ITBO20110022A1 - Impianto frigorifero multi-utenza - Google Patents

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Description

IMPIANTO FRIGORIFERO MULTI-UTENZA
DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE
La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente la refrigerazione e la climatizzazione ambientale ed in particolare si riferisce ad un impianto frigorifero multi-utenza in grado di assicurare contemporaneamente rispettivi e distinti livelli di temperatura a due o tre utenze, ad esempio mantenendole a temperatura di refrigerazione normale (TN) indicativamente compresa tra -10°C e 0°+5, a bassa temperatura (BT) indicativamente compresa tra -40°C e -15°C ed a temperatura di climatizzazione ambientale (AC) adatta per ambienti commerciali ed indicativamente compresa tra 10°C e 30°C.
Sono noti sistemi in grado di fornire a più utenze rispettive refrigerazioni o condizionamenti. Tali sistemi noti sono costituiti da tanti impianti frigoriferi quante sono le utenze con distinte esigenze.
Uno svantaggio di tali sistemi noti consiste nel fatto che sono poco efficienti e presentano elevati consumi energetici.
Altro svantaggio consiste nel fatto che presentano ingombri molto elevati richiedendo quindi molta costosa superficie.
Ulteriore svantaggio dei sistemi noti consiste nel fatto che contengono un elevatissimo numero di costosi componenti e sono molto complessi richiedendo molta costosa manutenzione.
Uno scopo della presente invenzione à ̈ quello di proporre un impianto frigorifero multi-utenza dotato di un unico insieme di compressori ed in grado di servire in modo indipendente più utenze.
Altro scopo à ̈ di proporre un impianto economico da acquistare, da condurre e da mantenere.
Ulteriore scopo à ̈ di proporre un impianto relativamente semplice e dotato di un ridotto numero di componenti per una migliore affidabilità.
Altro scopo à ̈ di proporre un impianti di ridotto ingombro.
Normalmente, à ̈ abbastanza facile con un sistema frigorifero noto fare caldo mentre il sistema à ̈ funzionante sfruttando il calore addotto ad condensatore. Più complicato à ̈ ottenere calore quando il sistema à ̈ termostatato od à ̈ fermo.
Una particolarità dell’impianto frigorifero multi-utenza oggetto della presente invenzione consiste nel fatto che à ̈ possibile ottenere calore, ad esempio per riscaldare ambienti commerciali, anche senza richiesta di refrigerazione da parte delle utenze quali vetrine refrigerate e celle frigorifere.
L’impianto frigorifero multi-utenza oggetto della presente invenzione à ̈ in grado di fornire calore o refrigerazione indipendentemente dalle richieste delle utenze TN e BT; quindi, per le tre utenze differenziate, l’impianto funziona esattamente come tre impianti a se stanti senza limiti dovuti a legami tra i tre cicli.
Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali:
- la figura 1 illustra una vista schematica dell’impianto frigorifero multi-utenza oggetto della presente invenzione;
- la figura 2 illustra una vista schematica dell’impianto di figura 1 in cui sono evidenziati i flussi del fluido frigorifero in una condizione di inattività di una prima utenza e durante il funzionamento in riscaldamento di una seconda utenza; - la figura 3 illustra una vista schematica dell’impianto di figura 1 in cui sono evidenziati i flussi del fluido frigorifero in una condizione di inattività di una prima utenza e durante il funzionamento in refrigerazione di una seconda utenza. Con riferimento alle figure da 1 a 3, con 1 viene indicato l’impianto frigorifero multiutenza oggetto della presente invenzione comprendente almeno:
- una prima utenza 2,
- una seconda utenza 3,
- un primo insieme di compressori 4 le cui uscite 8 sono mutuamente interconnesse e dotati di un ingresso 17 comune afferente a tutte le entrate d’aspirazione di tali compressori,
- mezzi commutatori primi 11 e secondi 12,
- un mezzo di bilanciamento 13,
- collegamenti tra gli elementi sopra menzionati per alimentarli con un fluido frigorifero e comprendenti insiemi di condotti, mezzi ricevitori 9 di liquido, mezzi a valvola, mezzi di connessione, ed almeno un mezzo condensatore 5. L’impianto comprende inoltre mezzi di controllo, preferibilmente di tipo programmabile a microprocessore, collegati ad i vari mezzi valvolari a controllo e/o ad azionamento remoto e simili elementi, per controllarli e/o azionarli remotamente, realizzando le varie condizioni di funzionamento indipendenti delle utenze.
