EP1902263A2 - Method for refrigerating a thermal load - Google Patents

Method for refrigerating a thermal load

Info

Publication number
EP1902263A2
EP1902263A2 EP06794443A EP06794443A EP1902263A2 EP 1902263 A2 EP1902263 A2 EP 1902263A2 EP 06794443 A EP06794443 A EP 06794443A EP 06794443 A EP06794443 A EP 06794443A EP 1902263 A2 EP1902263 A2 EP 1902263A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
evaporator
source
storage tank
fluid
supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP06794443A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Didier Alo
Jean-Pierre Germain
Jean-Yves Thonnelier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Original Assignee
Air Liquide SA
LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Liquide SA, LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude filed Critical Air Liquide SA
Publication of EP1902263A2 publication Critical patent/EP1902263A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F25B9/008Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant being carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B45/00Arrangements for charging or discharging refrigerant
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D16/00Devices using a combination of a cooling mode associated with refrigerating machinery with a cooling mode not associated with refrigerating machinery
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25DREFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D3/00Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies
    • F25D3/10Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies using liquefied gases, e.g. liquid air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/06Compression machines, plants or systems characterised by the refrigerant being carbon dioxide
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit

Definitions

  • the present invention relates to the field of the production of cold, including mechanical type and cryogenic type, and is particularly interested in applications in the field of food processing, such as freezing and freezing.
  • Mechanical refrigerants have long used ammonia (NH 3 ) or HCFCs (hydrochlorofluorocarbons) or HFCs (hydro-fluoro-carbons) as the refrigerant.
  • CO 2 can also be used as a two-phase refrigerant fluid in combination with a compression cycle using a refrigerant, for example ammonia.
  • the new cascade system generations consist of two distinct compression assemblies: o the high-pressure circuit using as refrigerant ammonia or any other refrigerant suitable for cooling by the ambient environment or a cold source (temperature between 10 and 30 ° C) and the low pressure circuit using carbon dioxide to supply the evaporator producing the useful cold.
  • mechanical cold generally means a cold production system using a condensable steam compression cycle, and a “cryogenic cold” system.
  • EEMPLICITY KEY (RULE 26) a system producing cold from the phase change of a cryogenic fluid in an open circuit.
  • cryogenic uses the frigories released by the phase change of a cryogenic fluid, for example the sublimation of the carbon dioxide or the vaporization of liquid nitrogen.
  • This technology works with open circuit ie lost fluids. The amount of investment is thus minimized.
  • the cold called “mechanical” uses the frigories released by the expansion of a refrigerant, for example carbon dioxide. This technology works in a closed circuit with a constant fluid load. The amount of investment is higher because it is necessary to provide the compression groups. It is conceivable that moving from a mechanical cold production system to a cryogenic system and vice versa, or mixing the two systems would provide the user with greater flexibility.
  • any mechanical assembly requires periods of downtime to ensure their maintenance. It is generally accepted to stop the refrigeration production unit (ie the compressors) and the refrigeration system (the freezer) approximately 4 weeks per year to maintain the compressors and the various freezer components. During this maintenance period, the installation no longer produces.
  • the possibility of working momentarily thanks to a cryogenic fluid would have the advantage of:
  • cryogenic cold increases the cold production capacity of the mechanical system
  • the final "wanted” cooling effect may be due to mechanical cold and cryogenic cold or only due to one of the two systems.
  • the system that does not contribute directly to the “wanted” refrigeration effect is used to allow the other system to operate under extended conditions (power, temperature).
  • the present invention seeks to provide a device in which, on the contrary, the "consumable" cryogenic fluid is CO 2 and is mixed with the fluid of the mechanical system which supplies the evaporator of the installation using cold to cool a thermal load.
  • the latter fluid is also CO 2 whether it is the refrigerant "recycled” or the refrigerant fluid. This additional injection of CO 2 operates before producing cold in the evaporator.
  • the proposed solution consists in mixing the fluids coming from an open circuit using CO2 as a cryogenic fluid and a closed circuit using CO2 as a refrigerant or as a refrigerant.
  • the present invention relates to a method of refrigeration of one or more heat loads according to which there is a first source of CO 2 from a mechanical cooling system, and where one or more evaporators are fed to from this first source in order to carry out the evaporation of the CO 2 and thus cool said one or more heat loads, and characterized in that there is a second source of CO 2 , constituted by a cryogenic storage of CO2, and in that a supply of CO 2 is made from said second source, so that the flow of fluid supplying the evaporator or evaporators is a liquid CO 2 mixture from said first source and liquid CO 2 from said second source.
  • a method of refrigerating one or more heat loads in which there is a first source of CO 2 from a mechanical cooling system, and where one or more evaporators are supplied from this first source to evaporation of the CO 2 therefrom and thereby cooling said one or more heat loads characterized in that a second source of CO 2 , constituted by a cryogenic storage of CO 2 , is available, and in that the a supply of CO 2 is made from said second source, so that the flow of fluid supplying the evaporator or evaporators is a mixture of liquid CO 2 from said first source and liquid CO 2 from said second source; source.
  • the mechanical cooling system proceeds with the steps of:
  • an amount of CO 2 substantially equivalent to that corresponding to said CO 2 supply is fed to the outside according to one or each combination in the following ways: i) the fluid or a part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is directed towards said storage tank and from this tank is made the extraction and evacuation of said CO 2 flow to be discharged to the outside; j) the part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is separated and discharged to the outside, the remainder being directed towards either said storage tank or towards said compression step; said supply of CO 2 from said second source is carried out in said storage tank where it is mixed with CO 2 originating from said evaporator or said expansion step.
  • an amount of CO 2 substantially equivalent to that corresponding to said CO 2 supply is exhausted to the outside, one or each combined in the following ways: i) the fluid or a portion of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is directed towards a storage tank and is made from this reservoir the extraction and evacuation of said CO 2 flow to be discharged to the outside; j) the part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is separated and evacuated to the outside, the remainder being directed towards either said storage tank or to a condensation stage by a a cold source produced by a vapor compression system and the liquid thus condensed is then stored in the storage tank; and one proceeds to said supply of CO 2 from said second source into the storage tank where it is mixed with CO 2 from the evaporator (s) or said condensation step.
  • the amount of CO 2 present in the circuit is between two predetermined operating limits.
  • the important point is to ensure that the amount of CO 2 present in the circuit does not increase to infinity without control (because of the contribution of CO2 of cryogenic origin) , which would be unimaginable, on the contrary the amount of CO 2 present in the circuit remains substantially constant or at least remains between two acceptable and predetermined operating limits. It is therefore necessary to evacuate towards the outside of the circuit a quantity of CO2 substantially equivalent to that which has been admitted into the circuit and which was of cryogenic origin.
  • the whole of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) (from the installation using cold to cool a heat load) can be sent to a non-cryogenic storage tank (tank from which the evaporators are fed), and realizes the reservoir extraction and evacuation of the flow to be discharged to the outside;
  • the useful cold is produced by the evaporation of a CO 2 flow rate, resulting from the mixing of a flow rate from a cryogenic storage of CO 2 and a CO 2 flow rate obtained by a mechanical system. .
  • the "global" CO 2 flow produces useful refrigeration in an evaporator located at the facility using cold to cool a load.
  • the total flow of CO 2 is separated into two flow rates, one substantially equal to the flow rate that came from the cryogenic storage, the other equal to the flow rate that came from the mechanical cold.
  • the regulation of the mixed cryogenic CO 2 flow rate and of the separated CO2 flow rate is carried out respectively by the opening of a supply valve from the storage and by the opening of the CO extraction valve. 2 .
  • These valves are controlled for example:
  • the flow rate which corresponds substantially to that which came from the cryogenic storage is evacuated directly into the atmosphere or indirectly through an oil separation phase if necessary.
  • the coupling of the two circuits can be achieved in different ways, and in particular: 1. In the case where the CO? of the mechanical system is the fluid friqoriqangeange:
  • the mixture of the two CO 2 flows can be achieved:
  • the mixture of the two CO 2 flows can be achieved:
  • the coupling of the two circuits must be regulated so that the amount of CO 2 present in the closed circuit remains substantially constant or at least between two acceptable operating limits.
  • the mixed cryogenic CO 2 flow rate regulation and the separated CO 2 flow rate are achieved, for example, by the opening of a supply valve from the storage and by the opening of the CO 2 extraction valve.
  • These valves can be ordered for example either:
  • FIG. 1 is a schematic representation of an example of a mechanical cold system (two sets of compression);
  • FIG. 2 is a schematic representation of a cryogenic cold system
  • FIG. 3 is a schematic representation of an installation suitable for the implementation of the invention.
  • FIG. 4 is a schematic representation of a second installation that is suitable for implementing the invention (mixing of the fluids coming from the open circuit using CO 2 as a cryogenic fluid and of the closed circuit also using CO 2 as a refrigerant fluid; -carrier).
  • FIG. 5 is a schematic representation of a third installation suitable for the implementation of the invention.
  • FIG. 6 is a schematic representation of a 4th installation suitable for the implementation of the invention.
  • a thermal load for example a freezer
  • the thermal load can be spread over several uses each having an evaporator (2) where the CO 2 produces a cooling effect by evaporation.
  • the CO 2 heat exchanger / evaporator delivering the cold to the thermal load by evaporation of CO 2 and via an intermediate fluid (usually air), the evaporation of CO 2 typically takes place between 5, 2 bar and 26.5 bar and preferably between 5.5 bar and 10 bar.
  • - In 3 a storage tank for CO 2 in the liquid phase; its operating pressure is that of the CO 2 evaporator, with the pressure drops close to it.
  • - In 4 a CO 2 circulation pump for feeding the evaporator or evaporators.
  • circuit breaker valves circuit breaker valves.
  • a low-temperature vapor compression system using CO 2 as a refrigerant (the CO 2 vapors are compressed by the compressor 9 and are condensed in an evapo-condenser exchanger 10, at a temperature typically between -2O 0 C and -1O 0 C.
  • the liquid obtained undergoes a loss of pressure in an expansion member 11 where a fraction of CO 2 vaporizes allowing cooling of the flow of CO 2 between -56 0 C and -1O 0 C
  • the CO 2 obtained is accumulated in the tank 3 at the low pressure of the circuit.
  • a high-temperature vapor compression system using a refrigerant such as ammonia (NH3), or HFC R404, R410, or any other fluid adapted to condense CO 2 by vaporizing (between -30 ° C); C and -5 0 C preferably) and condensing at the high pressure of the circuit between 15 0 C and 45 0 C preferably.
  • a refrigerant such as ammonia (NH3), or HFC R404, R410, or any other fluid adapted to condense CO 2 by vaporizing (between -30 ° C); C and -5 0 C preferably) and condensing at the high pressure of the circuit between 15 0 C and 45 0 C preferably.
  • a heat exchanger to condense the CO 2 by heat transfer to the high temperature circuit (the CO 2 condensing between -28 0 C and -10 0 C preferably).
  • the thermal load to be cooled (1) is cooled by a cascade vapor compression cycle with CO2 at low temperature as the refrigerant.
  • the advantage of a cascade is to achieve a high energy efficiency when the total temperature difference between the low temperature evaporator and the high temperature condenser is high.
  • the evaporation temperature of the CO 2 is adjusted for the use of the required cooling between -56 ° C. and -1 ° C.
  • the heat exchange between the CO 2 condenser and the evaporation of the high pressure circuit takes place at an optimized temperature depending on the refrigerant of the high temperature circuit and the total temperature difference and is generally between -28 0 C and -5 0 C.
  • the CO 2 in the low temperature circuit circulates in closed circuit.
  • cryogenic CO 2 storage tank at a pressure typically between 15 and 30 bar preferably.
  • At 21 a valve regulating the flow of liquid CO 2 .
  • At 22 an expansion member passing the CO 2 from the storage pressure to the operating pressure in the evaporator ie typically between 5.2 bar and 26.5 bar and preferably between 5.5 bar and 10 bar. bar.
  • the CO 2 tank is used to supply one or more evaporators for cooling the thermal load or charges.
  • the flow rate (s) are regulated according to a temperature or a pressure.
  • the CO 2 evaporates in an evaporator or several between -56 0 C and -1O 0 C.
  • the vaporized CO 2 is released into the atmosphere via an extraction duct.
  • Fig. 3 is a schematic representation of one embodiment of the present invention.
  • the heat load or charges are cooled by the evaporation of CO2 in one or more evaporators 2.
  • the liquid CO 2 feeding the evaporator (s) is supplied by a cascade system 31 with vapor compression comparable to that described in the of FIG. 1, and by a cryogenic storage of CO 2 32.
  • the two liquid CO 2 supply means are connected to the accumulation tank 3 of the low temperature circuit of the cascade system where the two CO 2 streams are mixed together. .
  • the CO 2 resulting from the condensation of the low temperature circuit is expanded in the member 11 and accumulates in the tank 3.
  • the CO 2 of the cryogenic storage is regulated in flow by the valve 21 and is expanded by the member 22 at the pressure of the tank 3.
  • the circulation pump 4 is used to supply the evaporator (s) cooling the thermal load (s).
  • the pump must be sized to circulate a flow equal to the sum of the CO2 flow rates provided by the cryogenic storage 32 and the low temperature compression circuit 7.
  • the same is true for the evaporator or evaporators 2 which are dimensioned at the same time. help from the sum of CO 2 flows.
  • the additional cooling power is supplied by the flow of CO2.
  • CO 2 from cryogenic storage 32 The quantity of CO 2 injected into the tank 3 must be evacuated after evaporation of the liquid by means of an extraction circuit 33.
  • the CO 2 flow rate provided by the storage 32 can provide from 0 to 100% of the cooling capacity related to the heat load or charges.
  • the CO 2 coming from the storage will make it possible to supplement the cooling capacity of the compression system during peak production so as not to oversize the latter.
  • the CO 2 of the cryogenic storage can ensure 100% of the refrigeration requirements, which prevents the production stoppage.
  • the operating pressures and temperatures of the compression cascade system and the cryogenic storage are for example comparable to those already indicated with reference to FIGS. 1 and 2 above.
  • FIG. 4 illustrates another example of implementation of the invention.
  • the heat load or charges are cooled by one or two evaporators using CO 2 .
  • the liquid CO 2 is provided, on the one hand, by the liquefaction of all or part of the CO 2 vapors from the evaporator (s) 2, condensation produced in the exchanger 41, and on the other hand by the CO 2 from cryogenic storage.
  • the CO 2 flowing through the evaporator (s) and the condenser 41 is called a "coolant" fluid.
  • a cold production system 40 (compression system using CO 2 or other refrigerants in cascade or not) allows the liquefaction of CO 2 from or evaporators 2.
  • the liquefaction of CO 2 can take place in a exchanger separate storage tank 3 (as is the case of this Figure 4) or in this tank via an exchanger (as is the case in the context of Figure 6).
  • CO 2 of the cryogenic storage is similar to that of FIG. 3.
  • a reserve 3 allows the mixing of the two streams of CO 2 and two extraction lines 42 make it possible to extract a quantity of CO 2 equal to that coming from the cryogenic storage and to evacuate it to the outside ambient air.
  • This extraction is carried out downstream of the evaporator 2 (on the line returning to the tank 3) and / or directly on the tank 3. This second case forces the condenser 41 not to completely condense the flow of CO 2 .
  • the compression system producing the cooling effect to totally or partially cool the heat load is consisting of the compressor 56, a condenser 57, a high pressure tank 58, an expansion member 54 and one (or more) evaporators 50.
  • the refrigerant is CO2.
  • the cryogenic storage of CO2 51 is connected to the storage tank 58 via a pipe equipped with a flow control valve 52 and an expansion device 53.
  • the CO 2 mixes with that of the system in the reservoir 58.
  • the device operates in the modes previously described, the CO 2 of the cryogenic storage being able to provide from 0 to 100% of the refrigerating needs but preferably is used to supplement the cooling capacity of the compression system during peak production or shutdown of this system. latest.
  • the CO 2 coming from the cryogenic storage is vaporized partially by the expansion in the member 53.
  • the vapor is evacuated from the reservoir 58 by an extraction line 59.
  • the liquid CO 2 accumulated in the reservoir 58 is expanded in the expansion 54 and is evaporated in the evaporator 50.
  • an extraction (55) CO 2 vapor is installed to reject the CO 2 introduced by the cryogenic storage.
  • the extractions 55 and 59 are adjusted so that the amount of CO 2 extracted is equal to that of the CO 2 introduced by the cryogenic storage.
  • the condenser 57 is cooled by a compression system forming a cascade as explained for Figure 3 and not re-detailed here.

