 e uma interface com o trocador de calor 531 do circuito de refrigeração comum 530. O compressor 551, o refrigerador 552, a válvula de expansão 553 e a interface com o trocador de calor 531 do circuito de refrigeração 530 estão conectados em série e na ordem mencionada.

[0131] O circuito de refrigeração 550 inclui porções que estendem o circuito entre a sala de máquinas 502 e o teto 503. A interface com o trocador de calor 531 do circuito de refrigeração 530, o compressor 551 e a válvula de expansão 553 estão na sala de máquinas 502. O resfriador 552 está no teto.

[0132] Nesse exemplo, o refrigerante no circuito de refrigeração 550 pode ser um refrigerante A2L individual ou refrigerante HC, ou uma mistura de refrigerantes A2L ou refrigerantes HC. Os refrigerantes A2L podem incluir R1234ze, R1234yf e R455A, por exemplo. Os refrigerantes HC podem incluir R290 e R1270, por exemplo.

[0133] O sistema de refrigeração 500 é, de preferência, um sistema que inclui um receptor no circuito de refrigeração 530 e/ou no circuito 550. Consequentemente os trocadores de calor 513 são inundados.

[0134] Em funcionamento, o circuito de refrigeração 550 extrai o calor do circuito de refrigeração comum 530 e o circuito comum 530 extrai o calor ao menos dos circuitos de baixa e de média temperatura. A vantagem dessa abordagem é que devido ao fato de o circuito 550 estar preferencialmente situado em um local remoto em relação às áreas nas quais membros do público têm acesso sem restrições, tais como uma sala de máquinas e o teto, o refrigerante nesse circuito pode ser inflamável, mas pode ser um refrigerante de baixo GWP. Consequentemente, os presentes sistemas podem ser inesperadamente eficazes, uma vez que o circuito de refrigeração comum pode ser operado com um GWP mais alto (de preferência, até cerca de 500) e refrigerante não inflamável, porque este é o único circuito no qual porções se estendem entre a área de vendas 501 e a sala de máquinas 502.

[0135] As vantagens potenciais descritas em referência aos sistemas de refrigeração em cascata inundados e não inundados podem se aplicar igualmente bem aos sistemas do tipo descrito nesta seção em que os trocadores de calor são inundados ou não inundados.

[0136] Para fins de conveniência, o termo "sistema inundado", "sistema em cascata inundado" e similares se referem a sistemas da presente revelação em que ao menos um e preferencialmente todos os trocadores de calor no primeiro circuito de refrigeração (de preferência, circuito de baixa temperatura) e o segundo circuito de refrigeração (de preferência, circuito de média temperatura) para condensar os ditos refrigerantes de baixa e de média temperatura são evaporadores inundados para o refrigerante comum.

[0137] Uma vantagem potencial adicional do sistema de refrigeração distribuída inundado da presente invenção é que o sistema pode reduzir ainda mais o GWP dos refrigerantes necessários. Isso ocorre em parte para aquelas modalidades que incluem uma quarta terceira refrigeração como 550 que substitui uma parte do circuito de refrigeração comum conforme descrito na presente invenção. Isso pode ter o efeito de encurtar o circuito de refrigeração comum, reduzindo, portanto, o volume de refrigerante não inflamável, porém de GWP mais alto, necessário no circuito comum. Em vez disso, o quarto circuito de refrigeração, que substitui parte do circuito de refrigeração comum, usa um refrigerante de baixo GWP, mas inflamável. Consequentemente, o sistema pode operar com um GWP mais reduzido.

[0138] Uma vantagem potencial ainda maior do sistema de refrigeração distribuída inundado de quatro circuitos é que ele pode ter um circuito fechado de ar condicionado e um circuito complementar de ar condicionado. As vantagens disso são as discutidas na descrição acima e incluem que um circuito de ar condicionado mais eficiente e simplificado pode ser fornecido, o que tira proveito do sistema existente.

Sistema de refrigeração distribuída inundado de quatro circuitos – alternativas

[0139] Uma alteração do sistema 500 que é prevista é que o refrigerante no circuito de refrigeração comum 530 (de preferência, R1233zd(E)) esteja disposto para ser liberado como um agente de supressão de chamas/incêndio no caso de um vazamento dos refrigerantes inflamáveis em um dos ou em ambos os circuitos de baixa e de média temperatura (510 no exemplo) ou o quarto circuito de refrigeração (550 no exemplo). Em uma disposição, uma porta de saída extra é adicionada à primeira 536 e/ou à segunda 536 válvulas controláveis, de modo que o refrigerante no circuito de refrigeração 530 seja controlavelmente liberável do circuito de refrigeração comum 530. Em uma outra disposição, uma porta de saída é fornecida imediatamente a jusante da bomba 536, de modo que a bomba possa bombear ativamente o refrigerante do circuito de refrigeração 530 para agir como um agente de supressão de chamas/incêndio.

[0140] Uma alteração adicional do sistema 500 que está prevista é que o circuito fechado de ar condicionado 560 e o circuito 561 podem ser removidos completamente; ou acoplados ou dispostos em outra parte do circuito de refrigeração 530, ou mesmo em um dos circuitos de refrigeração 510 ou no quarto circuito de refrigeração 550.

[0141] Em virtude de seu projeto modular preferencial para os circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura, os atuais sistemas de refrigeração possibilitam o uso de refrigerantes inflamáveis de baixa pressão com baixo GWP nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura. Além disso, em virtude de sua ramificação de resfriamento de ambiente, o sistema proporciona redução no consumo de energia. Ainda adicionalmente, em virtude de seu receptor preferencial no circuito comum e do projeto inundado de evaporadores nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura, o sistema proporciona uma melhoria inesperada nas eficiências do sistema. Além disso, em virtude do seu circuito fechado de ar condicionado adicional opcional, mas preferencial, o sistema possibilita adicionalmente um circuito complementar simplificado de ar condicionado.

Sistema de refrigeração distribuída inundado de três circuitos

[0142] Um outro sistema de refrigeração que faz parte desta revelação será agora descrito com referência à Figura 6.

[0143] A Figura 6 mostra um sistema de refrigeração distribuída 600 com dois circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b (que, para fins de conveniência, são chamados juntamente de um dos três circuitos representados), dois circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b (que, para fins de conveniência, são chamados juntamente de um dos três circuitos representados) e um circuito de refrigeração comum 650.

[0144] O circuito de refrigeração comum 650 é disposto para resfriar, ou seja, remover calor, tanto dos circuitos de refrigeração de média 610 quanto de baixa temperatura 630. Cada um dos circuitos de refrigeração de média 610a, 610b e de baixa temperatura 630a, 630b está embutido e fornece resfriamento dedicado a uma respectiva unidade de refrigeração (não mostrada).