La prima utenza 2 e la seconda utenza 3 comprendono rispettivamente un primo mezzo evaporatore 6 ed uno scambiatore termico 7 connessi a detti collegamenti e destinati alla regolazione delle temperature di rispettivi vani od ambienti.
L’uscita 8 del primo insieme di compressori 4 à ̈ collegata ad un primo ingresso 20 del primo mezzo commutatore 11 e, tramite un condotto di spillamento, ad una seconda entrata d’immissione 31 del mezzo di bilanciamento 13.
Il primo mezzo commutatore 11 Ã ̈ dotato di un secondo ingresso 21 collegato ad una uscita per il fluido allo stato liquido dei mezzi ricevitori 9, di una prima uscita 22 collegata ad un ingresso dello scambiatore termico 7 della seconda utenza 3 ed una seconda uscita 23 collegata ad un ingresso del mezzo condensatore 5 la cui uscita sfocia nei mezzi ricevitori 9.
Il secondo mezzo commutatore 12 à ̈ dotato d’una porta d’ingresso 25 collegata all’uscita di detto scambiatore termico 7, d’una prima porta d’uscita 26 collegata all’ingresso 17 dell’insieme di compressori 4 ed una seconda porta d’uscita 27 sfociante nei mezzi ricevitori 9.
Il mezzo di bilanciamento 13 comprende una prima entrata d’immissione 30 connessa all’uscita per il fluido allo stato liquido dei mezzi ricevitori 9, una seconda entrata d’immissione 31 collegata, tramite un condotto di spillamento, all’uscita 8 dell’insieme di compressori 4 ed una uscita d’emissione 32 collegata all’ingresso 17 dell’insieme di compressori 4. Tali entrate di immissioni 30, 31 e tale uscita di emissione 32 sono reciprocamente connesse tramite i mezzi di miscelazione 15 a tre vie del mezzo di bilanciamento stesso.
La prima utenza 2 presenta due porte 50, 51 per il fluido. La prima porta 50 della prima utenza 2 à ̈ collegata direttamente all’uscita per il fluido allo stato liquido dei mezzi ricevitori 9 e la seconda 51 à ̈ collegata direttamente all’ingresso 17 dell’insieme di compressori 4.
Il primo ingresso 20 del primo mezzo commutatore 11 à ̈ collegato tramite una valvola a solenoide controllata dai mezzi di controllo ed una valvola di non ritorno alla prima uscita 22 ed à ̈ collegato tramite una valvola regolatrice controllata dai mezzi di controllo alla seconda uscita 23.
Il secondo ingresso 21 del primo mezzo commutatore 11 Ã ̈ collegato alla prima uscita 22 tramite una valvola a solenoide, azionata dai mezzi di controllo, ed una valvola termostatica elettronica ed una valvola di non ritorno collegate in serie tra loro.
La porta d’ingresso 25 del secondo mezzo commutatore 12 à ̈ collegata tramite una valvola regolatrice controllata dai mezzi di controllo alla prima porta d’uscita 26 ed à ̈ inoltre collegata alla seconda porta d’uscita 27 a valle della quale, sul condotto adduzione sfociante nei mezzi ricevitori 9, una valvola di non ritorno impedisce il flusso quando tale porta d’ingresso 25 à ̈ in comunicazione con la prima porta d’uscita 26.
