IT9021259A1 - Procedimento e macchina di condizionamento dell' aria ad assorbimento - Google Patents
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Description
D E S C R I Z I O N E
La presente invenzione ha per oggetto un procedimento ed una macchina di condizionamento dell'aria ad assorbimento.
Come è noto, il condizionamento dell'aria viene generalmente attuato fondamentalmente mediante due diversi procedimenti.
Un primo procedimento, largamente diffuso sia nelle costruzioni civili che nei veicoli, utilizza compressori, funzionanti con cloro fluoro carbuii ed a— zionati da motori elettrici, nella prima applicazione. o direttamente dai motori dei veicoli.
Un secondo procedimento, basato su macchine ad assorbimento funzionanti normalmente con soluzioni saline, trova applicazione in pratica solo negli edifici di grandi utenze perchè, pur assorbendo una potenza elettrica assai ridotta, necessita di essere corredato di ingombranti torri di raffreddamento per lo smaltimento del calore prodotto.
Già dalla sommaria descrizione sopra effettuata delle tecniche di condizionamento dell'aria fin'ora note, appaiono evidenti numerosi limiti ed inconve--nienti.
Infatti i condizionatori tradizionali a compressore nel caso di utilizzo su veicoli, ad esempio autobus, provocane un assorbimento di circa il 10% della potenza installata e, poiché la tendenza è di incrementare la potenzialità frigorifera richiesta, sono da prevedere ulteriori incrementi percentuali di potenza assorbita e sottratta al motore del veicolo. Inoltre i condizionatori di questo primo tipo sono sostanzialmente dipendenti nel loro funzionamento dal numero di giri del motore del veicolo. Ciò impone l’accettazione di basse potenzialità frigorifere ai bassi regimi di rotazione che, coincidendo con situazioni di veicolo fermo o a bassa velocità di avanzamento, al contrario, richiederebbero la massima produzione di frigorie. Per contro non volendo accettare Questa imposizione occorre sovradimensionare le apparecchiature con conseguenti costi aggiuntivi. C'è da aggiungere che in caso di temperature dell'ambiente esterno molto elevate eventuali sovraccarichi potrebbero portare all'arresto del condizionatore o al raggiungimento di sollecitazioni meccaniche pericolose e inaccettabili.
L'utilizzo del condizionatore a compressore nelLe costruzioni civili, soprattutto per uffici, appartamenti, ville, incontra serie difficoltà ad una diffusione ampia e capillare a causa delle resistenze degli enti erogatori di energia elettrica a concedere forniture di potenza rilevanti necessarie per il funzionamento di tali condizionatori. E' evidente infetti che l'uso massiccio di questo procedimento di condizionamento dell'aria imporrebbe una revisione di tutta l'attuale rete di distribuzioni elettrica poiché quest'ulbima non sarebbe in grado di soddisfare il considerevole fabbisogno di una città o di un'intera regione.
E' anche da rilevare che l'utilizzo di cloro fluoro carburi. costituisce una forte fonte di danno ecologico come ormai è ampiamente noto in tutto il mondo. Le macchine di condizionamento del secondo tipo citato presentano indubbiamente consistenti vantaggi rispetto ai condizionatori dotati di compressore sia dal punto di vista della potenza elettrica richiesta, assai modesta, sia dal punto di vista ecologico, poiché le soluzioni saline di cui fanno uso generalmente non comportano alcun danno in caso di una loro diffusione all'esterno degli apparecchi.
Tuttavia, coma già accennato, tali condizionatori ad assorbimento noti producono una quantità di caiore da smaltire di rilevante entità, circa doppia di quella prodotta dai condizionatoci a compressore di pari potenzialità. Inoltre il calore da smaltirtirisiede, almeno in parte, in una soluzione salina, generalmente a bromuro di litio, che presenta una temperatura di circa 42° a fronte di una produzione di acqua gelida di circa 4°, utilizzabile per il raffreddamento dell'aria da condizionare. Tale temperatura di 42°. assai prossima alle temperature raggiunte nei mesi estivi in molti paesi arche a clima temperato, risulta spesse volte largamente inferiore alle temperature raggiunte dell'aria in paesi caldi o equatoriali. Non è perciò assolutamente possibile ipotizzare l'utilizzo dell'aria come mezzo di raffreddamento ed infatti i condizionatori ad assorbimento finora noti prevedono circuiti ad acqua di raffreddamento a sua volta refrigerata in torri evaporative che ne rendono impossibile l'applicazione su veicoli,ed in piccole utenze,.
Come è ben noto ai tecnici del ramo, la temperatura di circa 42° della soluzione salina è strettamente correlata alla tensione di vapore dell'acqua gelida ed alla concentrazione della soluzione stessa. Un'eventuale incremento di tale tempeiatura potrebbe essere realizzato ipoteticamente soltanto con un aumento di concentrazione del saie nella soluzione, na in pratica ciò non è possibile, nelLe normali condizioni di lavoro, in quanto la concentrazione del sale nell'acqua è già assai prossima alla curva di cristallizzazione e la formazione di cristalli rmi circuiti di circolazione delia soluzione e ovviamente assolutamente da evitare.
