FR2933482A3

FR2933482A3 - Refrigeration station for e.g. super market, has mono tube circuit in series with liquid pump to cool refrigerant and defrost via hot gas, and application program interface managing condensation temperature and sub cooling of refrigerant

Info

Publication number: FR2933482A3
Application number: FR0803764A
Authority: FR
Inventors: Kevin Rohart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-08

Abstract

The station has compressors (b) working in total or partial booster or in mono stage based on parameters of an application program interface (3). A mono tube circuit is in series with a liquid pump (a) for cooling refrigerant e.g. ammonia, and secondary refrigerant and for defrosting through hot gas. The interface manages condensation temperature and sub cooling of refrigerant. The pump sends cooling fluid to an evaporator (5-30). The interface opens or closes bypass control valves (23-25) in partial booster phase. The valves are closed, and compressed gas passes via check valves (20-22).

Description

La présente invention concerne une centrale frigorifique employant le fluide CO 2 ou autre similaire , d'une façon originale , fiable , The present invention relates to a refrigeration plant employing CO 2 fluid or the like, in an original, reliable manner,

économique et dont les circuits sont mono tube série , la compression se fait en BOOSTER soit total ou partiel ou mono étagé , avec un dégivrage par gaz chaud très économique et performant , les centrales existantes emploient des fluides réfrigérants HCFC et HFC qui ont un effet désastreux sur notre environnement , le CO2 (GWP 1) a un très faible impact sur l'environnement pour ne pas dire nul , plus de 3000 fois moins que le plus nocif des fluides employé dans les centrales existantes . economical and whose circuits are mono-series series, the compression is done in BOOSTER is total or partial or single stage, with a defrosting by hot gas very economical and efficient, the existing power plants use coolants HCFC and HFC which have a disastrous effect on our environment, CO2 (GWP 1) has a very low environmental impact, not to mention zero, more than 3000 times less than the most harmful fluids used in existing plants.

Le circuit bi tube des centrales existantes oblige a employer une plus grande longueur de tube de gros diamètre en cuivre , ce montage coûte cher , la centrale présentée emploie du tube en acier , donc moins cher et surtout moins long de par les circuits mono tubes , et l'emploi d'une pompe de circulation réduit le diamètre des tubes ce qui accentue encore l'économie . The bi-tube circuit of existing plants requires a greater length of large diameter copper tube, this assembly is expensive, the plant presented employs steel tube, so cheaper and especially less long by the single-tube circuits, and the use of a circulation pump reduces the diameter of the tubes which further increases the economy.

Le dégivrage par gaz chaud de par ses performances et sa souplesse , fait économiser les kilowatts nécessaires au dégivrage électrique couramment employé dans les installations existantes , la performance du dégivrage et sa gestion souple , permet également de diviser par 10 le nombre de dégivrage par semaine , le dégivrage par gaz chaud employé ne consomme aucune énergie supplémentaire , car les calories nécessaire au dégivrage proviennent de la charge thermique due a la réfrigération des autres postes et du réchauffement du condenseur . The hot gas defrost, thanks to its performance and flexibility, saves the kilowatts required for the electrical defrosting commonly used in existing installations, the defrosting performance and its flexible management, also allows to divide by 10 the number of defrost per week, the hot gas defrost used consumes no additional energy, because the calories required for defrost come from the heat load due to the refrigeration of other stations and the heating of the condenser.

Le CO2 nécessite afin d'obtenir une performance optimale qu'un sous refroidissement du fluide soit effectué , notre centrale comporte donc un sous refroidisseur très performant , original et compact , qui a fait d'ailleurs l'objet d'un dépôt de brevet séparé . In order to achieve optimum performance, CO2 requires that a sub-cooling of the fluid be carried out, so our plant has a very powerful, original and compact sub-cooler, which has been the subject of a separate patent application. .

