SISTEMA COMBINADO DE REFRIGERACION Y CLIMATIZACION.

Sistema combinado de refrigeración y climatización, que mediante ciclos de refrigeración por expansión directa de un refrigerante realiza a la vez las funciones de sistema de frío industrial y de climatización de una instalación o local.

Para ello comprende dos o más compresores (10, 20) que envían el refrigerante comprimido a un punto común, una serie de válvulas de expansión (12, 22) y varios intercambiadores (11, 13, 23) de calor, de los cuales dos realizan el intercambio con el medio a enfriar con el sistema de frío industrial y con el local o instalación a climatizar.

Mediante la actuación de dos series de válvulas (50, 51) se logra cambiar fácilmente de modo de funcionamiento del sistema de climatización entre calefacción y refrigeración

Sistema combinado de refrigeración y climatización.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un sistema combinado de refrigeración y climatización que permite mejorar la eficiencia de la conversión energética en frío en instalaciones que requieran, al menos temporalmente, de acondicionamiento de aire, ya sea aportar frío o calor, y de refrigeración de cámaras, expositores, o cualquier otro objeto o medio.

En particular, el sistema puede ser empleado en una instalación frigorífica de un local dotado también de sistema de climatización de confort como, por ejemplo, una unidad de refrigeración de uno o más expositores de mercancías situados en un comercio con sistema de aire acondicionado.

Estado de la técnica

El sector de la técnica al que pertenece la invención es el de refrigeración y acondicionamiento de aire.

Los locales donde se produce el almacenamiento o la venta al público de productos perecederos, disponen siempre de dos sistemas térmicos, independientes entre si, que funcionan de forma independiente y aislada. Por un lado se disponen los sistemas de frío industrial propios de los productos perecederos y por otro los sistemas de climatización de confort del local propio.

Lo más frecuente es que la instalación de frío industrial comprenda un sistema de refrigeración convencional de compresión mecánica, y los sistemas de climatización de los locales estén dotados de bombas de calor aire-aire.

Un ciclo básico de refrigeración por comprensión mecánica y expansión directa consta de cuatro elementos o etapas: compresor, condensador, válvula de expansión y evaporador.

En el evaporador, el refrigerante se evapora y absorbe calor del espacio que está enfriando y de su contenido. A continuación, el vapor de refrigerante pasa a un compresor que incrementa su presión, lo que aumenta su temperatura. Este gas sobrecalentado a alta presión se transforma posteriormente en líquido en un condensador refrigerado por aire o agua.

Después del condensador, el líquido pasa por una válvula de expansión, donde su presión y temperatura se reducen hasta alcanzar las condiciones que existen en la entrada del evaporador, cerrándose el ciclo.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere a un sistema de refrigeración y climatización completo y único, que comprende dos subsistemas independientes en la actualidad, que son los de frío industrial y de climatización del local (este último pudiendo calentar o enfriar según las necesidades de confort).

Aprovechando estos dos subsistemas, se obtienen ahorros energéticos al llegar al funcionamiento de bomba de calor del sistema principal con los elementos básicos de las instalaciones de frío industrial y de climatización.

Este sistema ofrece un ahorro energético al optimizar las fases de condensación de los compresores y sistemas de compresión completos de las instalaciones de frío y climatización. Este ahorro se produce en calefacción del local en invierno, y en aprovechar el rendimiento de los equipos de mayor capacidad en verano.

Además, el procedimiento permite mejorar la seguridad y fiabilidad de los compresores y sistemas principales de potencia del sistema principal, ya que por agrupamiento de los mismos, se obtienen apoyos en un momento de fallo de alguno de ellos. Principalmente los sistemas de climatización apoyarán a los sistemas de frío industrial, dado que su funcionamiento es prioritario para no echar a perder los productos refrigerados o congelados.

La presente invención se refiere por lo tanto a la unión de los sistemas de frío industrial y de acondicionamiento del aire en uno solo. La energía residual de uno de ellos, generalmente del sistema de frío industrial, es utilizada para realizar la climatización del local por medio de la bomba de calor que se forma.

El sistema propuesto se compone de un sistema de refrigeración tradicional, que podría ser completado para mayor ahorro energético con un subsistema adicional como inyección electrónica controlada o bomba de líquido.

