ES2208620T3 - Procedimiento para el funcionamiento de una bomba de calor de adsorcion. - Google Patents
Procedimiento para el funcionamiento de una bomba de calor de adsorcion.Info
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Abstract
Bomba de calor de adsorción con circuito (40) cerrado de adsorbedor-desorbedor que contiene al menos dos módulos (15, 16) de bombas de calor compuestos, en cada caso, por un adsorbedor-desorbedor (8, 10) y un intercambiador (7, 9) de calor del medio refrigerante, un intercambiador (11) de calor primario solicitado por una fuente (19) de calor y comunicado con ésta, una bomba (12) de recirculación y un primer dispositivo (20) de conmutación, un segundo dispositivo (17) de conmutación, un circuito (49) de calefacción que se comunica con un intercambiador (5) de calor de la red de calefacción, un primer sistema (1) de conductos de salmuera que comunica el segundo dispositivo (17) de conmutación con uno de los intercambiadores (7) de calor del medio refrigerante, un segundo sistema (2) de conductos de salmuera que comunica el segundo dispositivo (17) de conmutación con el otro intercambiador (9) de calor del medio refrigerante, un tercer sistema (3) de conductos de salmuera que comunica el segundo dispositivo (17) de conmutación con el intercambiador (5) de calor de la red de calefacción, un cuarto sistema (4) de conductos de salmuera que comunica el segundo dispositivo (17) de conmutación con una fuente (6) de calor ambiental, pudiéndose conectar en circuito mediante el segundo dispositivo (17) de conmutación el primer sistema (1) de conductos de salmuera con el cuarto sistema (4) de conductos de salmuera o con el tercer sistema (3) de conductos de salmuera, mientras que simultáneamente el segundo sistema (2) de conducción de salmuera se puede conectar en circuito con aquel del tercer o del cuarto sistema (3, 4) de conductos de salmuera que no se comunica con el primer (1) sistema de conductos de salmuera y pudiéndose comunicar el primer y el segundo sistema (1, 2) de conductos de salmuera entre sí para formar un circuito y pudiéndose comunicar el primer y el segundo sistema (1, 2) de conductos de salmuera individualmente por sí mismos.
Description
Procedimiento para el funcionamiento de una bomba
de calor de adsorción.
La invención trata, en primer lugar, de una bomba
de calor de adsorción según el preámbulo de la reivindicación
independiente sobre el equipo y de un procedimiento para el
funcionamiento de una bomba de calor de adsorción de este tipo según
la reivindicación independiente sobre el procedimiento.
En las bombas de calor de adsorción se desorbe un
medio refrigerante (casi siempre agua) en un desorbedor y este medio
refrigerante se condensa en un condensador. El desorbedor y el
condensador forman un módulo de bombas de calor. Al mismo tiempo, un
adsorbedor adsorbe en otro lugar un medio refrigerante que se ha
evaporado mediante un evaporador. El adsorbedor y el evaporador
forman un módulo de bombas de calor con igual construcción que el
primer módulo mencionado. Estos dos procesos de sorción no son
constantes, sino que constituyen una función de la temperatura, de
la presión y de la cantidad del medio refrigerante existente. Esto
significa que los procesos de adsorción y desorción se debilitan
durante el funcionamiento de las bombas de calor de adsorción y que
después de cierto tiempo sólo existen flujos energéticos
relativamente reducidos. Por tanto, los módulos de bombas de calor
se tienen que invertir después de un tiempo definido
(aproximadamente 80% de la energía posible se puede transmitir), de
modo que el desorbedor se convierte en adsorbedor y a la inversa
(circuito de adsorbedor-desorbedor). De la misma
manera, al menos en las bombas de calor que se conocen, por
ejemplo, de los documentos DE19902694 y DE10061677, también el
evaporador se convierte en condensador y el condensador, en
evaporador (circuito de salmuera). En los manejos de procedimiento
conocidos, ambos circuitos se invierten al mismo tiempo. De este
modo el condensador caliente (salmuera aproximadamente a 35ºC) se
conecta, partiendo de la red de calefacción, directamente a la
fuente de calor ambiental más fría (típicamente, salmuera
aproximadamente a 0ºC), por lo que pasa calor del sistema calefactor
al entorno provocando pérdidas nada despreciables.
El objetivo de la invención es evitar esta
desventaja y proponer una bomba de calor de adsorción caracterizada
por una estructura sencilla. Otro objetivo de la invención es
proponer un procedimiento del tipo mencionado al inicio, en el que
se eviten ampliamente las pérdidas durante la conmutación de los
grupos constructivos individuales de los módulos de bombas de
calor.
Esto se logra, según la invención, con una bomba
de calor de adsorción del tipo mencionado al inicio mediante las
características distintivas de la reivindicación independiente
sobre el procedimiento.
