ES2874927T3 - Sistema de refrigeración y procedimiento para refrigerar un armario para electrónica - Google Patents

Sistema de refrigeración y procedimiento para refrigerar un armario para electrónica Download PDF

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Abstract

Sistema (100) de refrigeración, en particular para armarios (10) para electrónica, que comprende una carcasa (11), en el que la carcasa (11) comprende al menos una partición (12) lateral del armario, en el que el sistema (100) de refrigeración comprende un primer circuito (15) de refrigeración y un segundo circuito (17) de refrigeración, en el que el segundo circuito (17) de refrigeración es un circuito de refrigeración activo, en el que el primer circuito (15) de refrigeración y el segundo circuito (17) de refrigeración están acoplados térmicamente, en el que una sección (27) absorbente del intercambiador de calor del primer circuito (15) de refrigeración está dispuesta en la partición (12) lateral del armario y una sección (29) del intercambiador de calor liberador de calor del primer circuito (15) de refrigeración no está dispuesta en la partición (12) lateral del armario, caracterizado porque el segundo circuito (17) de refrigeración no está dispuesto en la partición (12) lateral del armario de modo que permita el uso de refrigerantes o refrigeradores con un Potencial de Calentamiento Global (GWP) muy bajo, que una sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración no está dispuesta en la partición (12) lateral del armario y acoplada térmicamente a la sección (29) del intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito (15) de refrigeración, de modo que el calor absorbido por la sección (27) absorbente del intercambiador de calor del primer circuito (15) de refrigeración en la partición (12) lateral del armario se puede transferir a través de la sección (29) del intercambiador de calor liberador de calor del primer circuito (15) de refrigeración fuera de la partición (12) lateral del armario para la sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración,

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de refrigeración y procedimiento para refrigerar un armario para electrónica
La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración, en particular para armarios para electrónica, que comprende un primer circuito de refrigeración y un segundo circuito de refrigeración. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para refrigerar un armario para electrónica.
Antecedentes tecnológicos
Los sistemas de refrigeración se utilizan en una amplia gama de aplicaciones técnicas. Un ejemplo particular es el uso de sistemas de refrigeración para refrigerar armarios para electrónica tales como cuadros de distribución, armarios de control, sistemas de cerramiento o sistemas informáticos, o en general para cualquier carcasa que encierre componentes productores de calor. Tales sistemas de refrigeración comprenden normalmente un circuito de refrigeración, que puede configurarse como circuito de refrigeración pasivo o como circuito de refrigeración activo. El documento de la técnica anterior DE 102012 108110 B4 divulga una disposición de refrigeración para el interior de un armario para electrónica que comprende un primer circuito de refrigeración y un segundo circuito de refrigeración, que está separado de forma fluida del primer circuito de refrigeración.
El documento US 2001/0042614 A1 divulga un sistema de refrigeración en ebullición que intercambia calor entre un fluido de temperatura más alta y un fluido de temperatura más baja a través de la transferencia de calor en ebullición de un refrigerante contenido herméticamente dentro del sistema de refrigeración en ebullición. El sistema de refrigeración por ebullición incluye una unidad de absorción de calor, una unidad de radiación de calor, una tubería de transferencia de vapor y una tubería de retorno de líquido. El refrigerante en estado líquido generalmente se llena hasta la parte superior de un espacio interior de un tanque superior de la unidad de absorción de calor y también generalmente se llena hasta la parte superior de un espacio interior de un tanque inferior de la unidad de radiación de calor mientras el sistema de refrigeración en ebullición no se opera.
El documento de la técnica anterior US 5.806.583 A divulga un aparato de refrigeración de fácil fabricación que utiliza un refrigerante en ebullición y condensación. Los tubos de refrigeración que tienen refrigerante sellados en su interior están hechos de tubos de forma plana que tienen una sección transversal rectangular delgada y están dispuestos para pasar a través de un orificio pasante de un separador de fluidos. Un lado de las tuberías dispuesto en un lado de fluido a alta temperatura del separador de fluido de las tuberías de refrigeración sirve como porción de refrigerante mientras que el otro lado de las tuberías, dispuesto en un lado de fluido a baja temperatura del separador de fluido, sirve como porción de condensación. La parte superior e inferior de la tubería de refrigeración se comunican entre sí a través de elementos comunicantes. En los tubos de refrigeración, una aleta receptora de calor está conectada a la pared exterior de la porción de refrigerante y una aleta radiante de calor está conectada a la pared exterior de la porción de condensación. La aleta receptora de calor y la aleta radiante de calor están conectadas integralmente con la tubería de refrigeración mediante soldadura fuerte.
Por razones de protección del medio ambiente, se ha vuelto deseable utilizar refrigerantes o refrigeradores con un potencial de calentamiento global (GWP) bajo en los sistemas de refrigeración. Sin embargo, la mayoría de los refrigerantes o refrigeradores con un GWP bajo, como el propano, son sustancias combustibles, inflamables o nocivas. Esto plantea un problema en particular en los sistemas de refrigeración para armarios para electrónica porque el volumen interior comparativamente pequeño de los armarios para electrónica prohíbe el uso de refrigerantes o refrigeradores combustibles o inflamables debido al riesgo de ignición por chispa en caso de fuga del refrigerante o refrigerador combustible o inflamable en el armario para electrónica.
Por tanto, existe una necesidad en la técnica de un sistema de refrigeración, en particular para armarios para electrónica, que proporcione un refrigeración eficaz y permita el uso de refrigerantes o refrigeradores con un GWP muy bajo.
Descripción de la invención: objeto, solución, ventajas
Es un objeto de la presente invención proporcionar un sistema de refrigeración, en particular para armarios para electrónica, que proporcione un refrigeración eficaz y respetuoso con el medio ambiente y que además satisfaga los requisitos de protección de entrada. Además, es un objeto de la presente invención proporcionar un procedimiento para refrigerar un armario para electrónica que proporcione estos beneficios.
Para resolver el objeto de la invención se propone un sistema de refrigeración, en particular para armarios para electrónica, que comprende una carcasa, en el que la carcasa comprende al menos una partición lateral del armario, en el que el sistema de refrigeración comprende un primer circuito de refrigeración y un segundo circuito de refrigeración, en el que el segundo circuito de refrigeración es un circuito de refrigeración activo, en el que el primer circuito de refrigeración y el segundo circuito de refrigeración están acoplados térmicamente, en el que el segundo circuito de refrigeración no está dispuesto en la partición lateral del armario, en el que una sección de intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito de refrigeración está dispuesto en la partición lateral del armario, en el que una sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración no está dispuesta en la partición lateral del armario, en el que una sección del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito de refrigeración no está dispuesta en la partición lateral del armario y acoplada térmicamente a la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración, de modo que el calor absorbido de la sección del intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito de refrigeración en el compartimento lateral del armario pueda transferirse a través de la sección del intercambiador de calor liberador de calor del primer circuito de refrigeración fuera del compartimento lateral del armario a la sección del intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración.
El sistema de refrigeración según la invención es adecuado para cualquier carcasa que encierre componentes productores de calor, en particular para armarios para electrónica tales como cuadros de distribución, armarios de control, sistemas de cerramiento o sistemas informáticos.
En el contexto de la presente invención, un circuito de refrigeración activo es un circuito de refrigeración que implica el uso de energía para transferir calor desde una región de temperatura más baja a una región de temperatura más alta. Un ejemplo de un sistema de refrigeración activo es un sistema de refrigeración de ciclo de compresión de vapor. Por tanto, un sistema de refrigeración activo es un sistema de refrigeración que puede comprender un compresor o similar. Por el contrario, un sistema de refrigeración pasivo es un sistema de refrigeración que transfiere calor de una región de temperatura más alta a una región de temperatura más baja de forma espontánea. Ejemplos de sistemas de refrigeración pasivo son los tubos de calor, termosifones, tubos de calor pulsantes o sistemas de refrigeración de agua. Los sistemas de refrigeración pasivos pueden incluir componentes que requieran energía auxiliar como ventiladores o, en particular en el caso de sistemas de refrigeración por agua, bombas para hacer circular un refrigerante. Sin embargo, la energía auxiliar utilizada en estos sistemas solo se requiere para impulsar los componentes de soporte, mientras que el flujo de calor es estrictamente pasivo y espontáneo desde la región de mayor temperatura a la región de menor temperatura.
