BRPI0614166A2 - método para resfriamento e desumidificação de um primeiro fluxo de ar, aparelho para resfriamento de um primeiro fluxo de ar e veìculo - Google Patents

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Abstract

METóDO PARA RESFRIAMENTO E DESUMIDIFICAçXO DE UM PRIMEIRO FLUXO DE AR, APARELHO PARA RESFRIAMENTO DE UM PRIMEIRO FLUXO DE AR E VEìCULO Método para resfriamento de um primeiro fluxo de ar (50, 50', 50", 51) aplica as etapas do método de desumidificação de um segundo fluxo de ar (55, 55', 55", 56), a injeção de água no fluxo de ar desumidif içado para resfriar o segundo fluxo de ar e a passagem do primeiro e do segundo fluxos de ar através de um trocador de calor (40) para resfriar o primeiro fluxo de ar. O condensado obtido com a desumidificação do segundo e/ ou do primeiro fluxo de ar é usado para a injeção.

Description

MÉTODO PARA RESFRIAMENTO E DESUMIDIFICAÇÃO DE UM PRIMEIROFLUXO DE AR, APARELHO PARA RESFRIAMENTO DE UM PRIMEIROFLUXO DE AR E VEÍCULO
Campo Técnico da Invenção
A presente invenção se refere a um método e a umaparelho para resfriamento de um fluxo de ar.
Estado da Técnica
Sistemas de desumidificação são conhecidos na tecnologiadoméstica. Aqui é possível usar um aparelho como divulgadopor EP 1 521 040. De um fluxo de ar que circula através deuma primeira cavidade, umidade é extraída através de umamembrana permeável à água e/ ou permeável a vapor d'água.
Antes da troca de calor com o fluxo de ar a ser resfriado e ofluxo de ar de retorno desumidificado, um líquido é, então,adicionado a esse ar de retorno e evaporado, a fim de reduzira temperatura do fluxo de ar de retorno, a montante dotrocador de calor (resfriamento evaporativo).
EP 0 959 307 divulga um trocador de calor com placa desorção, cujo sorvente diluído é coletado por meio de umprocedimento complexo, reprocessado (dessorção poraquecimento e subseqüente resfriamento) e, então, passadode volta para o trocador de calor com placa.
WO 03/091632 divulga um condensador de ponto deorvalho, em que dois fluxos de ar são guiados além de umaparede condutora de calor. No processo, água é absorvida deum fluxo de ar em um revestimento higroscópico unilateral daparede e realimentada ao meio por evaporação. Isso resultaem resfriamento do outro fluxo de ar atrás da parede.
A US 6.434.963 descreve um aparelho de resfriamento ede aquecimento compreendendo um trocador de calor central.Nas saídas do trocador de calor, um circuito deresfriamento fechado é proporcionado o qual ainda resfria oar de abastecimento, o ar de retorno sendo ainda aquecido,assim. No aparelho da técnica anterior, água é adicionadaao ar viciado do compartimento de modo a esfriá-lo amontante do trocador de calor. A jusante do trocador decalor, mais água é adicionada ao ar de retorno,vantajosamente, por meio de uma almofada evaporativa, antesque o armazenamento de retorno passe através da seção deaquecimento do circuito de resfriamento. No lado do ar deabastecimento, a água que se condensa na seção deresfriamento do circuito de resfriamento é coletada e éreciclada para a almofada evaporativa. Um abastecimento deágua externo também está presente.
A US 2005/056042 descreve um aparelho similar como US6.434.963, em que água é injetada no ar de retorno acima dotrocador de calor, assim, fazendo com que as paredes dotrocador de calor sejam umedecidas. A coleta da água abaixodo trocador de calor permite um ciclo de água parcial, coma exceção do vapor d'água que permanece no ar de retorno.
