ES2235787T3 - Disposicion de serpentin de almacenamiento termico. - Google Patents

Disposicion de serpentin de almacenamiento termico.

Info

Publication number
ES2235787T3
ES2235787T3 ES00308285T ES00308285T ES2235787T3 ES 2235787 T3 ES2235787 T3 ES 2235787T3 ES 00308285 T ES00308285 T ES 00308285T ES 00308285 T ES00308285 T ES 00308285T ES 2235787 T3 ES2235787 T3 ES 2235787T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
tubes
adjacent
fluid
columns
vertical
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.)
Expired - Lifetime
Application number
ES00308285T
Other languages
English (en)
Inventor
David A. Aaron
Frank T. Morrison
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.)
Baltimore Aircoil Co Inc
Original Assignee
Baltimore Aircoil Co Inc
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 Baltimore Aircoil Co Inc filed Critical Baltimore Aircoil Co Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2235787T3 publication Critical patent/ES2235787T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/021Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat the latent heat storage material and the heat-exchanging means being enclosed in one container
    • 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
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/02Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using latent heat
    • F28D20/028Control arrangements therefor
    • 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
    • F25D21/00Defrosting; Preventing frosting; Removing condensed or defrost water
    • F25D21/02Detecting the presence of frost or condensate
    • 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
    • F25D3/005Devices using other cold materials; Devices using cold-storage bodies combined with heat exchangers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S165/00Heat exchange
    • Y10S165/91Tube pattern

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)
  • Other Air-Conditioning Systems (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)

Abstract

Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico que tiene un alojamiento con una cámara (26) de almacenamiento de fluido, fluido de almacenamiento térmico en dicha cámara (26), medios para acoplar dicho conjunto de serpentín (22) de almacenamiento y fluido de almacenamiento térmico en dicha cámara (26) a un aparato externo (12) para recuperación de dicha energía térmica almacenada, medios para transferir calor para dicho fluido de transferencia de calor, y medios para conectar dichos medios de transferencia de calor a dicho conjunto de serpentín.

Description

Disposición de serpentín de almacenamiento térmico.
El presente invento se refiere a conjuntos de serpentín de almacenamiento térmico, que tienen tubos intercambiadores de calor, y a disposiciones de intercambiador de calor, tales como un serpentín de refrigeración utilizado para enfriar y congelar el fluido de almacenamiento térmico dentro de un depósito de almacenamiento. Más específicamente, se identifican disposiciones de serpentín para facilitar mejor la fusión del fluido de almacenamiento térmico en fase sólida, tal como hielo, después de un exceso de formación de fluido en fase sólida dentro de un conjunto de serpentín de almacenamiento térmico, cuyas disposiciones de serpentín permiten el mantenimiento de una temperatura adecuadamente baja para que la salida de fluido de almacenamiento térmico satisfaga los requisitos normales de refrigeración del sistema.
Los conjuntos de serpentín de almacenamiento térmico proporcionan un medio de almacenar capacidad de refrigeración para usar posteriormente. Los conjuntos de serpentín tienen fluidos de almacenamiento térmico, con cambio de fase, tales como agua, cuyos fluidos pueden ser congelados para formar fases sólidas, tales como hielo. Otra referencia en la descripción será a fluidos de almacenamiento térmico con agua como ejemplo específico de un fluido de almacenamiento y hielo como su fase sólida. Una aplicación frecuente de tal equipo de almacenamiento térmico utiliza energía eléctrica de menor coste, usualmente desde las horas de la tarde y noche, para generar y almacenar un volumen de fluido de almacenamiento térmico en fase sólida, tal como hielo, en una gran cámara o depósito lleno con un fluido de almacenamiento térmico, tal como agua. Esta mezcla de hielo-agua es retenida hasta que se requiera su capacidad de refrigeración almacenada, cuyo requisito es usualmente experimentado durante períodos de gran demanda, y de elevado coste de energía, tal como las horas durante el día. Un sistema de refrigeración de almacenamiento térmico que tiene un mayor uso de potencia durante las horas nocturnas está descrito en la patente norteamericana nº 5.649.431. En una operación típica, el fluido de almacenamiento térmico de baja temperatura es retirado de la cámara de almacenamiento, bombeado a través de un intercambiador de calor para absorber calor, y a continuación devuelto a la cámara del conjunto de serpentín de almacenamiento térmico para ser enfriado fundiendo el hielo retenido. Una aplicación ejemplar de capacidad de refrigeración almacenada es una operación de refrigeración centralizada de barrio, que está resultando una práctica de refrigeración más ampliamente aceptada. Estas operaciones de refrigeración centralizada por barrio tienen generalmente múltiples intercambiadores de calor acoplados a una única instalación de almacenamiento térmico. El mayor número de usuarios diferentes de los conjuntos de serpentín de almacenamiento térmico en una aplicación de refrigeración centralizada por barrio requiere la utilización máxima tanto de espacio físico como de energía.
Conjuntos de serpentín de almacenamiento térmico controlados inadecuadamente o sin vigilar pueden formar un exceso del fluido en fase sólida o hielo almacenado. Es decir, el agua de almacenamiento térmico o de almacenamiento de hielo u otro fluido de almacenamiento térmico en la cámara. Durante el almacenamiento o ciclo de formación, el fluido es enfriado hasta que se desarrolla el hielo en cada tubo. Los tubos están generalmente separados con primeros espacios equidistantes verticalmente y segundos espacios equidistantes horizontalmente, cuyos primeros y segundos espacios pueden ser iguales. El diseño usual de serpentines de la técnica anterior tendrá espacios equidistantes, cuyo diseño promueve el puenteo vertical en el hielo y el puenteo horizontal en el hielo.
El espacio de separación antes mencionado es un requisito operativo para proporcionar espacio entre los tubos para formación de hielo y para proporcionar un trayecto para la circulación de fluido entre los tubos y manguitos de hielo almacenado para volver a capturar la capacidad de refrigeración almacenada. Sin embargo, es conocido que el crecimiento incontrolado del hielo, u otro fluido de almacenamiento térmico, en los tubos o circuitos dará, o puede dar, como resultado el puenteo horizontal completo del hielo formado en los tubos adyacentes. La cantidad total de hielo almacenado en la cámara de fluido puede ser suficiente para la aplicación después de una formación en exceso de hielo, sin embargo, la temperatura del fluido de almacenamiento térmico retirado de la cámara puede ser inadecuada debido a que solamente el perímetro del bloque de hielo monolítico formado es accesible al contacto con el fluido de almacenamiento térmico en circulación.
Un método de agitación, típicamente con aire, está previsto en el fondo de la cámara de almacenamiento de hielo como un método para mejorar la recuperación de la energía o capacidad de refrigeración almacenada. Este aire se desplaza hacia arriba a través de los espacios verticales entre tubos adyacentes y masas de hielo. Sin embargo, el desarrollo de masas de hielo monolítico o sólido elimina los espacios de separación vertical entre tubos adyacentes y el hielo sobre ellos, lo que inhibe el flujo de aire y el flujo de fluido a través de la masa de hielo. El resultado de esta circulación restringida de aire y fluido es la reducción de la recuperación de capacidad de refrigeración, ya que la recuperación está limitada a las superficies exteriores de la masa de hielo, que produce el fluido de refrigeración de almacenamiento térmico retirado de la cámara de almacenamiento térmico a temperaturas mayores y menos utilizables. Otros intentos para mejorar la eficiencia a veces utilizan medidas extremas para fundir la masa de hielo, tales como pulverización de agua a alta presión sobre el bloque monolítico para fundir el hielo.
Las condiciones de formación de hielo en exceso con bloques de hielo monolítico son una condición común y recurrente. Es una ocurrencia común debido a distintas condiciones tales como caudales de fluido desequilibrados, mediciones inadecuadas o controles que funcionan mal. Aunque hay algunas técnicas de vigilancia y equipamiento disponible para medir el volumen de hielo desarrollado en una cámara dada es una práctica más general inspeccionar visualmente el volumen del depósito. Otro método utiliza un monitor de nivel de fluido basado en el cambio de volumen para el hielo, pero estos dispositivos no son fiables especialmente para depósitos de volumen somero que implican cambios de altura del fluido muy pequeños.
Consiguientemente, se desea proporcionar un medio o método para un mayor acceso a una mayor magnitud de la superficie de hielo almacenado que solamente el perímetro exterior de un bloque de hielo monolítico cuando tienen lugar un exceso de formación.
El presente invento proporciona una disposición de serpentín de refrigeración que utiliza una alineación de distancia de espacio variable, que incorpora el uso de al menos una aireación de canal de circulación de fluido dentro de la disposición de serpentín con un mayor espacio de separación entre tubos adyacentes que los espacios de separación de tubos restantes. Además, se ha observado también que con un pequeño aumento en la anchura de la disposición, es decir aproximadamente un incremento del tres por ciento, pueden preverse disposiciones alternativas para acomodar espacios de separación de aireación. Más allá del ciclo de diseño o de formación de hielo del cien por cien, el área de hielo expuesta es disminuida de forma mensurable. Esta disminución hace que la presión de succión o la temperatura en el compresor de refrigerante disminuya de forma mensurable, que puede ser usada para identificar el final del ciclo de formación deseado. El cambio de temperatura detectado puede ser utilizado para detener el conjunto de serpentín de almacenamiento térmico. El cambio en la temperatura de fluido refrigerante en la abertura de descarga o el cambio en la presión de succión de entrada en su abertura a los serpentines de refrigeración es indicativo del ciclo de formación de hielo, o del exceso de formación de hielo, por encima de una capacidad completa de aproximadamente el diez por ciento. Una disminución en la superficie de hielo dentro de la cámara de almacenamiento térmico puede tener un efecto sobre el fluido de almacenamiento térmico y este efecto puede ser usado para controlar el ciclo de refrigeración. La retención del área de hielo expuesta para contacto con el fluido de almacenamiento térmico durante la fusión o ciclo de recuperación proporcionara el fluido de almacenamiento térmico a una temperatura adecuadamente baja para satisfacer los requisitos del ciclo de refrigeración normal.
El presente invento será descrito a continuación, a modo de ejemplo solamente, con referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
La fig. 1 es una ilustración esquemática de una aplicación de almacenamiento térmico de la técnica anterior;
La fig. 2 es una vista de extremidad oblicua de una estructura de serpentín típica de la técnica anterior con los extremos de los cabezales en bucle y las tuberías extendiéndose entre los extremos;
La fig. 2A es una vista en alzado lateral de un conjunto de serpentín como en la fig. 2;
La fig. 2B es una vista de extremidad tomada a lo largo de la línea 2B - 2B del conjunto de serpentín de tubo de la fig. 2A;
La fig. 2C es una vista de extremidad tomada a lo largo de la línea 2C - 2C del conjunto de serpentín de la fig. 2A;
La fig. 3 es una vista en sección transversal de una disposición esquemática de la técnica anterior ejemplar de los serpentines de una estructura de serpentín de la fig. 2A tomada a lo largo de la línea 3-3 con una formación de hielo del 100% deseada en los serpentines;
La fig. 3A es una sección agrandada a 4 x 4 de la estructura de serpentín y formación de hielo de la fig. 3;
La fig. 3B es una vista segmentada de la estructura de serpentín de la fig. 3 con aproximadamente una formación de hielo en exceso del diez por ciento en la estructura de serpentín, como una ilustración del bloqueo del espacio de separación vertical;
La fig. 3C ilustra una formación de hielo deseada o típica en tubos en una estructura de serpentín;
La fig. 4 es una realización ejemplar en una vista en sección transversal de una disposición de serpentín con un número mayor de tubos individuales en una disposición de serpentines pareada con tubos adyacentes alineados estrechamente y con un primer espacio de separación, pero pares alternativos de circuitos tienen un segundo y mayor espacio de separación entre pares de circuitos adyacentes; y
La fig. 4A es una sección agrandada de la disposición de serpentín de la fig. 4;
La fig. 5 ilustra una realización alternativa de la estructura en la fig. 4;
La fig. 5A es una sección agrandada de la estructura de la fig. 5;
La fig. 6 ilustra una realización alternativa de la estructura de la fig. 4 con un primer espacio de separación más amplio y un segundo espacio de separación más estrecho;
La fig. 6A es una sección agrandada a 4 x 6 de la estructura de serpentín y de formación de hielo de la fig. 6;
La fig. 7 ilustra una realización alternativa de la estructura de la fig. 4;
La fig. 7A es una sección agrandada de la estructura de la fig. 7;
La fig. 8 ilustra una realización alternativa de la estructura de la fig. 4;
La fig. 8A es una sección agrandada de la estructura de la fig. 8;
La fig. 9 ilustra una realización alternativa de la estructura de la fig. 6 con un espacio de separación agrandado central;
La fig. 9A es una sección agrandada a 4 x 6 de la estructura de serpentín y de formación de hielos en la fig. 9, pero no incluye el espacio de separación agrandado central;
La fig. 10 ilustra otra realización del presente invento en la que una pluralidad de circuitos adyacentes de la fig. 4 están aglomerados para proporcionar grupos de circuitos con espacios de separación significativos entre grupos adyacentes de circuitos;
La fig.10A es una sección agrandada a 4 x 4 de la estructura de serpentín y de formación de hielo en la fig. 10, pero no incluye el espacio de separación agrandado central;
La fig. 11 ilustra una realización alternativa de la estructura de la fig. 4;
La fig. 11A es una sección agrandada de la estructura de la fig. 11;
La fig. 12 es una ilustración gráfica de la temperatura de salida en función del porcentaje de área de hielo utilizable;
La fig. 13 es una ilustración gráfica de temperatura de fluido enfriador en función del porcentaje de hielo;
La fig. 14 es una vista en planta de una disposición de tubos de hielo con separadores mecánicos para proporcionar un espacio de separación agrandada; y
La fig. 15 ilustra realizaciones alternativas para proporcionar la separación mecánica entre tubos adyacentes, que proporcionan espacios de separación vertical.
La fig. 1 es una ilustración esquemática de un aparato de almacenamiento térmico 10 acoplado a un intercambiador de calor exterior 12. El aparato 10 tiene torre de refrigeración 14 acoplada al condensador y a la bomba de agua 16. El enfriador de glicol 18 con el cilindro o tambor 15 y la bomba 20 está conectado a la disposición 22 de serpentín de refrigeración en el depósito 24 de almacenamiento térmico, que tiene agua como fluido de almacenamiento en la cámara del depósito 26. Una tubería de aireación 28 proporciona aireación y agitación del depósito del fluido 24. El serpentín 22 está conectado a una entrada 32, para introducción del fluido de refrigeración y una salida 34 para descarga o retorno del refrigerante caliente al enfriador de glicol 18, que puede incluir un compresor. El refrigerante y la unidad de refrigeración o enfriador 18 específico no está limitado respectivamente a glicol o a la estructura ilustrada, sino que es una elección de diseño. El enfriador 18 proporciona glicol frío a través del cilindro 15, cuyo glicol es bombeado a la disposición de tubos 22 para enfriar o congelar el fluido de almacenamiento térmico en el depósito 24.
La bomba de hielo-agua 36 en este ejemplo está acoplada entre el intercambiador de calor 12 y la cámara de depósito 26 para transferencia de fluido de almacenamiento térmico enfriado al intercambiador 12 y retorno del fluido a la cámara de depósito 26 por la tubería 40. En una aplicación ejemplar, la bomba de agua enfriada 42 comunica un fluido refrigerado desde el intercambiador 12 a un aparato 44 de manejo de aire.
La fig. 1 incluye un sensor 46 de temperatura o presión conectado a la tubería 48 de retorno de refrigerante aguas abajo de la salida de descarga 34 para vigilar la temperatura o presión del refrigerante de descarga. En esta ilustración, el sensor 46 está acoplado por la tubería 47 a la CPU 50 de control, que está acoplada a la bomba 16 por la tubería 52 y a la bomba 20 por la tubería 54, para iniciar o detener el funcionamiento de la bomba 16 y la bomba 20, y para iniciar o parar la formación de hielo en el depósito 24. Esta ilustración y uso de la CPU 50 como un dispositivo de control es simplemente ejemplar y no es una limitación al presente invento.
El uso de conjuntos 10 de serpentín de almacenamiento térmico es conocido en la técnica. Los conjuntos de almacenamiento térmico 10 son utilizados frecuentemente para proporcionar una capacidad de refrigeración sobre demanda durante períodos de tiempo de elevada demanda. La capacidad de refrigeración o capacidad de almacenamiento térmico almacenada es generada o acumulada en períodos valle de tiempo de demanda, usualmente pasada la media noche, por regeneración de hielo u otro fluido de almacenamiento térmico de cambio de fase. La capacidad de refrigeración almacenada es recuperada típicamente por la retirada del fluido de la cámara 26 del depósito 24 y transfiriéndole a través de un intercambiador de calor 12 u otro dispositivo 44 de uso final.
