ES2890030T3 - Sistema de aire acondicionado central y de bomba de calor con disposición energética eficiente - Google Patents

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Abstract

Un sistema de aire acondicionado y bomba de calor, que comprende: una pluralidad de tuberías de conexión (4); un sistema principal de intercambio de calor (1), que comprende: una carcasa principal (11); un compresor (12) soportado en dicha carcasa principal (11), dicho compresor (12) que tiene una salida de compresor (121) y una entrada de compresor (122); un primer intercambiador de calor principal (13) soportado en dicha carcasa principal (11) y conectado a dicho compresor (12) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); y un segundo intercambiador de calor principal (14) soportado en dicha carcasa principal (11) y conectado a dicho compresor (12) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); un sistema de distribución de calor (2), que comprende: un primer dispositivo de bombeo (21) conectado a dicho primer intercambiador de calor principal (13) de dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); y al menos un dispositivo terminal (200) conectado a dicho primer dispositivo de bombeo (21) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4), y comprende: un dispositivo de ventilación (22), que comprende: un bastidor de soporte (221) que tiene una abertura de admisión de aire (2211) expuesta al aire ambiental para permitir la admisión de aire a través de dicha abertura de admisión de aire (2211); una unidad de intercambio de calor de ventilación (222) soportada en dicho bastidor de soporte (221) y conectada a dicho primer dispositivo de bombeo (21) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) para precalentar dicho aire ambiental extraído de dicha abertura de admisión de aire (2211); y una unidad de ventilador centrífugo (223) soportada en dicho bastidor de soporte (221) para extraer aire ambiental a través de dicha abertura de admisión de aire (2211) y suministrar aire a un espacio interior predeterminado; y una disposición energética eficiente (3), que comprende: un primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) conectado a dicho primer intercambiador de calor principal (13) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); un segundo dispositivo de bombeo (32) conectado a dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); y un intercambiador de calor de precalentamiento (33) soportado en dicho bastidor de soporte (221) en una posición entre dicha unidad de intercambio de calor de ventilación (222) y dicha abertura de admisión de aire (2211), dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33) que se conecta a dicho segundo dispositivo de bombeo (32) y dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31), dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor que se opera de manera selectiva entre un modo de aire acondicionado y un modo de bomba de calor, en donde en dicho modo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso está dispuesta para salir de dicho compresor (12) y guiada para entrar en dicho segundo intercambiador de calor principal (14) para liberar calor al mismo, dicho refrigerante que sale de dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que es guiado para que fluya hacia dicho primer intercambiador de calor principal (13) para absorber calor, dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiado para que fluya de regreso a dicho compresor (12) para completar un ciclo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho dispositivo de ventilación (22) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) para liberar calor a dicho refrigerante, dicha agua que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiada para que fluya hacia dicha unidad de intercambio de calor de ventilación (222) para enfriar dicho aire ambiental que fluye a través de dicha abertura de admisión de aire (2211); en donde en dicho modo de bomba de calor, se dispone una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso para salir de dicho compresor (12) y se guía para que fluya hacia dicho primer intercambiador de calor principal (13) para liberar calor a una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor principal (13), dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiado para que fluya hacia dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) para liberar calor a dicha agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31), dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) que es guiado para que fluya hacia dicho segundo intercambiador de calor principal (14) para absorber calor, dicho refrigerante que sale de dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que es guiado para que fluya de vuelta a dicho compresor (12) para completar un ciclo de bomba de calor, dicha agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) para absorber calor de dicho refrigerante, dicha agua que sale de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) que es guiada para fluir hacia dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33) para liberar calor a dicho aire ambiental que fluye a través de dicha abertura de admisión de aire (2211).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de aire acondicionado central y de bomba de calor con disposición energética eficiente
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de bomba de calor y aire acondicionado central que comprende una disposición energética eficiente configurada para ahorrar una cantidad sustancial de energía cuando el sistema de bomba de calor y aire acondicionado está funcionando en un modo de bomba de calor.
Descripción de las técnicas relacionadas
Los sistemas convencionales de aire acondicionado y bomba de calor se pueden dividir en sentido amplio en dos tipos principales. El primertipo son los sistemas de aire acondicionado y bomba de calor que están dispuestos para calentar o enfriar directamente el aire de un espacio interior. Un ejemplo del primertipo son las unidades de aire acondicionado y/o bomba de calor de tipo ventana, que aspiran de forma controlada el aire del espacio interior y calientan o enfrían directamente el aire. Una vez que el aire se ha calentado o enfriado, se devuelve al espacio interior.
El segundo tipo son los sistemas de bomba de calor de aire acondicionado central en los que puede usarse un medio de intercambio de calor (generalmente agua) para calentar o enfriar el aire en el espacio interior. Con referencia a la Figura 1 a la Figura 2 de los dibujos, el sistema central de aire acondicionado y bomba de calor comprende un sistema principal de intercambiado de calor 10P y un sistema de suministro de calor 20P. El sistema principal de intercambiado de calor 10P comprende una carcasa exterior 11P, un compresor 12P, al menos un intercambiador de calor 13P, un dispositivo de intercambio de calor gas-líquido 14P y un conjunto de ventilador 15P. El sistema principal de intercambiado de calor 10P generalmente se instala en el techo de un edificio para que pueda absorber o descargar calor al aire ambiental. Una cantidad predeterminada de refrigerante puede circular a través del compresor 12P, el intercambiador de calor 13P, el dispositivo de intercambio de calor gas-líquido 14P para llevar a cabo varios procesos de intercambio de calor.
Por otra parte, el sistema de suministro de calor 20P comprende una bomba de agua 21P y un sistema de tubería de agua 22P conectado a la bomba de agua 21P. El sistema de tubería de agua 22P se configura para transportar agua a diferentes espacios interiores designados en el edificio. El agua que circula en el sistema de suministro de calor 20P está dispuesta para realizar un intercambio de calor con el refrigerante en el dispositivo de intercambio de calor de gas-líquido 14P del sistema principal de intercambiado de calor 10P. Además, el sistema de suministro de calor 20P puede comprender además un dispositivo de suministro de aire fresco 23P conectado al sistema de tubería de agua 22P. Como se muestra en la Figura 1 de los dibujos, el dispositivo de suministro de aire fresco 23P generalmente comprende un bastidor de soporte 231P, un ventilador centrífugo 232P recibido en el bastidor de soporte 231P y un intercambiador de calor de aire fresco 233P también recibido en el bastidor de soporte 231P. El bastidor de soporte 231P tiene una entrada de aire 2311P, en donde el aire ambiental puede ser extraído del dispositivo de suministro de aire fresco 23P a través de la entrada de aire 2311P.
El refrigerante que circula en el sistema principal de intercambiado de calor 10 está dispuesto para absorber calor del aire ambiental y liberar calor al agua que circula a través del dispositivo de intercambio de calor de gas-líquido 14P. El agua que ha absorbido calor del refrigerante se bombea luego a varios dispositivos terminales tal como el dispositivo de suministro de aire fresco 23P. El propósito de los dispositivos terminales es regular y ventilar el aire hacia y desde un espacio interior designado. Dentro de un sistema de suministro de calor 20P, puede existir una serie de dispositivos terminales que pueden incluir el dispositivo de suministro de aire fresco 23P mencionado anteriormente, u otros manipuladores de aire.
El agua suministrada al dispositivo de suministro de aire fresco 23P está dispuesto para realizar un intercambio de calor con el aire ambiental en el intercambiador de calor de aire fresco 233P. El agua está dispuesta para liberar calor al aire. El aire calentado se puede transportar al espacio interior designado para suministrar aire fresco al entorno interior. El calentamiento del aire ambiental es fundamental porque la temperatura del aire ambiental suele ser muy baja y esa es la razón por la que el sistema de aire acondicionado central de bomba de calor se usa para generar calor en el espacio interior.
Cuando la temperatura del aire ambiental es muy baja, suministrar aire fresco de una temperatura conveniente al espacio interior significa que se necesita una cantidad sustancial de energía para calentar el aire ambiental en el dispositivo de suministro de aire fresco 23P. La cantidad de energía requerida para calentar el agua que circula en el sistema de suministro de calor 20P depende de la temperatura del refrigerante que pasa a través del dispositivo de intercambio de calor gas-líquido 14P. Esta temperatura depende en última instancia del trabajo producido y de la eficiencia del compresor 12P.
Aunque los sistemas de aire acondicionado y bomba de calor mencionados anteriormente se han utilizado ampliamente en todo el mundo durante muchos años, estos sistemas sufren una deficiencia común de un coeficiente de rendimiento (COP) relativamente bajo, que puede definirse como una relación entre el calor suministrado o eliminado de un depósito y el trabajo requerido. En consecuencia, existe la necesidad de desarrollar un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que tenga un COP sustancialmente mejorado.