La centrale présentée est gérée par un automate programmable API afin d'optimiser au maximum ses performances , et de permettre la télégestion par l'intermédiaire d'une ligne téléphonique ou par intemet et l'impression sur papier des paramètres et résultats . Cette centrale a également la particularité de gérer l'ensemble des besoins du site et de permettre l'emploi de 1 a 4 températures différentes , même plus si besoin était , avec plus de sécurité de fiabilité et de performances que les centrales existantes . The presented control unit is managed by an PLC programmable controller in order to optimize its performance, and to allow remote management via a telephone line or by Internet and paper printing of parameters and results. This plant also has the particularity to manage all the needs of the site and to allow the use of 1 to 4 different temperatures, even more if necessary, with more security of reliability and performance than existing plants.

Cette centrale peut fonctionner soit en compression BOOSTER en totale ou partielle ou classique mono étagée et ceci automatiquement comme il sera décris , grâce a une conception originale de la distribution des gaz de refoulement et d'aspiration et la gestion par API . L'été la condensation a eau de forage permet de limiter la température des gaz de refoulement a une valeur permettant de ne pas réduire le rendement a une valeur trop faible , le CO2 ayant une température critique beaucoup plus basse que la plupart des fluides Existant , une température de condensation élevée ferait baisser considérablement le rendement EER et le COP de cette centrale , la HP flottante grâce au condenseur a air l'hiver par temps froid , gérée par l'API , contribue également a ce rendement très élevé . This plant can operate either in total or partial BOOSTER compression or conventional single stage and this automatically as it will be described, thanks to an original design of the distribution of discharge and suction gases and management by API. In the summer, the condensation with drilling water makes it possible to limit the temperature of the discharge gases to a value allowing not to reduce the yield to a value too low, the CO2 having a critical temperature much lower than most Existing fluids, a high condensing temperature would considerably reduce the EER efficiency and the COP of this plant, the HP floating thanks to the cold weather winter air conditioner, managed by the API, also contributes to this very high efficiency.

Le montage d'un désurchauffeur permet d'obtenir en sortie des températures de l'ordre de 50°C , ce qui rend possible malgré la température de compression basse , d'employer l'eau de refroidissement des gaz de surchauffe pour chauffer des locaux ou de l'eau chaude sanitaire , le CO2 ayant la particularité et l'avantage pour la récupération de l'énergie d'avoir dans sa phase de condensation un pourcentage élevé de surchauffe de l'ordre de 40 %, l'API contrôle également au moment opportun les température de condensation en fonction des besoins et du rendement souhaité , de plus l'API permet d'enregistrer ou de garder en mémoire les paramètres de cette centrale et de l'exploitation , afin de régler ou de contrôler en permanence celle ci afin d'obtenir et de maintenir a chaque instant les sécurités , un rendement et un fonctionnement optimum . The assembly of a desuperheater makes it possible to obtain at the output temperatures of the order of 50 ° C., which makes it possible, despite the low compression temperature, to use the superheat gas cooling water to heat the premises. or domestic hot water, CO2 having the particularity and the advantage for the recovery of the energy to have in its phase of condensation a high percentage of overheating of the order of 40%, API also controls at the right moment the condensing temperature according to the needs and the desired efficiency, moreover the PLC allows to record or to keep in memory the parameters of this central and the exploitation, in order to regulate or to control it permanently in order to obtain and maintain safety, performance and optimum operation at all times.