En la fig. 2 se han mostrado disposiciones de serpentín 22 en una vista de extremidad oblicua con curvas de retorno 60 que unen extremos 61 ó 63 de tubos 62, como se ha resaltado más fácilmente en la fig. 2A. El cabezal 58 tiene una abertura de entrada 65 y una abertura de descarga 67, cuyas aberturas 65 y 67 están conectadas al enfriador 18 y a la bomba 20 por tuberías 48. El cabezal superior 58 y el cabezal inferior 59 en las figs. 2A y 2C son ilustrativos de una disposición de serpentín 22 utilizada específicamente para la estructura de serpentín de alimentación descrita más abajo con cualquier otro circuito para circuitos alternativos alimentados con glicol desde el cabezal superior e inferior para hacer hielo más eficientemente empaquetado en el depósito 24 como se ha señalado en la fig. 3C. La disposición específica en las figs. 2, 2A, 2B, 2C, 3, 3A, 3B y 3C es una descripción ejemplar y no una limitación. En la fig. 3, el puenteo vertical entre tubos 62 adyacentes verticalmente es una práctica conocida y aceptada, mientras que el puenteo horizontal entre circuitos verticales adyacentes 68 y 76 es una condición indeseable en esta estructura.
Un problema recurrente o que concierne al usuario y diseñador del conjunto de almacenamiento térmico 10 es la temperatura del fluido refrigerante de almacenamiento-térmico retirado. Esta temperatura de fluido en la bomba de hielo-agua 36 se desea típicamente que esté a 1ºC o por debajo para maximizar el efecto refrigerante sobre el aparato 44 de uso final. Después de terminar el ciclo el fluido de almacenamiento térmico desde la cámara 26 a través del aparato 44 o del intercambiador de calor 12 el fluido de almacenamiento térmico calentado es devuelto a la cámara 26 para ser enfriado a 1ºC para volver a usarlo en el aparato 44 o intercambiador de calor 12. Sin embargo, es conocido que la velocidad de enfriamiento del fluido de almacenamiento térmico depende de la masa de hielo almacenada disponible y su área de contacto disponible. Por ello, en la cámara 26 la disposición de serpentín 22 está diseñada con un diseño de capacidad completa o máxima para acomodar el flujo de fluido entre tubos adyacentes 62. Preferiblemente el área de contacto con el hielo disponible proporciona un área de contacto con el hielo más expuesta que sólo las superficies exteriores de un bloque monolítico de hielo en un estado de exceso de formación de hielo en la cámara 26. Los tubos 62 están indicados en las figuras como secciones transversales redondas, pero la descripción es aplicable a distintas secciones transversales de tubo y así la forma del tubo no es una limitación. Además, la forma del tubo podría ser proporcionada en forma de placas o placa, como es conocido en la técnica de intercambiadores de calor.
La magnitud de área de hielo utilizable depende de la cantidad de solidificación del fluido de almacenamiento térmico en tubos 62 en la cámara 26, que puede incluir puenteo en el hielo entre tubos 62 adyacentes vertical u horizontalmente. Aunque es deseable mantener la separación entre masas de hielo 90 en tubos 62, es conocido que mediante el uso de aireadores 28 u otros aparatos, puede acomodarse la circulación de fluido de almacenamiento térmico vertical para proporcionar una reducción de temperatura del fluido en la cámara 26. Por ello, generalmente es considerado más crítico mantener los canales o pasillos verticales entre tubos 62 adyacentes horizontalmente como un medio para mantener el flujo de fluido a temperatura de fluido reducida en la cámara 26. El mantenimiento de estos canales verticales proporcionará un área de contacto con el hielo adecuada incluso después del puenteo en el hielo entre tubos 62 adyacentes verticalmente.
Aunque la magnitud de área de contacto con el hielo depende de la magnitud de solidificación y de su impacto estructural en los canales observados, la velocidad de la retirada de energía térmica impactará la capacidad total del conjunto de serpentín 10 de almacenamiento térmico en términos de los tiempos de fusión del hielo. Estos efectos de velocidad son conocidos en la técnica pero no son una parte del presente invento excepto como una consecuencia natural de las estructuras resultantes. Sin embargo, la temperatura de salida del fluido de almacenamiento térmico deseada de aproximadamente 1ºC es una temperatura deseada en muchas aplicaciones.
La fig. 3 ilustra un contorno en sección transversal representativo típico de disposición de serpentín 22 ilustrada en la fig. 2. La disposición de serpentín 22 tiene una pluralidad de tubos 62, que son generalmente paralelos dentro de la disposición 22, pero pueden utilizarse configuraciones alternativas. Los tubos 62 en las figs. 4, 6, 6A, 9 y 10 son parte de una estructura de circuito de alimentación, que ha sido indicada antes, proporcionando fluido refrigerante a los tubos adyacentes 62 en direcciones opuestas desde dispositivos de refrigeración tales como un enfriador 18. El hielo resultante de la formación de fluido de almacenamiento térmico solidificado en tubos 62 está ilustrado en la fig. 3C. Este concepto de formación desde direcciones opuestas o extremos de tubos proporciona una masa de hielo más uniforme en tubos 62 para maximizar el uso del volumen de la cámara 26, y esta técnica es conocida. Similarmente, el uso de una disposición de circuito de alimentación es conocido y mostrado en la fig. 3 junto con el uso de cabezales 58 y 59 para retener tubos 62 y para transferir fluido refrigerante desde el enfriador 18 u otro aparato refrigerante.
Como se ha observado antes, la fig. 3 ilustra la disposición ordenada 22 de tubos 62 en la cámara 26. Una vista en sección transversal de la disposición 22 de conjuntos conocidos proporciona tubos 62 en una disposición uniforme. Típicamente, primeros circuitos o columnas 68 y segundos circuitos o columnas 76 de esta disposición proporcionan una serie de filas 70 y columnas 72 con espacio de separación uniforme 84 entre centros de tubos de filas y columnas adyacentes. En la fig. 3A, el espacio de separación horizontal 84 entre centros de tubos de columnas de tubos adyacentes 68 y 76 es sustancialmente uniforme a través de la anchura 71 de la disposición 22.
En la fig. 3A, se ha observado que el espacio de separación vertical o distancia 73 es menor que el espacio horizontal 84. En esta figura de referencia o de la técnica anterior, la disposición de tubos 22 es indicada con formaciones 90 de hielo uniformes, pero en la dirección vertical de columnas 72 y 80 las masas solidificadas entre tubos adyacentes 62 han unido o salvado el espacio 73. El corredor o pasillo vertical 88 entre columnas adyacentes verticalmente 72 y 80 a través de la anchura 71 de la disposición permanece abierto para la circulación de fluido en el pasillo 88. La anchura entre formaciones de hielo 90 o tubos 62 es indicada como espacio 81 en la fig. 3A.
La configuración de formación de hielo anterior es una característica deseada o de diseño para la formación de hielo al cien por cien o crecimiento de hielo de capacidad completa. Después de ello, el conjunto de serpentín 10 de almacenamiento térmico y específicamente el enfriador de hielo 18 deben cesar el proceso de solidificación-regeneración. Sin embargo, se sabe que se desarrollará hielo de forma continuada en los tubos 62 mientras el enfriador 18 continúe funcionando. Tal crecimiento continuado de hielo será a una velocidad de crecimiento menor y puede alcanzar el puenteo completo a través de pasillos 88 para formar lo que es denominado como una masa monolítica, como se ha mostrado en la fig. 3B. Este puenteo del hielo reduce o elimina toda la circulación de fluido de almacenamiento térmico entre tubos adyacentes 62 en la disposición 22 y el fluido de almacenamiento térmico dentro de la cámara 26 fluye fundamentalmente a lo largo y alrededor del perímetro de la disposición 22 de serpentín tal como en las paredes laterales 96 y 98, parte superior 95, parte inferior 97 y las paredes de extremidad no mostradas. Esto minimiza la capacidad del fluido a circular a través de los pasillos 88 y de la disposición 22 y reduce la efectividad de transferencia de calor al fluido de almacenamiento térmico que es transferido por la bomba de hielo 36 al aparato 44 o intercambiador de calor 12, ya que el área de contacto con el hielo utilizable ha sido dramáticamente reducida a partir de las características de diseño. Como consecuencia de la pérdida de efectividad de