ES2353864T3 - Equipo de refrigeración. - Google Patents

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ES2353864T3 ES03741544T ES03741544T ES2353864T3 ES 2353864 T3 ES2353864 T3 ES 2353864T3 ES 03741544 T ES03741544 T ES 03741544T ES 03741544 T ES03741544 T ES 03741544T ES 2353864 T3 ES2353864 T3 ES 2353864T3
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Abstract

Un equipo de refrigeración (1, 101, 201) en el que una unidad de fuente de calor (2, 102, 202) que tiene un compresor (21) y un intercambiador de calor (24) del lado de la fuente de calor, está conectado a unidades de usuario (5) que tienen intercambiadores de calor (52) del lado de usuario por medio de una tubería de conexión (6) de refrigerante que tiene una presión de funcionamiento máxima permitida y que forma un tipo de compresión de vapor del circuito primario (10, 110, 210) de refrigerante, el equipo de refrigeración (1, 101, 201) comprende un enfriador (28) que está configurado para enfriar el refrigerante que se condensa en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y enviarlo a los intercambiadores de calor del lado de usuario, que se caracteriza porque la presión de funcionamiento máxima permitida de la tubería de conexión es menor que la de los componentes que forman la unidad de fuente de calor, y porque un primer mecanismo de expansión (27) está configurado para reducir la presión de un refrigerante que se condensa en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor de usuario hasta alcanzar una presión que es inferior a la presión de funcionamiento permitida de la tubería de conexión del refrigerante.

Description

Campo técnico
La presente invención se refiere a un equipo de refrigeración, y más en particular, se refiere a un equipo de refrigeración que tiene un tipo de compresión de vapor del circuito de refrigerante.
Técnica Antecedente 5
Un ejemplo de un equipo de refrigeración convencional que incluye un circuito de refrigerante por compre-sión de vapor es un aparato de aire acondicionado que se utiliza para proporcionar aire acondicionado a edificios o construcciones similares. Este tipo de aparato de aire acondicionado incluye principalmente una unidad de fuente de calor, una pluralidad de unidades de usuario, y una tubería de conexión de gas refrigerante y una tubería de co-nexión de líquido refrigerante que sirven para conectar estas unidades unas con las otras. La tubería de conexión de 10 gas refrigerante y la tubería de conexión de líquido refrigerante del aparato de aire acondicionado se disponen de manera que conecten la unidad de fuente de calor con la pluralidad de unidades de usuario, y por lo tanto las tuber-ías son largas y tienen una forma de línea compleja que incluye muchas curvas y ramas a lo largo de su longitud. Debido a esto, cuando el aparato de aire acondicionado debe ser renovado, habrá muchas ocasiones en las que solamente se renueven la unidad de fuente de calor y las unidades de usuario, y la tubería de conexión de gas refri-15 gerante y la tubería de conexión de líquido refrigerante del aparato preexistente se mantengan en su lugar.
Además, muchos aparatos de aire acondicionado convencionales usan un refrigerante de HCFC, tal como el R22. Las tuberías, dispositivos y otros elementos similares que forman el circuito de refrigerante de este tipo de aparato de aire acondicionado tienen una resistencia que corresponde a la presión de saturación del refrigerante operativo a una temperatura normal. Sin embargo, debido a que en los últimos años se están tomando en cuenta los 20 problemas medioambientales, se continúa haciendo esfuerzos para sustituir los refrigerantes de HCFC por los refri-gerantes de HFC o de HC. Debido a esto, los aparatos de aire acondicionado que se emplean para acondicionar el aire en edificios u otras construcciones similares están siendo renovados por medio de la sustitución de la unidad de fuente de calor preexistente y de las unidades de usuario que utilizan el R-22 como refrigerante operativo, por dispo-sitivos que utilizan refrigerantes de HFC tales como el R407C que se aproxima a las características de presión de 25 saturación del R22 como refrigerante operativo, y la reutilización de la tubería de conexión de gas refrigerante y de la tubería de conexión de líquido refrigerante del aparato de aire acondicionado preexistente.
Por otra parte, es deseable que el aparato de aire acondicionado que se ha mencionado con anterioridad tenga una eficiencia de refrigeración mejorada y un menor consumo de energía. Con el fin de satisfacer estas nece-sidades, se ha considerado la utilización de refrigerantes de HFC, tales como el R410A y R32 que tienen caracterís-30 ticas de presión de saturación que son más elevadas que las del R22 o R407C. Sin embargo, si se intenta utilizar un refrigerante como el R410A o R32 como refrigerante operativo, no solamente tendrán que ser reemplazadas la uni-dad de fuente de calor y las unidades de usuario, sino que también han de ser sustituidas la tubería de conexión de gas refrigerante y la tubería de conexión de líquido refrigerante por tuberías que tengan una resistencia que se co-rresponda a las características de presión de saturación de las mismas, y por lo tanto, la tarea de instalar el aparato 35 de aire acondicionado será más dificultosa que antes.
Un ejemplo de un aparato de aire acondicionado que puede resolver este tipo de problemas es el aparato de aire acondicionado que se desvela en la Solicitud Publicada de Patente japonesa número 2002 - 106984. Este aparato de aire acondicionado tiene un circuito de refrigerante que incluye un compresor, un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor e intercambiadores de calor del lado de usuario, y un intercambiador de calor auxiliar 40 del lado de la fuente de calor que se conecta en paralelo con el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor. Cuando la presión del refrigerante en el lado de descarga del compresor del aparato de aire acondicionado se in-crementa durante las operaciones de refrigeración, el refrigerante en el lado de descarga del compresor se introduce en el intercambiador de calor auxiliar del lado de la fuente de calor y es condensado, y por lo tanto la presión del refrigerante del circuito de refrigerante entre el lado de descarga del compresor y los intercambiadores de calor del 45 lado de usuario (incluyendo la tubería de conexión de líquido refrigerante) se puede disminuir. Esto permite que la unidad de fuente de calor y las unidades de usuario sean reemplazadas con aquellas que utilizan el R410A como refrigerante operativo, y permite que la tubería de conexión de líquido refrigerante del aparato de aire acondicionado preexistente que emplea R22 y similares se mantenga en su lugar y se reutilice.
Sin embargo, cuando la presión se incrementa en el aparato de aire acondicionado que se ha mencionado 50 más arriba, la capacidad de condensación del refrigerante se incrementará temporalmente y el incremento de la
presión de descarga del compresor será suprimido por el funcionamiento del intercambiador de calor auxiliar del lado de la fuente de calor, y de esta manera, cuando la temperatura de condensación del refrigerante en el intercambia-dor de calor del lado de la fuente de calor o en el intercambiador de calor auxiliar del lado de la fuente de calor no se puede reducir suficientemente, la presión del refrigerante que circula desde el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor a los intercambiadores de calor del lado de usuario (incluyendo la tubería de conexión de líquido 5 refrigerante) puede ser reducida hasta la presión de funcionamiento máxima permitida de la tubería de conexión del líquido refrigerante, o inferior, pero habrá momentos en que el refrigerante sólo se pueda condensar al estado satu-rado o al estado de gas - líquido. Debido a esto, la capacidad de refrigeración de cada unidad de usuario puede disminuir.
Además, como se ha hecho notar más arriba, no sólo habrá situaciones en las cuales la tubería de co-10 nexión de gas refrigerante y la tubería de conexión de líquido refrigerante de un aparato de aire acondicionado que utiliza R22, R407C y otros similares, se mantendrán en su posición y se reutilizarán y las nuevas unidades de fuente de calor y de usuario que utilizan un refrigerante tal como el R410A y el R32 como refrigerantes operativos, y otros similares que tienen características de presión de saturación que son más elevadas que las del R22 y R407C, se utilizarán con las tuberías ya existentes, sino que también habrán situaciones en las que la tubería de conexión de 15 gas refrigerante y la tubería de conexión de líquido refrigerante que tienen características de presión de saturación elevadas, tales como R410A, R32, y otros similares, no se podrán preparar, incluso cuando se debe instalar un apa-rato de aire acondicionado nuevo. También en estas situaciones, será necesario proteger contra a una reducción en la capacidad de refrigeración en cada unidad de usuario cuando se reduce la presión del refrigerante condensado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor del lado de usua-20 rio.