Descrição da Invenção
Com base nesta técnica, o objetivo da invenção éaperfeiçoar um aparelho do tipo mencionado no começo de talmaneira que, completa ou parcialmente, a operação auto-suficiente do aparelho é, assim, permitida.
Em conseqüência, um método de resfriamento de umprimeiro fluxo de ar compreende as etapas dedesumidificação de um segundo fluxo de ar, a injeção de arno segundo fluxo de ar desumidificado, de modo a resfriar osegundo fluxo de ar, e passagem do primeiro e do segundofluxo de ar resfriado através de um trocador de calor demaneira a resfriar o primeiro fluxo de ar. No processo dedesumidificação do segundo fluxo de ar, condensado érecuperado, o qual é reutilizado na etapa de injeção.
Devido aos dados físicos, a injeção compreende aevaporação da água injetada.
Com a finalidade de aumentar a auto-suficiência,particularmente em instalações móveis, há a opção adicionalde o condensado a ser injetado ser recuperado por meio dedesumidificação de ar ambiente livre.
Um aparelho para resfriamento de um primeiro fluxo dear de acordo com a presente invenção compreende um aparelhode desumidif icação de ar para pelo menos um segundo fluxode ar, tendo uma estrutura permeável à água e/ ou permeávelao vapor d'água, que, através de meios de bombeamento, éconectada a um separador de condensado , um sistema deresfriamento através do qual o segundo fluxo de ardesumidificado pode ser passado e um trocador de caloratravés do qual os dois fluxos de ar podem ser passados demodo a resfriar o primeiro fluxo de ar. A água recuperadado separador de condensado é passada para o sistema deresfriamento com a finalidade de injetá-la (evaporação).
Em um aparelho de desumidificação de ar adicional, doparelho de acordo com a invenção, condensado adicional podeser recuperado do primeiro fluxo de ar resfriado.
Um aparelho de desumidif icação de ar pode ser usadopara recuperar condensado adicional do ar ambiente.
O aparelho adicional pode ser disposto em um veículo.
Nessa disposição, o fluxo de ar ao longo do aparelho dedesumidificação de ar adicional é gerado pelo movimento doveículo.
0 veículo, de preferência, é um veículo motorizado ouum reboque de um veículo motorizado, particularmente, depreferência, um dormobile, uma caravan, um caminhão, umreboque, um navio ou um avião.
Breve Descrição do Desenho
A invenção é explicada abaixo em mais detalhes comreferência ao desenho, em que: a Figura 1 mostra umarepresentação esquemática de uma modalidade da presenteinvenção.
Descrição de uma Modalidade
A figura 1, em uma representação esquemática, mostraum aparelho de acordo com a presente invenção. A função doaparelho de acordo com a invenção é explicada comreferência a essa representação esquemática. O aparelhopara resfriar o ar do compartimento é dotado de umamultiplicidade de ferramentas individuais que sãoconhecidas por aqueles habilitados na técnica e, portanto,não são discutidos aqui em detalhes.
Em um fluxo de ar referido como o primeiro fluxo dear, ar externo 50 é passado, como ar de abastecimento 51,através de vários elementos em um compartimento 60. O arexterno 50, que, no verão, freqüentemente, tem uma externaque seria desejável diminuir, é passado, tipicamente, viaum filtro de partículas grossas 38A e/ ou um filtroeletrostático 39B em um trocador de calor 40, um possíveldesenho do trocador de calor sendo aquele de um trocador decalor com placa, de acordo com WO 2004/085946. No trocadorde calor 40, o ar externo 50 é submetido a resfriamentopelo fluxo de ar resfriado 55", vantajosamente passadocontracorrente, e re-emerge como fluxo de ar resfriado 50'.O fluxo de ar resfriado 50' é, então, passado,vantajosamente, em um primeiro aparelho de desumidificaçãode ar 1. Nesse primeiro aparelho de desumidificação de ar1, umidade é extraída do fluxo de ar resfriado 50' que,agora, comparado com o ar externo 50 mais quente, tem umaumidade atmosférica relativa mais alta e o fluxo de arresfriado 50' deixa o aparelho de desumidificação de ar 1como um fluxo de ar resfriado e desumidificado 50". Pormeio de um ventilador 41, o fluxo de ar resfriado edesumidificado 50" é fornecido como ar de abastecimento 51para um compartimento 60, vantajosamente fechado, em que ascondições climáticas desejadas sejam obtidas. Emconseqüência, o ar de abastecimento 51 tem uma temperaturamais baixa do que o ar externo 50.
