ES2247971T3 - Sistema de refrigeracion con un ciclo de refrigeracion que provee un consumo optimizado. - Google Patents

Sistema de refrigeracion con un ciclo de refrigeracion que provee un consumo optimizado.

Info

Publication number
ES2247971T3
ES2247971T3 ES00107058T ES00107058T ES2247971T3 ES 2247971 T3 ES2247971 T3 ES 2247971T3 ES 00107058 T ES00107058 T ES 00107058T ES 00107058 T ES00107058 T ES 00107058T ES 2247971 T3 ES2247971 T3 ES 2247971T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
auxiliary
main
compressor
expansion valve
tank
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
ES00107058T
Other languages
English (en)
Inventor
Luciano Zanon
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.)
Individual
Original Assignee
Individual
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 Individual filed Critical Individual
Application granted granted Critical
Publication of ES2247971T3 publication Critical patent/ES2247971T3/es
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/022—Compressor control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/03—Suction accumulators with deflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/075—Details of compressors or related parts with parallel compressors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/16—Receivers
    • F25B2400/161—Receivers arranged in parallel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/05—Cost reduction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/02—Compressor control
    • F25B2600/021—Inverters therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Air Conditioning Control Device (AREA)

Abstract

Un sistema de refrigeración teniendo un ciclo de refrigeración que provee un consumo optimizado, comprendiendo una sección principal, que comprende: al menos un compresor principal (4); un condensador principal (5), que está conectado entre dicho compresor y al menos una válvula de expansión (3); al menos un evaporador (2), que está conectado a dicha válvula de expansión (3); una sección auxiliar que comprende al menos un compresor auxiliar (9) que está conectado a una línea de entrada a baja presión (20) de dicho compresor principal (4); un condensador auxiliar (10) que está conectado a dicho compresor auxiliar (9); y un primer depósito auxiliar (8) y un segundo depósito auxiliar (11) teniendo entradas conectadas a la salida del condensador auxiliar (10) y teniendo salidas conectadas a la salida de dicho condensador principal (5), para la conexión a dicha al menos una válvula de expansión (3), dicho condensador principal (5) estando conectado, mediante una línea a baja presión (LBP), a dosválvulas antiretorno (NRV1, NRV2) que conectan dicha línea a baja presión (LBP) a dichos depósitos auxiliares (8, 11), un par adicional de válvulas antiretorno (NRV3, NRV4) estando provistas corriente abajo de dichos depósitos auxiliares (8, 11) con el fin de habilitar/deshabilitar la conexión con dicha al menos una válvula de expansión (3), dicho condensador auxiliar (10) estando conectado a dichos depósitos auxiliares (8, 11) mediante dos válvulas (VS1, VS2).