La prima entrata d’immissione 30 del mezzo di bilanciamento 13 à ̈ collegata tramite una valvola a solenoide controllata dai mezzi di controllo ed una valvola controllata 36, di tipo elettronico termostatico controllata in retroazione sulla base della temperatura e pressione all’ingresso 17 dell’insieme di compressori 4, al primo ingresso dei mezzi di miscelazione 15. La seconda entrata d’immissione 31 à ̈ collegata tramite una valvola di regolazione pilotata 35 dalla pressione all’ingresso 17 dell’insieme di compressori 4 al secondo ingresso dei mezzi di miscelazione 15. L’uscita d’emissione 32 à ̈ direttamente collegata all’uscita dei mezzi di miscelazione 15 da cui riceve il fluido proveniente dai mezzi ricevitori 9 miscelato con il fluido proveniente dallo spillamento nelle corrette proporzioni per raggiungere lo stato fisico adatto ad alimentare i compressori almeno durante il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza 3.
Tale configurazione dei componenti del primo mezzo commutatore 11 Ã ̈ azionata dai mezzi di controllo almeno per collegare il primo ingresso 20 almeno alla prima uscita 22 e per chiudere il secondo ingresso 21 durante il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza 3, e per collegare il primo ingresso 20 alla seconda uscita 23 ed il secondo ingresso 21 alla prima uscita 22 durante il funzionamento in refrigerazione della seconda utenza 3
Detta configurazione dei componenti del secondo mezzo commutatore 12 à ̈ azionata dai mezzi di controllo almeno per collegare la porta d’ingresso 25 alla seconda porta d’uscita 27 durante il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza 3 e per collegare la porta d’ingresso 25 alla prima porta d’uscita 26 durante il funzionamento in refrigerazione della seconda utenza 3. La prima porta 50 della prima utenza 2 à ̈ collegata, tramite valvole, controllate dai mezzi di controllo, a solenoide e termostatica elettronica connesse in serie tra loro, all’ingresso del primo mezzo evaporatore 6 della prima utenza 2; la seconda porta 50 della prima utenza 2 à ̈ collegata direttamente all’uscita del primo mezzo evaporatore 6.
Tali porte prima 50 e seconda 51 della prima utenza 2 sono anche collegate a prime connessioni d’ingresso di uno scambiatore per fluidi frigoriferi 41 di un secondo stadio di raffreddamento 40, per la bassa temperatura, del circuito.
Le seconde connessioni d’uscita di detto scambiatore per fluidi frigoriferi 41 sono inserite in un circuito frigorifero comprendente almeno un secondo mezzo evaporatore 42 ed un secondo insieme di compressori 43. Tale secondo stadio permette di fornire la prima utenza di una cella od ambiente a bassa temperatura con consumi estremamente ridotti ed elevatissima efficienza.
Nel funzionamento dell’impianto, in una condizione di inattività della prima utenza 2 per realizzare il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza 3, tali mezzi commutatori 11, 12 collegano l’uscita 8 dell’insieme di compressori 4 in cascata allo scambiatore termico 7 della seconda utenza 3, ai mezzi ricevitori 9 ed al mezzo di bilanciamento 13 il quale, tramite mezzi di miscelazione 15 immette nel flusso del fluido frigorifero freddo, proveniente dai mezzi ricevitori 9, una quantità di fluido spillato immediatamente a valle dell’uscita 8 dell’insieme di compressori 4 ove tale quantità à ̈ controllata per aumentare l’entalpia del fluido il quale, tramite il mezzo di bilanciamento 13, viene addotto all’ingresso 17 dell’insieme di compressori 4 nel corretto stato fisico per la compressione; per realizzare il funzionamento in refrigerazione della seconda utenza 3 i mezzi commutatori 11, 12 collegano l’uscita 8 dell’insieme di compressori 4 in cascata a detti mezzo condensatore 5, mezzi ricevitori 9, scambiatore termico 7 della seconda utenza 3 ed ingresso 17 di aspirazione dell’insieme di compressori 4 ove la prima utenza 2 opera almeno in refrigerazione od à ̈ inattiva e la seconda utenza 3 opera almeno in refrigerazione o in riscaldamento indipendentemente dalla prima 2.