[0145] Mais especificamente, cada um dos dois circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b tem um evaporador 611a, 611b, um compressor 612a, 612b, um trocador de calor 613a, 613b e uma válvula de expansão 614a, 614b. Em cada circuito de refrigeração de média temperatura 610a, 610b, os evaporadores (611a e 611b), os compressores (612a e 612b), os trocadores de calor (613a e 613b) e a as válvulas de expansão (614a e 614b) são conectados, respectivamente, em série entre si na ordem mencionada. Cada um dos circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b é fornecido em uma respectiva unidade de refrigeração (não mostrada). Neste exemplo, os circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b são alojados em unidades de refrigerador - isto é, de média temperatura. Um refrigerador é um exemplo de uma unidade de refrigeração. Desta forma, um circuito de refrigeração de média temperatura embutido e dedicado 610 é fornecido para cada unidade de refrigeração. As unidades de refrigeração (não mostradas) e, portanto, os circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b, estão situados em uma área de vendas 601 de um supermercado, ou próximo a ela.

[0146] O refrigerante nos circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b é um refrigerante inflamável de baixo GWP como R744, hidrocarbonetos (R290, R600a, R1270), R1234yf, R1234ze(E) ou R455A. Como será compreendido pelo versado na técnica, os refrigerantes em cada um dos circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b podem ser iguais ou diferentes dos refrigerantes no outro circuito dentre os circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b.

[0147] Como os circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b, cada um dos dois circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b tem um evaporador 631a e 631b, um compressor 632a, 632b, um trocador de calor 633a, 633b e uma válvula de expansão 634a, 634b. Em cada circuito de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b, os evaporadores (631a e 631b), os compressores

(632a e 632b), os trocadores de calor (633a e 633b) e a as válvulas de expansão (634a e 634b) são conectados, respectivamente, em série entre si na ordem mencionada. Cada um dos circuitos de refrigeração de média temperatura 630a, 630b é fornecido em uma respectiva unidade de refrigeração (não mostrada). Neste exemplo, os circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b são alojados em unidades de congelador - isto é, de média temperatura. Um congelador é um exemplo de uma unidade de refrigeração. Desta forma, um circuito de refrigeração de baixa temperatura embutido e dedicado 630 é fornecido para cada unidade de refrigeração. As unidades de refrigeração (não mostradas) e, portanto, os circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b, estão situados na área de vendas 601 de um supermercado.

[0148] Como os circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b, o refrigerante nos circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b é um refrigerante inflamável de baixo GWP como R744, hidrocarbonetos (R290, R600a, R1270), R1234yf, R1234ze(E) ou R455A. Como será compreendido pelo versado na técnica, os refrigerantes em cada um dos circuitos de refrigeração de baixa temperatura 6130a, 630b podem ser iguais ou diferentes dos refrigerantes no outro circuito dentre os circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b.

[0149] O sistema de refrigeração 600 tem também um circuito de refrigeração comum 650. O circuito de refrigeração comum 650 tem uma ramificação de compressor 660 e uma ramificação de resfriamento de ambiente 670. A ramificação de compressor 660 está conectada em paralelo à ramificação de resfriamento de ambiente 670.

[0150] A ramificação de compressor 660 tem um compressor 661, um resfriador 662, uma válvula de expansão 663 e um receptor 664. O compressor 661, o condensador 662 e o válvula de expansão 663 são conectados em série e nesta ordem. O receptor 664 está conectado entre a entrada do compressor 661 e a saída da válvula de expansão 663. A ramificação de resfriamento de ambiente 670 tem um resfriador 671.

[0151] A ramificação de compressor 660 e a ramificação de resfriamento de ambiente 670 são conectadas em paralelo pela primeira 665 e pela segunda 666 válvulas controláveis. As válvulas controláveis 665, 666 são controláveis, de modo que a quantidade de refrigerante que flui em cada uma dentre a ramificação de compressor 660 e a ramificação de resfriamento de ambiente 670 seja controlável. A primeira válvula de controle 665 é conectada em série a uma bomba 667.

[0152] O circuito de refrigeração comum 650 tem também duas outras ramificações que estão conectadas em paralelo entre si: uma ramificação de resfriamento de média temperatura 680 e uma ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685. A ramificação de resfriamento de média temperatura 680 e a ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 estão conectadas entre a bomba 667 e a segunda válvula controlável 666.

[0153] Neste exemplo, a ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 faz interface com os circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630 - ou seja, os circuitos de congelador; enquanto que a ramificação de resfriamento de média temperatura 680 faz interface com os circuitos de refrigeração de média temperatura 610 - ou seja, os circuitos de refrigerador. As referências a resfriamento de média e de baixa temperatura se referem a uma temperatura relativa em que o calor é rejeitado para a área sendo resfriada pelo circuito de refrigeração, de acordo com a descrição desses sistemas acima.

[0154] A ramificação de resfriamento de média temperatura 680 faz interface com cada um dos trocadores de calor 613a, 613b dos circuitos de refrigeração de média temperatura 610a, 610b nos respectivos locais de interface de circuito 681a, 681b. Cada um dos locais de interface de circuito 681a, 681b está em combinação em série e em paralelo com o outro local de interface de circuito 681a, 681b.

[0155] A ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 faz interface com cada um dos trocadores de calor 633a, 633b dos circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b nos respectivos locais de interface de circuito 686a,

686b. Cada um dos locais de interface de circuito 686a, 686b está em combinação com o outro local de interface de circuito 686a, 686b.

[0156] O sistema de refrigeração 600 tem também, em modalidades preferenciais, de um circuito fechado de ar condicionado 690. De maneira útil, a provisão do circuito fechado 690 possibilita que um circuito de ar condicionado 691 seja adicionado ao sistema 600. De maneira útil, isso tira proveito da infraestrutura de refrigeração existente no sistema 600 e assim resulta em um circuito de ar condicionado 691 mais eficiente e muito simplificado. Isso se dá principalmente porque nenhum fluido de trabalho é necessário no circuito de ar condicionado 691, uma vez que o fluido de trabalho - ou seja, o refrigerante - no sistema 600 é utilizado.

[0157] O circuito fechado de ar condicionado opcional 690 é acoplado ao segundo circuito de refrigeração 650. Mais especificamente, o circuito fechado de ar condicionado 690 pode ser acoplado em um ou mais dentre vários locais ao sistema. Em uma modalidade, o circuito fechado de ar condicionado opcional 690 é acoplado à ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 e é conectado a jusante a partir dos locais de interface de circuito 633a, 633b da ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 com os circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b. O circuito fechado de ar condicionado 690 tem um local de interface de circuito 692 com o circuito de ar condicionado 691. Mais especificamente, no local de interface de circuito 692, a ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 faz interface com um trocador de calor de ar condicionado 693. O circuito de ar condicionado 691 compreende adicionalmente um ventilador 694. Em uso, a ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685 remove calor do circuito de ar condicionado 691 através do trocador de calor 693 praticamente da mesma forma que remove calor de seus respectivos circuitos de refrigeração de baixa temperatura 630a, 630b. Isso resulta no aumento da temperatura do refrigerante na ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685; e na diminuição da temperatura do ar próximo ao trocador de calor de ar condicionado 693. O ventilador 694 é usado para circular o ar frio próximo ao trocador de calor de ar condicionado 693 para onde for necessário. Nesse exemplo, o local de interface de circuito 692 com a unidade de ar condicionado 694 é conectado em série e em paralelo com os locais de interface de circuito 633a, 633b da segunda ramificação de resfriamento 537 com a ramificação de resfriamento de baixa temperatura 685; no entanto, como o versado na técnica compreenderá com base na revelação e nos ensinamentos aqui contidos, muitas outras disposições são possíveis, como simples conexões em paralelo e simples conexões em série. Como será compreendido também pelo versado na técnica com base na revelação e nos ensinamentos aqui contidos, o circuito fechado 690 e a unidade de ar condicionado 691 podem ser igualmente removidos do sistema 600.

[0158] O circuito de refrigeração comum 650 inclui porções que estendem o circuito entre as áreas de venda 601, uma sala de máquinas 602 e um teto 603. A ramificação de resfriamento de baixa temperatura 680 e a ramificação de resfriamento de média temperatura 685 estão situadas principalmente na área de vendas 601 ou próximo dela. Por principalmente situado na área de vendas 601 ou próximo dela, entende-se que os locais de circuito 681a, 681b, 686a, 686b estão situados na área de vendas 601 ou próximo dela. A junção entre as ramificações de resfriamento de baixa 680 e de média temperatura 686 e algumas das tubulações das ramificações de baixa 680 e de média 686 estão, no entanto, situadas longe da área de vendas, por exemplo, na sala de máquinas 602.

[0159] A ramificação de compressor 660 inclui porções que estendem a ramificação entre a sala de máquinas 602 e o teto 603. Mais especificamente, o compressor 661, a válvula de expansão 663 e o receptor 664 estão situados na sala de máquinas 602. O condensador 662 está situado afastado de áreas em que os membros do público têm acesso ilimitado, como no teto 603, e que fornecem pronto acesso a condições ambientes.

[0160] A ramificação de resfriamento de ambiente 670 inclui porções que estendem a ramificação entre a sala de máquinas 602 e o teto 603. O resfriador 671 está situado no teto 603.

[0161] A primeira e a segunda válvulas controláveis 665, 666 estão situadas na sala de máquinas 602. A bomba 667 está situada na sala de máquinas 602.

[0162] Neste exemplo, o refrigerante no circuito de refrigeração comum 650 é R1233zd(E). Este é um refrigerante não inflamável.

[0163] Embora estruturalmente diferente, em uso, o sistema de refrigeração 600 opera de maneira similar ao sistema de refrigeração 500.

[0164] As vantagens potenciais descritas em referência ao sistema de refrigeração distribuída de quatro circuitos acima tanto para os casos inundados quanto não inundados se aplicam igualmente bem aos dois sistemas de refrigeração distribuída inundado e não inundado de três circuitos descritos nesta seção.

[0165] Os termos usados para descrever os sistemas de refrigeração em cascata inundados e não inundados e o sistema de refrigeração distribuída inundado de quatro circuitos são geralmente comparáveis aos usados para descrever o sistema distribuído inundado de três circuitos.

[0166] Uma vantagem potencial ainda maior do sistema de refrigeração distribuída inundado de três circuitos é que ele pode ter um circuito fechado de ar condicionado e um circuito de ar condicionado complementar. As vantagens disso são as discutidas na descrição do circuito fechado e incluem que um circuito de ar condicionado mais eficiente e simplificado é fornecido, o que tira proveito do sistema existente.

[0167] De modo geral, a provisão de uma pluralidade de circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura, cada um situado em uma respectiva unidade de refrigeração, tem tais benefícios como: reduzir as taxas de vazamento; simplificar o sistema de refrigeração geral; possibilitar o uso de refrigerantes de baixo GWP de outro modo inseguros; aprimorar a manutenção e a instalação; e reduzir a queda de pressão, levando a uma eficiência aprimorada do sistema.

Sistema de refrigeração distribuída inundado de três circuitos – alternativas

[0168] As alternativas descritas acima em referência ao sistema de refrigeração distribuída inundado e não inundado, incluindo o sistema de refrigeração distribuída inundado de quatro circuitos, aplicam-se igualmente bem ao sistema de refrigeração distribuída inundado de três circuitos descrito na presente invenção.

[0169] Uma alteração adicional do sistema 600 que é prevista é que o refrigerante no circuito de refrigeração comum 650 (R1233zd(E) no exemplo dado) é disposto para ser liberado como um supressor de inflamabilidade no caso de um vazamento de refrigerantes inflamáveis em um ou mais dos circuitos de refrigeração de média 610 ou de baixa 630 temperatura. Em uma disposição, uma porta de saída extra é adicionada à primeira 665 e/ou à segunda 666 válvulas controláveis, de modo que o refrigerante no circuito de refrigeração comum 650 seja controlavelmente liberável do circuito de refrigeração comum 650. Em uma outra disposição, uma porta de saída é fornecida imediatamente a jusante da bomba 667, de modo que a bomba possa bombear ativamente o refrigerante do circuito de refrigeração comum 650 para agir como um agente de supressor de chamas ou incêndio.

[0170] Uma alteração adicional do sistema 600 que está prevista é que o circuito fechado 690 e o circuito 691 de ar condicionado podem ser removidos completamente; ou acoplados ou dispostos em outra parte do circuito de refrigeração comum 650, ou de fato em um ou mais dos circuitos de refrigeração de baixa 630 e de média temperatura 610.

[0171] Uma alteração ainda maior do sistema 600 que está prevista é que a ramificação de resfriamento de ambiente 670 pode ser encurtada e simplificada de modo que ele contorne apenas o compressor 611, em vez de toda a ramificação do compressor. Essa disposição é mostrada na Figura 6A.

[0172] A Figura 6A mostra um sistema de refrigeração 600 que é basicamente o mesmo que aquele descrito em referência à Figura 6 com as seguintes exceções: - O resfriador 671 da Figura 6 não está presente, já que não é mais necessário. Isto é devido ao fato de que a ramificação de resfriamento de ambiente

670 já não contorna o resfriador 662 e assim ela não precisa do seu próprio resfriador dedicado. - A primeira válvula controlável 665 não está presente, já que não é mais necessária. Isto é devido ao fato de que o refrigerante da ramificação de resfriamento de ambiente 670 alimenta simplesmente a linha do resfriador 662, em vez de encontrar uma junção de ramificações. - A ramificação de resfriamento de ambiente 670 é conectada em paralelo ao compressor 661 entre a segunda válvula controlável 666 e a linha entre o compressor 661 e o resfriador 662.

[0173] Vantajosamente, a ramificação de resfriamento de ambiente encurtada 670 resulta: em primeiro lugar, em um circuito simplificado, pois o resfriador 671 e a primeira válvula controlável 665 não são mais necessários; e em segundo lugar, em um circuito de custo mais baixo, uma vez que a quantidade de tubulação extra para a ramificação de resfriamento de ambiente 670 e o número de componentes é reduzido, reduzindo, portanto, os custos de material.

[0174] Em resumo, em virtude de seu projeto modular de circuito de refrigeração de baixa e de média temperatura, o sistema de refrigeração possibilita o uso de refrigerantes inflamáveis de baixa pressão com baixo GWP nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura. Adicionalmente, em virtude de sua ramificação de resfriamento de ambiente, o sistema proporciona redução no consumo de energia. Ainda adicionalmente, em virtude de seu projeto inundado, o sistema fornece eficiências de sistema aprimoradas. Consequentemente, um sistema de refrigeração de reduzido impacto ambiental é fornecido através do uso de refrigerantes de GWP reduzido, redução no consumo de energia e eficiência de sistema aprimorada.

Trocador de calor em linha de sucção

[0175] Uma possível alteração adicional de qualquer um dos sistemas que formam parte desta revelação, é que qualquer número de circuitos de refrigeração embutidos pode incluir um trocador de calor de linha de sucção (SLHX).

[0176] Mais especificamente, qualquer um dos circuitos de refrigeração 510a, 510b, 510c, 510d pode incluir um SLHX; e qualquer um dos circuitos de refrigeração 630a, 630b e/ou circuitos de refrigeração de temperatura 10a, 610b pode incluir um SLHX.

[0177] Para comparação, a Figura 7A mostra um circuito de refrigeração 700 sem um SLHX; enquanto que a Figura 7B mostra um circuito de refrigeração 750 com um SLHX 760.

[0178] O circuito 700 na Figura 7A tem um compressor 710, um trocador de calor 720, uma válvula de expansão 730 e um evaporador 740. O compressor 710, o trocador de calor 720, a válvula de expansão 730 e o evaporador 740 são conectados em série e na ordem mencionada. Em uso, o circuito de refrigeração 700 funciona conforme anteriormente descrito.

[0179] O circuito 750 na Figura 7B tem os mesmos componentes do circuito 700, mais um SLHX 760 adicional. O SLHX fornece uma interface de troca de calor entre a linha que conecta o evaporador 740 e o compressor 710, e a linha que conecta o trocador de calor 720 e a válvula de expansão 730. Em outras palavras, o SLHX 760 é posicionado entre a linha que conecta o evaporador 740 e o compressor 710 (chamada na presente invenção de a linha de vapor), e a linha que conecta o trocador de calor 720 e a válvula de expansão 730 (chamada na presente invenção de a linha de líquido).

[0180] Em uso, o SLHX transfere calor a partir da linha de líquido, depois do trocador de calor 720, para a linha de vapor, após o evaporador 740. Isso resulta na ocorrência de dois efeitos: um primeiro que melhora a eficiência do circuito 700; e um segundo que reduz a eficiência do circuito 700.

[0181] Em primeiro lugar, vantajosamente, na linha de líquido – ou seja, o lado de alta pressão – o sub-resfriamento do refrigerante líquido é aumentado. Isto é devido ao fato de que o calor extra é rejeitado para o lado de expansão de líquido, o que reduz a temperatura do refrigerante que entra na válvula de expansão 730. Esse sub-resfriamento adicional leva a uma qualidade de entrada mais baixa no evaporador 740 após o processo da válvula de expansão 730. Isso aumenta a diferença de entalpia e, então, a capacidade do refrigerante de absorver calor no estágio do evaporador 740 é aumentada. Consequentemente, o desempenho do evaporador 740 é aprimorado.

[0182] Em segundo lugar, desvantajosamente, no lado da linha de vapor - ou seja, no lado de baixa pressão - o refrigerante que sai do evaporador 740 recebe calor extra da linha de líquido, o que efetivamente aumenta o superaquecimento. Isso resulta em uma temperatura de linha de sucção mais alta. Como resultado da temperatura da linha de sucção mais alta para o compressor 710, a diferença de entalpia do processo de compressão aumenta. Isso aumenta a potência de compressor necessária para comprimir o refrigerante. Consequentemente, isso tem um efeito prejudicial sobre o desempenho do sistema.

[0183] Em resumo, o primeiro e o segundo efeitos da capacidade do evaporador aprimorada e dos requisitos aprimorados de potência do compressor precisam ser considerados para determinar se a introdução de um SLHX resulta ou não em um efeito benéfico geral. Para certos refrigerantes, como R717, o uso de um SLHX leva a uma redução geral da eficiência do sistema. No entanto, em contraste, o uso de um SLHX leva a um efeito positivo geral nos sistemas da presente invenção.

Dados de suporte

[0184] Dados destinados a demonstrar os efeitos técnicos das várias disposições desta revelação e a auxiliar o versado na técnica em colocar as várias disposições em prática serão apresentados agora.

[0185] A Tabela 1 mostra o GWP geral para proporções variáveis dos refrigerantes R515A e R744 no sistema de refrigeração: 1 sendo o valor máximo combinado, isto é, 100%. De acordo com o 5° Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas, o R515A tem um GWP de 403 e o R755 um GWP de 1. Consequentemente, o GWP geral para proporção 0 de R515A e proporção 1 de R744 é igual a 1, visto que [(1 x 1) = 1]. Por outro lado, o GWP geral para R515A de proporção 0,05 e R755 de proporção 0,95 é igual a 21,1, uma vez que [(0,05 x

403) + (0,95 x 1) = 21,1]. Desta forma, a Tabela 1 mostra as restrições de razão de carga considerando critérios de GWP.

R515A R744 GWP geral 0 1 1 0,05 0,95 21,1 0,1 0,9 41,2 0,15 0,85 61,3 0,2 0,8 81,4 0,25 0,75 101,5 0,3 0,7 121,6 0,31 0,69 125,62 0,32 0,68 129,64 0,33 0,67 133,66 0,34 0,66 137,68 0,35 0,65 141,7 0,36 0,64 145,72 0,37 0,63 149,74 0,38 0,62 153,76 0,39 0,61 157,78 0,4 0,6 161,8 0,5 0,5 202 0,6 0,4 242,2 0,7 0,3 282,4 0,8 0,2 322,6 0,9 0,1 362,8 1 0 403 Tabela 1

[0186] A Figura 5 mostra os dados na Tabela 1 de forma gráfica. A proporção de R515A é mostrada no eixo geométrico x e o GWP geral é mostrado no eixo geométrico y. Fica claro a partir deste gráfico que existe uma relação diretamente proporcional entre as proporções relativas de R515A e R744 e GWP: à medida que a proporção de R515A aumenta, aumenta também o GWP para o sistema. Isto é devido ao fato de que R515A tem um GWP muito mais alto que R744. A relação diretamente proporcional é mostrada pela linha reta no gráfico que vai de 1 GWP a proporção 0 de R515A para cerca de 400 GWP a proporção 1 de R515A. Fica claro a partir deste gráfico que o GWP de sistema máximo permitido de 150 em modalidades preferenciais é encontrado em proporção em torno de 0,35, em peso, de R515A.

[0187] A Tabela 2 mostra as pressões de ebulição em temperaturas de ebulição variáveis para: refrigerante R1233zd(E); uma mistura de 50% em peso, de proporção de R1233zd(E) e 50% em peso, de proporção de R1234ze; e uma mistura de 33% em peso, de R1233zd(E) e 67% em peso, de R1234ze.

Temperatura do evaporador Pressão do Refrigerante (oC) evaporador (bar) -1 0,46 R1233zd 5 0,60 10 0,73 -1 1,02 R1233zd/R1234ze 5 1,29 (50%/50%) 10 1,55 -12 1,00 R1233zd/R1234ze -1 1,27 (33%/67%) 5 1,60 10 1,92 Tabela 2

[0188] O sistema de refrigeração de teste é operado com um refrigerante interno. O R1233zd(E) é transHCFO-1233zd e o R1234ze é transHFO-1234ze.

[0189] Os resultados na Tabela 2 mostram que as composições nas quais a quantidade de transHFO-1234ze é ao menos 50% em peso, permitem que o circuito interno opere sob pressões maiores que uma atmosfera. Tal sistema de baixa pressão é vantajoso uma vez que ele evita a necessidade de um sistema de purga - auxiliando com a complexidade de sistema, enquanto que, ao mesmo tempo, fornece uma pressão de sistema suficientemente baixa para possibilitar o uso de recipientes e condutos de custo relativamente baixo. Adicionalmente ainda, a baixa pressão evita vazamentos de refrigerante que poderiam, de outro modo, ocorrer em sistemas de alta pressão.

[0190] Outra característica que varia com as proporções de R1233zd(E) e R1234ze na mistura é a inflamabilidade do refrigerante no caso de um vazamento do sistema de refrigeração. A Tabela 3 mostra várias composições em peso da mistura de R1233zd(E) e R1234ze e a respectiva inflamabilidade de cada composição. Como é deixado claro na Tabela 3, misturas tendo acima de 67% em peso, de transHFO- 1234ze são inflamáveis conforme medido de acordo com a Sociedade Americana para Teste de Materiais (ASTM - American Society for Testing and Materials) 681.

Composição nominal (% Composição de vapor em peso) inicial (% em peso) Inflamabilidade R1233zd R1234ze R1233zd R1234ze 50,0 50,0 19,6 80,4 Não inflamável 40,0 60,0 13,4 86,6 Não inflamável 34,0 66,0 10,4 89,6 Não inflamável 33,0 67,0 9,9 90,1 Não inflamável 32,0 68,0 9,5 90,5 Inflamável Tabela 3

[0191] A Tabela 4 mostra uma comparação de um sistema de refrigeração de expansão direta R404A de exemplo comparativo com o sistema de refrigeração distribuída de quatro circuitos descrito em referência à Figura 2 sem SLHX. Nesse Caso, o sistema de refrigeração distribuída tem R1234ze(E) no quarto circuito de refrigeração e R1233zd(E) no terceiro circuito de refrigeração (comum) para remover o calor rejeitado dos primeiros e dos segundos circuitos de refrigeração que fornecem resfriamento de baixa e de média temperatura. Para este exemplo, a temperatura de evaporação do refrigerante R1234ze(E) é variada para se obter uma temperatura de R1234ze(E) de 80°F, 70°F, 60°F, 50°F e 40°F. O desempenho de sistema resultante é comparado com o sistema de R404A de exemplo comparativo sem sub-resfriamento mecânico que tem uma potência geral de 54,8 kW e um COP resultante de 1,82, e um sistema de R404A com sub-resfriamento mecânico para 50°F tendo uma potência geral de 49,6 kW e um COP de 2,02. A capacidade de resfriamento para cada caixa é 100 kW com distribuição de carga de MT de 67 kW e LT de 33 kW.

COP (% de R404A sem SC/com Potência SC) R1233zd(E) R744 R290 R1234yf R455A temperatura R744 R290 R1234yf R455A [kW] [kW] [kW] [kW] [F] 1,34 1,66 1,85 1,87 80 74,9 60,1 54,1 53,3 (73%/ (91%/ (101%/ (103%/ 66%) 82%) 92%) 93%) 1,56 1,75 2,00 2,02 70 64,1 57,2 50,0 49,4 (86%/ (96%/ (110%/ (111%/ 77%) 87%) 99%) 100%) 1,72 1,82 2,12 2,16 60 58,0 55,0 47,1 46,4 (95%/ (100%/ (116%/ (118%/ 86%) 90%) 105%) 107%) 1,83 1,87 2,18 2,20 50 54,8 53,5 45,8 45,4 (100%/ (103%/ (120%/ (121%/ 91%) 93%) 108%) 109%) 1,86 1,88 2,16 2,14 40 53,7 53,2 46,4 46,7 (102%/ (103%/ (118%/ (117%/ 92%) 93%) 107%) 106%) Tabela 4

[0192] Conforme demonstrado pelos resultados na Tabela 4, um máximo inesperado no desempenho é visto para um sistema com: R1233zd(E) a uma temperatura na faixa de cerca de 40°F a cerca de 80°F, com mais preferência a uma temperatura na faixa de cerca de 40°F a cerca de 60°F e com mais preferência a uma temperatura de cerca de 45°F a cerca de 55°F (de preferência, cerca de 50°F) tanto com R1234yf quanto com R455A nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura. Foi mostrado que esta combinação de refrigerantes fornece desempenho altamente vantajoso e inesperado, e a maior melhoria em relação ao sistema de R404A de exemplo comparativo.

[0193] Os resultados na Tabela 4 são mostrados graficamente nas Figuras 6A e 6B. A Figura 6A mostra um gráfico do COP do sistema de R1233zd(E) através de uma faixa de diferentes temperaturas de resfriamento e com diferentes refrigerantes nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura. Fica claro a partir deste gráfico que o COP mais alto é alcançado quando o sistema de R1233zd(E) tem R1234yf e/ou R455A nos circuitos de refrigeração de baixa/média temperatura e em temperaturas de evaporação de R1233zd(E) na faixa de cerca de 40°F a cerca de 80°F, com mais preferência a uma temperatura na faixa de cerca de 40°F a cerca de 60°F e com mais preferência a uma temperatura de cerca de 45°F a cerca de 55°F (de preferência, cerca de 50°F).

[0194] A Tabela 5 mostra uma comparação de um sistema de refrigeração DX de R404A de exemplo comparativo com o sistema de refrigeração distribuída descrito em referência à Figura 2 com SLHX. Nesse Caso, o sistema de refrigeração distribuída tem R1234ze(E) no quarto circuito de refrigeração e R1233zd(E) no circuito de refrigeração comum para remover o calor rejeitado dos circuitos de refrigeração de baixa e de média para fornecer resfriamento de baixa e de média temperatura. Neste Caso, os circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura fornecidos têm também SLHXs. Para este exemplo, a temperatura de evaporação do R1234ze(E) é variada para se obter uma temperatura de R1234ze(E) de 80°F, 70°F, 60°F, 50°F e 40°F. O desempenho de sistema resultante é comparado com o sistema de R404A de exemplo comparativo sem sub-resfriamento mecânico que tem uma potência geral de 54,8 kW e um COP resultante de 1,82, e um sistema de R404A com sub-resfriamento mecânico para 50°F tendo uma potência geral de 49,6 kW e um COP de 2,02. A capacidade de resfriamento para cada caixa é 100 kW com distribuição de carga de MT de 67 kW e LT de 33 kW.