Description

Sistema de refrigeración con un ciclo de refrigeración que provee un consumo optimizado.
La presente invención hace referencia a un sistema de refrigeración con un ciclo de refrigeración que provee un consumo optimizado.
Más particularmente, la invención hace referencia a un sistema de refrigeración que permite ahorrar energía respecto de sistemas de refrigeración convencionales, que están adaptados para refrigerar espacios cerrados o masas en general y mantenerlos a una temperatura más baja que el entorno exterior utilizando una fuente de potencia externa.
Entre los sistemas de refrigeración o máquinas de refrigeración, el tipo utilizado más ampliamente es el llamado tipo de compresión de vapor, que opera convirtiendo la energía mecánica en energía calórica mediante el ciclo termodinámico inverso único o múltiple en el que evoluciona un fluido refrigerante.
En algunas de las conversiones del ciclo, el fluido está en la fase de vapor saturado supercalentado. De la energía calórica producida por la conversión, una cierta fracción, determinada sobre la base de la primera y segunda ley termodinámica, es utilizada a una temperatura inferior a la temperatura fuera del sistema con el fin de refrigerar espacios o masas cerrados.
La Figura 1 es una tabla de entalpía del tipo convencional, en la que la entalpía H por unidad de masa es trazada en el eje X y el eje Y traza el logaritmo de presión.
La Figura 1 traza dos líneas isotérmicas H1 y H2 en las que ocurren transiciones de estado a una presión diferente y con temperaturas diferentes.
La región entre las curvas limitadoras superior e inferior es conocida como región de vapor húmedo, ya que están presentes simultáneamente líquido y vapor. También puede señalarse que las entalpías requeridas para cambiar el estado varían según la presión y tienden a decrecer (H2 es más pequeño que H1) a medida que uno se acerca a la presión crítica C, en la que ocurre la transición de estado sin requerir calor.
La Figura 2 es una tabla de entalpía que traza un ciclo de refrigeración convencional.
Los diversos pasos de un ciclo de refrigeración, que pueden ser provistos por ejemplo mediante un sistema de refrigeración tal y como se muestra en la Figura 3, son ahora descritos.
El sistema de refrigeración comprende una celda de refrigeración dentro de la cual un evaporador 2 y una válvula de expansión 3 están dispuestos.
El evaporador está conectado a un compresor 4, que a su vez está conectado a un condensador 5 y a un depósito 6 que está conectado a la válvula de expansión 3.
La conexión entre el evaporador 2 y el compresor 4 es una conexión en la que fluye gas a baja presión, mientras que la conexión entre el compresor 4 y el condensador 5 es una conexión en la que está presente gas a alta presión.
Una línea de líquido está provista entre el depósito 6 y la válvula de expansión 3.
El ciclo de refrigeración provisto mediante el sistema mostrado en la Figura 3 está ilustrado esquemáticamente en la tabla de entalpía de la Figura 2.
El punto 1 de la tabla corresponde a un paso durante el cual el gas refrigerante está a una presión P1 en la región de vapor saturado seco; en esta condición, es aspirado por el compresor y comprimido al punto 2, que corresponde a una presión P2>P1.
El trabajo de compresión aplicado al gas mediante el compresor 4 es dado por la diferencia en entalpía H2-H1 y corresponde aproximadamente al gasto de energía del sistema de refrigeración.
La temperatura del gas en el punto 2 aumenta respecto de la temperatura en el punto 1: la compresión normalmente ocurre en un tiempo muy corto y por lo tanto es posible considerar esto una transformación adiabática (es decir, que no involucra intercambio de calor).
El gas a alta presión es entonces enviado al condensador 5, en el que se elimina el calor.
La atemperación ocurre en la primera parte del condensador 5, y el gas refrigerante pasa del punto 2 en la tabla de la Figura 3 al punto 3 de la misma tabla, y comienza la condensación en sí, hasta que todo el gas está en el estado líquido y por lo tanto es subenfriado hasta que alcanza el punto 4.
La válvula de expansión 3, dispuesta corriente arriba del evaporador 2, está diseñada para crear una caída de presión a entalpía constante; es decir, el contenido de energía del gas refrigerante no varía en este paso.
Con referencia a la tabla de la Figura 2, el ciclo pasa del punto 4 al punto 5, en el que se encuentra en la región de vapor húmedo.
Entonces el gas parcialmente evaporado a baja presión y a baja temperatura es enviado al evaporador 2, donde el efecto de refrigeración en sí ocurre.
Dentro del evaporador 2, el gas, absorbiendo calor del exterior, se evapora por completo y por lo tanto se supercalienta al punto 1 de la tabla de la Figura 2.
El efecto de refrigeración producido por este ciclo es dado por H1-H5. En este punto el ciclo es repetido.
La eficacia teórica del ciclo descrito es H1-H5/H2-H1.
Las principales variables a ser definidas, además de por supuesto la capacidad refrigerante del sistema, son la presión de evaporación y la presión de condensación.
La presión de evaporación es elegida según la temperatura de la celda de refrigeración 1 a ser enfriada, en la que el evaporador 2 es inmerso, y según las características del evaporador.
La presión de condensación es en su lugar normalmente determinada por la temperatura máxima que puede ser alcanzada por el medio utilizado para enfriar el condensador 5 (normalmente aire), más la diferencia de temperatura requerida por el condensador para operar.
Por lo tanto, por ejemplo en el caso de una temperatura de aire externo (en el condensador 5) de cómo máximo 35ºC, y de un condensador caracterizado por una diferencia de temperatura de 5ºC, la presión de condensación corresponde a la temperatura de
