Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua.

Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua que puede producir simultáneamente o alternativamente agua fría para la refrigeración y agua caliente para la calefacción

, el cual, en virtud de la posición de apertura y cierre que adopten las electroválvulas y con las restricciones que imponen las válvulas de antirretorno que lo componen, puede adoptar distintas configuraciones de funcionamiento, denominadas agua-agua, aire-agua refrigeración, aire-agua calefacción, desescarche eficiente, y desescarche.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231683.

Solicitante: COMPAÑIA INDUSTRIAL DE APLICACIONES TERMICAS, S.A.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ZAMORA GARCIA MIGUEL, CORBERÁN SALVADOR,José Miguel, GONZÁLVEZ MACIÁ,José, MUÑOZ CASTELLÓ,Miguel.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B29/00 (Sistemas combinados de calentamiento y refrigeración, p. ej. que funcionan alternativamente o simultáneamente)
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Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua.

Fragmento de la descripción:

DE LOS DIBUJOS.

Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con los ejemplos preferentes de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, las figuras que se relacionan a continuación:

Figura 1.- Esquema del circuito frigorífico, en el que se han incluido los siguientes detalles:

1. Compresor.

2. Intercambiador de calor condensador para la producción de agua caliente.

3. Batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior.

4. Intercambiador de calor evaporador para la producción de agua fría.

5. Depósito acumulador de refrigerante líquido.

6. Dispositivo de expansión.

7. Ventilador.

8. Electroválvula de desescarche.

9. Electroválvula de descarga de gas al condensador de placas.

10. Electroválvula de descarga de gas a la batería.

11. Electroválvula de aspiración de vapor de batería.

12. Electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas.

13. Electroválvula de entrada de vapor a la batería.

14. Válvula antirretorno de paso al condensador en desescarche.

15. Válvula antirretorno de cierre del condensador en desescarche.

16. Válvula antirretorno de líquido a batería.

17. Válvula antirretorno de batería a baja.

18. Válvula antirretorno del evaporador de placas.

19. Válvula antirretorno de vapor a batería.

20. Válvula antirretorno para desescarche.

EJEMPLO DE REALIZACIÓN PREFERENTE

A modo de ejemplo de realización preferente del Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua, para una potencia frigorífica de 58 kW, y una potencia calorífica de 65 kW, los componentes que conforman el circuito objeto de la invención pueden ser un compresor(l) de tipo scroll de refrigerante R-410A de potencia eléctrica absorbida 22kW, un intercambiador de calor condensador para la producción de agua caliente (2) de tipo de placas soldadas de 80 placas, una batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior (3) de tubos de cobre y aletas de aluminio de 4 filas de tubos y 40 tubos por fila, un intercambiador de calor evaporador para la producción de agua fría (4) de tipo de placas soldadas de 80 placas, un depósito acumulador de refrigerante líquido (5) de 5 litros, un dispositivo de expansión (6) de tipo válvula termostática de diámetro nominal 7/8 de pulgada, un ventilador (7) de 800 milímetros de diámetro y 2 kW de potencia, una electroválvula de desescarche (8), una electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9), una electroválvula de descarga de gas a la batería (10), una electroválvula de aspiración de vapor de batería (11), una electroválvula de aspiración de vapor del

evaporador de placas (12), una electroválvula de entrada de vapor a la batería (13), todas ellas de 32 o 40 milímetros de diámetro nominal y una válvula antirretorno de paso al condensador en desescarche (14), una válvula antirretorno de cierre del condensador en desescarche (15), una válvula antirretorno de líquido a batería (16), una válvula antirretorno de batería a baja (17), una válvula antirretorno del evaporador de placas (18), una válvula antirretorno de vapor a batería (19), y una válvula antirretorno para desescarche (20), todas ellas de 1 1/8 de diámetro nominal.

Como ya se ha dicho, el circuito frigorífico, en virtud de la posición de apertura y cierre que adopten las electroválvulas y con las restricciones que imponen las válvulas de antirretorno que lo componen, puede adoptar distintas configuraciones de funcionamiento, ya descritas.

En el modo de funcionamiento denominado configuración Agua-Agua, el refrigerante comprimido por el compresor (1) sale por la línea 1 y pasa a través de la electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9) que está abierta. La electroválvula de descarga de gas a la batería (10) está cerrada. El refrigerante en fase gaseosa circula por la línea 3, y se condensa en el intercambiador de calor condensador para la producción de agua caliente (2) que es el condensador, produciendo agua caliente. Posteriormente, el refrigerante líquido circula por la línea 4 a través de la válvula antirretorno de cierre del condensador en desescarche (15); en este punto no circula por la válvula antirretorno de paso al condensador en desescarche (14) por ser su presión mayor que a la salida del dispositivo de expansión (6). Tras salir de la línea de la línea 4, se acumula en el depósito acumulador de refrigerante líquido (5) del que sale para expandirse en el dispositivo de expansión (6). En este punto, el refrigerante no circula hacia la batería por la línea 9, por estar cerrada la electroválvula de entrada de vapor a la batería (13). Circula en cambio por la línea 5 llegando, a través de la válvula antirretorno del evaporador de placas (18), al intercambiador de calor evaporador para la producción de agua fría (4) donde se evapora, produciéndose el agua fría. A la salida del intercambiador de calor evaporador para la producción de agua fría (4), la electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12) está abierta conduciéndolo por la línea 6 hasta la línea 2 que es la aspiración del compresor cerrándose el ciclo termodinámico.