COP (% de R404A sem Potência SC/com SC)

R1233zd(E) R744 R290 R1234yf R455A R744 R290 R1234yf R455A temperatura [F] [kW] [kW] [kW] [kW] 1,45 1,76 2,01 1,99 80 69,1 56,8 49,7 50,2 (79%/ (97%/ (110%/ (109%/ 72%) 87%) 100%) 99%) 1,67 1,84 2,16 2,14 70 60,0 54,3 46,4 46,6 (91%/ (101%/ (118%/ (118%/ 83%) 91%) 107%) 106%) 1,83 1,91 2,27 2,28 60 54,6 52,2 44,0 43,9 (101%/ (105%/ (125%/ (125%/ 91%) 95%) 113%) 113%) 1,94 1,97 2,33 2,33 50 51,6 50,8 43,0 42,9 (106%/ (108%/ (128%/ (128%/ 96%) 98%) 116%) 116%) 1,98 1,98 2,30 2,28 40 50,5 50,4 43,5 43,8 (109%/ (109%/ (126%/ (125%/ 98%) 98%) 114%) 113%) Tabela 5

[0195] Conforme demonstrado pelos resultados na Tabela 5, fica claro a partir deste gráfico que o COP mais alto é alcançado quando o sistema de R1233zd(E) tem R1234yf e/ou R455A nos circuitos de refrigeração de baixa/média temperatura e em temperaturas de evaporação de R1233zd(E) na faixa de cerca de 40°F a cerca de 80°F, com mais preferência a uma temperatura na faixa de cerca de 40°F a cerca de 60°F (que mostra um máximo inesperado a uma temperatura de evaporação de 1233zd(E) de cerca de 45°F a cerca de 55°F (de preferência, cerca de 50°F)). Foi mostrado que esta combinação nessas temperaturas fornece o melhor desempenho e a maior melhoria em relação ao sistema de R404A de exemplo comparativo.

[0196] Os resultados na Tabela 5 são mostrados graficamente nas Figuras 7A e 7B. A Figura 7A mostra um gráfico do COP do sistema de R1233zd(E) através de uma faixa de diferentes temperaturas de resfriamento e com diferentes refrigerantes nos primeiros circuitos de refrigeração. Fica claro a partir deste gráfico que o COP mais alto é alcançado quando o sistema de R1233zd(E) tem R1234yf ou R455A nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura e em temperaturas de resfriamento de R1233zd(E) na faixa de cerca de 40°F a cerca de 80°F, com mais preferência a uma temperatura na faixa de cerca de 40°F a cerca de 60°F (que mostra um máximo inesperado a uma temperatura de evaporação de 1233zd(E) de cerca de 45°F a cerca de 55°F (de preferência, cerca de 50°F)).

[0197] A Tabela 6 abaixo mostra uma comparação de um sistema de refrigeração DX de R404A de exemplo comparativo com o circuito de refrigeração distribuída inundado de três circuitos descrito em referência à Figura 3 sem SLHX. Nesse caso, o sistema de refrigeração distribuída de dois circuitos tem R1233zd(E) no circuito de refrigeração comum para remover o calor rejeitado dos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura para fornecer resfriamento de baixa e de média temperatura. Para este exemplo, a temperatura de evaporação do R1233zd(E) é variada para se obter uma temperatura de 80°F, 70°F, 60°F, 50°F e 40°F. O desempenho de sistema resultante é comparado com o sistema de R404A de exemplo comparativo sem sub-resfriamento mecânico que tem uma potência geral de 54,8 kW e um COP resultante de 1,82, e um sistema de R404A com sub- resfriamento mecânico para 50°F tendo uma potência geral de 49,6 kW e um COP de 2,02. A capacidade de resfriamento para cada caixa é 100 kW com distribuição de carga de MT de 67 kW e LT de 33 kW.

COP (% de R404A sem SC/ Potência com SC) R455 R1233zd(E) R744 R290 R1234y A R744 R290 R1234yf R455A temperatura [F] [kW] [kW] f [kW] [kW] 1,43 1,80 2,01 2,04 80 69,9 55,6 49,7 49,0 (78%/ (99%/ (110%/ (112%/ 71%) 89%) 100%) 101%) 1,73 1,95 2,27 2,29 70 57,8 51,2 44,1 43,6 (95%/ (107%/ (124%/ (126%/ 86%) 97%) 112%) 114%) 1,94 2,05 2,43 2,47 60 51,6 48,8 41,1 40,5 (106%/ (112%/ (133%/ (135%/ 96%) 102%) 121%) 122%)

1,75 1,80 2,09 2,11 50 57,0 55,7 47,9 47,5 (96%/ (98%/ (114%/ (115%/ 87%) 89%) 104%) 104%) 1,20 1,21 1,34 1,34 40 83,2 82,4 74,5 74,8 (66%/ (67%/ (74%/ (74%/ 60%) 60%) 67%) 67%) Tabela 6

[0198] Conforme demonstrado pelos resultados na Tabela 6, fica claro a partir deste gráfico que o COP mais alto é alcançado quando o sistema de R1233zd(E) tem R1234yf e/ou R455A nos circuitos de refrigeração de baixa/média temperatura e em temperaturas de evaporação de R1233zd(E) na faixa de cerca de 50°F a cerca de 70°F, com mais preferência a uma temperatura na faixa de cerca de 55°F a cerca de 65°F (que mostra um máximo inesperado a uma temperatura de evaporação de 1233zd(E) de cerca de 55°F a cerca de 65°F (de preferência, cerca de 50°F)). Foi mostrado que esta combinação nessas temperaturas fornece o melhor desempenho e a maior melhoria em relação ao R404A de exemplo comparativo.

[0199] Os resultados na Tabela 6 são mostrados graficamente nas Figuras 8A e 8B. A Figura 8A mostra um gráfico do COP do sistema de R1233zd(E) através de uma faixa de diferentes temperaturas de resfriamento e com diferentes refrigerantes nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura.

[0200] A Tabela 7 mostra uma comparação de um sistema de refrigeração DX de R404A de exemplo comparativo com o circuito de refrigeração distribuída inundado descrito em referência à Figura 3 com SLHX. Nesse caso, o circuito de refrigeração distribuída inundado de baixa e de média temperatura tem R1233zd(E) no circuito de refrigeração comum com SLHX removendo o calor rejeitado dos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura para fornecer resfriamento de média e de baixa temperatura. Os circuitos de refrigeração de média e de baixa temperatura usam também SLHX. Para este exemplo, a temperatura de evaporação do R1233zd(E) é variada para se obter uma temperatura de 80°F, 70°F, 60°F, 50°F e 40°F. O desempenho de sistema resultante é comparado com o sistema de R404A de exemplo comparativo sem sub-resfriamento mecânico que tem uma potência geral de 54,8 kW e um COP resultante de 1,82, e um sistema de R404A com sub- resfriamento mecânico para 50°F tendo uma potência geral de 49,6 kW e um COP de 2,02. A capacidade de resfriamento para cada caixa é 100 kW com distribuição de carga de MT de 67 kW e LT de 33 kW.