40ºC.
Sin embargo, la temperatura del aire de condensación puede caer considerablemente, de modo acorde conllevando un descenso en la presión de condensación.
En este caso, los valores de la presión de condensación pueden convertirse en tan bajos que impidan la correcta operación de la válvula de expansión 3 y por lo tanto todo el sistema se atasca.
Debería señalarse que el objetivo de la válvula de expansión es proveer la expansión isentálpica del fluido refrigerante y requiere una diferencia de presión mínima entre la entrada y la salida para su correcta operación.
Este problema es normalmente solucionado variando de modo apropiado la ventilación en el condensador 5 para mantener una presión de condensación que corresponda a aproximadamente 35ºC.
La ventilación es normalmente reducida deteniendo secuencialmente los ventiladores 7, en el caso de un condensador de ventiladores múltiples, o reduciendo la tasa de rotación de dichos ventiladores.
El ciclo de refrigeración en sí, por lo tanto, no ocurre en la presión de condensación más baja posible (determinada por la temperatura del aire de condensación), sino que es limitado hacia abajo para asegurar la circulación del gas refrigerante.
El consumo de energía optimizado no es conseguido de este modo.
JP-01-141 796 muestra un sistema de refrigeración con una sección principal y secciones auxiliares cada una teniendo un compresor y un depósito.
El objetivo de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración en el que el consumo de energía es optimizado respecto a sistemas convenciona-
les.
Dentro de este objetivo, un objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración que permita que la refrigeración de gas ocurra a la presión más baja posible.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración que permita al compresor del sistema operar a temperaturas y presiones inferiores que las normalmente provistas en sistemas convencionales, de este modo reduciendo el desgaste de dicho compresor.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración cuya capacidad global de refrigeración sea mayor que la de sistemas convencionales.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración en el que la sección principal del sistema es sometida a temperaturas de operación inferiores que las de los sistemas convencionales.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración en el que los compresores principales son más silenciosos que los compresores de sistemas convencionales.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración que pueda ser utilizado como un sistema de acondicionamiento de alta eficacia.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración que pueda permitir proveer bombas de calor de alta eficacia.
Otro objeto de la presente invención es proveer un sistema de refrigeración que sea altamente fiable, relativamente fácil de fabricar y con costes competitivos.
Este objetivo, estos objetos y otros que resultarán aparentes de mejor modo a continuación se consiguen mediante un sistema de refrigeración según la reivindicación 1.
Otras características y ventajas de la invención resultarán aparentes a partir de la descripción de un ejemplo de realización preferido pero no exclusivo del sistema según la invención, ilustrado sólo mediante ejemplo no limitador en los dibujos que acompañan, en los que:
La Figura 1 es una tabla de entalpía convencional;
La Figura 2 es una tabla de entalpía sobre la que se ha superpuesto un ciclo de refrigeración convencional;
La Figura 3 es una vista esquemática de un sistema de refrigeración convencional;
La Figura 4 es una vista esquemática de un sistema de refrigeración según la presente invención;
La Figura 5 es una tabla de entalpía sobre la que el ciclo de refrigeración provisto mediante el sistema según la presente invención está superpuesto; y
Las Figuras 6 a 8 son vistas esquemáticas de los diversos pasos de operación del sistema de refrigeración según la presente invención.
Con referencia a las Figuras 4 a 8, el sistema de refrigeración según la presente invención comprende, al igual que el sistema mostrado en la Figura 3, una celda de refrigeración 1 que acomoda internamente un evaporador 2 y una válvula de expansión 3.
Debería señalarse que la Figura 4 utiliza los mismos números de referencia que la Figura 3 para designar los elementos correspondientes.
Al menos un compresor principal 4 está conectado al evaporador 2 mediante un conducto en el que gas de entrada, designado por el número de referencia 20, fluye a baja presión.
Además, el compresor 4 está conectado a un condensador principal 5, que está provisto de medios de ventilación 7 y a su vez está conectado a un depósito 8.
En la práctica, el sistema de refrigeración según la invención tiene una primera sección, que comprende el compresor principal 4, el condensador principal 5 y el depósito 8, y es capaz de condensar el gas atraído de la línea de entrada 20 y comprimido por el compresor principal 4 a la temperatura más baja posible permitida por el condensador principal 5 (y por su medio de enfriamiento).
El fluido refrigerante en la salida (a baja presión) se acumula en el depósito 8, que inicialmente está vacío.
La conexión entre el condensador principal 5 y el depósito 8 está provisto mediante una línea de líquido 21 a la presión de condensación (por ejemplo aproximadamente 8 bares).
El sistema según la invención tiene una sección segunda o auxiliar que está compuesta de un compresor auxiliar 9, un condensador auxiliar opcional 10 y un depósito secundario o auxiliar 11.