El documento JP 2001 349 623 A desvela una tubería de conexión de refrigerante que tiene una presión permitida que es la misma que la de los componentes que forman la unidad de fuente de calor. El circuito de refrige-rante comprende un compresor, un intercambiador de calor exterior, una válvula de expansión interior, y un inter-cambiador de calor interior, que están conectados en serie por un tubo de refrigerante. 25
Divulgación de la Invención
Un objeto de la presente invención es prevenir una disminución de la capacidad de refrigeración en un in-tercambiador de calor del lado de usuario cuando se reduce la presión del refrigerante condensado por medio de un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía al intercambiador de calor del lado de usuario en un equipo de refrigeración que incluye un tipo de compresión de vapor del circuito de refrigerante. 30
El equipo de refrigeración de acuerdo con la invención incluye una unidad de fuente de calor que tiene un compresor y intercambiador de calor del lado de la fuente de calor que están conectados a las unidades de usuario que tiene intercambiadores de calor del lado de usuario por medio de una tubería de conexión de refrigerante que tiene una presión de funcionamiento permitida máxima que es menor que la de los componentes que forman la uni-dad de fuente de calor, y forma un tipo de compresión de vapor del circuito de refrigerante primario. El equipo de 35 refrigeración incluye, además, un primer mecanismo de expansión y un enfriador. El primer mecanismo de expan-sión sirve para reducir la presión de un refrigerante que se condensa en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor del lado de usuario con una presión disminuida que es inferior a la presión de trabajo admisible de la tubería de conexión de refrigerante. El enfriador sirve para enfriar el refrigerante que se condensa en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercam-40 biadores de calor del lado de usuario.
En este equipo de refrigeración, se puede reducir la presión del refrigerante que se condensa en el inter-cambiador de calor auxiliar del lado de la fuente de calor y se puede reducir la presión del primer condensado por medio del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor del lado de usuario. 45
El equipo de refrigeración comprende, además, un mecanismo de detección de presión que sirve para de-tectar la presión del refrigerante después de que la presión del mismo haya sido reducida por el primer mecanismo de expansión.
En este equipo de refrigeración, la presión del refrigerante después de que su presión haya sido reducida por el primer mecanismo de expansión, puede ser detectada por medio del mecanismo de detección de presión, y 50 de esta manera, se puede ajustar la presión del refrigerante entre el primer mecanismo de expansión y los intercam-
biadores de calor del lado de usuario, en un valor de presión predeterminado. De esta manera, cuando se reduce la presión del refrigerante condensado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía el mismo a los intercambiadores de calor del lado de usuario, la presión del refrigerante puede ser controlada de manera es-table, y se puede prevenir la reducción en la capacidad de refrigeración en los intercambiadores de calor del lado de usuario. 5
En una realización preferida, el mecanismo de detección de presión es un sensor de presión.
En este equipo de refrigeración, la presión del refrigerante entre el primer mecanismo de expansión y los in-tercambiadores de calor del lado de usuario puede ser monitorizada continuamente mientras el equipo de refrigera-ción está en funcionamiento.
En otra realización preferida, el enfriador se dispone entre el primer mecanismo de expansión y los inter-10 cambiadores de calor del lado de usuario. Además, el mecanismo de detección de presión es un termistor que se encuentra dispuesto entre el primer mecanismo de expansión y el enfriador.
Con este equipo de refrigeración, se puede reducir la presión del refrigerante condensado por el intercam-biador de calor del lado de la fuente de calor, por medio del primer mecanismo de expansión, para formar un líquido refrigerante saturado o un refrigerante en dos fases, se envía al enfriador y se enfría a un estado subenfriado, y a 15 continuación se envía a los intercambiadores de calor del lado de usuario. Aquí, el mecanismo de detección de pre-sión que incluye un termistor que se encuentra dispuesto entre el primer mecanismo de expansión y el enfriador, mide la temperatura del refrigerante después de que su presión haya sido reducida por el primer mecanismo de expansión. La temperatura medida del refrigerante se puede convertir en presión de saturación del refrigerante debi-do a que la temperatura medida del refrigerante es la temperatura del refrigerante en el estado de saturación o el 20 estado de gas - líquido. En otras palabras, la presión del refrigerante después de la reducción de la presión por el primer mecanismo de expansión, puede ser medida indirectamente por medio de un mecanismo de detección de presión que incluye un termistor. Por lo tanto, la presión del refrigerante entre el primer mecanismo de expansión y los intercambiadores de calor del lado de usuario puede ser controlada de manera estable.
En otra realización preferida, el circuito primario de refrigerante incluye un receptor que sirve para recoger 25 el refrigerante condensado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y a continuación enviar el refrigerante al primer mecanismo de expansión.
Con este equipo de refrigeración, el líquido refrigerante condensado por el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor puede ser introducido y almacenado temporalmente en el receptor. De esta manera, el líquido refrigerante que es condensado por el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor no se almacena como lo 30 hace en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor, y la descarga del mismo puede ser facilitada.
En todavía otra realización preferida, el enfriador es un intercambiador de calor que utiliza el refrigerante que circula en el interior del circuito primario de refrigerante como fuente de refrigeración.
Con este equipo de refrigeración, se utiliza el refrigerante que circula en el interior del circuito primario de refrigerante como fuente de refrigeración, y por lo tanto, no es necesaria otra fuente de refrigeración. 35
En una realización preferida adicional, el circuito primario de refrigerante incluye un circuito refrigerante auxiliar que sirve para reducir la presión de una porción del refrigerante condensado en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor, introduce el refrigerante en el enfriador e intercambia calor con el refrigerante que circula en el lado del circuito de refrigerante primario, y a continuación devuelve el refrigerante que ha intercambiado calor al lado de admisión del compresor. 40
Con este equipo de refrigeración, se reduce la presión de una porción del refrigerante condensado por el in-tercambiador de calor del lado de la fuente de calor, de manera que pueda ser retornado al lado de admisión del compresor y se utiliza como fuente de refrigeración para el enfriador, y por lo tanto se puede obtener una fuente de refrigeración que tiene una temperatura que es suficientemente más baja que la temperatura del refrigerante que circula en el lado del circuito primario de refrigerante del enfriador. Por lo tanto, el refrigerante que circula en el lado 45 del circuito primario de refrigerante puede ser enfriado hasta un estado subenfriado.
En otra realización preferida, el circuito auxiliar de refrigerante incluye un segundo mecanismo de expan-
sión que está dispuesto entre el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y el enfriador, y un mecanismo de detección de temperatura que incluye un termistor dispuesto en el lado de salida del enfriador.
Este equipo de refrigeración incluye un segundo mecanismo de expansión y un mecanismo de detección de temperatura, y de esta manera se puede ajustar el segundo mecanismo de expansión, y se puede ajustar el caudal de refrigerante que circula en el enfriador, en base a la temperatura del refrigerante medida por el mecanismo de 5 detección de temperatura dispuesto en la salida del enfriador. De esta manera, el refrigerante que circula en el cir-cuito primario de refrigerante puede ser enfriado fiablemente y el refrigerante puede ser devuelto al condensador después de que se haya evaporado en la salida del enfriador.
En todavía otra realización preferida, el refrigerante que circula en el circuito primario de refrigerante y en el circuito auxiliar de refrigerante tiene características de presión de saturación que son más elevadas que las del 10 R407C.
Con este equipo de refrigeración, se puede reducir la presión del líquido refrigerante que es condensado por el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor por medio del primer mecanismo de expansión y se envía a los intercambiadores de calor del lado de usuario, y por lo tanto, incluso en situaciones en las que se funcio-na a la presión máxima permitida de las tuberías, los dispositivos y otros elementos similares que forman el circuito 15 entre el primer mecanismo de expansión y los intercambiadores de calor del lado de usuario, sólo se pueden utilizar hasta la presión de saturación del R407C a una temperatura estándar, se puede utilizar como refrigerante operativo un refrigerante que tenga características de presión de saturación que sean más elevadas que las del R407C. Así, por ejemplo, con un equipo de refrigeración preexistente que utilice R22 o R407C como refrigerante operativo, la tubería de conexión de líquido refrigerante entre el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y los inter-20 cambiadores de calor del lado de usuario del dispositivo preexistente puede ser reutilizadas, incluso en situaciones en las que un equipo de refrigeración de nueva construcción utilice un refrigerante que tenga características de pre-sión de saturación que sean más elevadas que las del R407C como refrigerante operativo.