COP (% de R404A sem SC/ Potência com SC) R1233zd(E) R744 R290 R1234yf R455A R744 R290 R1234yf R455A temperatura [F] [kW] [kW] [kW] 1,55 1,90 2,19 2,17 80 64,4 52,5 45,6 46,0 (85%/ (104%/ (120%/ (119%/ 77%) 94%) 109%) 108%) 1,85 2,06 2,44 2,43 70 54,1 48,5 40,9 41,2 (101%/ (113%/ (134%/ (133%/ 92%) 102%) 121%) 120%) 2,06 2,16 2,60 2,61 60 48,6 46,3 38,5 38,3 (113%/ (118%/ (143%/ (143%/ 102%) 107%) 129%) 129%) 1,86 1,89 2,22 2,22 50 53,7 53,0 45,0 45,0 (102%/ (104%/ (122%/ (122%/ 92%) 94%) 110%) 110%) 1,28 1,28 1,43 1,38 40 78,4 78,3 70,1 72,2 (70%/ (70%/ (78%/ (76%/ 63%) 63%) 71%) 69%) Tabela 7

[0201] Conforme demonstrado pelos resultados na Tabela 7, fica claro a partir deste gráfico que o COP mais alto é alcançado quando o sistema de R1233zd(E) tem R1234yf e/ou R455A nos circuitos de refrigeração de baixa/média temperatura e em temperaturas de evaporação de R1233zd(E) na faixa de cerca de 50°F a cerca de 70°F, com mais preferência a uma temperatura na faixa de cerca de 55°F a cerca de 65°F (que mostra um máximo inesperado a uma temperatura de evaporação de 1233zd(E) de cerca de 55°F a cerca de 65°F (de preferência, cerca de 50°F)). Foi mostrado que esta combinação fornece o melhor desempenho e a maior melhoria em relação ao sistema de R404A de exemplo comparativo.

[0202] Os resultados na Tabela 7 são mostrados graficamente nas Figuras 9A e 9B. A Figura 9A mostra um gráfico do COP do sistema de R1233zd(E) através de uma faixa de diferentes temperaturas de resfriamento e com diferentes refrigerantes nos circuitos de refrigeração de baixa e de média temperatura.

[0203] A Tabela 8 mostra os benefícios do uso de um sistema de refrigeração distribuída inundado de três circuitos, conforme descrito em referência à Figura 2, com um trocador de calor adicional para fornecer as necessidades ("Opção 3") de ar condicionado (AC). Diferentes opções para os refrigerantes nas primeiras unidades de refrigeração para a caixa da Opção 3 são dadas. Os resultados para a Opção 3 são comparados com um sistema de refrigeração DX de R404A de exemplo comparativo com um sistema AC de R410A. As suposições para este exemplo são estabelecidas a seguir: ● Carga de MT: 67.000 W ● Carga de LT: 33.000 W ● Carga de AC: 100.000 W ● Temperatura de R1233zd 50°F Descrição Potência geral Potência relativa [kW] [% de R404A] R404A (Refrigeração) + R410A (AC) 76,1 100% Opção 3 com R744 para os primeiros 95% circuitos de refrigeração 72,5 Opção 3 com R290 para os primeiros 94% circuitos de refrigeração 71,7 Opção 3 com R1234yf para os primeiros 84% circuitos de refrigeração 63,9 Tabela 8

[0204] Os resultados na Tabela 10 mostram que todas as três variações dos sistemas de refrigeração distribuída inundados de quatro circuitos com trocador de calor adicional para necessidades de AC mostram potência mais baixa que o sistema de refrigeração DX de R404A de exemplo comparativo com um sistema

AC de R410A. Vantajosamente, isto significa que os sistemas de refrigeração distribuída inundados de três circuitos com trocadores de calor adicional para necessidades de AC usam menos potência (para a mesma capacidade de resfriamento). Vantajosamente, isto leva à redução no consumo de energia e a um aumento geral na eficiência do sistema.

[0205] Conforme anteriormente descrito, as linhas conectadas para o sistema de R1233zd inundado podem ser construídas com o uso de PVC ou outros plásticos de baixo custo já que a pressão de R1233zd é muito baixa. A Tabela 9 mostra as informações de compatibilidade do material de R1233zd com tipos comuns de plásticos. As amostras foram imersas em R1233zd por duas semanas em temperatura ambiente entre 24°C e 25°C. Depois da exposição das amostras a R1233zd, as amostras foram deixadas para exalar por 24 horas. Os pesos e os volumes das amostras foram tomados antes de serem imersos em R1233zd e depois do estágio de exalar: os resultados na tabela mostram a alteração de porcentagem média em peso e em volume para cada amostra de plástico. Pode ser visto a partir dos resultados mostrados na Tabela 11 que a alteração de porcentagem média em volume é menor que 5% para todos os tipos de plásticos testados. Visto que todos estes plásticos são plásticos comuns de baixo custo, pode ser, portanto, concluído a partir dos resultados mostrados na Tabela 9 que R1233zd(E) é compatível com um grande número de materiais plásticos comuns de baixo custo. De maneira útil, a capacidade de usar plásticos de baixo custo para conexão de linhas reduz os custos do sistema.

SUBSTRATO (Plásticos) ∆ DE % MÉDIA EM ∆ DE % MÉDIA EM

PESO VOLUME ABS 3,35% 3,55% DELRIN® 0,54% 0,61% HDPE 1,70% 1,19% NYLON 66 -0,09% -0,09% POLICARBONATO 3,55% 2,98%

Polieterimida ULTEM® 0,035% -0,52% PVDF KYNAR® 0,13% -0,27% TEFLON® 2,13% 3,93% POLIPROPILENO 4,96% 3,68% PVD TIPO 1 0,10% 0,04% PET 0,08% 0,015% Tabela 9

[0206] O nível de pressão dentro do sistema de refrigeração e a diferença de pressão eficaz entre o interior do sistema e o exterior (ambiente) do sistema têm um impacto direto sobre a taxa de vazamento potencial no caso de um vazamento. Vazamentos podem ocorrer por várias razões, incluindo: corrosão; perfuração acidental de linhas e componentes; e conexão inadequada de linhas. O uso de refrigerantes de pressão mais baixa reduz os níveis de pressão operacional dentro do sistema de refrigeração, reduzindo assim a diferença de pressão eficaz entre o interior e o exterior do sistema. Consequentemente, a taxa de vazamento é menor no caso de um vazamento, em comparação a quando refrigerantes de pressão mais alta são usados.

[0207] A Figura 10A mostra um gráfico de barras das pressões em kPa de vários refrigerantes diferentes. Fica claro a partir da Figura 10A que R32 tem o nível de pressão mais alto.

[0208] A Figura 10B mostra um gráfico de barras das taxas de vazamento em g/ano para vários refrigerantes diferentes. Como esperado a partir dos resultados mostrados na Figura 10A, R32 mostra a taxa de vazamento mais alta (visto que ele tem o nível de pressão mais alto).

[0209] A Tabela 10 mostra a pressão de vapor, taxa de vazamento e taxa de vazamento em relativa para os refrigerantes mostrados nas Figuras 13A e 13B. A taxa de vazamento relativa são as taxas de vazamento de vários refrigerantes diferentes em comparação com o refrigerante com a taxa de vazamento mais alta: R32.

