Sistema refrigerante con refrigerador intermedio utilizado para una función de recalentamiento.

Un sistema refrigerante que comprende:

un conjunto de compresor que incluye al menos dos etapas de compresión conectadas en serie,

con una etapa de compresión más baja (22) para comprimir el refrigerante desde la presión de aspiración a una presión intermedia y pasar este refrigerante a una etapa de compresión más alta (24) para comprimir el refrigerante desde la presión intermedia hasta una presión de descarga, estando situado un refrigerador intermedio (26) en posición intermedia entre las citadas etapas de compresión más baja y más alta;

un intercambiador de calor exterior (30) situado aguas abajo del citado conjunto de compresor;

un dispositivo de expansión (32) situado aguas abajo del citado intercambiador de calor exterior y un intercambiador de calor interior (34) situado aguas abajo del citado dispositivo de expansión; y

un dispositivo de desplazamiento de aire (36) para desplazar el aire por el citado intercambiador de calor interior, estando situado el citado intercambiador intermedio de tal manera que se encuentra en el trayecto del flujo de aire conducido por el citado dispositivo de desplazamiento de aire;

que se caracteriza por:

una derivación (34, 48, 52) para derivar el refrigerante alrededor del citado intercambiador y directamente desde la citada etapa de compresión más baja a la citada etapa de compresión más alta.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US2006/049019.

Solicitante: CARRIER CORPORATION.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: P.O. BOX 4800, CARRIER PARKWAY SYRACUSE, NY 13221 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: LIFSON, ALEXANDER, TARAS,MICHAEL,F.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24F3/153 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24F ACONDICIONAMIENTO DEL AIRE; HUMIDIFICACION DEL AIRE; VENTILACION; UTILIZACION DE CORRIENTES DE AIRE COMO PANTALLAS (retirada de suciedades o de humos de los lugares donde se han producido B08B 15/00; conductos verticales para la evacuación de humos de los edificios E04F 17/02; tapas para chimeneas o respiraderos, terminales para conductores de humos F23L 17/02; aparatos para generar iones para ser introducidos en gases no encerrados, p. ej. en la atmósfera, F23L 17/02). › F24F 3/00 Sistemas de acondicionamiento de aire en los cuales el aire acondicionado primario se suministra procedente de una o dos o varias unidades centrales a las unidades de distribución colocadas en las habitaciones o recintos, unidades en las cuales aquél puede sufrir un tratamiento secundario; Aparatos especiales proyectados para dichos sistemas (acondicionadores de habitación F24F 1/00). › con calentamiento subsiguiente, es decir, dándole al aire la humedad que se requiera en la unidad central y pasando a un elemento de calentamiento para conseguir la temperatura deseada.
  • F25B1/10 F […] › F25 REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR; FABRICACION O ALMACENAMIENTO DEL HIELO; LICUEFACCION O SOLIDIFICACION DE GASES.F25B MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS; SISTEMAS COMBINADOS DE CALEFACCION Y DE REFRIGERACION; SISTEMAS DE BOMBA DE CALOR (sustancias para la transferencia, intercambio o almacenamiento de calor, p. ej. refrigerantes, o sustancias para la producción de calor o frío por reacciones químicas distintas a la combustión C09K 5/00; bombas, compresores F04; utilización de bombas de calor para la calefacción de locales domésticos o de otros locales o para la alimentación de agua caliente de uso doméstico F24D; acondicionamiento del aire, humidificación del aire F24F; calentadores de fluidos que utilizan bombas de calor F24H). › F25B 1/00 Máquinas, instalaciones o sistemas por compresión con ciclo irreversible (F25B 3/00, F25B 5/00, F25B 6/00, F25B 7/00, F25B 9/00 tienen prioridad). › de compresión multiescalonada (funcionando en cascada F25B 7/00).

PDF original: ES-2399836_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sistema refrigerante con refrigerador intermedio utilizado para una función de recalentamiento.

Antecedentes de la invención Esta solicitud se refiere a un sistema refrigerante, en el que el compresor es un compresor de dos etapas, y en el que se proporciona un refrigerador intermedio entre las dos etapas de compresión. El refrigerador intermedio se coloca en la corriente de aire que se mueve por un intercambiador de calor interior, y preferiblemente aguas abajo de un intercambiador de calor interior, en relación con el flujo de aire, de tal manera que el intercambiador de calor intermedio también proporciona una función de recalentamiento.

Los sistemas refrigerantes son conocidos y utilizados para acondicionar un fluido secundario, tal como el aire que se va a suministrar a un ambiente de clima controlado. Típicamente, un compresor comprime un refrigerante y entrega ese refrigerante a un intercambiador de calor exterior, conocido como un condensador para las aplicaciones subcríticas y como un enfriador de gas para las aplicaciones transcríticas. Desde el intercambiador de calor exterior, el refrigerante pasa a través de un dispositivo de expansión, y a continuación a un intercambiador de calor interior, conocido como un evaporador.