transferencia de calor, la temperatura del fluido de almacenamiento térmico que comunica al aparato 44 aumenta. El fluido de almacenamiento térmico, a temperatura elevada, reduce la eficiencia del intercambiador de calor 12 o aparato 44, que puede requerir utilización de dispositivos de refrigeración suplementarios u otra acomodación para conseguir las prestaciones operativas deseadas a partir de tales dispositivos. Así, después de que tenga lugar una formación en exceso de hielo, se desea mantener al menos alguno de los pasillos 88 abiertos al paso de fluido en cualesquiera condiciones, incluyendo formación en exceso de hielo, para mantener el área de contacto con el hielo más utilizable para conseguir y mantener temperaturas de fluido de almacenamiento térmico menores, como se ha ilustrado en la fig. 12. Más específicamente, se desea mantener al menos algo del área de hielo utilizable disponible para contacto con el fluido de almacenamiento térmico después de que se haya alcanzado o sobrepasado la formación de hielo a capacidad completa o máxima diseñada. Como se ha observado antes, los métodos generalmente utilizados de vigilar la formación de hielo para evitar el puenteo de pasillos 88 han incluido la inspección visual o medición del nivel de fluido en la cámara 26 del depósito o controles de espesor del hielo.
El presente invento proporciona la formación de hielo en la cámara 26 con una tolerancia para un estado de formación en exceso que mantendrá la circulación de fluido en al menos alguno de los pasillos 88. Específicamente, los pasillos 88 son mantenidos abiertos entre al menos alguno de los circuitos generalmente verticales 68 y 76, cuyos pasillos 88 en la fig. 3 mantendrán aproximadamente el treinta por ciento del área de contacto con la superficie del hielo expuesta deseado para mantenimiento de la transferencia de calor deseada al fluido de almacenamiento térmico en circulación.
En la fig. 4, el primer circuito 68 y el segundo circuito 76 con tubos 62 están de nuevo previstos como componentes de la disposición 66 en esta primera realización ilustrativa del presente invento, que aparece con la misma configuración general de la disposición 22 antes considerada. En esta configuración, pares de primeros circuitos 68 y segundos circuitos 76 o conjuntos de circuitos 100 están estrechamente alineados en columnas verticales 72 y 80 siendo un primer espacio de separación 104 entre los pares adyacentes de tubos 62 en columnas 72 y 80 menor que el primer espacio de separación 84 uniforme de la disposición 22 de la técnica anterior en la fig. 3.
En esta realización de la fig. 4, pares adyacentes 100 de circuitos 68 y 76 están separados por pasillos o corredores 102, que son más anchos que los primeros pasillos 88 de la disposición 22 de la técnica anterior. En una disposición ejemplar, el espacio de separación 104 fue reducido en anchura desde el primer espacio de separación 84 aproximadamente en un treinta por ciento. Sin embargo, La anchura 81 de los pasillos 88 fue más del doble (en longitud) de la anchura 103 para proporcionar pasillos 102 entre pares de circuito adyacentes 100.
Como se ha observado en la fig. 4, la formación de hielo concéntrica puenteará la distancia de separación vertical y horizontal entre tubos adyacentes 62 en cada par de circuitos 100 a una formación de hielo de capacidad completa o máxima. Sin embargo, el pasillo 102 permanecerá abierto con más de dos veces la anchura del pasillo 88 antes indicado.
Los componentes de la disposición 66 mantienen el pasillo 102 abierto al flujo del fluido, y consiguientemente al flujo de aire desde el aireador 28, incluso en condiciones de formación en exceso. En funcionamiento, como el hielo es desarrollado en tubos 62 el hielo proporciona un efecto aislante en los tubos 62, que reduce la velocidad de refrigeración de fluido de almacenamiento térmico por refrigerante desde el enfriador 18. Así, la velocidad de formación del hielo es reducida y el efecto en el compresor del enfriador es observado como una reducción en la presión de succión y temperatura de refrigerante en el enfriador 18 así como una reducción en la temperatura del glicol en el enfriador 18. Estos parámetros son correlativos a una formación de hielo de capacidad completa de diseño como una medida de formación de hielo deseada. Sin embargo, el funcionamiento continuado del enfriador 18 dará como resultado una formación continuada en tubos 62 y pares de circuitos 100. Como la anchura 103 del pasillo 102 es ahora dos veces la anchura de la técnica anterior y la velocidad de formación de hielo ha sido reducida, el pasillo 102 permanecerá abierto a la circulación de fluido incluso en un estado de formación de hielo en exceso, aunque, la anchura 81 del pasillo 88 disminuirá de magnitud. El mantenimiento del pasillo 102 mantendrá las temperaturas deseadas debido a la mayor magnitud de área de contacto con el hielo para transferir calor desde el fluido de almacenamiento-térmico reciclado.
En una realización alternativa, tubos 62 de columnas adyacentes 72 y 80 han sido previstos nominalmente más estrechamente alineados entre sí, es decir, la anchura 104 del pasillo puede ser reducida aproximadamente en un siete por ciento menos que la anchura de la fig. 4, como un ejemplo. El efecto ha proporcionado un aumento aproximado en la anchura 103 y en el tamaño del pasillo 102 de aproximadamente el quince por ciento, lo que mejora además la capacidad de la disposición 66 para mantener la suficiente área de contacto con el hielo. Esto inhibe también la formación de hielo puenteando el pasillo transversal 102 en condiciones de formación de hielo en exceso.
Las figs. 6 y 6A demuestran otra realización alternativa a la estructura de la fig. 4. La estructura de serpentín 22 en la fig. 6 en la formación de hielo de diseño tiene la mitad del número de pasillos verticales 102 indicados en la estructura de la fig. 3. Esto permite más gramos de hielo por centímetro cúbico en el depósito 24, lo que es corrientemente denominado como eficiencia de empaquetado de hielo, y también debe permitir una cantidad menor de aire requerida para agitación por una reducción de cómo mucho el cincuenta por ciento a partir de estructuras anteriores. En estas ilustraciones, el espacio de separación 104 entre tubos adyacentes 62 en columnas 68 y 76 están desplazados lateralmente en aproximadamente el treinta por ciento más que los tubos de la fig. 3. El pasillo 102 y la anchura 103 son reducidos consiguientemente en aproximadamente el quince por ciento de anchura, pero el pasillo 102 es mantenido en una condición abierta incluso en un estado de formación en exceso. Además, la anchura incrementada 104 requiere más energía para proporcionar el puenteo del hielo y puede incorporar potencialmente vacíos 105 en la capacidad completa de diseño. Los vacíos 105 pueden abrir pasillos 104 para la circulación del fluido después de la fusión de hielo mientras el fluido fluye al aparato 44 u otras demandas sobre la capacidad térmica almacenada. En esta ilustración, puede apreciarse que tan pronto como los cilindros de hielo 90 o tubos adyacentes 62 tocan o se puentean, el área de transferencia de calor del hielo es disminuida a la mitad. Durante la formación de hielo en tubos 62, el crecimiento del diámetro en sección transversal del hielo aumenta el factor de aislamiento del hielo con relación a la capacidad de transferir calor entre el refrigerante en tubos 62 procedente del enfriador 18 y el fluido de almacenamiento térmico en la cámara 26. Consiguientemente, la velocidad de crecimiento del hielo en tubos 62 es reducida significativa y rápidamente, como se ha mostrado en la fig. 13. El efecto en el enfriador es un descenso rápido en capacidad, presión de succión y temperatura, así como en temperatura del glicol. Este rápido descenso en la capacidad puede ser vigilado para observar el final de los ciclos de formación del hielo de manera más precisa que los métodos de la técnica anterior.