El documento US 4,111,259 A (LEBDUSKA), publicado el 5 de septiembre de 1978, describe un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que incluye: una pluralidad de tuberías de conexión; un sistema principal de intercambio de calor que comprende un compresor que tiene una salida de compresor y una entrada de compresor; un primer intercambiador de calor principal conectado a dicho compresor a través de al menos uno de dichos tubos de conexión; y un segundo intercambiador de calor principal conectado a dicho compresor y dicho primer intercambiador de calor a través de al menos una de dichas tuberías de conexión, un sistema de distribución de calor que comprende: un primer dispositivo de bombeo conectado a dicho primer intercambiador de calor principal de dicho sistema principal de intercambiado de calor a través de al menos uno de dichos tubos de conexión; y al menos un dispositivo terminal conectado a dicho primer dispositivo de bombeo y dicho primer intercambiador de calor principal a través de al menos uno de dichos tubos de conexión y que comprende: un dispositivo de ventilación que comprende: un bastidor de soporte que tiene una porción de admisión de aire expuesta al aire ambiental para permitir la admisión de aire a través de dicha abertura de admisión de aire; una unidad de intercambio de calor de ventilación soportada en dicho bastidor de soporte y conectada a dicho primer dispositivo de bombeo y dicho primer intercambiador de calor principal para calentar dicho aire ambiental extraído de dicha abertura de admisión de aire; y una unidad de ventilador soportada en dicho bastidor de soporte para aspirar aire ambiental a través de dicha abertura de admisión de aire y suministrar aire a un espacio predeterminado; y una disposición energética eficiente que comprende: un primer intercambiador de calor ahorrador de energía conectado a dicho segundo intercambiador de calor principal a través de al menos uno de dichos tubos de conexión; y un segundo dispositivo de bombeo conectado a dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía a través de al menos una de dichas tuberías de conexión; en donde en un modo de aire acondicionado se dispone una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso para salir de dicho compresor y guiada para entrar en dicho segundo intercambiador de calor principal, dicho refrigerante sale de dicho primer intercambiador de calor principal y es guiado para fluir de regreso a dicho compresor para completar un ciclo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho dispositivo de ventilación y dicho primer intercambiador de calor principal. Lebduska también describe un sistema de bomba de calor que incluye un compresor, un primer intercambiador de calor principal, un segundo intercambiador de calor principal, un primer intercambiador de calor ahorrador de energía, en donde en dicho modo de bomba de calor se dispone una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso para dejar dicho compresor y guiar para fluir hacia dicho primer intercambiador de calor principal para liberar calor a una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor principal, dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor principal que es guiado para fluir hacia dicho segundo intercambiador de calor principal para absorber calor, dicho refrigerante que sale de dicho segundo intercambiador principal que es guiado para que fluya de regreso a dicho compresor para completar un ciclo de bomba de calor. El documento US 2016/040895 A1 (WONG), publicado el 11 de febrero de 2016, describe un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que funciona de manera selectiva entre un modo de aire acondicionado y un modo de bomba de calor. El documento US 4,227,382 A (COYNE), publicado el 14 de octubre de 1980, describe un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que comprende: una carcasa principal; un compresor soportado en dicha carcasa principal; y un primer intercambiador de calor principal soportado en dicha carcasa principal. El documento US 2010/326127A1 (OOMURA y otros), Publicado el 30 de diciembre de 2010, describe un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que incluye: una unidad de ventilador centrífugo soportada en un bastidor de soporte. El documento US 6,553,777 B2 (DILLENBACK), publicado el 29 de abril de 2003, describe un sistema de distribución y supervisión programable por el usuario para controlar la distribución de vapor de agua y varios otros medios en una corriente de aire HVAC en estructuras residenciales o comerciales. Los diversos medios que se van a dispensar son preferiblemente solubles en agua y se mezclan con el suministro de agua del sistema que se va a dispensar con el vapor de agua añadido a la corriente de aire HVAC. Estos materiales pueden ser fragancias o aromas, destinados a producir un efecto estético, o pueden ser agentes capaces de tener un efecto pesticida, bactericida, fungicida o esporacida para usar como tratamiento agudo o profiláctico para la infestación.
Resumen de la presente invención
Ciertas variaciones de la presente invención proporcionan un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que comprende una disposición energética eficiente configurada para ahorrar una cantidad sustancial de energía cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está funcionando en un modo de bomba de calor.
Ciertas variaciones de la presente invención proporcionan un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que comprende una disposición energética eficiente configurada para precalentar el aire ambiental antes de suministrarlo a una unidad de intercambio de calor de ventilación.
Ciertas variaciones de la presente invención proporcionan un sistema de aire acondicionado y bomba de calor que es capaz de producir más calor en el espacio interior designado para un trabajo dado realizado por el sistema en comparación con el sistema de aire acondicionado y bomba de calor convencional como se describió anteriormente.
En un aspecto de la presente invención, la presente invención proporciona un sistema de aire acondicionado y bomba de calor, que comprende: una pluralidad de tuberías de conexión; un sistema principal de intercambio de calor, que comprende: una carcasa principal; un compresor soportado en la carcasa principal, el compresor que tiene una salida de compresor y una entrada de compresor; un primer intercambiador de calor principal soportado en la carcasa principal y conectado al compresor a través de al menos una de las tuberías de conexión; y un segundo intercambiador de calor principal soportado en la carcasa principal y conectado al compresor y al primer intercambiador de calor principal a través de al menos una de las tuberías de conexión; un sistema de distribución de calor, que comprende: un primer dispositivo de bombeo conectado al primer intercambiador de calor principal del sistema principal de intercambiado de calor a través de al menos una de las tuberías de conexión; y al menos un dispositivo terminal conectado al primer dispositivo de bombeo y al primer intercambiador de calor principal a través de al menos una de las tuberías de conexión, y comprende: un dispositivo de ventilación, que comprende: un bastidor de soporte que tiene una abertura de admisión de aire expuesta al aire ambiental para permitir la admisión de aire a través de la abertura de admisión de aire; una unidad de intercambio de calor de ventilación soportada en el bastidor de soporte y conectada al primer dispositivo de bombeo y al primer intercambiador de calor principal para precalentar el aire ambiental extraído de la abertura de admisión de aire; y una unidad de ventilador centrífugo soportada en el bastidor de soporte para aspirar aire ambiental a través de la abertura de admisión de aire y suministrar aire a un espacio interior predeterminado; y una disposición energética eficiente, que comprende: un primer intercambiador de calor ahorrador de energía conectado al primer intercambiador de calor principal y al segundo intercambiador de calor principal a través de al menos una de las tuberías de conexión; un segundo dispositivo de bombeo conectado al primer intercambiador de calor ahorrador de energía a través de al menos una de las tuberías de conexión; y un segundo intercambiador de calor ahorrador de energía soportado en el bastidor de soporte en una posición entre la unidad de intercambio de calor de ventilación y la abertura de admisión de aire, el segundo intercambiador de calor ahorrador de energía que se conecta al segundo dispositivo de bombeo y al primer intercambiador de calor ahorrador de energía, el sistema de aire acondicionado y bomba de calor se opera de manera selectiva entre un modo de aire acondicionado y un modo de bomba de calor, en donde en el modo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso está dispuesta para salir del compresor y guiada para ingresar al segundo intercambiador de calor principal para liberar calor hasta allí, el refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor principal es guiado para fluir hacia el primer intercambiador de calor principal para absorber calor, el refrigerante que sale del primer intercambiador de calor principal es guiado para fluir de regreso al compresor para completar un ciclo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de agua que circula a través del dispositivo de ventilación y el primer intercambiador de calor principal para liberar calor al refrigerante, el agua que sale del primer intercambiador de calor principal es guiada para que fluya hacia la unidad de intercambio de calor de ventilación para enfriar el aire ambiental que fluye a través de la abertura de admisión de aire; en donde en el modo de bomba de calor, una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso se dispone para salir del compresor y se guía para que fluya hacia el primer intercambiador de calor principal para liberar calor a una cantidad predeterminada de agua que circula a través del primer intercambiador de calor principal, el refrigerante sale del primer intercambiador de calor principal guiado para que fluya hacia el primer intercambiador de calor ahorrador de energía para liberar calor al agua que circula a través del primer intercambiador de calor ahorrador de energía, el refrigerante que sale del primer intercambiador de calor ahorrador de energía es guiado para que fluya hacia el segundo intercambiador de calor principal para absorber calor, el refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor principal es guiado para que fluya de regreso al compresor para completar un ciclo de bomba de calor, el agua que circula a través del primer intercambiador de calor ahorrador de energía para absorber calor del refrigerante, el agua sale del primer intercambiador de calor ahorrador de energía guiada para fluir hacia el segundo intercambiador de calor ahorrador de energía para liberar calor al aire ambiental que fluye a través de la abertura de admisión de aire.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema de aire acondicionado central y bomba de calor convencional.
