ES2899648T3 - Vehículo con un sistema frigorífico de dos etapas - Google Patents
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Abstract
Vehículo de gran capacidad del transporte de pasajeros con al menos una máquina frigorífica (1) con un primer circuito de refrigerante (2), donde la máquina frigorífica (1) está diseñada como sistema de refrigeración por compresión, donde al menos un compresor y al menos un elemento de regulación están dispuestos en el primer circuito de refrigerante (2), donde la máquina frigorífica (1), con el primer circuito de refrigerante (2), está dispuesta debajo del piso, donde un segundo circuito de refrigerante (10) se extiende al menos parcialmente dentro del vehículo y un intercambiador de calor intermedio (6) está proporcionado para el intercambio de calor entre el primer circuito de refrigerante (2) y el segundo circuito de refrigerante (10), donde un primer refrigerante en el primer circuito de refrigerante (2) presenta al menos una estructura química que difiere de un segundo refrigerante en el segundo circuito de refrigerante (10), y donde el primer refrigerante en el primer circuito de refrigerante (2) presenta propiedades físicas diferentes con respecto al segundo refrigerante en el segundo circuito de refrigerante (10), caracterizado porque el primer refrigerante comprende propano, y donde el intercambiador de calor intermedio (6) está dispuesto debajo del piso, y donde el segundo circuito de refrigerante (10) comprende al menos otro segundo intercambiador de calor (7) que está diseñado de forma adecuada para refrigerar un refrigerador de una cocina de a bordo y está dispuesto dentro del vehículo.
Description
DESCRIPCIÓN
Vehículo con un sistema frigorífico de dos etapas
La presente invención hace referencia a un vehículo de gran capacidad con al menos una máquina frigorífica con un primer circuito de refrigerante.
En las máquinas frigoríficas para la refrigeración de refrigeradores de una cocina de a bordo de vehículos del transporte de pasajeros hasta el momento se utilizaban refrigerantes para la congelación, como por ejemplo R134a o R404a, cuya utilización está restringida o prohibida debido a su potencial de calentamiento global (valores de Global Warming Potential, abreviado valores GWP, superiores a 150). Otros refrigerantes, como por ejemplo el refrigerante natural propano o flúor olefinas parcialmente halogenadas HFO1234yf o HFO1234ze son inflamables o al salir forman mezclas inflamables con aire y, por tanto, no pueden utilizarse dentro de vehículos.
En el documento DE 196 25 927 A1 se describe un vehículo conforme al género, según el preámbulo de la reivindicación 1 independiente. En los documentos EP 1520737 A1, WO 2007/088012 A1, así como EP 2716480 A1, se describen otros vehículos con máquinas frigoríficas.
El objeto de la presente invención consiste en proponer un vehículo con un sistema frigorífico seguro y respetuoso con el medio ambiente.
Dicha tarea se soluciona mediante el objeto de la reivindicación 1 independiente. En las características de las reivindicaciones dependientes se indican perfeccionamientos y configuraciones de la invención.
Un vehículo de gran capacidad del transporte de pasajeros, según la invención, por ejemplo un vehículo ferroviario, comprende al menos una máquina frigorífica con al menos un primer circuito de refrigerante, donde la máquina frigorífica, junto con el primer circuito de refrigerante, está dispuesta debajo del piso. Según la invención, el vehículo comprende ahora al menos un segundo circuito de refrigerante que está dispuesto al menos parcialmente dentro del vehículo, y al menos un intercambiador de calor intermedio para el intercambio de calor entre el primer circuito de refrigerante y el segundo circuito de refrigerante. Debido a los dos circuitos de refrigerante separados uno de otro puede hablarse también de un sistema frigorífico de dos etapas. El primer circuito de refrigerante en particular se extiende exclusivamente por fuera de un espacio interno del vehículo - especialmente para pasajeros, mientras que al menos una parte del segundo circuito de refrigerante se extiende dentro del vehículo. El intercambiador de calor intermedio está dispuesto debajo del piso, en particular de manera que el primer circuito de refrigerante se encuentra por completo por debajo del piso, de modo que el primer refrigerante es guiado exclusivamente por fuera del espacio interno del vehículo.