En un ciclo de refrigeración por compresión mecánica siempre se absorbe calor de un foco frío, mobiliario, cámaras del centro, durante todo el año, y se entrega a un foco caliente durante la condensación.

Según la invención, este foco caliente corresponderá al local durante la época en que deba ser calentado (que denominamos invierno en esta memoria descriptiva, independientemente de la estación del año en que se produzca y de su duración) a través del sistema de climatización. Con la invención, se aprovecha el calor generado de todos o parte de los condensadores de la instalación de frío industrial, que antes era degradado, en la climatización del local. Cuando sea necesario, se acompañará esta fuente de calor por otras fuentes como pueden ser resistencias eléctricas, agua caliente, vapor, energía solar u otra fuente de energía.

Cuando se requiera disminuir la temperatura del local, época que denominaremos verano, será necesario mantener el sistema de frío industrial, y en paralelo activar el sistema de climatización del local para enfriar. En esta época, se trabajará desde el sistema de potencia principal en frío para los dos subsistemas, como instalación tradicional pero aprovechando la unión de los dos sistemas para buscar el mayor rendimiento, usando un equipo de mayor capacidad.

En los sistemas de frío industrial, es frecuente instalar dos subsistemas en paralelo, denominados de frío positivo y de frío negativo, cada uno de ellos permitiendo enfriar hasta una temperatura dada. El subsistema de frío negativo enfría hasta una temperatura menor que el de frío positivo. Por ejemplo, entre -10ºC y -35ºC.

De esta forma el subsistema de frío negativo se puede utilizar para conservar productos congelados, mientras que el subsistema de frío positivo puede usarse para los productos refrigerados (mantequilla, pescados, carnes, etc.)

Ambos subsistemas pueden compartir elementos, aunque generalmente se disponen independientes por motivo de seguridad ante eventuales fugas.

En el resto de la memoria no se hará mención a la existencia, o no, de una separación en dos subsistemas, interpretándose que, en caso de producirse la división en los dos subsistemas de frío positivo y de frío negativo, la combinación del sistema de climatización y el de frío industrial puede realizarse con cualquiera de los dos subsistemas, o incluso con los dos (aumentando aún más el rendimiento energético).

De todas formas suele resultar más interesante realizar la combinación con el subsistema de frío positivo.

Para ello el sistema de la invención comprende dos compresores, o dos pluralidades de compresores en serie o paralelo, que denominaremos primer y segundo compresor, cuya salida de refrigerante comprimido se realiza a un punto común. El flujo de refrigerante desde este punto común a la entrada de los compresores variará según el modo de funcionamiento de forma que:

En el modo de funcionamiento de verano un primer intercambiador de calor realizará funciones de condensado del refrigerante a continuación del punto común, y verterá un refrigerante condensado a dos ramales en paralelo, cada uno de ellos comprendiendo una válvula de expansión, ya sea del tipo electrónica, mecánica, de recalentamiento constante o de cualquier otro tipo, y un intercambiador de calor en funciones de evaporador.

En particular, en un primer ramal el refrigerante atravesará una primera válvula de expansión y un segundo intercambiador de calor, que eliminará calor del medio que se desea enfriar mediante el sistema de frío industrial. En el otro ramal se atravesará una segunda válvula de expansión y un tercer intercambiador de calor que intercambiará calor con el local o instalación que se desea climatizar, en este caso enfriándolo.

Tras el segundo y tercer intercambiador se regresa a las entradas de aspiración de los compresores, las cuales pueden estar conectadas para que un compresor apoye al otro en caso de fallo.

En el modo de funcionamiento de invierno, el refrigerante seguirá un primer ramal a partir del punto común llegando al tercer intercambiador de calor, que en este caso condensará el refrigerante y aportará el calor extraído al local o instalación a climatizar, a cuya salida se dispondrá la primera válvula de expansión y el segundo intercambiador, que sigue funcionando como...

1. Sistema combinado de refrigeración y climatización, basado en un ciclo de refrigeración por expansión directa de un refrigerante, caracterizado porque realiza las funciones de sistema de frío industrial y de climatización de una instalación o local, y porque comprende: