FR2976282A1 - Installation, useful for treating water, comprises tank containing water, device to blow air into tank, absorption refrigeration machine, and equipment area in which air blowing device is mounted, where machine comprises condenser - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne une installation de traitement d'eau. Une installation de traitement d'eau connue de l'état de la technique comporte un bassin contenant ladite eau. L'installation est équipée d'un dispositif d'insufflation d'air fluidiquement raccordé à un diffuseur immergé au sein du bassin. Le dispositif comprend par exemple au moins un compresseur, un turbo-compresseur ou un surpresseur à air En conditions d'utilisation, l'air insufflé par le dispositif présente une température de l'ordre de 100°C. Une telle température est bénéfique pour catalyser des réactions biologiques se produisant au sein du bassin. En revanche, cet air chaud engendre des contraintes mécaniques sur le diffuseur qu'il est souhaitable de limiter. D'autre part, en conditions d'utilisation le dispositif d'insufflation s'échauffe, par exemple par effet joule. Si ce dernier est logé au sein d'un local technique, il est nécessaire de réfrigérer le local de manière à éviter une dégradation des pièces constitutrices du dispositif par échauffement. Il est déjà connu d'équiper un local technique avec une machine frigorifique du type à compression mécanique. Un tel type de machine frigorifique engendre une consommation énergétique additionnelle qu'il est souhaitable de minimiser. L'invention vise à ainsi pallier ces inconvénients. L'invention concerne ainsi une installation de traitement d'eau comportant : - un bassin contenant ladite eau ; et - un dispositif d'insufflation d'air au sein dudit bassin ; caractérisée ce que l'installation est équipée d'une machine frigorifique à sorption comportant: - un concentrateur comprenant un premier circuit agencé pour capter les calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation et céder ces calories à une composition comportant un sorbant et un fluide réfrigérant, de manière à entrainer la vaporisation d'une partie du fluide réfrigérant ; - un condenseur comprenant un deuxième circuit agencé pour capter des calories du fluide réfrigérant vaporisé, de manière à entrainer sa 35 liquéfaction, et dissiper ces calories, au moins en partie, au sein du bassin; - un évaporateur comprenant un troisième circuit agencé pour capter les calories de l'air à l'admission du dispositif d'insufflation et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé de manière à entraîner sa vaporisation ; et - un absorbeur ou un adsorbeur contenant un sorbant pour absorber ou adsorber le fluide réfrigérant vaporisé. La machine frigorifique à sorption est agencée pour récupérer les calories de l'air au refoulement du dispositif, ce qui permet de réfrigérer l'air insufflé au sein du bassin. Ces calories récupérées apportent l'énergie nécessaire à la machine à sorption pour réfrigérer l'air à l'admission du dispositif d'insufflation. Ainsi, le risque de surchauffe du dispositif, et par la même le risque de dégradation des pièces constitutrices du dispositif par échauffement sont limités. En outre, les calories formées par la machine frigorifique sont dissipées au sein du bassin, et permettent de catalyser les réactions biologiques mises en oeuvre. Les calories dissipées par la machine à sorption sont valorisées. Ainsi, la machine frigorifique à sorption permet de valoriser l'ensemble des calories captées par les différents circuits. The present invention relates to a water treatment plant. A water treatment installation known from the state of the art comprises a basin containing said water. The installation is equipped with an air blowing device fluidly connected to a diffuser immersed in the basin. The device comprises for example at least one compressor, a turbocharger or an air blower In conditions of use, the air blown by the device has a temperature of the order of 100 ° C. Such a temperature is beneficial for catalyzing biological reactions occurring within the basin. On the other hand, this hot air generates mechanical stresses on the diffuser which it is desirable to limit. On the other hand, under conditions of use, the insufflation device heats up, for example by joule effect. If it is housed in a technical room, it is necessary to refrigerate the room so as to avoid degradation of the component parts of the device by heating. It is already known to equip a technical room with a mechanical compression type refrigerating machine. Such a type of refrigerating machine generates an additional energy consumption which it is desirable to minimize. The invention aims to overcome these disadvantages. The invention thus relates to a water treatment installation comprising: a basin containing said water; and an air blowing device within said basin; characterized in that the plant is equipped with a sorption refrigerating machine