Em um fluxo de ar referido como o segundo fluxo de ar,iar de retorno 55 de um compartimento 60 é descarregado comoar de escapamento 56 para o ambiente através de várioselementos a serem aqui descritos depois. O ar de retorno55, que tem uma temperatura interior, é passado,tipicamente, do compartimento 60 fechado através de umfiltro de partículas grossas 38B e/ ou filtro eletrostático39B. O ar de retorno 55 entra em um segundo aparelho dedesumidif icação de ar 2 e deixa este como um fluxo de ardesumidificado 55' . Por meio de um ventilador 41, o fluxode ar desumidificado 551 é alimentado para o sistemaresfriamento 20. No sistema de resfriamento, o ardesumidificado 55' é resfriado. Em conseqüência, um fluxode ar resfriado 55" escapa do sistema de resfriamento. Notrocador de calor 40, a troca de calor ocorre entre o fluxode ar resfriado 55" e o ar externo quente 50. Após a trocade calor ter ocorrido, o fluxo de ar 55", agora maisquente, que foi resfriado previamente, deixa o trocador decalor como ar de escapamento 56, que é, então, descarregadopara o ambiente.
Os dois aparelhos de desumidificação de ar 1, 2 podemser de um desenho de acordo com EP 1 521 04 0 ou um aparelhocomparável. Os aparelhos de desumidificação de ar 1, 2, porexemplo, compreendem uma primeira cavidade 4 em cada caso,que é separada de uma segunda cavidade 5 por meio de umamembrana permeável à água e/ ou permeável ao vapor d'água3. Os fluxos de ar descritos acima, em cada caso, circulamatravés de uma primeira cavidade separada 4.
Em outras modalidades, dois aparelhos dedesumidif icação de ar separados 1, 2 podem serproporcionados ou apenas o aparelho de desumidificação 2 éproporcionado para o segundo fluxo de ar 55. Conformeindicado abaixo, um outro aparelho de desumidificação dear, não mostrado nos desenhos, também pode serproporcionado, o qual opera em ar ambiente, isto é,desumidifica este último. A finalidade disso, porém, não éo ar ambiente desumidificado, mas a recuperação docondensado. Isso pode ser obtido por meio de um separadorde água de condensação separado ou o separador de água decondensação 11, explicado em conjunto com os aparelhos dedesumidificação 1, 2.
Por meio de um vácuo parcial, por exemplo, gerado poruma bomba de vácuo 10, um vácuo parcial é gerado em umatubulação 6 e na segunda cavidade 5 do aparelho dedesumidificação de ar 1, 2. Através dessa tubulação 6, queé conectada à segunda cavidade 5 dos aparelhos dedesumidif icação de ar 1, 2, esse ar mais úmido édescarregado. 0 vácuo parcial faz com que uma mistura 100de ar e vapor d'água seja arrastada para o separador deágua de condensação 11. Por meio do separador de água decondensação 11, a mistura 100 é separada em ar 101 e água102. O ar 101 é descarregado no ambiente e a água 102 éalimentada através de um conduto 12 para uma bomba derecalque para pressão 13. Através de uma seção de condutoadicional 14, a água pressurizada 103 é fornecida para osistema de resfriamento 20.