Sussiste pertanto irrisolto il problema di come realizzare un procedimento ed una macchina di condizionamento dell'aria del tipo ad assorbimento che sia utilizzabile anche su veicoli ed in piccole utenze non essendo possibile prescindere dall'impiego di torri evaporative.
In questa situazione il tecnico posto alle base della presente invenzione è ideare in
ed una macchina di condizionamento dell'alla.
ad assorbimento in predo di ovviare sostanzialmente agii inconven lenti citati.
Nell'ambito di questo compito tecnico è un importante scopo dell'invenzione realizzare uria macchina di condizionamento ad assorbimento d'ingombro modesto compatta, che nel caso di applicazione su veicoli, non imponga in pratica nessun assorbimento di potenza dal motore e che sia totalmente insensibile alla variazione del regime di rotazione del motore stesso .
Un altro importante scopo dell'invenzione è quello di mettere a disposizione una macchina di condizionamento a basso livello di rumorosità.
Un ulteriore scopo è di realizzare un procedimento ed una macchina in cui il calore prodotto sia facilmente smaltibile e comunque di entità non elevata. Un altro scopo ancora è di ideare un procedimento in cui non ci siano pericoli di sovraccarico della relativa macchina da cui è realizzato per qualsiasi valore delle temperature ambientali.
Non ultimo scopo dell'invezione è mettere a disposzione almeno una specifica forma di esecuzione del trovato di per sé· vantaggiosa e tale da configuraie un progresso tecnico nello specifico settore.
Il compito tecnico accennato e gli scopi specificati 9, ed altri scopi ancora che meglio appariranno in seguito sono sostanzialmente raggiunti da un procedimento e da una macchina di condizionamento dell'aria ad assorbimento, il procedimento essendo caratterizzato dal fatto di consistere nel:
- sottrarre calore ad un circuito di refrigerazione primario atto a raffreddare aria da condizionare per mezzo di una prima evaporazione di un primo liquido a bassa temperatura di valore largamente inferiore alla temperatura di detta aria da condizionare e mantenuto ad una pressione di saturazione, corrispondente a detta bassa temperatura, inferiore alla pressione atmosferica;
- assorbire il vapore prodotto da detta prima evaporazione per mezzo di una prima soluzione di assorbimento a concentrazione prestabilita presentante uria prima temperatura di equilibrio sostanzialmente più alta di detta bassa temperatura in modo da ottenere una prima soluzione diluita;
- sottrarre il calore prodotto durante la formazione di detta prima soluzione diluita per mezzo di un secondo liquido realizzando una seconda evapora;'ione di detto secondo liquido;
- assorbire il vapore prodotto da detta seconda evaporazione per mezzo di una seconda soluzione di sorbimento a concentrazione prestabilita presentante una seconda temperatura di equilibrio di valore lai— gamen te superiore alla temperatura ambiente dell'aria in modo da ottenere una seconda soluzione diluita :
- sottrarre il calore prodotto durante la formazione di detta seconda soluzione diluita mediante raffreddamento almeno ad aria:
- e riconcentrare almeno in parte detta prima soluzione diluita ed almeno in parte detta seconda soluzione diluita in modo da ottenere rispettivamente una prima ed una seconda soluzione concentrata.
La macchina di condizionamento dell'aria ad assorbimento è caratterizzata dal fatto di comprendere:
1) almeno due stadi definenti un primo ed un secondo stadio, detto primo stadio comprendendo:
- almeno un circuito di refrigerazione primario atto a raffreddare aria da condizionarti per mezzo di un primo liquido:
- un primo dispositivo di assorbimento del vapore prodotto dal 11evaporazione di detto primo liquido;, detto primo dispositivo comprendendo un primo cir— cuito di circolazione di una prima soluzione di assorbimento ;
~ un primo dispositivo di concentrazione di detta □rima soluzione di assorbimento in comunicazione con detto primo circuito di circolazione;
- ed un primo scambiatore di raffreddamento di detta prim soluzione di assorbimento adiacente a detto primo dispositivo di assorbimento, contenente un secondo liquido, e presentante un secondo circuito di circolazione di detto secondo liquido;
detto secondo stadio comprendendo:
- un secondo dispositivo di assorbimento adiacente a. detto secondo circuito di circolazione di detto primo scambiatore di raffreddamento ed atto ad assorbire il vapore prodotto da detto secondo liquido di detto primo scambiatore. detto secondo dispositivo comprendendo un terzo circuito di circolazione di u— na seconda soluzione di assorbimento;
- un secondo dispositivo di concentrazione dì detta seconda soluzione in comunicazione con detto terzo circuito di circolazione;
- ed un secondo scambiatore di raffreddamento di deta seconda soluzione di assorbimento adiacente a detto secondo dispositivo di assorbimento e preson— tante almeno una porzione di scambio termico ad arìa.