La Figura 2 es un diagrama esquemático de un sistema de suministro de calor de un sistema de aire acondicionado central y bomba de calor convencional.
La Figura 3 es un diagrama esquemático de un sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con una primera modalidad preferida de la presente invención.
La Figura 4 es un diagrama esquemático del sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con la primera modalidad preferida de la presente invención, que ilustra una trayectoria de flujo del refrigerante.
La Figura 5 es un diagrama esquemático de un sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con una segunda modalidad preferida de la presente invención.
La Figura 6 es un diagrama esquemático del sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con la segunda modalidad preferida de la presente invención, que ilustra una trayectoria de flujo del refrigerante.
La Figura 7 es un diagrama esquemático simplificado del sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con la segunda modalidad preferida de la presente invención, que ilustra una trayectoria de flujo de agua en una disposición energética eficiente.
Descripción detallada de la modalidad preferida
La siguiente descripción detallada de la modalidad preferida es el modo preferido de llevar a cabo la invención. La descripción no debe tomarse en un sentido limitativo. Se presenta con el propósito de ilustrar los principios generales de la presente invención.
Con referencia a la Figura 3 a la Figura 4 de los dibujos, se ilustra un sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con una primera modalidad preferida de la presente invención. En sentido amplio, el sistema de aire acondicionado y bomba de calor puede comprender un sistema principal de intercambiado de calor 1 y un sistema de distribución de calor 2 conectado al sistema principal de intercambiado de calor 1. Una cantidad predeterminada de refrigerante puede circular a través de los diversos componentes (descritos más abajo) del sistema principal de intercambiado de calor 1, mientras que una cantidad predeterminada de agua puede circular a través de varios componentes (descritos más abajo) del sistema de distribución de calor 2. El refrigerante y el agua pueden circular a través de los diversos componentes a través de una pluralidad de tuberías de conexión 4.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender una carcasa principal 11, un compresor 12, un primer intercambiador de calor principal 13 y al menos un segundo intercambiador de calor principal 14. El compresor 12 puede estar soportado en la carcasa principal 10 y puede tener una salida de compresor 121 y una entrada de compresor 122.
El primer intercambiador de calor principal 13 puede estar soportado en la carcasa principal 11 y conectado al compresor 12 a través de al menos una de las tuberías de conexión 4. El segundo intercambiador de calor principal 14 también puede estar soportado en la carcasa principal 11 y conectado al compresor 12 y al primer intercambiador de calor principal 13 a través de al menos una de las tuberías de conexión 4.
El sistema de distribución de calor 2 puede comprender un primer dispositivo de bombeo 21 y un dispositivo terminal 200 que comprende un dispositivo de ventilación 22. El primer dispositivo de bombeo 21 puede estar conectado al primer intercambiador de calor principal 13 del sistema principal de intercambiado de calor 1 a través de al menos una de las tuberías de conexión 4. El dispositivo de ventilación 22 puede estar conectado al primer dispositivo de bombeo 21 y al primer intercambiador de calor principal 13 a través de al menos una de las tuberías de conexión 4, y comprende un bastidor de soporte 221, una unidad de intercambio de calor de ventilación 222 y una unidad de ventilador centrífugo 223. El bastidor de soporte 221 puede tener una abertura de admisión de aire 2211 expuesta al aire ambiental para permitir la admisión de aire a través de la abertura de admisión de aire 2211.
La unidad de intercambio de calor de ventilación 222 puede estar soportada en el bastidor de soporte 221 y conectada al primer dispositivo de bombeo 21 y al primer intercambiador de calor principal 13 para calentar el aire ambiental extraído de la abertura de admisión de aire 2211, de modo que el aire fresco suministrado al espacio interior tenga cierta temperatura cálida.
La unidad de ventilador centrífugo 223 puede estar soportada en el bastidor de soporte 221 para aspirar aire ambiental a través de la abertura de admisión de aire 2211, y está dispuesta para suministrar aire a un espacio interior predeterminado.
La disposición energética eficiente 3 puede comprender un primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31, un segundo dispositivo de bombeo 32 y un intercambiador de calor de precalentamiento 33. El primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede estar conectado al primer intercambiador de calor principal 13 y al segundo intercambiador de calor principal 14 a través de al menos una de las tuberías de conexión 4.
El segundo dispositivo de bombeo 32 puede estar conectado al primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 a través de al menos una de las tuberías de conexión 4. El intercambiador de calor de precalentamiento 33 puede estar soportado en el bastidor de soporte 221 en una posición entre la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 y la abertura de admisión de aire 2211. Además, el intercambiador de calor de precalentamiento 33 puede conectarse al segundo dispositivo de bombeo 32 y al primer intercambiador de calor de ahorro de energía 31.
El sistema de aire acondicionado y bomba de calor de la presente invención se puede operar de manera selectiva entre un modo de aire acondicionado y un modo de bomba de calor. En el modo de aire acondicionado, se puede disponer una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso para que salga del compresor 12 y se guíe para entrar en el segundo intercambiador de calor principal 14 para liberar calor. El refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor principal 14 puede ser guiado para que fluya al primer intercambiador de calor principal 13 para absorber calor. El refrigerante que sale del primer intercambiador de calor principal 13 puede guiarse para que fluya de regreso al compresor 12 para completar un ciclo de aire acondicionado.
Por otra parte, cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en el modo de bomba de calor, se puede disponer una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso para salir del compresor 12 y guiarse para que fluya hacia el primer intercambiador de calor principal 13 para liberar calor a una cantidad predeterminada de agua que circula a través del primer intercambiador de calor principal 13. El refrigerante que sale del primer intercambiador de calor principal 13 puede ser guiado para que fluya al primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 para liberar calor al agua que circula a través del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31. El refrigerante que sale del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede ser guiado para que fluya al segundo intercambiador de calor principal 14 para absorber calor. El refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor principal 14 puede ser guiado para que fluya hacia atrás al compresor 12 para completar un ciclo de bomba de calor.
Al mismo tiempo, el agua puede disponerse para circular a través del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 para absorber calor del refrigerante. El agua que sale del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede guiarse para que fluya hacia el intercambiador de calor de precalentamiento 33 para liberar calor al aire ambiental que fluye a través de la abertura de admisión de aire 2211.
De acuerdo con la primera modalidad preferida de la presente invención, la carcasa principal 11 puede instalarse en el techo de un edificio y puede tener una cavidad receptora 111. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor de la presente invención puede disponerse para proporcionar aire acondicionado y calefacción a espacios interiores designados en el edificio. Como se muestra en la Figura 3 de los dibujos, el compresor 12, el primer intercambiador de calor principal 13 y el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 pueden estar soportados en una porción inferior de la carcasa principal 11. El segundo intercambiador de calor principal 13 puede estar soportado en una porción superior de la carcasa principal 11.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además una unidad de ventilador principal 15 dispuesta en la parte superior de la carcasa principal 11 para proporcionar ventilación y permitir el paso del aire y el intercambio de calor entre la cavidad receptora 111 y la atmósfera ambiental.
El compresor 12 puede configurarse para presurizar el refrigerante que fluye a través del mismo. Constituye un punto de partida de la circulación de refrigerante para un ciclo típico de aire acondicionado o un ciclo de bomba de calor.
El primer intercambiador de calor principal 13 puede tener un primer puerto de comunicación 131 y un segundo puerto de comunicación 132, y puede estar configurado para realizar un intercambio de calor entre el refrigerante y otro fluido de trabajo tal como el agua. El primer intercambiador de calor principal 13 puede configurarse para actuar como un evaporador (es decir, convertir el refrigerante en estado gaseoso o vaporoso) cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en el modo de aire acondicionado. En la primera modalidad preferida, el primer intercambiador de calor principal 13 puede configurarse para permitir el intercambio de calor entre el refrigerante y el agua que fluye a través del sistema de distribución de calor 2 (como se muestra en la Figura 3 y la Figura 4 de los dibujos) para extraer el calor del agua. El calor así extraído será absorbido por el refrigerante que se calentará y se convertirá en estado vaporoso o gaseoso. El primer puerto de comunicación 131 y el segundo puerto de comunicación 132 pueden formar una entrada o salida para el refrigerante que pasa a través del primer intercambiador de calor principal 13.
Además, el primer intercambiador de calor principal 13 puede tener además un tercer puerto de comunicación 133 y un cuarto puerto de comunicación 134. El tercer puerto de comunicación 133 y el cuarto puerto de comunicación 134 pueden conectarse al sistema de distribución de calor 2 y servir como entrada y salida para el agua que circula a través del sistema de distribución de calor 2, respectivamente.
Por otra parte, el primer intercambiador de calor principal 13 puede configurarse para actuar como condensador (es decir, convertir el refrigerante en estado líquido) cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en el modo de bomba de calor. Por tanto, el primer intercambiador de calor principal 13 puede configurarse para permitir el intercambio de calor entre el refrigerante y el agua que fluye a través del sistema de distribución de calor 2 para extraer calor del refrigerante. El calor así extraído será absorbido por el agua que se calentará a una cierta temperatura.