No sistema de resfriamento 20, de um desenho, porexemplo, por exemplo, de acordo como WO 2004/085946, a águapressurizada 103 é atomizada por meio de um ou maispulverizadores, aumentando a umidade do fluxo de ardesumidificado 55'. No processo, a umidade relativa do arde escapamento aumenta e, como um resultado de o calor deevaporação ser absorvido, a temperatura do fluxo de ardesumidificado 55' cai, resultando no fluxo de ar resfriado55". A água em excesso é descarregada para o ambiente.
Alternativamente, ela pode ser coletada com a intenção dereciclagem da mesma para o sistema de resfriamento 20.
A recuperação de água de condensação 102 peladesumidif icação de um fluxo de ar 50' e/ ou 55' e,subseqüentemente, a sua reciclagem no sistema deresfriamento 20, permitem, completa ou parcialmente, aoperação auto-suficiente do aparelho de acordo com apresente invenção.
A instalação de um aparelho de desumidificação de aradicional (não mostrado nos desenhos) permite a recuperaçãode mais condensado. Nessa disposição, o aparelho não incluia cavidade 4, a membrana 3, portanto, sendo diretamentecontígua a um fluxo de ar. Esse aparelho é particularmentevantajoso, se o aparelho for montado em um veículomotorizado ou um reboque de um veículo motorizado, porexemplo, um dormobile, uma caravan, um caminhão, um reboqueou um avião. O fluxo de ar, neste caso, é um fluxo de arque circula além que é gerado pelo vento relativo doveículo. Em assim fazendo, o condensado para fins deinjeção é recuperado do ar ambiente livre.
Todos os referidos fluxos de ar, à parte do fluxo dear que circula além, são guiados em condutos ou dutosconhecidos por aqueles habilitados na técnica.
No inverno, a instalação também podem ser usada paraaquecer e umidificar os fluxos de ar 50, 50', 50". 0 fluxode ar 55', 55", então, não é resfriado no sistema deresfriamento 20. No trocador de calor 40, o fluxo de ar 50pode, em conseqüência, ser aquecido por meio de ar deretorno 55" mais quente. Além disso, umidade é absorvida doar de retorno 55 no segundo aparelho de desumidificação dear 2 e é alimentada através da tubulação 6 no primeiroaparelho de desumidif icação de ar 1. Por meio do primeiroaparelho de desumidificação de ar 1, umidade do fluxo de ar50' é aumentado. 0 aparelho pode ser combinado com umainstalação de aquecimento de caravan ou uma instalação deaquecimento de veículo motorizado.
0 aparelho de acordo com a figura 1 pode ser emcascata de maneira simples. A cascata mais simples é obtidapela disposição nos dutos, guiando os fluxos de ar 50 e 56,de um outro aparelho compreendendo, inclusivamente, osfiltros 38A, 39A e o trocador de calor 40, conformemostrado na representação no lado esquerdo da figura 1 eaté e incluindo o ventilador 41 e os filtros 38B, 39B,conforme mostrado no lado direito da figura 1, de talmaneira que o duto para o ar de abastecimento 51 éconectado ao referido duto 50 e o duto do ar de retorno 55é conectado ao ar de escapamento do aparelho anterior.
Desse modo, é possível, em um número de etapas, de um modogeral, reduzir a temperatura até uma extensão maior. Cadaum dos aparelhos pode, então, ser auto-suficiente, à partede seus condutores de abastecimento de eletricidade, osdutos 101 para a descarga do ar são combinados,vantajosamente. A vantagem dessa disposição em cascata ésua simplicidade, uma vez que aparelhos de construçãoidêntica podem ser usados. Se uma unidade falhar, aoperação do aparelho como um todo não é afetada por si, umavez que, por exemplo, os ventiladores 41 dos outrosaparelhos continuarão a manter o movimento de ar e, se umcircuito de água estiver para falhar, o resfriamento dosoutros elementos e cascata continua a funcionar.