Breve Descripción de los Dibujos
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado 25 que se utiliza como un ejemplo de los equipos de refrigeración de la presente invención.
La Figura 2 es un diagrama de Mollier de un ciclo de refrigeración de un aparato de aire acondicionado du-rante las operaciones de refrigeración.
La Figura 3 es un diagrama de Mollier de un ciclo de refrigeración de un aparato de aire acondicionado du-rante las operaciones de calentamiento. 30
La Figura 4 es un diagrama esquemático de una primera modificación del circuito de refrigerante del apara-to de aire acondicionado de la presente invención.
La Figura 5 es un diagrama esquemático de una segunda modificación del circuito de refrigerante del apa-rato de aire acondicionado de la presente invención.
Mejor Modo de Trabajar la Invención 35
A continuación se describirá un aparato de aire acondicionado como un ejemplo de los equipos de refrige-ración de la presente invención, con referencia a las figuras
(1) Configuración general del aparato de aire acondicionado
La figura 1 es un diagrama esquemático de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado 1 que es utilizado como un ejemplo de los equipos de refrigeración de la presente invención. El aparato de aire 40 acondicionado 1 es un dispositivo que se utiliza, por ejemplo, para acondicionar el aire y calentar un edificio y otras construcciones similares, e incluye una unidad de fuente de calor 2, una pluralidad (dos en la presente realización) de unidades de usuario 5 conectadas en paralelo, y una tubería de conexión 6 de líquido refrigerante y una tubería de conexión 7 de gas refrigerante, que conecta la unidad de fuente de calor 2 y las unidades de usuario 5.
En la presente realización, el aparato de aire acondicionado 1 utiliza el R410A como refrigerante operativo, teniendo el R410A características de presión de saturación que son superiores a las del R22, R407, y otros similares. Se hace notar que el tipo de refrigerante operativo no se limita al R410A, y puede ser R32 u otro similar. Además, en la presente realización, el aparato de aire acondicionado 1 está configurado para reutilizar las unidades de fuente de calor y unidades de usuario preexistentes que utilizan R22, R407, y otros similares como unidad de fuente de calor 2 5 y unidades de usuario 5. En otras palabras, la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante y la tubería de conexión 7 de gas refrigerante son las preexistentes tubería de conexión de líquido refrigerante y tubería de conexión de gas refrigerante, y sólo pueden funcionar con las características de presión de saturación del R22, R407C, o similares o inferiores. Debido a esto, será necesario operar a la presión de funcionamiento máxima admisible o inferior de la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante y de la tubería de conexión 7 de gas refrigerante en situaciones en las 10 que se utiliza un refrigerante operativo que tenga características de presión de saturación que sean superiores a las del R410A, R32 o similares. Más específicamente, la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante y la tubería de conexión 7 de gas refrigerante deben ser utilizadas en un rango que no supere una presión de trabajo de aproxima-damente 3 MPa, que corresponde a la presión de saturación del R22 y del R407C a una temperatura normal. Se hace notar que los dispositivos y tuberías que forman la unidad de fuente de calor 2 y las unidades de usuario 5 15 están diseñados de manera que puedan ser utilizados a la presión de saturación (aproximadamente 4 MPa) del R410A a una temperatura normal.
(2) Configuración de las unidades de usuario
[Las unidades de usuario 5 incluyen principalmente una válvula de expansión 51 del lado de usuario, inter-cambiadores de calor 52 del lado de usuario, y una tubería que conecta estos elementos. En la presente realización, 20 la válvula de expansión 51 del lado de usuario es una válvula de expansión eléctrica que está conectada al lado de líquido de los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, y sirve para ajustar la presión del refrigerante, el caudal del refrigerante y otros similares. En la presente realización, los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario son intercambiadores de calor de tipo de tubo de aletas transversales, y sirven para el intercambio de calor con el aire interior. En la presente realización, las unidades de usuario 5 toman aire interior en el interior de las mis-25 mas, incluyen un ventilador para soplar (que no se muestra en las figuras), y pueden intercambiar calor entre el aire interior y el refrigerante que circula en los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario.
(3) Configuración de la unidad de fuente de calor
La unidad de fuente de calor 2 está compuesta principalmente por un compresor 21, un separador de acei-te 22, una válvula de conmutación 23 de cuatro vías, intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor, un 30 circuito puente 25, un receptor 26, una válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor, un enfriador 28, un primer circuito auxiliar 29 de refrigerante, una válvula de compuerta 30 del lado del líquido, una válvula de compuerta 41 del lado del gas, un segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante, y las tuberías que conectan estos elementos entre sí.
En la presente realización, el compresor 21 es un compresor de tipo tornillo accionado por un motor eléctri-35 co, y sirve para comprimir el gas refrigerante que ha sido aspirado en el mismo.
El separador de aceite 22 se dispone en el lado de descarga del compresor 21, y es un recipiente que sirve para separar gases y líquidos del aceite que está incluido en el gas refrigerante que se ha comprimido / descargado. El aceite separado en el separador de aceite 22 se devuelve al lado de admisión del compresor 21 a través de una tubería 43 de retorno de aceite. 40
Cuando se conmuta entre las operaciones de refrigeración y las operaciones de calentamiento, la válvula de conmutación 23 de cuatro vías sirve para conmutar la dirección del flujo de refrigerante. Durante las operaciones de refrigeración, la válvula de conmutación 23 de cuatro vías puede conectar la salida del separador de aceite 22 y el lado del gas del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor, y conecta el lado de admisión del com-presor 21 y la tubería de conexión 7 de gas refrigerante (se hace referencia a la línea continua de la válvula de con-45 mutación de cuatro vías en la Figura 1). Durante las operaciones de calentamiento, la válvula de conmutación 23 de cuatro vías conecta la salida del separador de aceite 22 y la tubería de conexión 7 de gas refrigerante, y conecta el lado de admisión del compresor 21 y el lado del gas del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor (véase la línea discontinua de la válvula de conmutación de cuatro vías en la Figura 1).
En la presente realización, intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor es un intercambiador 50 de calor de tipo de tubo de aletas transversales, y sirve para el intercambio de calor entre el aire y el refrigerante que
actúa como una fuente de calor. En la presente realización, la unidad de fuente de calor 2 toma aire exterior al inter-ior del mismo, incluye un ventilador para soplar (que no se muestra en las figuras), y puede realizar el intercambio de calor entre el aire exterior y el refrigerante que circula por el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor.
El receptor 26 es un recipiente que sirve para recoger temporalmente el refrigerante que circula entre el in-tercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. El 5 receptor 26 incluye una lumbrera de entrada en la parte superior del recipiente, y una lumbrera de salida en la parte inferior del recipiente. La entrada y la salida del receptor 26 están conectadas, respectivamente, al circuito de refrige-rante entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y el enfriador 28 a través del circuito puente 25. Además, la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor está conectada entre la salida del receptor 26 y el circuito puente 25. En la presente realización, la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor es una 10 válvula de expansión eléctrica que sirve para ajustar la presión del refrigerante y el caudal de refrigerante entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario.
El circuito puente 25 es un circuito que se forma a partir de cuatro válvulas de retención 25a - 25d que están conectadas entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y el enfriador 28, e incluye una función que hace que el refrigerante circule desde el lado de la entrada del receptor 26 al interior del receptor 26, y 15 retorna el líquido refrigerante al circuito de refrigerante entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario desde la salida del receptor 26, incluso cuando el refri-gerante que circula en el circuito de refrigerante entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario circula, ya sea al interior del receptor 26 desde el intercambia-dor de calor 24 del lado de la fuente de calor, o bien desde los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario al 20 receptor 26. Más específicamente, la válvula de retención 25a está conectada de tal manera que el refrigerante que circula en la dirección desde los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario al intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor es guiado a la lumbrera de entrada del receptor 26. La válvula de retención 25b está co-nectada de tal manera que el refrigerante que circula en la dirección desde el lado del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor lado al intercambiador de calor 52 del lado de usuario es guiado a la lumbrera de entrada 25 del receptor 26. La válvula de retención 25c está conectada de tal manera que el refrigerante que circula desde la salida del receptor 26 a través de la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor pueda retornar al lado de los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. La válvula de retención 25d está conectado de tal manera que el refrigerante que circula desde la salida del receptor 26 a través de la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor pueda retornar al lado del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor. De esta manera, el 30 refrigerante que circula al interior del receptor 26 desde el circuito de refrigerante entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario siempre circulará allí desde la entrada del receptor 26, y el refrigerante desde la salida del receptor 26 se retorna al circuito refrigerante entre el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario.