Un vantaggio della presente invenzione à ̈ quello di fornire un impianto frigorifero multi-utenza molto efficiente, in grado di ridurre consumi energetici necessari a fornire ad utenze diverse rispettivi valori di refrigerazione o di condizionamento. Altro vantaggio consiste nel fornire un impianto frigorifero multi-utenza avente ingombri molto ridotti.
Ulteriore vantaggio à ̈ di fornire impianto frigorifero multi-utenza semplice e con un numero relativamente piccolo di componenti e che sia economico da acquisire, da condurre e da mantenere.
Altro vantaggio à ̈ di fornire impianto frigorifero adatto a due oppure tre o più utenze.

Claims (7)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Impianto frigorifero multi-utenza comprendente almeno una prima utenza (2) ed una seconda utenza (3) e dotato di almeno un primo insieme di compressori (4) le cui uscite sono mutuamente interconnesse (8) e, tramite collegamenti comprendenti insiemi di condotti, mezzi ricevitori (9) di liquido, mezzi a valvola, mezzi di connessione, ed un mezzo condensatore (5), alimentano con un fluido frigorifero dette utenze prima (2) e seconda (2); detto impianto (1) essendo caratterizzato dal fatto che la prima utenza (2) e la seconda utenza (3) comprendono rispettivamente un primo mezzo evaporatore (6) ed uno scambiatore termico (7) connessi a detti collegamenti; detto impianto comprende inoltre mezzi commutatori (11, 12) ed un mezzo di bilanciamento (13) controllati da mezzi di controllo e connessi a tali collegamenti; in una condizione di inattività della prima utenza (2) per realizzare il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza (3) tali mezzi commutatori (11, 12) collegano l’uscita (8) dell’insieme di compressori (4) in cascata allo scambiatore termico (7) della seconda utenza (3), ai mezzi ricevitori (9) ed al mezzo di bilanciamento (13) il quale, tramite mezzi di miscelazione (15) immette nel flusso del fluido frigorifero freddo, proveniente dai mezzi ricevitori (9), una quantità di fluido spillato immediatamente a valle dell’uscita (8) dell’insieme di compressori (4) ove tale quantità à ̈ controllata per aumentare l’entalpia del fluido il quale, tramite il mezzo di bilanciamento (13), viene addotto all’ingresso (17) dell’insieme di compressori (4) nel corretto stato fisico per la compressione; per realizzare il funzionamento in refrigerazione della seconda utenza (3) i mezzi commutatori (11, 12) collegano l’uscita (8) dell’insieme di compressori (4) in cascata a detti mezzo condensatore (5), mezzi ricevitori (9), scambiatore termico (7) della seconda utenza (3) ed ingresso (17) di aspirazione dell’insieme di compressori (4) ove la prima utenza (2) opera almeno in refrigerazione od à ̈ inattiva e la seconda utenza (3) opera almeno in refrigerazione o in riscaldamento indipendentemente dalla prima (2).