El sistema de refrigeración comprende una carcasa con al menos una partición lateral del armario. La partición lateral del armario está configurado preferentemente para conectarse de forma fluida al interior de una carcasa que comprende componentes que producen calor. La carcasa que comprende componentes productores de calor es preferentemente un armario para electrónica. El aire calentado del interior de la carcasa se puede hacer circular a través de la partición lateral del armario para transferir calor a una sección del intercambiador de calor que absorbe calor del primer circuito de refrigeración.
Según la invención, el segundo circuito de refrigeración no está dispuesto en la partición lateral del armario. Por lo tanto, en caso de una fuga de un refrigerante o refrigerador del segundo circuito de refrigeración, el refrigerante o refrigerador que se fuga no entra en el interior de la carcasa que comprende los componentes productores de calor. Por lo tanto, se reduce el riesgo de ignición por chispa del refrigerante o refrigerador filtrado y es posible utilizar un refrigerante o refrigerador con un GWP bajo y/o un refrigerante o refrigerador combustible, inflamable o dañino en el segundo circuito de refrigeración.
El segundo circuito de refrigeración está acoplado térmicamente al primer circuito de refrigeración. Una sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración, que no está dispuesta en la partición lateral del armario, está acoplada térmicamente a una sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración. La sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración tampoco está dispuesta en la partición lateral del armario. Por lo tanto, el calor absorbido de una sección de intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito de refrigeración en el compartimento lateral del armario se transfiere a través de la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración fuera del compartimento lateral del armario a la sección del intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración.
Preferentemente, el primer circuito de refrigeración es un circuito de refrigeración pasivo o un circuito de refrigeración activo. Cuando el primer circuito de refrigeración es un circuito de refrigeración pasivo, se reduce el consumo de energía del sistema de refrigeración.
El segundo circuito de refrigeración puede comprender un refrigerante o refrigerador con un potencial de calentamiento global (GWP) de menos de 1.000, preferentemente de menos de 100, más preferentemente de menos de 10, más preferentemente de menos de 5, aún más preferentemente de menos de 3.
Aún más preferentemente, el segundo circuito de refrigeración puede comprender un refrigerante o refrigerador combustible o inflamable o dañino.
El refrigerante o el refrigerador puede ser un hidrocarburo, por ejemplo, una poliolefina o un alcano, en particular propano, propeno o isobutano. También se pueden utilizar otros refrigerantes o refrigeradores en el segundo circuito de refrigeración.
Debido a que el segundo circuito de refrigeración no está dispuesto en la división lateral del gabinete y debido al acoplamiento térmico del segundo circuito de refrigeración con el primer circuito de refrigeración, se puede usar un refrigerante o refrigerador combustible o dañino, como propano, en el sistema de refrigeración para un refrigeración eficaz y respetuoso con el medio ambiente de un aparato vulnerable a la ignición por chispa, como un armario para electrónica.
Preferentemente, el segundo circuito de refrigeración es un circuito de ciclo de compresión de vapor o un refrigerador.
Otro nombre para un circuito de ciclo de compresión de vapor es circuito de refrigeración. Un circuito de ciclo de compresión de vapor comprende un evaporador como sección de intercambiador de calor de absorción de calor, un condensador como sección de intercambiador de calor de liberación de calor, un compresor y una válvula de expansión, así como líneas de fluido para un refrigerante. Preferentemente, todos los componentes del segundo circuito de refrigeración no están dispuestos en la partición lateral del armario. Todos los componentes del segundo circuito de refrigeración pueden disponerse fuera de la partición lateral del armario y, además, incluso fuera de la carcasa del sistema de refrigeración. Sin embargo, también es posible que la carcasa del sistema de refrigeración comprenda una partición lateral exterior, en el que está dispuesto el segundo sistema de refrigeración.
Preferentemente, el primer circuito de refrigeración es un circuito de refrigeración de fluido, en particular un circuito de refrigeración por agua, o una tubería de calor, un termosifón o una tubería de calor pulsátil (PHP).
Además, el primer circuito de refrigeración se puede configurar como circuito de refrigeración por adsorción o como circuito de refrigeración por absorción.
Sin embargo, se prefiere particularmente que el primer circuito de refrigeración sea una tubería de calor, un termosifón o una tubería de calor pulsátil.
La sección del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito de refrigeración es un evaporador. La sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración es preferentemente un condensador.
Según la invención, la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración está acoplada térmicamente a la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración.
Preferentemente, el segundo circuito de refrigeración es un circuito de ciclo de compresión de vapor y el primer circuito de refrigeración es una tubería de calor, termosifón o tubería de calor pulsátil. La sección de intercambiador de calor de absorción de calor y la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración pueden estar físicamente separadas y preferentemente conectadas a través de líneas de fluido. Sin embargo, la sección de intercambiador de calor de absorción de calor y la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración pueden conectarse directamente entre sí sin el uso de líneas de fluido. Una configuración de este tipo es especialmente ventajosa si el primer circuito de refrigeración es una tubería de calor o una tubería de calor pulsátil, lo que permite un diseño compacto.
El evaporador del circuito del ciclo de compresión de vapor se puede acoplar térmicamente al condensador de la tubería de calor, termosifón o tubería de calor pulsátil. El condensador de la tubería de calor, termosifón o tubería de calor pulsátil es refrigerado por el evaporador del circuito del ciclo de compresión de vapor cuando se opera el circuito del ciclo de compresión de vapor, aumentando así la efectividad del primer circuito de refrigeración.
Preferentemente, la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración y la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración forman una disposición de intercambiador de calor, en la que la disposición de intercambiador de calor comprende una pluralidad de estructuras de intercambio de calor que están dispuestas, preferentemente en paralelo a entre sí, en un plano de extensión, en el que la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración comprende una primera pluralidad de medios de guía de fluido y en el que la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración comprende una segunda pluralidad de medios de guía de fluido, en el que cada estructura de intercambio de calor comprende al menos un medio de guiado de fluido de la primera pluralidad y al menos un medio de guiado de fluido de la segunda pluralidad acoplados térmicamente entre sí, y preferentemente dispuestos en paralelo entre sí, en el que un espacio libre está dispuesto entre dos estructuras de intercambio de calor adyacentes para permitir el flujo de aire entre el calor adyacente estructuras de intercambio y/o en el que cada estructura de intercambio de calor comprende un disipador de calor para acoplar térmicamente el al menos un medio de guía de fluido de la primera pluralidad y el al menos un medio de guía de fluido de la segunda pluralidad.
Tal disposición de intercambiador de calor y realizaciones preferidas de la misma se describen con más detalle en la solicitud de patente europea n.° 19168012.3 del solicitante. Es particularmente ventajoso que cualquier disposición de intercambiador de calor descrita en la solicitud de patente europea n.° 19168012.3 se puede utilizar en el sistema de refrigeración propuesto de la presente invención.
Preferentemente, la sección de intercambiador de calor que absorbe calor del primer circuito de refrigeración es un evaporador.
Más preferentemente, el acoplamiento térmico entre los medios de conducción de fluido de la primera pluralidad y los medios de conducción de fluido de la segunda pluralidad se extiende sobre una parte o toda la longitud de la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración.
Aún más preferentemente, la disposición del intercambiador de calor, y/o la sección del intercambiador de calor que absorbe calor, en particular el evaporador, del segundo circuito y/o la sección del intercambiador de calor que libera el calor, en particular el condensador, del primer circuito de refrigeración comprende un flujo de aire trampilla de regulación que en una posición cerrada impide al menos parcialmente el flujo de aire a través de los espacios entre las estructuras de intercambio de calor adyacentes.