Abstract

The invention concerns a method for refrigerating one or more thermal loads which consists in providing a first CO<SUB>2</SUB> source derived from a mechanical cold system, and in feeding one or more evaporators from said first source so as to cause the CO<SUB>2</SUB> to evaporate thereby cooling said one or more thermal loads. The method is characterized in that it consists in providing a second CO<SUB>2</SUB> source, consisting of a cryogenic storage of CO<SUB>2</SUB>, and in inputting CO<SUB>2</SUB> from said second source, so that the flow rate of fluid feeding the evaporator(s) is a mixture of liquid CO<SUB>2</SUB> derived from said first source and liquid CO<SUB>2</SUB> derived from said second source.

Description

Procédé de réfrigération d'une charge thermique. Process for refrigerating a heat load
La présente invention concerne le domaine de la production de froid, notamment de type mécanique et de type cryogénique, et s'intéresse en particulier aux applications au domaine des traitements de produits alimentaires, telles les surgélations et congélations. Les productions frigorifiques mécaniques ont très longtemps utilisé comme fluide frigorigène l'ammoniac (NH3) ou les HCFC (hydro-chloro-fluoro- carbones) ou encore les HFC (hydro-fluoro-carbones).The present invention relates to the field of the production of cold, including mechanical type and cryogenic type, and is particularly interested in applications in the field of food processing, such as freezing and freezing. Mechanical refrigerants have long used ammonia (NH 3 ) or HCFCs (hydrochlorofluorocarbons) or HFCs (hydro-fluoro-carbons) as the refrigerant.
Mais on sait que les législations environnementales, en évoluant, ont pénalisé l'utilisation de ces fluides, soit pour des questions de sécurité, particulièrement pour l'ammoniac ; soit pour des questions environnementales comme c'est le cas pour les HCFC et CFC.But we know that environmental legislation, evolving, penalized the use of these fluids, either for safety issues, especially for ammonia; for environmental issues as is the case for HCFCs and CFCs.
Les fabricants de systèmes frigorifiques ont donc été amenés à rechercher d'autres fluides frigorigènes plus en adéquation avec les législations et ont alors porté leur attention sur les fluides dits « naturels, tels le dioxyde de carbone, l'air, l'eau ... Leur choix s'est porté en particulier sur une combinaison NH3 + CO2 associés dans un cycle en cascade qui permet l'obtention de puissance frigorifique à des températures d'évaporation comprises préférentiellement entre - 20 et - 55 0C.Manufacturers of refrigeration systems were therefore led to look for other refrigerants more in line with legislation and then focused their attention on so-called "natural fluids, such as carbon dioxide, air, water .. Their choice was focused in particular on a combined NH 3 + CO2 combination in a cascade cycle which makes it possible to obtain cooling capacity at evaporation temperatures preferably comprised between -20 and -55 ° C.
Le CO2 peut également être employé comme fluide frigo-porteur diphasique en association d'un cycle à compression utilisant un fluide frigorigène par exemple l'ammoniac.CO 2 can also be used as a two-phase refrigerant fluid in combination with a compression cycle using a refrigerant, for example ammonia.
Les nouvelles générations de système à cascade se composent de deux ensembles de compression distincts : o le circuit haute pression utilisant comme fluide frigorigène l'ammoniac ou tout autre fluide frigorigène adéquat pour être refroidi par le milieu ambiant ou une source froide (température entre 10 et 300C) et o le circuit basse pression utilisant le dioxyde de carbone pour alimenter l'évaporateur produisant le froid utile.The new cascade system generations consist of two distinct compression assemblies: o the high-pressure circuit using as refrigerant ammonia or any other refrigerant suitable for cooling by the ambient environment or a cold source (temperature between 10 and 30 ° C) and the low pressure circuit using carbon dioxide to supply the evaporator producing the useful cold.
A titre de rappel, on sait que l'on entend généralement par l'expression système à « froid mécanique » un système de production de froid utilisant un cycle à compression de vapeur condensable, et par système à « froid cryogénique »As a reminder, it is known that the term "mechanical cold" system generally means a cold production system using a condensable steam compression cycle, and a "cryogenic cold" system.
iϋILLE DE EEMPLiCEKEiT (RÈGLE 26) un système produisant du froid à partir du changement de phase d'un fluide cryogénique dans un circuit ouvert.EEMPLICITY KEY (RULE 26) a system producing cold from the phase change of a cryogenic fluid in an open circuit.
Pour le refroidissement, le croûtage ou encore la congélation de produits alimentaires, deux types de technologies sont couramment employées : - Le froid appelé « cryogénique », utilise les frigories libérées par le changement de phase d'un fluide cryogénique, par exemple la sublimation du dioxyde de carbone ou la vaporisation de l'azote liquide. Cette technologie fonctionne à circuit ouvert c'est à dire à fluides perdus. Le montant des investissements se trouve ainsi minimisé. - Le froid appelé « mécanique » utilise les frigories libérées par la détente d'un fluide frigorigène, par exemple le dioxyde de carbone. Cette technologie fonctionne en circuit clos avec une charge de fluide constante. Le montant des investissements est plus élevé car il faut prévoir les groupes de compression. On conçoit que passer d'un système de production de froid mécanique à un système cryogénique et vis versa, ou encore mixer les deux systèmes fournirait à l'utilisateur une flexibilité plus grande.For the cooling, crusting or freezing of food products, two types of technologies are commonly used: - The cold called "cryogenic", uses the frigories released by the phase change of a cryogenic fluid, for example the sublimation of the carbon dioxide or the vaporization of liquid nitrogen. This technology works with open circuit ie lost fluids. The amount of investment is thus minimized. - The cold called "mechanical" uses the frigories released by the expansion of a refrigerant, for example carbon dioxide. This technology works in a closed circuit with a constant fluid load. The amount of investment is higher because it is necessary to provide the compression groups. It is conceivable that moving from a mechanical cold production system to a cryogenic system and vice versa, or mixing the two systems would provide the user with greater flexibility.
Ainsi par exemple, les industriels qui ont fait le choix d'une installation de froid mécanique pourraient, pendant une période donnée, utiliser le surgélateur avec une source de frigories cryogénique, ce qui présenterait notamment l'avantage d'améliorer l'échelonnement des investissements pendant la période de lancement du produit congelé sur le marché.For example, industrialists who have chosen a mechanical cooling system could, for a given period of time, use the deep-freezer with a source of cryogenic refrigerants, which would have the advantage of improving the staggering of investments. during the launch period of the frozen product on the market.
En effet, le montant des investissements pour une unité de surgélation avec une production de froid mécanique se décompose en deux parts sensiblement équivalentes entre le surgélateur et l'installation frigorifique. Il pourrait être intéressant pour les industriels de minimiser leurs investissements en remplaçant la production frigorifique par un stockage cryogénique, l'investissement de la production frigorifique ne se faisant que lorsque les besoins frigorifiques nécessaires pour assurer la production ne permet plus au système cryogénique d'être compétitif, ce qui peut aussi avoir comme avantage de minimiser les risques financiers pendant la période de lancement du produit. Par ailleurs, tout ensemble mécanique nécessite des périodes d'arrêt pour assurer leur entretien. Il est communément admis d'arrêter l'ensemble de production frigorifique (i.e les compresseurs) et l'installation frigorifique (le surgélateur) environ 4 semaines par an pour assurer la maintenance des compresseurs et des différents composants du surgélateur. Pendant cette période d'entretien, l'installation ne produit plus. La possibilité de fonctionner momentanément grâce à un fluide cryogénique aurait l'avantage de :Indeed, the amount of investment for a freezing unit with a production of mechanical cold is broken down into two substantially equivalent parts between the deep freeze and the refrigeration plant. It could be interesting for manufacturers to minimize their investments by replacing refrigeration production with cryogenic storage, the investment of refrigeration production being done only when the refrigeration requirements necessary to ensure production no longer allow the cryogenic system to be competitive, which may also have the advantage of minimizing financial risks during the product launch period. Moreover, any mechanical assembly requires periods of downtime to ensure their maintenance. It is generally accepted to stop the refrigeration production unit (ie the compressors) and the refrigeration system (the freezer) approximately 4 weeks per year to maintain the compressors and the various freezer components. During this maintenance period, the installation no longer produces. The possibility of working momentarily thanks to a cryogenic fluid would have the advantage of:
- Permettre une production continue sans les arrêts dus aux périodes d'entretien. - Intervenir en secours des productions frigorifiques lors de pannes.- Allow continuous production without stops due to maintenance periods. - To intervene in emergency of the refrigerated productions during breakdowns.
En conclusion, le fonctionnement simultané du froid mécanique et du froid cryogénique, permettraient d'augmenter la production frigorifique pendant les périodes de pointe.In conclusion, the simultaneous operation of mechanical cold and cryogenic cold, would allow to increase the refrigeration production during peak periods.
Des solutions ont déjà été proposées dans la littérature pour palier à un arrêt du circuit à compression ou pour augmenter la production de froid ou encore pour optimiser les performances, il s'agit selon ces solutions d'ajouter :Solutions have already been proposed in the literature to overcome a stop of the compression circuit or to increase the production of cold or to optimize performance, it is a question according to these solutions to add:
- Un échangeur entre un fluide externe refroidissant le fluide interne du circuit de froid mécanique, cet échangeur est disposé entre l'évaporateur et le compresseur, ou peut être introduit dans la bouteille basse pression (voir à titre illustratif le document US 5331824A).- An exchanger between an external fluid cooling the internal fluid of the mechanical cold circuit, this exchanger is disposed between the evaporator and the compressor, or can be introduced into the low pressure bottle (see for illustrative document US 5331824A).
- Une rampe d'aspersion de fluide cryogénique sur le produit, ou au niveau de la batterie froide (voir par exemple le document US-5410886) ou dans l'espace de refroidissement (voir par exemple le document EP-0652409), ou la mise en place d'un bain cryogénique (voir par exemple les documents US- 5220803, EP-0360224, EP-0361700).- A cryogenic fluid spray boom on the product, or at the cold battery (see for example the document US-5410886) or in the cooling space (see for example the document EP-0652409), or the setting up a cryogenic bath (see for example US-5220803, EP-0360224, EP-0361700).
- un échangeur supplémentaire pour que l'évaporation du fluide cryogénique s'opère dans un circuit indépendant du circuit du système mécanique (voir par exemple le document US-5996355).an additional exchanger for the evaporation of the cryogenic fluid to take place in a circuit independent of the circuit of the mechanical system (see for example US-5996355).
- Un dispositif indépendant de refroidissement des produits, soit en entrée soit en sortie de l'équipement principal de refroidissement utilisant le froid mécanique (voir par exemple le document US-5220803). - Il a été aussi envisagé de coupler le froid cryogénique et le froid mécanique pour améliorer les performances de l'un ou de l'autre (voir par exemple les documents US-6425264B1 , US2002/0124587, US-5694776, EP-0208526, US- 5343715). Ainsi, le froid mixte utilisant les systèmes cryogénique et de froid mécanique a été conçu:An independent device for cooling the products, either at the inlet or at the outlet of the main cooling equipment using mechanical cold (see for example the document US-5220803). It has also been envisaged to couple cryogenic cold with mechanical cold to improve the performances of one or the other (see for example the documents US-6425264B1, US2002 / 0124587, US-5694776, EP-0208526, US-5343715). Thus, mixed cold using cryogenic and mechanical cold systems has been designed:
- pour bénéficier de l'avantage des deux technologies : refroidissement rapide par la cryogénie et faible coût d'utilisation du Froid Mécanique ;- to benefit from the advantage of both technologies: fast cooling by cryogenics and low cost of use of mechanical refrigeration;
- comme booster : le froid cryogénique augmente la capacité de production de froid du système mécanique;- as a booster: cryogenic cold increases the cold production capacity of the mechanical system;
- pour récupérer des vapeurs froides du fluide cryogénique.to recover cold vapors from the cryogenic fluid.
Le froid mixte fait appel aux deux technologies. L'effet frigorifique final "recherché" peut être dû au froid mécanique et au froid cryogénique ou bien seulement dû à l'un des deux systèmes. Le système ne contribuant pas directement à l'effet frigorifique "recherché" est utilisé pour permettre à l'autre système de fonctionner dans des conditions étendues (puissance, température).Mixed cold uses both technologies. The final "wanted" cooling effect may be due to mechanical cold and cryogenic cold or only due to one of the two systems. The system that does not contribute directly to the "wanted" refrigeration effect is used to allow the other system to operate under extended conditions (power, temperature).
Il faut noter que dans tous les cas connus de couplage de froid mécanique et de froid cryogénique, les fluides des deux systèmes ne se mélangent pas. Les deux systèmes demeurent totalement autonomes et parallèles, au mieux on réalise un léger « couplage » en récupérant les vapeurs froides du fluide cryogénique pour les envoyer dans l'échangeur du système de froid mécanique et récupérer ainsi quelques frigories (dans le cas contraire, ces vapeurs froides sont tout simplement envoyées à l'atmosphère environnante).It should be noted that in all known cases of coupling of mechanical cold and cryogenic cold, the fluids of the two systems do not mix. The two systems remain completely autonomous and parallel, at best a slight "coupling" is achieved by recovering the cold vapors of the cryogenic fluid to send them into the exchanger of the mechanical cold system and thus recover some frigories (otherwise, these cold vapors are simply sent to the surrounding atmosphere).
Comme on le verra plus en détail ci-dessous, la présente invention s'attache à proposer un dispositif dans lequel, au contraire, le fluide cryogénique "consommable" est du CO2 et est mélangé au fluide du système mécanique qui alimente l'évaporateur de l'installation utilisant le froid pour refroidir une charge thermique. Ce dernier fluide est également du CO2 qu'il s'agisse du fluide frigorigène "recyclé" ou du fluide frigo-porteur. Cette injection supplémentaire de CO2 s' opère avant de produire du froid dans l'évaporateur.As will be seen in more detail below, the present invention seeks to provide a device in which, on the contrary, the "consumable" cryogenic fluid is CO 2 and is mixed with the fluid of the mechanical system which supplies the evaporator of the installation using cold to cool a thermal load. The latter fluid is also CO 2 whether it is the refrigerant "recycled" or the refrigerant fluid. This additional injection of CO 2 operates before producing cold in the evaporator.
Le fluide du circuit du froid mécanique devant rester à masse constante, il est nécessaire que la quantité de CO2 d'origine cryogénique injectée soit retirée du réseau après avoir été vaporisée. Comme on le verra plus loin cette extraction de CO2 vapeur peut être réalisée en divers endroits du circuit.Since the fluid of the mechanical cold circuit must remain at constant mass, it is necessary that the quantity of CO 2 of cryogenic origin injected removed from the network after being sprayed. As will be seen later this CO2 vapor extraction can be carried out at various points of the circuit.
Selon la présente invention, la solution proposée consiste à mélanger les fluides venant d'un circuit ouvert utilisant le CO2 comme fluide cryogénique et d'un circuit fermé utilisant le CO2 comme fluide frigorigène ou comme fluide frigo- porteur.According to the present invention, the proposed solution consists in mixing the fluids coming from an open circuit using CO2 as a cryogenic fluid and a closed circuit using CO2 as a refrigerant or as a refrigerant.
Plus précisément, la présente invention concerne un procédé de réfrigération d'une ou plusieurs charges thermiques selon lequel on dispose d'une première source de CO2 provenant d'un système de froid mécanique, et où l'on alimente un ou plusieurs évaporateurs à partir de cette première source afin d'y réaliser l'évaporation du CO2 et ainsi refroidir ladite une ou plusieurs charges thermiques, et se caractérisant en ce que l'on dispose d'une seconde source de CO2 , constituée par un stockage cryogénique de CO2, et en ce que l'on procède à un apport de CO2 à partir de ladite seconde source, de manière à ce que le débit de fluide alimentant le ou les évaporateurs soit un mélange de CO2 liquide issu de ladite première source et de CO2 liquide issu de ladite seconde source.More specifically, the present invention relates to a method of refrigeration of one or more heat loads according to which there is a first source of CO 2 from a mechanical cooling system, and where one or more evaporators are fed to from this first source in order to carry out the evaporation of the CO 2 and thus cool said one or more heat loads, and characterized in that there is a second source of CO 2 , constituted by a cryogenic storage of CO2, and in that a supply of CO 2 is made from said second source, so that the flow of fluid supplying the evaporator or evaporators is a liquid CO 2 mixture from said first source and liquid CO 2 from said second source.
Procédé de réfrigération d'une ou plusieurs charges thermiques selon lequel on dispose d'une première source de CO2 provenant d'un système de froid mécanique, et où l'on alimente un ou plusieurs évaporateurs à partir de cette première source afin d'y réaliser l'évaporation du CO2 et ainsi refroidir ladite une ou plusieurs charges thermiques, caractérisé en ce que l'on dispose d'une seconde source de CO2 , constituée par un stockage cryogénique de CO2, et en ce que l'on procède à un apport de CO2 à partir de ladite seconde source, de manière à ce que le débit de fluide alimentant le ou les évaporateurs soit un mélange de CO2 liquide issu de ladite première source et de CO2 liquide issu de ladite seconde source.A method of refrigerating one or more heat loads in which there is a first source of CO 2 from a mechanical cooling system, and where one or more evaporators are supplied from this first source to evaporation of the CO 2 therefrom and thereby cooling said one or more heat loads, characterized in that a second source of CO 2 , constituted by a cryogenic storage of CO 2 , is available, and in that the a supply of CO 2 is made from said second source, so that the flow of fluid supplying the evaporator or evaporators is a mixture of liquid CO 2 from said first source and liquid CO 2 from said second source; source.
Selon un des modes de mise en œuvre de l'invention, le système de froid mécanique procède aux étapes de :According to one of the embodiments of the invention, the mechanical cooling system proceeds with the steps of:
- compression de CO2 à l'état de vapeur ; - de condensation dans un échangeur du CO2 ainsi comprimé ;- CO 2 compression in the vapor state; condensation in a CO 2 exchanger thus compressed;
- de détente du CO2 ainsi sous-refroidi ;- relaxation of CO 2 and sub-cooled;
- de stockage du CO2 ainsi détendu dans un réservoir de stockage; et l'on procède à la mise en œuvre des mesures suivantes :storage of CO 2 thus expanded in a storage tank; and the following measures are implemented:
- on extrait du CO2 du réservoir de stockage pour alimenter ledit un ou plusieurs évaporateurs ;extracting CO2 from the storage tank to supply said one or more evaporators;
- on évacue vers l'extérieur une quantité de CO2 sensiblement équivalente à celle correspondant audit apport de CO2 selon l'une ou chacune combinées des manières suivantes : i) le fluide ou une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs est dirigé vers ledit réservoir de stockage et on réalise à partir de ce réservoir l'extraction et l'évacuation dudit débit de CO2 à évacuer vers l'extérieur ; j) on procède à la séparation et à l'évacuation vers l'extérieur d'une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs, le restant étant dirigé soit vers ledit réservoir de stockage, soit vers ladite étape de compression ; - ledit apport de CO2 à partir de ladite seconde source est effectué dans ledit réservoir de stockage où il est mélangé au CO2 issu du ou desdits évaporateurs ou de ladite étape de détente.an amount of CO 2 substantially equivalent to that corresponding to said CO 2 supply is fed to the outside according to one or each combination in the following ways: i) the fluid or a part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is directed towards said storage tank and from this tank is made the extraction and evacuation of said CO 2 flow to be discharged to the outside; j) the part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is separated and discharged to the outside, the remainder being directed towards either said storage tank or towards said compression step; said supply of CO 2 from said second source is carried out in said storage tank where it is mixed with CO 2 originating from said evaporator or said expansion step.
Selon un autre des modes de mise en œuvre de l'invention, on évacue vers l'extérieur une quantité de CO2 sensiblement équivalente à celle correspondant audit apport de CO2 s elon l'une ou chacune combinées des manières suivantes : i) le fluide ou une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs est dirigé vers un réservoir de stockage et on réalise à partir de ce réservoir l'extraction et l'évacuation dudit débit de CO2 à évacuer vers l'extérieur ; j) on procède à la séparation et à l'évacuation vers l'extérieur d'une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs, le restant étant dirigé soit vers ledit réservoir de stockage, soit vers une étape de condensation par une source froide réalisée par un système à compression de vapeur et le liquide ainsi condensé est alors stocké dans le réservoir de stockage ; et l'on procède audit apport de CO2 à partir de ladite seconde source dans le réservoir de stockage où il est mélangé au CO2 issu du ou des évaporateurs ou de ladite étape de condensation.According to another of the embodiments of the invention, an amount of CO 2 substantially equivalent to that corresponding to said CO 2 supply is exhausted to the outside, one or each combined in the following ways: i) the fluid or a portion of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is directed towards a storage tank and is made from this reservoir the extraction and evacuation of said CO 2 flow to be discharged to the outside; j) the part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is separated and evacuated to the outside, the remainder being directed towards either said storage tank or to a condensation stage by a a cold source produced by a vapor compression system and the liquid thus condensed is then stored in the storage tank; and one proceeds to said supply of CO 2 from said second source into the storage tank where it is mixed with CO 2 from the evaporator (s) or said condensation step.
Avantageusement, la quantité de CO2 présente dans le circuit est comprise entre deux limites de fonctionnement prédéterminées.Advantageously, the amount of CO 2 present in the circuit is between two predetermined operating limits.
Comme il apparaîtra clairement à la lecture de ce qui précède, il est donc ainsi possible de maintenir la production, en assurant la continuité de la puissance frigorifique, par une injection dans le circuit CO2 issu du système mécanique d'un apport de CO2 liquide provenant d'un stockage qui est connecté sur le réseau de distribution du CO2 « mécanique », une quantité équivalente (ou en tout cas sensiblement équivalente) à celle de CO2 d'origine cryogénique injectée dans le circuit étant rejetée ensuite, par exemple après l'évaporation du fluide dans l'évaporateur de l'installation de refroidissement de la charge thermique considérée (par exemple un surgélateur).As will be clear from the above, it is thus possible to maintain production, by ensuring the continuity of the cooling capacity, by injecting into the CO 2 circuit from the mechanical system a CO 2 supply. liquid from a storage that is connected to the "mechanical" CO 2 distribution network, an equivalent amount (or at least substantially equivalent) to that of CO 2 of cryogenic origin injected into the circuit being then rejected, by example after the evaporation of the fluid in the evaporator of the cooling system of the thermal load considered (for example a freezer).