El enfriador 28 es un intercambiador de calor que sirve para enfriar el refrigerante que se condensa en el in-35 tercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. Además, un primer mecanismo 31 de detección de presión que sirve para detectar la presión del refrigeran-te (presión del refrigerante después de la reducción de presión) entre los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario y la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor, se dispone en el lado del intercambiador de calor 52 del lado de usuario (lado de salida) del enfriador 28. En la presente realización, el primer mecanismo 31 de de-40 tección de presión es un sensor de presión. La apertura de la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor se ajusta de manera que el valor de la presión del refrigerante medida por el primer mecanismo 31 de detección de presión sea igual a un valor de presión predeterminado.
La válvula de compuerta 30 del lado del líquido y la válvula de compuerta 41 del lado del gas están conec-tadas, respectivamente, a la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante y a la tubería de conexión 7 de gas refrige-45 rante. La tubería de conexión 6 de líquido refrigerante conecta el lado de líquido de los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario de las unidades de usuario 5 y el lado del líquido del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor de la unidad de fuente de calor 2. La tubería de conexión 7 de gas refrigerante conecta el lado del gas de los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario de las unidades de usuario 5 y la válvula de conmuta-ción 23 de cuatro vías de la unidad de fuente de calor 2. Aquí, como se ha descrito más arriba, el circuito primario 10 50 de refrigerante del aparato de aire acondicionado 1 se conecta a la válvula de expansión 51 del lado de usuario, a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, al compresor 21, al separador de aceite 22, a la válvula de conmutación 23 de cuatro vías, al intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor, al circuito puente 25, al receptor 26, a la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor, al enfriador 28, a la válvula de compuerta 30 del lado del líquido, y a la válvula de compuerta 41 del lado del gas, en este orden. 55
A continuación, el primer circuito auxiliar 29 de refrigerante y el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante dispuestos en la unidad de fuente de calor 2 se describirán más abajo.
El primer circuito auxiliar 29 de refrigerante es un circuito de refrigerante que sirve para reducir la presión sobre una porción del refrigerante desde la salida del receptor 26, introducir el refrigerante en el enfriador 28, hacer que el calor se intercambie con el refrigerante que circula hacia los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, 5 y a continuación, retornar el refrigerante que ha intercambiado calor al lado de admisión del compresor 21. Más específicamente, el primer circuito auxiliar 29 de refrigerante incluye un primer circuito ramificado 29a que se ramifi-ca desde el circuito que conecta la salida del receptor 26 y la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y se extiende hacia el enfriador 28, una válvula de expansión 29b del lado auxiliar que se dispone en el primer circuito ramificado 29a, un primer circuito de conexión 29c que une la salida del enfriador 28 con el lado de admisión del 10 compresor 21, y un primer mecanismo 29d de detección de temperatura que se dispone en el primer circuito de conexión 29c.
La válvula de expansión 29b del lado auxiliar es una válvula de expansión eléctrica que sirve para regular el caudal del refrigerante que circula hacia el enfriador 28. El primer mecanismo 29d de detección de temperatura es un termistor que se proporciona con el fin de medir la temperatura del refrigerante desde la admisión del enfriador 28. 15 A continuación, la abertura de la válvula de expansión 29b del lado auxiliar se ajusta en función de la temperatura del refrigerante que es medida por el primer mecanismo 29d de detección de temperatura. Más específicamente, la abertura se ajusta por medio de un control de sobrecalentamiento entre el primer mecanismo 29d de detección de temperatura y la temperatura del refrigerante del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor. De esta manera, el refrigerante desde la salida del enfriador 28 se puede evaporar por completo y retornar al lado de admi-20 sión del compresor 21.
El segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante se encuentra dispuesto entre la válvula de conmutación 23 de cuatro vías del circuito primario 10 del refrigerante y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, y es un circuito de refrigerante que es capaz de condensar una porción del refrigerante que es comprimida en el compresor 21 y enviada a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, y a continuación retornar ese refrigerante al 25 circuito primario 10 de refrigerante. El segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante incluye principalmente un segundo circuito ramificado 42a que sirve para ramificar desde el circuito primario 10 de refrigerante una porción del refrige-rante que es comprimida en el compresor 21 y se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, un condensador 42b que puede condensar el refrigerante ramificado, y un segundo circuito de conexión 42c que puede retornar el refrigerante ramificado al circuito primario 10 de refrigerante. En la presente realización, el condensador 30 42b es un intercambiador de calor que intercambia calor entre el aire que sirve como fuente de calor y el refrigerante.
Además, una válvula de apertura / cierre 42d del condensador se dispone en el lado del segundo circuito de conexión 42c del condensador 42b, y sirve para propagar el flujo de refrigerante al condensador 42b y cortar el flujo del refrigerante del mismo. La válvula de apertura / cierre 42d del condensador es una válvula de expansión eléctrica que es capaz de ajustar el caudal del refrigerante que circula al interior del condensador 42b. 35
Además, un segundo mecanismo 42e de detección de presión se dispone en el segundo circuito de co-nexión 42c, y sirve para detectar la presión del refrigerante en el lado del segundo circuito de conexión 42c (lado de salida) del condensador 42b. En la presente realización, el segundo mecanismo 42e de detección de presión es un sensor de presión. La apertura de la válvula de apertura / cierre 42d del condensador se ajusta de modo que el valor de la presión del refrigerante medido por el segundo mecanismo 42e de detección de presión sea igual o inferior a 40 un valor de presión predeterminado.
Por otra parte, el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante incluye, además, un circuito de derivación 42f que puede derivar el condensador 42b, y permitir que el refrigerante circule desde el compresor 21 hacia los inter-cambiadores de calor 52 del lado de usuario. A continuación, un mecanismo de retención 44, que sólo permite el flujo desde los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario al condensador 21, se dispone entre el conector que 45 conecta el segundo circuito ramificado 42a al circuito de refrigerante principal 10 y el conector que conecta el segun-do circuito de conexión 42c al circuito de refrigerante principal 10. En la presente realización, el mecanismo de re-tención 44 es una válvula de retención. Un tubo capilar 42g que corresponde a una caída de presión en la válvula de apertura / cierre 42d del condensador y el condensador 42b, se dispone en el circuito de derivación 42f de manera que el caudal del refrigerante que circula en el condensador 42b se pueda mantener ajustando la abertura de la 50 válvula de apertura / cierre 42d del condensador.
(4) Funcionamiento del aparato de aire acondicionado
A continuación, se describirá el funcionamiento del aparato de aire acondicionado 1 con referencia a las fi-guras 1 - 3. Aquí, la figura 2 es un diagrama de Mollier de un ciclo de refrigeración cuando el aparato de aire acondi-cionado 1 realiza las operaciones de refrigeración, y la figura 3 es un diagrama de Mollier de un ciclo de refrigeración cuando el aparato de aire acondicionado 1 realiza las operaciones de calentamiento.
(1) Operaciones de refrigeración 5
En primer lugar, se describirán las operaciones de refrigeración. Durante las operaciones de refrigeración, la válvula de conmutación 23 de cuatro vías se encuentra en el estado que se muestra por medio de las líneas con-tinuas en la figura 1, es decir, el lado de descarga del compresor 21 está conectado con el lado del gas del inter-cambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor, y el lado de admisión del compresor 21 está conectado con el lado del gas de los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. Además, la válvula de compuerta 30 del lado 10 de líquido y la válvula de compuerta 41 del lado de gas se abren, y la abertura de la válvula de expansión 51 del lado de usuario es ajustada de manera que la presión del refrigerante se reduzca. La apertura de válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor se ajusta con el fin de controlar la presión del refrigerante en el primer mecanismo 31 de detección de presión hasta un valor de presión predeterminado. La apertura de la válvula de expansión 29b del lado auxiliar se ajusta por control de sobrecalentamiento entre el primer mecanismo 29d de detección de temperatu-15 ra y la temperatura del refrigerante del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor. Aquí, la válvula de apertura / cierre 42d del condensador del segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante está cerrada. De esta manera, el refrigerante que circula desde los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario al compresor 21 circulará prin-cipalmente a través del mecanismo de retención 44.