La carcasa del sistema de refrigeración puede comprender una partición lateral exterior separada por una partición interior, preferentemente hermética al gas, de la partición lateral del armario y la sección del intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración puede estar dispuesta solo en la partición lateral exterior. La partición lateral exterior se puede conectar de forma fluida a un exterior o a un lateral exterior del armario para electrónica por ejemplo mediante aberturas de entrada y aberturas de salida, de modo que el aire ambiente pueda circular a través de la partición lateral exterior.
Además, preferentemente, la sección del intercambiador de calor que libera calor, en particular el condensador, del primer circuito de refrigeración está dispuesta en la partición lateral exterior y la sección del intercambiador de calor que absorbe el calor, en particular el evaporador, del primer circuito de refrigeración está dispuesta en la partición lateral del armario.
Preferentemente, la partición lateral del armario comprende una abertura de entrada para la entrada de aire desde el interior de un armario para electrónica y una abertura de salida para el flujo de aire hacia el interior del armario para electrónica y/o la partición lateral exterior puede comprender al menos una abertura de entrada para el flujo de entrada de aire desde un lado exterior y al menos una abertura de salida para el flujo de aire hacia el lado exterior del armario para electrónica.
En particular, la partición lateral exterior puede comprender dos aberturas de entrada y/o dos aberturas de salida. Preferentemente, la partición lateral exterior comprende una pared de separación, que separa la partición lateral exterior en un primer volumen y un segundo volumen, o una trampilla de persiana, que en una posición cerrada separa la partición lateral exterior en un primer volumen y un segundo volumen. Preferentemente, la sección del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito de refrigeración y/o la sección del intercambiador de calor que libera el calor del primer circuito de refrigeración están dispuestas en el primer volumen y la sección del intercambiador de calor que libera el calor del segundo circuito de refrigeración está dispuesta en el segundo volumen.
De manera particularmente preferida, la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito de refrigeración solo está dispuesta en la partición lateral del armario de la carcasa. La sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración y la sección de intercambiador de calor de absorción de calor del segundo circuito de refrigeración solo están dispuestas en el primer volumen de la partición lateral exterior y la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del segundo circuito de refrigeración solo está dispuesta en el segundo volumen de la partición lateral exterior de la carcasa del sistema de refrigeración.
Preferentemente, el sistema de refrigeración se puede operar en modos de refrigeración diferentes y ventajosos. En un primer modo de refrigeración, también llamado modo de refrigeración pasivo, no se opera el segundo circuito de refrigeración, que está configurado preferentemente como un circuito de refrigeración activo, tal como un circuito de ciclo de compresión de vapor. Por lo tanto, en este modo, el calor del armario para electrónica es absorbido por la sección del intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito de refrigeración dispuesto en la partición lateral del armario y transferido a la sección del intercambiador de calor liberador de calor del primer circuito de refrigeración en la partición lateral exterior, donde se libera al aire ambiente. En el modo de refrigeración pasiva, es especialmente ventajoso que el sistema de refrigeración comprenda una disposición de intercambiador de calor como se describe anteriormente y/o en la solicitud de patente europea n.° 19168012.3, en el que la disposición de intercambiador de calor que comprende la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración y la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer refrigeración comprende espacios libres entre estructuras de intercambio de calor adyacentes para permitir el flujo de aire entre las estructuras de intercambio de calor adyacentes.
El primer modo de refrigeración o pasivo se elige preferentemente cuando una temperatura exterior o ambiente Tex es menor que una temperatura interior Tin del armario para electrónica o de la partición lateral del armario. En un ejemplo ilustrativo, el primer circuito de refrigeración está configurado como una tubería de calor pulsátil y el segundo circuito de refrigeración está configurado como un circuito de ciclo de compresión de vapor o refrigerador. Suponiendo una temperatura ambiente Tex es de 25 °C y una temperatura interior Tin es de 35 °C, la diferencia de temperatura de 10 °C es suficiente para transferir el calor del armario para electrónica de forma pasiva a través de la tubería de calor pulsátil. En este caso, la temperatura del refrigerante en la tubería de calor pulsátil puede ajustarse a 30 °C. Con un flujo de aire a través de las espacios en la disposición de intercambiador de calor preferida, aumenta la efectividad de la transferencia de calor desde la sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración, en particular de la tubería de calor, al aire ambiente o exterior.
En un segundo modo, también llamado modo híbrido, se operan tanto el primer circuito de refrigeración como el segundo circuito de refrigeración. El modo híbrido es especialmente ventajoso cuando el primer circuito de refrigeración es un circuito de refrigeración pasivo, como una tubería de calor pulsátil, y cuando el segundo circuito de refrigeración es un modo de refrigeración activo, por ejemplo, un circuito de ciclo de compresión de vapor. El modo híbrido se explica a continuación con respecto a dicha configuración.
Se puede elegir el segundo modo de refrigeración o modo híbrido, cuando la temperatura exterior Tex es menor que una temperatura interior Tin del armario para electrónica o de la partición lateral del armario. En el modo híbrido una temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito de refrigeración activo puede ser superior o inferior a la temperatura exterior Tex. A continuación, primero el caso de una temperatura de evaporación Tevap siendo superior a la temperatura exterior Tex es descrito.
La temperatura de evaporación Tevap se puede ajustar para que sea más alta que la temperatura exterior Tex configurando los parámetros de funcionamiento del compresor del segundo circuito de refrigeración. En el modo híbrido con Tevap siendo más alta que Tex la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración no absorbe calor del aire ambiente o exterior en la sección del intercambiador de calor absorbente de la partición lateral exterior. Sin embargo, la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración refrigera la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración, aumentando así la eficacia de refrigeración del primer circuito de refrigeración.
Así, además de la disipación de calor al aire ambiente a través de la sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración, la sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración se refrigera activamente por la sección del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito de refrigeración y el calor se libera al aire ambiente a través de la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del segundo circuito de refrigeración. El modo híbrido es especialmente ventajoso cuando la temperatura ambiente Tex es menor que la temperatura interior Tin, pero cuando la diferencia de temperatura entre la temperatura ambiente y la temperatura interior no es suficiente para que el primer circuito de refrigeración funcione eficazmente. Considerando el ejemplo ilustrativo, el modo híbrido sería ventajoso cuando la temperatura interior Tin es de 35 °C y la temperatura exterior Tex es de 31 °C. En este caso, la diferencia de temperatura de 4 °C, sin embargo, podría ser demasiado pequeña para que la tubería de calor pulsátil funcione con eficacia. Al operar el segundo circuito de refrigeración activo, el evaporador del segundo circuito de refrigeración, que está acoplado térmicamente al condensador de la tubería de calor pulsátil, refrigera el refrigerante o refrigerador en la tubería de calor pulsátil, de modo que la temperatura Thp del refrigerante o refrigerador se reduce. Dado que la temperatura Thp del refrigerante o refrigerador en la tubería de calor pulsátil es sustancialmente homogéneo en la tubería de calor pulsátil, el evaporador de la tubería de calor pulsátil también se refrigera eficazmente, lo que aumenta la diferencia de temperatura entre el refrigerante o la temperatura del refrigerante Thp y la temperatura interior Tin. Este aumento en la diferencia de temperatura aumenta la efectividad de la absorción de calor de la tubería de calor pulsátil y la transferencia del calor al exterior. La temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el evaporador del segundo circuito de refrigeración ya sea o se haya ajustado preferentemente para que sea superior a la temperatura ambiente Tex. El ajuste de la temperatura de evaporación Tevap se puede hacer ajustando los parámetros de funcionamiento del segundo circuito de refrigeración, por ejemplo, del compresor. En el ejemplo, la temperatura de evaporación Tevacuar puede ajustarse a 31,5 °C para evitar la absorción de calor del aire ambiente por el evaporador del segundo circuito de refrigeración.
El modo híbrido también puede ser conveniente cuando la temperatura exterior Tex es menor que la temperatura interior Tin del armario para electrónica o de la partición lateral del armario, mientras que la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito de refrigeración activo es inferior a la temperatura exterior Tex. En este caso, el evaporador del segundo circuito de refrigeración todavía refrigera el refrigerante en la tubería de calor pulsátil, de modo que la diferencia de temperatura entre la temperatura del refrigerante Thp y la temperatura interior Tin está incrementado. Sin embargo, dado que la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito de refrigeración activo es inferior que la temperatura exterior Tex el calor es también absorbido por el evaporador del circuito de refrigeración del aire ambiente.
Si está presente, la trampilla de regulación del flujo de aire de la disposición del intercambiador de calor se puede cerrar para evitar el flujo de aire entre las estructuras de intercambio de calor de la disposición del intercambiador de calor, evitando así eficazmente la transferencia de calor del aire ambiente al evaporador del segundo circuito de refrigeración. Con la trampilla de regulación del flujo de aire cerrada, el evaporador del segundo circuito de refrigeración está aislado térmicamente del aire ambiente, de modo que se puede utilizar el modo híbrido, cuando la temperatura exterior Tex es más alta que la temperatura de evaporación Tevap sin el inconveniente de que el evaporador del segundo circuito de refrigeración refrigera el aire ambiente o exterior.
En un tercer modo de refrigeración, también llamado modo activo, se operan tanto el primer como el segundo circuito de refrigeración, pero el calor no se disipa desde la sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración al aire ambiente. El modo activo es ventajoso cuando la temperatura ambiente Tex es superior a la temperatura interior Tin. Respecto al ejemplo ilustrativo, la temperatura interior Tin puede ser de 35 °C y la temperatura ambiente Tex 40 °C. La temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el evaporador del segundo circuito de refrigeración es o se ajusta a, por ejemplo, 15 °C, y la temperatura Thp del refrigerante de la tubería de calor puede ser de 20 °C. Dado que la temperatura ambiente Tex es superior a la temperatura interior Tin y la temperatura del refrigerante en la tubería de calor, no se disipa calor desde la tubería de calor al aire ambiente, y el calor se libera solo desde la sección del intercambiador de calor que libera calor del segundo circuito de refrigeración.
El experto en la materia comprenderá que las temperaturas y los intervalos de temperatura anteriores son solo de naturaleza ilustrativa. El sistema de refrigeración puede funcionar en los tres modos a otras temperaturas y rangos de temperatura. Además, debe entenderse que el sistema de refrigeración no está necesariamente configurado para funcionar en el modo híbrido, ya que las condiciones de funcionamiento para el modo híbrido a menudo no se realizan o no se pueden realizar.
En particular, en el modo híbrido, la separación de la partición lateral exterior en un primer volumen y un segundo volumen es ventajosa. Cuando la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración está dispuesta en el primer volumen y la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del segundo circuito de refrigeración está dispuesta en el segundo volumen, el calor liberado de la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración no influye en la efectividad de la transferencia de calor de la sección del intercambiador de calor de liberación de calor del segundo circuito de refrigeración y viceversa.
Preferentemente, el primer volumen y/o el segundo volumen tienen cada uno una abertura de salida respectiva y una abertura de entrada respectiva.
La trampilla de persiana se puede configurar de tal manera que cierre la abertura de entrada del segundo volumen en la posición abierta.
Además, la partición lateral exterior, en particular el primer volumen y/o el segundo volumen, puede comprender un ventilador, y/o la partición lateral del armario puede comprender un ventilador.
Preferentemente, al menos un ventilador está dispuesto en una parte de la partición lateral exterior, que se convierte en el segundo volumen cuando se cierra la trampilla de persiana.
El sistema de circuito de refrigeración puede comprender además un tercer circuito de refrigeración en el que el tercer circuito de refrigeración está configurado preferentemente como una tubería de calor, un termosifón o una tubería de calor pulsátil.
Aún más preferentemente, una sección de intercambiador de calor absorbente de calor del tercer circuito de refrigeración está dispuesta en la división lateral del armario en la dirección de flujo del flujo de aire delante de la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito de refrigeración y/o una sección de intercambiador de calor de liberación de calor del tercer circuito de refrigeración está dispuesto en la partición lateral exterior en la dirección de flujo del flujo de aire detrás de la sección de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito de refrigeración y/o detrás de la sección de intercambiador de calor de absorción de calor del segundo circuito de refrigeración.
La provisión de un tercer circuito de refrigeración es particularmente ventajosa cuando la sección del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito de refrigeración y la sección del intercambiador de calor que absorbe el calor del segundo circuito de refrigeración están comprendidas en una disposición de intercambiador de calor como se describe anteriormente y se describe en la solicitud de patente europea n.° 19168012.3, en el que cada estructura de intercambio de calor de la disposición de intercambiador de calor comprende un disipador de calor para acoplar térmicamente el al menos un medio de guía de fluido de la primera pluralidad y el al menos un medio de guía de fluido de la segunda pluralidad, y en el que los disipadores de calor están preferentemente dispuestos de manera que no existan espacios libres entre las estructuras de intercambio de calor para que el aire fluya entre las estructuras de intercambio de calor.
Preferentemente, el tercer intercambiador de calor está configurado como una tubería de calor, un termosifón o una tubería de calor pulsátil.
Una solución adicional al objeto de la presente invención es la provisión de un procedimiento para refrigerar un gabinete de electrónica realizado con un sistema de refrigeración como se describió anteriormente, en el que el sistema de refrigeración se opera selectivamente en al menos uno de un primer modo, en particular en un modo pasivo, un segundo modo, en particular un modo híbrido, o un tercer modo, en particular un modo activo.
El sistema de refrigeración para llevar a cabo el procedimiento se puede configurar de acuerdo con cualquiera de las realizaciones del sistema de refrigeración descritas anteriormente. Además, cualquiera de las características descritas en relación con el sistema de refrigeración se puede aplicar al procedimiento para refrigerar un armario para electrónica.
Preferentemente una temperatura interior Tin se mide en el armario para electrónica y/o en la partición lateral del armario, y una temperatura exterior Tex se mide en el lateral exterior y/o en la partición del lateral exterior, y el primer modo se activa cuando la temperatura interior Tin es superior a la temperatura exterior Tex, y/o el segundo modo se activa cuando la temperatura interior Tin es superior a la temperatura exterior Tex y la temperatura exterior Tex es mayor o preferentemente menor que la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito de refrigeración, y/o el tercer modo se activa cuando la temperatura interior Tin es menor que la temperatura exterior Tex
La temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito de refrigeración se puede ajustar para que sea más alta que la temperatura exterior Tex, por ejemplo, en el caso de que el segundo circuito de refrigeración sea un circuito de ciclo de compresión de vapor ajustando los parámetros de funcionamiento del compresor.
Preferentemente, en el primer modo solo se opera el primer circuito de refrigeración y/o el tercer circuito de refrigeración, y/o en el segundo modo y/o en el tercer modo el primer circuito de refrigeración y el segundo circuito de refrigeración y preferentemente el tercero los circuitos de refrigeración se accionan.
Preferentemente en el primer modo la trampilla de persiana está en posición abierta, y/o la trampilla de regulación de flujo está en posición abierta, y/o al menos un ventilador en la partición lateral exterior, en particular en el primer volumen y/o el segundo volumen, y/o se acciona la partición lateral del armario.
Preferentemente, en el segundo modo, la trampilla de la persiana está en una posición abierta, y/o la trampilla de regulación del flujo de aire está en una posición abierta o en una posición cerrada, y/o al menos un ventilador en la partición lateral exterior, en particular en el primer volumen y/o segundo volumen, y/o se acciona la partición lateral del armario.
Al cerrar la trampilla de regulación del flujo de aire, se evita el flujo de aire a través de la sección de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito de refrigeración, en particular a través de los espacios entre las estructuras de intercambio de calor de la disposición de intercambiador de calor. Sin un flujo de aire a través de las espacios, la sección del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito de refrigeración está efectivamente aislada térmicamente del aire exterior o ambiental, y el calor del aire ambiental o exterior no es absorbido por la sección del intercambiador de calor que absorbe el calor del segundo circuito de refrigeración. Esto permite el funcionamiento del sistema de refrigeración en el segundo modo o modo híbrido, incluso si la temperatura de evaporación Tevap es menor que la temperatura exterior Tex.