comprising: - a concentrator comprising a first circuit arranged to capture the calories of the air at the discharge of the insufflation device and to give these calories to a composition comprising a sorbent and a cooling fluid, so as to cause the vaporization of a portion of the refrigerant fluid; a condenser comprising a second circuit arranged to capture calories from the vaporized coolant, so as to cause its liquefaction, and dissipate these calories, at least in part, within the basin; an evaporator comprising a third circuit arranged to capture the calories of the air at the intake of the insufflation device and to transfer these calories to the condensed refrigerant so as to cause its vaporization; and an absorber or adsorber containing a sorbent for absorbing or adsorbing the vaporized refrigerant. The sorption refrigerating machine is arranged to recover the calories from the air at the discharge of the device, which allows to refrigerate the air blown into the basin. These recovered calories provide the energy necessary for the sorption machine to cool the air at the intake of the insufflation device. Thus, the risk of overheating of the device, and therefore the risk of degradation of the component parts of the device by heating are limited. In addition, the calories formed by the refrigerating machine are dissipated within the basin, and can catalyze the biological reactions implemented. The calories dissipated by the sorption machine are valued. Thus, the sorption refrigerating machine makes it possible to value all the calories captured by the different circuits.
Enfin, la machine frigorifique à sorption présente une consommation énergétique quasi-nulle ce qui permet de minimiser la consommation énergétique de l'installation. L'installation selon l'invention peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Finally, the sorption refrigeration machine has a virtually zero energy consumption which minimizes the energy consumption of the installation. The installation according to the invention may comprise one or more of the following characteristics.
Dans une forme d'exécution, l'installation comporte un local technique au sein duquel est logé le dispositif d'insufflation, et le troisième circuit est agencé pour réfrigérer ce local technique. Avantageusement, l'absorbeur ou l'adsorbeur comprend un quatrième circuit agencé pour capter des calories dégagées par l'absorption ou l'adsorption du fluide réfrigérant vaporisé, par l'absorbant ou l'adsorbant, et dissiper ces calories au sein du bassin de manière à chauffer ladite eau. L'absorption ou l'adsorption étant des réactions exothermiques, en dissipant les calories dégagées par ces réactions, le rendement de la machine frigorifique est amélioré tout en augmentant la quantité de calories dissipées au sein du bassin. In one embodiment, the installation comprises a technical room in which is housed the insufflation device, and the third circuit is arranged to refrigerate this room. Advantageously, the absorber or the adsorber comprises a fourth circuit arranged to capture the calories released by the absorption or adsorption of the vaporized refrigerant, by the absorbent or the adsorbent, and dissipate these calories within the pool of to heat said water. The absorption or adsorption being exothermic reactions, by dissipating the calories released by these reactions, the efficiency of the refrigerating machine is improved while increasing the amount of calories dissipated within the basin.
De préférence, le quatrième circuit est fluidiquement raccordé au deuxième circuit. Suivant une caractéristique, le premier circuit comprend un premier échangeur thermique pour capter une première partie des calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation ; et le troisième circuit comprend un second échangeur thermique, disposé en aval du premier échangeur thermique, pour capter une seconde partie des calories de l'air au refoulement du dispositif d'insufflation. Un tel agencement permet de minimiser la température de l'air 10 insufflé au sein du bassin. Avantageusement, le deuxième circuit ou le quatrième circuit est agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein d'un local technique ou d'habitation de manière à le chauffer. Toujours de manière avantageuse, l'installation comprend un 15 dispositif de séchage thermique des boues, et le deuxième circuit ou le quatrième circuit est agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein de ce dispositif de manière à sécher thermiquement lesdites boues. Ainsi, les calories dissipées par le deuxième ou le quatrième circuit sont valorisées. 20 Suivant une caractéristique, le bassin contient en outre un complexe bactérien pour la mise en oeuvre d'un traitement biologique de ladite eau. Suivant une autre caractéristique, les premier, deuxième et troisième circuits comprennent au moins une tubulure réalisée en un matériau 25 thermiquement conducteur, et un fluide caloporteur circulant au sein de cette tubulure. Enfin, dans sa forme d'exécution préférée la machine frigorifique est une machine frigorifique à absorption. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui 30 suit en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution d'une installation de traitement d'eau selon l'invention: Figure 1 en est une illustration schématique ; et Figure 2 est une illustration partielle d'une machine à absorption 35 équipant l'installation de la figure 1. Preferably, the fourth circuit is fluidly connected to the second circuit. According to one characteristic, the first circuit comprises a first heat exchanger for capturing a first portion of the calories of the air at the discharge of the insufflation device; and the third circuit comprises a second heat exchanger, disposed downstream of the first heat exchanger, for capturing a second portion of the calories of the air at the discharge of the insufflation device. Such an arrangement makes it possible to minimize the temperature of the air blown into the pool. Advantageously, the second circuit or the fourth circuit is arranged to dissipate some of the calories captured in a technical room or dwelling so as to heat it. Still advantageously, the plant comprises a device for thermal sludge drying, and the second circuit or the fourth circuit is arranged to dissipate a portion of the calories captured within this device so as to thermally dry said sludge. Thus, the calories dissipated by the second or the fourth circuit are valued. According to one feature, the basin further contains a bacterial complex for carrying out a biological treatment of said water. According to another characteristic, the first, second and third circuits comprise at least one tubular made of a thermally conductive material, and a heat transfer fluid circulating within this tubing. Finally, in its preferred embodiment the refrigerating machine is an absorption refrigerating machine. The invention will be better understood on reading the description which follows with reference to the appended schematic drawing showing, by way of nonlimiting example, an embodiment of a water treatment plant according to the invention: Figure 1 is a schematic illustration; and Figure 2 is a partial illustration of an absorption machine 35 equipping the installation of Figure 1.
La figure 1 illustre une installation 1 de traitement d'eau selon l'invention. Cette installation 1 comporte : - un bassin 2 contenant de l'eau et un complexe bactérien pour le traitement biologique de cette eau ; - un dispositif 4 d'insufflation d'air au sein du bassin 2 ; - un dispositif 6 de séchage thermique de boues ; et - une machine 8 frigorifique à absorption. Dans la forme d'exécution illustrée, le dispositif 4 est un compresseur à air est logé au sein d'un local technique 10. Ce dispositif 4 est raccordé à un conduit d'entrée 14 conduisant de l'air à l'admission du dispositif 4, et un conduit de sortie 16 conduisant l'air refoulé par le dispositif 4 à un diffuseur 12 immergé au sein du bassin 2. Le conduit de sortie 16 comprend une dérivation 18 et des vannes 20 pour interdire, et en alternance autoriser, la circulation de l'air refoulé au 15 sein de cette dérivation 18. La machine 8 comporte un concentrateur 22, un condenseur 24, un évaporateur 26, et un absorbeur. 28 Le concentrateur 22 contient une composition 30 d'un absorbant et d'un fluide réfrigérant. A titre d'exemple, l'absorbant comprend du bromure de 20 Lithium et le fluide réfrigérant comprend de l'eau. Le concentrateur 22 est fluidiquement raccordé au condenseur 24 par une canalisation 32, et à l'absorbeur 28 par une canalisation 34. Le concentrateur 22 comprend un premier circuit agencé pour capter une partie des calories de l'air au refoulement du dispositif 4 et céder 25 ces calories à la composition 30 de manière à entrainer la vaporisation d'une partie du fluide réfrigérant. A cet effet, le premier circuit 36 comprend : - un échangeur thermique 38 disposé au sein du conduit de sortie 16; 30 - une tubulure 40 en matériau thermiquement conducteur au sein duquel circule un fluide caloporteur ; - une pompe 42 pour entrainer ledit fluide caloporteur. Le condenseur 24 est fluidiquement raccordé à l'évaporateur 26 par une canalisation 44. Le condenseur 24 est maintenu à haute pression, 35 c'est-à-dire comprise entre 1 kPa et 1 OkPa. FIG. 1 illustrates a water treatment installation 1 according to the invention. This installation 1 comprises: - a basin 2 containing water and a bacterial complex for the biological treatment of this water; a device 4 for blowing air into the basin 2; a device 6 for thermal sludge drying; and an absorption refrigerating machine. In the embodiment shown, the device 4 is an air compressor is housed in a technical room 10. This device 4 is connected to an inlet duct 14 leading air to the inlet of the device 4, and an outlet duct 16 conducting the air discharged by the device 4 to a diffuser 