Cuando un ventilador (no mostrado en las figuras) en la unidad de fuente de calor 2, un ventilador (no mos-20 trado en las figuras) en las unidades del lado de usuario 5, y el compresor 21 se arrancan estando el circuito prima-rio 10 de refrigerante y los circuitos auxiliares 29, 42 de refrigerante en este estado, el gas refrigerante es absorbido por el compresor 21 y comprimido desde una presión Ps1 a una presión Pd1, y a continuación, la mezcla de aceite y de gas refrigerante se envía al separador de aceite 22 y el aceite se separa de la misma (se hace referencia a los puntos A1, B1 en la figura 2). Después de esto, el gas refrigerante comprimido se envía al intercambiador de calor 24 25 del lado de la fuente de calor a través de la válvula de conmutación 23 de cuatro vías, intercambia calor con el aire exterior y es condensado (se hace referencia al punto C1 en la figura 2). El líquido refrigerante condensado circula al interior del receptor 26 a través de la válvula de retención 25b del circuito puente 25. A continuación, después de que el líquido refrigerante se haya recogido temporalmente en el recipiente 26, la presión Pd1, que es superior a la presión de funcionamiento máxima admisible Pa1 de la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante, se reduce hasta 30 una presión Pe1 que es inferior a la presión Pa1 en la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor (se hace referencia al punto D1 de la figura 2). Cuando esto se produce, la presión reducida del refrigerante se encuentra en la fase de gas - líquido. El refrigerante con presión reducida intercambia calor en el enfriador 28 con el refrigerante que circula en el lado del circuito auxiliar 29 de refrigerante del mismo y se enfría con el fin de obtener un líquido subenfriado (se hace referencia al punto E1 en la figura 2), que a continuación se envía a las unidades de usuario 5 35 por medio de la válvula de compuerta 30 del lado del líquido y de la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante. A continuación, se reduce la presión del líquido refrigerante que se envía a las unidades de usuario 5 por medio de la válvula de expansión 51 del lado de usuario (se hace referencia al punto F1 en la figura 2), y a continuación, inter-cambia calor con el aire interior en los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario y se evapora (se hace refe-rencia al punto A1 en la figura 2). El gas refrigerante evaporado se lleva de nuevo al compresor 21 por medio de la 40 tubería conexión 7 de gas refrigerante, de la válvula de compuerta 41 del lado del gas, del mecanismo de retención 44, y de la válvula de conmutación 23 de cuatro vías. Aquí, la presión medida por el primer mecanismo 31 de detec-ción de presión se controla a un valor de presión predeterminado (es decir, la presión Pe1) ajustando la abertura de la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor. Además, se reduce la presión de una porción del líquido refrigerante que fue recogida en el receptor 26 hasta un punto cercano a la presión Ps1 por medio de la válvula de 45 expansión 29b del lado auxiliar dispuesta en el primer circuito ramificado 29a del primer circuito 29 de refrigerante auxiliar, a continuación se introduce en el enfriador 28, y a continuación intercambia calor con el refrigerante que circula en el lado del circuito primario 10 de refrigerante del mismo y se evapora. A continuación, el refrigerante eva-porado retorna al lado de admisión del compresor 21 por medio del primer circuito de conexión 29c. De esta manera, se realizarán las operaciones de refrigeración en las cuales se reducirá la presión del refrigerante hasta la presión 50 Pe1 que es menor que la presión de funcionamiento máxima permitida Pa1 de la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante, y el líquido refrigerante se dispondrá en un estado suficientemente subenfriado y se suministrará a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario.
(2) Operaciones de calentamiento
A continuación se describirán las operaciones de calentamiento. Durante las operaciones de calentamiento, 55
la válvula de conmutación 23 de cuatro vías se encuentra en el estado que se muestra por medio de las líneas dis-continuas en la figura 1, es decir, el lado de descarga del compresor 21 está conectado al lado del gas de los inter-cambiadores de calor 52 del lado de usuario, y el lado de admisión del compresor 21 está conectado al lado del gas del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor. Además, la válvula de compuerta 30 del lado de líquido y la válvula de compuerta 41 del lado de gas se abren, y las aberturas de la válvula de expansión 51 del lado de 5 usuario y la válvula de expansión 25 del lado de la fuente de calor se ajustan de manera que la presión del refrige-rante se reduce. En este caso, la válvula de expansión 29b del lado auxiliar está cerrada, y el primer circuito auxiliar de refrigerante no se utiliza. La abertura de la válvula de apertura / cierre 42d del condensador de la segunda válvula auxiliar 42 de refrigerante se ajusta con el fin de controlar la presión del refrigerante en el segundo mecanismo 42e de detección de presión en un valor de presión predeterminado. 10
Cuando un ventilador (no mostrado en las figuras) en la unidad de fuente de calor 2, un ventilador (no mos-trado en las figuras) en las unidades del lado de usuario 5, y el compresor 21 se arrancan con el circuito primario 10 de refrigerante y con los circuitos 29, 42 de refrigerante auxiliar en este estado, el gas refrigerante es absorbido por el compresor 21 y comprimido desde una presión Ps2 a una presión Pd2, y a continuación, la mezcla de aceite y gas refrigerante se envía al separador de aceite 22 y el aceite se separa de la misma (se hace referencia a los puntos A2, 15 B2 en la figura 3). Después de eso, el gas refrigerante comprimido se envía a las unidades de usuario 5 por medio de la válvula de conmutación 23 de cuatro vías. Aquí, el flujo del gas refrigerante se corta por medio del mecanismo de retención 44 dispuesto entre la válvula de conmutación 23 de cuatro vías y la válvula de compuerta 41 del lado del gas, y el gas refrigerante circula hacia el lado de las unidades de usuario 5 a través del segundo circuito 42 de refri-gerante auxiliar. 20
Después de que el gas refrigerante circule en el segundo circuito ramificado 42a, se ramifica en un flujo que retorna al segundo circuito de conexión 42c a través del circuito de derivación 42f del segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante y un flujo que retorna al circuito de conexión 42c a través del condensador 42b y de la válvula de apertura / cierre 42d del condensador. Se reduce algo la presión del gas refrigerante que circula en el circuito de derivación 42f por la capilaridad 42g y retorna al segundo circuito de conexión 42c (se hace referencia al punto C2 en 25 la figura 3). Por otra parte, el caudal del gas refrigerante que circula al interior del condensador 42b se determina de acuerdo con la abertura de la válvula de apertura / cierre 42d del condensador, el gas refrigerante intercambia calor con el aire exterior y se condensa con el líquido refrigerante, y a continuación retorna al segundo circuito de co-nexión 42c (se hace referencia al punto H2, I2 de la figura 3). Se reduce la presión del gas refrigerante mezclado que retorna al segundo circuito de conexión 42c, desde una presión Pd2 del gas refrigerante que circula en el segundo 30 circuito ramificado 42a, a una presión Pe2 que es inferior a la presión máxima permitida Pa2 de la tubería de conexión 7 de gas refrigerante, por medio de un efecto de reducción de presión producido por la reducción del volumen del gas refrigerante como respuesta a la condensación del gas refrigerante en el condensador 42b, y a continuación es retornado al circuito de refrigerante principal 10 y enviado a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario (se hace referencia el punto D2 en la figura 3). En este caso, la apertura de la válvula de apertura / cierre 42d del con-35 densador se ajusta de manera que la presión del refrigerante medida por el segundo mecanismo 42e de detección de presión dispuesto en el segundo circuito de conexión 42c es igual a la presión Pe2, y la cantidad de condensación del gas refrigerante en el condensador 42b está controlada, es decir, la presión del gas refrigerante enviado a la unidad de fuente de calor 52 del lado de usuario es controlada. Además, el estado del gas refrigerante después de que se haya reducido su presión por el control de reducción de presión (punto D2 en la figura 3) está cerca de la 40 línea que indica el grado de compresión producido por la compresión 21 (la línea que conecta el punto A2 y el punto B2 en la figura 3). Esto indica que se puede obtener una temperatura del refrigerante por medio del control de reduc-ción de presión que es aproximadamente la misma que la temperatura del refrigerante cuando el gas refrigerante es comprimido a la presión Pe2 por el compresor 21. De esta manera, el gas refrigerante que se envía a los intercam-biadores de calor 52 del lado de usuario, es enviado a una temperatura de refrigerante que es la misma que cuando 45 el gas refrigerante se comprime hasta la presión Pe2 por medio del compresor 21.