Otro ejemplo de variación en la anchura del pasillo 104 entre tubos adyacentes 62 de columnas 68 y 76 tiene una anchura de pasillo 104 de aproximadamente el siete por ciento más ancha que la anchura entre tubos 62 en la fig. 4. Esto da como resultado un estrechamiento de pasillos 102 y anchura 103 de aproximadamente un cuatro por ciento, pero esta reordenación reduce el exceso de formación o velocidad de puenteo entre tubos adyacentes 62 en cada par 100. La estructura continuará manteniendo el área de transferencia de calor mínima deseada del treinta por ciento.
Aunque las realizaciones antes indicadas ilustran variaciones de conjuntos pareados de tubos adyacentes 62 con anchuras 102 de pasillo común, se reconoce que estas anchuras variarán en condiciones operativas variables, tales como velocidad de formación de hielo o fusión en columnas individuales 68 y 76 o tubos 62. Además, las anchuras específicas pueden ser una elección de diseño o accionadas por una especificación a partir de una aplicación para almacenamiento térmico, pero la ordenación y disposición es generalmente aplicable a tales estructuras.
Otra realización tiene tubos adyacentes 62 en pares 100 alineados más próximamente para proporcionar una dimensión más estrecha para el pasillo o espacio 104. Además, la anchura de separación 103 es hecha también más estrecha para disminuir generalmente las anchuras de los pasillos 102. Sin embargo, la disminución en las anchuras de los pasillos 102 y 104 es acomodada por la previsión de pasillo central y agrandado 110 con una anchura aproximadamente de dos veces la anchura 103. Este pasillo agrandado 110 proporcionará circulación de fluido a través de la disposición 66 incluso en una condición de formación en exceso extrema cuando la circulación de fluido es inhibida o restringida a través de los pasillos 102. Esta estructura permitiría al fluido contactar con más área de hielo para mantener una temperatura de fluido inferior que con una masa de hielo monolítica. Este caudal continuará manteniendo la temperatura de fluido deseada por debajo de 1ºC e incrementará la velocidad de fusión de tales masas monolíticas para volver a abrir los pasillos 102 a la circulación de fluido y aire.
Las figs. 9 y 9A muestran una disposición estructural 66 similar generalmente a la disposición 66 de las figs. 4 y 6 con un pasillo grande 128 entre grupos adyacentes 120. En esta estructura, el pasillo 102 entre tubos 62 de cada par 100 es incrementado aproximadamente en un treinta por ciento. El aumento da como resultado de nuevo en vacíos 105 a la capacidad completa de diseño entre cilindros de hielo 90. Sin embargo, hay una reducción en la anchura de pasillos 102 de aproximadamente el diecisiete por ciento, y una reducción en la anchura de separación 103 de aproximadamente el catorce por ciento. Las reducciones son reflejadas de nuevo manteniendo la anchura del pasillo 110 aproximadamente igual en ambas realizaciones para proporcionar continuamente acceso de circulación de fluido a través de la disposición 66. Aunque solo se han descrito pares 100 de dos circuitos en las figs. 4, 6 y 9, que tienen solamente dos circuitos adyacentes 68, 76 por par 100, se ha considerado que los pares 100 pueden tener 3 o más circuitos estrechamente adyacentes 68, 76 en cada agrupamiento 100. El uso de la ilustración de solo dos circuitos era para facilitar la ilustración y la comprensión no como una limitación del número de circuitos utilizados 68, 76.
En una tercera estructura, conjuntos múltiples 120 de tubos 62 de serpentines 68 y 76 están previstos en estrecha proximidad entre sí en las figs. 10 y 10A. En cada conjunto 120 pasillos estrechos 122, similares al pasillo 88 en la fig. 3, están previstos entre tubos adyacentes 62 o cilindros de hielo 90. Los pasillos estrechos 122 son, por ejemplo, aproximadamente el treinta por ciento más estrechos que los pasillos 88, aunque la anchura del pasillo 104 entre los centros de tubos adyacentes es solo de aproximadamente el tres por ciento. Los conjuntos ilustrados 120 en la fig. 10 tienen seis columnas verticales de tubos 62 y circuitos 68 y 76. Los tres conjuntos 120 en la disposición 126 están provistos de pasillos amplios 128 entre conjuntos adyacentes 120, cuyos pasillos 128 con propósitos comparativos son solo aproximadamente treinta y cinco por ciento más estrechos que el pasillo amplio central 128 de la tercera estructura indicada. Esta estructura está acomodando tanto una condición de formación en exceso como proporcionando más área de contacto de superficie de hielo para transferencia de calor que los dispositivos de la técnica anterior en tal estado de formación en exceso. Puede verse que hay una reducción en el número total de tubos 62, pero es un número equivalente a la técnica anterior con anchuras de pasillo mejoradas y seguridad o anchuras amplias para acomodar la formación de hielo en exceso con la previsión adecuada para la circulación de fluido. Incluso en una formación de hielo en exceso, los vacíos 105 aparecen entre los tubos adyacentes 62 en la disposición 120.
En otra realización, varios conjuntos de tubos pareados 62 están provistos de pares de tubos 100 como se ha indicado antes con pasillos 102 entre ellos están pareados próximamente con pares de tubos adyacentes 100 para proporcionar una disposición 120 de varios tubos. Estas disposiciones 120 de varios tubos tienen pasillos amplios 128 entre disposiciones adyacentes 120. En esta configuración de disposición 126, la anchura del pasillo 102 y la anchura 103 serían aproximadamente iguales a la anchura del pasillo 102 y la anchura 103 de la tercera estructura antes indicada. Sin embargo, mediante pares 100 más estrechamente ensamblados, se preverían tubos añadidos 62 a la disposición 126, aunque se reconoce que los cilindros de hielo 90 de tubos adyacentes 62 de serpentines 68 y 76 estarán más propensos a ser puenteados. La estructura de capacidad completa de diseño resultante proporciona aún una pluralidad de pasillos 102 y 128 para circulación de fluido, cuyo pasillo 128 proporciona de nuevo un margen de seguridad contra la inhibición de circulación de fluido en una condición de formación de hielo en exceso.
En la fig.14, dos pares de circuitos adyacentes 68 y 76 tienen divisores 130 anidados entre ellos, cuyos divisores 130 proporcionan espacios de separación 132 ampliados o ensanchados. Estos espacios 132 son considerados adecuados para proporcionar circulación de fluido de almacenamiento térmico a través de los circuitos 68, 76 para acomodar el fluido de almacenamiento térmico aceptable o la temperatura de salida del agua. Los divisores o inserciones 130 son típicamente de un material con una baja conductividad térmica para inhibir el puenteo del hielo a través de tales divisores 130.
La fig. 15 ilustra la inserción de espaciadores 140 en serpentines construidos con separación de al menos un par de serpentines adyacentes 68 y 76 por espaciadores 140, que son materiales de baja conductividad tal como plástico. Alternativamente los espaciadores huecos o espaciadores perforados pueden ser utilizados para mantener el espacio de separación mejorado. Además, los espaciadores huecos 140 podrían ser usados como conductos de aire para conducir aire a la parte inferior del serpentín 97, u otro fluido, para agitación más vigorosa del fluido. Este último uso de espaciadores es considerado particularmente beneficioso en un conjunto de tubos de acero galvanizado.
En la fig. 1, el circuito de control ilustrado permitiría la medición de la presión de succión de entrada o la temperatura de fluido de entrada como una medida de un cambio en el estado de formación de hielo dentro de las disposiciones 66 y 126. En la fig. 13, el cambio en la temperatura de glicol de serpentín único o de succión a capacidad completa de formación de hielo disminuye dramáticamente con el presente invento, que proporciona un parámetro para detectar por el sensor 46. Tal señal detectada puede ser proporcionada al dispositivo de control 50 para detener una formación de hielo adicional y para mantener los pasos de los pasillos 102 ó 128.
Aunque se han mostrado y descrito sólo realizaciones específicas del presente invento, está claro que esto no es una limitación al marco del invento descrito aquí.