A través de las medidas propuestas se logra que
la bomba de calor de adsorción pueda aprovechar el calor, que se
perdería durante una conmutación simultánea de los grupos
constructivos de ambos módulos, para el calentamiento del
evaporador que se convierte en condensador, lo que reduce
considerablemente las pérdidas en los tiempos de conmutación y/o se
realiza una compensación de temperatura en el evaporador y el
condensador, evitándose las pérdidas de calor.
Mediante las características de la reivindicación
2 se protege una configuración ventajosa del adsorbedor y del
desorbedor.
Mediante las características de la reivindicación
3 se protegen pasos de procedimiento ventajosos para el
funcionamiento de una bomba de calor de adsorción correspondiente,
aprovechándose el calor, que se perdería durante la conmutación
simultánea de los grupos constructivos de ambos módulos, para el
calentamiento del evaporador, que se convierte en condensador, y
evitándose pérdidas de calor, como ya se ha descrito en relación con
la reivindicación 1.
Según las características distintivas de la
reivindicación 4 se tiene la ventaja de que el circuito de
adsorbedor-desorbedor se puede invertir a bajo
costo, al invertirse la dirección de flujo mediante un dispositivo
de conmutación sin tener que usarse aquí, por ejemplo, una costosa
bomba con conmutación de la dirección de giro que, además, presenta
una eficiencia menor.
Las características de la reivindicación 5
protegen tiempos de proceso ventajosos para el proceso de
sorción.
Según las características de la reivindicación 6,
el proceso de adsorción-desorción finaliza cuando
el medio portador de calor en el circuito de
adsorbedor-desorbedor dentro o corriente abajo del
adsorbedor o del desorbedor no alcanza o sobrepasa una temperatura
determinada. Durante la adsorción el calor pasa al medio portador
de calor en el circuito de adsorbedor-desorbedor.
Primero, el medio portador de calor se calienta. Dado que con el
transcurso del tiempo la zeolita se acerca a su límite de
saturación, se reduce la adsorción, es decir, que cada vez se libera
menos calor. Debido a que el medio portador de calor enfría
simultáneamente el adsorbedor, finaliza el incremento de
temperatura y la temperatura vuelve a caer. La temperatura máxima
del medio portador de calor depende, entre otras cosas, de la forma
de realización y de la composición del adsorbedor, así como de la
velocidad de flujo del medio portador de calor y de las corrientes
de energía en los otros intercambiadores de calor.
En vez de estar condicionado por temperaturas
límite fijas de acuerdo a la reivindicación 6, el proceso de
adsorción-desorción finaliza según las
características de la reivindicación 7 cuando los procesos sólo
avanzan lentamente, lo que se detecta a través de gradientes de
temperatura en el circuito de
adsorbedor-desorbedor.
Otra posibilidad de finalizar ventajosamente el
proceso de adsorción-desorción se describe mediante
las características de la reivindicación 8. En consecuencia, el
calentamiento o el enfriamiento se miden en el adsorbedor o el
desorbedor. Si la diferencia de temperatura es pequeña, constituye
un indicio de que el proceso ha concluido por completo. Sin
embargo, esto presupone que primero el proceso se haya puesto en
marcha, pues también al comienzo del proceso la diferencia de
temperatura es correspondientemente reducida.
Según las características de la reivindicación 9,
el proceso de adsorción-desorción también se puede
finalizar ventajosamente, si la presión en el módulo de bombas de
calor, que adsorbe, no alcanza un valor determinado, lo que
constituye un indicio de que la zeolita ha adsorbido casi todo el
medio refrigerante.
De manera equivalente a esto se puede medir,
según las características de la reivindicación 10, el nivel de
llenado del medio refrigerante en el módulo de bombas de calor que
adsorbe. Si no hay o sólo queda poco medio refrigerante en el
evaporador, ya no se puede o apenas se puede realizar el proceso de
adsorción.
De manera equivalente a la reivindicación 6, se
puede lograr, según las características de la reivindicación 11, una
finalización ventajosa del proceso de
adsorción-desorción, basada en el hecho de que el
desorbedor necesita para la desorción energía del circuito
adsorbedor-desorbedor. Aquí se efectúa primero un
enfriamiento que se ralentiza y finaliza para pasar después
nuevamente a un incremento de la temperatura.
En vez de estar condicionado por temperaturas
límite fijas de acuerdo a la reivindicación 11, el proceso de
adsorción-desorción finaliza según las
características de la reivindicación 12 cuando el proceso de
desorción sólo avanza lentamente, lo que se detecta a través de
gradientes de temperatura en el circuito de
adsorbedor-desorbedor.