Pressão de vapor a 20D Taxa de Taxa de Fluido [kPa] vazamento [g/ano] vazamento relativa R32 1.474,6 278,4 100% R1234yf 591,7 114,5 41% R134a 571,7 104,0 37% A1 453,7 69,3 25% A2 430,7 66,8 24% R1234ze(E) 427,3 68,9 25% Tabela 10

[0210] Refrigerantes têm diferentes classes de segurança baseadas nas suas características de toxicidade e inflamabilidade. Refrigerantes inflamáveis com uma classificação três têm inflamabilidade mais alta e, portanto, têm que seguir certas restrições de carga. A carga de refrigerante significa a quantidade de refrigerante no sistema. Classes de inflamabilidade mais baixa, como A2L, possibilitam maiores cargas de refrigerante e oferecem mais oportunidades de design para cargas aumentadas. A relação entre a inflamabilidade e a carga tem também um efeito sobre o potencial tamanho de compressor a ser usado no sistema e assim sobre a eficiência isentrópica do compressor a ser usado no sistema. A Figura 11 mostra um gráfico de eficiências isentrópicas sobre razões de pressão variáveis para um compressor de R290 e para um compressor de R134a. R290 é um refrigerante de classe de inflamabilidade mais alta do que R134a, e então cargas mais baixas de R290 são usadas. Consequentemente, o compressor de R290 é menor que o compressor de R134a.

[0211] A Tabela 11 demonstra que eficiências isentrópicas maiores são obtidas com o compressor de R134a maior do que com o compressor de R290 menor. Finalmente, a Tabela 13 mostra as eficiências isentrópicas e as razões de pressão para R290 e R134a em forma de tabela e para temperaturas de condensação variáveis.

R290 R134a

Temperatura de Eficiência Razão de Eficiência Razão de condensação isentrópica [%] pressão isentrópica [%] pressão [F] 70 35,8 2,24 46,3 2,59 75 37,5 2,40 49,5 2,82 80 38,8 2,58 52,5 3,06 85 40 2,76 55,2 3,32 90 41 2,96 57,6 3,59 95 41,8 3,16 59,7 3,88 100 42,5 3,38 61,3 4,19 105 43 3,60 62,5 4,52 110 43,3 3,84 63,3 4,86 115 43,5 4,09 63,7 5,23 120 43,5 4,34 63,7 5,61 125 43,5 4,61 63,2 6,02 130 43,3 4,90 62,4 6,44 135 42,9 5,19 61,2 6,89 140 42,4 5,50 59,8 7,36 Tabela 11

[0212] Onde for possível, sem aparente incompatibilidade técnica, características de diferentes disposições, modalidades ou aspectos revelados na presente invenção podem ser combinadas com algumas características opcionalmente sendo omitidas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de refrigeração para fornecer resfriamento ao pelo menos um nível de resfriamento de baixa temperatura e um nível de resfriamento de média temperatura, sendo que o dito sistema é caracterizado por compreender: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo um circuito de refrigeração de baixa temperatura, o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreendendo: (i) refrigerante de baixa temperatura consistindo essencialmente em HFO-1234yf; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante de média temperatura consistindo essencialmente em HFO-1234yf circulando no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de média temperatura; e

(c) um terceiro circuito de refrigeração disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dentre os ditos trocadores de calor de baixa temperatura e média temperatura a uma temperatura de cerca de 40°F a cerca de 80°F e sendo que o refrigerante no dito terceiro circuito de refrigeração consiste essencialmente em transHFO-1233zd.

2. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por ao menos um dentre o dito trocador de calor de baixa temperatura e o dito trocador de calor de média temperatura serem um trocador de calor inundado e sendo que o dito terceiro circuito de refrigeração compreende uma bomba para circular o dito refrigerante comum.

3. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada uma dentre as unidades de refrigeração de baixa temperatura e média temperatura ser disposta dentro de uma primeira área.

4. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por cada um dentre o dito refrigerante de baixa temperatura e os ditos refrigerante de média temperatura ser inflamável e sendo que o dito terceiro refrigerante é não inflamável.

5. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por o terceiro circuito de refrigeração estar disposto para liberar o dito terceiro refrigerante na ou próximo à dita unidade de refrigerante de baixa temperatura ou à dita unidade de refrigerante de média temperatura no caso de um vazamento do dito refrigerante de baixa temperatura ou do dito refrigerante de média temperatura.

6. Sistema de refrigeração para fornecer resfriamento ao pelo menos um nível de resfriamento de baixa temperatura e um nível de resfriamento de média temperatura, sendo o dito sistema caracterizado por compreender: (a) uma unidade de refrigeração de baixa temperatura compreendendo um circuito de refrigeração de baixa temperatura, o dito circuito de refrigeração de baixa temperatura compreendendo: (i) refrigerante de baixa temperatura circulando no dito sistema;

(ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de baixa temperatura; (iii) um evaporador de baixa temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de baixa temperatura evaporando-se o dito refrigerante de baixa temperatura e (iv) um trocador de calor de baixa temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de baixa temperatura; (b) uma unidade de refrigeração de média temperatura compreendendo um circuito de refrigeração de média temperatura, o dito circuito de refrigeração de média temperatura compreendendo: (i) refrigerante de média temperatura circulando no dito sistema; (ii) um compressor para comprimir o dito refrigerante de média temperatura; (iii) um evaporador de média temperatura para absorver calor de um espaço na unidade de refrigeração de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante de média temperatura; e (iv) um trocador de calor de média temperatura para rejeitar calor do dito refrigerante de média temperatura; e (c) um terceiro circuito de refrigeração que compreende: (i) um terceiro refrigerante consistindo essencialmente em transHFO- 1233zd; (ii) um compressor para comprimir o dito terceiro refrigerante; (iii) um evaporador inundado disposto para aceitar calor rejeitado de cada um dentre o dito refrigerante de baixa temperatura e o dito refrigerante de média temperatura nos ditos trocadores de calor de baixa e de média temperatura evaporando-se o dito refrigerante comum a uma temperatura de cerca de 50°F a cerca de 70°F.

7. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por cada um dentre os ditos refrigerantes de baixa temperatura e média temperatura ser selecionado do grupo que consiste em R744, um ou mais hidrocarbonetos de C2 a C4, R1234yf e combinações deles.

8. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o dito ao menos um dos refrigerantes de baixa temperatura e média temperatura consistir essencialmente em HFO-1234yf.

9. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o terceiro circuito de refrigeração compreender ao menos uma primeira ramificação que, quando em funcionamento, rejeita calor através de troca de calor com o ar ambiente e uma ramificação de compressor que, quando em funcionamento, rejeita calor para um sistema de refrigeração por compressão.

10. Sistema de refrigeração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o dito compressor na dita unidade de refrigeração de baixa temperatura ter uma potência nominal menor que cerca de 1 cavalo de potência, e sendo que o compressor na dita unidade de refrigeração de média temperatura tem uma potência nominal menor que cerca de 1 cavalo de potência.