En general, las máquinas frigoríficas, en particular sistemas de refrigeración por compresión, denominados a menudo también como sistemas de acondicionamiento de aire, mayormente se basan en un ciclo termodinámico. Un refrigerante, de forma alternada, absorbe calor en el caso de una temperatura reducida y lo libera nuevamente en el caso de una temperatura más elevada. Las máquinas de esa clase trabajan mediante una evaporación y una condensación del refrigerante, que se alternan, o con un medio siempre gaseoso.
En el ciclo, un refrigerante mayormente gaseoso es comprimido por un compresor, donde éste se calienta. En un intercambiador de calor conectado aguas abajo se libera calor hacia el ambiente, debido a lo cual éste se enfría. De este modo, el refrigerante puede permanecer en forma de un gas o se condensa. El intercambiador de calor también se denomina licuefactor. A continuación, el refrigerante líquido es conducido hacia un elemento de regulación, donde su presión se reduce. El refrigerante gaseoso también se expande y continúa enfriándose, por ejemplo en una turbina que puede recuperar una parte de la energía consumida por el compresor. El refrigerante entonces absorbe calor desde el espacio que debe refrigerarse, por ejemplo en un segundo intercambiador de calor, en el segundo caso mediante una evaporación a una temperatura reducida, en un así llamado evaporador, antes de comprimirse nuevamente. De este modo, el ciclo está cerrado.
El proceso también puede diseñarse abierto, en donde se succiona aire desde el ambiente, se comprime, se enfría y se expande, después de lo cual el mismo se suministra al espacio que debe refrigerarse.
Según la invención, el primer circuito de refrigerante está diseñado como un circuito de refrigerante cerrado. El segundo circuito de refrigerante también puede estar diseñado como un circuito de refrigerante cerrado.
El primer circuito de refrigerante puede denominarse circuito primario. El segundo circuito de refrigerante, de manera análoga, puede denominarse como circuito secundario.
La máquina frigorífica está diseñada como sistema de refrigeración por compresión, donde al menos un compresor y al menos un elemento de regulación están dispuestos en el primer circuito de refrigerante. Los compactadores habitualmente se utilizan como compresores, al igual que en un perfeccionamiento de la presente invención. Además, la máquina frigorífica puede presentar un intercambiador de calor en el primer circuito de refrigerante, que actúa en el ambiente del vehículo y, de modo correspondiente, está dispuesto de forma expuesta con respecto al entorno del vehículo, en el vehículo, para liberar calor hacia el entorno, debido a lo cual un primer refrigerante se enfría en el primer circuito de refrigerante. Los refrigerantes también pueden denominarse como medios de refrigeración. Los refrigerantes son sustancias o mezclas de sustancias utilizadas para transportar calor. Un refrigerante líquido, de este modo, al menos en condiciones de laboratorio (20°C, 1013mbar), se encuentra presente en forma líquida. Un refrigerante gaseoso, de modo correspondiente, al menos en condiciones de laboratorio (20°C, 1013mbar), se encuentra presente en forma gaseosa.
Según la invención, en el primer circuito de refrigerante y en el segundo circuito de refrigerante se utilizan refrigerantes distintos unos de otros. El primer y el segundo refrigerante se diferencian en cuanto a su estructura química y en cuanto a sus propiedades físicas.
En particular, el segundo refrigerante no es inflamable. El primer refrigerante en particular presenta un GWB inferior a 150. Según la invención, el primer refrigerante comprende propano. El segundo refrigerante puede estar seleccionado de un grupo de alcoholes. Por ejemplo, el mismo puede comprender un glicol.
La máquina frigorífica puede presentar ahora al menos una bomba de circulación en el primer circuito de refrigerante, para transportar el primer refrigerante en el primer circuito de refrigerante.