Preferentemente en el tercer modo, la trampilla de persiana está en posición cerrada, y/o la trampilla de regulación del flujo de aire está en posición cerrada, y/o al menos un ventilador en la partición lateral exterior, en particular en el primer volumen y/o en el segundo volumen, y/o se acciona la partición lateral del armario.
Otra solución más al objeto de la presente invención es la provisión de un armario para electrónica con un sistema de refrigeración como se describe anteriormente.
Breve descripción de las figuras
La presente invención se describe con más detalle con referencia a las figuras adjuntas.
La figura 1 muestra una primera configuración de un sistema de refrigeración,
La figura 2 muestra una primera configuración de una disposición de intercambiador de calor para un sistema de refrigeración,
La figura 3 muestra una segunda configuración de una disposición de intercambiador de calor para un sistema de refrigeración,
La figura 4 muestra la primera configuración del sistema de refrigeración operado en modo pasivo, híbrido y activo, La figura 5 muestra una primera configuración del sistema de refrigeración que comprende una trampilla de regulación del flujo de aire,
La figura 6 muestra una segunda configuración del sistema de refrigeración operado en modo híbrido,
La figura 7 muestra la segunda configuración del sistema de refrigeración operado en modo pasivo,
La figura 8 muestra la segunda configuración del sistema de refrigeración operado en un modo activo,
La figura 9 muestra una tercera configuración del sistema de refrigeración operado en modo pasivo y en uno híbrido, La figura 10 muestra la tercera configuración del sistema de refrigeración operado en modo activo,
La figura 11 muestra una cuarta configuración del sistema de refrigeración que comprende un termosifón y una trampilla de regulación del flujo de aire,
La figura 12 muestra una quinta configuración del sistema de refrigeración que comprende un termosifón,
La figura 13 muestra una sexta configuración del sistema de refrigeración que comprende un circuito de refrigeración por agua, y
La figura 14 muestra una séptima configuración del sistema de refrigeración que comprende un tercer circuito de refrigeración.
Descripción detallada de las figuras
La figura 1 muestra un sistema 100 de refrigeración para un armario 10 para electrónica. El sistema 100 de refrigeración comprende una carcasa 11. La carcasa 11 está dividida en una partición 12 lateral del armario y un compartimento 13 lateral exterior mediante una pared 14 interior y preferentemente sustancialmente estanca al gas. El sistema 100 de refrigeración comprende un primer circuito 15 de refrigeración configurado como una tubería 16 de calor pulsátil y un segundo circuito 17 de refrigeración configurado como un circuito 18 de ciclo de compresión de vapor. El segundo circuito 17 de refrigeración, en particular el circuito 18 del ciclo de compresión de vapor, comprende el evaporador 19 como sección 20 del intercambiador de calor absorbente de calor, el compresor 21, el condensador 22 como sección 23 del intercambiador de calor liberador de calor, la válvula 24 de expansión y las líneas 25 de fluido. El tubería 16 de calor pulsátil del primer circuito 15 de refrigeración comprende un evaporador 26 como una sección 27 de intercambiador de calor absorbente de calor y un condensador 28 como una sección 29 de intercambiador de calor de liberación de calor. El condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil está acoplado térmicamente al evaporador 19 del circuito 18 del ciclo de compresión de vapor. Todos los componentes del segundo circuito 17 de refrigeración, es decir, el circuito 18 del ciclo de compresión de vapor, están dispuestos en el compartimento 13 lateral exterior de modo que el segundo circuito 17 de refrigeración no esté dispuesto en el compartimento 12 lateral del armario. El evaporador 26 de la tubería 16 de calor pulsátil solo está dispuesto en el compartimento 12 lateral del armario, mientras que el condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil solo está dispuesto en el compartimento 13 lateral exterior.
El compartimento 12 lateral del armario incluye una abertura 30 de entrada y un orificio 31 de salida para que el aire del interior 32 del armario 10 para electrónica entre y salga del compartimento 12 lateral del armario. Para hacer circular el aire a través del compartimento 12 lateral del armario, se dispone un primer ventilador 33 dentro del compartimento 12 lateral del armario.
El compartimento 13 lateral exterior también comprende una abertura 34 de entrada y una abertura 35 de salida. El aire ambiente del exterior del armario 10 para electrónica circula a través del compartimento 13 lateral exterior a través de la abertura 34 de entrada y la abertura 35 de salida. Para hacer circular el aire ambiente a través del compartimento 13 lateral exterior, se dispone un segundo ventilador 36 dentro del compartimento 13 lateral exterior.
La pared 14 de partición está configurada herméticamente a los gases de modo que los flujos de aire dentro del compartimento 13 lateral exterior y el compartimento 12 lateral del armario estén separados fluidamente entre sí. El circuito 18 del ciclo de compresión de vapor del segundo circuito 17 de refrigeración comprende un refrigerante con un potencial de calentamiento global (GWP) bajo, que puede ser inflamable, por ejemplo, propano. El refrigerante en la tubería 16 de calor pulsátil es un refrigerante no inflamable o incombustible como el R134a.
La figura 2 muestra una disposición 37 de intercambiador de calor adecuada para el sistema 100 de refrigeración de la figura 1. La disposición 37 de intercambiador de calor comprende una tubería 16 de calor pulsátil con una sección 27 de intercambiador de calor absorbente de calor configurada como un evaporador 26 y una sección 29 de intercambiador de calor de liberación de calor configurada como un condensador 28. El condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil está acoplado térmicamente al evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración. Para el acoplamiento térmico, el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración comprende una primera pluralidad de medios 38 de guía de fluido en forma de franjas. El condensador 28 del primer circuito 15 de refrigeración comprende una segunda pluralidad de medios 39 de guía de fluido en forma de franjas. Los medios 38 de guía de fluido de la primera pluralidad y los medios 39 de guía de fluido de la segunda pluralidad están en contacto térmico cara a cara entre sí. Un medio 38 de guía de fluido de la primera pluralidad y un medio 39 de guía de fluido de la segunda pluralidad forman una respectiva estructura 40 de intercambio de calor. Las estructuras de intercambio de calor están dispuestas paralelas entre sí en un plano 41 de extensión imaginado. Entre las estructuras 40 de intercambio de calor adyacentes se proporcionan espacios 42 en las que se disponen aletas 43 de refrigeración plegadas para interconectar las estructuras 40 de intercambio de calor. El calor absorbido en el evaporador 26 de la tubería 16 de calor pulsátil se transfiere al condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil y se transfiere a través del acoplamiento térmico al evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración. Además, el calor se puede transferir a un flujo de aire a través de las espacios 42 desde los medios 38 de guía de fluido de la segunda pluralidad del condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil.
Se proporciona una descripción más detallada de la disposición 37 de intercambiador de calor según la figura 2 en la solicitud de patente europea n.° 19168012.3 del solicitante.
La figura 3 muestra otra configuración de una disposición 44 de intercambiador de calor adecuada para el sistema 100 de refrigeración de la figura 1. En la disposición 44 de intercambiador de calor según la figura 3, la tubería 16 de calor pulsátil comprende un evaporador 26 y un condensador 28. En contraste con la configuración de la figura 2, el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración está dispuesto en un plano 41 imaginado de extensión, mientras que el condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil está dispuesto en un segundo plano 45 imaginado paralelo al plano 41 de extensión. Para el acoplamiento térmico entre el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración y el condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil se prevén disipadores de calor 46, que están configurados como bloques 47 de aluminio macizo. Se proporciona una descripción más detallada de la disposición 44 de intercambiador de calor según la figura 3 en la solicitud de patente europea n.° 19168012.3 del solicitante.
El sistema 100 de refrigeración de acuerdo con la figura 1 se puede operar en al menos uno de los tres modos de refrigeración, que se explican con más detalle con referencia a la figura 4.
El sistema 100 de refrigeración se puede operar en un primer modo, el llamado modo pasivo, que se elige cuando una temperatura exterior Tex es menor que una temperatura interior Ten del armario 10 para electrónica. En el modo pasivo, solo se hace funcionar la tubería 16 de calor pulsátil para transferir calor desde el compartimento 12 lateral del armario al compartimento 13 lateral exterior, es decir, el segundo circuito 17 de refrigeración no se hace funcionar. En el modo pasivo, los ventiladores 33, 36 pueden funcionar para hacer circular aire a través del compartimento 12 lateral del armario y a través del compartimento 13 lateral exterior. Sin embargo, también es posible que los ventiladores no funcionen en modo pasivo. El calor del flujo 48 de aire que circula a través de la partición lateral del gabinete se transfiere al flujo 49 de aire que circula a través del compartimento 13 lateral exterior solo a través de la tubería 16 de calor pulsátil. En el modo pasivo, es particularmente ventajoso cuando el primer circuito 15 de refrigeración y el segundo circuito 17 de refrigeración están configurados de acuerdo con la disposición 37 de intercambiador de calor de la figura 2, en la que es posible un flujo de aire a través de las espacios 42 entre las estructuras 40 de intercambio de calor.
Se elige el segundo modo de refrigeración, el llamado modo híbrido, cuando la temperatura exterior Tex es menor que la temperatura interior Tin del armario 10 para electrónica, mientras que al mismo tiempo la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito 17 de refrigeración es superior a la temperatura exterior Tex. En el modo híbrido, tanto el sistema de refrigeración pasivo de la tubería 16 de calor pulsátil como el segundo sistema 17 de refrigeración activo del circuito 18 del ciclo de compresión de vapor funcionan y, preferentemente, ambos ventiladores 33, 36 están funcionando. La temperatura de evaporación Tevap se puede ajustar preferentemente para que sea más alta que la temperatura exterior Tex estableciendo los parámetros de funcionamiento del compresor 21 del segundo circuito 17 de refrigeración, proporcionando así las condiciones para el modo híbrido. En el modo híbrido, el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración no absorbe calor del flujo 49 de aire en el compartimento 13 lateral exterior, porque la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el evaporador 19 es más alta que la temperatura exterior Tex. Sin embargo, el evaporador 19 refrigera el condensador 28 de la tubería 16 de calor, aumentando así la eficacia de refrigeración de la tubería 16 de calor y el sistema 100 de refrigeración.
En la figura 5, se muestra una modificación del sistema 100 de refrigeración de las figuras 1 y 4. El sistema 100 de refrigeración de la figura 5 comprende una aleta 50 de regulación del flujo de aire conectada de forma giratoria al evaporador 19 acoplado térmicamente y al condensador 28. El acoplamiento térmico entre el evaporador 19 y el condensador 28 no se extiende por toda la longitud del condensador 28. En la figura 5, la trampilla 50 de regulación de flujo está en una posición cerrada que evita el flujo de aire a través del evaporador 19 y, por lo tanto, aísla térmicamente de manera eficaz el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración del flujo 49 de aire en el compartimento 13 lateral exterior. Debido al aislamiento térmico, el sistema 100 de refrigeración puede funcionar en modo híbrido, incluso si la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el evaporador 19 es menor que la temperatura exterior Tex, porque el calor del flujo 49 de aire no es absorbido por el evaporador 19.
Volviendo a la figura 4, se describe el tercer modo de refrigeración, el llamado modo activo. Se elige el modo activo, cuando la temperatura exterior Tex es superior a la temperatura interior Tin. En el modo activo, se hacen funcionar tanto el primer circuito 15 de refrigeración, es decir, la tubería 16 de calor pulsátil, como el segundo circuito 17 de refrigeración, es decir, el circuito 18 del ciclo de compresión de vapor. Dado que la temperatura exterior Tex es superior a la temperatura interior Tin, el sistema 15 de refrigeración pasivo de la tubería 16 de calor pulsátil no puede transferir calor desde el compartimento 12 lateral del armario al compartimento 13 lateral exterior. Para forzar la transferencia de calor desde el compartimento 12 lateral del gabinete hacia el compartimento 13 lateral exterior, el evaporador 19 del segundo circuito de refrigeración activo 17 se usa para refrigerar el condensador 28 de la tubería 16 de calor pulsátil en el compartimento 13 lateral exterior debajo de la temperatura interior Tin en el compartimento 12 lateral del armario. El calor absorbido se libera a través del condensador 22 del segundo circuito 17 de refrigeración.
La figura 6 muestra una tercera configuración del sistema 100 de refrigeración. La configuración mostrada en la figura 6 difiere de la configuración de la figura 1 por una pared 51 de separación interior en el compartimento 13 lateral exterior. La pared 51 de separación divide el compartimento 13 lateral exterior en un primer volumen 52 y un segundo volumen 53. En el primer volumen 52 están dispuestos el evaporador 19, la válvula 24 de expansión y el compresor 21 del segundo circuito 17 de refrigeración, así como el condensador 28 del primer circuito 15 de refrigeración. Además, el primer volumen 52 contiene el tercer ventilador 54. El primer volumen 52 comprende una abertura 55 de entrada y una abertura 56 de salida para permitir la circulación del flujo 57 de aire a través del primer volumen 52. El segundo volumen 53 comprende el condensador 22 del segundo circuito 17 de refrigeración, así como el segundo ventilador 36 para hacer circular el flujo 58 de aire a través del segundo volumen 53 a través de la abertura 59 de entrada y la abertura 60 de salida. La figura 6 muestra el funcionamiento en modo híbrido del sistema 100 de refrigeración. En el modo híbrido se hacen funcionar tanto el primer circuito 15 de refrigeración como el segundo circuito 17 de refrigeración. Para eliminar eficazmente el calor del primer volumen 52 y del segundo volumen 53 se hacen funcionar ambos ventiladores 36 y 54. En una configuración alternativa, el evaporador 19 y el condensador 28 pueden configurarse como en la figura 5 con el acoplamiento térmico que no se extiende por toda la longitud del condensador 28 y comprende además una aleta 50 de regulación del flujo de aire para aislar térmicamente el evaporador 19 del aire dentro del primer volumen 52.
La figura 7 muestra el sistema 100 en modo pasivo. En el modo pasivo, el segundo circuito 17 de refrigeración no funciona. El calor solo se libera a través del condensador 28 del primer circuito 15 de refrigeración dispuesto en el primer volumen 52. En el modo pasivo, el segundo ventilador 36 no está necesariamente en funcionamiento, porque no se libera calor del condensador 22 del segundo circuito 17 de refrigeración.
La figura 8 muestra el sistema de las figuras 6 y 7 en modo activo. En el modo activo, el ventilador 54 del primer volumen 52 no funciona. El calor solo se libera a través del condensador 22 del segundo circuito 17 de refrigeración. Además, la abertura 55 de entrada y la abertura 56 de salida del primer volumen 52 pueden cerrarse en el modo activo con solapas adecuadas.
La figura 9 muestra una tercera configuración del sistema 100 de refrigeración. En contraste con el sistema de refrigeración de las figuras 1 y 4 a 8 se proporciona una trampilla 61 de persiana, que en la posición abierta mostrada cierra preferentemente la abertura 59 de entrada del segundo volumen 53, y que en la posición cerrada separa el compartimento 13 lateral exterior en un primer volumen 52 y un segundo volumen 53 como se muestra en la figura10. Además, el primer volumen 52 no comprende una abertura de salida dedicada.
En el modo pasivo y en el modo híbrido, la trampilla 61 de persiana está en la posición abierta como se muestra en la figura 9 y el primer ventilador 33 y el segundo ventilador 36 se operan para hacer circular los flujos 48, 49 de aire a través de la partición lateral 12 del gabinete y el compartimento 13 lateral exterior, respectivamente. El modo pasivo se opera cuando la temperatura exterior Tex es menor que la temperatura interior Tin y se elige el modo híbrido cuando además la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración es preferentemente más alta que la temperatura exterior Tex.