Con el fin de permitir regular la presión de regulación es posible variar la velocidad de flujo del compresor auxiliar 9 utilizando un inversor o cualquier otro dispositivo adaptado. En vez de utilizar el condensador auxiliar 10, es posible utilizar un obturador en la línea de entrada hacia el compresor auxiliar 9, con el objetivo de ajustar la presión de regulación, que también puede ser controlada con otros métodos convencionales.
La segunda sección en su lugar opera a la presión de regulación, y el segundo depósito 11 está conectado a la válvula de expansión 3 mediante una línea de líquido 12 a la presión de regulación (por ejemplo aproximadamente 14 bares).
La presión de regulación, que es mantenida constante, asegura una presión de entrega del circuito que sea suficiente para alimentar la válvula de expansión 3.
El gas comprimido por el compresor auxiliar 9 de hecho alcanza el depósito 11 (que está inicialmente lleno) y empuja el líquido contenido allí hacia la válvula de expansión 3 a la presión de regulación.
Cuando el depósito 11 está vacío y el depósito 8 está en su lugar lleno, el sistema debe ser capaz de intercambiar funcionalmente los dos depósitos, y el ciclo de llenado y vaciado es repetido.
Claramente, el líquido refrigerante que llega desde la sección principal está a temperatura y presión bajas, y cuando ocurre el intercambio funcional de depósitos es sometido a la presión de regulación y por lo tanto es subenfriado en gran medida.
Un posible ejemplo de realización del circuito del sistema mostrado esquemáticamente en la Figura 4 es descrito a continuación.
El compresor auxiliar es conectado a la línea de baja presión 20.
De modo conveniente, la sección principal del sistema de refrigeración mostrado en la Figura 4 comprende una pluralidad de compresores principales 4 y una pluralidad de celdas 1 que estás dispuestas en paralelo entre sí.
Es convenientemente posible proveer también un compresor auxiliar de repuesto 9.
La Figura 6 es una vista detallada del circuito en sí del sistema de refrigeración según la invención, ilustrado sólo mediante ejemplo esquemático en la Figura 4.
La Figura 6 ilustra, en particular, un primer paso de la operación del sistema de refrigeración según la invención, y las Figuras 7 y 8 ilustran otros pasos de su operación.
Con referencia al diagrama de la Figura 6, el primer depósito 8 es parte de la sección principal, mientras que el segundo depósito 11 es parte de la sección auxiliar del sistema de refrigeración según la invención.
El primer y segundo depósito intercambian mutuamente sus funciones.
En detalle, el depósito primero o auxiliar 8 está conectado al condensador auxiliar mediante una válvula VS1 y está conectado a la salida del condensador principal 5 mediante una válvula antiretorno NRV1 y entonces es conectado a las válvulas de expansión 3 mediante una línea de alta presión 14 y una válvula antiretorno adicional NRV3.
Del mismo modo, el segundo depósito 11 está conectado al condensador auxiliar 10 mediante una válvula VS2 y entonces es conectado a la salida del condensador principal 5 interponiendo una válvula antiretorno NRV2 y es conectado, mediante una válvula antiretorno adicional NRV4, a la línea de baja presión 14 que lleva a la conexión a las válvulas de expansión 3.
Además, cada depósito 8 y 11 está conectado a la línea de baja presión 20 mediante válvulas respectivas VS4 y VS3 y un obturador bypass 18.
De modo conveniente, es posible proveer un depósito principal 25 que esté conectado en salida al condensador principal 5, corriente arriba de las válvulas de expansión 3.
Alternativamente, eligiendo tamaños adecuados para los depósitos auxiliares 8 y 11 es posible eliminar el depósito principal 25.
En general, el sistema de refrigeración según la invención tiene una sección principal que comprende uno o más compresores principales 4, un condensador principal 5 y una o más celdas de refrigeración, la salida del condensador principal estando conectada a las válvulas de expansión de las respectivas celdas de refrigeración 1; también hay una sección auxiliar, que comprende uno o más compresores auxiliares 9, un condensador auxiliar opcional 10, y un primer depósito auxiliar 8 y un segundo depósito auxiliar 11 que están respectivamente interpuestos entre la salida del condensador principal 5 y las válvulas de regulación 3 de las respectivas celdas de refrigera-
ción 1.
La Figura 5 traza esquemáticamente, en la tabla de entalpía, los ciclos de refrigeración que están presentes en el sistema de refrigeración según la invención.
Uno puede distinguir el ciclo seguido por el gas que circula en el circuito principal (1->3 evaporación, 3->4 compresión, 4->8 condensación, 8->7 intercambio de depósito, 7->1 regulación) del ciclo seguido por el gas que circula en el circuito auxiliar (2->3 evaporación, 3->5 compresión, 5->6 condensación, 6->2 regulación).
De hecho, puesto que los dos circuitos, es decir, el principal y el auxiliar, están separados sólo en la sección de condensación, las coordenadas del líquido refrigerante siendo alimentado (entrada de la válvula de expansión) en la tabla de la Figura 2 se encuentran entre el punto 6 y el punto 7, y de modo similar en la entrada del evaporador las coordenadas se encontrarán entre el punto 1 y el punto 2.
De nuevo con referencia a la Figura 5, uno puede ver que el gasto de energía de compresión del circuito auxiliar es igual a H5-H3 y que la salida de refrigeración varía de H3-H2, exactamente igual que en cualquier sistema convencional.
El ciclo de refrigeración primario en su lugar tiene un gasto de energía de compresión igual a H4-H3, con una salida de refrigeración que es igual a H3-H1 y con una eficiencia de refrigeración que es mucho más elevada que la anterior, es decir, la siguiente relación es aplicable: (H3-H1)/(H4-H3) mucho mayor que (H3-H2)/(H5-H3).