Comme on le verra ci-après, le point important est de faire en sorte que la quantité de CO2 présente dans le circuit n'augmente pas à l'infini sans contrôle (du fait de l'apport du CO2 d'origine cryogénique), ce qui serait inimaginable, tout au contraire la quantité de CO2 présente dans le circuit reste sensiblement constante ou à tout le moins reste comprise entre deux limites de fonctionnement acceptables et prédéterminés. On doit donc évacuer vers l'extérieur du circuit une quantité de CO2 sensiblement équivalente à celle qui a été admise dans le circuit et qui était d'origine cryogénique.As will be seen below, the important point is to ensure that the amount of CO 2 present in the circuit does not increase to infinity without control (because of the contribution of CO2 of cryogenic origin) , which would be unimaginable, on the contrary the amount of CO 2 present in the circuit remains substantially constant or at least remains between two acceptable and predetermined operating limits. It is therefore necessary to evacuate towards the outside of the circuit a quantity of CO2 substantially equivalent to that which has been admitted into the circuit and which was of cryogenic origin.
On peut ainsi selon la présente invention adopter l'une ou chacune des solutions suivantes combinées :It is thus possible according to the present invention to adopt one or each of the following combined solutions:
- on peut envoyer la totalité du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs (de l'installation utilisant le froid pour refroidir une charge thermique) vers un réservoir de stockage non cryogénique (réservoir à partir duquel on alimente les évaporateurs), et on réalise de ce réservoir l'extraction et l'évacuation du débit à évacuer vers l'extérieur ;the whole of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) (from the installation using cold to cool a heat load) can be sent to a non-cryogenic storage tank (tank from which the evaporators are fed), and realizes the reservoir extraction and evacuation of the flow to be discharged to the outside;
- on peut aussi directement, à la sortie du ou des évaporateur(s) procéder à la séparation d'une partie du débit issu du ou des évaporateur(s) pour l'évacuer, le restant étant envoyé soit vers le réservoir de stockage non cryogénique, soit vers le cycle de froid mécanique (étape de compression ou l'étape de condensation).it is also possible, directly at the outlet of the evaporator (s), to separate part of the flow from the evaporator (s) for evacuate it, the remainder being sent either to the non-cryogenic storage tank, or to the mechanical cold cycle (compression step or the condensation step).
Ainsi en résumé, le froid utile est produit par l'évaporation d'un débit de CO2, issu du mélange d'un débit venant d'un stockage cryogénique de CO2 et d'un débit de CO2 obtenu par un système mécanique.Thus in summary, the useful cold is produced by the evaporation of a CO 2 flow rate, resulting from the mixing of a flow rate from a cryogenic storage of CO 2 and a CO 2 flow rate obtained by a mechanical system. .
Le débit « global» de CO2 produit le froid utile dans un évaporateur situé au niveau de l'installation utilisant le froid pour refroidir une charge.The "global" CO 2 flow produces useful refrigeration in an evaporator located at the facility using cold to cool a load.
Comme on l'a dit plus haut, après évaporation, le débit total de CO2 est séparé en deux débits, l'un sensiblement égal au débit qui venait du stockage cryogénique, l'autre égal au débit qui provenait du froid mécanique.As mentioned above, after evaporation, the total flow of CO 2 is separated into two flow rates, one substantially equal to the flow rate that came from the cryogenic storage, the other equal to the flow rate that came from the mechanical cold.
A titre préféré, la régulation du débit de CO2 cryogénique mélangé et du débit de CO2 séparé est réalisée respectivement par l'ouverture d'une vanne d'alimentation à partir du stockage et par l'ouverture de la vanne d'extraction du CO2. Ces vannes sont commandées par exemple :As a preference, the regulation of the mixed cryogenic CO 2 flow rate and of the separated CO2 flow rate is carried out respectively by the opening of a supply valve from the storage and by the opening of the CO extraction valve. 2 . These valves are controlled for example:
• par la mesure du niveau de CO2 liquide dans le réservoir qui alimente l'évaporateur ;• by measuring the level of liquid CO 2 in the tank that feeds the evaporator;
• par la pression ou la température d'évaporation du CO2 • by the CO 2 evaporation pressure or temperature
Le débit qui correspond sensiblement à celui qui provenait du stockage cryogénique est évacué directement dans l'atmosphère ou indirectement en passant par une phase de séparation d'huile si nécessaire.The flow rate which corresponds substantially to that which came from the cryogenic storage is evacuated directly into the atmosphere or indirectly through an oil separation phase if necessary.
Le débit qui correspond à celui qui provenait du froid mécanique est recondensé par le système mécanique.The flow corresponding to that which came from the mechanical cold is recondensed by the mechanical system.
Le couplage des deux circuits peut être réalisé de différentes manières, et notamment : 1. Dans le cas où le CO? du système mécanique est le fluide friqoriqène:The coupling of the two circuits can be achieved in different ways, and in particular: 1. In the case where the CO? of the mechanical system is the fluid friqoriqène:
Le mélange des deux débits de CO2 peut être réalisé:The mixture of the two CO 2 flows can be achieved:
- dans le circuit en amont de l'évaporateur à la pression d'évaporation, par exemple dans la bouteille basse pression contenant le CO2 liquide produit par le froid mécanique,in the circuit upstream of the evaporator at the evaporation pressure, for example in the low pressure bottle containing the liquid CO2 produced by the mechanical cold,
- dans le circuit en amont de la vanne de détente du système mécanique, entre le condenseur et la vanne de détente.in the circuit upstream of the expansion valve of the mechanical system, between the condenser and the expansion valve.
La séparation des deux débits après l'évaporation dans l'évaporateur peut être réalisée :The separation of the two flow rates after the evaporation in the evaporator can be carried out:
- dans le circuit juste après l'évaporateur ;- in the circuit just after the evaporator;
- dans la bouteille basse pression à partir de laquelle les vapeurs de CO2 sont re-comprimées par le compresseur du système de froid mécanique.in the low pressure bottle from which the CO2 vapors are re-compressed by the compressor of the mechanical cooling system.
2. Dans le cas où le CO? est le fluide frigo-porteur du système mécanique2. In the case where the CO? is the refrigerant fluid of the mechanical system
Le mélange des deux débits de CO2 peut être réalisé:The mixture of the two CO 2 flows can be achieved:
- dans la bouteille d'accumulation du CO2 frigo -porteur qui est à la pression d'évaporation ;in the storage cylinder of the CO 2 fridge-carrier which is at the evaporation pressure;
- entre l'évaporateur et la bouteille basse pression d'accumulation du CO2.- between the evaporator and the low pressure CO 2 storage cylinder.
La séparation des deux débits après l'évaporation dans l'évaporateur peut être réalisée:The separation of the two flow rates after the evaporation in the evaporator can be carried out:
- dans le circuit juste après l'évaporateur ;- in the circuit just after the evaporator;
- dans la bouteille basse pression dans laquelle le CO2 re -condensé par le froid mécanique est accumulé. Comme on l'a dit précédemment, le couplage des deux circuits doit être régulé de sorte que la quantité de CO2 présente dans le circuit clos reste sensiblement constante ou soit à tout le moins comprise entre deux limites de fonctionnement acceptables.- In the low pressure bottle in which the CO 2 re-condensed by the mechanical cold is accumulated. As mentioned above, the coupling of the two circuits must be regulated so that the amount of CO 2 present in the closed circuit remains substantially constant or at least between two acceptable operating limits.
La régulation de débit de CO2 cryogénique mélangé et du débit de CO2 séparé est réalisée respectivement par exemple par l'ouverture d'une vanne d'alimentation à partir du stockage et par l'ouverture de la vanne d'extraction du CO2. Ces vannes peuvent être commandées par exemple soit:The mixed cryogenic CO 2 flow rate regulation and the separated CO 2 flow rate are achieved, for example, by the opening of a supply valve from the storage and by the opening of the CO 2 extraction valve. . These valves can be ordered for example either:
• par la mesure du niveau de CO2 liquide dans le réservoir qui alimente l'évaporateur ;• by measuring the level of liquid CO 2 in the tank that feeds the evaporator;
• par la pression ou la température d'évaporation du CO2.• by the CO 2 evaporation pressure or temperature.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples ci-dessous détaillés.Other features and advantages of the invention will become apparent from the examples below.
- la Figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de système de froid mécanique (deux ensembles de compression) ;- Figure 1 is a schematic representation of an example of a mechanical cold system (two sets of compression);
- la Figure 2 est une représentation schématique d'un système de froid cryogénique ;- Figure 2 is a schematic representation of a cryogenic cold system;
- la Figure 3 est une représentation schématique d'une installation convenant pour la mise en œuvre de l'invention ;- Figure 3 is a schematic representation of an installation suitable for the implementation of the invention;
- la Figure 4 est une représentation schématique d'une seconde installation convenant pour la mise en œuvre de l'invention (mélange des fluides venant du circuit ouvert utilisant le CO2 comme fluide cryogénique et du circuit fermé utilisant également le CO2 comme fluide frigo-porteur).FIG. 4 is a schematic representation of a second installation that is suitable for implementing the invention (mixing of the fluids coming from the open circuit using CO 2 as a cryogenic fluid and of the closed circuit also using CO 2 as a refrigerant fluid; -carrier).
- la Figure 5 est une représentation schématique d'une troisième installation convenant pour la mise en œuvre de l'invention ;- Figure 5 is a schematic representation of a third installation suitable for the implementation of the invention;
- la Figure 6 est une représentation schématique d'une 4e installation convenant pour la mise en œuvre de l'invention.- Figure 6 is a schematic representation of a 4th installation suitable for the implementation of the invention.
On reconnaît sur la figure 1 les éléments suivants :The following elements are recognized in FIG.
- par la référence 1 : une charge thermique, par exemple un surgélateur; la charge thermique peut être répartie sur plusieurs utilisations chacune comportant un évaporateur (2) où le CO2 produit un effet frigorifique par évaporation.by the reference 1: a thermal load, for example a freezer; the thermal load can be spread over several uses each having an evaporator (2) where the CO 2 produces a cooling effect by evaporation.
- en 2 : l'échangeur de chaleur /évaporateur CO2 délivrant le froid à la charge thermique par évaporation du CO2 et via un fluide intermédiaire (de l'air généralement), l'évaporation du CO2 à lieu typiquement entre 5,2 bar et 26,5 bar et de préférence entre 5,5 bar et 10 bar.- In 2: the CO 2 heat exchanger / evaporator delivering the cold to the thermal load by evaporation of CO 2 and via an intermediate fluid (usually air), the evaporation of CO 2 typically takes place between 5, 2 bar and 26.5 bar and preferably between 5.5 bar and 10 bar.
- en 3 : un réservoir d'accumulation du CO2 en phase liquide; sa pression de fonctionnement est celle de l'évaporateur CO2, aux pertes de charge près. - en 4 : une pompe de circulation du CO2 permettant d'alimenter le ou les évaporateurs.- In 3: a storage tank for CO 2 in the liquid phase; its operating pressure is that of the CO 2 evaporator, with the pressure drops close to it. - In 4: a CO 2 circulation pump for feeding the evaporator or evaporators.