12 immersed in the basin 2. The outlet duct 16 comprises a bypass 18 and valves 20 to prohibit, and alternatively allow, the The machine 8 has a concentrator 22, a condenser 24, an evaporator 26, and an absorber. The concentrator 22 contains a composition of an absorbent and a coolant. By way of example, the absorbent comprises lithium bromide and the coolant comprises water. The concentrator 22 is fluidly connected to the condenser 24 via a pipe 32, and to the absorber 28 via a pipe 34. The concentrator 22 comprises a first circuit arranged to capture a portion of the calories from the air at the discharge of the device 4 and to yield These calories to the composition 30 so as to cause the vaporization of a portion of the coolant. For this purpose, the first circuit 36 comprises: a heat exchanger 38 disposed within the outlet duct 16; A tubing 40 of thermally conductive material in which circulates a heat transfer fluid; a pump 42 for driving said coolant. Condenser 24 is fluidly connected to evaporator 26 via line 44. Condenser 24 is maintained at high pressure, i.e., between 1 kPa and 1 kPa.
Le condenseur 24 comprend un deuxième circuit 46 agencé pour capter des calories du fluide réfrigérant vaporisé par le concentrateur 22, de manière à entrainer sa liquéfaction, et dissiper ces calories au sein du bassin 2, et du dispositif 6. The condenser 24 comprises a second circuit 46 arranged to capture calories from the refrigerant vaporized by the concentrator 22, so as to cause its liquefaction, and dissipate these calories within the basin 2, and the device 6.
A cet effet, le deuxième circuit 46 comprend : - des échangeurs thermiques 48, 50 disposés, respectivement, au sein du bassin 2 et au sein du dispositif 6 ; - une tubulure 52 en matériau thermiquement conducteur au sein duquel circule un fluide caloporteur ; et - une pompe 53 pour entrainer ledit fluide caloporteur. La tubulure 52 comprend une boucle principale raccordée à l'échangeur thermique 48 et une boucle de dérivation raccordée à l'échangeur thermique 50. L'évaporateur 26 est fluidiquement raccordé à l'absorbeur 28 par 15 une canalisation 55. L'évaporateur 26 est maintenu à basse pression, c'est à dire inférieure à 1 kPa. L'évaporateur 26 comprend un troisième circuit 54 agencé pour capter les calories de l'air au sein du local technique 10 et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé par le condenseur 24, de manière à réfrigérer le 20 local technique 10. Le troisième circuit 54 est en outre agencé pour capter une partie des calories de l'air au refoulement du dispositif 4 et céder ces calories au fluide réfrigérant condensé par le condenseur 24, de manière à réfrigérer l'air au refoulement du dispositif 4. A cet effet, le troisième circuit 54 comprend : 25 - un échangeur thermique 56 disposé à l'intérieur du local 10 ; - un échangeur thermique 58 disposé au sein du conduit 16 en aval de l'échangeur thermique 38 ; - une tubulure 60 en matériau thermiquement conducteur au sein duquel circule un fluide caloporteur ; et 30 - des pompes 62, 64 pour entrainer ledit fluide caloporteur Ici, le terme « aval » est utilisé en référence au sens de circulation de l'air au sein du conduit 16. La tubulure 60 comprend une boucle principale raccordée à l'échangeur thermique 56 et une boucle de dérivation raccordée à l'échangeur 35 thermique 58. For this purpose, the second circuit 46 comprises: - heat exchangers 48, 50 disposed, respectively, within the basin 2 and within the device 6; a tubing 52 made of thermally conductive material in which circulates a heat transfer fluid; and a pump 53 for driving said heat transfer fluid. The tubing 52 comprises a main loop connected to the heat exchanger 48 and a bypass loop connected to the heat exchanger 50. The evaporator 26 is fluidly connected to the absorber 28 via a line 55. The evaporator 26 is maintained at low pressure, ie less than 1 kPa. The evaporator 26 comprises a third circuit 54 arranged to capture the calories of the air in the technical room 10 and to transfer these calories to the refrigerant condensed by the condenser 24, so as to refrigerate the technical room 10. The third circuit 54 is further arranged to capture a portion of the calories from the air at the delivery of the device 4 and to transfer these calories to the refrigerant condensed by the condenser 24, so as to refrigerate the air at the discharge of the device 4. For this purpose, the third circuit 54 comprises: a heat exchanger 56 disposed inside the room 10; - A heat exchanger 58 disposed within the conduit 16 downstream of the heat exchanger 38; a tubing 60 made of thermally conductive material in which circulates a heat transfer fluid; and 30 - pumps 62, 64 for driving said coolant Here, the term "downstream" is used with reference to the direction of air flow within the conduit 16. The tubing 60 comprises a main loop connected to the exchanger thermal 56 and a bypass loop connected to the heat exchanger 58.
L'absorbeur 28 contient un absorbant, ici du bromure de Lithium, pour absorber le fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur 26. L'absorbeur 28 comprend un quatrième circuit 66 agencé pour capter les calories dégagées par l'absorption du fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur, par l'absorbant, et dissiper ces calories au sein du bassin 2, et du dispositif 6. Dans la forme d'exécution illustrée, le quatrième circuit 46 est fluidiquement raccordé en série avec le deuxième circuit 46 et est constitué par la tubulure 52, les échangeurs thermiques 48, 50 et la pompe 53. Le fonctionnement de l'installation 1 va maintenant être décrit. The absorber 28 contains an absorbent, here lithium bromide, for absorbing the refrigerant vaporized by the evaporator 26. The absorber 28 comprises a fourth circuit 66 arranged to capture the heat released by the absorption of the vaporized refrigerant by the evaporator, by the absorbent, and dissipate these calories in the basin 2, and the device 6. In the embodiment shown, the fourth circuit 46 is fluidly connected in series with the second circuit 46 and is constituted by the tubing 52, the heat exchangers 48, 50 and the pump 53. The operation of the installation 1 will now be described.
En conditions d'utilisation, l'air refoulé par le dispositif 4 présente une température de l'ordre de 100°C. Le premier circuit 36 capte une partie des calories de l'air refoulé, par l'échangeur thermique 38, et cède ces calories à la composition 30, par échange thermique avec la tubulure 40. En réponse, le fluide réfrigérant est en partie vaporisé. Under conditions of use, the air discharged by the device 4 has a temperature of the order of 100 ° C. The first circuit 36 captures a portion of the calories of the discharged air, through the heat exchanger 38, and transfers these calories to the composition 30, by heat exchange with the tubing 40. In response, the refrigerant is partly vaporized.
Le fluide réfrigérant vaporisé est conduit au sein du condenseur 24 par la canalisation 32. Le deuxième circuit 46 capte une partie des calories du fluide réfrigérant vaporisé, par échange thermique avec la tubulure 52. Sous l'effet de la haute pression, le fluide réfrigérant vaporisé se condense. Le deuxième circuit 46 dissipe les calories captées hors de la machine 8, par les échangeurs thermiques 48, 50. L'échangeur thermique 48 cède une première partie des calories à l'eau contenue dans le bassin 2. L'échangeur thermique 50 cède une seconde partie des calories aux boues du dispositif 6 pour les sécher thermiquement. Le fluide réfrigérant condensé par le condenseur 24 est conduit au 25 sein de l'évaporateur 26 par la canalisation 44. Le troisième circuit 54 cède les calories captées par les échangeurs thermiques 56 et 58 au fluide réfrigérant condensé, par échange thermique entre ledit fluide réfrigérant condensé et la tubulure 60. Sous l'effet de la basse pression, le fluide réfrigérant condensé est vaporisé. 30 De la sorte, la machine à absorption 8 consomme les calories de l'air au sein du local technique 10 et de l'air refoulé par le dispositif 4. Ainsi, l'air au sein du local technique 10 et l'air insufflé au sein du bassin 2 sont réfrigérés. Le fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur 26 est conduit dans l'absorbeur 28 par la canalisation 55, et est absorbée par l'absorbant. La 35 composition 30 est régénérée. L'absorption est exothermique. Aussi, le quatrième circuit 66 capte une partie des calories dégagées par la réaction d'absorption et dissipe celles-ci au sein du bassin 2 et du dispositif 6. La composition 30 régénérée est conduite au concentrateur 22 par la canalisation 34. The vaporized refrigerant fluid is conducted within the condenser 24 through the pipe 32. The second circuit 46 captures a portion of the calories of the vaporized refrigerant, by heat exchange with the pipe 52. Under the effect of high pressure, the refrigerant vaporized condenses. The second circuit 46 dissipates