La construction compacte de cette centrale est également un atout pour sa commercialisation , sa fabrication est également facilitée et les temps de montage et de raccordement sur le site réduits au maximum , étant assemblée en totalité en atelier sa fiabilité et son étanchéité est assurée , comme il a été dis précédemment une fuite de gaz éventuelle n'a que peu d'incidence sur l'environnement , néanmoins toute perte de fluide est a éviter car ceci est synonyme de pannes et de perturbation dans le cycle d'exploitation , de plus bien que te CO2 soit un fluide courant et peu cher , le gaspillage est toujours synonyme de consommation d'énergie inutile , due a la mise en oeuvre et a la distribution de ce fluide , et également aux déplacements pour résorber la panne . The compact construction of this plant is also an asset for its marketing, its manufacture is also facilitated and assembly time and connection to the site reduced to the maximum, being assembled in the whole workshop its reliability and tightness is ensured, as it has been said previously a possible gas leak has little impact on the environment, however any loss of fluid is to be avoided because this is synonymous with breakdowns and disruption in the operating cycle, more than CO2 is a common and inexpensive fluid, the waste is always synonymous with unnecessary energy consumption, due to the implementation and distribution of this fluid, and also the movement to reduce the failure.

La centrale est également équipée d'un condenseur a air (G) ce qui permet les jours de grand froid quand les besoins le permettent de réduire considérablement la température de condensation et de sous refroidissement, sous certaines conditions de température la pompe de forage (F ) est arrêtée , les températures de condensation et de sous refroidissement sont gérées par (3) ce montage permet d'augmenter très sensiblement le EER et le COP et de réduire les consommations et les temps de marche , tout en conservant et même en améliorant les températures d'exploitation . The plant is also equipped with an air condenser (G) which allows cold days when the needs allow it to significantly reduce the temperature of condensation and subcooling, under certain temperature conditions the drilling pump (F). ) is stopped, the temperatures of condensation and subcooling are managed by (3) this assembly makes it possible to very substantially increase the EER and the COP and to reduce the consumptions and the walking times, while preserving and even improving the operating temperatures.

La pompe ( a) envoie le fluide refroidi finalement en (10) a l'évaporateur ( 5 -30) le ventilateur réchauffe la batterie et refroidis l'ambiance , le fluide réchauffé de quelques degrés passe par l'évaporateur ( 5 -25 ) puis en ( 5 -15 ) ou le même processus se produit , ensuite le fluide arrive en (5 - 5 ) sa température a augmenté mais l'écart est encore suffisant pour abaisser la température de l'ambiance , par la position de la vanne (13 ) le fluide passe dans l'évaporateur ( 7 ) ou sa température est amenée a -5 °C le fluide propulsé par la pompe (a) passe au travers des vannes (14-15-16 ) dont la direction est gérée par (3 ) il passe de ce fait dans ( 8 -9-10) et rejoint de nouveau a bonne température l'entrée de la pompe (a) et le cycle continue , la vitesse de la pompe , donc son débit de même que les températures des évaporateurs ( 7-8-9-10) et (5 ) sont contrôlés par l'API (3) la vitesse de rotation , donc le rendement volumétrique des compresseurs ( b ) est également géré par l'API ( 3) l'armoire électrique (4) gérée par l'API (3 ) sert de commande et de protection a l'ensemble des composants de cette centrale , les jonctions des tuyauteries sur le schéma N° 1 sont repérées par ( O) . Quand une ou plusieurs températures des postes , en cascade (5-30 a 5 -5 ) est satisfaisante l'API ( 3) change la direction du fluide au travers des vannes (13-14-15-16 ) vers la pompe ( a) afin d'acheminer le fluide a température adéquate aux évaporateurs (5) en demande de froid , cette particularité évite de refroidir les évaporateurs a une température trop basse , donc plus économiquement , les ventilateurs des évaporateurs non concernés par une demande de froid sont arrêtés , dans ces conditions le fluide ne fait que traverser l'évaporateur sans abaisser la température de l'enceinte considérée le tout géré par ( 3) . The pump (a) sends the cooled fluid finally in (10) to the evaporator (5 -30) the fan heats the battery and cooled the environment, the heated fluid a few degrees goes through the evaporator (5 -25) then in (5 -15) or the same process occurs, then the fluid arrives at (5 - 5) its temperature has increased but the difference is still sufficient to lower the temperature of the atmosphere, by the position of the valve (13) the fluid passes into the evaporator (7) or its temperature is brought to -5 ° C the fluid propelled by the pump (a) passes through the valves (14-15-16) whose direction is managed by (3) it then passes in (8-9-10) and rejoins at the right temperature the pump inlet (a) and the cycle continues, the speed of the pump, thus its flow as well as the evaporator temperatures (7-8-9-10) and (5) are controlled by the API (3) rotational speed, thus the volumetric efficiency of the compressors (b) is also managed by the PLC (3) the electrical cabinet (4) managed by the PLC (3) serves as a control and protection for all the components of this plant, the pipe connections on the diagram No. 1 are marked with (O). When one or more temperatures of the stations, in cascade (5-30 to 5 -5) is satisfactory the API (3) changes the direction of the fluid through the valves (13-14-15-16) towards the pump (a ) in order to convey the fluid at the appropriate temperature to the evaporators (5) in cold demand, this feature avoids cooling the evaporators to a temperature too low, so more economically, the fans of the evaporators not concerned by a request for cold are stopped under these conditions the fluid is only through the evaporator without lowering the temperature of the chamber considered all managed by (3).