Un primer refrigerante, en particular líquido, que circula en el primer circuito de refrigerante, es conducido a través del intercambiador de calor intermedio, como fuente de calor, se calienta, y libera nuevamente el calor absorbido hacia el sistema de refrigeración central de la máquina frigorífica, como disipador térmico. Al sistema de refrigeración central de la máquina frigorífica, junto con el intercambiador de calor central, pertenecen en particular un tercer intercambiador de calor, en un perfeccionamiento al menos un condensador, al menos un compresor y al menos un evaporador. Eventualmente el mismo comprende además un elemento de regulación entre el condensador y el evaporador. Asimismo, éste puede comprender al menos un ventilador.
El segundo circuito de refrigerante puede presentar también al menos una bomba de circulación para transportar un segundo refrigerante en el segundo circuito de refrigerante. La bomba de circulación está desarrollada y diseñada exclusivamente para transportar el segundo refrigerante y no es adecuada para la compresión del segundo refrigerante.
Para la regulación del flujo en el primer refrigerante, a través de al menos un intercambiador de calor intermedio, el vehículo en particular puede presentar al menos una primera válvula que, por ejemplo, puede estar dispuesta antes del intercambiador de calor intermedio predeterminado, en el primer circuito de refrigerante. De forma análoga, para la regulación del flujo en el segundo refrigerante, a través de al menos un intercambiador de calor intermedio, el vehículo puede presentar una segunda válvula que por ejemplo puede estar dispuesta antes del intercambiador de calor intermedio predeterminado, en el segundo circuito de refrigerante.
El segundo circuito de refrigerante, según otro perfeccionamiento, está libre de un compresor y/o libre de un condensador y/o libre de un evaporador. El mismo también puede estar libre de un elemento de regulación.
Además, el segundo circuito de refrigerante comprende al menos otro segundo intercambiador de calor para refrigerar un refrigerador de una cocina de a bordo. El mismo está diseñado de forma adecuada, de modo correspondiente, y está dispuesto dentro del vehículo. También pueden estar proporcionados varios puntos que deben refrigerarse y, con ello, varios segundos intercambiadores de calor.
El intercambiador de calor intermedio, según una forma de ejecución de la invención, está diseñado como recuperador, en particular como intercambiador de calor en contracorriente, de manera que el primer refrigerante y el segundo refrigerante circulan uno delante de otro, en sentido opuesto.
Mediante los dos circuitos de refrigerante separados uno de otro pueden utilizarse refrigerantes con un GWP inferior a 150, sin un peligro adicional para los pasajeros. De este modo, refrigerantes eventualmente inflamables están dispuestos por fuera del área de pasajeros, mientras que dentro sólo pueden utilizarse refrigerantes difícilmente inflamables y, con ello, inofensivos. En el caso de una fuga en el primer circuito de refrigerante, los refrigerantes potencialmente más peligrosos no pueden llegar al interior del vehículo.
La invención admite numerosas formas de ejecución. La misma se explica con mayor detalle mediante la siguiente figura. De manera esquemática, ésta muestra un esquema de conexiones de un sistema frigorífico de dos etapas de un vehículo, según la invención.
El vehículo presenta un piso del vehículo 11 que hacia abajo delimita un espacio interno del vehículo. Exclusivamente por debajo del piso y, con ello, por debajo del piso del vehículo 11, está dispuesta una máquina frigorífica 1 con un primer circuito de refrigerante 2.
En el primer circuito de refrigerante 2 un primer refrigerante es conducido a través de distintos componentes de la máquina frigorífica 1, mediante un sistema de conductos. Aquí está representado solamente un sistema de refrigeración central 3, una primera bomba de circulación 4 para el transporte del primer refrigerante, una primera válvula 5 para otro control del flujo de refrigerante, así como un intercambiador de calor intermedio 6, en el cual se calienta el primer refrigerante.