  2. 2) Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che i mezzi commutatori (11, 12) comprendono un primo mezzo commutatore (11) dotato di un primo ingresso (20) collegato all’uscita (8) dell’insieme di compressori (4), un secondo ingresso (21) collegato all’uscita per il fluido allo stato liquido dei mezzi ricevitori (9), una prima uscita (22) collegata ad un ingresso dello scambiatore termico (7) della seconda utenza (3) ed una seconda uscita (23) collegata ad un ingresso del mezzo condensatore (5); detto primo mezzo commutatore (11) à ̈ dotato di condotti, valvole regolatori controllati almeno per collegare il primo ingresso (20) almeno alla prima uscita (22) e per chiudere il secondo ingresso (21) durante il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza (3), e controllati almeno per collegare il primo ingresso (20) alla seconda uscita (23) ed il secondo ingresso (21) alla prima uscita (22) durante il funzionamento in refrigerazione della seconda utenza (3); tali mezzi commutatori (11, 12) comprendono inoltre un secondo mezzo commutatore (12) dotato d’una porta d’ingresso (25) collegata all’uscita di detto scambiatore termico (7), d’una prima porta d’uscita (26) collegata all’ingresso (17) dell’insieme di compressori (4) ed una seconda porta d’uscita (27) sfociante nei mezzi ricevitori (9); detto secondo mezzo commutatore (12) à ̈ dotato di condotti, valvole regolatori controllati almeno per collegare tale porta d’ingresso (25) alla seconda porta d’uscita (27) durante il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza (3) e per collegare la porta d’ingresso (25) alla prima porta d’uscita (26) durante il funzionamento in refrigerazione della seconda utenza (3).
  3. 3) Impianto secondo la rivendicazione 1 oppure secondo la rivendicazione 2 caratterizzato dal fatto che il mezzo di bilanciamento (13) comprende una prima entrata d’immissione (30) connessa all’uscita per il fluido allo stato liquido dei mezzi ricevitori (9), una seconda entrata d’immissione (31) collegata, tramite un condotto di spillamento, all’uscita (8) dell’insieme di compressori (4) ed una uscita d’emissione (32) collegata all’ingresso (17) dell’insieme di compressori (4), ove tali entrate di immissioni ed uscita di emissione sono connesse tramite i mezzi di miscelazione (15); il mezzo di bilanciamento (13) comprende inoltre un mezzo valvolare controllato, interposto tra detta prima entrata d’immissione (30) ed il rispettivo ingresso dei mezzi di miscelazione (15) e controllato in apertura almeno in corrispondenza della condizione di inattività della prima utenza (2) almeno durante il funzionamento in riscaldamento della seconda utenza (3).
  4. 4) Impianto secondo la rivendicazione 3 caratterizzato dal fatto che il mezzo di bilanciamento (13) comprende inoltre almeno una valvola di regolazione pilotata (35) dalla pressione all’ingresso (17) dell’insieme di compressori (4) e posta lungo detto condotto di spillamento tra la seconda entrata d’immissione (31) ed il rispettivo ingresso dei mezzi di miscelazione (15) ed una valvola controllata (36) controllata in retroazione sulla base della temperatura e pressione all’ingresso (17) dell’insieme di compressori (4); tale valvola controllata (36) à ̈ interposta tra la prima entrata d’immissione (30) ed il rispettivo ingresso dei mezzi di miscelazione (15).
  5. 5) Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che l’ingresso del primo mezzo evaporatore (6) della prima utenza (2) à ̈ collegato all’uscita per il fluido allo stato liquido dei mezzi ricevitori (9) tramite una rispettiva valvola controllata per l’arresto le flusso nel primo mezzo evaporatore (6) almeno in detta condizione di inattività,, l’uscita del primo mezzo evaporatore (6) à ̈ collegata all’ingresso (17) dell’insieme di compressori (4).
  6. 6) Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la prima utenza (2) comprende un secondo stadio di raffreddamento (40) per la bassa temperatura provvisto di uno scambiatore per fluidi frigoriferi (41) con ingressi collegati ai condotti di alimentazione del primo mezzo evaporatore (6) della prima utenza (2) e con uscite inserite in un circuito frigorifero comprendente almeno un secondo mezzo evaporatore (42) ed un secondo insieme di compressori (43).
  7. 7) Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detti mezzi di controllo sono preferibilmente di tipo programmabile a microprocessore e controllano ed azionano i vari mezzi valvolari controllate per realizzare le condizioni di funzionamento indipendenti delle utenze.
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