El segundo intercambiador de calor principal 14 puede tener un primer puerto de paso 141 y un segundo puerto de paso 142, y puede estar configurado para realizar un intercambio de calor entre el refrigerante y otro fluido de trabajo tal como el aire. El segundo intercambiador de calor principal 14 puede configurarse para actuar como un condensador (es decir, convertir el refrigerante en estado líquido) cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en el modo de aire acondicionado. En la primera modalidad preferida, el segundo intercambiador de calor principal 14 puede configurarse para permitir el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire ambiental aspirado por la unidad de ventilador principal 15 para extraer calor del refrigerante. El primer puerto de paso 141 y el segundo puerto de paso 142 pueden formar una entrada o salida para el refrigerante que pasa a través del segundo intercambiador de calor principal 14.
Por otra parte, el segundo intercambiador de calor principal 14 puede configurarse para actuar como un evaporador (es decir, convertir el refrigerante en estado vaporoso o gaseoso) cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en el modo de bomba de calor. Por tanto, el segundo intercambiador de calor principal 14 puede configurarse para permitir el intercambio de calor entre el refrigerante y el aire ambiental para absorber calor del aire ambiental.
Es importante señalar que el compresor 12, el primer intercambiador de calor principal 13 y el segundo intercambiador de calor principal 14 del sistema principal de intercambiado de calor 1 y la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 del sistema de distribución de calor 2 pueden estar dispuestos y conectados a través de una pluralidad de tuberías de conexión 4 en determinadas configuraciones. Una configuración ilustrativa se muestra en la Figura 4 de los dibujos.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además un dispositivo de conmutación 16 que se conecta entre el primer intercambiador de calor principal 13 y el segundo intercambiador de calor principal 14 para alterar una trayectoria de flujo del refrigerante. Específicamente, el dispositivo de conmutación 16 puede tener puertos de conexión del primero a cuarto 161, 162, 163 164, y puede conmutarse entre un modo de conmutación de aire acondicionado y un modo de conmutación de bomba de calor, en donde el modo de conmutación de aire acondicionado, el primer puerto de conexión 161 puede estar conectado al segundo puerto de conexión 162 de modo que el refrigerante pueda fluir desde el primer puerto de conexión 161 al segundo puerto de conexión 162, mientras que el tercer puerto de conexión 163 puede estar conectado al cuarto puerto de conexión 164 para que el refrigerante pueda fluir desde el tercer puerto de conexión 163 al cuarto puerto de conexión 164.
En el modo de conmutación de la bomba de calor, el dispositivo de conmutación 16 puede conmutarse de modo que el primer puerto de conexión 161 pueda conectarse al tercer puerto de conexión 163 de modo que el refrigerante pueda fluir desde el primer puerto de conexión 161 al tercer puerto de conexión 163, mientras que el segundo puerto de conexión 162 puede estar conectado al cuarto puerto de conexión 164, de modo que el refrigerante pueda fluir desde el segundo puerto de conexión 162 al cuarto puerto de conexión 164.
Como se muestra en la Figura 4 de los dibujos, el primer puerto de conexión 161 puede conectarse a la salida 121 del compresor 12. El segundo puerto de conexión 162 puede estar conectado al segundo puerto de paso 142 del segundo intercambiador de calor principal 14. El tercer puerto de conexión 163 puede estar conectado al segundo puerto de comunicación 132 del primer intercambiador de calor principal 13. El cuarto puerto de conexión 164 puede estar conectado a la entrada del compresor 122 del compresor 12.
El primer puerto de paso 141 del segundo intercambiador de calor principal 14 puede estar conectado al primer puerto de comunicación 131 del primer intercambiador de calor principal 13 a través de varios componentes conectados en paralelo. Una configuración ilustrativa se muestra en la Figura 4 de los dibujos. En aras de la claridad y la facilidad de lectura, las dos trayectorias paralelas se designan como trayectoria terrestre y trayectoria 2 en la Figura 4. "Trayectoria" se refiere a la trayectoria de flujo del refrigerante.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además una primera válvula unidireccional 171 y una segunda válvula unidireccional 172 que están conectadas en la trayectoria 1 y en la trayectoria 2 respectivamente. La primera y la segunda válvula unidireccional 171, 172 pueden configurarse para restringir el flujo del refrigerante en una dirección predeterminada, y no al revés. En la primera modalidad preferida, la primera válvula 171 unidireccional puede configurarse para permitir que el refrigerante fluya desde el segundo intercambiador de calor principal 14 hacia el primer intercambiador de calor principal 13 a través de la trayectoria 1. La segunda válvula unidireccional 172 puede configurarse para permitir que el refrigerante fluya desde el primer intercambiador de calor principal 13 hacia el segundo intercambiador de calor principal 14 a través de la trayectoria 2.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además un primer dispositivo de filtrado 181 y un segundo dispositivo de filtrado 182 conectados a la primera válvula unidireccional 171 en la trayectoria 1 y la segunda válvula unidireccional 172 en la trayectoria 2 respectivamente. El primer dispositivo de filtrado 181 y el segundo dispositivo de filtrado 182 pueden configurarse para filtrar sustancias no deseadas del refrigerante que las atraviesa.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además una primera válvula de expansión 191 y una segunda válvula de expansión 192 conectadas al primer dispositivo de filtrado 181 en la trayectoria 1 y al primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 en la trayectoria 2 respectivamente. La primera válvula de expansión 191 y la segunda válvula de expansión 192 pueden configurarse para controlar y regular el flujo del refrigerante que pasa a través de ellas. Por tanto, el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede estar conectado en la trayectoria 2 entre la segunda válvula de expansión 192 y el segundo dispositivo de filtrado 182.
El sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además una válvula de despresurización 193 conectada entre el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 y el segundo dispositivo de filtrado 182 en la trayectoria 2. La válvula de despresurización 193 puede configurarse para reducir la presión del refrigerante que pasa a través de ella.
El sistema de distribución de calor 2 puede estar dispuesto para recuperar el calor generado por el sistema principal de intercambiado de calor 1 y distribuir el calor a los espacios interiores designados a través de al menos un dispositivo terminal 200. Uno de dichos dispositivos terminales 200 puede ser el dispositivo de ventilación 22 mencionado anteriormente.
El primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede montarse en la carcasa principal 11 del sistema principal de intercambiado de calor 1. El primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede tener una primera entrada de refrigerante 311 conectada a la válvula despresurizada 193, y una primera salida de refrigerante 312 conectada a la segunda válvula de expansión 192 en la trayectoria 2. Por otra parte, el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede tener además una primera entrada de agua 313 conectada al intercambiador de calor de precalentamiento 33 a través del segundo dispositivo de bombeo 32, y una primera salida de agua 314 conectada al intercambiador de calor de precalentamiento 33 y a otros dispositivos terminales 200. Por tanto, los dispositivos terminales 200 están conectados en paralelo con respecto al sistema de distribución de calor 2 y la disposición energética eficiente 3.
El funcionamiento de la presente invención es el siguiente: el sistema de aire acondicionado y bomba de calor descrito anteriormente implica un ciclo de flujo de refrigerante y dos ciclos de flujo de agua. El refrigerante puede fluir a través de los diversos componentes del sistema principal de intercambiado de calor 1 mientras que el agua puede fluir a través de los diversos componentes del sistema de distribución de calor 2 y la disposición energética eficiente 3.
Cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está en el modo de aire acondicionado, se configura para generar aire frío en los espacios interiores designados. Un ciclo de refrigerante comienza desde el compresor 12. Puede disponerse refrigerante sobrecalentado o vaporoso para que salga del compresor 12 a través de la salida 121 del compresor. El dispositivo de conmutación 16 puede conmutarse al modo de conmutación de aire acondicionado. El refrigerante que sale del compresor 12 puede pasar a través del primer puerto de conexión 161, del segundo puerto de conexión 162 y entrar en el segundo intercambiador de calor principal 14 a través del segundo puerto de paso 142. El refrigerante puede entonces realizar un intercambio de calor con un refrigerante tal como aire ambiental para liberar calor al aire ambiental. El refrigerante puede convertirse en estado líquido después de liberar calor. El refrigerante se puede guiar para que salga del segundo intercambiador de calor principal 14 a través del primer puerto de paso 141. El refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor principal 14 puede entonces guiarse para que fluya a través de la primera válvula unidireccional 171, el primer dispositivo de filtrado 181 y la primera válvula de expansión 181 conectada en la trayectoria 1. Puede evitarse que el refrigerante entre en la trayectoria 2 mediante la segunda válvula unidireccional 172 en este momento. El refrigerante se puede guiar para que entre en el primer intercambiador de calor principal 13 a través del primer puerto de comunicación 131. El refrigerante que entra en el primer intercambiador de calor principal 13 puede entonces disponerse para realizar un intercambio de calor con el agua que circula en el sistema de distribución de calor 2 para absorber calor del agua y volver a convertirse al estado vaporoso o sobrecalentado. El refrigerante puede entonces guiarse para que salga del primer intercambiador de calor principal 13 a través del segundo puerto de comunicación 132. El refrigerante puede ser guiado para que fluya a través del tercer puerto de conexión 163 y el cuarto puerto de conexión 164 del dispositivo de conmutación 16 y finalmente fluya de regreso al compresor 12 a través de la entrada 122 del compresor. Esto completa un ciclo de refrigerante para el modo de aire acondicionado.