Exemple , si seul l'évaporateur ( 5 -5 ) est en demande de froid les vanne (14 -15 - 16) des évaporateurs (8-9-10) se ferment , le fluide passe de ce fait par le tube de dérivation (C) vers la pompe (a) le fluide ne travers plus les évaporateurs (8-9-10) le même processus interviens pour chaque température de mandée par (3 ) qui ferme ou ouvre en alternance les vannes (14 a 16) et met en service les ventilateurs de ( 5-5 a 5-30) et contrôle la marche des compresseurs considérés (bl a b 4) suivant la température demandée et le poste en demande de froid , quand la demande de froid est totale le fluide refroidi traverse les évaporateurs ( 7 a 10 ) et ( 5 -30 a 5 - 5 ) et les vannes (13 a 16) sont ouvertes , comme décris précédemment , les compresseurs (b 1 a b 4) tournent en alternance . L'alimentation en cacade des évaporateurs ( 7-8-9-10 ) est faite par le refroidisseur de liquide bouteille tampon et son filtre ( 6) par l'intermédiaire de la vanne magnétique (12 ) qui est ouverte par ( 3 ) dés qu'il y a une demande de froid , le niveau de liquide des évaporateurs ( 7 a 10 ) est assuré par les régleurs de niveau mécaniques ou électroniques (11) . For example, if only the evaporator (5 -5) is in cold demand the valves (14 -15 - 16) of the evaporators (8-9-10) close, the fluid thus passes through the bypass tube ( C) to the pump (a) the fluid no longer passing through the evaporators (8-9-10) the same process occurs for each temperature mandea by (3) which closes or alternately opens the valves (14 to 16) and sets in operation the fans (5-5 to 5-30) and control the running of the compressors considered (bl ab 4) according to the required temperature and the station in demand of cold, when the demand for cold is total the cooled fluid passes through the evaporators (7 to 10) and (5 -30 to 5 - 5) and the valves (13 to 16) are open, as previously described, the compressors (b 1 ab 4) rotate alternately. The evaporator (7-8-9-10) is fed by the buffer bottle cooler and its filter (6) via the magnetic valve (12) which is opened by (3) dice. that there is a cold demand, the liquid level of the evaporators (7 to 10) is ensured by the mechanical or electronic level regulators (11).