Em uma disposição em cascata mais simples, a cascata élimitada ao aparelho de desumidificação de ar 2, junto como sistema de injeção 20 e o trocador de calor 40. Osventiladores 41, os filtros 38A, 39A, 38B, 39B e oseparador de água 11, igualmente, pode ser proporcionadocomo um item simples para todo o aparelho. Naquele caso, oar de retorno 55, então, passa, sucessivamente, através dosconjuntos 2, 2 0 e 40, enquanto o ar externo 50, em cadacaso, é passado somente através do segundo duto do trocadorde calor 40, opcionalmente também através do aparelho dedesumidificação de ar 1.
Relação de Símbolos de Referência
1 aparelho de desumidificação de ar
2 aparelho de desumidificação de ar
3 membrana permeável à água e/ ou permeável avapor d1 água
4 primeira cavidade
5 segunda cavidade
6 tubulação
10 bomba de vácuo
11 separador de água de condensação
12 conduto
13 bomba de recalque para pressão
14 conduto
20 sistema de resfriamento
3 8A filtro de partículas grossas39A filtro eletrostático
38B filtro de partículas grossas39B filtro eletrostático40 trocador de calor
41 ventilador50 ar externo50' fluxo de ar resfriado50" fluxo de ar resfriado desumidificado51 ar de abastecimento
55 ar de retorno
55' fluxo de ar desumidificado55" fluxo de ar resfriado
56 ar de escapamento60 compartimento100 mistura de ar e água de condensação
101 ar
102 água
103 água pressurizada

Claims (14)

1. Método para resfriamento e desumidificação de umprimeiro fluxo de ar (50, 50' , 50", 51), o métodocaracterizado pelo fato de compreender as etapas de:A) passagem de um segundo fluxo de ar (55, 55', 55", 56) através de um primeiro aparelho de desumidificação dear (2) para desumidificação do segundo fluxo de ar e obterágua como um condensado;B) injeção de água no segundo fluxo de ardesumidificado para resfriamento do segundo fluxo de ar;C) passagem do segundo fluxo de ar desumidificado eresfriado nas etapas AeBeo primeiro fluxo de ar atravésde um trocador de calor para resfriar o primeiro fluxo dear, em que a água obtida quando da desumidif icação dosegundo fluxo de ar na etapa A é usada na etapa B parainjeção.
2. Método, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o primeiro fluxo de arresfriado na etapa C é passado através de um segundoaparelho de desumidificação de ar para a desumidificação doprimeiro fluxo de ar resfriado e para a obtenção de águacomo um condensado, e em que também a água obtida ao fazerisso é usada na etapa B para injeção.
3. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o arambiente livre é desumidificado a fim de obter mais águacomo condensado para a etapa B.
4. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que,antes da etapa A, o segundo fluxo de ar é passado atravésde um eletro filtro para a limpeza do segundo fluxo de ar.
5. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3 e 4, caracterizado pelo fato de que,antes da etapa C, o primeiro fluxo de ar é passado atravésde um filtro de partículas grossas e um eletro filtro paraa limpeza de um primeiro fluxo de ar.
6. Método, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato deque o primeiro aparelho de desumidificação de ar compreendeuma primeira cavidade através da qual o segundo fluxo de aré passado e na qual é separado por um estrutura permeável avapor d'água de uma segunda cavidade do primeiro aparelhode desumidificação de ar, e em que é aplicada uma pressão àsegunda cavidade do primeiro aparelho de desumidificaçãocom a finalidade de obter a referida água.