Por otra parte, una cantidad predeterminada de agua puede circular entre los dispositivos terminales 200 y el primer intercambiador de calor principal 13 a través del primer dispositivo de bombeo 21. El propósito del agua es transferir el calor del refrigerante a los dispositivos terminales 200, que luego suministran el calor a los espacios interiores individuales. Como se muestra en la Figura 3 de los dibujos, el refrigerante en el primer intercambiador de calor principal 13 puede estar dispuesto para absorber calor del agua que también circula en el primer intercambiador de calor principal 13. Entonces, el agua puede salir del primer intercambiador de calor principal 13 y fluir hacia el dispositivo terminal 200 que puede estar conectado en paralelo.
Un dispositivo terminal ilustrativo 200 es el dispositivo de ventilación 22 mostrado en la Figura 3 de los dibujos. El dispositivo de ventilación 22 puede disponerse para proporcionar aire fresco al espacio interior designado. El agua (que tiene una temperatura relativamente más fría que el aire ambiental) del primer intercambiador de calor principal 13 puede guiarse para que fluya a través de la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 para reducir la temperatura del aire recuperado de la abertura de admisión de aire 2211 porque el agua puede disponerse para realizar el intercambio de calor con el aire ambiental que tiene una temperatura relativamente más alta. El agua que ha absorbido calor del aire ambiental puede tener una temperatura aumentada y luego puede ser bombeada por el primer dispositivo de bombeo 21 para fluir de regreso al primer intercambiador de calor principal 13 para realizar otro ciclo de intercambio de calor con el refrigerante.
Nótese que cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está en el modo de aire acondicionado, la disposición energética eficiente 3 puede desactivarse.
Cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está en el modo de bomba de calor, se configura para generar calor en los espacios interiores designados. El ciclo de refrigerante correspondiente también comienza desde el compresor 12. Puede disponerse refrigerante sobrecalentado o vaporoso para que salga del compresor 12 a través de la salida 121 del compresor. El dispositivo de conmutación 16 puede conmutarse al modo de bomba de calor. El refrigerante que sale del compresor 12 puede pasar a través del primer puerto de conexión 161, el tercer puerto de conexión 163, y entrar en el primer intercambiador de calor principal 13 a través del segundo puerto de comunicación 132. El refrigerante puede entonces realizar un intercambio de calor con el agua para liberar calor al agua que circula en el primer intercambiador de calor principal 13. El refrigerante se puede convertir al estado líquido después de liberar calor. El refrigerante se puede entonces guiar para que salga del primer intercambiador de calor principal 13 a través del primer puerto de comunicación 131. El refrigerante que sale del primer intercambiador de calor principal 13 puede entonces guiarse para que fluya a través de la segunda válvula unidireccional 172, el segundo dispositivo de filtrado 182 y la válvula despresurizada 193 conectada en la trayectoria 2. Nótese que se puede evitar que el refrigerante entre en la trayectoria 1 mediante la primera válvula unidireccional 171 en este momento.
El refrigerante puede entonces guiarse para entrar en el primer intercambiador de calor de ahorro de energía 31 de la disposición energética eficiente 3 a través de la primera entrada 311 de refrigerante para liberar calor al agua que fluye a través del primer intercambiador de calor de ahorro de energía 31. El refrigerante puede disponerse para fluir fuera del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 a través de la primera salida de refrigerante 312 y es guiado para fluir a través de la segunda válvula de expansión 192 en la trayectoria 2. La primera válvula unidireccional 171 puede evitar que el refrigerante entre en la trayectoria 1. Como resultado, el refrigerante puede entonces guiarse para entrar en el segundo intercambiador de calor principal 14 a través del primer puerto de paso 141. El refrigerante puede disponerse para realizar intercambio de calor y absorber calor del aire ambiental en el segundo intercambiador de calor principal 14. El refrigerante puede entonces evaporarse para convertirse en un estado vaporoso o sobrecalentado. El refrigerante se puede entonces guiar para que salga del segundo intercambiador de calor principal 14 a través del segundo puerto de paso 142. El refrigerante puede entonces guiarse para que fluya a través del segundo puerto de conexión 162 y el cuarto puerto de conexión 164 del dispositivo de conmutación 16 y finalmente fluya de regreso al compresor 12 a través de la entrada 122 del compresor. Esto completa un ciclo de refrigerante para el modo de bomba de calor.
Por otra parte, una cantidad predeterminada de agua puede circular entre los dispositivos terminales 200 y el primer intercambiador de calor principal 13. El propósito del agua es transferir el calor del refrigerante a los dispositivos terminales 200, que luego suministran el calor a los espacios interiores individuales. Como se muestra en la Figura 4 de los dibujos, el refrigerante en el primer intercambiador de calor principal 13 puede estar dispuesto para absorber calor del agua que también circula en el primer intercambiador de calor principal 13. El agua puede entrar en el primer intercambiador de calor principal 13 a través del tercer puerto de comunicación 133, y salir del primer intercambiador de calor principal 13 a través del cuarto puerto de comunicación 134 y fluir hacia los dispositivos terminales 200 que pueden conectarse en paralelo entre sí.
De nuevo, el dispositivo terminal ilustrativo 200 es el dispositivo de ventilación 22 mostrado en la Figura 3 de los dibujos. El dispositivo de ventilación 22 puede disponerse para proporcionar aire fresco al espacio interior designado. El agua (que tiene una temperatura relativamente más cálida que el aire ambiental) del primer intercambiador de calor principal 13 puede guiarse para que fluya a través de la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 para aumentar la temperatura del aire recuperado de la abertura de admisión de aire 2211 porque el agua puede disponerse para realizar el intercambio de calor con el aire ambiental que tiene una temperatura relativamente más baja. El agua que ha liberado calor al aire ambiental puede tener una temperatura reducida y luego puede ser bombeada por el primer dispositivo de bombeo 21 para fluir de regreso al primer intercambiador de calor principal 13 para realizar otro ciclo de intercambio de calor con el refrigerante.
En el modo de bomba de calor, la disposición energética eficiente 3 puede activarse y una cantidad predeterminada de agua puede circular a través de varios componentes de la disposición energética eficiente 3. El agua puede absorber calor del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 que está conectado en la trayectoria 2 como se describió anteriormente. El agua se puede entonces guiar para que fluya a través del intercambiador de calor de precalentamiento 33 para liberar calor al aire ambiental. El aire ambiental entonces se enfriará previamente antes de realizar el intercambio de calor con la unidad de intercambio de calor de ventilación 222. El agua que fluye a través de la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 puede entonces guiarse para que fluya a través del segundo dispositivo de bombeo 32 y finalmente fluya de regreso al primer intercambiador de ahorro de energía 31 para absorber calor de nuevo. Esto completa un ciclo de intercambio de calor para la disposición energética eficiente 3.
Un experto en la técnica puede apreciar que precalentando el aire ambiental mediante la disposición energética eficiente 3, el coeficiente de rendimiento general (COP) de todo el sistema de aire acondicionado y bomba de calor puede aumentar sustancialmente, porque puede usarse menos energía por la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 para calentar el aire ambiental. Sin embargo, el aire ambiental debe haberse calentado antes de ser entregado al espacio interior. Utilizando el calor del refrigerante en la trayectoria 2, el aire ambiental se puede precalentar de modo que pueda usarse menos energía para elevar la temperatura del aire ambiental a un objetivo de temperatura predeterminado para ser entregado al espacio interior. Además, transfiriendo algo del calor del refrigerante que fluye a través de la trayectoria 2, la temperatura del refrigerante que entra en el segundo intercambiador de calor principal 14 puede reducirse en comparación con los sistemas de bomba de calor convencionales. Cuanto menor sea la temperatura del refrigerante que entra en el segundo intercambiador de calor principal 14, más calor puede absorber el refrigerante del aire ambiente para un rendimiento de compresión dado. Por tanto, para un trabajo dado realizado por el compresor 12, el sistema de aire acondicionado y bomba de calor puede generar más calor.