En phase dégivrage la vanne (13) commandée par (3) dirige les gaz chauds venant de (2) en cacade vers les évaporateurs (5-5 a 5-30 ) la vanne (12 ) est ouverte dirigeant les gaz venant de ( G / 6 ) vers ( b 1) les gaz chauds dégivrent a mesure les évaporateurs ( 5 ) du plus chaud au plus froid , dés que la température de l'évaporateur a atteint une température supérieure a l'ambiance de l'enceinte a refroidir le ventilateur est arrêté afin de ne pas réchauffer les produits , le tout est géré par (3) la pompe (a) est a l'arrêt les clapets (27 et 28 ) empêchent les gaz de migrer vers (7-8-9-10) les gaz refroidis passent par la vanne (17) et retournent en ( G ) pour y être réchauffés et alimenter le compresseur (lai) les compresseurs (b2-b3-b4 ) et les vannes (14-15-16 ) et les températures de dégivrage sont gérées par (3) le cycle continue tant que tous les évaporateurs ne sont pas dégivrés en totalité , quand le cycle de réfrigération In the defrosting phase the valve (13) controlled by (3) directs the hot gases from (2) in a cocoon to the evaporators (5-5 to 5-30) the valve (12) is open directing the gases coming from (G / 6) to (b 1) the hot gases defrost the evaporators (5) from the warmest to the coldest, as soon as the temperature of the evaporator has reached a temperature higher than the environment of the enclosure to cool the fan is stopped so as not to heat the products, all is managed by (3) the pump (a) is at a standstill the valves (27 and 28) prevent the gases from migrating to (7-8-9-10 ) the cooled gases pass through the valve (17) and return to (G) to be heated and supply the compressor (lai) the compressors (b2-b3-b4) and the valves (14-15-16) and the temperatures defrost are managed by (3) the cycle continues until all evaporators are fully defrosted, when the refrigeration cycle

recommence les ventilateurs des enceintes considérées ne tournent pas tant que la température des évaporateurs (5) n'est pas descendue de 5°C au dessous de l'ambiance que ces évaporateurs sont destinés a refroidir . La phase de compression également gérée par (3) peut fonctionner en BOOSTER total ou partiel ou en mono étagé . again the fans of the considered speakers do not rotate until the temperature of the evaporators (5) is lowered by 5 ° C below the atmosphere that these evaporators are intended to cool. The compression phase, also managed by (3), can operate as a total or partial BOOSTER or as a single stage.

En phase BOOSTER total , les gaz du compresseur (b4) passent par la vanne (25) ouverte par (3) et sont injectés dans l'aspiration de (b3) qui envoie ses gaz au travers de (24) dans l'aspiration de (b2) qui passe ses gaz au travers de (23) vers l'aspiration de (bl) qui lui comprime la totalité des gaz dans (2) , dans cette phase les clapets (20-21-22 ) sollicités a contre sens ne laissent pas passer les gaz de compression , après enlèvement en (2 ) de la chaleur de surchauffe les gaz désurchauffés passent en (1) qui condense les gaz et les amène en phase liquide pour leur exploitation en passant éventuellement par temps froid par ( G) , le tout toujours géré par (3) . In total BOOSTER phase, the compressor gases (b4) pass through the valve (25) opened by (3) and are injected into the suction of (b3) which sends its gases through (24) into the suction of (b2) which passes its gas through (23) towards the suction of (bl) which compresses all the gases in (2), in this phase the valves (20-21-22) solicited against the direction does not do not allow to pass the compression gases, after removal in (2) of the superheating heat the desuperheated gases pass in (1) which condenses the gases and brings them to the liquid phase for their exploitation possibly passing in cold weather by (G) , all still managed by (3).

En phase BOOSTER partielle l'API (3) ouvre ou ferme alternativement les vannes de dérivation (23-24-25) en fonction des besoins et des impératifs de rendement et de maintient des températures de l'exploitation , de ce fait les gaz comprimés passent alternativement par les vannes (23-24-25) ou les clapets (20-21-22) . In partial BOOSTER phase the API (3) alternately opens or closes the bypass valves (23-24-25) according to the needs and requirements of efficiency and maintains operating temperatures, thus the compressed gases pass alternately through the valves (23-24-25) or the valves (20-21-22).