La demanda energética mayoritaria o principal (de refrigeración o de calefacción) es la que gobierna los ciclos de marcha y paro del compresor.

La demanda minoritaria o auxiliar (de calefacción o de refrigeración) es la que gobierna los cambios de configuración (de Agua-Agua a Aire-Agua Refrigeración o de Agua-Agua a Aire-Agua Calefacción).

Si la demanda principal es la de refrigeración, y disminuye la demanda auxiliar de calefacción en el circuito de agua caliente se pasa a la configuración Aire-Agua Refrigeración. En esta configuración, la electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9) se encuentra cerrada, estando abierta la electroválvula de descarga de gas a la batería (10). El ventilador (7) está en funcionamiento. El gas caliente y comprimido accede por la línea 7 a la batería de tubos aleteados para intercambio de calor con el aire exterior (3) donde se condensa. La batería tiene mayor volumen y comienza a acumular poco a poco refrigerante líquido que se vacía progresivamente del depósito acumulador de refrigerante líquido (5). A la salida de la batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior (3) el líquido circula por la línea 8 y pasa por la válvula antirretorno de líquido a batería (16) y accede a la línea 4. Tras pasar por el depósito acumulador de refrigerante líquido (5) sale para expandirse en el dispositivo de expansión (6). En este punto, el refrigerante no circula por la línea 9 a través de la válvula antirretorno de batería a baja (17) por ser su presión inferior a la de la batería. Circula en cambio por la línea 5 llegando, a través de la válvula antirretorno del evaporador de placas (18), al intercambiador de calor evaporador para la producción de agua fría (4) donde se evapora, produciéndose el agua fría. A su salida la electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12) está abierta conduciéndolo por la línea 6 hasta la línea 2 que es la aspiración del compresor cerrándose el ciclo termodinámico.

Si la demanda principal es la de calefacción, y disminuye la demanda auxiliar de refrigeración en el circuito de agua fría, se pasa a la configuración Aire-Agua Calefacción. En esta configuración, la electroválvula de aspiración de vapor de batería (11)...

 


Reivindicaciones:

1Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua caracterizado por estar compuesto por uno o dos compresores (1), un intercambiador de calor condensador para la producción de agua caliente (2), una batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior (3), un intercambiador de calor evaporador para la producción de agua fría (4), un depósito acumulador de refrigerante líquido (5), un dispositivo de expansión (6) de refrigerante líquido, un ventilador (7) para el intercambio de calor con el aire exterior, una electroválvula de desescarche (8) para comunicar el condensador con la aspiración del compresor instalada en la línea 11 entre la línea 3 y la válvula antirretorno para desescarche (20), una electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9) instalada en la línea 1, una electroválvula de descarga de gas a la batena (10), ubicada en la línea 7, una electroválvula de aspiración de vapor de batena (11) instalada en la línea 10, entre las línea 7 y 2, una electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12) instalada en la línea 6, una electroválvula de entrada de vapor a la batería (13), instalada en la línea 9 y una válvula antirretorno de paso al condensador en desescarche (14) instalada en la línea 12, siendo dicha línea 12 una tubería que una la salida del intercambiador de calor condensador para la producción de agua caliente (2), con la salida del dispositivo de expansión (6), una válvula antirretorno de cierre del condensador en desescarche (15) instalada en la línea 4, una válvula antirretorno de líquido a batería (16) instalada en la línea 8, una válvula antirretorno de batería a baja (17) instalada en la línea 9, una válvula antirretorno del evaporador de placas (18) instalada en la línea 5, una válvula antirretorno de vapor a batería (19), instalada en la línea 10, una válvula antirretorno para desescarche (20), instalada en la línea 11.

2.- Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua según la reivindicación 1 caracterizado por disponer de un método de regulación automática que permite, mediante el cambio en la circulación del refrigerante por el circuito frigorífico, que la máquina pueda operar en una primera configuración denominada Agua-Agua, en la que la máquina produce agua caliente y fría al mismo tiempo, en una segunda configuración, denominada Aire-Agua Refrigeración, en la que la máquina produce agua fría y alternativamente agua caliente, en una tercera configuración, denominada Aire-Agua Calefacción, en la que la máquina produce agua caliente, y alternativamente agua fría, y en una cuarta configuración, denominada Desescarche Eficiente, en la que se desescarcha la batería mientras se produce potencia frigorífica sobre el circuito de agua fría y en una quinta configuración, denominada Desescarche, en la que se desescarcha la batería mientras se produce potencia frigorífica sobre el circuito de agua caliente.