La seguente descrizione di alcune forme di esecuzionene preferite ma non esclusive di un procedimento ed una macchina di condizionamento secondo l'invenzione viene data a tìtolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, nei quali:
- la fig. 1 mostra schematicamente una macchina di condizionamento secondo il trovato:
- e la fig. 2 illustra alcuni componenti della macchina secondo il trovato in una seconda vantaggiosa forma di esecuzione.
Con riferimento alle figure, il procedimento di condizionamento dell'aria ad assorbimento secondo l'invenzione viene applicato vantsgg ioeamente ad una macchina 1, anch 'essa facente parte della presente invenzione e prevede, per sommi capi, di sottran e calore ad un circuito di refrigerazione primario atto a raffreddare aria da condizionare per mezze di una prima evaporazione di un primo liquido, ad esempio acqua.
Tale liquido viene inviato in detto circuito di refrigerazione primario ad una bassa temperatura, ad esempio circa 4°, di valore perciò largamente inferiore alla temperatura dell'aria da condizionare, e viene mantenuto alla pressiona di saturazione corrispondente a tale temperatura ed inferiore, come noto. alla pressione atmosferica.
11 vapore prodotto in tale prima evaporazione è assorbito da una prima soluzione di assorbimento, oreferibilmente di bromuro di litio in acqua, a concentrazione prestabilita. ad esempio circa 63% . Tale soluzione presenta una temperatura di equilibrio, correlata alla tensione di vapore dell'acqua a 43 in funzione della concentrazione della soluzione stessa, di circa 50°, sostanzialmente più elevata pei— ciò della bassa temperatura dell'acqua a 4°. Si forma cosi una prima soluzione diluita, ad esempio al 60K, a cui viene sottratto il calore di soluzione ed il calore prodottosi durante la sua formazione per il passaggio ai stato del vapore assorbito por mezzo di un secondo liquido, anch'esso ad esempio acqua, a temperatura di circa 35° inferiore alla temperatura di circa 42° ottenuta nella soluzione diluita al tem ine dell'assorbimento. Tale secondo liquido si trova alla pressione di saturazione ed assorbendo calore realizza una seconda evaporazione. Il vapore così prodotto in questa seconda evaporazione viene assorbito per mezzo di una seconda soluzione di assorbimento, anch'essa preferibilmente di bromuro di litio in acqua, a concentrazione prestabilita, ad esempio circa 63%. Questa seconda soluzione presenta una seconda temperatura di equilibrio, correlata alla tensione di vapore del secondo liquido, cioè dell'acqua a circa 35°. e alla concentrazione delia soluzione stessa. La seconda temperatura di equilibrio risulta perciò pari a circa 85°. Durante il processo di assorbimento e la formazione di una seconda soluzione diluita, ad esempio 60%, si sottrae il calore alla soluzione stessa per mezzo di raffreddamento diretto o indiretto ottenuto con aria e— sterna all'ambiente da condizionare. Al termirie dell'assorbimento la temperatura della seconda soluzione diluita é di circa 75°.
La temperatura della seconda soluzione è perciò sempre largamente superiore anche alle più elevate temperature ambientali dell'aria. Si sottolinea che é per Questa essenziale ragione che nel procedimento secondo l'invenzione è possibile effettuare il raffreddamento della seconda soluzione utilizzando l'aria come mezzo refrigerante.
La seconda soluzione diluita viene in parte riconcentrata o rigenerata, ottenendo una seconda soluzione concentrata ad esempio al 65%, per mezzo di un riscaldamento che estrae l'acqua in eccesso per evaporazione. Il vapore così prodotto durante la riconcentrazione della seconda soluzione diluita è utilizzato come vapore di riscaldamento nella riconcentrazione o rigenerazione di parte della prima sola— zione diluita. Durante quest'ultima fase tale vapore di riscaldamento è condensato, vantaggiosamente raffreddato ad aria per aumentare il rendimento di questa parte del processo, ed inviato ad evaporare corigiuntamente al secondo liquido.
La riconcentrazione di parte della prima soluzione diluita, da cui si ottiene una prima soluzione concentrata ari esempio a circa 65%. produce anch'essa vapore, la cui temperatura di saturazione dipende unicamente dalla temperatura a cui viene portata la seconda soluzione concentrata. Quest'ultimo vapore può essere facilmente condensato per raffreddamento diretto ad aria trovandosi a temperatura circa pari a 65-70° e successivamente inviato ad evaporare congiuntamente al primo liquido.
La prima e la seconda soluzione concentrata vengono miscelate rispettivamente con le parti di detta prima e di detta seconda soluzione diluita non inviate alle corrispondenti rigenerazioni , ottenendo così la prima e la seconda soluzione a concentrazione prestabilita.
Il procedimento secondo l'invenzione è vantaggiosamente realizzato, come già detto, dalla macchina di condizionamento dell'aria ad assorbimento indicata con il rumerò di contrassegno 1.
Con riferimento alla fig. 1, essa comprende un orimo stadio 2 ed un secondo stadio 3.
Il primo stadio 2 a sua volta comprende un circuito di refrigerazione primario contenente un primo liquido, ad esempio acqua, atto a raffreddare, per mozzo di un'apparecchiatura di raffreddamento 5 di per sè nota, l'aria di un ambiente da condizionare e mosso in circolazione all'interno dello stesso circuito primario 4 da una prima pompa 6.
Il circuito di refrigeraziona primario 4 è in comunicazione con un primo dispositivo di assorbimento 7. comprendente un primo involucro 7a presentante un primo recipiente di raccolta 7b del detto primo liquido. All'interno dall'involucro 7a il vapore prodotto dall'evaporazione di detto primo liquido viene assorbito da una prima soluzione di assorbimento , ad esempio di bromuro di litio in acqua, fatta circolare da una seconda pompa 8 in uri primo circuito di circolazione 9 collegato al primo involucro 7a. Retta prima soluzione di assorbimento viene raffreddata da un primo scambiatore di raffreddamento 10, conte— netente un secondo liquido, ad esempio acqua, disposto internamente al primo involucro 7a, e presentante un seconde circuito di circolazione 11 di dettesecondo liquido disposto esternamente allo stesso involucro 7a ed in cui. è prevista una terza pompa 1S.
Il primo stadio 2 è completato da un primo dispositivo di concentrazione o primo generatore 13 a cui viene inviata in parte la prina soluzione diluita per mezzo di un primo condotto di estrazione 14 uscente dal primo involucro 7a e dotato di una quarta pompa 15. La prima soluzione concentrata ottenuta nel primo dispositivo di concentrazione 13 confluisce nel primo circuito di circolazione 9 por mezzo di un secondo condotto di ritorno li, in cui è prevista una prima valvola a galleggiante 17.
Tra il primo condotto di estrazione 14 ed il secondo condotto di ritorno 16 è previsto un primo dispositivo di scambio termico 18 che consente di recuperare m parte il calore della prima soluzione concentrata per preriscaldare la prima soluzione diluita inviata al primo dispositivo di concentrazione 13.
11 secondo stadio 3 comprende un secondo dispositivo di assorbimento 19 presentante un secondo involucro SO, entro cui è predisposto un secondo recipiente di raccolta 20a di detto secondo liquido. Il secondo involucro 20 Φ connesso al secondo circuito di ciicolazione 11 di detto secondo liquido, ed il vapore prodotto da quest'ultimo viene assorbito entro lo stesso secondo involucro EO da una seconda soluzione, snch'essa ad esempio di bromuro di litio in acqua, fatta circolare da una quinta pompa 21 in un terzo circuito di circolazione SE collegato allo stesso involucro SO.
Detta seconda soluzione viene raffreddata per mezzo di un secondo scambiatore di raffreddamento 23 inserito, nella forma di esecuzione illustrata in fio.
1, all'interno dell'involucro EO. Il liquido del secondo scambiatore E3 viene raffreddato in un circuito di refrigerazione secondario 24, presentante una porzione di scambio termico 25 con l'aria esterna all 'ambiente da condizionare. Si sottolinea che la soluzione costruttiva indicata in fig. 1 presenta in particolare come elemento originale della presente invenzione la porzione di scambio termico d'aria 25. Sono possibili altre forme costruttive, che saranno illustrate in seguito, in cui lo scambiatore di raffreddamento 23 realizza direttamente lo scambio tei— mico con l'aria senza 1'interposizione di liquidi, refrigeranti .
Anche il secondo stadio 3 comprende un secondo dispositivo di concentrazione o secondo generatore 26 a cui viene inviata una parte della seconda soluzione diluita per mezzo di un terzo condotto di ostra— sione £7. uscente dall'involucro 20 e dotato di una sesta pompa 28. Tutte le pompe citate 'fin1ora sono preferibilmente a trascinamento magnetico per garantire una perfetta tenuta.
La seconda soluzione concentrata. ottentuta nel secondo dispositivo di concentrazione 26, confluisce poi nel terzo circuito di circolazione 22 per mezzo di un quarto condotto di ritorno 29 in cui è prevista una seconda valvola a galleggiante 30.
Tra il terzo condotto di estrazione 27 ed il Quarto condotto di ritorno 29 è previsto un secondo disposit ivo di scambio termico 31 che consente di reiùrierare in parte il calore della seconda soluzione concentrata per preriscaldare la seconda soluzione diluita inviata al secondo dispositivo di concentrazione £6.
Il secondo dispositivo di concentrazione 26 cumerende un generatore di calore 32, ad esempio vantaggiosamente un bruciatore a gasolio n a metano, atto a realizzare l'evaporazione parziale di detta seconda soluzione diluita per ottenere uria soluzione concentrata producendo altresì vapore di riscaldamento che viene inviato, tramite una Linea di adduzione 33, al primo dispositivo di concentrazione 13 del primo stadio. Tale vapore di riscaldamento, in seguito alla cessione del proprio calore latente al primo dispositivo di concentrazione 13, condensa e ritorna al secondo dispositivo di assorbimento 19 per mezzo di una prima tubazione di ritorno 34 sul cui percorso sono previste una terza valvola a galleggiante 35 ed una batteria di raffreddamento ad aria 36.