Con referencia a la Figura 5 a la Figura 7 de los dibujos, se ilustra el sistema de aire acondicionado y bomba de calor de acuerdo con una segunda modalidad preferida de la presente invención. La segunda modalidad preferida es similar a la de la primera modalidad preferida descrita anteriormente, excepto que la disposición energética eficiente 3 pueda comprender además un segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 conectado entre el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 y la segunda válvula de expansión 192. De acuerdo con la segunda modalidad preferida, el segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 puede estar conectado al primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 en serie y en la trayectoria 2 descrita anteriormente. Por tanto, el segundo intercambiador de calor de ahorro de energía 34 puede tener una segunda entrada de refrigerante 341 conectada a la primera salida de refrigerante 312 del primer intercambiador de calor de ahorro de energía 31, y una segunda salida de refrigerante 342 conectada a la segunda válvula de expansión 192 en la trayectoria 2. Por otra parte, el segundo intercambiador de calor de ahorro de energía 34 puede tener además una segunda entrada de agua 343 conectada al dispositivo terminal 200, y una segunda salida de agua 344 conectada a la primera entrada de agua 313 del primer intercambiador de calor de ahorro de energía 31. La primera salida de agua 314 del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede conectarse al dispositivo terminal 200 para proporcionar una ruta de retorno para el agua.
Además, el sistema principal de intercambiado de calor 1 puede comprender además una válvula de despresurización adicional 193 conectada entre la primera salida de refrigerante 312 y la segunda entrada de refrigerante 341 para regular la presión del refrigerante que entra en el segundo intercambiador de calor de ahorro de energía 34.
Por otra parte, la primera entrada de agua 313 del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede conectarse a la segunda salida de agua 344 del segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 de modo que el agua que sale del segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 pueda ser guiada para fluir hacia el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 para absorber calor adicional del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31.
El funcionamiento de la presente invención de acuerdo con la segunda modalidad preferida se describe a continuación: el sistema de aire acondicionado y bomba de calor descrito anteriormente implica un ciclo de flujo de refrigerante y dos ciclos de flujo de agua independientes. El refrigerante fluye a través de los diversos componentes del sistema principal de intercambiado de calor 1 mientras que el agua fluye a través de los diversos componentes del sistema de distribución de calor 2 y la disposición energética eficiente 3.
Cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está en el modo de aire acondicionado, se configura para generar aire frío en los espacios interiores designados. Un ciclo de refrigerante comienza desde el compresor 12. Puede disponerse refrigerante sobrecalentado o vaporoso para que salga del compresor 12 a través de la salida 121 del compresor. El dispositivo de conmutación 16 puede conmutarse al modo de aire acondicionado. El refrigerante que sale del compresor 12 puede pasar a través del primer puerto de conexión 161, del segundo puerto de conexión 162 y entraren el segundo intercambiador de calor principal 14 a través del segundo puerto de paso 142. El refrigerante puede entonces realizar un intercambio de calor con el aire ambiental y liberar calor al aire ambiental. El refrigerante se puede convertir al estado líquido después de liberar calor. El refrigerante se puede guiar para que salga del segundo intercambiador de calor principal 14 a través del primer puerto de paso 141. El refrigerante que sale del segundo intercambiador de calor principal 14 puede entonces guiarse para que fluya a través de la primera válvula unidireccional 171, el primer dispositivo de filtrado 181 y la primera válvula de expansión 191 conectada en la trayectoria 1. Puede evitarse que el refrigerante entre en la trayectoria 2 mediante la segunda válvula unidireccional 172 en este momento. El refrigerante se puede guiar para que entre en el primer intercambiador de calor principal 13 a través del primer puerto de comunicación 131. El refrigerante que entra en el primer intercambiador de calor principal 13 puede entonces disponerse para realizar un intercambio de calor con el agua que circula en el sistema de distribución de calor 2 para absorber calor del agua y volver a convertirse al estado vaporoso o sobrecalentado. El refrigerante puede entonces guiarse para que salga del primer intercambiador de calor principal 13 a través del segundo puerto de comunicación 132. El refrigerante puede ser guiado para que fluya a través del tercer puerto de conexión 163 y el cuarto puerto de conexión 164 del dispositivo de conmutación 16 y finalmente fluya de regreso al compresor 12 a través de la entrada 122 del compresor. Esto completa un ciclo de refrigerante para el modo de aire acondicionado. Nótese que este ciclo de refrigerante es el mismo que en la primera modalidad preferida.
Por otra parte, una cantidad predeterminada de agua puede circular entre los dispositivos terminales 200 y el primer intercambiador de calor principal 13. El propósito del agua es transferir el calor del refrigerante a los dispositivos terminales 200, que luego suministran el calor a los espacios interiores individuales. Como se muestra en la Figura 5 de los dibujos, el refrigerante en el primer intercambiador de calor principal 13 puede estar dispuesto para absorber calor del agua que también circula en el primer intercambiador de calor principal 13. El agua puede entonces salir del primer intercambiador de calor principal 13 y fluir hacia los dispositivos terminales 200 que pueden estar conectados en paralelo.
Como en la primera modalidad preferida, el dispositivo terminal ilustrativo 200 es el dispositivo de ventilación 22 mostrado en la Figura 5 de los dibujos. El dispositivo de ventilación 22 puede disponerse para proporcionar aire fresco al espacio interior designado. El agua (que tiene una temperatura relativamente más fría que el aire ambiental) del primer intercambiador de calor principal 13 puede guiarse para que fluya a través de la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 para reducir la temperatura del aire recuperado de la abertura de admisión de aire 2211 porque el agua puede disponerse para realizar el intercambio de calor con el aire ambiental que tiene una temperatura relativamente más alta. El agua que ha absorbido calor del aire ambiental puede tener una temperatura aumentada y luego puede ser bombeada por el primer dispositivo de bombeo 21 para fluir de regreso al primer intercambiador de calor principal 13 para realizar otro ciclo de intercambio de calor con el refrigerante.
Cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está en el modo de aire acondicionado, la disposición energética eficiente 3 puede desactivarse.
Cuando el sistema de aire acondicionado y bomba de calor está en el modo de bomba de calor, se configura para generar calor en los espacios interiores designados. El ciclo de refrigerante correspondiente también comienza desde el compresor 12. Puede disponerse refrigerante sobrecalentado o vaporoso para que salga del compresor 12 a través de la salida 121 del compresor. El dispositivo de conmutación 16 puede conmutarse al modo de bomba de calor. El refrigerante que sale del compresor 12 puede pasar a través del primer puerto de conexión 161, el tercer puerto de conexión 163, y entrar en el primer intercambiador de calor principal 13 a través del segundo puerto de comunicación 132. El refrigerante puede entonces realizar un intercambio de calor con el agua para liberar calor al agua que circula en el primer intercambiador de calor principal 13. El refrigerante se puede convertir al estado líquido después de liberar calor. El refrigerante se puede entonces guiar para que salga del primer intercambiador de calor principal 13 a través del primer puerto de comunicación 131. El refrigerante que sale del primer intercambiador de calor principal 13 puede entonces guiarse para que fluya a través de la segunda válvula unidireccional 172, el segundo dispositivo de filtrado 182 y la válvula despresurizada 193 conectada entre el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 y el segundo dispositivo de filtrado 182. Puede evitarse que el refrigerante entre en la trayectoria 1 mediante la primera válvula unidireccional 171 en este momento.
El refrigerante puede entonces guiarse para entrar en el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 de la disposición energética eficiente 3 a través de la primera entrada de refrigerante 311 para liberar calor al agua que fluye a través del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31. El refrigerante puede entonces disponerse para fluir fuera del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 a través de la primera salida de refrigerante 312 y es guiado para entrar en el segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 de la disposición energética eficiente 3 a través de la segunda entrada de refrigerante 341 para liberar calor al agua que fluye a través del segundo intercambiador de calor de ahorro de energía 34. Entonces, el refrigerante puede salir del segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 y puede ser guiado para que fluya a través de la segunda válvula de expansión 192 en la trayectoria 2. La primera válvula unidireccional 171 puede evitar que el refrigerante entre en la trayectoria 1. Como resultado, el refrigerante puede entonces guiarse para entrar en el segundo intercambiador de calor principal 14 a través del primer puerto de paso 141. El refrigerante puede disponerse para realizar intercambio de calor y absorber calor del aire ambiental en el segundo intercambiador de calor principal 14. El refrigerante puede entonces evaporarse para convertirse en un estado vaporoso o sobrecalentado. El refrigerante se puede entonces guiar para que salga del segundo intercambiador de calor principal 14 a través del segundo puerto de paso 142. El refrigerante puede entonces guiarse para que fluya a través del segundo puerto de conexión 162 y el cuarto puerto de conexión 164 del dispositivo de conmutación 16 y finalmente fluya de regreso al compresor 12 a través de la entrada 122 del compresor. Esto completa un ciclo de refrigerante para el modo de bomba de calor.
Por otra parte, una cantidad predeterminada de agua puede circular entre los dispositivos terminales 200 y el primer intercambiador de calor principal 13. El propósito del agua es transferir el calor del refrigerante a los dispositivos terminales 200, que luego suministran el calor a los espacios interiores individuales. Como se muestra en la Figura 5 de los dibujos, el refrigerante en el primer intercambiador de calor principal 13 puede estar dispuesto para absorber calor del agua que también circula en el primer intercambiador de calor principal 13. El agua puede entrar en el primer intercambiador de calor principal 13 a través del tercer puerto de comunicación 133. El agua puede entonces salir del primer intercambiador de calor principal 13 a través del cuarto puerto de comunicación 134 y fluir hacia los dispositivos terminales 200 que pueden estar conectados en paralelo.
El dispositivo terminal ilustrativo 200 es el dispositivo de ventilación 22 mostrado en la Figura 5 de los dibujos. El dispositivo de ventilación 22 puede disponerse para proporcionar aire fresco al espacio interior designado. El agua (que tiene una temperatura relativamente más cálida que el aire ambiental) del primer intercambiador de calor principal 13 puede guiarse para que fluya a través de la unidad de intercambio de calor de ventilación 222 para aumentar la temperatura del aire recuperado de la abertura de admisión de aire 2211 porque el agua puede disponerse para realizar el intercambio de calor con el aire ambiental que tiene una temperatura relativamente más baja. El agua que ha liberado calor al aire ambiente puede tener una temperatura disminuida y luego puede ser bombeada por el primer dispositivo de bombeo 21 para fluir de regreso al primer intercambiador de calor principal 13 para llevar a cabo otro ciclo de intercambio de calor con el refrigerante en el primer intercambiador de calor principal 13.
En el modo de bomba de calor, la disposición energética eficiente 3 puede activarse y una cantidad predeterminada de agua puede circular a través de varios componentes de la disposición energética eficiente 3. El agua puede absorber calor del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 y del segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 que están conectados en serie en la trayectoria 2. El agua se puede entonces guiar para que fluya a través del intercambiador de calor de precalentamiento 33 para liberar calor al aire ambiental. El aire ambiente entonces se precalentará antes de realizar el intercambio de calor con la unidad de intercambio de calor de ventilación 222. El agua que fluye a través del intercambiador de calor de precalentamiento 33 puede entonces guiarse para que fluya a través del segundo dispositivo de bombeo 32 y eventualmente fluya de regreso al segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 y al primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 para absorber calor nuevamente. Esto completa un ciclo de intercambio de calor para la disposición energética eficiente 3.
Específicamente, como se muestra en la Figura 5 y la Figura 7 de los dibujos, una cantidad predeterminada de agua puede entrar en el segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 a través de la segunda entrada de agua 343 desde el intercambiador de calor de precalentamiento 33. El agua puede entonces absorber calor del refrigerante que pasa a través del segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 y salir de él a través de la segunda salida de agua 344. El agua que sale del segundo intercambiador de calor ahorrador de energía 34 puede guiarse para entrar en el primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 a través de la primera entrada de agua 313. El agua puede entonces absorber más calor del refrigerante que circula a través del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 y salir de allí a través de la primera salida de agua 314. El agua que sale del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede ser guiada para que fluya de regreso al intercambiador de calor de precalentamiento 33 ubicado en el dispositivo terminal correspondiente 200. Como ejemplo, el agua que sale del primer intercambiador de calor ahorrador de energía 31 puede ser guiada para que fluya a través del intercambiador de calor de precalentamiento 33 para precalentar el aire ambiental recuperado a través de la abertura de admisión de aire 2211.
Los principios mediante los cuales se puede ahorrar energía se han descrito anteriormente en la primera modalidad preferida. Nótese que al pasar a través de más de un intercambiador de calor ahorrador de energía, la temperatura del refrigerante que entra en el segundo intercambiador de calor principal 14 será menor que la de la primera modalidad preferida. El número de intercambiadores de calor ahorradores de energía puede modificarse.
La presente invención, aunque ilustrada y descrita en términos de una modalidad preferida y varias alternativas, no se limita a la descripción particular contenida en esta especificación. También podrían usarse componentes alternativos o equivalentes adicionales para poner en práctica la presente invención.

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    Un sistema de aire acondicionado y bomba de calor, que comprende:
    una pluralidad de tuberías de conexión (4);
    un sistema principal de intercambio de calor (1), que comprende:
    una carcasa principal (11);
    un compresor (12) soportado en dicha carcasa principal (11), dicho compresor (12) que tiene una salida de compresor (121) y una entrada de compresor (122);
    un primer intercambiador de calor principal (13) soportado en dicha carcasa principal (11) y conectado a dicho compresor (12) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); y
    un segundo intercambiador de calor principal (14) soportado en dicha carcasa principal (11) y conectado a dicho compresor (12) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4);
    un sistema de distribución de calor (2), que comprende:
    un primer dispositivo de bombeo (21) conectado a dicho primer intercambiador de calor principal (13) de dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); y al menos un dispositivo terminal (200) conectado a dicho primer dispositivo de bombeo (21) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4), y comprende:
    un dispositivo de ventilación (22), que comprende:
    un bastidor de soporte (221) que tiene una abertura de admisión de aire (2211) expuesta al aire ambiental para permitir la admisión de aire a través de dicha abertura de admisión de aire (2211);
    una unidad de intercambio de calor de ventilación (222) soportada en dicho bastidor de soporte (221) y conectada a dicho primer dispositivo de bombeo (21) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) para precalentar dicho aire ambiental extraído de dicha abertura de admisión de aire (2211); y
    una unidad de ventilador centrífugo (223) soportada en dicho bastidor de soporte (221) para extraer aire ambiental a través de dicha abertura de admisión de aire (2211) y suministrar aire a un espacio interior predeterminado; y
    una disposición energética eficiente (3), que comprende:
    un primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) conectado a dicho primer intercambiador de calor principal (13) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4);
    un segundo dispositivo de bombeo (32) conectado a dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) a través de al menos una de dichas tuberías de conexión (4); y
    un intercambiador de calor de precalentamiento (33) soportado en dicho bastidor de soporte (221) en una posición entre dicha unidad de intercambio de calor de ventilación (222) y dicha abertura de admisión de aire (2211), dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33) que se conecta a dicho segundo dispositivo de bombeo (32) y dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31),
    dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor que se opera de manera selectiva entre un modo de aire acondicionado y un modo de bomba de calor, en donde en dicho modo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso está dispuesta para salir de dicho compresor (12) y guiada para entrar en dicho segundo intercambiador de calor principal (14) para liberar calor al mismo, dicho refrigerante que sale de dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que es guiado para que fluya hacia dicho primer intercambiador de calor principal (13) para absorber calor, dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiado para que fluya de regreso a dicho compresor (12) para completar un ciclo de aire acondicionado, una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho dispositivo de ventilación (22) y dicho primer intercambiador de calor principal (13) para liberar calor a dicho refrigerante, dicha agua que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiada para que fluya hacia dicha unidad de intercambio de calor de ventilación (222) para enfriar dicho aire ambiental que fluye a través de dicha abertura de admisión de aire (2211);
    en donde en dicho modo de bomba de calor, se dispone una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso para salir de dicho compresor (12) y se guía para que fluya hacia dicho primer intercambiador de calor principal (13) para liberar calor a una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor principal (13), dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiado para que fluya hacia dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) para liberar calor a dicha agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31), dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) que es guiado para que fluya hacia dicho segundo intercambiador de calor principal (14) para absorber calor, dicho refrigerante que sale de dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que es guiado para que fluya de vuelta a dicho compresor (12) para completar un ciclo de bomba de calor, dicha agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) para absorber calor de dicho refrigerante, dicha agua que sale de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) que es guiada para fluir hacia dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33) para liberar calor a dicho aire ambiental que fluye a través de dicha abertura de admisión de aire (2211).
  2. 2 El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 1, en donde dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) tiene una primera entrada de refrigerante (311) conectada a dicho primer intercambiador de calor principal (13), una primera salida de refrigerante (312) conectada a dicho segundo intercambiador de calor principal (14), una primera entrada de agua (313) conectada a dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33), y una primera salida de agua (314) también conectada a dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33).
  3. 3 El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 2, en donde dicho primer intercambiador de calor principal (13) tiene un primer puerto de comunicación (131) y un segundo puerto de comunicación (132), y se configura para realizar un intercambio de calor entre dicho refrigerante y agua que circulan en dicho sistema de distribución de calor (2), dicho primer intercambiador de calor principal (13) que se configura como un evaporador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de aire acondicionado, y como un condensador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de bomba de calor,
    en donde dicho primer intercambiador de calor principal (13) tiene además un tercer puerto de comunicación (133) y un cuarto puerto de comunicación (134), dicho tercer puerto de comunicación (133) y dicho cuarto puerto de comunicación (134) que se conectan a dicho sistema de distribución de calor (2) y sirven como entrada y salida para el agua que circula por dicho sistema de distribución de calor (2) respectivamente.
  4. 4. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 3, en donde dicho segundo intercambiador de calor principal (14) tiene un primer puerto de paso (141) y un segundo puerto de paso (142), y se configura para realizar intercambio de calor entre dicho refrigerante y dicho aire ambiental para liberar calor de dicho refrigerante, dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que se configura para actuar como un condensador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de aire acondicionado, y como un evaporador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de bomba de calor.
  5. 5 El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 4, en donde dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) comprende además un dispositivo de conmutación (16) que se conecta entre dicho primer intercambiador de calor principal (13) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14), dicho dispositivo de conmutación (16) tiene puertos de conexión del primero al cuarto (161, 162, 163, 164), y se conmuta entre un modo de conmutación de aire acondicionado y un modo de conmutación de bomba de calor, en donde en dicho modo de conmutación de aire acondicionado, dicho primer puerto de conexión (161) está conectado a dicho segundo puerto de conexión (162), mientras que dicho tercer puerto de conexión (163) está conectado a dicho cuarto puerto de conexión (164), en donde en dicho modo de conmutación de bomba de calor, dicho dispositivo de conmutación (16) se conmuta de modo que dicho primer puerto de conexión (161) está conectado a dicho tercer puerto de conexión (163), mientras que dicho segundo puerto de conexión (162) está conectado a dicho cuarto puerto de conexión (164).
  6. 6. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 5, en donde dicho primer puerto de conexión (161) está conectado a dicha salida de compresor (121) de dicho compresor (12), dicho segundo puerto de conexión (162) que se conecta a dicho segundo puerto de paso (142) de dicho segundo intercambiador de calor principal (14), dicho tercer puerto de conexión (163) que se conecta a dicho segundo puerto de comunicación (132) de dicho primer intercambiador de calor principal (13), dicho cuarto puerto de conexión (164) que se conecta a dicha entrada de compresor (122) de dicho compresor (12), en donde dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) comprende además una primera válvula unidireccional (171) y una segunda válvula unidireccional (172) conectadas entre dicho primer intercambiador de calor principal (13) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14) y en paralelo, dichas primera y segunda válvulas unidireccionales (172) que se configuran para restringir un flujo de refrigerante en una dirección predeterminada y no al revés.
  7. 7 El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 6, en donde dicho sistema principal de intercambio de calor (1) comprende además un primer dispositivo de filtrado (181) y un segundo dispositivo de filtrado (182) conectados a dicha primera válvula unidireccional (171) y dicha segunda válvula unidireccional (172) respectivamente,
    en donde dicho sistema principal de intercambio de calor (1) comprende además una primera válvula de expansión (191), una segunda válvula de expansión (192) conectadas a dicho primer dispositivo de filtrado (181) y dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) respectivamente, dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) que comprende además una válvula de despresurización (193) conectada entre dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) y dicho segundo dispositivo de filtrado (182).
  8. 8 El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 2, en donde dicha disposición energética eficiente (3) comprende además un segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) conectado entre dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14), dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) que se conecta a dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) en serie, y que tiene una segunda entrada de refrigerante (341) conectada a dicha primera salida de refrigerante (312) de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31), una segunda salida de refrigerante (342) conectada a dicho segundo intercambiador de calor principal (14), una segunda entrada de agua (343) conectada a dicho dispositivo terminal (200), y una segunda salida de agua (344) conectada a dicha primera entrada de agua (313) de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31), dicha primera salida de agua (314) de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) que se conecta a dicho dispositivo terminal (200).
  9. 9. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 8, en donde dicha primera entrada de agua (313) de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) está conectada a dicha segunda salida de agua (344) de dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) de modo que dicha agua que sale de dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) es guiada para fluir hacia dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) para absorber calor adicional de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31).
  10. 10. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 9, que está configurado de manera que en dicho modo de bomba de calor, una cantidad predeterminada de refrigerante vaporoso está dispuesta para salir de dicho compresor (12) y guiada para fluir hacia dicho primer intercambiador de calor principal (13) para liberar calor a una cantidad predeterminada de agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor principal (13), dicho refrigerante que sale de dicho primer intercambiador de calor principal (13) que es guiado para que fluya secuencialmente hacia dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) y dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) para liberar calor a dicha agua que circula a través de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) y dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34), dicho refrigerante que sale dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) que es guiado para fluir a dicho segundo intercambiador de calor principal (14) para absorber calor, dicho refrigerante que sale de dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que es guiado para que fluya de vuelta a dicho compresor (12) para completar una operación de calor ciclo de bombeo, una cantidad predeterminada de agua es guiada para circular secuencialmente a través de dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía (34) y dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) para absorber calor de dicho refrigerante, dicha agua que sale de dicho segundo intercambiador de calor ahorrador de energía ( 34) que es guiada para fluir hacia dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31), dicha agua que sale de dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) que es guiada para fluir hacia dicho intercambiador de calor de precalentamiento (33) para liberar calor a dicho aire ambiental que fluye a través de dicha abertura de admisión de aire (2211) para precalentar dicho aire ambiental.
  11. 11. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 10, en donde dicho primer intercambiador de calor principal (13) tiene un primer puerto de comunicación (131) y un segundo puerto de comunicación (132), y se configura para realizar un intercambio de calor entre dicho refrigerante y agua que circulan en dicho sistema de distribución de calor (2), dicho primer intercambiador de calor principal (13) que se configura como un evaporador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de aire acondicionado, y como un condensador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de bomba de calor,
    en donde dicho primer intercambiador de calor principal (13) tiene además un tercer puerto de comunicación (133) y un cuarto puerto de comunicación (134), dicho tercer puerto de comunicación (133) y dicho cuarto puerto de comunicación (134) que se conectan a dicho sistema de distribución de calor (2) y sirven como entrada y salida para el agua que circula por dicho sistema de distribución de calor (2) respectivamente.
  12. 12. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 11, en donde dicho segundo intercambiador de calor principal (14) tiene un primer puerto de paso (141) y un segundo puerto de paso (142), y se configura para realizar intercambio de calor entre dicho refrigerante y dicho aire ambiental para liberar calor de dicho refrigerante, dicho segundo intercambiador de calor principal (14) que se configura para actuar como un condensador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de aire acondicionado, y como un evaporador cuando dicho sistema de aire acondicionado y bomba de calor funciona en dicho modo de bomba de calor.
  13. 13. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 12, en donde dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) comprende además un dispositivo de conmutación (16) que se conecta entre dicho primer intercambiador de calor principal (13) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14), dicho dispositivo de conmutación (16) tiene puertos de conexión del primero al cuarto (161, 162, 163, 164), y se conmuta entre un modo de conmutación de aire acondicionado y un modo de conmutación de bomba de calor, en donde en dicho modo de conmutación de aire acondicionado, dicho primer puerto de conexión (161) está conectado a dicho segundo puerto de conexión (162), mientras que dicho tercer puerto de conexión (163) está conectado a dicho cuarto puerto de conexión (164), en donde en dicho modo de conmutación de bomba de calor, dicho dispositivo de conmutación (16) se conmuta de modo que dicho primer puerto de conexión (161) está conectado a dicho tercer puerto de conexión (163), mientras que dicho segundo puerto de conexión (162) está conectado a dicho cuarto puerto de conexión (164).
  14. 14. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 13, en donde dicho primer puerto de conexión (161) está conectado a dicha salida de compresor (121) de dicho compresor (12), dicho segundo puerto de conexión (162) que se conecta a dicho segundo puerto de paso (142) de dicho segundo intercambiador de calor principal (14), dicho tercer puerto de conexión (163) que se conecta a dicho segundo puerto de comunicación (132) de dicho primer intercambiador de calor principal (13), dicho cuarto puerto de conexión (164) que se conecta a dicha entrada de compresor (122) de dicho compresor (12),
    en donde dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) comprende además una primera válvula unidireccional (171) y una segunda válvula unidireccional (172) conectadas entre dicho primer intercambiador de calor principal (13) y dicho segundo intercambiador de calor principal (14) y en paralelo, dichas primera y segunda válvulas unidireccionales (172) que se configuran para restringir un flujo de refrigerante en una dirección predeterminada y no al revés.
  15. 15. El sistema de aire acondicionado y bomba de calor, como se mencionó en la reivindicación 14, en donde dicho sistema principal de intercambio de calor (1) comprende además un primer dispositivo de filtrado (181) y un segundo dispositivo de filtrado (182) conectados a dicha primera válvula unidireccional (171) y dicha segunda válvula unidireccional (172) respectivamente,
    en donde dicho sistema principal de intercambio de calor (1) comprende además una primera válvula de expansión (191), una segunda válvula de expansión (192) conectadas a dicho primer dispositivo de filtrado (181) y dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) respectivamente, dicho sistema principal de intercambiado de calor (1) que comprende además una válvula de despresurización (193) conectada entre dicho primer intercambiador de calor ahorrador de energía (31) y dicho segundo dispositivo de filtrado (182).
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