Tests experimentales han permitido determinar la velocidad de flujo de gas en el circuito auxiliar, igual a aproximadamente 1/10 de la velocidad de flujo del circuito primario, con un evidente ahorro de energía respecto al sistema convencional.
Con referencia a las Figuras 6 a 8, la operación del sistema de refrigeración según la invención es como sigue.
La condición inicial es mostrada en la Figura 6, en la que el nivel del líquido en el depósito 8 ha excedido el nivel determinado por el sensor S1H y en el depósito 11 el nivel del gas licuado está por debajo del nivel determinado por el sensor S2L.
En esta condición, el compresor auxiliar 10 atrae el gas refrigerante de la línea de entrada y lo alimenta a presión alta al condensador auxiliar 10, en el que una condensación parcial ocurre que es regulada (en el caso de un condensador refrigerado por aire) por la actuación y desactivación del ventilador del condensador auxiliar 10 (o por una variación en su velocidad), para mantener la presión en valores que permitan la correcta regulación en las válvulas termostáticas.
En este paso, la válvula eléctrica VS1 está abierta, mientras que la válvula eléctrica VS2 está cerrada, y por lo tanto el gas alcanza el depósito auxiliar 8, donde presuriza el líquido contenido allí; el líquido a alta presión, fluyendo a lo largo de la línea LR1, la válvula antiretorno NRD2 y la línea 14, alcanza el depósito principal 25 (si estuviera provisto), que se llena rápidamente.
Si tal depósito no está presente, la línea 14 conecta los depósitos auxiliares 8 y 11 directamente a las válvulas de expansión 3.
Al final de este paso de transferencia, que es relativamente rápido, uno tiene la condición mostrada en la Figura 7, en la que el gas parcialmente condensado alcanza el depósito principal 25 y mantiene la línea de entrega de líquido en la presión de condensación, es decir, en la presión que está presente en la salida del condensador auxiliar 10.
El compresor o compresores principales 10 en este paso operan normalmente, y el gas atraído de la línea de entrada a baja presión 20 es enviado al condensador principal 5, donde ocurre la condensación a la presión más baja posible.
En este punto, el líquido refrigerante a baja presión, fluyendo a lo largo de la línea en salida del condensador principal 5, la válvula antiretorno NRV2 y la línea LR2, alcanza el depósito auxiliar 11 y lo llena.
El llenado del depósito 11 es facilitado por el hecho de que puesto que la válvula VS3 está abierta (mientras VS4 está cerrada), una pequeña cantidad del gas, pasando a través del obturador 18, alcanza la línea de entrada, de este modo contribuyendo a reducir la presión en el depósito auxiliar 11 y facilitando así el llenado con el líquido que llega desde el condensador principal 5.
En este segundo paso, el depósito auxiliar 11 llena con el líquido a baja presión y a baja temperatura que llega desde el condensador principal 5, y simultáneamente el depósito principal 25 es vaciado del líquido mantenido a presión alta por el compresor auxiliar 9.
El final de este paso ocurre cuando el nivel establecido por el sensor S2H es alcanzado por el líquido en el depósito auxiliar 11. Durante este paso, todas las válvulas eléctricas cambian de estado y uno tiene una situación tal como la mostrada en la Figura 8, que corresponde a lo mostrado en la Figura 6, excepto que las funciones de los depósitos auxiliares 8 y 11 son intercambiadas.
Un paso de transferencia entonces ocurre de nuevo y el ciclo es repetido.
Se señala que los compresores principales 4 tienen constantemente la presión de descarga más baja permitida por el intercambiador de condensación, y que el compresor auxiliar 9 mantiene constantemente la presión de suministro de aire líquido en valores que son adecuados para la correcta operación de las válvulas de regulación.
El sistema de refrigeración según la invención por lo tanto permite a la sección principal del sistema operar en condiciones óptimas, permitiendo en teoría condensación a cualquier temperatura, la única limitación siendo debida a las características de operación del compresor.
El circuito auxiliar en su lugar asegura la correcta presión de suministro en las válvulas de expansión en cada una de las condiciones de operación y ayuda a generar frío, con ahorros considerables de energía.
Además, el intenso subenfriamiento del líquido elimina la posibilidad del llamado efecto flash gas en los conductos de entrega.
En la práctica se ha observado que el sistema de refrigeración según la invención consigue por completo el objetivo pretendido, puesto que permite optimizar el consumo de energía del sistema, aumentando la capacidad de refrigeración global y con un menor estrés mecánico en la sección principal, que es asistido por la presencia de la sección auxiliar.
El sistema de refrigeración concebido de este modo es susceptible de numerosas modificaciones y variaciones, todas ellas estando dentro del ámbito del concepto inventivo; todos los detalles pueden además ser reemplazados con otros elementos técnicamente equivalentes.
En la práctica, los materiales utilizados, con la condición de que sean compatibles con el uso especifico, así como las dimensiones, pueden ser cualesquiera según los requisitos y el estado de la técnica.
Donde los elementos técnicos mencionados en cualquier reivindicación estén seguidos por signos de referencia, esos signos de referencia se han incluido con el único objetivo de aumentar la inteligibilidad de las reivindicaciones y de modo acorde, tales signos de referencia no tienen efecto limitador alguno sobre el ámbito de cada elemento identificado mediante ejemplo por tales signos de referencia.

