Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire que utiliza una bomba de calor de CO2.

Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire que utiliza una bomba de calor de CO2 (1)que incluye un compresor (2),

un enfriador de gases (3), un dispositivo (4) reductor de presión, y un evaporador (5)conectados en orden para suministrar una fuente de calor a un equipo de suministro de agua caliente 5 y equipo deacondicionamiento de aire a través de unas tuberías independientes, que comprende:

un depósito de agua a alta temperatura (9) para almacenar agua a alta temperatura calentada en dicho enfriadorde gases,

caracterizado porque presenta

un depósito de agua a baja temperatura (6) para almacenar agua a baja temperatura,

una canalización (10) para suministrar el agua a alta temperatura almacenada en dicho depósito de agua a altatemperatura a dicho equipo de suministro de agua caliente y un equipo de calentamiento de habitaciones (13, 14)como una fuente de calor,

un primer intercambiador de calor (21) en el que la salmuera para suministrar calor latente de vaporización derefrigerante de CO2 al refrigerante en dicho evaporador intercambia calor con el fluido (26) emisor de calor,un segundo intercambiador de calor (18) ubicado aguas arriba de dicho primer intercambiador de calor para enfriardicha agua a alta temperatura después de utilizarse como fuente de calor para dicho equipo de calentamiento dehabitaciones mediante el intercambio de calor con dicho fluido receptor de calor,

una canalización (17) para introducir el agua enfriada en dicho segundo intercambiador de calor en dicho depósitode agua a baja temperatura, y

unos medios de suministro de agua para suministrar agua a baja temperatura a dicho depósito de agua a bajatemperatura;

en el que se suministra agua a baja temperatura desde dicho depósito de agua a baja temperatura hasta dichoenfriador de gases para ser calentada a una temperatura igual a o superior a 60ºC para ser suministrada mediantedicho depósito de agua a alta temperatura como fuente de calor para dicho equipo de suministro de agua calientey equipo de calentamiento de habitaciones.

Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire que utiliza una bomba de calor de CO2.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un sistema de suministro de calor y acondicionamiento de aire que utiliza una bomba de calor que puede suministrar una fuente de calor a un equipo de suministro de agua caliente y un equipo de acondicionamiento de aire para enfriar-calentar habitaciones de manera simultánea independientemente o de manera selectiva utilizando una bomba de calor muy eficiente que utiliza refrigerante de CO2 con el que el coeficiente de rendimiento (COP) puede mantenerse a un nivel alto.

Antecedentes de la técnica Generalmente, un ciclo de refrigeración o ciclo de bomba de calor que utiliza CO2 como refrigerante se constituye conectando un compresor, un enfriador de gases, un dispositivo reductor de presión y un evaporador.

El enfriador de gases es un disipador de calor en el ciclo en el que, por ejemplo, se calienta el agua y se suministra como agua caliente. El refrigerante de CO2 presenta un coeficiente de agotamiento de ozono cero y su índice de efecto invernadero es 1, de modo que presenta las ventajas de que es inocuo para el medio ambiente, no tóxico, no inflamable, seguro y barato. Un ciclo de bomba de calor que utiliza refrigerante de CO2 presenta una eficiencia superior en el suministro de agua caliente.

Sin embargo, cuando la temperatura del agua suministrada al enfriador de gases se eleva, el coeficiente de rendimiento (COP) del ciclo disminuye.

Se dan a conocer medios para resolver este problema en la bibliografía de patentes 1 (JP-A-2003-194433) . Según los medios dados a conocer en la bibliografía de patentes 1, se proporciona un intercambiador de calor paralelo a la válvula abierta/cerrada proporcionada entre el enfriador de gases y la válvula de expansión, se proporciona un sensor de temperatura en la entrada de agua del enfriador de gases, y la válvula abierta/cerrada está cerrada cuando la temperatura detectada por el sensor de temperatura se eleva por encima de una temperatura recomendada. El intercambiador de calor se unifica con el evaporador o se dispone por separado y utiliza el calor latente de vaporización del refrigerante en el evaporador para enfriar el refrigerante que fluye fuera del enfriador de gases.