Como se ha indicado más arriba, después de que se reduce la presión del gas que se va a enviar a los in-tercambiadores de calor 52 del lado de usuario, disminuyendo hasta la presión Pe2, se retorna al circuito primario 10 de refrigerante y se envía a las unidades de usuario 5 a través de la válvula de compuerta 41 del lado de gas y de la tubería de conexión 7 de gas refrigerante. A continuación, el gas refrigerante enviado a la unidad de usuario 5 inter-50 cambia calor con el aire interior a través de los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario y se condensa (se hace referencia al punto E2 en la figura 3). Después de que se reduzca la presión del líquido refrigerante condensa-do hasta una presión PF2 en la válvula de expansión 51 del lado de usuario (se hace referencia al punto F2 de la figura 3), se envía a la unidad de fuente de calor 2 a través de la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante. A continuación, se reduce la presión del líquido refrigerante que se envía a la unidad de fuente de calor 2 hasta la 55 presión Ps2 por medio de la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 25 (se hace referencia al punto G2 en la figura 3), y a continuación intercambia calor con el aire exterior del lado de los intercambiadores de calor del lado de usuario 24 y es evaporado (se hace referencia al punto A2 de la figura 3). El gas refrigerante evaporado se lleva
de nuevo al compresor 21 a través de la válvula de conmutación 23 de cuatro vías. De esta manera, se llevan a cabo las operaciones de calentamiento en las que se reduce la presión del refrigerante a una presión Pe2 que es inferior a la presión máxima permitida Pa2 de la tubería de conexión 7 de gas refrigerante, y el gas refrigerante es ajustado a una temperatura de refrigerante que es la misma que la obtenida cuando el gas refrigerante es comprimi-do por el compresor 21 y a continuación se le proporciona a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. 5
(5) Características especiales del aparato de aire acondicionado de la presente realización
Como se describe a continuación, las características especiales del aparato de aire acondicionado 1 de la presente realización son como sigue:
(1) Características especiales durante las operaciones de refrigeración
En el aparato de aire acondicionado 1 de la presente realización, después de que se reduzca la presión del 10 refrigerante condensado en el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor por medio de la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y haya sido enfriado por el enfriador 28, se pueden enviar a los inter-cambiadores de calor 52 del lado de usuario. Debido a esto, se puede reducir la presión del refrigerante que se debe enviar a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario y se puede mantener en el estado subenfriado. Además, se puede ajustar la presión del refrigerante en un valor de presión predeterminado (presión Pe1 en la figura 15 2) entre la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, debido a que la presión del refrigerante puede ser detectada por medio del primer mecanismo 31 de detec-ción de presión después de que se haya reducido la presión en el intercambiador de calor 27 del lado de la fuente de calor. De esta manera, cuando se reduce la presión del refrigerante condensado en el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, la presión del refrigeran-20 te puede ser controlada de manera estable, y se puede prevenir una reducción en la capacidad de refrigeración de intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. En la presente realización, como se muestra en la figura 2, el cambio de entalpía hE1 después de la reducción de presión en la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor es más grande que el cambio de entalpía hD1 antes de la reducción de presión en la misma, y por lo tanto la capacidad de refrigeración por unidad de caudal refrigerante aumentará. 25
Además, en el aparato de aire acondicionado 1, el primer mecanismo 31 de detección de presión es un sensor de presión, y por lo tanto durante las operaciones de refrigeración, la presión del refrigerante entre la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario puede ser monitorizada continuamente y la fiabilidad de la presión del refrigerante será alta.
Además, con el aparato de aire acondicionado 1, la presión del líquido refrigerante condensado por el inter-30 cambiador de calor de la fuente de calor 24 puede ser reducida a una presión Pe1 que es menor que la presión máxima permitida Pa1 de la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante, por medio del intercambiador de calor 27 del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, y por lo tanto, como en la presente realización, un refrigerante que tenga unas características de presión de saturación que sean más elevadas que las del R407C puede ser utilizado como refrigerante operativo, incluso en situaciones en las que la 35 presión de funcionamiento máxima permitida de las tuberías y dispositivos que forman el circuito entre la válvula de expansión del lado de la fuente de calor 27 y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario sólo se incremen-ta hasta la presión de saturación del R407C a una temperatura estándar. De esta manera, en la presente realización, la tubería de conexión 6 de líquido refrigerante de un aparato de aire acondicionado preexistente que utiliza R22 o R407C como refrigerante operativo puede ser reutilizada, incluso en situaciones en las que el aparato de aire acon-40 dicionado 1 de nueva construcción utiliza un refrigerante que tenga características de presión de saturación que sean más elevadas que las del R407C como refrigerante operativo.
Además, el aparato de aire acondicionado 1 incluye un receptor 26 que sirve para recoger el refrigerante condensado en el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor y enviar el refrigerante a la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor, y por lo tanto, el líquido refrigerante condensado por el intercambiador 45 de calor 27 del lado de la fuente de calor no se almacenará en el interior del intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor tal como está, y la descarga del mismo puede ser facilitada. Por lo tanto, la acumulación del líquido refrigerante puede ser reducida en el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor, y el intercambio de calor puede ser facilitado.
Además, con el aparato de aire acondicionado 1, el líquido refrigerante puede ser enviado a los intercam-50 biadores de calor 52 del lado de usuario en el estado subenfriado, y de esta manera, como en la presente realiza-
ción, el refrigerante se puede mantener en estado líquido y será difícil producir un flujo de refrigerante desequilibrado, incluso en situaciones en las que el refrigerante se ramifica en una pluralidad de unidades de usuario 5 o en las que haya una diferencia de altura entre la unidad de fuente de calor 2 y las unidades de usuario 5.
Además, en el aparato de aire acondicionado 1, el enfriador 28 es un intercambiador de calor que sirve co-mo fuente de refrigeración para el refrigerante que circula dentro del circuito primario 10 de refrigerante, y por tanto, 5 no es necesaria otra fuente de refrigeración. En la presente realización, el refrigerante que se introduce en el enfria-dor 28 por medio del primer circuito auxiliar 29 de refrigerante sirve como fuente de refrigeración. El primer circuito auxiliar 29 de refrigerante utiliza una porción del refrigerante condensado por el intercambiador de calor 24 del lado de la fuente de calor como fuente de refrigeración para el enfriador, y reduce la presión del mismo hasta un punto en el que el refrigerante puede retornar al lado de la admisión del compresor 21. Debido a que la fuente de refrigeración 10 puede alcanzar una temperatura que es suficientemente más baja que la del refrigerante que circula en el lado del circuito primario 10 de refrigerante, el refrigerante que circula en el circuito primario 10 de refrigerante puede ser enfriado al estado subenfriado. Por otra parte, la apertura de la válvula de expansión del lado 29b del lado auxiliar puede ser ajustada en base a la temperatura del refrigerante medida por el primer mecanismo 29d de detección de temperatura, y por lo tanto, el caudal del refrigerante que circula en el enfriador 28 puede ser ajustado, debido a que 15 el primer circuito auxiliar 29 de refrigerante incluye la válvula de expansión 29b del lado auxiliar y el primer meca-nismo 29d de detección de temperatura que está dispuesto en la salida del enfriador 28. Por lo tanto, el refrigerante que circula en el circuito primario 10 de refrigerante puede ser enfriado fiablemente y el refrigerante puede ser retor-nado al condensador 21 después de que se haya evaporado en la salida del enfriador 28.
(2) Características especiales durante las operaciones de calentamiento 20
Durante las operaciones de calentamiento con el aparato de aire acondicionado 1 de la presente realización, una porción del refrigerante que es comprimido en el compresor 21 y enviado a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario puede ser condensada por el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante para reducir de esta mane-ra la presión del refrigerante que se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. Esto permite que la presión del refrigerante que se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario sea controlada de 25 manera estable. En la presente realización, la presión del refrigerante puede ser reducida de forma fiable con buena respuesta, debido a que el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante incluye el condensador 42b, el refrigerante que se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario por el condensador 42b se condensa, y la pre-sión del mismo se reduce al reducir el volumen del gas refrigerante. Además, el segundo circuito auxiliar 42 de refri-gerante también puede propagar / cortar el flujo de refrigerante al condensador 42b en el momento adecuado, ya 30 que incluye la válvula de apertura / cierre 42d del condensador que pueden propagar / cortar el flujo de refrigerante al condensador 42b. Además, la presión del refrigerante que se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario puede ser controlada de manera estable debido a que el segundo mecanismo de detección de presión 42e que sirve para detectar la presión del refrigerante entre el condensador 42b y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, está dispuesto en el segundo circuito de conexión 42c del segundo circuito auxiliar 42 de refrigeran-35 te.