Claims (8)

1. Un sistema de refrigeración teniendo un ciclo de refrigeración que provee un consumo optimizado, comprendiendo una sección principal, que comprende:
al menos un compresor principal (4);
un condensador principal (5), que está conectado entre dicho compresor y al menos una válvula de expansión (3);
al menos un evaporador (2), que está conectado a dicha válvula de expansión (3);
una sección auxiliar que comprende al menos un compresor auxiliar (9) que está conectado a una línea de entrada a baja presión (20) de dicho compresor principal (4);
un condensador auxiliar (10) que está conectado a dicho compresor auxiliar (9); y
un primer depósito auxiliar (8) y un segundo depósito auxiliar (11) teniendo entradas conectadas a la salida del condensador auxiliar (10) y teniendo salidas conectadas a la salida de dicho condensador principal (5), para la conexión a dicha al menos una válvula de expansión (3), dicho condensador principal (5) estando conectado, mediante una línea a baja presión (LBP), a dos válvulas antiretorno (NRV1, NRV2) que conectan dicha línea a baja presión (LBP) a dichos depósitos auxiliares (8, 11), un par adicional de válvulas antiretorno (NRV3, NRV4) estando provistas corriente abajo de dichos depósitos auxiliares (8, 11) con el fin de habilitar/deshabilitar la conexión con dicha al menos una válvula de expansión (3), dicho condensador auxiliar (10) estando conectado a dichos depósitos auxiliares (8, 11) mediante dos válvulas (VS1, VS2).
2. El sistema de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que un obturador bypass (18) está provisto entre dicha línea de entrada a baja presión (20) y dichos depósitos auxiliares (8, 11), en un lado para conectar dichos depósitos (8, 11) a dichos al menos un condensador auxiliar (10), dos válvulas (VS3, VS4) estando provistas entre dicho obturador bypass (18) y dichos depósitos auxiliares (8, 11).
3. El sistema de refrigeración según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dichos depósitos auxiliares (8, 11) están conectados a dicha al menos una válvula de expansión (3) mediante una línea a alta presión (14).
4. El sistema de refrigeración según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que comprende un depósito principal (25) que está interpuesto entre dicha línea a alta presión (14) corriente abajo de dichos depósitos auxiliares (8, 11) y dicha al menos una válvula de expansión (3).
5. Un método para enfriar al menos una celda de refrigeración mediante un sistema de refrigeración según las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que comprende los pasos de:
empezar desde una condición en la que un primer depósito auxiliar (8) es llenado con un gas licuado y un segundo depósito auxiliar (11) está vacío, introduciendo un gas refrigerante, mediante al menos un compresor auxiliar (9), en un condensador auxiliar (10) en el que dicho gas es condensado y enviado a dicho primer depósito auxiliar, presurizando dicho gas licuado contenido allí;
transferir el contenido de dicho primer depósito auxiliar a al menos una válvula de expansión (3) con el fin de alcanzar al menos un evaporador (2) de dicha al menos una celda de refrigeración;
atraer, mediante un compresor principal (4), gas refrigerante desde una línea de entrada a baja presión (20) y enviando dicho gas refrigerante a un condensador principal (7) y luego a dicho segundo depósito auxiliar (11), llenándolo; y
transferir los contenidos de dicho segundo depósito auxiliar (11) a dicha al menos una válvula de expansión (3), con el fin de enviar dichos contenidos a dicho al menos un evaporador (2);
la presión de descarga de dicho al menos un compresor principal (4) estando en el valor mínimo permitido por el condensador correspondiente y la presión de descarga de dicho al menos un compresor auxiliar (9) siendo constantemente mayor que la presión de descarga de dicho al menos un compresor principal (4).
6. El método según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que dicho gas refrigerante licuado alimentado en dichos primer y segundo depósitos auxiliares (8, 11) en diferentes tiempos durante el ciclo es un gas a alta presión o a baja presión, dependiendo de si su fuente es, respectivamente, dicho compresor auxiliar (9) o dicho compresor principal (4).
7. El método según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que la transferencia de dicho primer y segundo depósitos auxiliares (8, 11) ocurre transfiriendo el gas licuado contenido allí a un depósito principal (25).
8. El método y el sistema según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el control de la presión de regulación es permitido mediante un tubo capilar utilizado como una válvula de expansión.
ES00107058T 1999-04-19 2000-04-04 Sistema de refrigeracion con un ciclo de refrigeracion que provee un consumo optimizado. Expired - Lifetime ES2247971T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITTV990044 1999-04-19
IT1999TV000044A IT1311828B1 (it) 1999-04-19 1999-04-19 Impianto frigorifero avente ciclo frigorifero a consumo ottimizzato