Cuando la válvula abierta/cerrada está cerrada, el refrigerante que fluye fuera del enfriador de gases se deriva a través de la válvula abierta/cerrada y fluye al interior del intercambiador de calor proporcionado paralelo a la válvula abierta/cerrada, aquí se enfría el refrigerante, y el refrigerante cuya temperatura ha descendido se introduce en la válvula de expansión para expandirse e introducirse en el evaporador.

En los medios dados a conocer en la bibliografía de patentes 1, tal como se mencionó anteriormente, se proporciona un intercambiador de calor para bajar la temperatura de refrigerante de lado de salida cuando la temperatura del agua suministrada al enfriador de gases se ha elevado por encima de una temperatura recomendada, es decir, el refrigerante que fluye fuera del enfriador de gases se enfría mediante el intercambio de calor dentro del ciclo de bomba de calor de CO2. Por este procedimiento, el calor del refrigerante que fluye fuera del enfriador de gases se disipa inútilmente al exterior sin utilizar el calor eficazmente. Además, este procedimiento puede aplicarse sólo a un sistema de suministro de agua caliente que utiliza una bomba de calor, y se limita la aplicación.

Por otro lado, debido a las características del refrigerante de CO2, en el caso de que el agua caliente calentada en el enfriador de gases se use para una fuente de calor a otro equipo para calentamiento de habitaciones, etc. y el agua devuelta del otro equipo se introduzca en el enfriador de gases como agua de enfriamiento, el agua devuelta presenta una temperatura bastante alta y disminuye el coeficiente de rendimiento (COP) de la bomba de calor.

El documento DE 202 16 324 U1 da a conocer un sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire con las características en la parte precaracterizadora de la reivindicación 1. El documento US 5 727 396 A da a conocer un procedimiento de enfriamiento para la fuente de energía primaria para un sistema de bomba de calor que funciona a gas que utiliza el sistema de agua caliente residencial o estructural para la eliminación de calor de la fuente de energía primaria y entrega de ese calor al intercambiador de calor interior y/o depósito de agua caliente doméstico para el sistema de bomba de calor.

Descripción de la invención El objetivo de la presente invención está hecho a la luz de los problemas mencionados anteriormente, y pretende realizar un sistema que presente las funciones no sólo de suministrar una fuente de calor al equipo de suministro de agua caliente sino también de suministrar una fuente de calor o fuente de frío al equipo de acondicionamiento de aire u otro equipo mientras se mantiene alto el coeficiente de rendimiento de la bomba de calor, manteniendo la temperatura del agua suministrada al enfriador de gases como agua de enfriamiento por debajo de una cierta temperatura y elevando la temperatura de lado de fuente de calor en el evaporador utilizando el calor de agua de río, etc. y/o el calor del agua después de utilizarse para el equipo de calentamiento, no enfriando la temperatura de refrigerante después de que fluya fuera del enfriador de gases.

Para lograr el objetivo, la presente invención propone un sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire que utiliza una bomba de calor de CO2 que incluye un compresor, un enfriador de gases, un dispositivo reductor de presión y un evaporador conectados en orden para suministrar una fuente de calor a un equipo de suministro de agua caliente y un equipo de acondicionamiento de aire a través de tuberías independientes, que comprende;

un depósito de agua a baja temperatura para almacenar agua a baja temperatura,

un depósito de agua a alta temperatura para almacenar agua a alta temperatura calentada en dicho enfriador de gases,

una canalización para suministrar el agua a alta temperatura almacenada en dicho depósito de agua a alta temperatura a dicho equipo de suministro de agua caliente y un equipo de calentamiento de habitaciones como una fuente de calor,