- en 5 et 6 : des vannes coupe-circuits.- in 5 and 6: circuit breaker valves.
- en 7 : un système à compression de vapeur basse température utilisant le CO2 comme fluide frigorigène (les vapeurs de CO2 sont comprimées par le compresseur 9 puis sont condensées dans un échangeur 10 évapo - condenseur, à une température typiquement située entre -2O0C et -1O0C de préférence. Le liquide obtenu subit une perte de pression dans un organe de détente 11 où une fraction de CO2 se vaporise permettant un refroidissement du flux de CO2 entre -560C et -1O0C. Le CO2 obtenu est accumulé dans le réservoir 3 à la basse pression du circuit.- In 7: a low-temperature vapor compression system using CO 2 as a refrigerant (the CO 2 vapors are compressed by the compressor 9 and are condensed in an evapo-condenser exchanger 10, at a temperature typically between -2O 0 C and -1O 0 C. Preferably the liquid obtained undergoes a loss of pressure in an expansion member 11 where a fraction of CO 2 vaporizes allowing cooling of the flow of CO 2 between -56 0 C and -1O 0 C The CO 2 obtained is accumulated in the tank 3 at the low pressure of the circuit.
- en 8 : un système à compression de vapeur haute température utilisant un fluide frigorigène tel que l'ammoniac (NH3), ou les HFC R404, R410, ou tout autre fluide adapté pour condenser le CO2 en se vaporisant (entre -30 0C et -50C de préférence) et en se condensant à la haute pression du circuit entre 15 0C et 45 0C de préférence.in 8: a high-temperature vapor compression system using a refrigerant such as ammonia (NH3), or HFC R404, R410, or any other fluid adapted to condense CO 2 by vaporizing (between -30 ° C); C and -5 0 C preferably) and condensing at the high pressure of the circuit between 15 0 C and 45 0 C preferably.
- en 9 : un compresseur aspirant les vapeurs de CO2 dans le réservoir 3 pour les comprimer à la haute pression de condensation.- In 9: a compressor sucking the CO 2 vapors in the tank 3 to compress at the high pressure of condensation.
- en 10 : un échangeur de chaleur pour condenser le CO2 par transfert de chaleur vers le circuit haute température (le CO2 se condensant entre -280C et -100C de préférence).- At 10: a heat exchanger to condense the CO 2 by heat transfer to the high temperature circuit (the CO 2 condensing between -28 0 C and -10 0 C preferably).
- en 11 : un organe de détente entre la haute pression et la basse pression du circuit basse température au CO2. - en 12 : un compresseur des vapeurs du fluide frigorigène du circuit haute température.in 11: an expansion element between the high pressure and the low pressure of the CO 2 low temperature circuit. - At 12: a refrigerant vapor compressor of the high temperature circuit.
- en 13 : un échangeur de chaleur permettant la condensation du fluide frigorigène du circuit haute température avec l'air ambiant ou une autre source froide (par exemple un réseau d'eau froide); la condensation du fluide à lieu typiquement entre 15 0C et 45 0C de préférence.- At 13: a heat exchanger for condensing the refrigerant of the high temperature circuit with the ambient air or another cold source (for example a cold water network); the condensation of the fluid is typically between 15 0 C and 45 0 C preferably.
- en 14 : un organe de détente entre la haute pression et la basse pression du circuit haute température.- At 14: an expansion element between the high pressure and the low pressure of the high temperature circuit.
On sait alors que la charge thermique à refroidir (1 ) est refroidie par un cycle à compression de vapeur cascade avec en basse température du CO2 comme fluide frigorigène. L'avantage d'une cascade est d'atteindre une grande efficacité énergétique lorsque l'écart de température total entre l'évaporateur basse température et le condenseur haute température est élevé. La température d'évaporation du CO2 est ajustée pour l'utilisation du refroidissement requis entre -560C et -1 O0C.It is then known that the thermal load to be cooled (1) is cooled by a cascade vapor compression cycle with CO2 at low temperature as the refrigerant. The advantage of a cascade is to achieve a high energy efficiency when the total temperature difference between the low temperature evaporator and the high temperature condenser is high. The evaporation temperature of the CO 2 is adjusted for the use of the required cooling between -56 ° C. and -1 ° C.
L'échange de chaleur entre le condenseur CO2 et l'évaporation du circuit haute pression a lieu à une température optimisée dépendant du fluide frigorigène du circuit haute température et de l'écart de température total et se situe généralement entre -280C et -5 0C. Le CO2 dans le circuit basse température circule en circuit fermé.The heat exchange between the CO 2 condenser and the evaporation of the high pressure circuit takes place at an optimized temperature depending on the refrigerant of the high temperature circuit and the total temperature difference and is generally between -28 0 C and -5 0 C. The CO 2 in the low temperature circuit circulates in closed circuit.
On reconnaît maintenant sur la figure 2 les éléments suivants :We now recognize in Figure 2 the following elements:
- par la référence 20 : un réservoir de stockage de CO2 cryogénique à une pression typiquement comprise entre 15 et 30 bar de préférence.- By reference 20: a cryogenic CO 2 storage tank at a pressure typically between 15 and 30 bar preferably.
- en 21 : une vanne de régulation du débit de CO2 liquide. - en 22 : un organe de détente faisant passer le CO2 de la pression du stockage à la pression d'utilisation dans l'évaporateur i.e typiquement entre 5,2 bar et 26,5 bar et de préférence entre 5,5 bar et 10 bar.- At 21: a valve regulating the flow of liquid CO 2 . - At 22: an expansion member passing the CO 2 from the storage pressure to the operating pressure in the evaporator ie typically between 5.2 bar and 26.5 bar and preferably between 5.5 bar and 10 bar. bar.
Le réservoir de CO2 permet d'alimenter un ou plusieurs évaporateurs permettant de refroidir la ou les charges thermiques. Le ou les débits sont régulés en fonction d'une température ou d'une pression. Le CO2 s'évapore dans un évaporateur ou plusieurs entre -560C et -1O0C . Le CO2 vaporisé est rejeté dans l'atmosphère via une gaine d'extraction. La figure 3 est une représentation schématique d'un des modes de réalisation de la présente invention.The CO 2 tank is used to supply one or more evaporators for cooling the thermal load or charges. The flow rate (s) are regulated according to a temperature or a pressure. The CO 2 evaporates in an evaporator or several between -56 0 C and -1O 0 C. The vaporized CO 2 is released into the atmosphere via an extraction duct. Fig. 3 is a schematic representation of one embodiment of the present invention.
La ou les charges thermiques sont refroidies par l'évaporation du CO2 dans un ou plusieurs évaporateurs 2. Le CO2 liquide alimentant le ou les évaporateurs est fourni par un système cascade 31 à compression de vapeur comparable à celui qui a été décrit dans le cadre de la figure 1 , et par un stockage cryogénique de CO2 32. Les deux moyens d'approvisionnement du CO2 liquide sont raccordés dans le réservoir d'accumulation 3 du circuit basse température du système cascade où les deux flux de CO2 se mélangent. Le CO2 issu de la condensation du circuit basse température est détendu dans l'organe 11 et s'accumule dans le réservoir 3.The heat load or charges are cooled by the evaporation of CO2 in one or more evaporators 2. The liquid CO 2 feeding the evaporator (s) is supplied by a cascade system 31 with vapor compression comparable to that described in the of FIG. 1, and by a cryogenic storage of CO 2 32. The two liquid CO 2 supply means are connected to the accumulation tank 3 of the low temperature circuit of the cascade system where the two CO 2 streams are mixed together. . The CO 2 resulting from the condensation of the low temperature circuit is expanded in the member 11 and accumulates in the tank 3.
Le CO2 du stockage cryogénique est régulé en débit par la vanne 21 et est détendu par l'organe 22 à la pression du réservoir 3.The CO 2 of the cryogenic storage is regulated in flow by the valve 21 and is expanded by the member 22 at the pressure of the tank 3.
La pompe de circulation 4 permet d'alimenter le ou les évaporateurs refroidissant la ou les charges thermiques. La pompe doit être dimensionnée pour faire circuler un débit égal à la somme des débits de CO2 fournis par le stockage cryogénique 32 et le circuit à compression à basse température 7. Il en est de même pour le ou les évaporateurs 2 qui sont dimensionnés à l'aide de la somme des débits de CO2. Lorsque le système à compression atteint ses limites de débit de CO2 liquéfié et que la puissance frigorifique ainsi produite par l'évaporation du CO2 ainsi produit ne suffit pas pour refroidir la charge thermique, le complément de puissance frigorifique est fourni par le flux de CO2 venant du stockage cryogénique 32. La quantité de CO2 injectée dans le réservoir 3 doit être évacuée après l'évaporation du liquide grâce à un circuit d'extraction 33.The circulation pump 4 is used to supply the evaporator (s) cooling the thermal load (s). The pump must be sized to circulate a flow equal to the sum of the CO2 flow rates provided by the cryogenic storage 32 and the low temperature compression circuit 7. The same is true for the evaporator or evaporators 2 which are dimensioned at the same time. help from the sum of CO 2 flows. When the compression system reaches its liquefied CO 2 flow rate limits and the cooling capacity thus produced by the evaporation of the CO 2 thus produced is not sufficient to cool the heat load, the additional cooling power is supplied by the flow of CO2. CO 2 from cryogenic storage 32. The quantity of CO 2 injected into the tank 3 must be evacuated after evaporation of the liquid by means of an extraction circuit 33.
Le débit de CO2 fourni par le stockage 32 peut assurer de O à 100% de la puissance frigorifique liée à la ou les charges thermiques. De préférence, le CO2 venant du stockage permettra de compléter la puissance frigorifique du système à compression lors de pointes de production de manière à ne pas sur-dimensionner ce dernier. Lors des arrêts du système à compression, pour maintenance ou panne, le CO2 du stockage cryogénique peut assurer 100% des besoins frigorifiques ce qui évite l'arrêt de la production. Les pressions et températures de fonctionnement du système cascade à compression et du stockage cryogénique sont par exemple comparables à celles déjà indiquées en référence aux figures 1 et 2 ci-dessus.The CO 2 flow rate provided by the storage 32 can provide from 0 to 100% of the cooling capacity related to the heat load or charges. Preferably, the CO 2 coming from the storage will make it possible to supplement the cooling capacity of the compression system during peak production so as not to oversize the latter. During compression system shutdowns, for maintenance or breakdown, the CO 2 of the cryogenic storage can ensure 100% of the refrigeration requirements, which prevents the production stoppage. The operating pressures and temperatures of the compression cascade system and the cryogenic storage are for example comparable to those already indicated with reference to FIGS. 1 and 2 above.
La figure 4 illustre un autre exemple de mise en œuvre de l'invention. La ou les charges thermiques sont refroidies par un ou des évaporateurs 2 utilisant du CO2. Le CO2 liquide est fourni, d'une part, par la liquéfaction de la totalité ou d'une partie des vapeurs de CO2 issues du ou des évaporateurs 2, condensation réalisée dans l'échangeur 41 , et d'autre part par le CO2 venant du stockage cryogénique. Le CO2 circulant à travers le ou les évaporateurs et le condenseur 41 est appelé fluide « frigo-porteur ».Figure 4 illustrates another example of implementation of the invention. The heat load or charges are cooled by one or two evaporators using CO 2 . The liquid CO 2 is provided, on the one hand, by the liquefaction of all or part of the CO 2 vapors from the evaporator (s) 2, condensation produced in the exchanger 41, and on the other hand by the CO 2 from cryogenic storage. The CO 2 flowing through the evaporator (s) and the condenser 41 is called a "coolant" fluid.