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2247971T3 true ES2247971T3 (es) 2006-03-16

Family

ID=11420609

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES00107058T Expired - Lifetime ES2247971T3 (es) 1999-04-19 2000-04-04 Sistema de refrigeracion con un ciclo de refrigeracion que provee un consumo optimizado.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US6427460B1 (es)
EP (1) EP1046868B1 (es)
JP (1) JP2000304364A (es)
AT (1) ATE303565T1 (es)
CA (1) CA2303669C (es)
DE (1) DE60022251T2 (es)
ES (1) ES2247971T3 (es)
IT (1) IT1311828B1 (es)

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003288814A1 (en) * 2002-12-09 2004-06-30 Danfoss (New Zealand) Limited Liquid heating system
EP1536192A1 (en) * 2003-11-28 2005-06-01 Birton A/S Refrigerating system
US6862894B1 (en) 2004-02-04 2005-03-08 Donald R. Miles Adaptive auxiliary condensing device and method
US20080196420A1 (en) * 2004-08-09 2008-08-21 Andreas Gernemann Flashgas Removal From a Receiver in a Refrigeration Circuit
US7155920B2 (en) 2004-10-18 2007-01-02 Carrier Corporation Refrigerant cycle with tandem compressors and multiple condensers
US20060090505A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Carrier Corporation Refrigerant cycle with tandem compressors for multi-level cooling
CA2593405A1 (en) * 2005-03-14 2006-09-21 York International Corporation Hvac system with powered subcooler
EP1816415A3 (en) 2006-02-07 2010-11-24 Birton A/S Refrigerating system using "free energy" for circulating liquid re-frigerant by pressure
WO2008066530A2 (en) * 2006-11-30 2008-06-05 Carrier Corporation Refrigerant charge storage
EP2283284B1 (en) * 2008-06-12 2018-09-12 Carrier Corporation Refrigeration cycle and method for operating the same
FR2932553B1 (fr) * 2008-06-12 2013-08-16 Jean Luc Maire Systeme reversible de recuperation d'energie calorifique par prelevement et transfert de calories d'un ou plusieurs milieux dans un autre ou plusieurs autres milieux quelconques.
KR20120010252A (ko) * 2009-03-31 2012-02-02 존슨 컨트롤스 테크놀러지 컴퍼니 응축기 팬 구동용 제어장치
US10378800B2 (en) * 2011-09-23 2019-08-13 Lennox Industries Inc. Multi-staged water manifold system for a water source heat pump
CA2790732C (en) 2011-09-26 2020-03-10 Lennox Industries Inc. Multi-staged water manifold system for a water source heat pump
CN103727705A (zh) * 2012-10-15 2014-04-16 深圳市新迪能源科技有限公司 双源热泵纳米流体热能技术系统
EP3420587B1 (en) * 2016-02-25 2023-08-16 ABB Schweiz AG Heat exchanger assembly and method for operating a heat exchanger assembly
CN109682126A (zh) * 2019-01-28 2019-04-26 天津商业大学 一种可降低制冷剂充注量的制冷系统