Para obtener una capacidad adicional, mejorar la eficiencia del sistema y lograr mayores relaciones de compresión, a menudo ocurre que se proporciona un compresor de dos etapas en un sistema refrigerante. Con un compresor de dos etapas, dos miembros de compresor separados o dos unidades de compresores separadas están dispuestos en serie en un sistema refrigerante. Específicamente, por ejemplo en el caso de un compresor de desplazamiento alternativo, dos miembros de compresión separados pueden ser representados por diferentes bancadas de cilindros conectadas en serie. El refrigerante comprimido por una etapa más baja a una presión intermedia es entregado desde la salida de descarga de esta etapa más baja a una entrada de aspiración de una etapa más alta. Si la relación de compresión para el sistema compresor es alta (lo cual es el caso típicamente de los sistemas de compresión de dos etapas) y / o la temperatura de aspiración del refrigerante es alta (lo cual es el caso a menudo en un sistema refrigerante equipado con intercambiador de calor con aspiración de líquido) , entonces, la temperatura de descarga del refrigerante también puede llegar a ser extremadamente alta, y en muchos casos, puede exceder el límite definido por consideraciones de seguridad o de fiabilidad. Por lo tanto, es conocido en la técnica proporcionar un intercambiador de calor refrigerador intermedio (o un denominado refrigerador intermedio) entre las dos etapas de compresión para extender las condiciones de utilización y / o mejorar la fiabilidad del sistema. En el refrigerador intermedio, el refrigerante que fluye entre las dos etapas de compresión es enfriado típicamente por un fluido secundario. Típicamente, se requiere que los componentes y circuitos adicionales proporcionen refrigeración en el refrigerador intermedio. Como ejemplo, se suministra un ventilador o bomba para desplazar un fluido de enfriamiento secundario desde una fuente de temperatura fría para enfriar el refrigerante en el refrigerador intermedio. Esto aumenta el coste de proporcionar la función de refrigeración intermedia.

Otra característica opcional del sistema refrigerante es un circuito de recalentamiento. En un circuito de recalentamiento, un refrigerante pasa a través de un intercambiador de calor situado aguas abajo en el trayecto de aire que ha pasado por un evaporador. Un control para el sistema de refrigeración puede controlar entonces el evaporador de tal manera que inicialmente enfriará el aire por debajo de la temperatura que es deseada por un ocupante del ambiente a acondicionar. Esto permite la eliminación de una cantidad adicional de humedad del aire. El aire pasa entonces aguas abajo por el intercambiador de calor de recalentamiento, y se calienta de nuevo a la temperatura deseada. El circuito de recalentamiento proporciona la capacidad de eliminar la humedad adicional de la corriente de aire, cuando se desea la deshumidificación y se requiere poco o ningún enfriamiento. Típicamente, la provisión de un circuito de recalentamiento requiere un intercambiador de calor adicional; sin embargo, no requiere un dispositivo de desplazamiento de aire adicional, ya que se basa en el dispositivo de desplazamiento de aire que ya está dispuesto para desplazar el aire por el evaporador.

Recientemente, refrigerantes de nueva generación, tales como refrigerantes naturales, están siendo utilizados en los sistemas de refrigeración. Un refrigerante muy prometedor es el dióxido de carbono (también conocido como CO2 o R744) . Particularmente con los sistemas de refrigeración con CO2, el refrigerador intermedio se hace aún más importante puesto que estos sistemas tienden a funcionar a altas temperaturas de descarga debido a las elevadas presiones de operación, el uso frecuente de intercambiador de calor de aspiración de líquido, y, en general, por la naturaleza transcrítica del ciclo del CO2, así como un alto valor del exponente de compresión politrópica para el refrigerante de CO2. Sin embargo, el coste adicional de la circuitería y de los componentes asociados con el refrigerador intermedio hace que la provisión de un refrigerador intermedio sea menos deseable.

Por lo tanto, es deseable proporcionar un refrigerador intermedio para un sistema de refrigerante de compresor de múltiples etapas, y en particular para un sistema de refrigerante de CO2, así como una función de recalentamiento, que esencialmente no requiere ninguna circuitería ni componentes adicionales más allá del propio refrigerador intermedio.

El documento US 2004/0007006 describe un sistema refrigerante del tipo definido en el preámbulo de la reivindicación 1.

Sumario de la invención La presente invención proporciona un sistema refrigerante que comprende: un conjunto de compresor que incluye al menos dos etapas de compresión conectadas en serie, siendo la etapa de compresión más baja para comprimir el refrigerante desde una presión de aspiración a una presión intermedia y pasar este refrigerante a una etapa de compresión más alta para comprimir el refrigerante desde una presión intermedia hasta una presión de descarga y con un refrigerador intermedio situado en posición intermedia entre las citadas etapas de compresión más baja y más alta, un intercambiador de calor exterior situado aguas abajo del citado conjunto de compresor, un dispositivo de expansión situado aguas abajo del citado intercambiador de calor exterior y un intercambiador de calor interior situado aguas abajo del citado dispositivo de expansión y un dispositivo de desplazamiento de aire para desplazar el aire por el citado intercambiador de calor interior, y estando situado el citado intercambiador de tal manera que se encuentra en el trayecto del flujo de aire conducido por el citado dispositivo de desplazamiento de aire, que se caracteriza por: una derivación para derivar refrigerante alrededor del citado refrigerador intermedio y directamente desde la citada etapa de compresión más baja a la citada etapa de compresión más alta.

Preferiblemente, el refrigerador intermedio está situado aguas abajo del intercambiador de calor interior, con respecto al flujo de aire que se suministra a un espacio acondicionado. De esta manera, el intercambiador de calor refrigerador intermedio también puede proporcionar selectivamente la función de recalentamiento, preferiblemente en condiciones de funcionamiento en las que se desea la deshumidificación con poca o ninguna refrigeración. La función de recalentamiento y la función de refrigeración intermedia pueden ser activadas bajo demanda. Por ejemplo, la derivación de refrigerante alrededor del refrigerador intermedio se puede utilizar cuando la función de refrigeración intermedia no es requerida y / o un regulador de aire puede ser instalado para derivar el flujo de aire alrededor del refrigerador intermedio en los casos en los que la función de recalentamiento no se necesita.

La disposición del refrigerador intermedio en la corriente de aire interior permite que un único intercambiador de calor proporcione tanto la función de refrigeración intermedia como la de recalentamiento. Además, mediante la disposición del refrigerador intermedio aguas abajo del intercambiador de calor interior, un dispositivo adicional de desplazamiento de aire asociado con el refrigerador intermedio no es necesario. Por el contrario, el aparato de desplazamiento de aire que ya está asociado con el evaporador también desplaza el aire a través del intercambiador de calor refrigerador intermedio. De esta manera, se... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema refrigerante que comprende:

un conjunto de compresor que incluye al menos dos etapas de compresión conectadas en serie, con una etapa de compresión más baja (22) para comprimir el refrigerante desde la presión de aspiración a una presión intermedia y pasar este refrigerante a una etapa de compresión más alta (24) para comprimir el refrigerante desde la presión intermedia hasta una presión de descarga, estando situado un refrigerador intermedio (26) en posición intermedia entre las citadas etapas de compresión más baja y más alta;

un intercambiador de calor exterior (30) situado aguas abajo del citado conjunto de compresor;

un dispositivo de expansión (32) situado aguas abajo del citado intercambiador de calor exterior y un intercambiador de calor interior (34) situado aguas abajo del citado dispositivo de expansión; y

un dispositivo de desplazamiento de aire (36) para desplazar el aire por el citado intercambiador de calor interior, estando situado el citado intercambiador intermedio de tal manera que se encuentra en el trayecto del flujo de aire conducido por el citado dispositivo de desplazamiento de aire;

que se caracteriza por:

una derivación (34, 48, 52) para derivar el refrigerante alrededor del citado intercambiador y directamente desde la citada etapa de compresión más baja a la citada etapa de compresión más alta.

2. El sistema refrigerante como se ha establecido en la reivindicación 1, en el que el citado refrigerador intermedio (26) está situado aguas abajo del citado intercambiador de calor interior (34) , en relación con un trayecto de flujo de aire.

3. El sistema refrigerante como se ha establecido en la reivindicación 1, en el que el citado refrigerador intermedio (26) está dispuesto aguas arriba del citado intercambiador de calor interior (34) , en relación con un trayecto del flujo de aire.

4. El sistema refrigerante como se ha establecido en la reivindicación 1, 2 o 3, en el que un refrigerante en el citado sistema refrigerante es CO2.

5. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que las citadas al menos dos etapas de compresión (22, 24) están dispuestas dentro de un compresor.

6. El sistema de refrigeración como se ha establecido en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que las citadas al menos dos etapas de compresión (22, 24) están representadas por compresores separados.

7. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que el sistema refrigerante opera, al menos en parte, en el ciclo transcrítico.

8. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que el sistema refrigerante opera, al menos en parte, en el ciclo subcrítico.

9. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que al menos una etapa de compresión (22, 24) es un compresor independiente.

10. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que las citadas al menos dos etapas de compresión (22, 24) incluyen al menos un compresor alternativo.

11. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que las citadas al menos dos etapas de compresión (22, 24) incluyen al menos un compresor de espiral.

12. El sistema refrigerante como se ha establecido en cualquier reivindicación precedente, en el que la citada derivación (54, 48, 52) está controlada por un dispositivo (48) de control de flujo de refrigerante.

13. El sistema refrigerante como se ha establecido en la reivindicación 12, en el que el citado dispositivo (48) de control de flujo de refrigerante es uno de entre una válvula de tres vías y un par de válvulas de solenoide convencionales.

14. El sistema refrigerante como se ha establecido en la reivindicación 12, en el que el citado dispositivo (48) de control de flujo de refrigerante puede ser modulado o pulsado para controlar al menos una de entre la función de recalentamiento y la función de refrigeración intermedia.


 

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