ES2273880T3

ES2273880T3 - Sistema reversible de compresion de vapor.

Info

Publication number: ES2273880T3
Application number: ES01965766T
Authority: ES
Inventors: Kare Aflekt; Einar Brendeng; Armin Hafner; Petter Neksa; Jostein Pettersen; Havard Rekstad; Geir Skaugen; Gholam Reza Zakeri
Original assignee: Sinvent AS
Current assignee: Sinvent AS
Priority date: 2000-09-01
Filing date: 2001-08-31
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2021-08-31
Also published as: US20040025526A1; CN1313783C; DK1315937T3; WO2002018848A1; KR20030041984A; CN1468356A; KR100798712B1; JP2004507706A; BR0113684A; MXPA03001819A; DE60123816T2; AU8633401A; ATE342476T1; BR0113684B1; US7185506B2; NO20005576D0; AU2001286334B2; CA2420974A1; EP1315937B1; PL362022A1

Abstract

Un sistema de compresión de vapor reversible que incluye, pero no está limitado a, un compresor (1), un intercambiador de calor interior (2), un dispositivo de expansión (6) y un intercambiador de calor exterior (3), conectados por medio de conductos según una relación susceptible de ponerse en funcionamiento, a fin de formar un sistema integral, caracterizado por que los intercambiadores de calor interior y exterior están dispuestos en el circuito principal, en tanto que el compresor y el dispositivo de expansión están dispuestos en unos circuitos subordinados o sub-circuitos A y B, respectivamente, y dichos sub-circuitos A y B están en comunicación con el circuito principal a través, respectivamente, de dispositivos (4) y (5) de inversión de flujo, a fin de permitir la reversión del sistema de un modo de enfriamiento a un modo de calentamiento.

Description

Sistema reversible de compresión de vapor.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas de compresión de vapor, tales como sistemas de refrigeración, de aire acondicionado, de bomba de calor y/o una combinación de éstos, que funcionan en condiciones trans-críticas, o más allá del punto crítico, o sub-críticas, con el uso de cualquier refrigerante y, en particular, de dióxido de carbono, y, más específicamente, aunque no se limita a éste, a un aparato que funciona como un sistema reversible de refrigeración/bomba de calor.

Descripción de la técnica relacionada

Un sistema de compresión de vapor no reversible está compuesto, en su forma básica, de un único circuito principal que proporciona un compresor 1, un elemento 2 de expulsión o cesión del calor, un elemento 3 absorbedor del calor y un dispositivo de expansión 6, según se muestra en la Figura 1. El sistema mencionado puede funcionar, bien en un modo de calentamiento o bien en un modo de enfriamiento. Con el fin de hacer el sistema reversible, es decir, permitir que éste trabaje tanto como bomba de calor como como sistema de refrigeración, las técnicas anteriores conocidas se sirven, para conseguir su propósito, de diferentes cambios de diseño en el sistema, así como de la adición de componentes nuevos a dicho circuito. Se describen a continuación las técnicas anteriores conocidas y sus desventajas.

El sistema más comúnmente utilizado comprende un compresor, una válvula de reversión del flujo, un intercambiador de calor interior, dos válvulas de estrangulamiento, dos válvulas de retención, un intercambiador de calor exterior y un receptor/acumulador de baja presión; véase la Figura 2. La reversión se lleva a cabo utilizando la válvula de reversión del flujo, dos válvulas de retención y dos válvulas de estrangulamiento. La desventaja de esta solución es que se sirve de dos válvulas de estrangulamiento, así como el hecho de que el intercambiador de calor interno estará en flujo paralelo en uno de los modos, de calentamiento o de enfriamiento, lo que no es favorable. Además, la solución es poco flexible y no puede ser utilizada de forma eficaz con sistemas que se sirven de un receptor de presión intermedio.

El documento EP 0604417 B1 y el documento WO 90/07683 describen un dispositivo de ciclo de compresión de vapor trans-crítico, o más allá del punto crítico, así como métodos para regular su presión súper-crítica del lado de alta. El sistema descrito incluye un compresor, un enfriador de gas (condensador), un intercambiador de calor interno de contracorriente, un evaporador y un receptor/acumulador. El control de alta presión se consigue haciendo variar las existencias de refrigerante del receptor/acumulador. Como medios de encauzamiento, se aplica un dispositivo de estrangulamiento entre la abertura de salida de alta presión del intercambiador de calor interno de flujo en contracorriente y la abertura de entrada del evaporador. Esta solución puede ser empleada, ya sea en el modo de bomba de calor, ya sea en el modo de refrigeración.

El documento GB-A-2.194.320 describe un sistema reversible de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1.

De manera adicional, el documento DE 19806654 describe un sistema reversible de bomba de calor par vehículos de motor accionados por un motor de combustión interna, en el cual el sistema refrigerante del motor se utiliza como fuente de calor. El sistema que se describe utiliza un receptor de presión intermedio con un aporte súbito de refrigerante a alta presión suministrado desde el fondo, en el modo de funcionamiento como bomba de calor, que no es el ideal.

Por otra parte, el documento DE 19813674 C1 describe un sistema de bomba de calor reversible para aire acondicionado de automoción, en el cual el gas de escape procedente del motor se utiliza como fuente de calor. La desventaja de este sistema radica en la posibilidad de que se descomponga el aceite en el intercambiador de calor para la recuperación del calor del gas de escape (cuando no se está utilizando), a medida que la temperatura del gas de escape se hace relativamente elevada.

Aún adicionalmente, el documento US 5890370 describe un sistema de compresión de vapor trans-crítico, o más allá del punto crítico, reversible y de una única etapa, que se sirve de un único dispositivo de reversión y de una válvula de estrangulamiento reversible especialmente fabricada, que puede funcionar en los dos sentidos de flujo. La desventaja principal del sistema es la estrategia de control compleja que se requiere por parte de la válvula de estrangulamiento especialmente fabricada. Además, en su estado actual, éste puede ser aplicado únicamente en sistemas de una sola etapa.