7. Método para resfriamento e desumidificação de umprimeiro fluxo de ar, o método caracterizado pelo fato decompreender as etapas de:A) passar um segundo fluxo de ar através de umprimeiro eletro filtro para a limpeza do segundo fluxo dear e através da primeira cavidade de um aparelho dedesumidificação de ar, o qual é separado por uma estruturapermeável a vapor d'água de uma segunda cavidade doaparelho de desumidificação de ar, para a desumidificaçãodo segundo fluxo de ar limpo e obtenção de água comocondensado;B) injeção de água no segundo fluxo de ardesumidificado para resfriamento do segundo fluxo de ar,C) passar o primeiro fluxo de ar através de umprimeiro filtro de partículas grossas e um segundo eletrofiltro para limpeza do primeiro fluxo de ar; eD) passar o primeiro fluxo de ar limpo na etapa C eo segundo fluxo de ar limpo, desumidificado e resfriado nasetapas AeB através de um trocador de calor para resfriaro primeiro fluxo de ar, em quea água obtida na desumidificação do segundo fluxo dear da etapa A é usado na etapa B para injeção.
8. Aparelho para resfriamento de um primeiro fluxode ar (50, 50', 50", 51), caracterizado pelo fato decompreender:um primeiro filtro de partículas grossas (38A) e umprimeiro eletro filtro (3 9A) para limpeza do primeiro fluxode ar ;um segundo filtro de partículas grossas (38B) e umsegundo eletro filtro (3 9B) para limpeza do segundo fluxode ar (55, 55', 55", 56) ;um aparelho de desumidif icação de ar (2) para osegundo fluxo de ar limpo, tendo uma primeira cavidade (4)e uma segunda cavidade (5), que são separadas uma da outrapor uma estrutura permeável a vapor d'água (3), em que osegundo fluxo de ar pode circular através da primeiracavidade;um separador de água de condensação (11) , que éconectado através de uma tubulação (6) com a segundacavidade (5) do aparelho de desumidif icação de ar (2) parao segundo fluxo de ar;meio de bomba (10) disposto na tubulação;um sistema de resfriamento (20), através do qual osegundo fluxo de ar desumidificado (55') pode circular;um conduto (12) e uma bomba de recalque para pressão(13) dispostos no conduto para alimentação de água obtidano separador de água de condensação (11) para o sistema deresfriamento (20) ; eum trocador de calor (4 0) para trocar calor entre oprimeiro fluxo de ar limpo (50) e o segundo fluxo de arlimpo, desumidificado e resfriado (55").
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de compreender ainda um aparelho dedesumidif icação de ar (1) para o primeiro fluxo de ar,tendo uma primeira cavidade (4) e uma segunda cavidade (5),que são separadas uma da outra por uma estrutura permeávela vapor d'água (3), em que o primeiro fluxo de ar podecircular através da primeira cavidade, em que a segundacavidade (5) do aparelho de desumidif icação de ar (1) parao primeiro fluxo de ar é conectada com a tubulação (6).
10. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 8 ou 9, caracterizado pelo fato de aindacompreender um aparelho de desumidificação de ar adicionalpara obter mais água do ar ambiente e fornecer ao sistemade resfriamento (20).
11. Aparelho, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelofato de ainda compreender:um aparelho de desumidificação de ar adicional para osegundo fluxo de ar, tendo uma primeira cavidade (4) e umasegunda cavidade (5) , que são separadas uma da outra poruma estrutura permeável a vapor d'água (3), em que osegundo fluxo de ar pode circular através da primeiracavidade;um sistema de resfriamento adicional (20) para osegundo fluxo de ar;um trocador de calor adicional (40) para a troca decalor entre o primeiro fluxo de ar resfriado e o segundofluxo de ar.
12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de compreender ainda:um aparelho de desumidificação de ar adicional para oprimeiro fluxo de ar resfriado, com uma primeira cavidade(4) e uma segunda cavidade (5) , que são separadas uma daoutra por uma estrutura permeável a vapor d'água (3), emque o primeiro fluxo de ar resfriado pode circular atravésda primeira cavidade.
13. Veiculo caracterizado pelo fato de compreender umaparelho de acordo com a reivindicação 6.
14. Veiculo, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato do veiculo ser um veiculomotorizado, um reboque de um veículo motorizado, umdormobile, uma caravan, um caminhão, um navio ou um avião.
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