the calories captured out of the machine 8, by the heat exchangers 48, 50. The heat exchanger 48 gives a first portion of the calories to the water contained in the basin 2. The heat exchanger 50 yields a second part of the sludge calories of device 6 to thermally dry them. The refrigerant condensed by the condenser 24 is conducted within the evaporator 26 via the pipe 44. The third circuit 54 transfers the heat captured by the heat exchangers 56 and 58 to the condensed refrigerant, by heat exchange between the refrigerant condensate and the tubing 60. Under the effect of the low pressure, the condensed refrigerant is vaporized. In this way, the absorption machine 8 consumes the calories from the air in the technical room 10 and the air delivered by the device 4. Thus, the air in the technical room 10 and the air blown within basin 2 are refrigerated. The refrigerant vaporized by the evaporator 26 is conducted in the absorber 28 through the pipe 55, and is absorbed by the absorbent. The composition 30 is regenerated. Absorption is exothermic. Also, the fourth circuit 66 captures a portion of the calories released by the absorption reaction and dissipates them in the basin 2 and the device 6. The regenerated composition is conducted to the concentrator 22 through the pipe 34.
L'invention ne se limite pas à la seule forme d'exécution de l'installation décrite ci-avant à titre d'exemple, elle en embrasse au contraire toutes les variantes de réalisation. En variante, le dispositif d'insufflation 4 peut être un turbo-compresseur ou encore un surpresseur. The invention is not limited to the sole embodiment of the installation described above by way of example, it encompasses all the variants. Alternatively, the insufflation device 4 may be a turbo-compressor or a booster.
L'absorbant peut être de l'eau. Le fluide réfrigérant peut être de l'ammoniac. Le deuxième circuit 46 et/ou le quatrième circuit 66 peuvent être agencé pour dissiper une partie des calories captées au sein d'un local technique ou d'habitation de manière à le chauffer. The absorbent may be water. The refrigerant may be ammonia. The second circuit 46 and / or the fourth circuit 66 may be arranged to dissipate a portion of the calories captured in a technical room or dwelling so as to heat it.
En variante, la machine à absorption peut être remplacée par une machine à adsorption. Dans ce cas, la composition 30 est remplacée par une composition comprenant un adsorbant et un fluide réfrigérant. L'absorbeur est remplacé par un adsorbeur contenant un adsorbant pour adsorber le fluide réfrigérant vaporisé par l'évaporateur. Alternatively, the absorption machine can be replaced by an adsorption machine. In this case, the composition is replaced by a composition comprising an adsorbent and a refrigerant. The absorber is replaced by an adsorber containing an adsorbent for adsorbing the refrigerant vaporized by the evaporator.
De façon connue en soi, l'adsorbant étant solide, il est impossible de conduire, par la canalisation 34, la composition régénérée au sein de l'adsorbeur vers le concentrateur. Aussi, la canalisation 34 peut être omise. Dans ce cas, la composition contenue dans l'adsorbeur et la composition contenu dans le concentrateur sont interchangés cycliquement lorsque la composition contenue dans l'adsorbeur est saturée en fluide réfrigérant. In a manner known per se, the adsorbent being solid, it is impossible to conduct, through the pipe 34, the regenerated composition within the adsorber to the concentrator. Also, line 34 can be omitted. In this case, the composition contained in the adsorber and the composition contained in the concentrator are interchanged cyclically when the composition contained in the adsorber is saturated with refrigerant fluid.
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US4487026A (en) * | 1982-03-12 | 1984-12-11 | Alfano Vincent J | Refrigeration system energy management control device and method |
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