Además, cuando el control de la presión se lleva a cabo por el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante, el estado del gas refrigerante después de que se haya reducido su presión por medio del control de reducción de presión (se hace referencia el punto D2 en la figura 3) está cerca de la línea que indica el grado de compresión pro-ducida por la compresión 21 (la línea que conecta el punto A2 y el punto B2 en la figura 3). La carga de calentamiento 40 deseada será fácil de mantener por medio de este control de reducción de presión, debido a que la temperatura del gas refrigerante enviado a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario puede ser ajustada a una temperatu-ra que sea la misma que cuando el gas refrigerante es comprimido hasta a una presión Pe2 por el compresor 21.
Además, un refrigerante puede circular a través del segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante cuando es enviado desde el compresor 21 a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario, y puede circular a través del 45 mecanismo de retención 44 del circuito primario 10 de refrigerante, cuando es enviado desde los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario al compresor 21, debido a que el aparato de aire acondicionado 1 incluye, además, el circuito de derivación 42f dispuesto en el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante y el mecanismo de retención 44 dispuesto en el circuito primario 10 de refrigerante. Esto permite que la trayectoria de flujo del gas refrigerante se conecte durante las operaciones de refrigeración y las operaciones de calentamiento. 50
Además, como se muestra en la figura 3, un refrigerante que tenga características de presión de saturación que sean más elevadas que las del R407C puede ser utilizado como refrigerante operativo en el aparato de aire acondicionado 1, incluso en situaciones como en la presente realización, en las que la presión de funcionamiento máxima permitida de las tuberías y dispositivos que forman el circuito entre el compresor 21 y los intercambiadores
de calor 52 del lado de usuario sólo se extiende hasta la presión de saturación del R407C a una temperatura normal, debido a que se puede reducir la presión del gas refrigerante que se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario hasta una presión Pe2 que es inferior a la presión de funcionamiento máxima admisible Pa2 de la tubería de conexión 7 de gas refrigerante, por condensación de una parte del gas refrigerante que se envía desde el compresor 21 a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario a través del segundo circuito auxiliar 42 de 5 refrigerante. Por lo tanto, en la presente realización, la tubería de conexión 7 de gas refrigerante de un aparato de aire acondicionado preexistente que utiliza R22 o R407C como refrigerante operativo puede ser reutilizada, incluso en situaciones en las que el aparato de aire acondicionado de nueva construcción 1 utiliza un refrigerante que tenga características de saturación de la presión que sean más elevadas que las del R407C como refrigerante operativo.
(6) Modificación 1 10
En la realización que se ha mencionado más arriba, un primer mecanismo 31 de detección de presión que incluye un sensor de presión, está dispuesto entre el enfriador 28 dentro de la unidad de fuente de calor 2 y la válvu-la de compuerta 30 del lado de líquido del aparato de aire acondicionado 1. Sin embargo, como se muestra en la figura 4, un aparato de aire acondicionado 101 puede incluir una unidad de fuente de calor 102 en la que se dispone un primer mecanismo 131 de detección de presión que incluye un termistor entre un circuito puente 25 y el enfriador 15 28. Se hace notar que se omite una descripción de la estructura del aparato de aire acondicionado 101 debido a que es idéntica a la del aparato de aire acondicionado 1.
En el aparato de aire acondicionado 101, se reduce la presión del refrigerante condensado por el intercam-biador de calor 24 del lado de la fuente de calor por medio de la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor, para formar un líquido refrigerante saturado o un refrigerante en dos fases, se envía al enfriador 28 y se enfría 20 a un estado subenfriado, y a continuación se envía a los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario. Aquí, el primer mecanismo 131 de detección de presión que incluye un termistor y que está dispuesto entre la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y el enfriador 28, mide la temperatura del refrigerante después de que la presión del mismo se haya reducido en la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor. La temperatura medida del refrigerante es la temperatura del refrigerante en el estado saturado o en el estado de gas - líquido, y por 25 lo tanto, la presión de saturación del refrigerante se puede determinar a partir de esta temperatura. En otras palabras, la presión del refrigerante después de la reducción de presión en la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor puede ser medida indirectamente por medio del primer mecanismo 131de detección de presión. De la misma manera que en la realización anterior, esto permite que la presión del refrigerante entre la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y los intercambiadores de calor 52 del lado de usuario sea controlada de manera esta-30 ble.
(7) Modificación 2
En la realización que se ha mencionado con anterioridad, el segundo circuito auxiliar 42 de refrigerante de-ntro de la unidad de fuente de calor 2 del aparato de aire acondicionado 1 incluye un condensador 42b de tipo de refrigeración por aire. Sin embargo, como se muestra en la figura 5, un aparato de aire acondicionado 201 puede 35 incluir una unidad de fuente de calor 202 en la cual se disponga un segundo circuito auxiliar 242 de refrigerante, y tiene un condensador 242b que utiliza el refrigerante que circula en un circuito primario 210 de refrigerante como fuente de refrigeración. Aquí, la fuente de refrigeración del condensador 242b es el refrigerante cuya presión es reducida por una válvula de expansión del lado auxiliar 229b de un primer circuito auxiliar 229 de refrigerante, y es la misma que la fuente de refrigeración del enfriador 28. 40
El primer circuito auxiliar 229 de refrigerante está formado principalmente por un primer circuito ramificado 229 que se ramifica desde el circuito que conecta la salida del receptor 26 y la válvula de expansión 27 del lado de la fuente de calor y se extiende hacia el enfriador 28 y el condensador 242b, y un primer circuito de conexión 229c que une la salida del enfriador 28 y la salida del condensador 242b con el lado de admisión del compresor 21. El primer circuito ramificado 229 incluye un circuito ramificado primario 229, una válvula de expansión 229b del lado auxiliar 45 que se dispone en el circuito primario ramificado 229a, un circuito ramificado 229c del lado del enfriador que se dis-pone en el lado de aguas abajo de la válvula de expansión 229b del lado auxiliar y que está conectado a la entrada de un enfriador 28, y un circuito ramificado 229e del lado del condensador que se dispone en el lado de aguas abajo de la válvula de expansión 229b del lado auxiliar y se conecta a la entrada de un condensador 242b. El circuito rami-ficado 229c del lado del enfriador incluye una válvula ramificada de apertura / cierre 229d que sirve para propagar / 50 cortar el flujo del refrigerante al radiador 28. Además, el circuito ramificado del lado del condensador 229e incluye una válvula ramificada de apertura / cierre 229f que sirve para propagar / cortar el flujo del refrigerante al condensa-dor 242b. El primer circuito de conexión 229c incluye un circuito de conexión primario 229i que se une con el lado de admisión del compresor 21, un circuito de conexión del lado del enfriador 229c que une la salida del enfriador 28 con
el circuito primario de conexión 229i, un circuito de unión del lado del condensador 229h que une la salida del con-densador 242b al circuito primario de conexión 229i, y un primer mecanismo 229j de detección de temperatura que se dispone en el circuito primario de conexión 229i. Se hace notar que se omite una descripción de la otra estructura del aparato de aire acondicionado 201 debido a que es idéntica a la del aparato de aire acondicionado 1.
Después de la válvula ramificada de apertura / cierre 229d se abra de manera que el enfriador 28 pueda ser 5 utilizado, y la válvula ramificada de apertura / cierre 229f se cierre de manera que el condensador 242b no se utilice, el aparato de aire acondicionado 201 puede realizar las operaciones de refrigeración como el aparato de aire acon-dicionado 1. Además, después de que la válvula ramificada de apertura / cierre 229d d se cierre para que el enfria-dor 28 no se utilice, y la válvula ramificada de apertura / cierre 229f se abra para que el condensador 242b se pueda utilizar, el aparato de aire acondicionado 201 puede llevar a cabo operaciones de calentamiento, como el aparato de 10 aire acondicionado 1. En otras palabras, el control de presión del circuito primario 210 de refrigerante puede ser realizado de manera estable por la conmutación entre la válvula ramificada de apertura / cierre 229d, 229f de acuer-do con el modo operativo.