Un système de production de froid 40 (système à compression utilisant du CO2 ou d'autres fluides frigorigènes en cascade ou non) permet la liquéfation du CO2 venant de ou des évaporateurs 2. La liquéfaction du CO2 peut s'opérer dans un échangeur distinct du réservoir d'accumulation 3 (comme c'est le cas de cette figure 4) ou bien dans ce réservoir via un échangeur (comme c'est le cas dans le cadre de la figure 6).A cold production system 40 (compression system using CO 2 or other refrigerants in cascade or not) allows the liquefaction of CO 2 from or evaporators 2. The liquefaction of CO 2 can take place in a exchanger separate storage tank 3 (as is the case of this Figure 4) or in this tank via an exchanger (as is the case in the context of Figure 6).
L'utilisation d'un circuit frigoporteur permet de découpler le système à compression qui peut être implanté dans un local technique éloigné de l'intallation refroidissant la charge thermique. Le fonctionnement du couplage du circuit de CO2 frigo -porteur et duThe use of a coolant circuit decouples the compression system that can be installed in a technical room remote from the installation cooling the thermal load. The operation of the coupling of the CO 2 refrigerant-carrier circuit and the
CO2 du stockage cryogénique est similaire à celui de la figure 3. Une réserve 3 permet le mélange des deux flux de CO2 et deux lignes d'extration 42 permettent d'extraire une quantité de CO2 égale à celle venant du stockage cryogénique et de l'évacuer vers l'air ambiant extérieur. Cette extraction est réalisée en aval de l'évaporateur 2 (sur la ligne retournant au réservoir 3) et/ou directement sur le réservoir 3. Ce deuxième cas oblige le condenseur 41 à ne pas condenser totalement le flux de CO2.CO 2 of the cryogenic storage is similar to that of FIG. 3. A reserve 3 allows the mixing of the two streams of CO 2 and two extraction lines 42 make it possible to extract a quantity of CO 2 equal to that coming from the cryogenic storage and to evacuate it to the outside ambient air. This extraction is carried out downstream of the evaporator 2 (on the line returning to the tank 3) and / or directly on the tank 3. This second case forces the condenser 41 not to completely condense the flow of CO 2 .
Les pressions et températures typiques de fonctionnement d'une telle installation de fonctionnement de l'évaporateur 2 sont comparables à celles décrites en relation aux figures 1 et 2.The typical operating pressures and temperatures of such an operating installation of the evaporator 2 are comparable to those described with reference to FIGS. 1 and 2.
Dans le cadre de la figure 5, le système à compression produisant l'effet frigorifique pour refroidir totalement ou partiellement la charge thermique est constitué du compresseur 56, d'un condenseur 57, d'une réservoir haute pression 58, d'un organe de détente 54 et d'un (ou plusieurs) évaporateurs 50. Le fluide frigorigène est du CO2.In the context of FIG. 5, the compression system producing the cooling effect to totally or partially cool the heat load is consisting of the compressor 56, a condenser 57, a high pressure tank 58, an expansion member 54 and one (or more) evaporators 50. The refrigerant is CO2.
Le stockage cryogénique de CO2 51 est connecté au réservoir d'accumulation 58 par l'intermédiaire d'une conduite équipée d'une vanne de réglage du débit 52 et d'un organe de détente 53. Le CO2 se mélange avec celui du système à compression dans le réservoir 58.The cryogenic storage of CO2 51 is connected to the storage tank 58 via a pipe equipped with a flow control valve 52 and an expansion device 53. The CO 2 mixes with that of the system in the reservoir 58.
Le dispositif fonctionne dans les modes précédemment décrits, le CO2 du stockage cryogénique pouvant assurer de 0 à 100 % des besoins frigorifiques mais de préférence est utilisé pour compléter la puissance frigorifique du système à compression lors de pointes de production ou d'arrêt de ce dernier.The device operates in the modes previously described, the CO 2 of the cryogenic storage being able to provide from 0 to 100% of the refrigerating needs but preferably is used to supplement the cooling capacity of the compression system during peak production or shutdown of this system. latest.
Le CO2 venant du stockage cryogénique se vaporise partiellement par la détente dans l'organe 53. La vapeur est évacuée du réservoir 58 par une ligne d'extraction 59. Le CO2 liquide accumulé dans le réservoir 58 est détendue dans l'organe de détente 54 et est évaporé dans l'évaporateur 50. Entre l'évaporateur et le compresseur 56, une extraction (55) de CO2 vapeur est installée pour rejeter le CO2 introduit par le stockage cryogénique. Les extractions 55 et 59 sont réglées pour que la quantité de CO2 extrait soit égal à celle du CO2 introduit par le stockage cryogénique. Le condenseur 57 est refroidi par un système à compression formant une cascade comme expliqué pour la figure 3 et non re-détaillé ici.The CO 2 coming from the cryogenic storage is vaporized partially by the expansion in the member 53. The vapor is evacuated from the reservoir 58 by an extraction line 59. The liquid CO 2 accumulated in the reservoir 58 is expanded in the expansion 54 and is evaporated in the evaporator 50. Between the evaporator and the compressor 56, an extraction (55) CO 2 vapor is installed to reject the CO 2 introduced by the cryogenic storage. The extractions 55 and 59 are adjusted so that the amount of CO 2 extracted is equal to that of the CO 2 introduced by the cryogenic storage. The condenser 57 is cooled by a compression system forming a cascade as explained for Figure 3 and not re-detailed here.
On le voit, une des principales différences entre le mode de la figure 3 et celui de la figure 5 réside dans la position du réservoir d'accumulation du CO2 qui peut se trouver à la basse pression (fig. 3) ou à la haute pression (fig. 5) du système à compression de CO2. Si le dispositif de la figure 3 est avantageux pour simplifier la régulation de l'extraction de CO2, le dispositif de la figure 5 permet d'éviter la pompe de distribution. As can be seen, one of the main differences between the mode of Figure 3 and that of Figure 5 lies in the position of the CO 2 storage tank which can be at low pressure (Figure 3) or at the top. pressure (Fig. 5) of the CO 2 compression system. If the device of Figure 3 is advantageous for simplifying the regulation of CO 2 extraction, the device of Figure 5 avoids the dispensing pump.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de réfrigération d'une ou plusieurs charges thermiques selon lequel on dispose d'une première source de CO2 provenant d'un système de froid mécanique, et où l'on alimente un ou plusieurs évaporateurs à partir de cette première source afin d'y réaliser l'évaporation du CO2 et ainsi refroidir ladite une ou plusieurs charges thermiques, caractérisé en ce que l'on dispose d'une seconde source de CO2 , constituée par un stockage cryogénique de CO2, et en ce que l'on procède à un apport de CO2 à partir de ladite seconde source, de manière à ce que le débit de fluide alimentant le ou les évaporateurs soit un mélange de CO2 liquide issu de ladite première source et de CO2 liquide issu de ladite seconde source.1. A method of refrigeration of one or more heat loads in which there is a first source of CO 2 from a mechanical cooling system, and where one or more evaporators are fed from this first source so to carry out the evaporation of the CO 2 and thereby cool said one or more heat loads, characterized in that there is a second source of CO 2 , constituted by a cryogenic storage of CO 2 , and in that a supply of CO 2 is made from said second source, so that the flow of fluid supplying the evaporator or evaporators is a mixture of liquid CO 2 from said first source and liquid CO 2 from said second source.
2. Procédé de réfrigération selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le système de froid mécanique procède aux étapes de :2. Refrigeration method according to claim 1, characterized in that the mechanical cooling system proceeds with the steps of:
- compression de CO2 à l'état de vapeur ;- CO 2 compression in the vapor state;
- de condensation dans un échangeur du CO2 ainsi comprimé ;condensation in a CO 2 exchanger thus compressed;
- de détente du CO2 ainsi sous-refroidi ;- relaxation of CO 2 and sub-cooled;
- de stockage du CO2 ainsi détendu dans un réservoir de stockage; et en ce que l'on procède à la mise en œuvre des mesures suivantes :storage of CO 2 thus expanded in a storage tank; and in that the following measures are implemented:
- on extrait du CO2 du réservoir de stockage pour alimenter ledit un ou plusieurs évaporateurs ;- CO 2 is extracted from the storage tank to supply said one or more evaporators;
- on évacue vers l'extérieur une quantité de CO2 sensiblement équivalente à celle correspondant audit apport de CO2 selon l'une ou chacune combinées des manières suivantes : i) le fluide ou une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs est dirigé vers ledit réservoir de stockage et on réalise à partir de ce réservoir l'extraction et l'évacuation dudit débit de CO2 à évacuer vers l'extérieur ; j) on procède à la séparation et à l'évacuation vers l'extérieur d'une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs, le restant étant dirigé soit vers ledit réservoir de stockage, soit vers ladite étape de compression ;an amount of CO 2 substantially equivalent to that corresponding to said CO 2 supply is delivered to the outside in one or each of the following ways: i) the fluid or a part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is directed towards said storage tank and is made from this reservoir the extraction and evacuation of said CO 2 flow to be discharged to the outside; j) the part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is separated and evacuated to the outside, the remainder being directed either to said storage tank or to said compression step;
- ledit apport de CO2 à partir de ladite seconde source est effectué dans ledit réservoir de stockage où il est mélangé au CO2 issu du ou desdits évaporateurs ou de ladite étape de détente.said supply of CO 2 from said second source is carried out in said storage tank where it is mixed with CO 2 originating from said evaporator or said expansion step.
3. Procédé de réfrigération selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on évacue vers l'extérieur une quantité de CO2 sensiblement équivalente à celle correspondant audit apport de CO2 selon l'une ou chacune combinées des manières suivantes : i) le fluide ou une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs est dirigé vers un réservoir de stockage et on réalise à partir de ce réservoir l'extraction et l'évacuation dudit débit de CO2 à évacuer vers l'extérieur ; j) on procède à la séparation et à l'évacuation vers l'extérieur d'une partie du fluide obtenu à la sortie du ou des évaporateurs, le restant étant dirigé soit vers ledit réservoir de stockage, soit vers une étape de condensation par une source froide réalisée par un système à compression de vapeur et le liquide ainsi condensé est alors stocké dans le réservoir de stockage ; et en ce que l'on procède audit apport de CO2 à partir de ladite seconde source dans le réservoir de stockage où il est mélangé au CO2 issu du ou des évaporateurs ou de ladite étape de condensation.3. refrigeration process according to claim 1 characterized in that it is discharged to the outside a quantity of CO 2 substantially equivalent to that corresponding to said CO 2 supply according to one or each combination of the following ways: i) the fluid or a portion of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is directed towards a storage tank and is made from this reservoir the extraction and evacuation of said CO 2 flow to be discharged to the outside; j) the part of the fluid obtained at the outlet of the evaporator (s) is separated and evacuated to the outside, the remainder being directed towards either said storage tank or to a condensation stage by a a cold source produced by a vapor compression system and the liquid thus condensed is then stored in the storage tank; and in that one carries out said supply of CO 2 from said second source in the storage tank where it is mixed with CO 2 from the evaporator (s) or said condensation step.
4. Procédé de réfrigération selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la quantité de CO2 présente dans le circuit est comprise entre deux limites de fonctionnement prédéterminées. 4. Refrigeration method according to one of the preceding claims, characterized in that the amount of CO 2 present in the circuit is between two predetermined operating limits.
EP06794443A 2005-06-02 2006-05-18 Method for refrigerating a thermal load Withdrawn EP1902263A2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0551475A FR2886719B1 (en) 2005-06-02 2005-06-02 METHOD FOR REFRIGERATING A THERMAL LOAD
PCT/FR2006/050460 WO2006129034A2 (en) 2005-06-02 2006-05-18 Method for refrigerating a thermal load