Otra posibilidad de finalizar ventajosamente el
proceso de adsorción-desorción se describe mediante
las características de la reivindicación 13. En consecuencia, el
calentamiento o el enfriamiento se miden en el adsorbedor o el
desorbedor. Si la diferencia de temperatura es pequeña, constituye
un indicio de que el proceso ha concluido por completo. Sin
embargo, esto presupone que primero el proceso se haya puesto en
marcha, pues también al comienzo del proceso la diferencia de
temperatura es correspondientemente reducida.
Según las características de la reivindicación
14, el proceso de adsorción-desorción finaliza
ventajosamente si la presión en el módulo, que desorbe, no alcanza
un valor límite, lo que se evalúa como un indicio de que sólo se
condensa poco agente refrigerante en el condensador y, por tanto, ha
finalizado por completo la desorción.
Otra posibilidad consiste, según la
reivindicación 15, en medir el nivel de llenado del medio
refrigerante. Si se sobrepasa un valor límite determinado, el medio
refrigerante se tiene que haber desorbido por completo del
desorbedor.
Según las características de la reivindicación 16
se tiene la ventaja de que primero se detienen los procesos de
sorción, y por tanto los flujos energéticos, en los módulos de
bombas de calor antes de que se conecten de nuevo los
intercambiadores de calor. Así se evitan las pérdidas.
Las características de la reivindicación 17
protegen tiempos de proceso ventajosos para el paso de proceso según
la reivindicación 16.
Según las características de las reivindicaciones
18 y 19 se puede detectar sobre la base de pequeñas diferencias de
temperatura que los flujos energéticos según la reivindicación 16
casi se han detenido.
Según las características de la reivindicación 20
se tiene la ventaja de que se realiza un intercambio de calor entre
el condensador y el evaporador antes de que estos intercambien su
función. También de esta forma se evitan pérdidas.
Las características de la reivindicación 21
protegen tiempos de proceso ventajosos para el paso de proceso según
la reivindicación 20.
Según las características de la reivindicación 22
se puede detectar sobre la base de no alcanzarse una diferencia de
temperatura determinada que se ha realizado por completo el
intercambio de calor según la reivindicación 20.
Según las características de la reivindicación 23
puede ocurrir en cada uno de los dos circuitos, que contienen el
evaporador o el condensador, una compensación de temperatura, en
cada caso, entre el sistema de conductos y el intercambiador de
calor.
Las características de la reivindicación 24
protegen tiempos de proceso ventajosos para el paso de proceso según
la reivindicación 23.
Según las características de la reivindicación 25
existen criterios de finalización de la compensación de temperatura,
según la reivindicación 23, al no poder ocurrir un flujo de calor
conveniente entre el condensador y el retorno de calefacción.
Según las características de la reivindicación 26
existen criterios de finalización de la compensación de temperatura,
según la reivindicación 23, al no poder ocurrir un flujo de calor
conveniente entre el evaporador y el entorno.
Según las características de la reivindicación
27, primero ocurre una compensación de temperatura entre el
condensador y el evaporador, antes de que el circuito del
evaporador o del condensador realice una compensación interna de
temperatura.
Según las características de la reivindicación 28
se finaliza el proceso de conmutación del adsorbedor al desorbedor y
a la inversa, así como del evaporador al condensador y a la
inversa.
A continuación se explican ejemplos de
realización de la invención mediante los dibujos de las figuras 1 a
12. Muestran:
Fig. 1 la estructura y la conexión de una bomba
de calor de adsorción según la invención durante la verdadera fase
de trabajo, en la que se transmite calor en los módulos de bombas de
calor,
Fig. 2 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante una fase de transición,
Fig. 3 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante otra fase de transición,
Fig. 4 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante otra fase de transición,
Fig. 5 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante una segunda fase de transición,
en la que se transmite calor en los módulos de bombas de calor,
Fig. 6 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante otra fase de transición,
Fig. 7 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante otra fase de transición,
Fig. 8 la conexión de la misma bomba de calor de
adsorción según la invención durante otra fase de transición,
Fig. 9 la estructura de una bomba de calor de
adsorción según la invención sin dispositivos de conmutación,
Fig. 10 un módulo de bombas de calor,
Fig. 11 un intercambiador de calor de zeolita
y
Fig. 12 la estructura de una bomba de calor de
adsorción según la invención con puntos de medición posibles para el
registro del estado de funcionamiento.
En la totalidad de las 12 figuras, los números de
referencia iguales significan detalles iguales en cada caso.