(8) Otras Realizaciones
Aunque se ha descrito más arriba una realización de la presente invención basada en las figuras, la confi-15 guración específica de la invención no se limita a esta realización, y se puede modificar dentro de un rango que no se aparte de la esencia de la invención.
(1) Aunque las unidades de la fuente de calor que se utilizan en el aparato de aire acondicionado en la rea-lización que se ha mencionado más arriba son el tipo de refrigeración por aire que utilizan el aire exterior como fuente de calor, también pueden ser utilizadas unidades de fuente de calor de tipos de refrigeración 20 por agua o tipos de almacenamiento de hielo.
(2) En la realización que se ha mencionado más arriba, se utiliza un sensor de presión en el segundo me-canismo de detección de presión, sin embargo, también puede ser utilizado un interruptor de presión. Esto permite una respuesta de control más rápida. Además, la válvula de apertura / cierre del condensador no tiene que ser una válvula de expansión eléctrica, sino que por el contrario, puede ser una válvula de sole-25 noide que no tenga una función de restricción. De esta manera, aunque no se puede obtener una respuesta de control suave en comparación a cuando se utiliza una válvula de expansión eléctrica, se pueden obtener una respuesta de control rápida.
(3) En la realización que se ha mencionado más arriba, se dispone un tubo capilar en el circuito de deriva-ción, sin embargo, el diámetro de la tubería que forma el circuito de derivación puede ser reducido simple-30 mente de modo que se pueda mantener la pérdida de presión.
(4) En la realización que se ha mencionado más arriba, se ha descrito una operación en la que la presión de descarga del compresor es siempre mayor que la presión en la tubería de conexión de líquido refrigerante y en la tubería de conexión de gas refrigerante. Sin embargo, también es posible un control que se combina con el control de capacidad del compresor por medio de un control de inversor y similares, Por ejemplo, las 35 operaciones posibles incluyen el control de la presión del refrigerante medido por el sensor de presión de descarga y similares del compresor por medio del control de la capacidad del compresor, de tal manera que la presión del mismo sea inferior a la presión máxima permitida de la tubería de conexión de líquido refrige-rante y de la tubería de conexión de gas refrigerante, abriendo la válvula de expansión del lado de la fuente de calor y la válvula de apertura / cierre del condensador para reducir la presión del refrigerante sólo cuan-40 do la presión detectada por los mecanismos primero y segundo de detección de presión se aproxime a la presión de funcionamiento máxima admisible de la tubería de conexión del líquido refrigerante y de la tuber-ía de conexión del gas refrigerante, y similar.
(5) En la realización que se ha mencionado más arriba, la configuración descrita es una en la que una uni-dad de la fuente de calor preexistente y las unidades de usuario de un aparato de aire acondicionado que 45 utiliza R22, R407C, o similares, son sustituidas por la unidad de fuente de calor 2 y por las unidades de usuario 5, y la tubería de conexión de líquido refrigerante y la tubería de conexión de gas refrigerante pre-existentes que sólo pueden funcionar en o debajo de la presión de saturación del R22, R407C, y similares se utilizan tal como están. Sin embargo, la realización anterior no se limita a las mismas. Por ejemplo, inclu-so en situaciones en las que se va a instalar un aparato de aire acondicionado nuevo, habrá momentos en 50 los cuales una tubería de conexión de gas refrigerante y una tubería de conexión de líquido refrigerante que
utilizan un refrigerante que tiene características de presión de saturación elevadas, tales como R410A, R32, y otros, no se puede preparar, y por lo tanto, al igual que en la realización que se ha mencionado con ante-rioridad, es posible adaptar la presente invención para estas situaciones. De este modo, será posible cons-truir un aparato de aire acondicionado que utilice una tubería de conexión de gas refrigerante y una tubería de de conexión de líquido refrigerante que se pueden preparar en el sitio, y que utilizan un refrigerante que 5 tiene características de presión de saturación elevadas, tales como R410A, R32, y similares, como refrige-rante operativo. Aplicación industrial
De acuerdo con la presente invención, se reduce la presión de un refrigerante condensado en el intercam-biador de calor del lado de la fuente de calor por medio del primer mecanismo de expansión y es enfriado en el en-friador, y a continuación se envía a los intercambiadores de calor del lado de usuario, y de esta manera, cuando se 10 reduce la presión del refrigerante condensado por el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor del lado de usuario, se puede prevenir una disminución en la capacidad de refrigera-ción de los intercambiadores de calor del lado de usuario.

Claims (9)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un equipo de refrigeración (1, 101, 201) en el que una unidad de fuente de calor (2, 102, 202) que tiene un com-presor (21) y un intercambiador de calor (24) del lado de la fuente de calor, está conectado a unidades de usuario (5) que tienen intercambiadores de calor (52) del lado de usuario por medio de una tubería de conexión (6) de refrige-rante que tiene una presión de funcionamiento máxima permitida y que forma un tipo de compresión de vapor del 5 circuito primario (10, 110, 210) de refrigerante,
    el equipo de refrigeración (1, 101, 201) comprende un enfriador (28) que está configurado para enfriar el refrigerante que se condensa en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y enviarlo a los intercambiadores de calor del lado de usuario,
    que se caracteriza porque la presión de funcionamiento máxima permitida de la tubería de conexión es menor que la 10 de los componentes que forman la unidad de fuente de calor, y porque
    un primer mecanismo de expansión (27) está configurado para reducir la presión de un refrigerante que se condensa en el intercambiador de calor del lado de la fuente de calor y se envía a los intercambiadores de calor de usuario hasta alcanzar una presión que es inferior a la presión de funcionamiento permitida de la tubería de conexión del refrigerante. 15
  2. 2. El equipo de refrigeración (1, 101, 201) divulgado en la reivindicación 1, que comprende, además, un mecanismo (31, 131) de detección de presión que sirve para detectar la presión del refrigerante después de que se haya reduci-do la presión del mismo por el primer mecanismo de expansión.
  3. 3. El equipo de refrigeración (1, 201) divulgado en la reivindicación 2, en el que el mecanismo (31) de detección de presión es un sensor de presión. 20
  4. 4. El equipo de refrigeración (101) divulgado en la reivindicación 2, en el que el enfriador (28) se dispone entre la primera válvula de expansión (27) y los intercambiadores de calor (52) del lado de usuario, y el mecanismo de de-tección de presión (131) está dispuesto entre el primer mecanismo de expansión y el enfriador.
  5. 5. El equipo de refrigeración (1, 101, 201) divulgado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el circuito primario (10, 110, 210) de refrigerante comprende un receptor (26) que sirve para recoger el refrigerante condensa-25 do en el intercambiador de calor (24) del lado de la fuente de calor y a continuación enviar el refrigerante al primer mecanismo de expansión (27).
  6. 6. El equipo de refrigeración (1, 101, 201) divulgado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el enfria-dor (28) es un intercambiador de calor que utiliza el refrigerante que circula dentro del circuito primario (10, 110, 210) de refrigerante como fuente de refrigeración. 30
  7. 7. El equipo de refrigeración (1, 101, 201) divulgado en la reivindicación 6, en el que el circuito primario (10, 110, 210) de refrigerante comprende un circuito auxiliar (29, 229) de refrigerante que sirve para reducir la presión de una porción del refrigerante condensado en el intercambiador de calor (24) del lado de la fuente de calor, para introducir el refrigerante en el enfriador (28) e intercambiar calor con el refrigerante que circula en el lado del circuito de refrige-rante primario, y a continuación, retornar el refrigerante que ha intercambiado calor a un lado de admisión del com-35 presor (21).
  8. 8. El equipo de refrigeración (1, 101, 201) divulgado en la reivindicación 7, en el que el circuito auxiliar (29, 229) de refrigerante comprende un segundo mecanismo de expansión (29b, 229b) que está dispuesto entre el intercambia-dor de calor (24) del lado de la fuente de calor y el enfriador (28), y un mecanismo (29d, 229j) de detección de tem-peratura que incluye un termistor que está dispuesto en un lado de salida del enfriador. 40
  9. 9. El equipo de refrigeración (1, 101, 201) divulgado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el refrige-rante que circula en el circuito primario (10, 110, 210) de refrigerante y el circuito auxiliar (29, 229) de refrigerante tiene características de presión de saturación que son más elevadas que las del R407C.
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