Claims (16)

1. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico que tiene un alojamiento con una cámara (26) de almacenamiento de fluido, fluido de almacenamiento térmico en dicha cámara (26), medios para acoplar dicho conjunto de serpentín (22) de almacenamiento y fluido de almacenamiento térmico en dicha cámara (26) a un aparato externo (12) para recuperación de dicha energía térmica almacenada, medios para transferir calor para dicho fluido de transferencia de calor, y medios para conectar dichos medios de transferencia de calor a dicho conjunto de serpentín (22), comprendiendo dicho conjunto de serpentín (22): una pluralidad de tubos (62) de transferencia de calor teniendo cada tubo (62) un eje longitudinal, dichos tubos (62) acoplados a dichos medios de transferencia de calor por dichos medios de conexión para la comunicación de dicho fluido de transferencia de calor a través de dichos tubos (62); dichos tubos (62) de transferencia de calor dispuestos en una disposición planificada (66) en dicha cámara (26) para la comunicación de dicho fluido de transferencia de calor a través de dicha cámara (26) para reducir la temperatura de dicho fluido de almacenamiento térmico y para el almacenamiento de energía térmica; dicha disposición planificada (66) de tubos (62) dispuesta en una pluralidad de filas horizontales y columnas verticales (72, 80) adyacentes generalmente, teniendo dicha disposición (66) una anchura en sección transversal (71) y una altura transversal a dicho eje longitudinal, cooperando dichas filas y columnas adyacentes de tubos para definir generalmente los primeros pasillos verticales (100) y pasillos horizontales entre dichas filas y columnas de tubos (62) adyacentes a través de dicha anchura (71) de dicha disposición, cooperando dichas columnas adyacentes (72, 80) de dichos tubos (62) para definir al menos un primer espacio de separación horizontal (104) distancia entre dichos ejes de tubos de columnas verticales adyacentes (72, 80) de dichos tubos (62) en dicha sección transversal de disposición, y teniendo dichas filas adyacentes al menos una distancia de espacio de separación vertical; teniendo dicho fluido de almacenamiento térmico una primera temperatura de fluido; comunicando dicho fluido de transferencia de calor a través de dichos tubos (62) operables para reducir dicha primera temperatura de dicho almacenamiento térmico a una segunda temperatura para solidificar al menos una parte de dicho fluido de almacenamiento térmico en cada uno de dichos tubos (62); caracterizado porque al menos un par de dichas columnas adyacentes de dichos tubos (62) tienen un segundo espacio de separación horizontal entre los ejes de dicho par de tubos adyacentes (62) mayor que dicha primera distancia de espacio de separación (104), cooperando al menos dicho par de tubos (62) en columnas para definir un segundo pasillo vertical más ancho que dicho primer pasillo vertical para proporcionar al menos un paso (103) para la circulación vertical de fluido de almacenamiento térmico entre al menos dicho par de columnas de tubos adyacentes (62) en dicha disposición al puentear entre fluido de almacenamiento térmico solidificado a través de dicha distancia de primer espacio de separación horizontal (104) de dichas columnas verticales de tubos.
2. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según la reivindicación 1ª, teniendo dicho conjunto de serpentín (22) almacenamiento un alojamiento con una cámara (26) de almacenamiento de fluido, fluido de almacenamiento térmico en dicha cámara (26), en que dichas columnas verticales (72, 80) de dichos tubos (62) en dicha disposición (66) están dispuestos en grupos con al menos dos columnas verticales de dichos tubos (62) en cada uno de dichos grupos, teniendo dicho grupo una tercera distancia de espacio de separación entre los ejes de columnas verticales adyacentes de tubos (62) en dicho grupo, teniendo dicha disposición (66) al menos dos de dichos grupos de columnas verticales de tubos (62), teniendo grupos adyacentes de al menos dichos dos conjuntos de columnas verticales de tubos (62) columnas verticales adyacentes de tubos (62) en proximidad a dichos grupos adyacentes de tubos (62), cooperando dichas columnas próximas de tubos (62) de dichos grupos adyacentes para definir una cuarta distancia de espacio de separación entre los ejes de dichas columnas adyacentes próximas de dichos grupos diferentes de tubos (62), siendo dicha cuarta distancia de espacio de separación mayor que dicha tercera distancia de espacio de separación.
3. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según la reivindicación 2ª, en el que dicha segunda distancia de espacio de separación y dicha cuarta distancia de espacio de separación son aproximadamente iguales.
4. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones 2ª o 3ª, en el que dicha primera distancia (104) de espacio de separación y dicha tercera distancia de espacio de separación son aproximadamente iguales.
5. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones 2ª a 4ª, en el que dichos grupos de columnas verticales de tubos (62) son operables para proporcionar bloques segmentados de hielo y dicho cuarto espacio de separación incorpora un pasillo vertical puenteando el fluido de almacenamiento térmico solidificado entre dichas columnas verticales adyacentes de tubos en cada uno de dichos grupos.
6. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones 2ª a 5ª, en el que cada uno de dichos grupos tiene una primera columna vertical y una segunda columna vertical de tubos (62), teniendo cada uno de dichos grupos dicha tercera distancia de espacio de separación entre dicha primera y segunda columna vertical de cada uno de dichos grupos; dicha cuarta distancia de espacio de separación prevista entre el grupo adyacente de tubos (62) a través de dicha anchura (71) de dicha disposición (66).
7. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones precedentes que comprende además al menos un cabezal; teniendo cada tubo (62) en dicha cámara un primer extremo y un segundo extremo, al menos uno de dichos primer y segundo extremos acoplado al menos a uno de dichos cabezales; teniendo dicho cabezal una abertura de entrada y una abertura de salida acopladas a medios para transferir calor por dichos medios de conexión, dicho cabezal operable para comunicar dicho fluido de transferencia de calor a dicha disposición (66) de tubos (62).
8. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de enfriamiento a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que dicho medio para transferir calor es un enfriador de refrigeración que tiene un compresor con una abertura de descarga que proporciona un fluido de enfriamiento para dicha disposición (66) de tubos (62) para reducir dicha temperatura de fluido de almacenamiento térmico, y una abertura de entrada para recibir dicho fluido de enfriamiento procedente de dicha disposición (66) de tubos (62) a una segunda presión de succión reducida, y medios para detectar al menos una de entre la temperatura de fluido de enfriamiento, la presión de succión del compresor, y la carga del enfriador como indicativo de solidificación de dicho fluido de almacenamiento térmico a una capacidad de diseño en dicho conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico.
9. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según se ha reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 2ª a 8ª en que dicha disposición tiene una pluralidad de columnas verticales de tubos (62), dichas columnas verticales previstas en tres conjuntos de tubos verticales (62), dicha cuarta distancia de espacio de separación aproximadamente veinticinco por ciento mayor que dicha tercera distancia de espacio de separación.
10. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones precedentes en que dicha disposición (60) de tubos (62) es una disposición (66) de dos circuitos que tiene un primer circuito de circulación de fluido y un segundo circuito de circulación de fluido, estando dispuestos dichos tubos (62) de dicha disposición (66) en alineación alternativa de dicho primer y segundo circuitos en al menos dichas columnas verticales, teniendo dichos tubos (62) en dicha disposición (66) ejes generalmente paralelos; fluyendo dicho fluido de transferencia de calor en dicho primer circuito de serpentín en una primera dirección y hacia adelante, fluyendo dicho fluido de transferencia de calor en dicho segundo circuito de serpentín en una segunda dirección opuesta a dicha primera dirección, proporcionando dicha dirección de flujo opuesta en dichos tubos adyacentes (62) una solidificación generalmente más uniforme de dicho fluido en dichos tubos (62) en dichas direcciones de flujo para proporcionar un fluido de almacenamiento térmico solidificado más uniforme en dichos tubos (62) en dicha cámara.
11. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquier reivindicación precedente en que cada uno de dichos tubos (62) en dicha disposición planificada (66) tiene un diámetro en sección transversal de aproximadamente 25,4 mm, definiendo cada una de dichas columnas verticales de dichos ejes longitudinales de dicho tubo (62) un plano de referencia, cooperando dichos planos adyacentes de dichas columnas adyacentes de cada uno de dicho par de columnas para definir dicho primer espacio de separación entre los primer y segundo planos de referencia adyacentes, siendo dicho primer espacio de separación (104) entre dichas columnas adyacentes al menos 71,12 mm entre dichos pares adyacentes de columnas; dicho segundo espacio de separación previsto entre dichos pares adyacentes de columnas verticales, teniendo cada uno de dichos pares de columnas uno de dicho par de planos verticales en proximidad a uno de dicho par de planos verticales de un par adyacente de planos verticales, cooperando dichos planos próximos para definir dicha segunda distancia de espacio de separación; siendo dicha segunda distancia de espacio de separación al menos un diez por ciento mayor de anchura que dicho primer espacio de separación.
12. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones 1ª a 10ª en el que cada uno de dichos tubos (62) en dicha disposición planificada (66) tiene un diámetro en sección transversal de aproximadamente 25,4 mm, definiendo cada una de dichas columnas verticales de dichos ejes longitudinales de tubos un plano de referencia, cooperando dichos planos adyacentes de dichas columnas adyacentes de cada uno de dicho par de columnas para definir dicho primer espacio de separación entre primer y segundo planos de referencia adyacentes, dicho segundo espacio de separación previsto entre dichos padres adyacentes de dichas columnas verticales, teniendo cada uno de dichos pares de columnas uno de dicho par de planos verticales en proximidad a uno de dicho par de planos verticales de un par adyacente de planos verticales, cooperando dichos planos próximos para definir dicha segunda distancia de espacio de separación; en el que dicha segunda distancia de espacio de separación puede extenderse sobre un intervalo de entre aproximadamente el cinco por ciento y el cincuenta por ciento mayor que dicho primer espacio (104), extendiéndose dicho primer espacio de separación entre un intervalo de dichos 71,12 mm y 106,68 mm.
13. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones 2ª y 3ª a 12ª cuando depende de la reivindicación 2ª, en el que cada uno de dichos grupos tiene una primera columna vertical y una segunda columna vertical de tubos (62), teniendo cada uno de dichos grupos dicha tercera distancia de espacio de separación entre dichas primera y segunda columnas verticales de cada uno de dichos grupos; dicha cuarta distancia de espacio de separación prevista entre grupos adyacentes de tubos (62) a través de dicha anchura (71) de dicha disposición (66); teniendo cada uno de dichos tubos (62) en disposición planificada (66) un diámetro en sección transversal de aproximadamente 25,4 mm, definiendo cada una de dichas columnas verticales de dichos ejes longitudinales de tubos un plano de referencia, cooperando dichos planos adyacentes de dichas columnas adyacentes de cada uno de dichos pares de columnas para definir dicho primer espacio de separación entre dichos primer y segundo planos de referencia adyacentes, siendo dicho primer espacio de separación (104) entre dichas columnas adyacentes de al menos 71,12 mm entre dichos pares adyacentes de columnas; dicho segundo espacio de separación previsto entre pares adyacentes de dichas columnas verticales, teniendo cada uno de dichos pares de columnas uno de dicho par de planos verticales en proximidad a uno de dicho par de planos verticales de un par adyacente de planos verticales, cooperando dichos planos próximos para definir dicha segunda distancia de espacio; siendo dicha segunda distancia de espacio de separación al menos un diez por ciento mayor en anchura que dicho primer espacio de separación (104).
14. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones 2ª y 3ª a 12ª cuando depende de la reivindicación 2ª en el que cada uno de dichos grupos tiene una primera columna vertical y una segunda columna vertical de tubos (62), teniendo cada uno de dichos grupos dicha tercera distancia de espacio de separación entre dichas primera y segunda columna vertical de cada uno de dichos grupos; dicha cuarta distancia de espacio de separación prevista entre dichos grupos adyacentes de tubos (62) a través de dicha anchura (71) de dicha disposición (66); teniendo cada uno de dichos tubos (62) en la disposición planificada (66) un diámetro en sección transversal de aproximadamente 25,4 mm, definiendo cada una de dichas columnas verticales de dichos ejes longitudinales de tubos un plano de referencia, cooperando dichos planos adyacentes de dichas columnas adyacentes de cada uno de dichos pares de columnas para definir dicho primer espacio de separación entre dichos primer y segundo planos de referencia adyacentes, dicho segundo espacio de separación previsto entre pares adyacentes de dichas columnas verticales, teniendo cada uno de dichos pares de columnas uno de dicho par de planos verticales en proximidad a uno de dicho par de planos verticales de un par adyacente de planos verticales, cooperando dichos planos próximos para definir dicha segunda distancia de espacio; y en el que cada uno de dicho tercer espacio de separación es equivalente a dicha segunda distancia de espacio de separación, dicha segunda distancia de espacio de separación puede extenderse sobre un intervalo de entre aproximadamente el cinco por ciento y el cincuenta por ciento mayor que dicha primera distancia de espacio, extendiéndose dicho primer espacio (104) entre un intervalo de dichos 71,12 mm y 106,68 mm, dicho cuarto espacio de separación se extiende sobre un intervalo de aproximadamente diez por ciento y cien por cien mayor que dicha segunda distancia de espacio de separación.
15. Un conjunto de serpentín para comunicación de un fluido de transferencia de calor a un conjunto de serpentín (22) de almacenamiento térmico según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, y que además comprende un circuito de enfriamiento y refrigeración; teniendo dicho circuito de refrigeración medios para enfriar un fluido de transferencia de calor, medios para conectar dicho circuito de refrigeración a dicha disposición de serpentín (66) y deposito de almacenamiento térmico para transferir fluido de transferencia de calor a dicho depósito para enfriar dicho fluido de almacenamiento térmico y devolver dicho fluido de transferencia de calor a dicho circuito de refrigeración, medios para controlar dicho circuito de refrigeración, medios para detectar temperatura y presión de succión de dicho fluido de transferencia de calor que vuelve a dicho circuito de refrigeración, medios para acoplar dichos medios de detección a dichos medios de control para controlar dicho circuito de refrigeración y la comunicación de fluido de transferencia de calor a dicho depósito.
16. Un conjunto de serpentín según la reivindicación 15ª en el que dichos medios de detección y medios de control son operables para cesar la circulación de fluido de transferencia de calor a dichos serpentines en un cambio predeterminado en una de entre dicha temperatura de fluido de transferencia de calor y presión de succión de tubería para evitar otra solidificación de dicho fluido de almacenamiento térmico para la conservación de al menos dichos segundos pasillos de espacio de separación para la circulación de fluido y transferencia de calor dentro de dicha disposición (66).
ES00308285T 1999-09-24 2000-09-22 Disposicion de serpentin de almacenamiento termico. Expired - Lifetime ES2235787T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US404959 1999-09-24
US09/404,959 US6216486B1 (en) 1999-09-24 1999-09-24 Ice storage coil arrangement