Una bomba de calor según la figura 9 dispone de
un circuito 40 de adsorbedor-desorbedor, en el que
se encuentran una fuente de calor en forma de un intercambiador 11
de calor primario calentado por un quemador 19, un intercambiador 10
de calor de zeolita, una bomba 12 de recirculación, un
intercambiador 21 de calor de la red de calefacción y otro
intercambiador 8 de calor de zeolita, así como un sistema 1 de
conductos de salmuera que trabaja como zona de evaporación, en la
que se sitúan un intercambiador 9 de calor del medio refrigerante,
una bomba 14 de recirculación y un intercambiador 5 de calor de la
red de calefacción. El intercambiador 9 de calor del agente
refrigerante y el intercambiador 10 de calor de zeolita, por una
parte, así como el intercambiador 7 de calor del agente
refrigerante y el intercambiador 8 de calor de zeolita, por la otra,
se estructuran, en cada caso, como módulos 16 y 15 de bombas de
calor con igual construcción según las figuras 10 y 11. Los
intercambiadores 8 y 10 de calor de zeolita disponen de tubos 41 de
aletas que se llenan con bolas 43 de zeolita entre las aletas 42.
Los módulos 16 y 15 de bombas de calor están rodeados, en cada
caso, por un depósito 44 al vacío, en el que se encuentran,
respectivamente, los intercambiadores 8 ó 10 de calor de zeolita, el
intercambiador 7 ó 9 de calor del medio refrigerante, una protección
45 contra la irradiación entre estos dos intercambiadores de calor
y el medio refrigerante agua.
En el estado de funcionamiento, representado en
la figura 9, el intercambiador 10 de calor de zeolita trabaja como
desorbedor y el intercambiador 8 de calor de zeolita, como
adsorbedor, el intercambiador 7 de calor del medio refrigerante,
como evaporador y el intercambiador 9 de calor del medio
refrigerante, como condensador.
En este estado representado, el medio portador de
calor en el circuito 40 de adsorbedor-desorbedor se
calienta en el intercambiador 11 de calor primario mediante el
quemador 19. El medio portador de calor, calentado, fluye al
intercambiador 10 de calor de zeolita que trabaja como desorbedor.
Las bolas 43 de zeolita del intercambiador 10 de calor de zeolita
se saturan primero con agua. El calor añadido provoca que el agua
se desorba y, por tanto, abandone el intercambiador 10 de calor de
zeolita. El vapor de agua, producido de esta manera, se condensa en
el intercambiador 9 de calor del medio refrigerante que trabaja como
condensador, cediendo así calor al sistema 2 de conductos de
salmuera que trabaja como zona de condensación. En el
intercambiador 21 de calor de la red de calefacción se sigue
enfriando el medio portador de calor del circuito 40 de
adsorbedor-desorbedor y el calor se cede al circuito
49 de calefacción. En el módulo 15 de bombas de calor, la zeolita
primero está relativamente seca en el intercambiador 8 de calor de
zeolita que trabaja como adsorbedor. Se alimenta calor ambiental al
intercambiador 7 de calor del medio refrigerante que trabaja como
evaporador. De esta manera se evapora agua que se encuentra
alrededor del intercambiador 7 de calor del medio refrigerante
(evaporador). El vapor de agua, producido de esta forma, pasa a la
zeolita del intercambiador 8 de calor de zeolita que trabaja como
adsorbedor, calentándose la zeolita. El intercambiador 8 de calor
de zeolita cede este calor al circuito 40 de
adsorbedor-desorbedor. El proceso finaliza como muy
tarde cuando la zeolita del intercambiador 8 de calor de zeolita ha
adsorbido toda el agua situada en el módulo 15 de bombas de calor o
cuando el intercambiador 10 de calor de zeolita ha cedido su
contenido de agua hasta el estado de equilibrio seco del desorbedor
a su temperatura de funcionamiento máxima.
Con el fin de generar un proceso casi continuo a
partir de este proceso, los módulos pueden intercambiar su función
mediante la conmutación. El desorbedor seco se convierte en
adsorbedor y el adsorbedor húmedo, en desorbedor. Para que puedan
trabajar como tales, el evaporador en el circuito de evaporación se
tiene que convertir en condensador en el circuito de condensación y
el condensador en el circuito de condensación, en evaporador en el
circuito de evaporación. Por esta razón los módulos 15 y 16 de
bombas de calor se estructuran idénticamente de modo que puede
ocurrir un proceso de circulación mediante una conexión
correspondiente según las figuras 1 a 8. A través de un dispositivo
20 de conmutación se cambia la dirección de flujo de los
intercambiadores 8 y 10 de calor de zeolita, así como se
intercambia mediante otro dispositivo 17 de conmutación la
comunicación de los intercambiadores 7 y 9 de calor del medio
refrigerante con el intercambiador 6 de calor ambiental y el
intercambiador 5 de calor de la red de calefacción.