Nel orimo dispositivo di. concentrarione 13, durante il processo di concentrazione della prima soluzione diluita, si produce vapore che viene inviato al primo dispositivo di assorbimento 7, dopo essere stato condensiate in un condensatore ad aria 37 disposto lungo una seconda tubazione di ritorno 38, dotata di una quarta valvola a galleggiante 39.
Come già precedentemente accennato, è vantaggiosamente possibile realizzare una seconda forma di esecuzione, illustrata in fig. 2, del primo e del secondo dispositivo di assorbimento 7—19 e dei corrispondenti primo e secondo scambiatore di raffreddamento rispettivamente 10 e E3, che consente di ottenere una macchina di condizionamento ad assorbimento estremamente compatta e funzionale.
In detta seconda forma di esecuzione il primo dispositivo di assorbimento 7 del primo stadio è realizzato per mezzo di una pluralità di primi tubi 40 riispoeti verticalmente e di cui in fig. E è stato rappresentato, per comodità di illustrazione, un solo esemplare. Nei primi tubi 4G, preferibilmente costruiti in lega al cupronichel per meglio resistere alla corrosione, viene fatta affluire la ptrima soluzione di assorbimento da una prima vasca di distribuzione 41 attraverso prime bussole scorrevoli 42 di regolazione del flusso.
Coassialmente ai primi tubi 40 sono disposato secondi tubi 43, definenti detto primo scambiatore di raffreddamento, preferibilmente in materiale plastico, di diametro interno maggiore del diametro esterno degli stessi primi tubi 40 in modo da realizzare prime intercapedini 43a per il passaggio di detto secondo liquido proveniente da una seconda vasca di distribuzione 44.
Il secondo dispositivo di assorbimento 19 del secondo stadio è definito da terzi tubi 45, preferibilmente in lega al cupronichel, disposti coassialmente ai secondi tubi 43 e presentanti un diametro intorno maggiore del diametro esterno degli stessi secondi, tubi 43 in modo da realizzare seconde intercapedini 45a, in cui viene fatta circolare detta seconda soluzione di assorbimento proveniente da una terza vasca dì distribuzione 46 attraverso seconde bussole scorrevoli 47 di regolazione del flusso.
Le prime intercapedini 43a e le seconde intercapedini 45a sono superiormente in comunicazione in modo da permettere il passaggio soltanto del vapore prodotto da detto secondo liquido.
Infine detto secondo scambiatore di raffreddamento presenta la detta porzione di scambio termico ad a— ria definita da alette di raffreddamento 48 adiacenti esternamente ai terzi tubi 45.
Vantaggiosamente i primi tubi 40, le prime intercapedini 43a e le seconde intercapedini 45a sono riempiti di materiale poroso di riempimento 49, preferìbilmente truciolare in lega al cuprenichel , presentante un'inclinazione pievalente di circa 45° versile pareti dei tubi, in modo età convogliare il più possibile i vari liquidi verso le superfici dove avviene lo scambio termico.
Inoltre tale nater iale di riempimento consente la distribuzione dei liquidi su tutta la circonferenza dei tubi e permette uri intimo contatto tra le soluzioni ed i vapori da assorbire, incrementando la superficie globale di scambio termico.
Il funzionamento di una macchina di condizionamento dell'aria ad assorbimento, sopra descritta in senso prevalentemente strutturale, è il seguente.
L'acqua presenta nel primo recipiente di raccolta 7b alla temperatura di saturazione di circa 4° viene inviata attraverso il circuito di refrigerazione primario 4 nell'apparecchiatura di raffreddamento 5. poeta nell'ambiente o negli ambienti da condizionare, da cui ritorna ad una temperatura di circa 10-12° all'interno del recipiente 7a. Essendo quest'ultima temperatura superiore alla temperatura di saturazione presente nel recipiente 7a si verifica una evaporazione praticamente istantanea.
Il vapore così prodotto viene assorbito, al fire di mantenere la prevista pressione di saturazione: nell'involucro 7a, dalla prima soluzione a concentrazione prestabilita proveniente dal primo circuito di circolazione 9.
Con riferimento alla fig. S la soluzione viene fatta percolare dall'alto dei primi tubi 40 e la sua portata viene opportunamente regolata per mezzo delle prime bussole scorrevoli 42.