un primer intercambiador de calor en el que salmuera (agua) para suministrar calor latente de vaporización de refrigerante de CO2 al refrigerante en dicho evaporador intercambia calor con el fluido emisor de calor (fluido del que se extrae calor) ,

un segundo intercambiador de calor ubicado aguas arriba de dicho primer intercambiador de calor para enfriar dicha agua a alta temperatura después de utilizarse como una fuente de calor para dicho equipo de calentamiento de habitaciones (por tanto la temperatura no es todavía tan alta) mediante el intercambio de calor con dicho fluido receptor de calor,

una canalización para introducir el agua enfriada en dicho segundo intercambiador de calor en dicho depósito de agua a baja temperatura, y

unos medios de suministro de agua para suministrar agua a baja temperatura a dicho depósito de agua a baja temperatura;

en el que se suministra agua a baja temperatura desde dicho depósito de agua a baja temperatura hasta dicho enfriador de gases para calentarse hasta una temperatura igual a o superior a 60ºC para suministrarse mediante dicho depósito de agua a alta temperatura como una fuente de calor para dicho equipo de suministro de agua caliente y equipo de calentamiento de habitaciones.

En la invención, se introduce agua a baja temperatura por debajo de la temperatura ordinaria almacenada en el depósito de agua a baja temperatura en el enfriador de gases de la bomba de calor de CO2 para calentarse en el mismo hasta 60ºC o superior para almacenarse en el depósito de alta temperatura. En este caso, agua a baja temperatura significa agua a 25ºC o inferior. En el depósito de baja temperatura se almacena siempre agua a baja temperatura, suministrando el agua a baja temperatura al enfriador de gases, impidiendo que el coeficiente de rendimiento de la bomba de calor disminuya.

Suministrando el agua a alta temperatura almacenada en el depósito de agua a alta temperatura al equipo de suministro de agua caliente como una fuente de calor, es posible el suministro de agua caliente. En el caso del suministro de agua caliente, el agua caliente no se devuelve al sistema, de modo que se proporcionan medios para suministrar agua al depósito de agua a baja temperatura.

El sistema de la invención está compuesto para suministrar el agua a alta temperatura al equipo de calentamiento de habitaciones a... [Seguir leyendo]

1. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire que utiliza una bomba de calor de CO2 (1) que incluye un compresor (2) , un enfriador de gases (3) , un dispositivo (4) reductor de presión, y un evaporador (5)

conectados en orden para suministrar una fuente de calor a un equipo de suministro de agua caliente y equipo de acondicionamiento de aire a través de unas tuberías independientes, que comprende:

un depósito de agua a alta temperatura (9) para almacenar agua a alta temperatura calentada en dicho enfriador de gases, 10 caracterizado porque presenta un depósito de agua a baja temperatura (6) para almacenar agua a baja temperatura,

una canalización (10) para suministrar el agua a alta temperatura almacenada en dicho depósito de agua a alta temperatura a dicho equipo de suministro de agua caliente y un equipo de calentamiento de habitaciones (13, 14) como una fuente de calor,

un primer intercambiador de calor (21) en el que la salmuera para suministrar calor latente de vaporización de 20 refrigerante de CO2 al refrigerante en dicho evaporador intercambia calor con el fluido (26) emisor de calor,

un segundo intercambiador de calor (18) ubicado aguas arriba de dicho primer intercambiador de calor para enfriar dicha agua a alta temperatura después de utilizarse como fuente de calor para dicho equipo de calentamiento de habitaciones mediante el intercambio de calor con dicho fluido receptor de calor,

una canalización (17) para introducir el agua enfriada en dicho segundo intercambiador de calor en dicho depósito de agua a baja temperatura, y

unos medios de suministro de agua para suministrar agua a baja temperatura a dicho depósito de agua a baja 30 temperatura;

en el que se suministra agua a baja temperatura desde dicho depósito de agua a baja temperatura hasta dicho enfriador de gases para ser calentada a una temperatura igual a o superior a 60ºC para ser suministrada mediante dicho depósito de agua a alta temperatura como fuente de calor para dicho equipo de suministro de agua caliente y equipo de calentamiento de habitaciones.

2. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en el que el sistema está compuesto, de tal manera que el calor de dicho fluido emisor de calor se utiliza como fuente de calor en dicho evaporador (5) extrayendo calor de dicho fluido emisor de calor en dicho primer intercambiador de calor (21)

cuando se suministra dicha agua a alta temperatura como la fuente de calor para dicho equipo de suministro de agua caliente.

3. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en el que el sistema está compuesto, de tal manera que dicha agua a alta temperatura después de utilizarse para la fuente de 45 calor para dicho equipo de calentamiento de habitaciones (13, 14) y a una temperatura más reducida se enfría en dicho segundo intercambiador de calor (18) hasta una temperatura por debajo de la temperatura ordinaria para introducirse en dicho depósito de agua a baja temperatura (6) , y el calor de dicho fluido emisor de calor se utiliza como fuente de calor en dicho evaporador (5) extrayendo calor de dicho fluido emisor de calor en dicho primer intercambiador de calor cuando se suministra dicha agua a alta temperatura como la fuente de calor para dicho

equipo de suministro de agua caliente.

4. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire según la reivindicación 3, en el que el sistema está compuesto, de tal manera que dicha agua a alta temperatura que va a utilizarse como la fuente de calor para dicho equipo de calentamiento de habitaciones que incluye un equipo de calentamiento de espacios (13) y 55 un equipo de calentamiento de suelos (14) fluye secuencialmente en primer lugar para utilizarse como la fuente de calor para el equipo de calentamiento de espacios y a continuación, para utilizarse como la fuente de calor para el equipo de calentamiento de suelos, y el agua después de utilizarse para el equipo de calentamiento de suelos se enfría en dicho segundo intercambiador de calor (18) para ser devuelta a dicho depósito de agua a baja temperatura (6) ; de modo que el agua a alta temperatura disipa el calor cuya temperatura va a reducirse en el lado de equipo de

calentamiento de espacios y a continuación, disipa además el calor en el lado de equipo de calentamiento de suelos.

5. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en el que está prevista una canalización (58) para suministrar el agua a baja temperatura almacenada en dicho depósito de agua a baja temperatura (6, 34) al equipo de enfriamiento (E) como agente de enfriamiento.

6. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en el que el sistema está compuesto de tal manera que dicho depósito de agua a alta temperatura (9, 35) y dicho depósito de agua a baja temperatura (6, 34) están comunicados mediante un paso (51) que puede abrirse o cerrarse, y ambos depósitos se comunican abriendo dicho paso cuando se realiza el funcionamiento de noche para almacenar agua a alta temperatura, de modo que el agua a alta temperatura se almacena en ambos de dicho depósito de agua a baja temperatura y depósito de agua a alta temperatura.

7. Sistema de suministro de agua caliente y acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en el que el sistema está compuesto de tal manera que están previstos una canalización (60, 61, 62, 64) para permitir que dicha 10 agua a alta temperatura fluya para utilizarse secuencialmente, como la fuente de calor para dicho equipo de calentamiento de espacios (13, B) , dicho equipo de calentamiento de suelos (14, C) , y dicho equipo para derretir nieve (D) y la canalización (65) para introducir el agua después de utilizarse como la fuente de calor para dicho equipo para derretir nieve en dicho depósito de agua a baja temperatura (6, 34) , en el que dicha agua a alta temperatura disipa el calor cuya temperatura va a reducirse en el lado de equipo de calentamiento de habitaciones que incluye el equipo de calentamiento de espacios y calentamiento de suelos o sólo en el lado del equipo de calentamiento de espacios y a continuación, disipa además el calor en el lado de equipo para derretir nieve cuya temperatura va a reducirse por debajo de la temperatura ordinaria para devolverse a dicho depósito de agua a baja temperatura.