El sistema de refrigeración central 3 de la máquina frigorífica 1 comprende un cambiador de calor central, por ejemplo en forma de un intercambiador de calor, un condensador, un compresor y un evaporador. El mismo comprende además un elemento de regulación entre el condensador y el evaporador. Asimismo, éste puede comprender al menos un ventilador. El primer refrigerante se enfría mediante el sistema de refrigeración central 3 de la máquina frigorífica 1. El calor, de este modo, en particular se libera hacia al ambiente del vehículo mediante el intercambiador de calor.
Una mayor parte de un segundo circuito de refrigerante 10 se extiende sobre el piso y, con ello, dentro de un área 12 del vehículo que delimita el espacio interno, en particular un espacio para pasajeros, con respecto al ambiente, por ejemplo una obra en bruto del cuerpo del vagón de un vehículo ferroviario.
También en el segundo circuito de refrigerante 10 un segundo refrigerante es conducido a través de distintos componentes, mediante un sistema de conductos. Una segunda bomba de circulación 8 está proporcionada para transporte del segundo refrigerante, así como una primera válvula 9 para otro control del flujo de refrigerante. El primer circuito de refrigerante 2 está conectado al segundo circuito de refrigerante 10 mediante el intercambiador de calor intermedio 6. El segundo refrigerante, en primer lugar, se enfría en el intercambiador de calor intermedio 6. Para ello, el mismo es conducido delante del primer refrigerante, que se calienta debido a ello. En el intercambiador de calor intermedio 6 el calor se transfiere desde el segundo circuito de refrigerante 10 hacia el primer circuito de refrigerante 2. El intercambiador de calor intermedio 6 está diseñado aquí como recuperador en contracorriente. El segundo refrigerante enfriado es suministrado a otro segundo intercambiador de calor 7, aguas abajo, que se utiliza para refrigerar un refrigerador de una cocina de a bordo. Éste a su vez se calienta y para una refrigeración es conducido nuevamente hacia el intercambiador de calor intermedio.
Claims (5)
1. Vehículo de gran capacidad del transporte de pasajeros con al menos una máquina frigorífica (1) con un primer circuito de refrigerante (2), donde la máquina frigorífica (1) está diseñada como sistema de refrigeración por compresión, donde al menos un compresor y al menos un elemento de regulación están dispuestos en el primer circuito de refrigerante (2), donde la máquina frigorífica (1), con el primer circuito de refrigerante (2), está dispuesta debajo del piso, donde un segundo circuito de refrigerante (10) se extiende al menos parcialmente dentro del vehículo y un intercambiador de calor intermedio (6) está proporcionado para el intercambio de calor entre el primer circuito de refrigerante (2) y el segundo circuito de refrigerante (10), donde un primer refrigerante en el primer circuito de refrigerante (2) presenta al menos una estructura química que difiere de un segundo refrigerante en el segundo circuito de refrigerante (10), y donde el primer refrigerante en el primer circuito de refrigerante (2) presenta propiedades físicas diferentes con respecto al segundo refrigerante en el segundo circuito de refrigerante (10), caracterizado porque el primer refrigerante comprende propano, y donde el intercambiador de calor intermedio (6) está dispuesto debajo del piso, y donde el segundo circuito de refrigerante (10) comprende al menos otro segundo intercambiador de calor (7) que está diseñado de forma adecuada para refrigerar un refrigerador de una cocina de a bordo y está dispuesto dentro del vehículo.
2. Vehículo según la reivindicación 1, caracterizado porque el segundo circuito de refrigerante (10) está libre de un compresor y/o libre de un elemento de regulación.
3. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el segundo circuito de refrigerante (10) comprende al menos una bomba de circulación (8) para transportar un segundo refrigerante en el segundo circuito de refrigerante (10).
4. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el segundo refrigerante está seleccionado de un grupo de alcoholes.
5. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segundo circuito de refrigerante (10) está cerrado.
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