Aún otra Patente, el documento US 5473906, ha descrito un acondicionador de aire para un vehículo en el que el sistema se sirve de dos o más dispositivos de reversión destinados a revertir el funcionamiento del sistema del modo de calentamiento al modo de enfriamiento. Además, el sistema patentado tiene dos intercambiadores de calor interiores. En comparación con la presente invención, en una de las realizaciones propuestas de dicha Patente, la disposición es tal, que el intercambiador de calor interior está situado entre la válvula de estrangulamiento y el segundo dispositivo de reversión. La desventaja principal de esta disposición es que el vapor a baja presión procedente de la salida del intercambiador de calor interior tiene que pasar a través del segundo dispositivo de reversión, lo que da lugar a una caída de presión o pérdida de carga adicional para el refrigerante a baja presión (gas de aspiración) en el modo de enfriamiento. En el modo de calentamiento, el sistema sufre también una caída de presión más elevada en el lado de cesión del calor del sistema, ya que el gas de descarga tiene que pasar a través de dos dispositivos de reversión antes de que sea enfriado. En otra realización de dicha Patente, se sitúa el mismo interior entre el primer dispositivo de reversión y el compresor. Esta realización da lugar de nuevo a una caída de presión más alta en el lado de cesión del calor, en el funcionamiento en el modo de calentamiento. En aún otra realización, el compresor se encuentra en comunicación directa con dichas dos válvulas de cuatro vías. De nuevo, esta realización da lugar a una caída de presión adicional en el refrigerante a baja presión (gas de aspiración), en el modo de enfriamiento, puesto que dicho gas de aspiración ha de pasar a través de dichas dos válvulas de cuatro vías antes de entrar en el compresor. En el modo de calentamiento, éste también sufre una caída de presión más alta. Por añadidura, la colocación del receptor tras el condensador en las realizaciones que se proponen es tal, que éste tan solo puede ser utilizado en un sistema convencional con un intercambiador de calor de condensador y evaporador, y, como tal, no resulta adecuado para un funcionamiento trans-crítico, puesto que receptor de presión ideado no tiene ninguna función en el funcionamiento trans-crítico. Otra desventaja general del sistema es que la Patente no proporciona realizaciones para otras aplicaciones, tales como un sistema unitario simple, una compresión en dos etapas, un calentamiento y un enfriamiento combinados del agua, como lo hace la presente invención, puesto que dicha Patente estaba destinada exclusivamente al acondicionamiento de aire de un
vehículo.

Con respecto al segundo aspecto de la presente invención, el documento US-Re030433 se refiere al funcionamiento como condensador y como evaporador del intercambiador de calor, en tanto que la presente Solicitud está referida a un funcionamiento como evaporador y como enfriador de gas. En este último caso, el refrigerante es un fluido de una única fase, y el drenaje del condensador no constituye un aspecto en cuestión. En un enfriador de gas, el propósito consiste a menudo en calentar el flujo de aire sobre un cierto intervalo de temperaturas, y esto no puede hacerse si las secciones o tramos del intercambiador de calor funcionan en paralelo en el lado del aire. Así pues, en los enfriadores de gas, el diseño del circuito será diferente del de un intercambiador de calor que necesita hacer servir de condensador. En la presente Solicitud, el aire siempre fluye secuencialmente a través de los tramos del intercambiador de calor, en tanto que en la invención US-Re030433, el aire fluye a través de todas las "zonas de transferencia de calor" en paralelo.

Otra Patente, el documento US-Re0300745, describe un intercambiador de calor reversible que tiene muchas similitudes con el anterior (US-Re030433), incluyendo el hecho de que el funcionamiento está limitado a los modos de evaporador y condensador. También en este caso, el aire fluye en paralelo a través de todos los tramos. Otra diferencia importante es que la Patente describe un intercambiador de calor en el que todas los tramos están conectados en paralelo en el lado del refrigerante durante el funcionamiento como evaporador. En la presente Solicitud, el refrigerante habitualmente fluye secuencialmente a través del intercambiador de calor también en el modo de evaporador.

En esencia, la presente Solicitud describe un intercambiador de calor reversible que sirve como calentador en uno de sus modos -mediante el enfriamiento de un refrigerante presurizado hasta un punto supercrítico, y el calentamiento de aire-, al tiempo que funciona como evaporador en otro modo, fluyendo en ambos casos el refrigerante y el aire secuencialmente a través de los tramos. La única diferencia es que, en el funcionamiento como enfriador de gas, el refrigerante fluye secuencialmente a través de todos los tramos en contracorriente con el aire, en tanto que, en el funcionamiento como evaporador, se conectan en paralelo los tramos dos a dos.

Estos aspectos no están cubiertos por estas dos Patentes mencionadas, y ninguna de las Patentes anteriores servirá a los propósitos que se desean en el funcionamiento como enfriador de gas.

Sumario de la invención

La presente invención resuelve las desventajas de los sistemas anteriormente mencionados al proporcionar unos nuevos medios de reversión mejorados, simples y efectivos en un sistema de compresión de vapor reversible, sin comprometer la eficiencia del sistema. La presente invención se caracteriza porque el circuito principal, que incluye un intercambiador de calor interior y un intercambiador de calor exterior, se comunica con un primer circuito subordinado, o sub-circuito, el cual incluye un compresor, y un segundo sub-circuito, que incluye un dispositivo de expansión, a través del primer y del segundo dispositivos de inversión del flujo, según se define en la reivindicación independiente 1 que se acompaña.

El campo de aplicación para la presente invención puede ser, si bien no está limitada a ellas, las unidades estacionarias y móviles de aire acondicionado/bomba de calor y los refrigeradores/congeladores. En particular, el dispositivo puede ser utilizado en sistemas de acondicionamiento de aire y de bomba de calor para un local, así como en sistemas de acondicionamiento de aire/bomba de calor para automóviles que tienen un motor de combustión interna, así como para vehículos eléctricos o híbridos.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describe con más detalles por medio de ejemplos y mediante la referencia a las siguientes figuras, en las cuales:

La Figura 1 es una representación esquemática de un sistema de compresión de vapor no reversible.

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La Figura 2 es una representación esquemática de los circuitos de sistema más comunes que se realizan en la práctica para un sistema de bomba de calor reversible.

La Figura 3 es una representación esquemática de una primera realización en el modo de funcionamiento de calentamiento.

La Figura 4 es una representación esquemática de una primera realización en el modo de funcionamiento de enfriamiento.

La Figura 5 es una representación esquemática de una segunda realización, en el modo de funcionamiento de calentamiento.

La Figura 6 es una representación esquemática de una segunda realización en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 7 es una representación esquemática de una tercera realización en un funcionamiento en modo de calentamiento.

La Figura 8 es una representación esquemática de una tercera realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 9 es una representación esquemática de una cuarta realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 10 es una representación esquemática de una cuarta realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 11 es una representación esquemática de una quinta realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 12 es una representación esquemática de una quinta realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 13 es una representación esquemática de una sexta realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 14 es una representación esquemática de una sexta realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 15 es una representación esquemática de una séptima realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 16 es una representación esquemática de una séptima realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 17 es una representación esquemática de una octava realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 18 es una representación esquemática de una octava realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 19 es una representación esquemática de una novena realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 20 es una representación esquemática de una novena realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 21 es una representación esquemática de una décima realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 22 es una representación esquemática de una décima realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 23 es una representación esquemática de una undécima realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 24 es una representación esquemática de una undécima realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 25 es una representación esquemática de una duodécima realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 26 es una representación esquemática de una duodécima realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 27 es una representación esquemática de una decimotercera realización, en un funcionamiento en modo de bomba de calor.

La Figura 28 es una representación esquemática de una decimotercera realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 29 es una representación esquemática de una decimocuarta realización, en un funcionamiento en modo de calentamiento.

La Figura 30 es una representación esquemática de una decimocuarta realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 31 es una representación esquemática de una decimoquinta realización, en un funcionamiento en modo de calentamiento.

La Figura 32 es una representación esquemática de una decimoquinta realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 33 es una representación esquemática de una decimosexta realización, en un funcionamiento en modo de calentamiento.

La Figura 34 es una representación esquemática de una decimosexta realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 35 es una representación esquemática de una decimoséptima realización, en un funcionamiento en modo de calentamiento.

La Figura 36 es una representación esquemática de una decimoséptima realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

La Figura 37 es una representación esquemática de una decimoctava realización, en un funcionamiento en modo de calentamiento.

La Figura 38 es una representación esquemática de una decimoctava realización, en un funcionamiento en modo de enfriamiento.

Las Figuras 39-46 muestran representaciones esquemáticas de un intercambiador de calor para un sistema de compresión de valor reversible.

Descripción detallada de la invención Primer aspecto de la invención

La Figura 1 muestra una representación esquemática de un sistema de compresión de vapor no reversible que incluye un compresor 1, unos intercambiadores de calor 2, 3 y un dispositivo de expansión 6.

La Figura 2 muestra, según se ha establecido anteriormente, una representación esquemática del sistema de compresión de vapor más común para un sistema de bomba de calor reversible. Los componentes incluidos en tal sistema conocido se denotan en la Figura. El cambio de modo se obtiene utilizando dos válvulas de expansión diferentes, provistas de válvulas de retención dispuestas en bypass o derivación y una válvula de 4 vías.

Primera realización de la invención

La primera realización (básica) de la presente invención para un ciclo de compresión de vapor reversible de una única etapa se muestra esquemáticamente en la Figura 3, en el modo de calentamiento, y en la Figura 4, para un funcionamiento de enfriamiento. De acuerdo con la presente invención, el sistema, al igual que con el sistema conocido, incluye un compresor 1, un intercambiador de calor interior 2, un dispositivo de expansión 6 (por ejemplo, una válvula de estrangulamiento) y un intercambiador de calor exterior 3. Se entiende que el sistema completo comprende la tubería de conexión, con el fin de formar un circuito de flujo principal cerrado en el cual se hace circular un refrigerante. Las características inventivas de la primera realización de la invención consisten en el uso de dos circuitos subordinados, o sub-circuitos, un primer circuito A y un segundo circuito B, conectados, respectivamente, con el circuito de flujo principal a través de un primer 4 y un segundo 5 dispositivos de inversión del flujo, que pueden darse, por ejemplo, en la forma de una válvula de 4 vías. El compresor 1 y el dispositivo de expansión 6 se proporcionan en el primer sub-circuito A y en el segundo sub-circuito B, respectivamente, en tanto que el intercambiador de calor interior 2 y el intercambiador de calor exterior 3 se proporcionan en el circuito principal, que está en comunicación con dichos sub-circuitos a través de los primer y segundo dispositivos de inversión de flujo. Esta realización básica (que forma el bloque constructivo de otras realizaciones derivadas de esta Patente) funciona con la mínima caída de presión en ambos modos, de calentamiento y de enfriamiento, y, como tal, sin comprometer la eficacia del sistema. Además, puede incorporar fácilmente nuevos componentes con el fin de proporcionar nuevas realizaciones que extiendan su aplicabilidad de manera que incluya un amplio abanico de aplicaciones de sistema reversible de refrigeración y bomba de calor, según se ha documentado.

Esta realización y las realizaciones resultantes que se deducen sin receptor/acumulador de baja presión, tienen la ventaja de que eliminan la necesidad de una gestión de retorno de aceite adicional. La reversión del proceso del funcionamiento en modo de enfriamiento al funcionamiento en modo de calentamiento se lleva a cabo de una forma simple y eficaz por medio de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo, que conectan el circuito principal, respectivamente, al sub-circuito A y al sub-circuito B. El principio de funcionamiento es como sigue:

Funcionamiento como bomba de calor

Haciendo referencia a la Figura 3, los dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo se encuentran en la posición del modo de calentamiento, de tal forma que el intercambiador de calor exterior 3 actúa como un evaporador y el intercambiador de calor interior 2 actúa como un enfriador de gas (condensador). El refrigerante en circulación se evapora en el intercambiador de calor exterior 3 al absorber calor de la fuente de calor. El vapor pasa a través del dispositivo de inversión de flujo 4 antes de ser arrastrado al exterior por el compresor 1. La presión y la temperatura del vapor son incrementadas por el compresor 1 antes de que entre en el intercambiador de calor interior 2, al pasar a través del dispositivo 4 de inversión de flujo. Dependiendo de la presión, el vapor refrigerante bien es condensado (a una presión sub-crítica) o bien es enfriado (a una presión supercrítica), al ceder calor al sumidero de calor (el aire interior en el caso de un sistema de aire). El refrigerante a alta presión pasa entonces a través del dispositivo 5 de inversión de flujo antes de que su presión se vea reducida por el dispositivo de expansión 6 hasta la presión de evaporación. El refrigerante pasa a través del dispositivo 5 de inversión de flujo antes de entrar en el intercambiador de calor exterior 3, con lo que se completa el ciclo.