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1902263A2 true EP1902263A2 (en) 2008-03-26

Family

ID=35545693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP06794443A Withdrawn EP1902263A2 (en) 2005-06-02 2006-05-18 Method for refrigerating a thermal load

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20090193817A1 (en)
EP (1) EP1902263A2 (en)
FR (1) FR2886719B1 (en)
WO (1) WO2006129034A2 (en)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2915559B1 (en) * 2007-04-25 2012-10-26 Air Liquide CO2 COOLING EMERGENCY SYSTEM
FR2956730B1 (en) * 2010-02-25 2012-04-06 Air Liquide CRYOGENIC COOLING PROCESS USING SOLID-GAS DIPHASIC CO2 FLOW
FR2960952B1 (en) * 2010-06-03 2012-07-13 Air Liquide METHOD AND INSTALLATION FOR CRYOGENIC COOLING USING LIQUID CO 2 USING TWO SERIES EXCHANGERS
EP2453160A3 (en) * 2010-08-25 2014-01-15 Chart Industries, Inc. Bulk liquid cooling and pressurized dispensing system and method
US9869429B2 (en) 2010-08-25 2018-01-16 Chart Industries, Inc. Bulk cryogenic liquid pressurized dispensing system and method
US20120291480A1 (en) * 2011-05-18 2012-11-22 Girard John M Liquid carbon dioxide refrigeration system
JP2013002737A (en) * 2011-06-16 2013-01-07 Mitsubishi Electric Corp Refrigeration cycle device
EP2758728A4 (en) * 2011-07-22 2015-02-18 Lockheed Corp Idca for fast cooldown and extended operating time
FR2979336B1 (en) * 2011-08-31 2013-09-20 Cryo Net METHOD AND PLANT FOR PRODUCING CARBON DIOXIDE IN SOLID FORM
FR3013647B1 (en) * 2013-11-25 2016-01-01 Air Liquide CRYO-MECHANICAL REFRIGERATING SYSTEM USING CRYOGEN / REFRIGERATED EXCHANGES
US9207540B1 (en) 2014-05-30 2015-12-08 Lockheed Martin Corporation Integrating functional and fluidic circuits in joule-thomson microcoolers
US9999885B1 (en) 2014-05-30 2018-06-19 Lockheed Martin Corporation Integrated functional and fluidic circuits in Joule-Thompson microcoolers
US9813644B1 (en) 2014-06-19 2017-11-07 Lockheed Martin Corporation Nano-antenna array infrared imager
CN106091459A (en) * 2016-06-06 2016-11-09 济南欧菲特制冷设备有限公司 A kind of integral type refrigerating system unit
DE102016213679A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 Efficient Energy Gmbh Heat pump system with input side and output side coupled heat pump assemblies
US11306957B2 (en) 2018-01-23 2022-04-19 The Tisdale Group, LLC Liquid nitrogen-based cooling system
FR3089603B1 (en) * 2018-12-06 2023-03-31 Beg Ingenierie Refrigeration plant
WO2023003611A1 (en) * 2021-07-20 2023-01-26 Corey John A Dual-mode ultralow and/or cryogenic temperature storage device

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1408453A (en) * 1921-01-24 1922-03-07 Justus C Goosmann Refrigerating apparatus
US4127008A (en) * 1976-11-01 1978-11-28 Lewis Tyree Jr Method and apparatus for cooling material using liquid CO2
US5042262A (en) * 1990-05-08 1991-08-27 Liquid Carbonic Corporation Food freezer
DE10109236A1 (en) * 2001-02-26 2002-09-05 Joerg Fuhrmann Carbon dioxide refrigeration system has separator with integral heat exchanger; carbon dioxide can be evaporated in heat exchanger by expansion valve, liquefied by compressor circuit
JP4070583B2 (en) * 2002-11-14 2008-04-02 大阪瓦斯株式会社 Compression heat pump system
EP1422487A3 (en) * 2002-11-21 2008-02-13 York Refrigeration APS Hot gas defrosting of refrigeration plants
FR2847664B1 (en) * 2002-11-25 2005-12-02 DEVICE COMPRISING THE LEAKS OF A COOLING AIR CONDITIONING OR REFRIGERATION SYSTEM OF A REFRIGERATING VEHICLE USING CARBON DIOXIDE AS A FROGORIGENE FLUID

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2006129034A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2886719B1 (en) 2007-08-10
US20090193817A1 (en) 2009-08-06
WO2006129034A3 (en) 2007-10-11
WO2006129034A2 (en) 2006-12-07
FR2886719A1 (en) 2006-12-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1902263A2 (en) Method for refrigerating a thermal load
FR2675888A1 (en) PROCESS FOR THE USE OF LIQUEFIED NATURAL GAS (LNG) ASSOCIATED WITH A COLD EXPANDER TO PRODUCE LIQUID NITROGEN
EP2875294A2 (en) Method for liquefying a natural gas, including a phase change
FR2675891A1 (en) PROCESS FOR PRODUCING LIQUID NITROGEN USING LIQUEFIED NATURAL GAS AS THE ONLY REFRIGERANT.
US8806891B2 (en) Method for liquefaction of gas
EP2344821A2 (en) Method for producing liquid and gaseous nitrogen streams, a helium-rich gaseous stream, and a denitrogened hydrocarbon stream, and associated plant
WO2023280549A1 (en) Facility and method for the liquefaction of hydrogen
CH693187A5 (en) Process and refrigeration production facility from a thermal cycle of a low boiling point fluid.
KR101908570B1 (en) System and Method of Boil-Off Gas Reliquefaction for Vessel
EP2417411B1 (en) Refrigeration process and system for recovering cold from methane by refrigerants
WO2005103583A1 (en) Method for the liquefaction of a gas involving a thermo-acoustic cooling apparatus
EP4189309A1 (en) Facility and method for hydrogen refrigeration
WO2022022920A1 (en) Facility and method for refrigerating a fluid
FR2858830A1 (en) Increasing capacity and efficiency of gas installations which include at least one gas turbine comprises cooling air entering turbine
KR101908571B1 (en) System of Boil-Off Gas Reliquefaction for Vessel
FR2943125A1 (en) Liquefied natural gas producing method, involves providing natural gas, recovering part of heat from fumes produced by gas turbine, and producing vapor for vapor turbine by using recovered part of heat
WO2024083386A1 (en) Gas recovery method and apparatus for a compressor
WO2011055048A1 (en) Method and plant for cryogenically cooling materials, coupling together the cryogenic system of a tunnel and a refrigeration system added via a condenser outside the tunnel
EP3390938A1 (en) Hybrid method for liquefying a fuel gas and facility for implementing same
KR101938180B1 (en) Boil-Off Gas Reliquefaction System for Vessel and Method of Starting the Same
FR3033397A1 (en) PROCESS FOR COMPRESSING AND COOLING A GASEOUS MIXTURE
FR3087525A1 (en) PROCESS FOR LIQUEFACTION OF A GAS CURRENT OF EVAPORATION FROM THE STORAGE OF A LIQUEFIED NATURAL GAS CURRENT
FR3136540A3 (en) Installation and process for producing a cryogenic fluid
WO2024017611A1 (en) De-icing system for an nh3/co2 cascade unit
FR3068771A1 (en) DEVICE AND METHOD FOR LIQUEFACTING NATURAL GAS OR BIOGAS

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA HR MK YU

17P Request for examination filed

Effective date: 20080411

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LI LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR

17Q First examination report despatched

Effective date: 20080520

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: THONNELIER, JEAN-YVES

Inventor name: GERMAIN, JEAN-PIERRE

Inventor name: ALO, DIDIER

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN WITHDRAWN

18W Application withdrawn

Effective date: 20150914