La figura 10 muestra la configuración del sistema 100 de refrigeración de la figura 9 en el modo activo. En el modo activo, la trampilla 61 de persiana está en la posición cerrada de modo que el compartimento 13 lateral exterior se separa en el primer volumen 52 y el segundo volumen 53. En el modo activo, se hacen funcionar el primer ventilador 33 y el segundo ventilador 36. Debido a la trampilla 61 de persiana cerrada, el flujo 58 de aire circula solo a través del segundo volumen 53 para transferir el calor liberado del condensador 22 del segundo circuito 17 de refrigeración al exterior de la carcasa 11.
En la configuración de las figuras 9 y 10, el acoplamiento térmico entre el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración y el condensador 28 del primer circuito 15 de refrigeración se puede configurar como en la configuración de la figura 5, donde el acoplamiento térmico no se extiende por toda la longitud del condensador 28. También podría proporcionarse una aleta 50 de regulación del flujo de aire.
Las figuras 11 a 13 muestran variaciones de las configuraciones del primer circuito 15 de refrigeración y el segundo circuito 17 de refrigeración, que se pueden aplicar a cada una de las configuraciones de las figuras 1 y 4 a 10 en cualquier combinación adecuada.
En la figura 11, el primer circuito 15 de refrigeración está configurado como un termosifón 62. El evaporador 63 del termosifón 62 en el compartimento 12 lateral del armario está conectado al condensador 64 del termosifón 62 en el compartimento 13 lateral exterior a través de las líneas 65 de fluido. El evaporador 63 del termosifón 62 y el condensador 64 están físicamente separados entre sí. De forma similar a la configuración de la figura 5, el sistema 100 de refrigeración de la figura 11 comprende una aleta 50 de regulación del flujo de aire conectada de forma giratoria al evaporador 19 y al condensador 64 acoplados térmicamente. La trampilla 50 de regulación del flujo de aire se muestra en una posición abierta que permite el flujo de aire a través del evaporador 19 y el condensador 64. El acoplamiento térmico entre el evaporador 19 y el condensador 64 no se extiende por toda la longitud del condensador 64.
La figura 12 muestra una configuración similar a la figura 11. Sin embargo, el acoplamiento térmico del evaporador 19 y el condensador 64 se extiende por toda la longitud del condensador 64 y no se proporciona ninguna aleta 50 de regulación del flujo de aire.
En la configuración de la figura 13, el primer circuito 15 de refrigeración es un circuito 66 de refrigeración por agua que comprende una bomba 67. En lugar de agua, el primer circuito 15 de refrigeración puede comprender un refrigerante o refrigerador diferente.
La figura 14 muestra otra configuración del sistema 100 de refrigeración. El sistema 100 de refrigeración de la figura 14 comprende un tercer circuito 68 de refrigeración, que está configurado como una tubería 69 de calor pulsátil. El sistema 100 de refrigeración comprende además la disposición 44 de intercambiador de calor de la figura 3, en la que el evaporador 19 del segundo circuito 17 de refrigeración está dispuesto en paralelo al condensador 28 del primer circuito 15 de refrigeración y conectado térmicamente al condensador 28 del primer circuito 15 de refrigeración a través de disipadores 46 de calor. Los disipadores 46 de calor evitan que el aire fluya a través del evaporador 19 y el condensador 28. Para mejorar la efectividad del modo de refrigeración pasivo, se proporciona el tercer circuito 68 de refrigeración. El primer ventilador 33 crea un flujo 48 de aire en la partición lateral 12 del gabinete y el segundo ventilador 36 crea el flujo 49 de aire en el compartimento 13 lateral exterior. Una sección 70 de intercambiador de calor absorbente de calor del tercer circuito 68 de refrigeración está dispuesta en el compartimento 12 lateral del armario en la dirección de flujo del flujo 48 de aire delante de la sección 27 de intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito 15 de refrigeración y una sección 71 de intercambiador de calor de liberación de calor del tercer circuito 68 de refrigeración está dispuesta en el compartimento 13 lateral exterior en la dirección de flujo del flujo 49 de aire detrás de la sección 29 de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito 15 de refrigeración y detrás de la sección 20 de intercambiador de calor de absorción de calor del segundo circuito 17 de refrigeración.
Lista de números de referencia
100 Sistema de refrigeración
10 Armario para electrónica
Carcasa
Partición lateral del armario
Partición lateral exterior
Pared divisoria
Primer circuito de refrigeración
Tubería de calor pulsátil
Segundo circuito de refrigeración
Circuito de ciclo de compresión de vapor
Evaporador
Sección del intercambiador de calor absorbente de calor Compresor
Condensador
Sección del intercambiador de calor de liberación de calor Válvula de expansión
Línea de fluido
Evaporador
Sección del intercambiador de calor absorbente de calor Condensador
Sección del intercambiador de calor de liberación de calor Abertura de entrada
Abertura de salida
Interior
Primer ventilador
Abertura de entrada
Abertura de salida
Segundo ventilador
Disposición del intercambiador de calor
Medios de guiado de fluidos
Medios de guiado de fluidos
Estructura de intercambio de calor
Plano de extensión
Espacio
Aletas de refrigeración plegadas
Disposición del intercambiador de calor
Segundo plano
Disipador de calor
Bloque
Flujo de aire
Flujo de aire
Trampilla de regulación del flujo de aire
Pared de separación
Primer volumen
Segundo volumen
Tercer ventilador
Abertura de entrada
Abertura de salida
Flujo de aire
Flujo de aire
Abertura de entrada
Abertura de salida
Trampilla de persiana
Termosifón
Evaporador
Condensador
Líneas de fluidos
Circuito de refrigeración por agua
Bomba
Tercer circuito de refrigeración
Tubería de calor pulsátil
Sección del intercambiador de calor absorbente de calor Sección del intercambiador de calor de liberación de calor

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Sistema (100) de refrigeración, en particular para armarios (10) para electrónica, que comprende una carcasa (11), en el que la carcasa (11) comprende al menos una partición (12) lateral del armario, en el que el sistema (100) de refrigeración comprende un primer circuito (15) de refrigeración y un segundo circuito (17) de refrigeración, en el que el segundo circuito (17) de refrigeración es un circuito de refrigeración activo, en el que el primer circuito (15) de refrigeración y el segundo circuito (17) de refrigeración están acoplados térmicamente, en el que una sección (27) absorbente del intercambiador de calor del primer circuito (15) de refrigeración está dispuesta en la partición (12) lateral del armario y una sección (29) del intercambiador de calor liberador de calor del primer circuito (15) de refrigeración no está dispuesta en la partición (12) lateral del armario, caracterizado porque el segundo circuito (17) de refrigeración no está dispuesto en la partición (12) lateral del armario de modo que permita el uso de refrigerantes o refrigeradores con un Potencial de Calentamiento Global (GWP) muy bajo, que una sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración no está dispuesta en la partición (12) lateral del armario y acoplada térmicamente a la sección (29) del intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito (15) de refrigeración, de modo que el calor absorbido por la sección (27) absorbente del intercambiador de calor del primer circuito (15) de refrigeración en la partición (12) lateral del armario se puede transferir a través de la sección (29) del intercambiador de calor liberador de calor del primer circuito (15) de refrigeración fuera de la partición (12) lateral del armario para la sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración,
2. Sistema (100) de refrigeración según la reivindicación 1, en el que el primer circuito (15) de refrigeración es un circuito de refrigeración pasivo o un circuito de refrigeración activo, y/o en el que el segundo circuito (17) de refrigeración comprende un refrigerante o refrigerador con un potencial de calentamiento global (GWP) de menos de 1.000, preferentemente de menos de 100, más preferentemente de menos de 10, más preferentemente de menos de 5, aún más preferentemente de menos de 3, y/o en el que el segundo circuito (17) de refrigeración comprende un refrigerante o refrigerador combustible o dañino, en el que preferentemente el refrigerante o el refrigerador es un hidrocarburo, preferentemente una poliolefina o un alcano, en particular propano, propeno o isobutano, y/o en el que el segundo circuito (17) de refrigeración es un circuito (18) de ciclo de compresión de vapor o un refrigerador, y/o en el que el primer circuito (15) de refrigeración es un circuito de refrigeración de fluido, en particular un circuito de refrigeración de agua, o una tubería de calor, un termosifón o una tubería (16) de calor pulsátil.