3.- Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por disponer de un método de regulación que en las configuraciones de funcionamiento Aire-Agua Refrigeración y Aire-Agua Calefacción opera produciendo un servicio energético principal (refrigeración o calefacción) que se adapta a la demanda energética variable mediante las paradas y arranques del compresor, y un servicio energético auxiliar (calefacción o refrigeración) que se adapta a la demanda energética variable mediante el cambio de configuración del estado de apertura y cierre de sus válvulas, siendo el servicio energético principal seleccionado manual o automáticamente, este último en función de la temperatura del ambiente exterior.

4.- Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua según las reivindicaciones 1, 2 y 3 caracterizado por disponer de un método de regulación que estando dicho circuito frigorífico funcionando según la configuración Agua-Agua con demanda principal de refrigeración, si disminuye la demanda auxiliar de calefacción en el circuito de agua caliente, realiza el cambio a la configuración Aire-Agua Refrigeración sin detener el compresor (1), poniendo en marcha el ventilador (7), abriendo la electroválvula de descarga de gas a la batería (10), esperando a continuación una temporización de entre 0 y 15 segundos, cerrando a continuación la electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9), esperando seguidamente una temporización de entre 0 y 15 segundos, abriendo a continuación la electroválvula de desescarche (8) durante un 1 segundo, y volviéndola a cerrar, quedando el equipo funcionando en este nuevo modo durante una temporización entre 0 y 5 minutos, y que transcurridos esos minutos, si vuelve a detectarse demanda auxiliar de agua caliente, el equipo vuelve al estado Agua-Agua, operando el ventilador (7) a velocidad máxima, abriendo la electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9), esperando una temporización de entre 0 y 15 segundos, cerrando a continuación la electroválvula de descarga de gas a la batería (10), esperando una temporización de entre 0 y 15 segundos, abriendo la electroválvula de aspiración de vapor de batería (11) durante un pulso de 5 segundos, para recuperar el gas refrigerante de la batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior (3),

y cerrándola a continuación, esperando una temporización entre 0 y 30 segundos, y deteniendo el ventilador (7) a continuación.

5.- Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua según las reivindicaciones 1,2 y 3 caracterizado por disponer de un método de regulación que estando dicho circuito frigorífico funcionando según la configuración Agua-Agua, con demanda principal de calefacción, si disminuye la demanda energética auxiliar de refrigeración en el circuito de agua fría, el equipo pasa al modo de funcionamiento en configuración Aire-Agua Calefacción, sin detener el compresor (1), haciendo en primer lugar girar al ventilador (7) a velocidad máxima, abriendo la electroválvula de aspiración de vapor de batería (11) durante un pulso de 1 segundo, y cerrándola a continuación, esperando entonces una temporización entre 0 y 30 segundos, volviendo a abrir la electroválvula de aspiración de vapor de batería (11), tras esperar entre 0 y 15 segundos, abriendo la electroválvula de entrada de vapor a la batería (13), esperando entre 0 y 15 segundos, cerrando a continuación la electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12), quedando el equipo funcionando en este nuevo modo durante una temporización entre 0 y 5 minutos, y que transcurridos esos minutos, si vuelve a detectarse demanda auxiliar de agua fría, el equipo vuelve al estado Agua-Agua, cerrando la electroválvula de entrada de vapor a la batería (13), esperando una temporización entre 0 y 15 segundos, cerrando seguidamente la electroválvula de aspiración de vapor de batería (11), esperando una temporización entre 0 y 15 segundos, y abriendo finalmente la electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12).

6.- Nuevo circuito frigorífico para una máquina de climatización por compresión mecánica agua-aire-agua según las reivindicaciones 1, 2, 3, 4 y 5 caracterizado por disponer de un método de regulación que si estando funcionando el equipo en modo Aire-Agua Calefacción, se detecta la necesidad de realizar un desescarche de la batería de tubos aleteados para intercambio de calor con el aire exterior (3), este se realiza pasando al modo de funcionamiento en configuración Desescarche Eficiente, sin detener el compresor (1), abriendo la electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12), esperando una temporización entre 0 y 15 segundos, cerrando simultáneamente las electroválvulas de aspiración de vapor de batería (11) y de entrada de vapor a la batería (13), esperando una temporización entre 0 y 30 segundos, abriendo la electroválvula de descarga de gas a la batería (10), esperando una temporización entre 0 y 15 segundos, cerrando la electroválvula de descarga de gas al condensador de placas (9), esperando una temporización entre 0 y 15 segundos, abriendo la electroválvula de desescarche (8) durante un pulso de 1 segundo, cerrando la electroválvula de desescarche (8), permaneciendo en esta configuración hasta que la regulación detecta que se ha desescarchado la batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior (3), o han transcurrido una temporización entre 0 y 20 minutos, y que si durante ese tiempo la regulación detecta que la temperatura de producción de agua fría es menor que un valor prestablecido, el desescarche continua según la configuración Desescarche, abriendo la electroválvula de desescarche (8), esperando una temporización entre 0 y 15 segundos, cerrando la electroválvula de aspiración de vapor del evaporador de placas (12), permaneciendo en esta configuración hasta que la regulación detecta que se ha desescarchado la batería de tubos aleteada para intercambio de calor con el aire exterior (3), o han transcurrido una temporización entre 0 y 20 minutos.