Il calore prodotto durante l'assorbimento nel primo dispositivo di assorbimento 7 è asportato dal secondo liquido presente nei primo scambiatore di raffreddamento IO e poiché tale secondo liquido, che nella forma di esecuzione di fig. 2 attraversa lei prime intercapedini 43a, si trova anch'esso in con— dizione di saturazione corrispondente ad esempio ad una temperatura di 35°, genera uri quantitativo di vapore proporzionale allo stesso calore prodotto. La prima soluzione al termine dell'assorbimento si. presenta come prima soluzione diluita ad una temperatura di circa 4P0 corrispondente alle condizioni di pressione in cui è possibile il verificarsi dell'assorbimento del vapore del primo liquido a circa 4C. Il vapore prodotto dal secondo liquido viene assor— bito dalla seconda soluzione proveniente dal secondo circuito di circolazione SE la quale, con riferimento alla fig. E, viene fatta percolare dall'alto dei. terzi tubi 45 nelle seconde intercapedini 45a. La temperatura di equilibrio della seconda soluzione all'entrata nel secondo dispositivo di assorbimento è di circa 85°. Il calore prodotto durante l'assorbimento può essere facilmente asportato mediante il secondo scambiatore di raffreddamento 83. realizzato con alette di raffreddamento ad aria 48 nella forma di esecuzione di fig. E. La seconda soluzione al termine dell'assorbimento si presenta come seconda soluzione diluita ad una temperatura di circa 75 c. Se si suppone ad esempio una temperatura esterna a bulbo secco di circa 35°, le notevoli differenze di questa temperatura con le temperature della seconda soluzione salina consentono di realizzare nel secondo scambiatore di raffreddamento 53 sunerfici di scambio ridotte e basse portate d'aria di raffreddamento con conseguenti ridotti livelli di rumorosità. La seconda soluzione diluita viene asportata dal secondo dispositivo di assorbimento 19 per mezzo del terzo condotto di estrazione 57 ed inviata per essere concentrata al secondo dispositivo di concentrazione 26. Il calore di rigenerazione di quest'ultimo dispositivo è fornito dal bruciatore 35 ed è 1'unico calore esterno da fornire alla macchina. Infatti il primo dispositivo di concentrazione 13, che realizza la concentrazione della prima soluzione diluita asportata dal primo dispositivo di assorbimento 7 per mezzo del primo condotto di estrazione 14, riceve come calore unicamente il calore di. condensazione contenuto nel vapore proveniente, attraverso la linea di adduzione 33, dal secondo dispositivo di. concentrazione E6. Si fa notare che questo calore, se non fosse utilizzato, dovrebbe comunque? essere smaltito al fine di effettuare la condensazione dello stesso vapore. Il primo dispositivo di concentrazione 13 produce anch'esso vapore che viene condensato nel condensatore 37 per scambio diretto con aria in batteria alettata di cui è dotato lo stesso condensatore 37
Sia il vaoore condensato proveniente dal secondo dispositivo di concentra: ione 26 che quello proveniente dal primo dispositivo di concentrazione 13, vengono fatti ritornare nei dispositivi di assorbimento rispettivamente del secondo e del primo stadio, dove evaporano istantaneamente, attraverso la prima tubazione di ritorno 34 e la seconda tubazione di ritor— no 38. Le valvole a galleggiante 35 e 39 previste in queste tubazioni consentono il passaggio della sola fase liquida.
L'invenzione raggiunge gli scopi proposti e consegue importanti vantaggi.
Innanzi tutto la concatena:ione in serie di due stadi consente di evitare il ricorso a torri evaporative e quindi di mantenere un ingombro contenuto per la macchina, poiché le temperature a cui devono avvenire gli scambi termici per lo smaltimento del calore prodotto sono largamente superiori alle temperature dell'aria anche nelle situazioni più sfavorevoli e perciò è possibile utilizzare l'aria stessa come mezzo di raffreddamento.
Se poi ipoteticamente le temperature dell'aria ambiente fossero altissime la macchina di condensazio -ne secondo l'invenzione tenderebbe ad adeguarsi da un punto di vista termodinamico senza che si verifichino in essa condizioni di sovraccarico. In pratica la temperatura del primo liquido, o acqua fredda, che sia ipotizzata essere dell'ordine dei 3-4°, subirebbe un aumento e conseguentemente aumenterebbero anche le temperature delle soluzioni saline, ma rimarrebbe comunque sostanzialmente inalterata la differenza di temperatura fra l'aria esterna e quella della stessa acqua fredda e quindi la.quantità di frigorie prodotte dalla macchina.
C'è inoltre da rilevare che le elevate temperature raggiunte dalla soluzione salina nel secondo stàdio ne consentono un incremento nella percentuale di composizione, senza pericoli di cristallizzazione. E1 perciò possibile aumentare la differenza di temperatura tra il secondo liquido e la stessa soluzione salina ottenendo complessivamente maggiori, temperature di quest'ultima e maggiori differenziazioni dalla temperatura ambiente e, conseguentemente, superi ici di scambio termico con l'aria di minore sviluppo. In definitiva le temperature più alte di funzionamento di una parte della macchina consentono di migliorare la funzionalità complessiva del rendimento dell'intera macchina di condizionamento.
C'è ancora da sottolineare che l'energia prevalentemente necessaria per il funzionamento di questa mac china può essere fornita mediante gasolio D, preferibilmente, ricavata dal gas metano senza che siano necessari incrementi di potenza elettrica installata .