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2235787T3 true ES2235787T3 (es) 2005-07-16

Family

ID=23601722

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES00308285T Expired - Lifetime ES2235787T3 (es) 1999-09-24 2000-09-22 Disposicion de serpentin de almacenamiento termico.

Country Status (13)

Country Link
US (1) US6216486B1 (es)
EP (1) EP1087197B1 (es)
JP (1) JP3547386B2 (es)
CN (1) CN1158506C (es)
AU (1) AU760521B2 (es)
BR (1) BR0004384B1 (es)
CA (1) CA2320007C (es)
DE (1) DE60019221T2 (es)
ES (1) ES2235787T3 (es)
HK (1) HK1038787B (es)
MY (1) MY123143A (es)
TW (1) TW455671B (es)
ZA (1) ZA200005052B (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110513796A (zh) * 2019-08-21 2019-11-29 杭州华电华源环境工程有限公司 一种不等间距蓄冰盘管及其设计方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ID30565A (id) * 2000-06-26 2001-12-27 Baltimore Aircoil Co Inc Sistem pengontrol panas ruang penyimpanes
US6298676B1 (en) * 2000-06-26 2001-10-09 Baltimore Aircoil Company, Inc. Ice thermal storage control
US6820685B1 (en) * 2004-02-26 2004-11-23 Baltimore Aircoil Company, Inc. Densified heat transfer tube bundle
US20110079025A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Thermo King Corporation Thermal storage device with ice thickness detection and control methods
US9920997B2 (en) * 2014-03-25 2018-03-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Cooling apparatus and system including the same
GB2537797B (en) * 2014-09-24 2019-01-02 The Sure Chill Company Ltd Cooling apparatus and method
ES2905089T3 (es) * 2015-03-30 2022-04-07 Viessmann Refrigeration Solutions Gmbh Sistema de enfriamiento
WO2019050554A1 (en) * 2017-09-11 2019-03-14 Trinity Marine Products, Inc. ICE BATTERY CONTAINER AND COLD ENERGY STORAGE
CN110579127A (zh) * 2019-09-09 2019-12-17 河北建筑工程学院 一种固体蓄热系统
CN113028874A (zh) * 2020-02-18 2021-06-25 强野机械科技(上海)有限公司 一种梯级相变储热器

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1969187A (en) * 1932-02-19 1934-08-07 Clifton E Schutt Heat balancing system
US2056970A (en) * 1933-04-18 1936-10-13 Charles S Leopold Cooling system
US2221423A (en) * 1938-04-11 1940-11-12 George D Reinhardt Refrigerating apparatus
US4044568A (en) * 1975-12-22 1977-08-30 Turbo Refrigerating Company Space heating and cooling system
DE8129583U1 (es) * 1981-10-09 1990-04-19 Wiedemann, Martin, 7095 Rainau, De
US4513574A (en) * 1984-04-30 1985-04-30 Tempmaster Corporation Low Temperature air conditioning system and method
US5678626A (en) * 1994-08-19 1997-10-21 Lennox Industries Inc. Air conditioning system with thermal energy storage and load leveling capacity
US5649431A (en) * 1994-11-15 1997-07-22 Tdindustries, Inc. Thermal storage cooling system
US5598720A (en) * 1995-08-02 1997-02-04 Calmac Manufacturing Corporation Air bubble heat transfer enhancement system coolness storage apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110513796A (zh) * 2019-08-21 2019-11-29 杭州华电华源环境工程有限公司 一种不等间距蓄冰盘管及其设计方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1087197A2 (en) 2001-03-28
MY123143A (en) 2006-05-31
JP3547386B2 (ja) 2004-07-28
CA2320007C (en) 2004-06-01
US6216486B1 (en) 2001-04-17
HK1038787B (zh) 2005-04-22
CN1314577A (zh) 2001-09-26
CN1158506C (zh) 2004-07-21
TW455671B (en) 2001-09-21
DE60019221D1 (de) 2005-05-12
DE60019221T2 (de) 2005-09-01
CA2320007A1 (en) 2001-03-24
BR0004384A (pt) 2001-04-10
EP1087197B1 (en) 2005-04-06
AU6126700A (en) 2001-03-29
HK1038787A1 (en) 2002-03-28
BR0004384B1 (pt) 2010-11-30
ZA200005052B (en) 2002-05-22
AU760521B2 (en) 2003-05-15
EP1087197A3 (en) 2003-05-28
JP2001116478A (ja) 2001-04-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2235787T3 (es) Disposicion de serpentin de almacenamiento termico.
CA2281183C (en) Cooling coil for a thermal storage tower
KR20000035105A (ko) 열저장장치용 열교환부재
CN1796904B (zh) 蒸发器
US4831831A (en) Thermal storage unit with coil extension during melt
JPH0247404A (ja) 井戸内熱交換無散水消雪方法及び装置
KR100498211B1 (ko) 냉동기용 응축기
KR101336592B1 (ko) 축냉식 냉장 냉동 시스템
KR101133042B1 (ko) 초음파 발생장치를 갖는 빙축열조 및 그의 과냉각 방지방법
WO2016028552A1 (en) Air conditioning system with evaporative cooling system
KR100453747B1 (ko) 빙축열 냉각시스템의 축열조
MXPA00009265A (es) Arreglo de serpentin para almacen termico
KR200441997Y1 (ko) 냉매기화열을 이용한 전력구/터널 냉각시스템
KR100692251B1 (ko) 축열구조
RU2814476C1 (ru) Способ охлаждения воды и устройство для его осуществления
JP2761610B2 (ja) 製氷装置
KR20070101434A (ko) 다중 열교환기
RU2201564C2 (ru) Устройство для охлаждения воды и аккумуляции холода
CN113586933A (zh) 一种减速机润滑油用除铁降温系统
KR20160135257A (ko) 핵연료 저장조의 냉각액을 냉각시키기 위한 냉각 소자, 해당 시스템, 핵연료 저장조 및 핵 시설
JPH06137616A (ja) 氷蓄熱槽用の熱交換コイル
SU1121576A1 (ru) Холодильник защитного газа
JP2004205127A (ja) 冷熱蓄熱床を備えた低温空気層形成システムとその運用方法
CN113686054A (zh) 一种用于动力系统的蒸发器
RU2026459C1 (ru) Устройство для создания мерзлотной завесы в грунтовой плотине и в ее основании