3. Sistema (100) de refrigeración según la reivindicación 1 o 2, en el que la sección (20) del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito de refrigeración es un evaporador (19) y/o en el que la sección (29) del intercambiador de calor que libera calor del primer circuito (15) de refrigeración es un condensador (28).
4. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sección (20) del intercambiador de calor que absorbe calor del segundo circuito (17) de refrigeración y la sección (29) del intercambiador de calor que libera el calor del primer circuito (15) de refrigeración formar una disposición (37, 44) de intercambiador de calor, en la que la disposición (37, 44) de intercambiador de calor comprende una pluralidad de estructuras (40) de intercambio de calor que están dispuestas, preferentemente en paralelo entre sí, en un plano (41) de extensión, en el que la sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración comprende una primera pluralidad (38) de medios de guía de fluido y en el que la sección (29) de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito (15) de refrigeración comprende una segunda pluralidad (39) de medios de guiado de fluidos, en la que cada estructura (37, 44) de intercambio de calor comprende al menos un medio (38) de guiado de fluidos de la primera pluralidad y al menos un medio (39) de guiado de fluidos de la segunda pluralidad térmicamente acoplados entre sí, y prefieren dispuestas hábilmente en paralelo entre sí, en el que un espacio (42) está dispuesto entre dos estructuras (40) de intercambio de calor adyacentes para permitir el flujo de aire entre las estructuras (40) de intercambio de calor adyacentes y/o en el que cada estructura (40) de intercambio de calor comprende un disipador (46) de calor para acoplar térmicamente el al menos un medio (38) de guiado de fluido de la primera pluralidad y el al menos un medio (39) de guiado de fluido de la segunda pluralidad.
5. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sección (27) del intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito (15) de refrigeración es un evaporador (26).
6. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la carcasa (11) comprende una partición (13) lateral exterior separada por una partición (14) interior, preferentemente hermética al gas, de la partición (12) lateral del armario, en el que la sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración está dispuesta únicamente en la partición (13) lateral exterior.
7. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la sección (29) del intercambiador de calor de liberación de calor, en particular el condensador (28), del primer circuito (15) de refrigeración está dispuesta en la partición (13) lateral exterior, y en el que la sección (27) del intercambiador de calor absorbente de calor, en particular el evaporador (26), del primer circuito (15) de refrigeración está dispuesta en la partición (12) lateral del armario.
8. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la partición (12) lateral del armario comprende una abertura (30) de entrada para la entrada de aire desde un interior (32) de un armario (10) para electrónica y una abertura (31) de salida para el flujo de aire hacia el interior del armario (10) para electrónica, y/o en el que la partición (13) lateral exterior comprende al menos una abertura (34, 55, 59) de entrada para el flujo de aire desde un lateral exterior y al menos una abertura (35, 56, 60) de salida para el flujo de aire hacia el lateral exterior del armario (10) para electrónica.
9. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en el que la partición (13) lateral exterior comprende una pared (51) de separación, que separa la partición (13) lateral exterior en un primer volumen (52) y un segundo volumen (53), o una trampilla (61) de persiana, que en posición cerrada separa la partición (13) lateral exterior en un primer volumen (52) y un segundo volumen (53), en el que preferentemente la sección (20) de intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración y/o la sección (29) de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito (15) de refrigeración está/están dispuestas en el primer volumen (52) y en el que la sección (23) de intercambiador de calor de liberación de calor del segundo circuito (17) de refrigeración está dispuesto en el segundo volumen (53), en el que preferentemente el primer volumen (52) y/o el segundo volumen (53) tienen cada uno una respectiva abertura (56, 60) de salida y una respectiva abertura (55, 59) de entrada en la que además preferentemente la trampilla (61) de persiana en la posición abierta cierra la abertura (59) de entrada del segundo volumen (53), y/o en el que la partición (13) lateral exterior, en particular el primer volumen (52) y/o el segundo volumen (53), comprende un ventilador (36, 54) y/o en el que la partición (12) lateral del armario comprende un ventilador (33).
10. Sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un tercer circuito (68) de refrigeración, en el que el tercer circuito (68) de refrigeración está configurado preferentemente como una tubería de calor, un termosifón o una tubería (69) de calor pulsátil, en el que además, preferentemente, una sección de intercambiador de calor absorbente de calor (70) del tercer circuito (68) de refrigeración está dispuesta en la partición (12) lateral del armario en la dirección de flujo del flujo de aire delante de la sección (27) de intercambiador de calor absorbente de calor del primer circuito (15) de refrigeración y/o en el que una sección (71) de intercambiador de calor de liberación de calor del tercer circuito (68) de refrigeración está dispuesta en la partición (13) lateral exterior en la dirección de flujo del flujo de aire detrás de la sección (29) de intercambiador de calor de liberación de calor del primer circuito (15) de refrigeración y/o detrás de la sección (20) del intercambiador de calor absorbente de calor del segundo circuito (17) de refrigeración,
11. Procedimiento de refrigeración de un armario (10) para electrónica realizado con un sistema (100) de refrigeración según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que el sistema (100) de refrigeración se opera selectivamente en al menos uno de un primer modo, en particular en un modo pasivo, un segundo modo, en particular en un modo híbrido, o un tercer modo, en particular en un modo activo.
12. Procedimiento para refrigerar un armario (10) para electrónica según la reivindicación 11, en el que una temperatura interior Tin se mide en el armario (10) para electrónica y/o en la partición (12) lateral del armario, y en el que una temperatura exterior Tex se mide en el lateral exterior y/o en la partición (13) del lateral exterior, y en el que el primer modo se activa cuando la temperatura interior Tin es superior a la temperatura exterior Tex, y/o en el que el segundo modo se activa cuando la temperatura interior Tin es superior a la temperatura exterior Tex y la temperatura exterior Tex es mayor o preferentemente menor que la temperatura de evaporación Tevap del refrigerante en el segundo circuito (17) de refrigeración, y/o en el que el tercer modo se activa cuando la temperatura interior Ten es menor que la temperatura exterior Tex.
13. Procedimiento para refrigerar un armario (10) para electrónica según la reivindicación 11 o 12, en el que en el primer modo solo se hace funcionar el primer circuito (15) de refrigeración y/o el tercer circuito (68) de refrigeración, en el que en el segundo modo y/o en el tercer modo se hace funcionar el primer circuito (15) de refrigeración y el segundo circuito (17) de refrigeración, y preferentemente el tercer circuito (68) de refrigeración.
14. Procedimiento para refrigerar un armario (10) para electrónica según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, en el que en el primer modo la trampilla (61) de persiana está en una posición abierta, y/o en el que la trampilla (50) de regulación del flujo de aire está en una posición abierta, y/o en el que al menos un ventilador (33, 36, 54) en la partición (13) lateral exterior, en particular en el primer volumen (52) y/o el segundo volumen (53), y/o se acciona la partición (12) lateral del armario, y/o en el que en el segundo modo la trampilla (61) de persiana está en una posición abierta, y/o en el que la trampilla (50) de regulación del flujo de aire está en una posición abierta o en una posición cerrada, y/o en el que al menos un ventilador (33, 36, 54) en la partición (13) lateral exterior, en particular en el primer volumen (52) y/o el segundo volumen (53), y/o la partición (12) lateral del armario se acciona, y/o en el que en el tercer modo la trampilla (61) de persiana está en una posición cerrada, y/o en el que la trampilla (50) de regulación del flujo de aire está en una posición cerrada, y/o en el que se acciona al menos un ventilador (33, 36, 54) en la partición (13) lateral exterior, en particular en el primer volumen (52) y/o el segundo volumen (53), y/o la partición (12) lateral del armario .
15. Armario (10) para electrónica con sistema (100) de refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
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