La figura 1 muestra una bomba de calor según la
invención, que se diferencia de la figura 9 porque los dispositivos
17 y 20 de conmutación, controlados mediante un control 50 de
conmutación con elementos 51 de tiempo a través de líneas 52 y 53
de señales, se integran a la instalación de bombas de calor. El
intercambiador 5 de calor de la red de calefacción se comunica a
través de un sistema 3 de conductos de salmuera y la fuente 6 de
calor ambiental, a través de un sistema 4 de conductos de salmuera,
con el dispositivo 17 de conmutación. La corriente circula por los
distintos elementos como se muestra en la figura 9, de modo que
ocurren los mismos procesos. En el módulo 16 de bombas de calor se
realiza una desorción en el intercambiador 10 de calor de zeolita,
se transporta una corriente 47 de agua del desorbedor al
condensador y se produce una condensación en el intercambiador 9 de
calor del medio refrigerante. En este tiempo se produce en el módulo
15 de bombas de calor una adsorción en el intercambiador 8 de calor
de zeolita, un flujo 48 de agua del evaporador hacia el adsorbedor
y una evaporación en el intercambiador 7 de calor del medio
refrigerante. Este estado se ha finalizado como muy tarde cuando en
el módulo 15 la zeolita ha adsorbido todo el medio refrigerante o
cuando en el módulo 16 la zeolita ha alcanzado su estado de
equilibrio seco a la temperatura de funcionamiento máxima.
Después de transcurrir un tiempo prefijado por
los elementos 51 de tiempo, el control 50 de conmutación envía una
señal al dispositivo 20 de conmutación. En este momento cambia,
según la figura 2, el paso a través de ambos intercambiadores 8 y
10 de calor de zeolita mediante el dispositivo 20 de conmutación. A
través del intercambiador 10 de calor de zeolita pasa el medio
portador de calor en dirección contraria a la corriente del
intercambiador 11 de calor primario y a través del intercambiador 8
de calor de zeolita, corriente abajo del intercambiador 11 de calor
primario. La circulación a través de los intercambiadores 7 y 9 de
calor del medio refrigerante permanece invariable.
De esta manera se logra que el intercambiador 8
de calor de zeolita se caliente y que el intercambiador 10 de calor
de zeolita se enfríe. Esto provoca que se paralice, en cada caso,
la desorción en el intercambiador 10 de calor de zeolita y, con
esto, la condensación en el intercambiador 9 de calor del medio
refrigerante o la adsorción en el intercambiador 8 de calor de
zeolita y, con ello, la evaporación en el intercambiador 7 de calor
del medio refrigerante.
En el próximo paso de trabajo según la figura 3,
después que se han detenido la condensación y la evaporación, se
conecta el dispositivo de conmutación de modo que ambos
intercambiadores 7 y 9 se comunican entre sí para realizar un
intercambio de calor entre estos elementos.
A continuación, el dispositivo 17 de conmutación
se conecta según la figura 4 de modo que el sistema 1 de conductos
de salmuera del intercambiador 7 de calor del medio refrigerante y
el sistema 2 de conductos de salmuera del intercambiador 9 de calor
del medio refrigerante se ponen internamente en cortocircuito en
cada caso. Dado que el intercambiador 8 de calor de zeolita
desorbe, se calienta el intercambiador 7 de calor del medio
refrigerante mediante el medio refrigerante condensado en el módulo
15 de bombas de calor. En ese tiempo el intercambiador 9 de calor
del medio refrigerante adsorbe, es decir, necesita agua. Esta agua
se evapora en el intercambiador 9 de calor del medio refrigerante
en el módulo 16 de bombas de calor, provocando el medio
refrigerante, que se evapora, un enfriamiento del intercambiador 9
de calor del medio refrigerante.
De esta forma se logra que en el próximo paso de
trabajo exista la caída de temperatura correcta entre el
intercambiador 9 de calor del medio refrigerante (más frío) y el
intercambiador 6 de calor ambiental (más caliente), así como entre
el intercambiador 7 de calor del medio refrigerante (más caliente) y
el intercambiador 5 de calor de la red de calefacción (más frío).
De esta forma se evita que el calor residual se ceda al entorno y
que la red de calefacción se enfríe.
Según la figura 5, después de la compensación
interna de temperatura en los sistemas 1 y 2 de conductos de
salmuera se conecta el dispositivo 17 de conmutación de modo que el
intercambiador 9 de calor del medio refrigerante se comunique con
la fuente 6 de calor ambiental, así como el intercambiador 7 de
calor del medio refrigerante, con el intercambiador 5 de calor de la
red de calefacción. Ahora, los módulos 15 y 16 de bombas de calor
han intercambiado, en cada caso, su función en comparación con la
figura 1. La forma de funcionamiento es correspondientemente
equivalente. Las figuras 6 a 8 muestran los pasos de trabajo
restantes del proceso de trabajo casi continuo. El modo de
funcionamiento de la bomba de calor de adsorción de la figura 6 se
corresponde con el de la figura 2, teniendo en cuenta el hecho de
que mediante inversiones ha cambiado la dirección de flujo, la
secuencia de paso y/o la función de los componentes
correspondientes. Lo mismo ocurre en las figuras 7 y 3, así como en
las figuras 8 y 4. Después del paso de trabajo según la figura 8 se
realiza el paso de trabajo según la figura 1.