En phase mono étagée toutes les vannes ( 23-24-25) sont fermées et la totalité des gaz comprimés passent par les clapets ( 20-21-22) . La condensation se fait par la circulation de l'eau du forage ( E) refoulée par la pompe (F ) au travers de (1) et de (2 ) elle retourne réchauffée au forage de rejet ( D) la vanne ( 26 ) est ouverte avec ou non le condenseur ( G) , le tout est géré par (3) . In the single-stage phase, all the valves (23-24-25) are closed and all the compressed gases pass through the valves (20-21-22). The condensation is done by the circulation of the water of the borehole (E) discharged by the pump (F) through (1) and (2) it returns warmed to the discharge bore (D) the valve (26) is open with or without the condenser (G), the whole is managed by (3).

En phase chauffage ( C) la vanne ( 26 ) étant fermée l'eau véhiculée par le circulateur de l'exploitation , hors sujet , revient refroidie et passe au travers de (19) et le court circuit est empêché par (18 ) réchauffée elle repart vers (C ) pour l'exploitation . Cette centrale frigorifique de par sa conception et sa gestion entièrement électronique pointue , son économie de mise en oeuvre et d'exploitation et son très faible impact sur l'environnement , ne peut que s'imposer dans le contexte actuel d'économie d'énergie et de respect de l'environnement , de par la multiplicité de ses points forts , elle sera facilement commercialisable aussi bien dans les grandes ou moyenne surfaces de vente , que dans l'industrie de même qu'a l'exportation . In the heating phase (C) the valve (26) being closed the water conveyed by the circulator of the farm, off subject, returns cooled and passes through (19) and the short circuit is prevented by (18) warmed it goes back to (C) for exploitation. Thanks to its design, its highly electronic management, its economy of implementation and operation and its very low impact on the environment, this cooling plant can only be essential in the current context of energy saving. and of respect for the environment, by the multiplicity of its strong points, it will be easily marketable as well in the large or average surfaces of sale, as in the industry as well as the export.

Claims

CLAIMS1 Refrigeration plant for cooling air or fluids at positive and negative temperatures, characterized in that it comprises a compression circuit that can automatically work in total booster or partial or single stage according to the parameters of the API, and for the cooling of refrigerants and coolant and also for the hot gas defrosting it comprises a series single tube circuit with liquid pump, while using the CO2 fluid or NH3 or any other gas of interest from the energy point of view or environmental, condensation and subcooling being air-water or combined, with exploitation of the energy recovered for heating. 2 .Device according to claim 1, characterized in that the cooling circuit of the refrigerant (6/12 / Il / 7/14/1 l / 8/15/11/9/16/1 1/10/27 / a ) is monotube series. Device according to Claim 1 or 2, characterized in that the carrier circuit (a / 5-30 / 5-25 / 5-15 / 5-5 / 13) is a single series tube 4 Device according to Claim 1 or 2 or 3 in that the defrosting circuit 2/13 / 5-5 / 5-15 / 5-25 / 5-30 / 17 / G / 6/12/11/7/6 / bl) is a single series tube. 5 Device according to claim 1 characterized in that the condensation circuit (E / F / 18/1/2/26 / D) and under cooling (17 / G / 6/12) is also monotube series. 6 Device according to claim 1 characterized in that the compression circuit (bl / b2 / b3 / b4 / 20/21/22/23/24/25) can work in total booster or partial and in single step automatically. 7 Device according to claim 1 and 6 characterized in that in case of failure or stopping of any of the compressors (bl / b2 / b3 / b4) or valves23 / 24/25) the circuit adapts automatically through the flaps (20/21/22/23 all managed by (

3) as well as temperatures in the same way, with priorities and an adjustment of the total power. 8 Device according to claim 1 and 5 in that the use of a desuperheater (2) allows to operate a heating circuit (19/26 / C). 9 Device according to claim 1 characterized in that the condensation circuit is a water of drilling or air and combined (E / F / 18/1/2/26 / D / 17 / G / 6/12) 10 Device according to claim 1 and 2 characterized in that the cold refrigerant circuit has shunts (14 or 15 or 16 to C / 28 / a) 11 device according to claim 1 and the others characterized in that it comprises a management API integral (3)