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3122003A (en) * 1962-03-13 1964-02-25 American Radiator & Standard Sequence changer
US3984224A (en) * 1973-12-10 1976-10-05 Dawkins Claude W Air conditioning system for a motor home vehicle or the like
US3885938A (en) * 1974-01-18 1975-05-27 Westinghouse Electric Corp Refrigeration system with capacity control
US4317334A (en) * 1980-06-16 1982-03-02 Silva Restaurant Equipment Co., Inc. Remote refrigeration system with controlled air flow
US4324106A (en) * 1980-10-03 1982-04-13 H. A. Phillips & Co. Refrigeration system
US4418548A (en) 1982-03-29 1983-12-06 Trane Cac, Inc. Variable capacity multiple compressor refrigeration system
JPS61134545A (ja) 1984-12-01 1986-06-21 株式会社東芝 冷凍サイクル装置
JPH0784110B2 (ja) 1987-11-30 1995-09-13 凸版印刷株式会社 製本丁合機
JP2684814B2 (ja) 1990-04-11 1997-12-03 ダイキン工業株式会社 空気調和装置

Also Published As

Publication number Publication date
ATE303565T1 (de) 2005-09-15
IT1311828B1 (it) 2002-03-19
EP1046868A2 (en) 2000-10-25
EP1046868A3 (en) 2001-10-24
ITTV990044A1 (it) 2000-10-19
CA2303669C (en) 2008-08-12
ITTV990044A0 (it) 1999-04-19
JP2000304364A (ja) 2000-11-02
EP1046868B1 (en) 2005-08-31
CA2303669A1 (en) 2000-10-19
DE60022251T2 (de) 2006-03-09
US6427460B1 (en) 2002-08-06
DE60022251D1 (de) 2005-10-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2247971T3 (es) Sistema de refrigeracion con un ciclo de refrigeracion que provee un consumo optimizado.
ES2746562T3 (es) Acondicionador de aire regenerativo
KR101175385B1 (ko) 지열을 이용한 공기조화기
US9759449B2 (en) Feed water heating system
ES2786099T3 (es) Dispositivo de aire acondicionado
CN101900455B (zh) 制冷装置
ES2702535T3 (es) Ciclo de eyección
ES2748573T3 (es) Dispositivo de refrigeración/acondicionamiento de aire
ES2747998T3 (es) Aparato de acondicionamiento de aire
US20230184471A1 (en) Air conditioning system with capacity control and controlled hot water generation
US8991199B2 (en) Heat pump system
CN102032698A (zh) 冷冻循环装置及温水供暖装置
ES2711250T3 (es) Aparato acondicionador de aire
RU2614417C2 (ru) Система охлаждения
ES2923624T3 (es) Máquina termodinámica y procedimientos alternativos para operar dicha máquina
CN102449412A (zh) 热泵装置
JP2014194315A (ja) 給水加温システム
JP6065213B2 (ja) 給水加温システム
JP6132188B2 (ja) 給水加温システム
US3065610A (en) Charge stabilizer for heat pump
ES2912129T3 (es) Máquina termodinámica de tipo bomba de calor con ciclo reversible de múltiples fuentes y procedimiento de funcionamiento
JP6066072B2 (ja) 給水加温システム
EP3059520A1 (en) Refrigeration cycle device
US20150007594A1 (en) Heat Reclaiming Refrigeration System Using Compound Multi Heat Sink Condenser
BRPI0915033B1 (pt) sistema reversível para recuperação de energia calorífica por retirada e transferência de calorias de um ou vários meios em um outro ou vários outros meios quaisquer