Poiché, come è noto, i consumi di metano si concentrano soprattutto nella stagione invernale, l'incremento di consumo nella stagione estiva risulta pienamente accettabile.
Inoltre la stessa macchina potrebbe svolgere compiti sia di riscaldamento invernale che di condizionamento estivo, anche nelle piccole utenze, quali appartamenti e negozi, oltre che nei veicoli, quali ad e— sempio gli autobus.
E' infine importante rilevare che la particolare forma di esecuzione illustrata è vantaggiosa anche nei suoi più specifici aspetti.
L'invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, rientranti nell'ambito del concetto inventivo. Ad esempio, nel caso non si desideri avere un circuito di refrigerazione primario A con cui si raffredda direttamente l'aria da condizionare con pressioni al suo interno inferiori a quella atmosferica, è possibile ipotizzare un secondo circuito di refrigerazione cori pressioni superiori in cui 1'ac— qua abbia una temperatura di uscita e di ritorno più elevata di qualche grado rispetto al circuito di refrigerazione primario. Quest'ultimo cosituirebbe in tal caso un circuito di raffreddamento indiretto dell'aria da condizionare.
Inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti.
Nella pratica attuazione del trovato i materiali, le forme e le dimensioni possono essere qualsiasi a seconda delle esigenze.
Claims (1)
- R I V E N D I C A Z I O N I 1) Procedimento di condizionamento dell'aria ad assorbimento caratterizzato dal fatto di consistere nel: - sottrarre calore ad un circuito di refrigerazione primario atto a raffreddare aria da condizionare por mezzo di una prima evaporazione di un primo liquido a bassa temperatura di valore largamente inferiore alla temperatura di detta aria da condizionare e mantenuto ad una pressione di saturaziorus, corrispondente a detta bassa temperatura, inferiore alla pressione atmosferica; - assorbire il vapore prodotto da detta prima evaporazione per mezzo di una prima soluzione di adsorbimento a concentrazione prestabilita presenlante unaprima temperatura di equilibrio sostanzialmente più alta di detta bassa temperatura in modo da ottenere una prima soluzione diluita; - sottrarre il calore prodotto durante la formazione di detta prima soluzione diluita per mezzo d.i. un secondo liquido realizzando uria seconda evaporazione di detto secondo liquido; - assorbire il vapore prodotto da detta seconda evaporazione per mezzo di una seconda soluzione di assorbimento a concentrazione prestabilita presentante una seconda temperatura di equilibrio di valore largamente superiore alla temperatura ambiente dell'aria in modo da ottenere una seconda soluzione diluita; - sottrarre il calore prodotto durante la formazione di detta seconda soluzione diluita mediante raffreddamento almeno ad sria; - e riconcentrare almeno in parte detta prima soluzione diluita ed almeno in parte detta seconda soluzione diluita in modo da ottenere rispettivamente Luna prima ed una seconda soluzione concentrata, Ξ) Procedimento secondo la rivendicaizone 1, in cui la riconcentrazione di detta seconda soluzione diluita è attuata per mezzo di riscaldamento e conseguente formazione di vapore di riscaldamento da d«tta seconda soluzione diluita, detto vapore di riscaldamento essendo utilizzato per riconcentrare detta prima soluzione diluita mediante riscaldamento e conseguente formazione di vapore da detta prima soluzione diluita. 3) Procedimento secondo la rivendicazione 1, ilicui detta bassa temperatura di detto primo lìquido in fase di evaporazione ù sostanzialmente 3°, detta prima temperatura di equilibrio di detta prima soluzione a concentrazione prestabilita è sostanzialmente 50°, la temperatura di evaporazione di detto secondo liquido è sostanzialmente 35° , e detta seconda temperatura di equilibrio di detta seconda soluzione a concentrazione prestabilita è sostanzialmente EG6. 4) Procedimento secondo la rivendicazione 1, in cui detta prima soluzione a concentrazione prestabilita è ottenuta mediante miscelazione di una parte di detta prima soluzione diluita non inviata alla ri— concentrazione e di detta prima soluzione concentrata ed in cui detta seconda soluzione a concentrazione prestabilita è ottenuta mediante miscelazione di una parte di detta seconda soluzione diluita non inviata alla riconcentraz ione e di detta seconda soluzione concentrata. 5) Procedimento secondo la rivendicazione £, in cui detto vapore formato durante la riconcentraz ione di dette· prima soluzione diluita viene condensato per mezzo di raffreddamento ad aria ed inviato ad evaporare congiuntamente a detto primo liquido a bassa temperatura. 6; Procedimento secondo la rivendicazione 2, in cui detto vapore di riscaldamento formato da detta seconda soluzione diluita viene condensato durante la riconcentrazione di detta prima soluzione diluita, raffreddato ad aria, ed inviato ad evaporare congiuntamente a detto secondo liquido. 7) Macchina di condizionamento dell’aria ad assorbimento, caratterizzata dal fatto di comprendere: almeno due stadi definenti un primo ed un secondò stadio, detto primo stadio comprendendo: - almeno un circuito di refrigerazione primario atto a raffreddare aria da condizionare per mezzo di un primo liquido; - un primo dispositivo di assorbimento del vapore prodotto dall'evaporazione di detto primo liquido, detto primo dispositivo comprendendo un primo circuito di circolazione di una prima soluzione di assorbimento ; - un primo dispositivo di concentrazione di detta prima soluzione di assorbimento in comunicazione con detto primo circuito di circolazione; - ed un primo scambiatore di raffreddameinto di detta prima soluzione di assorbimento adiacente a detto primo dispositivo di assorbimento, contenente un secondo liquido, e presentante un secondo circuito di circolazione di detto secondo liquido; detto secondo stadio comprendendo: - un secondo dispositivo di assorbimento adiacente a detto secondo circuito di circolazione di detto primo scambiatore di raffreddamento ed atto ad assorbire il vapore prodotto da detto secondo liquido, di detto primo scambiatore, detto secondo dispositivo comprendendo un terzo circuito di circolazione di Lina seconda soluzione di assorbimento; ~ un secondo dispositivo di concentrazione di detta seconda soluzione in comunicaz ione con detto terzo circuito di circolazione; - ed un secondo scambiatore di raffreddamento di detta seconda soluzione di assorbimento adiacente a detto secondo dispositivo di assorbimento e presentante almeno una porzione di scambio termico ad a— ria. Θ) Macchina secondo la rivendicazione 7, in cui detto secondo dispositivo di concentrazione comprende un generatore di calore atto a produrre un'evaporazione parziale di detta seconda soluzione ed in cui è prevista almeno una linea di adduzione a detto primo dispositivo di concentrazione di vapore di riscaldamento prodotto da detta evaporazione parziale. 9) Macchina secondo la rivendicazione 8, in cui è prevista almeno una prima tubazione di ritorno a detto secondo dispositivo di assorbimento per detto vapore di riscaldamento condensato in detto primo dispositivo di concentrazione durante il riscaldamento di quest'ultimo con detto vapore di riscaldamento . 10) Macchina secondo la rivendicazione 8, in cui è prevista almeno una seconda tubazione dì. ritorno a detto primo dispositivo di assorbimento dotata di uri condensatore per il vapore prodotto in detto primo dispositivo di concentrazione durante il riscaldamento di quest'ultimo . 11) Macchina secondo la rivendicazione 9, in cui in detta prima tubazione di ritorno è prevista almeno una batteria di raffreddamento ad aria. 1S) Macchina secondo la rivendicazione 7, in cui è previsto almeno un primo condotto di. estrazione di detta prima soluzione da detto primo dispositivo di assorbimento connesso a detto primo dispositivo di concentrazione ed alfieno un secondo condotto di ri— torno da detto primo dispositivo di concentraiione confluente in detto primo circuito di circolazione, ed un cui è previsto almeno un primo dispositivo di scambio termico interposto tra detto primo condotto di estrazione e detto secondo condotto di ritorno. 13) Macchina secondo la rivendicazione 7, in cui è previsto almeno un terzo condotto di estrazione di detta seconda soluzione da detto secondo dispositivo di assorbimento connesso a detto secondo dispositivo di concentrazione ed almeno un quarto condotto di ritorno da detto secondo dispositivo di concentrazione confluente in detto terzo circuito di circolazione, ed in cui è previsto almeno un secondo dispositivo di scambio termico interposto tra detto terzo condotto di estrazione e detto quarto condotto di rìtorno . 14·) Macchina secondo la rivendicazione 7, ir: cui detto primo dispositivo di assorbimento di detto primo stadio comprende almeno un primo tubo disposto verticalmente per il passaggio di detta prima soluzione e l'assorbimento del vapore prodotto da detto primo liquido, in cui detto primo scambiatore di raffreddamento comprende almeno uri secondo tubo di diametro interno maggiore del diametro esterno di detto primo tubo e disposto coassialmente a quest'ultimo in modo da definire una prima interra— pedine per il passeggio di detto secondo lìquido, in cui detto secondo dispositivo dì assorbimento comprende un terso tubo di diametro interno maggiore del diametro esterno di detto secondo tubo e disposto coassialmente a quest'ultimo in modo sa definìre una seconda intercapedine per il passaggio di detta seconda soluzione. detta prima intercapedine e detta seconda intercapedine essendo in comunicazione per il passaggio del vapore prodotto da detto secondo liquido, ed in cui detto secondo scambiatore di raffreddamento presenta detta porzione di scambio termico ad aria adiacente esternar,ente a detto terzo tubo. lo) Macchina secondo la rivendicazione 14, in cui internamente a detto primo tubo. a detta prima. intercapedine, e a detta seconda intercapedine, è previsto materiale poroso di riempimento . 16) Procedinento e macchina di condizionamento dell'aria ad assorbimento caratterizzati dal fatto di comprendere una o più delle soluzioni tecniche descritte od illustrate.
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