La figura 12 muestra una bomba de calor de
adsorción con puntos de medición para la determinación del estado de
funcionamiento. De este modo se puede realizar una conmutación como
alternativa a una conmutación a tiempos prefijados, cuando se
sobrepasan o no se alcanzan determinadas temperaturas límite o se
queda por debajo de los gradientes de temperatura. En el circuito 40
de adsorbedor-desorbedor se encuentran puntos 54, 60
de medición dentro de los intercambiadores 8, 10 de calor de
zeolita, puntos 55 y 59 de medición de temperatura respectivamente
entre los intercambiadores 8 y 10 de calor de zeolita, así como el
intercambiador 11 de calor primario y los puntos 58 y 61 de medición
de temperatura entre los intercambiadores 8 y 10, así como en el
dispositivo 20 de conmutación. Con el fin de limitar la cantidad de
puntos de medición también se podría pensar en que en lugar de los
puntos 58 y 61 de medición se situara únicamente un punto de
medición de temperatura en la línea 25. En el sistema 1 de
conductos de salmuera se encuentran los puntos de medición de
temperatura 64 en dirección contraria a la corriente y 65 corriente
abajo del intercambiador 7 de calor del medio refrigerante. En el
sistema 2 de conductos de salmuera se sitúan puntos de medición de
temperatura 66 en dirección contraria a la corriente y 67 corriente
abajo del intercambiador 9 de calor del medio refrigerante. En el
módulo 16 de bombas de calor se encuentra un punto 63 de medición
de presión y un punto 62 de medición del nivel de llenado en el
fondo del módulo 15 de bombas de calor.
Claims (28)
1. Bomba de calor de adsorción con circuito (40)
cerrado de adsorbedor-desorbedor que contiene al
menos dos módulos (15, 16) de bombas de calor compuestos, en cada
caso, por un adsorbedor-desorbedor (8, 10) y un
intercambiador (7, 9) de calor del medio refrigerante, un
intercambiador (11) de calor primario solicitado por una fuente (19)
de calor y comunicado con ésta, una bomba (12) de recirculación y un
primer dispositivo (20) de conmutación, un segundo dispositivo (17)
de conmutación, un circuito (49) de calefacción que se comunica con
un intercambiador (5) de calor de la red de calefacción, un primer
sistema (1) de conductos de salmuera que comunica el segundo
dispositivo (17) de conmutación con uno de los intercambiadores (7)
de calor del medio refrigerante, un segundo sistema (2) de conductos
de salmuera que comunica el segundo dispositivo (17) de conmutación
con el otro intercambiador (9) de calor del medio refrigerante, un
tercer sistema (3) de conductos de salmuera que comunica el segundo
dispositivo (17) de conmutación con el intercambiador (5) de calor
de la red de calefacción, un cuarto sistema (4) de conductos de
salmuera que comunica el segundo dispositivo (17) de conmutación con
una fuente (6) de calor ambiental, pudiéndose conectar en circuito
mediante el segundo dispositivo (17) de conmutación el primer
sistema (1) de conductos de salmuera con el cuarto sistema (4) de
conductos de salmuera o con el tercer sistema (3) de conductos de
salmuera, mientras que simultáneamente el segundo sistema (2) de
conducción de salmuera se puede conectar en circuito con aquel del
tercer o del cuarto sistema (3, 4) de conductos de salmuera que no
se comunica con el primer (1) sistema de conductos de salmuera y
pudiéndose comunicar el primer y el segundo sistema (1, 2) de
conductos de salmuera entre sí para formar un circuito y pudiéndose
comunicar el primer y el segundo sistema (1, 2) de conductos de
salmuera individualmente por sí mismos.
2. Bomba de calor de adsorción según la
reivindicación 1, caracterizada porque el
adsorbedor-desorbedor (8, 10) está formado por un
intercambiador de calor de zeolita.
3. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción con circuito (40) cerrado de
adsorbedor-desorbedor según la reivindicación 1 ó
2, caracterizado porque durante la conmutación de una
comunicación del primer sistema (1) de conductos de salmuera del
cuarto sistema (4) de conductos de salmuera al tercer sistema (3) de
conductos de salmuera o durante la conmutación de una comunicación
del primer sistema (1) de conductos de salmuera del tercer sistema
(3) al cuarto sistema (4) de conductos de salmuera se comunican
entre sí temporalmente el primer y el segundo sistema (1, 2) de
conductos de salmuera y/o el primer y el segundo sistema (1, 2) de
conductos de salmuera se ponen respectivamente internamente en
cortocircuito.
4. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 3,
caracterizado porque se invierte la dirección de flujo del
circuito (40) de adsorbedor-desorbedor.
5. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 ó 4,
caracterizado porque el tiempo, durante el que
simultáneamente un adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en uno de
los módulos (15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9)
de calor del medio refrigerante perteneciente a éste realiza la
evaporación en este módulo (15, 16) de bombas de calor o durante el
que un desorbedor (8, 10) realiza simultáneamente la desorción en
uno de los módulos (15, 16) de bombas de calor y los
intercambiadores (7, 9) de calor del medio refrigerante
pertenecientes a éste realizan la condensación en este módulo (15,
16) de bombas de calor, dura entre 2 y 45 minutos, preferentemente
de 5 a 30 minutos.
6. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la evaporación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando la
temperatura del medio portador de calor en el circuito (40) de
adsorbedor-desorbedor en un punto (54, 55, 59, 60)
de medición dentro o corriente abajo del adsorbedor (8, 10) no
alcanza o sobrepasa un valor límite T_{A} determinado.
7. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la evaporación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando el cambio
de temperatura del medio portador de calor en el circuito (40) de
adsorbedor-desorbedor en un punto (54, 55, 59, 60)
de medición dentro o corriente abajo del adsorbedor (8, 10) no
alcanza un valor límite \DeltaT_{A}/\Deltat determinado
(cambio de temperatura por tiempo).
8. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la evaporación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando la
diferencia de temperatura del medio portador de calor en el
circuito (40) de adsorbedor-desorbedor entre dos
puntos (54, 55, 58, 59,60, 61) de medición dentro, corriente abajo
o en la dirección contraria de la corriente del adsorbedor (8, 10)
no alcanza un valor límite \DeltaT_{AWT} determinado.
9. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la evaporación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando la presión
en el módulo (15, 16) de bombas de calor, que adsorbe, en un punto
(56, 63) de medición dentro de este módulo (15, 16) de bombas de
calor no alcanza un valor límite P_{A,mín\cdot} determinado.
10. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la evaporación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando el nivel
de llenado del medio refrigerante en el módulo (15, 16) de bombas
de calor que adsorbe, medido en un punto (57, 62) de medición en el
fondo del módulo (15, 16) de bombas de calor no alcanza un valor
límite h_{mín} determinado.
11. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un desorbedor (8, 10) realiza la desorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la condensación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando la
temperatura del medio portador de calor en el circuito (40) de
adsorbedor-desorbedor en un punto (54, 58, 60, 61)
de medición dentro o corriente abajo del desorbedor (8, 10) no
alcanza o sobrepasa un valor límite T_{D} determinado.
12. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un desorbedor (8, 10) realiza la desorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la condensación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando el cambio
de temperatura del medio portador de calor en el circuito (40) de
adsorbedor-desorbedor en un punto (54, 58, 60, 61)
de medición dentro o corriente abajo del desorbedor (8, 10) no
alcanza un valor límite \DeltaT_{D}/\Deltat determinado.
13. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un desorbedor (8, 10) realiza la desorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la condensación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando la
diferencia de temperatura del medio portador de calor en el
circuito (40) de adsorbedor-desorbedor entre dos
puntos (55, 54, 58, 59, 60, 61) de medición dentro o corriente
abajo del desorbedor (8, 10) no alcanza un valor límite
\DeltaT_{DWT} determinado.
14. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un desorbedor (8, 10) realiza la desorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la condensación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando la presión
en el módulo (15, 16) de bombas de calor, que desorbe, en un punto
(56, 63) de medición dentro de este módulo (15, 16) de bombas de
calor no alcanza un valor límite P_{D,mín} determinado.
15. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a 5,
caracterizado porque la fase, durante la que simultáneamente
un desorbedor (8, 10) realiza la desorción en uno de los módulos
(15, 16) de bombas de calor y un intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la condensación en
este módulo (15, 16) de bombas de calor, finaliza cuando el nivel
de llenado del medio refrigerante en el módulo (15, 16) de bombas
de calor que adsorbe, medido en un punto (57, 62) de medición en el
fondo del módulo (15, 16) de bombas de calor sobrepasa un valor
límite h_{máx} determinado.
16. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 3 a
15, caracterizado porque tras la fase en la que un
adsorbedor (8, 10) realiza la adsorción en un módulo (15, 16) de
bombas de calor mientras que el intercambiador (7, 9) de calor del
medio refrigerante perteneciente a éste realiza la evaporación en
el módulo (15, 16) de bombas de calor, se invierte la dirección de
flujo del circuito (40) de adsorbedor-desorbedor,
mientras que por un tiempo t_{l} determinado se mantiene
invariable la circulación a través de los sistemas (1, 2, 3, 4) de
conductos de salmuera.
17. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 16,
caracterizado porque el tiempo t_{l} determinado está
entre 8 segundos y 8 minutos, preferentemente entre 10 y 300
segundos.
18. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 16,
caracterizado porque el tiempo t_{l} determinado finaliza
cuando la diferencia de temperatura entre un punto (64 ó 66) de
medición corriente arriba y un punto (65 ó 67) de medición
corriente abajo del evaporador (7, 9) no alcanza un valor límite
\DeltaT_{V} determinado que se corresponde con la temperatura
en el punto 64 ó 66 de medición menos la temperatura en el punto 65
ó 67 de medición.
19. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 16,
caracterizado porque el tiempo t_{l} determinado finaliza
cuando la diferencia de temperatura entre un punto (67 ó 65) de
medición corriente abajo y un punto (66 ó 64) de medición corriente
arriba del condensador (7, 9) no alcanza un valor límite
\DeltaT_{K} determinado que se corresponde con la temperatura
en el punto 67 ó 65 de medición menos la temperatura en el punto 66
ó 64 de medición.
20. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 16 a
19, caracterizado porque después de la conmutación del
dispositivo (20) de conmutación el dispositivo (17) de conmutación
comunica entre sí en circuito el primer y el segundo sistema (1, 2)
de conductos de salmuera por un tiempo t_{K} determinado.
21. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 20,
caracterizado porque el tiempo t_{k} determinado se
encuentra entre 5 segundos y 10 minutos, preferentemente entre 10 y
300 segundos.
22. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 8,
caracterizado porque el tiempo t_{K} determinado finaliza
cuando la diferencia de temperatura entre un punto (65 ó 67) de
medición corriente abajo del evaporador (7, 9) y un punto (67 ó 65)
de medición corriente abajo del condensador (7, 9) y/o la diferencia
de temperatura entre un punto (64 ó 66) de medición corriente arriba
del evaporador (7, 9) y un punto (66 ó 64) de
medición corriente arriba del condensador (7, 9) no alcanza un valor límite \DeltaT_{VK} determinado.
medición corriente arriba del condensador (7, 9) no alcanza un valor límite \DeltaT_{VK} determinado.
23. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 16 a
19, caracterizado porque después de la conmutación de la
dirección de circulación del circuito (40) de
adsorbedor-desorbedor tanto el primer sistema (1)
de conductos de salmuera como el segundo sistema (2) de conductos
de salmuera se comunican individualmente por sí mismos en el
circuito por un tiempo t_{S} determinado.
24. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 23,
caracterizado porque el tiempo t_{S} determinado se
encuentra entre 0,5 y 20 minutos, preferentemente entre 1 y 10
minutos.
25. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 23,
caracterizado porque el tiempo t_{S} determinado finaliza
cuando la temperatura del medio portador de calor en el primer o el
segundo sistema (1, 2) de conductos de salmuera, que el dispositivo
(17) de conmutación comunica respectivamente con un intercambiador
(7, 9) de calor del medio refrigerante, en un punto (65, 67) de
medición corriente abajo del condensador (7, 9) es mayor o igual
que la temperatura en un punto (68) de medición en el retorno del
circuito (49) de calefacción.
26. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 23,
caracterizado porque el tiempo t_{S} determinado finaliza
cuando la temperatura del medio portador de calor en el primer o el
segundo sistema (1, 2) de conductos de salmuera, que el dispositivo
(17) de
conmutación comunica respectivamente con un intercambiador (7, 9) de calor del medio refrigerante, en un punto (65, 67) de medición corriente abajo del evaporador (7, 9) es menor o igual que la temperatura ambiente.
conmutación comunica respectivamente con un intercambiador (7, 9) de calor del medio refrigerante, en un punto (65, 67) de medición corriente abajo del evaporador (7, 9) es menor o igual que la temperatura ambiente.
27. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según al menos una de las
reivindicaciones 20 a 26, caracterizado porque primero el
primer y el segundo sistema (1, 2) de conductos de salmuera se
comunican entre sí en circuito por un tiempo t_{K} determinado
antes de que inmediatamente después tanto el primer sistema (1) de
conductos de salmuera como el segundo sistema (2) de conductos de
salmuera se comuniquen individualmente por sí mismos en el circuito
por un tiempo t_{S} determinado.
28. Procedimiento para el funcionamiento de una
bomba de calor de adsorción según al menos una de las
reivindicaciones 20 a 27, caracterizado porque después de
los circuitos internos del primer y del segundo sistema (1, 2) de
conductos de salmuera, según al menos una de las reivindicaciones 20
a 24, el primer o el segundo sistema (1, 2) de conductos de
salmuera, que fue el último conectado con el tercer sistema (3) de
conductos de salmuera, se comunica con el cuarto sistema (4) de
conductos de salmuera y el primer o el segundo sistema (1, 2) de
conductos de salmuera, que fue el último conectado con el cuarto
sistema (4) de conductos de salmuera, se comunica con el tercer
sistema (3) de conductos de salmuera.
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