Funcionamiento en modo de enfriamiento

Haciendo referencia a la Figura 4, los dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo se encuentran en la posición del modo de enfriamiento, de tal manera que el intercambiador de calor interior 2 actúa como un evaporador y el intercambiador de calor exterior 3 lo hace como un enfriador de gas (condensador). El refrigerante en circulación se evapora en el intercambiador de calor interior 2 mediante la absorción de calor del refrigerante interior. El vapor pasa a través del dispositivo 4 de inversión de flujo, antes de ser succionado o aspirado por el compresor 1. La presión y la temperatura del vapor son incrementadas por el compresor 1 antes de que entre en el intercambiador de calor exterior 3, al pasar a través del dispositivo 4 de inversión de flujo. Dependiendo de la presión, el vapor de refrigerante bien se condensa (a una presión sub-crítica) o bien se enfría (a una presión supercrítica), al ceder calor al sumidero de calor. El refrigerante a alta presión pasa entonces a través del dispositivo 5 de inversión de flujo, antes de que su presión se vea reducida por el dispositivo de expansión 6 hasta la presión de evaporación. El refrigerante a baja presión pasa a través del dispositivo 5 de inversión de flujo antes de entrar en el intercambiador de calor interior 2, con lo que se completa el ciclo.

La ventaja principal de esta realización es que requiere un número mínimo de componentes y tiene unos principios de funcionamiento y de control sencillos. Por otra parte, en la ausencia de cualquier acumulador/receptor, la eficiencia energética y el rendimiento global del sistema se hace sensible a la variación de la carga de enfriamiento/calentamiento y a cualquier fuga eventual de refrigerante.

Segunda realización

Las Figuras 5 y 6 muestran representaciones esquemáticas de la segunda realización en los funcionamientos en modo de calentamiento y enfriamiento, respectivamente. Comparada con la primera realización, tiene un bucle de conducto adicional C que incluye un intercambiador de calor de deshumidificación 25, un dispositivo de expansión 23 y una válvula 24. El intercambiador de calor 25 tiene una función deshumectante durante el funcionamiento en el modo de calentamiento, en tanto que trabaja como un evaporador ordinario en el modo de enfriamiento. Durante el modo de calentamiento, una parte del refrigerante a alta presión es extraído, tras el dispositivo de inversión 5, a través del dispositivo de expansión 23, por lo cual la presión del refrigerante se ve reducida hasta la presión de evaporación en dicho intercambiador de calor. Dicho refrigerante es entonces evaporado por la absorción de calor en el intercambiador de calor 25, antes de que pase a través de la válvula 24. De esta forma, el aire interior pasa a través del intercambiador de deshumidificación 25 antes de ser calentado de nuevo por el intercambiador de calor interior 2, lo que proporciona aire más seco dentro del espacio interior con fines de supresión de la neblina, tal como en un parabrisas en un sistema de acondicionamiento de aire móvil. En el modo de enfriamiento, el intercambiador de calor 25 proporciona un área de transferencia de calor adicional para el enfriamiento del aire interior. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, al cambiar la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa.

Tercera realización

Las Figuras 7 y 8 muestran representaciones esquemáticas de la tercera realización en los funcionamientos en modo de calentamiento y de enfriamiento, respectivamente. En comparación con la segunda realización, la disposición del bucle de conducto C con respecto al circuito principal es tal, que el intercambiador de calor de deshumidificación 25 y el intercambiador de calor interior 2 están acoplados en serie durante el funcionamiento en el modo de enfriamiento, al haberse proporcionado unos dispositivos de cambio de flujo adicionales 26 y 26' (por ejemplo, una válvula de retención), en contraposición a la segunda realización, en la que dichos intercambiadores de calor están acoplados en paralelo con independencia del modo de funcionamiento. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, cambiando la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa.

Cuarta realización de la invención

Es ésta una mejora de la primera realización, y se muestra esquemáticamente en la Figura 9, en el modo de calentamiento, y en la Figura 10, en el modo de enfriamiento. De acuerdo con esta invención, el dispositivo incluye un compresor 1, un circuito subordinado o sub-circuito con un dispositivo 4 de inversión de flujo, un intercambiador de calor interior 2 y un intercambiador de calor exterior 3. La diferencia con respecto a la anterior realización es que el segundo sub-circuito B, con el dispositivo 5 de inversión de flujo, ha sido reemplazado por un sub-circuito que incluye tres ramas de conducto interconectadas en paralelo, B1, B2, B3, y que está conectado al circuito principal a través de unos dispositivos de expansión 16' y 17' de desviación de flujo. La reversión del procedimiento del funcionamiento en el modo de enfriamiento al funcionamiento en el modo de calentamiento se lleva a cabo de una forma simple y eficaz por medio del dispositivo 4 de inversión de flujo y de los dos dispositivos de expansión 16' y 17' de desviación de flujo. El principio de funcionamiento es como sigue:

Funcionamiento como bomba de calor

Haciendo referencia a la Figura 9, el dispositivo 4 de inversión de flujo y los dispositivos de expansión 16' y 17' de desviación de flujo se encuentran en la posición del modo de calentamiento, de tal manera que el intercambiador de calor exterior 3 actúa como un evaporador y el intercambiador de calor interior 2 como un enfriador de gas (condensador). El refrigerante en circulación se evapora en el intercambiador de calor exterior 3 mediante la absorción de calor procedente de la fuente de calor. El vapor pasa a través del dispositivo 4 de inversión de flujo antes de ser aspirado por el compresor 1.

La presión y la temperatura del vapor son incrementadas por el compresor 1 antes de que entre en el intercambiador de calor interior 2, al pasar a través del dispositivo 4 de inversión de flujo. Dependiendo de la presión, el vapor refrigerante bien es condensado (a una presión sub-crítica) o bien es enfriado (a una presión supercrítica), al ceder calor al sumidero de calor (el aire interior en el caso de un sistema de aire). El refrigerante a alta presión pasa entonces a través del primer dispositivo de expansión 16' de desviación de flujo antes de que su presión se vea reducida por el segundo dispositivo de expansión 17' de desviación de flujo hasta la presión de evaporación en el intercambiador de calor interior 3, con lo que se completa el ciclo.

Funcionamiento en modo de enfriamiento

Haciendo referencia a la Figura 10, el dispositivo 4 de inversión de flujo y los dispositivos de expansión 16' y 17' de desviación de flujo se encuentran en la posición del modo de enfriamiento, de tal manera que el intercambiador de calor interior 2 actúa como un evaporador y el intercambiador de calor exterior 3 lo hace como un enfriador de gas (condensador). El refrigerante en circulación se evapora en el intercambiador de calor interior 2 mediante la absorción de calor del refrigerante interior. El refrigerante pasa a través del dispositivo 4 de inversión de flujo, antes de ser aspirado por el compresor 1. La presión y la temperatura del vapor son incrementadas por el compresor 1 antes de que entre en el intercambiador de calor exterior 3, al pasar a través del dispositivo 4 de inversión de flujo. Dependiendo de la presión, el vapor de refrigerante bien se condensa (a una presión sub-crítica) o bien se enfría (a una presión supercrítica), al ceder calor al sumidero de calor. El refrigerante a alta presión pasa entonces a través del dispositivo de expansión 17' de desviación de flujo, antes de que su presión se vea reducida por el segundo dispositivo de expansión 16' de desviación de flujo hasta la presión de evaporación en el intercambiador de calor exterior 2, con lo que se completa el ciclo.

Quinta realización de la invención

Las Figuras 11 y 12 muestran representaciones esquemáticas de la quinta realización, respectivamente en los funcionamientos en modo de calentamiento y de enfriamiento. Esta realización representa un sistema de compresión de vapor reversible que tiene una función de calentamiento de agua de toma o acometida. El agua de toma es precalentada primeramente por el intercambiador de calor 24 dispuesto en el sub-circuito B, antes de ser calentada adicionalmente hasta la temperatura deseada por el intercambiador de calor 23 para el calentamiento del agua, dispuesto en el sub-circuito A. La carga de calor sobre el intercambiador de calor 23 de calentamiento del agua puede ser regulada, bien variando el caudal de flujo de agua en el intercambiador de calor 23 ó bien mediante una disposición en bypass o derivación, en el lado del refrigerante de dicho intercambiador de calor.

Sexta realización de la invención

Las Figuras 13 y 14 muestran representaciones esquemáticas de la sexta realización, que constituye una mejora de la primera realización de la invención. En comparación con la primera realización, esta realización tiene un intercambiador de calor interno adicional 9 de flujo en contracorriente, dispuesto en el sub-circuito A y que intercambia calor con el refrigerante del sub-circuito B a través de una conexión en bucle de conducto 12. Ensayos llevados a cabo en una unidad de compresión de vapor prototípica que trabaja en modo de enfriamiento, muestran que la adición de un intercambiador de calor interno puede dar lugar a un consumo de energía más bajo y a una capacidad de enfriamiento superior, a una temperatura del sumidero de calor elevada (carga de enfriamiento elevada). El procedimiento de reversión se lleva a cabo como en la primera realización.

Séptima realización de la invención

La séptima realización de la invención se muestra esquemáticamente en la Figura 15, en el modo de calentamiento, y en la Figura 16, en el modo de enfriamiento. La principal diferencia entre esta realización y la primera realización es la presencia del receptor/acumulador 7 de presión intermedia, dispuesto en el sub-circuito B, el cual da lugar a una expansión en dos etapas del refrigerante a alta presión. De acuerdo con esta realización, el dispositivo de compresión de vapor reversible incluye un compresor 1, un dispositivo 4 de inversión de flujo, otro dispositivo 5 de inversión de flujo, un dispositivo de expansión 6 y un intercambiador de calor exterior. El procedimiento de reversión se lleva a cabo como antes, por medio del cambio de la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión, del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa. Esta realización mejora la primera realización con la introducción del receptor/acumulador 7 de presión intermedia, que hace posible un control activo de la presión del lado de alta y de la capacidad de enfriamiento/calentamiento, con el fin de maximizar la COP o la capacidad. El sistema se hace más robusto y no se ve afectado por eventuales fugas, siempre y cuando exista un cierto nivel de líquido refrigerante en el receptor/acumulador 7 de presión intermedia.

Octava realización de la invención

La octava realización constituye una mejora de la cuarta realización y se muestra esquemáticamente en la Figura 17, en el modo de calentamiento, y en la Figura 18, en el modo de enfriamiento. La diferencia principal entre esta realización y la cuarta realización es la presencia del receptor/acumulador 7 de presión intermedia, dispuesto en la rama media B_{2} del segundo sub-circuito B, lo que da lugar a una expansión en dos etapas de refrigerante a alta presión a través, respectivamente, de los dispositivos de expansión 16' y 17' de desviación de flujo. El sistema se hace más robusto y no se ve afectado por eventuales fugas, siempre y cuando exista un cierto nivel de líquido refrigerante en el receptor/acumulador 7 de presión intermedia.

Novena realización de la invención

La novena realización de la invención se muestra esquemáticamente en la Figura 19, en el modo de calentamiento, y en la Figura 20, en el modo de enfriamiento. Esta realización es la misma que la octava realización, a excepción de que las funciones de desviación del flujo y de expansión de los dispositivos 16' y 17' se descomponen en dos dispositivos de desviación independientes 16 y 17, y en dos dispositivos de expansión independientes 6 y 8, dispuestos en la rama media B_{2}, respectivamente por encima y por debajo del receptor/acumulador 7. De acuerdo con esta realización, éste comprende un compresor 1, un dispositivo 4 de inversión de flujo, un intercambiador de calor interior 2, unos dispositivos 16 de desviación de flujo, un dispositivo de expansión 6, un receptor/acumulador 7 de presión intermedia, un dispositivo de expansión 8, un dispositivo 17 de desviación de flujo y un intercambiador de calor exterior. En esta realización, la reversión del sistema se consigue mediante el uso de un único dispositivo 4 de inversión de flujo y de los dos dispositivos 16 y 17 de desviación de flujo que están situados, ya sea en el modo de enfriamiento o en el de calentamiento.

Décima realización de la invención

La décima realización se muestra en la Figura 21, en el modo de calentamiento, y en la Figura 22, en el modo de enfriamiento. En comparación con la séptima realización, esta realización incluye la adición de un intercambiador de calor interno 9 de flujo en contracorriente, dispuesto en el sub-circuito A y que intercambia calor con el sub-circuito B a través de un bucle de conducto 12 que está acoplado al sub-circuito B antes del dispositivo de expansión 6. Ensayos llevados a cabo en una unidad de compresión de vapor prototípica que trabaja en el modo de enfriamiento muestran que la adición de un intercambiador de calor interno puede dar lugar a un consumo de energía más bajo y a una capacidad de enfriamiento más alta a una temperatura elevada del sumidero de calor (carga de enfriamiento elevada). El principio de funcionamiento es como en la quinta realización, a excepción del hecho de que el refrigerante caliente a alta presión, después del dispositivo 5 de inversión de flujo, intercambia calor, a través del intercambiador de calor interno 9, con el refrigerante frío a baja presión, tras el dispositivo 4 de inversión de flujo, antes de ser expandido por el dispositivo de expansión 6 hasta entrar en el receptor/acumulador 7 de presión intermedia. El procedimiento de reversión se lleva a cabo como en la primera realización.

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Undécima realización de la invención

La undécima realización de la invención se muestra en la Figura 23, en el modo de calentamiento, y en la Figura 24, en el funcionamiento en el modo de enfriamiento. La diferencia principal entre esta realización y la décima realización es la posición del lado de alta presión del intercambiador de calor interno 9 de flujo en contracorriente. De acuerdo con la octava realización, el lado de alta presión del intercambiador de calor interno 9 está situado en el sub-circuito B, entre el dispositivo de inversión 5 y el dispositivo de expansión 8, mientras que, en esta realización, el lado de alta presión del intercambiador de calor interno 9 está colocado entre el dispositivo de inversión 5 y el intercambiador de calor exterior 3. Como resultado de ello, de acuerdo con esta realización, el intercambiador de calor interno no será "activo" en su funcionamiento en uno de los modos de calentamiento o de enfriamiento, puesto que existe una fuerza de impulsión por temperatura muy limitada para el intercambio de calor.

Duodécima realización de la invención

Esta realización se muestra en la Figura 25, en el modo de calentamiento, y en la Figura 26, en el funcionamiento en el modo de enfriamiento. Esta realización es un dispositivo de compresión de vapor en dos etapas y reversible, en el que el procedimiento de compresión se lleva a cabo en dos etapas, al arrastrar vapor a una presión intermedia, a través de un conducto 20, desde el receptor/acumulador 7 dispuesto en el sub-circuito B, lo que da lugar a una mayor eficiencia en la compresión del vapor. Además, esta realización permite un mayor control sobre la elección de la presión intermedia resultante en el receptor/acumulador 7 de presión intermedia. El compresor 1 puede ser una unidad de un único constituyente con una lumbrera de aspiración intermedia, o con dos compresores independientes, de primera etapa y de segunda etapa, de cualquier tipo. El compresor puede ser también del tipo de "compresión de doble efecto" (G. T. Voorhees, 1905, Patente británica Nº 4.448), en el que el cilindro de un compresor de movimiento alternativo o de vaivén está dotado de una lumbrera que se descubre en o cerca del punto muerto inferior del pistón, por lo que se produce vapor a una presión intermedia y se incrementa con ello la capacidad de enfriamiento o de calentamiento del sistema. Con el uso de un compresor de "doble efecto" con una carrera (volumen barrido) variable, la lumbrera puede ser descubierta únicamente cuando la demanda de calentamiento o de enfriamiento es elevada, a fin de reforzar la capacidad del sistema.

El principio de funcionamiento de esta realización es como en la primera realización, a excepción del hecho de que el procedimiento de compresión se lleva a cabo en dos etapas y el vapor suministrado a impulsos que resulta en el receptor/acumulador 7 de presión intermedia, después del dispositivo de expansión 6, es arrastrado por el compresor de la segunda etapa a través de la tubería 12. En los casos en que se utiliza una unidad compuesta o dos compresores independientes, el vapor frío suministrado a impulsos se mezcla con el gas de descarga procedente de la compresión de la primera etapa, dando lugar a una temperatura de gas más baja al comienzo del proceso de compresión en la segunda etapa. Como resultado de ello, el trabajo total de compresión para esta realización será menor que en las realizaciones de compresión de vapor trans-crítico reversible de una única etapa, con el resultado de un rendimiento energético más alto en general.

Decimotercera realización de la invención

La decimotercera realización se muestra esquemáticamente en las Figuras 27 y 28, respectivamente en sus modos de calentamiento y de enfriamiento. En comparación con la duodécima realización, ésta tiene un intercambiador de calor adicional 10 que proporciona una capacidad de enfriamiento adicional a una presión y una temperatura intermedias. El intercambiador de calor 10 puede ser un intercambiador de calor/evaporador alimentado por gravedad o por bombeo. Dicho intercambiador de calor 10 puede ser también una parte integral del receptor 7 de presión intermedia. Esta realización constituye una mejora de la duodécima realización puesto que puede ser adoptada por sistemas en los que existe la necesidad de enfriamiento/refrigeración en dos niveles de temperatura. Como ejemplo, el sistema de acondicionamiento de aire para un vehículo híbrido o impulsado eléctricamente ha de proporcionar el enfriamiento del motor y del compartimiento o habitáculo interior. La presente invención puede proporcionar el enfriamiento de un espacio interior a la presión y la temperatura de evaporación, al tiempo que se proporciona el enfriamiento del motor a la presión y la temperatura intermedias. El calor absorbido por dicho intercambiador de calor puede ser utilizado también como fuente de calor adicional en el modo de calentamiento. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, cambiando la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión del flujo, del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa.

Decimocuarta realización de la invención

La decimocuarta realización se muestra esquemáticamente en las Figuras 29 y 30, respectivamente en el modo de calentamiento y en el de enfriamiento. Esta realización es la misma que la decimotercera, con la excepción de la disposición del intercambiador de calor 10, el cual se dispone ahora en el circuito subordinado o sub-circuito D. Dicho sub-circuito proporciona también un dispositivo de expansión adicional 20. En uno de los modos de calentamiento o de enfriamiento, una parte del refrigerante a alta presión es extraída por el dispositivo de expansión 20, donde la presión del refrigerante se ve reducida hasta un nivel de presión intermedio. El refrigerante es entonces evaporado mediante la absorción de calor en el dispositivo intercambiador de calor, antes de que entre en el receptor 7 de presión intermedia. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, al cambiar la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al modo de enfriamiento y viceversa.

Decimoquinta realización de la invención

La decimoquinta realización se muestra esquemáticamente en las Figuras 31 y 32, respectivamente en el modo de calentamiento y en el de enfriamiento. Esta realización se caracteriza por la compresión en dos etapas con "enfriamiento intermedio", que se consigue mediante la descarga, a través de un conducto 12', del gas caliente procedente del compresor 1' de la primera etapa, al interior del receptor/acumulador 7 de presión intermedia. Al hacerlo así, la temperatura del gas de aspiración del compresor 1'' de la segunda etapa quedará saturada en un valor de temperatura correspondiente a la presión de saturación en el receptor/acumulador 7 de presión intermedia. Como resultado de ello, en comparación con las realizaciones con una única etapa de compresión, el trabajo total de compresión será más bajo y el rendimiento del sistema más alto. En caso necesario, es también posible controlar el sobrecalentamiento del gas de aspiración para la segunda etapa de la compresión, dirigiendo una parte del gas de descarga caliente directamente desde la primera etapa hasta introducirlo en la línea o conducción de aspiración de la compresión de la segunda etapa, es decir, saltando en derivación el receptor/acumulador 7 de presión intermedia. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, cambiando la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa.

Decimosexta realización de la invención

Las Figuras 33 y 34 muestran la decimosexta realización de un dispositivo de compresión de vapor que funciona en el modo de enfriamiento y en el de calentamiento, respectivamente. Esta realización representa un dispositivo de vapor reversible de dos etapas, similar al de la decimoquinta, pero que tiene el añadido de un intercambiador de calor interno 9 de flujo en contracorriente, dispuesto en el circuito subordinado o sub-circuito A y que intercambia calor con el sub-circuito B a través de un bucle de conducto 18. El beneficio de utilizar un intercambiador de calor interno 9 de flujo en contracorriente consiste en que la temperatura del refrigerante a alta presión se reduce antes de que éste pase a través del dispositivo de expansión 6, con una capacidad de refrigeración más alta y un mayor rendimiento energético como resultado. El principio de funcionamiento de esta realización es como el de la decimoquinta realización, con la excepción del hecho de que el refrigerante a alta presión, después de su paso por el dispositivo 5 de inversión de flujo, fluye a través del intercambiador de calor interno 9 antes de pasar a través del dispositivo de expansión 6. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, al cambiar la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa.

Decimoséptima realización de la invención

Esta realización se muestra esquemáticamente en las Figuras 35 y 36, respectivamente en el modo de calentamiento y en el de enfriamiento. Esta realización es la misma que la sexta realización, a excepción del hecho de que tiene un receptor/acumulador adicional 15 de baja presión en el sub-circuito B. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, al cambiar la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al de enfriamiento y viceversa.

Decimoctava realización de la invención

La decimoctava realización se muestra esquemáticamente en la Figura 37, en el modo de calentamiento, y en la Figura 38, en el funcionamiento en el modo de enfriamiento. De acuerdo con esta realización, el sistema es de un tipo de compresión de vapor reversible en dos etapas, en el que el procedimiento de compresión se lleva a cabo en dos etapas con "enfriamiento intermedio", lo que da lugar a una mayor eficacia en la compresión del vapor y a un mejor rendimiento global del sistema. Esta realización comprende, en el circuito principal, un intercambiador de calor interior 2, un sub-circuito A, acoplado al circuito principal a través de un dispositivo 4 de inversión de flujo, y un sub-circuito B, conectado con el circuito principal a través de un segundo dispositivo 5 de inversión de flujo. El sub-circuito A incluye un compresor 1, un receptor/acumulador 15 de baja presión y un intercambiador de calor interno 9 de flujo en contracorriente.

El sub-circuito B incluye un dispositivo de expansión 6. El calor es intercambiado entre los dos sub-circuitos a través del intercambiador de calor interno 9, al hacer pasar el refrigerante desde el sub-circuito B a través del conducto 12. Se proporciona, además, un intercambiador de calor 15 de enfriamiento intermedio. Una parte del refrigerante se conduce a través de este intercambiador de calor y es devuelta al sub-circuito B, en tanto que otra parte es conducida por otro sub-conducto 19, a través de un dispositivo de expansión 13, al otro recorrido de flujo del intercambiador de calor 14 de enfriamiento intermedio y a la segunda etapa del compresor 1. En comparación con la decimotercera realización, la adición de un intercambiador de calor 14 de enfriamiento intermedio da lugar a una capacidad de enfriamiento superior y a un menor trabajo de compresión.

El compresor 1 puede ser una unidad compuesta (individual) con una lumbrera de aspiración intermedia, o bien dos compresores independientes, de primera etapa y de segunda etapa, de cualquier tipo. La reversión del sistema se lleva a cabo como en la primera realización, mediante el cambio de la posición de los dos dispositivos 4 y 5 de inversión de flujo del modo de calentamiento al modo de enfriamiento y viceversa.

Un sistema de compresión de vapor puede hacerse funcionar ya sea en un modo de acondicionamiento de aire, para un funcionamiento de enfriamiento, ya sea en un modo de calentamiento, para un funcionamiento de calentamiento. El modo de funcionamiento se cambia invirtiendo el sentido de flujo del refrigerante a través del circuito.

Durante el funcionamiento de acondicionamiento de aire, el intercambiador de calor interior absorbe calor mediante la evaporación de refrigerante, al tiempo que el calor es expulsado o cedido a través del intercambiador de calor exterior. Durante el funcionamiento de calentamiento, el intercambiador de calor situado en el exterior actúa como evaporador, en tanto que el calor es cedido a través del intercambiador de calor situado en el interior.

Como los intercambiadores de calor interior y exterior han de servir a propósitos dobles, el diseño se convierte en un compromiso que no es óptimo para ninguno de los modos. Con dióxido de carbono como refrigerante, los intercambiadores de calor necesitan funcionar tanto como evaporador como como enfriador de gas, con requisitos muy diferentes para un diseño óptimo. Durante el funcionamiento de enfriamiento de gas, se desea un tipo de intercambiador de calor de flujo en contracorriente, y es deseable un flujo másico de refrigerante relativamente elevado. En el funcionamiento como evaporador, se desea un flujo másico reducido y es aceptable una disposición de circuitos de refrigerante en flujos cruzados.

Con el uso de los medios apropiados (tales como válvulas de retención), la disposición de circuitos en el intercambiador de calor puede ser modificada cuando se revierte el modo de funcionamiento. Las válvulas proporcionarán al intercambiador de calor diferentes disposiciones de circuitos dependiendo del sentido del flujo de refrigerante. Las Figuras 39-46 muestran diferentes intercambiadores de calor con dos, tres, cuatro y seis secciones o tramos, en el sentido del flujo de aire, en los modos de calentamiento y de enfriamiento, respectivamente. Durante el funcionamiento de calentamiento, como puede observarse en las Figuras 38, 40, 42 y 44, el refrigerante fluye secuencialmente a través de cada uno de los cuatro tramos, a la manera de flujos en contracorriente cruzados. Por otra parte, al invertir el flujo, el refrigerante se hace circular en paralelo a través de una y dos, o de dos y dos, placas que entran en lado de entrada de aire, tal como se muestra en las Figuras 39, 41, 43 y 45. El cambio del modo de flujo se obtiene preferiblemente por medio de válvulas de retención, si bien pueden ser utilizados otros tipos de válvulas.

Claims

1. Un sistema de compresión de vapor reversible que incluye, pero no está limitado a, un compresor (1), un intercambiador de calor interior (2), un dispositivo de expansión (6) y un intercambiador de calor exterior (3), conectados por medio de conductos según una relación susceptible de ponerse en funcionamiento, a fin de formar un sistema integral, caracterizado porque los intercambiadores de calor interior y exterior están dispuestos en el circuito principal, en tanto que el compresor y el dispositivo de expansión están dispuestos en unos circuitos subordinados o sub-circuitos A y B, respectivamente, y dichos sub-circuitos A y B están en comunicación con el circuito principal a través, respectivamente, de dispositivos (4) y (5) de inversión de flujo, a fin de permitir la reversión del sistema de un modo de enfriamiento a un modo de calentamiento.

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque los dispositivos (4) y (5) de inversión de flujo están construidos integralmente en una única unidad que lleva a cabo la misma función.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un bucle de conducto adicional que proporciona un intercambiador de calor de deshumidificación (25), un dispositivo de expansión (23) y una válvula (24), conectados entre el dispositivo reversible (5) y el dispositivo de expansión (6) situados en el lado de entrada, y el dispositivo reversible (4) y el lado de aspiración del compresor, situados en el lado de salida.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque el intercambiador de calor 25, conectado en paralelo en el modo de calentamiento y en serie en el modo de enfriamiento, utiliza una pluralidad de dispositivos 26 y 26' de cambio de flujo.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el sub-circuito (B) incluye tres ramas en paralelo (B1, B2, B3) que están interconectadas, por lo que el dispositivo de inversión de flujo se da en la forma de dos dispositivos de expansión (17', 16') de desviación de flujo, que conectan las ramas exteriores en paralelo (B1, B3) del sub-circuito (B) con el circuito integral principal.

6. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el primer sub-circuito (A) está provisto de un intercambiador de calor adicional (23) después del compresor, y el sub-circuito (B) está provisto de un intercambiador de calor adicional (24), situado antes del dispositivo de expansión (6).

7. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los sub-circuitos situados respectivamente antes del compresor, en el sub-circuito (A), y antes del dispositivo de expansión (6), en el sub-circuito (B), están provistos de un intercambiador de calor interno adicional (9).

8. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque el sub-circuito (B) está provisto de un acumulador/receptor (7) situado después del dispositivo de expansión (6) pero antes de un dispositivo de expansión adicional (8).

9. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1-8, caracterizado porque el procedimiento de compresión tiene lugar en dos etapas, con lo que el vapor suministrado a impulsos desde el receptor/acumulador (7) es arrastrado a través de un bucle de conducto (12') por la segunda etapa del compresor (1).

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizado porque proporciona una capacidad de enfriamiento adicional a una temperatura y a una presión intermedias, utilizando un intercambiador de calor 10.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el intercambiador de calor 10 es un evaporador alimentado por gravedad o alimentado por bombeo, y conectado al receptor/acumulador (7).

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el intercambiador de calor 10 se ha dispuesto en un bucle de conducto D que utiliza otro dispositivo de expansión 20, de tal forma que la entrada de dicho bucle de conducto está conectada entre el dispositivo de inversión 5 y el dispositivo de expansión 6, y la salida de dicho conducto está conectada al receptor/acumulador 7.

13. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 9-12, caracterizado porque la compresión se lleva a cabo por medio de un compresor compuesto de dos etapas.

14. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 9-12, caracterizado porque el procedimiento de compresión es de un tipo de doble efecto.

15. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 9-12, caracterizado porque el compresor (1) es de un tipo de carrera variable.

16. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 9-12, caracterizado porque el procedimiento de compresión se lleva a cabo por medio de dos compresores independientes (1', 1''), de unas primera y segunda etapas.

17. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 9 y 16, caracterizado porque el gas de descarga procedente del compresor (1') de la primera etapa es conducido al receptor/acumulador (7) a través de un bucle de conducto (12'), antes de ser arrastrado desde el receptor/acumulador a través de un bucle de conducto (12'') por el compresor (1'') de la segunda etapa.

18. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 9-17 precedentes, caracterizado porque un intercambiador de calor interno adicional (9 -véanse las Figuras 32-33) se ha dispuesto en el sub-circuito (A), antes del compresor (1), el cual se ha proporcionado para el intercambio de calor entre dicho circuito y el sub-circuito (B) a través de un bucle (18) de conducto de conexión, dispuesto antes del dispositivo de expansión (6).

19. El sistema de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque se ha dispuesto un receptor/acumulador adicional (15 -véanse las Figuras 34-35) en el sub-circuito (A), antes del intercambiador de calor adicional (9).

20. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el procedimiento de compresión se lleva a cabo en dos etapas o por medio de compresión de doble efecto.

21. El sistema de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque se ha dispuesto un intercambiador de calor adicional (14 -véanse las Figuras 36-37) de enfriamiento intermedio en el bucle de conducto (12), después del intercambiador de calor interno (9), por lo que una parte del refrigerante procedente del bucle de conducto (12) es extraída y hecha pasar a través del lado de baja presión del intercambiador de calor (14) de enfriamiento intermedio, y es conducida, tras ello, al compresor (1) a través de un bucle de sub-conducto (19), en tanto que la parte principal del refrigerante es devuelta al sub-circuito (B).

22. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque se ha dispuesto un acumulador/receptor (7) en la rama intermedia (B2).

23. El sistema de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque los dos dispositivos de expansión (16', 17') de desviación de flujo han sido reemplazados por dos dispositivos (16, 17 -véanse las Figuras 18, 19) de desviación de flujo, y un único dispositivo de expansión (6), dispuesto en la rama intermedia (B2).

24. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 5 y 23, caracterizado porque se ha dispuesto un acumulador/receptor (7) en la rama intermedia (B2), después del dispositivo de expansión (6).

25. El sistema de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque se ha dispuesto un dispositivo de expansión adicional (8) después del receptor/acumulador (7).

26. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1-25 precedentes, caracterizado porque el ciclo es trans-crítico, o va más allá del punto crítico.

27. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones 1-26, caracterizado porque el refrigerante es dióxido de carbono.

28. El sistema de acuerdo con las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la descongelación de un intercambiador de calor (evaporador) congelado se consigue invirtiendo el procedimiento del modo de bomba de calor al de refrigeración.