ES2564394T3 - Licuefactor para una bomba de calor y bomba de calor - Google Patents

Licuefactor para una bomba de calor y bomba de calor Download PDF

Info

Publication number
ES2564394T3
ES2564394T3 ES09727805.5T ES09727805T ES2564394T3 ES 2564394 T3 ES2564394 T3 ES 2564394T3 ES 09727805 T ES09727805 T ES 09727805T ES 2564394 T3 ES2564394 T3 ES 2564394T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
working fluid
process water
liquefactor
water tank
space
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES09727805.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Holger Sedlak
Oliver Kniffler
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Efficient Energy GmbH
Original Assignee
Efficient Energy GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Efficient Energy GmbH filed Critical Efficient Energy GmbH
Application granted granted Critical
Publication of ES2564394T3 publication Critical patent/ES2564394T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/26—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass heat exchangers or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00—Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/02—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps
    • F24D11/0214—Central heating systems using heat accumulated in storage masses using heat pumps water heating system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/02—Domestic hot-water supply systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24V—COLLECTION, PRODUCTION OR USE OF HEAT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F24V99/00—Subject matter not provided for in other main groups of this subclass
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F25B1/10—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle with multi-stage compression
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/02—Evaporators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B39/00—Evaporators; Condensers
    • F25B39/04—Condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2339/00—Details of evaporators; Details of condensers
    • F25B2339/04—Details of condensers
    • F25B2339/047—Water-cooled condensers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—Component parts or details not otherwise provided for in this subclass
    • F25B2400/07—Details of compressors or related parts
    • F25B2400/072—Intercoolers therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/01—Geometry problems, e.g. for reducing size
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/06—Heat pumps characterised by the source of low potential heat
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/90—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in food processing or handling, e.g. food conservation
    • Y02A40/963—Off-grid food refrigeration
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/12—Hot water central heating systems using heat pumps
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49355—Solar energy device making
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/4935—Heat exchanger or boiler making
    • Y10T29/49359—Cooling apparatus making, e.g., air conditioner, refrigerator

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Abstract

Licuefactor (500) para una bomba de calor, que comprende: un espacio de licuefactor (510) que comprende un espacio de fluido de trabajo (530) lleno hasta un nivel de llenado cuando se llena con un fluido de trabajo licuado, y capaz de llenarse con un fluido de trabajo gaseoso en una región de gas (540) por encima del nivel de llenado; un tanque de agua de proceso (600) formado de manera que su contenido está separado del fluido de trabajo licuado en el espacio de fluido de trabajo (530) en términos de líquido, en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende una entrada de agua de proceso (610) para el agua de proceso fría y una salida de agua de proceso (620) para el agua de proceso caliente, en el que el tanque de agua de proceso (600) está dispuesto al menos de manera parcial en el espacio de fluido de trabajo (530), y en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende una pared (630) separada de una pared (590) del espacio de fluido de trabajo, con lo que se obtiene un hueco (640) formado con el fin de que comunique con la región de gas (540) y mantenga al menos de manera parcial el fluido de trabajo gaseoso en funcionamiento.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Licuefactor para una bomba de calor y bomba de calor DESCRIPCION
La presente invencion se refiere a bombas de calor, y espedficamente a las bombas de calor que pueden emplearse para el suministro de un ciclo de calentamiento y un ciclo de agua de proceso.
El documento WO 2007/118482 divulga una bomba de calor con un evaporador para evaporar el agua como el lfquido de trabajo para producir el vapor de trabajo. La bomba de calor incluye ademas un compresor acoplado al evaporador para comprimir el vapor de trabajo. En el presente documento, el compresor esta formado como una maquina de flujo, en el que la maquina de flujo comprende una rueda radial que acepta el vapor de trabajo sin comprimir en su lado delantero y expulsando el mismo por medio de unas palas formadas de manera correspondiente en su lateral. Por medio de la succion, el vapor de trabajo se comprime de manera que el vapor de trabajo comprimido se expulsa en el lado de la rueda radial. Este vapor de trabajo comprimido se suministra a un licuefactor. En el licuefactor, el vapor de trabajo comprimido, cuyo nivel de temperatura se ha elevado a traves de la compresion, se pone en contacto con el fluido de trabajo licuado, de manera que el vapor comprimido de nuevo licua y por lo tanto desprende energfa al fluido de trabajo licuado localizado en el licuefactor. Este fluido de trabajo de licuefactor se bombea a traves de un sistema de calentamiento mediante una bomba de circulacion. En particular, un flujo de calentamiento, en el que el agua mas caliente se entrega en un ciclo de calentamiento, tal como un calentamiento por suelo, esta dispuesto para este fin. A continuacion, un retorno de calentamiento, alimenta de nuevo el agua de calentamiento enfriada al licuefactor con el fin de calentarse de nuevo mediante el vapor de trabajo recien condensado.
Esta bomba de calor conocida puede hacerse funcionar como un ciclo abierto o como un ciclo cerrado. El medio de trabajo es agua o vapor. En particular, las condiciones de presion en el evaporador son tales que el agua que tiene una temperatura de 12 °C se evapora. Con este fin, la presion en el evaporador es de aproximadamente 12 hPa (mbar). Por medio del compresor, la presion del gas se eleva hasta, por ejemplo, 100 mbar. Esto corresponde a una temperatura de evaporacion de 45 °C prevaleciendo de este modo en el licuefactor, y espedficamente en la capa mas superior del fluido de trabajo licuado. Esta temperatura es suficiente para suministrar un calentamiento por suelo.
Si se requieren temperaturas mas altas de calentamiento, se ajusta una mayor compresion. Sin embargo, si se necesitan temperaturas de calentamiento mas bajas, se ajusta una menor compresion.
Ademas, la bomba de calor se basa en la compresion multi-fase. Una primera maquina de flujo se forma para elevar el vapor de trabajo a una presion media. Este vapor de trabajo a una presion media puede guiarse a traves de un intercambiador de calor para el calentamiento de agua de proceso con el fin de, a continuacion, elevarse a la presion necesaria para el licuefactor, tal como 100 mbar, por ejemplo, mediante una ultima maquina de flujo de una cascada de al menos dos maquinas de flujo. El intercambiador de calor para el calentamiento de agua de proceso se forma para enfriar el gas calentado (y comprimido) mediante una maquina de flujo anterior. En el presente documento, la entalpfa de sobrecalentamiento se utiliza sabiamente para aumentar la eficiencia del proceso de compresion general. A continuacion, el gas enfriado se comprime adicionalmente con uno o mas compresores aguas abajo o se suministra directamente al licuefactor. El calor se toma del vapor de agua comprimido con el fin de calentar el agua de proceso a temperaturas mas altas que, por ejemplo, 40 °C con el mismo. Sin embargo, esto no reduce la eficiencia global de la bomba de calor, sino que incluso la aumenta, porque dos maquinas de flujo conectadas sucesivamente con un enfriamiento de gas conectado entre las mismas logra la presion de gas exigida en el licuefactor con una vida mas larga debido a la tension termica reducida y con menos energfa que si estuviese presente una sola maquina de flujo sin enfriamiento de gas.
En los sistemas de calentamiento, puede disponerse un tanque de agua de proceso propio, que mantenga una cierta cantidad de agua de proceso que se calienta a una cierta temperatura de agua caliente predeterminada. Este tanque de agua de proceso normalmente esta dimensionado de manera que el agua caliente puede dispensarse a la temperatura predeterminada durante un cierto penodo de tiempo, por ejemplo, para llenar una banera. Por esta razon, a menudo no se emplea un simple principio de calentamiento de tipo de flujo en el calentamiento de agua de proceso cuando no hay procesos de combustion a emplearse para el calentamiento de agua de proceso, pero en su lugar un cierto volumen de agua de proceso se mantiene a la temperatura especificada.
Este tanque de agua de proceso debena, por una parte, no ser demasiado grande, de manera que su inercia termica no sea demasiado grande. Por otra parte, este tanque de agua de proceso no debena ser demasiado pequeno, de manera que una cantidad minima de agua caliente pueda aprovecharse rapidamente, sin que la temperatura del agua caliente disminuya significativamente, lo que ina en detrimento de la conveniencia del calentamiento.
Al mismo tiempo, el tanque de agua de proceso debena estar suficientemente aislado, ya que la perdida de calor a traves del tanque de agua de proceso es especialmente desventajoso. Por lo tanto, esta perdida de calor tiene que
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
compensarse para, garantizar que una cantidad suficientemente grande de agua de proceso caliente esta disponible en todo momento. Esto significa que el calentamiento tambien debe funcionar cuando no hay demanda actualmente, pero cuando el contenido del tanque de agua de proceso se ha enfriado debido al mal aislamiento.
Esto significa que el tanque de agua de proceso debe estar especialmente bien aislado, lo que de nuevo implica tanto un espacio para los materiales aislantes como unos costes de los materiales aislantes.
Por otra parte, un sistema de calentamiento, con el fin de aceptarse bien en el mercado, no debe ser demasiado voluminoso y debena ofrecerse de una forma que garantice la facilidad de manejo por los obreros y constructores- propietarios, y que pueda transportarse y establecerse facilmente en los lugares normales, tales como en bodegas o cuartos de calentamiento. De hecho, el aislamiento especial para el tanque de agua de proceso podna construirse en la localizacion con el fin de mantener el volumen pequeno de todo el sistema de calentamiento para su transporte hasta y su configuracion en la localizacion. Por otra parte, cada etapa de montaje posterior de un sistema de calentamiento conduce a unos costes de trabajador y al mismo tiempo tambien a una responsabilidad adicional por errores. Por otra parte, el material de aislamiento necesario para el aislamiento del tanque de agua de proceso tambien es caro si los efectos a alcanzar son un buen aislamiento. Sin embargo, un efecto de aislamiento es importante, especialmente para las bombas de calor que se usan en los edificios mas pequenos, ya que tales bombas de tal calor son para usarse en grandes cantidades y debenan optimizarse para una alta eficiencia, es decir, la relacion de energfa gastada con la energfa extrafda, de manera que la eficiencia energetica maxima se logra en el conjunto.
El objeto de la presente invencion es proporcionar un concepto eficiente y economicamente aceptable para el manejo de agua de proceso en una bomba de calor.
Este objeto se logra mediante un licuefactor para una bomba de calor de acuerdo con la reivindicacion 1, una bomba de calor de acuerdo con la reivindicacion 7, o un metodo de fabricacion de un licuefactor de acuerdo con la reivindicacion 8.
La presente invencion se basa en el hallazgo de que la mas simple, y al mismo tiempo la mas eficiente adaptacion del tanque de agua de proceso se logra en el espacio de fluido de trabajo del licuefactor. El espacio de fluido de trabajo y el tanque de agua de proceso estan dispuestos de tal manera que el tanque de agua de proceso tiene una pared separada de una pared del espacio de fluido de trabajo. Por lo tanto, se obtiene un hueco, que al menos no comprende de manera parcial ni un fluido de trabajo en forma lfquida ni agua de proceso, sino que solo se llena con vapor, entre estas dos paredes. Este vapor es preferentemente el mismo vapor de trabajo comprimido que se transporta al licuefactor desde el compresor. Este vapor de trabajo comprimido llena el hueco entre el tanque de agua de proceso y el espacio de fluido de trabajo.
Por lo tanto, el agua de proceso en el tanque de agua de proceso no esta separada del lfquido en el licuefactor solo por una pared, sino por dos paredes y una capa de vapor y/o una capa de gas entre las mismas.
Ya que el vapor y/o el gas tienen una resistencia termica significativamente mas alta que el agua y/o el gas licuado, el tanque de agua de proceso por lo tanto esta aislado del contenido del espacio de fluido de trabajo en el licuefactor sin ninguna medida adicional.
En una realizacion preferida, la bomba de calor se hace funcionar con agua. En comparacion con la presion atmosferica, incluso el vapor comprimido, ya que esta presente en una bomba de calor de este tipo, tiene una presion relativamente baja, tal como 100 mbar (100 hPa). Por lo tanto, el efecto aislante entre el tanque de agua de proceso y el fluido de trabajo licuado se aumenta aun mas en comparacion con las presiones mas altas del vapor. Esto es debido al hecho de que el efecto aislante de un hueco lleno de gas se hace mayor, cuanto menor se hace la presion del gas, lograndose el mejor efecto aislante cuando se hace un vacfo en el hueco.
En las realizaciones preferidas de la presente invencion, el tanque de agua de proceso se calienta mediante un intercambiador de calor que grna el lfquido de licuefactor caliente a traves del tanque de agua de proceso de una forma aislada de manera fluida. Ademas, el tanque de agua de proceso se forma con el fin que se caliente con un refrigerador intermedio dispuesto detras de una fase intermedia de una cascada de compresores o detras de la ultima fase de compresor. En este caso, se prefiere que el agua de proceso en el tanque de agua de proceso se guie directamente a traves del refrigerador intermedio. Con esto, una superficie del refrigerador intermedio en contacto con el vapor sobrecalentado se enfna directamente por el agua de proceso, con el fin de alcanzar temperaturas mas altas en el tanque de agua de proceso que las presentes de otro modo para fines de calentamiento en el licuefactor. Manteniendo el tanque de agua de proceso directamente con el lfquido refrigerador intermedio, cualquier perdida a traves de un intercambiador de calor adicional se vuelve innecesaria.
Ademas, tal uso del agua de proceso, que puede beberse, despues de todo, en contraste con el agua de calentamiento, y por lo tanto es higienica, no es cntico debido a que el volumen de lfquido en el propio refrigerador
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
intermedio es relativamente pequeno.
Ademas, las temperaturas sustancialmente mas altas que las temperaturas del licuefactor se alcanzan en el refrigerador intermedio debido a las propiedades de sobrecalentamiento, que, ademas, ayudan en el mantenimiento de las condiciones higienicas en el tanque de agua de proceso.
Por lo general, el tanque de agua de proceso esta provisto de un suministro de agua fna y un flujo de agua caliente, asf como por lo general con un retorno de bomba de circulacion.
La disposicion del tanque de agua de proceso en el licuefactor, y espedficamente en el espacio de fluido de trabajo del licuefactor, en el que, sin embargo, el tanque de agua de proceso se separa termicamente del espacio de fluido de trabajo a traves de un hueco llenado con gas o vapor, implica una serie de ventajas. Una ventaja es que el tanque de agua de proceso no necesita ningun espacio adicional, sino que esta contenido dentro del volumen del espacio de fluido de trabajo. Por lo tanto, la bomba de calor no tiene ninguna forma complicada adicional y es compacta. Por otra parte, el tanque de agua de proceso no necesita un aislamiento propio. Este aislamiento se requerina si se uniese en otro lugar. Sin embargo, todo el espacio de fluido de trabajo, y espedficamente el hueco llenado con gas y/o vapor, actua ahora como un aislamiento inherente. Ademas, las perdidas de calor, que todavfa pueden ocurrir, son poco cnticas, debido a que todo el calor desprendido por el tanque de agua de proceso llega al licuefactor en sf, donde se usa a menudo como calor de calentamiento. Las perdidas reales son solo las perdidas de calor hacia el exterior, es decir, al aire circundante, que no se producen, sin embargo, en el tanque de agua de proceso.
Ademas, es ventajoso que el gas de relleno para el hueco entre la pared del tanque de agua de proceso y la pared del espacio de fluido de trabajo no tenga que fabricarse de manera especial. En lugar de ello, el vapor de trabajo en sf, que esta presente en el licuefactor de todos modos, se usa de manera ventajosa para este fin. Aparte del hecho de que el vapor y/o el gas siempre tienen un mejor efecto de aislamiento que el vapor licuado, es decir, el agua y/o el gas licuado, el aislamiento entre el tanque de agua de proceso y el espacio de fluido de trabajo es especialmente bueno cuando la bomba de calor funciona con agua como el fluido de trabajo, debido a que la presion en el licuefactor, aunque mayor que la presion en el evaporador, es relativamente baja, tal como de 100 hPa, lo que corresponde a una presion negativa media.
Ademas, la disposicion del tanque de agua de proceso en el espacio de fluido de trabajo del licuefactor conduce al hecho de que los caminos de conduccion al espacio de fluido de trabajo en sf, por ejemplo, para un intercambiador de calor desacoplado, son cortos. Por otra parte, los caminos de conduccion a un calentador acoplado de lfquidos, tal como a un refrigerador intermedio, tras una fase de compresion tambien son cortos, ya que normalmente el compresor tambien esta unido cerca del licuefactor.
Todas estas propiedades no solo conducen al hecho de que la bomba de calor en su conjunto se hace mas compacta y por lo tanto mas barata y mejor de manejar, sino que tambien al hecho de que las perdidas de la bomba de calor se minimizan mas. Todas las perdidas de calor del agua de proceso en realidad no son perdidas reales, ya que el calor solo alcanza el espacio de licuefactor y es beneficioso en este lugar para el calentamiento del ciclo de calentamiento. No obstante, sin embargo, es facilmente posible, debido al buen aislamiento, mantener una temperatura mas alta en el tanque de agua de proceso, al menos en la region superior, que la que esta presente en el fluido de trabajo licuado, debido a que se genera una temperatura mas alta en el refrigerador intermedio, que la temperatura que se desprende, por ejemplo, directamente al agua de proceso, es decir, sin un intercambiador de calor entre los mismos, y se alimenta al tanque de agua de proceso en la region superior, que es donde se localiza la capa mas caliente del tanque de agua de proceso.
En una realizacion, como alternativa o adicionalmente, el licuefactor esta aislado termicamente del medio ambiente exterior por la region de gas. Con este fin, la region de gas, que se extiende desde el evaporador de la bomba de calor al licuefactor de la bomba de calor, en el que el licuefactor tiene una pared de licuefactor, esta formada con el fin de que se extienda a lo largo de la pared de licuefactor. Por lo tanto, el licuefactor no tiene que aislarse del exterior nunca mas, porque la region de gas, en la que hay una presion significativamente menor que en el licuefactor, ya tiene muy buenas propiedades de aislamiento. Especialmente cuando la bomba de calor se hace funcionar con agua y las temperaturas del fluido de trabajo y del licuefactor normales, que son necesarias para el calentamiento de los edificios, tales como en el intervalo de 30 a 60 °C, estan presentes en el licuefactor, hay muy baja presion en la region de gas, por ejemplo, del orden de 50 mbar, lo que representa casi un vado con respecto al medio ambiente, que esta en 1000 mbar. Este “casi vado” tiene unas propiedades de aislamiento sustancialmente mejores que un aislante empleado de manera especial, tal como los aislantes organicos o sinteticos. Por otra parte, este aislamiento con la region de gas ahorra proporcionando un aislante adicional, lo que implica por un lado un ahorro de costes y por otro lado un ahorro de espacio y un ahorro de montaje. Por lo tanto, un aislante, que no se necesita en absoluto, no debena comprarse ni montarse.
Las realizaciones preferidas de la presente invencion se explicaran con mayor detalle a continuacion con respecto a
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
los dibujos adjuntos, en los que:
La figura 1
La figura 2 La figura 3
La figura 4
es una ilustracion esquematica de la bomba de calor con un evaporador, un compresor y un licuefactor que incluye un tanque de agua de proceso;
es una ilustracion esquematica del tanque de agua de proceso de la figura 1;
es una ilustracion ampliada de la disposicion del tanque de agua de proceso en el espacio de fluido de trabajo;
es una ilustracion esquematica del compresor/refrigerador intermedio en cascada de la figura 1;
La figura 5
es una vista ampliada de la disposicion de la segunda fase de compresor en el extremo superior del conducto de flujo ascendente;
La figura 6
es una ilustracion aun mas ampliada en comparacion con la figura 5 de la disposicion de la primera fase de compresor en el extremo inferior del conducto de flujo ascendente;
La figura 7
es una ilustracion esquematica de una disposicion de un motor de compresor en el conducto de flujo ascendente; y
La figura 8 es una seccion transversal a traves del conducto de flujo ascendente con unos dispositivos de sujecion y unas aletas de refrigeracion adicionales.
La figura 1 muestra una vista esquematica en seccion transversal de una bomba de calor en la que puede emplearse un licuefactor de manera ventajosa. La bomba de calor incluye una carcasa de bomba de calor 100 que comprende, en una direccion de instalacion de la bomba de calor desde la parte inferior a la parte superior, primero un evaporador 200 y un licuefactor 300 por encima del mismo. Ademas, una primera fase de compresor 410 que alimenta un primer refrigerador intermedio 420 que esta dispuesto entre el evaporador 200 y el licuefactor 300. El gas comprimido que se emite desde el refrigerador intermedio 420 entra en una segunda fase del compresor 430 y se condensa y se suministra a un segundo refrigerador intermedio 440, desde el que el gas comprimido, pero intermediamente enfriado (vapor) se alimenta a un licuefactor 500. El licuefactor tiene un espacio de licuefactor 510, que comprende un espacio de fluido de trabajo lleno de fluido de trabajo licuado, tal como agua, hasta un nivel de llenado 520. El licuefactor 500 y/o el espacio de licuefactor 510 estan limitados hacia el exterior por una pared de licuefactor 505, que proporciona un lfmite lateral del licuefactor mostrado en la seccion transversal en la figura 1, asf como un lfmite inferior, es decir, una zona inferior del licuefactor mostrada en la figura 1. Por encima del nivel de llenado 520, que establece el lfmite entre el fluido de trabajo licuado 530 y el (todavfa) no licuado, pero fluido de trabajo gaseoso 540, se encuentra el fluido de trabajo gaseoso, que se ha expulsado por el segundo compresor 430 en el segundo refrigerador intermedio 440.
Hay un tanque de agua de proceso 600 en el espacio de fluido de trabajo 530. El tanque de agua de proceso 600 esta formado de tal manera que sus contenidos se separan del fluido de trabajo licuado en el espacio de fluido de trabajo 530 en terminos de lfquido. Por otra parte, el tanque de agua de proceso 600 incluye una entrada de agua de proceso 610 para el agua de proceso fria y una salida de agua de proceso o un flujo de proceso de agua 620 para el agua de proceso caliente.
De acuerdo con la invencion, el tanque de agua de proceso 600 esta dispuesto al menos de manera parcial en el espacio de fluido de trabajo 530. El tanque de agua de proceso incluye una pared de tanque de agua de proceso 630 dispuesta separada de una pared 590 del espacio de fluido de trabajo de manera que da como resultado un hueco 640 formado para comunicarse con la region de gas 540. Ademas, la disposicion es de tal manera que, en funcionamiento, un fluido de trabajo no licuado o al menos de manera parcial un fluido de trabajo no licuado esta contenido en el hueco 640. Un efecto aislante entre el agua en el tanque de agua de proceso 600 y el fluido de trabajo licuado (tal como agua) en el espacio de fluido de trabajo 530 se obtiene ya cuando, por ejemplo, la region superior del hueco 640 esta llena de vapor de fluido de trabajo y/o gas de fluido de trabajo, mientras que por alguna razon la region inferior del hueco esta llena con un fluido de trabajo.
En particular, ya que el lfquido del agua de proceso es menor en la region inferior que en la region superior, es suficiente de todos modos, en funcion de la implementacion, para garantizar el aislamiento solo en la region superior, ya que puede incluso ser parcialmente favorable para la region inferior de aislamiento no tener o tener solo un poco de aislamiento al espacio de licuefactor. Esto es debido al hecho de que el suministro de agua es de aproximadamente 12 °C, o a temperaturas mas bajas, especialmente en invierno, cuando el agua del conducto de agua esta aun mas frio. Por el contrario, la region inferior del espacio de fluido de trabajo tendra temperaturas de quizas mas de 30 °C y pueden ser incluso, por ejemplo, de 37 °C. Por lo tanto, al menos para garantizar que la region superior (la mas caliente) del tanque de agua de proceso es mas caliente que el espacio de licuefactor, esto
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
es poco cntico si la region inferior del tanque de agua de proceso esta aislada espedficamente de manera espesa del licuefactor. Por lo tanto, no es tan cntico si la region inferior esta llena con un fluido de trabajo licuado, siempre que la region del tanque de agua de proceso, donde da como resultado una temperatura mas alta debido a que la estratificacion esta aislada termicamente del espacio de fluido de trabajo 530.
A continuacion, se ilustraran en mayor detalle los componentes individuales de la bomba de calor descritos en la figura 1.
En una entrada de evaporador 210, se suministra un fluido de trabajo lfquido a enfriarse, tal como agua subterranea, agua de mar, salmuera, agua de no, etc., si tiene lugar un ciclo abierto. Por el contrario, puede tener lugar tambien un ciclo cerrado, en el que el fluido de trabajo licuado suministrado a traves del conducto de entrada de evaporador 210, en este caso, por ejemplo, se bombea agua en el suelo y hacia arriba de nuevo a traves de un conducto subterraneo cerrado. La junta y los compresores estan disenados de tal manera que una presion que es de tal manera que el agua se evapora a la temperatura a la que se eleva a traves del conducto de entrada 210 se forma en un espacio de evaporacion 220. Con el fin de permitir que este proceso tenga lugar, asf como que sea posible, el evaporador 200 esta provisto de un expansor 230, que puede ser simetrico de manera giratoria, en el que se alimenta en el centro como una placa “invertida”, y el agua fluye a continuacion fuera del centro hacia el exterior, hacia todos los lados y se recoge en una zanja de recogida tambien circular 235. En un punto de la zanja de recogida 235, se forma una salida 240, a traves de la que el agua enfriada por la evaporacion y/o por el fluido de trabajo se bombea de nuevo hacia abajo en forma lfquida, es decir, hacia la fuente de calor, que puede ser, por ejemplo, el agua subterranea o el suelo.
Un deflector de chorro de agua 245 esta dispuesto con el fin de garantizar que el agua transportada por el conducto de entrada 210 no salpica hacia arriba, sino que fluye fuera de manera uniforme hacia todas las partes y garantiza una evaporacion tan eficiente como sea posible. Una valvula de expansion 250, mediante la que puede controlarse una diferencia de presion entre ambos espacios, si se requiere, esta dispuesta entre el espacio de evaporacion 220 y el espacio de fluido de trabajo. Las senales de control de la valvula de expansion, asf como de los compresores 410, 430 y de otras bombas se suministran mediante un controlador electronico 260, que puede estar dispuesto en cualquier localizacion, en el que cuestiones como la buena accesibilidad desde el exterior con fines de ajuste y de mantenimiento son mas importantes que el acoplamiento y/o el desacoplamiento termico del espacio de evaporacion o del espacio de licuefactor.
El vapor contenido en el espacio de evaporacion 220 se succiona por una primera fase de compresor 410 en un flujo tan uniforme como sea posible a traves de una conformacion del espacio de evaporacion, que se estrecha desde la parte inferior hacia arriba. Con este fin, la primera fase de compresor incluye un motor 411 (figura 6) que acciona una rueda radial 413 a traves de un arbol de motor 412 representado de manera esquematica en la figura 6. La rueda radial 413 succiona el vapor a traves de su lado inferior 413a y emite el mismo en una forma comprimida en su lado de salida 413b. Por lo tanto, el ahora vapor de trabajo comprimido alcanza una primera parte del canal de vapor 414, desde donde el vapor alcanza el primer refrigerador intermedio 420. El primer refrigerador intermedio 420 se caracteriza por un saliente correspondiente 421 para ralentizar la velocidad de flujo del gas de trabajo sobrecalentado debido a la compresion, que puede introducirse por los canales de fluido, en funcion de la implementacion, como sin embargo no se muestra en la figura 1. Estos canales de fluido pueden, por ejemplo, hacerse circular a su traves por agua caliente, es decir, agua de fluido de trabajo, en el espacio de fluido de trabajo 530. Como alternativa o de manera adicional, estos canales tambien pueden hacerse circular a su traves por el ciclo de suministro de agua fna 610, con el fin de obtener ya el precalentamiento del agua de proceso alimentado en el tanque de agua de proceso 600.
En otra realizacion, el guiado del canal de fluido 420 alrededor del extremo inferior fno del espacio de fluido de trabajo 530 del licuefactor 500 actua de tal manera que el vapor de fluido de trabajo, que se extiende a traves de este canal de fluido de trabajo ampliado relativamente largo, se enfna y se desprende de su entalpfa de sobrecalentamiento en su camino desde la primera rueda radial 33 (figura 5).
El vapor de fluido de trabajo fluye a traves del refrigerador intermedio 420 a traves de una segunda parte de canal 422 en una abertura de succion 433a de la rueda radial 433 de la segunda fase de compresor y se alimenta en el segundo refrigerador intermedio 440 de manera lateral en una apertura de expulsion 433b. Con este fin, se proporciona una parte de canal 434 que se extiende entre la apertura de expulsion lateral 433b de la rueda radial 433 y una entrada en el refrigerador intermedio 440.
A continuacion, el vapor de trabajo condensado por la segunda fase de compresor 430 a la presion de licuefactor pasa a traves del segundo refrigerador intermedio 440 y a continuacion se grna sobre el fluido de trabajo licuado fno 511. A continuacion, este fluido de trabajo licuado fno 511 se pone en un expansor en el licuefactor, que se designa con 512. El expansor 512 tiene una forma similar al expansor 230 en el evaporador y se alimenta de nuevo a traves de una abertura central, en el que la abertura central en el licuefactor se alimenta por medio de un conducto de flujo ascendente 580 en contraste con el conducto de entrada 210 en el evaporador. A traves del conducto de flujo ascendente 580, el fluido de trabajo licuado fno, es decir, el dispuesto en la zona inferior del espacio de fluido de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
trabajo 530, se succiona desde un zona inferior del espacio de fluido de trabajo 530, como se indica por las flechas 581, y se pone en el de flujo ascendente del conducto 580, como se indica por las flechas 582.
El fluido de trabajo en forma lfquida, que esta fno ya que proviene de la parte inferior del espacio de fluido de trabajo, representa ahora un “companero de licuefactor” ideal para el vapor de fluido de trabajo comprimido caliente 540 en el espacio de vapor del licuefactor. Esto conduce al hecho de que el fluido de trabajo licuado transportado por el conducto de flujo ascendente 580 se calienta mas y mas por el vapor de licuefactor en el camino sobre el que fluye desde la abertura central hacia abajo, hacia el borde, de tal manera que el agua, cuando entra en el espacio de fluido de trabajo llenado con un fluido de trabajo licuado en el borde del expansor (en 517), calienta el espacio de fluido de trabajo.
El fluido de trabajo licuado del espacio de fluido de trabajo 530 se bombea a un sistema de calentamiento, tal como un calentamiento por suelo, a traves de un flujo de calentamiento 531. En este punto, el agua de calentamiento caliente desprende su temperatura al suelo o al aire o a un medio de intercambiador de calor, y el agua de calentamiento enfriada fluye de nuevo en el espacio de fluido de trabajo 530 a traves de un retorno de calentamiento 532. En este punto, se succiona de nuevo a traves del flujo 582 generado en el conducto de flujo ascendente 580, como se ilustra con las flechas 581, y se transportada de nuevo al expansor 512 con el fin de que se caliente de nuevo.
A continuacion, con respecto a la figura 1 y a las figuras 2 y 3, se tratara en mayor detalle el tanque de agua de proceso 600. Aparte de la entrada de agua fna 610 y el flujo de agua caliente 620, el tanque de agua de proceso 600 incluye ademas preferentemente un retorno de circulacion 621, que esta conectado al flujo de agua caliente 620 y a una bomba de circulacion de tal manera que, mediante el accionamiento de la bomba de circulacion, se garantiza que el agua de proceso precalentado siempre este presente en un grifo de agua de proceso. Con esto, se garantiza que el grifo de agua caliente no tiene que accionarse durante un tiempo muy largo en un primer momento hasta que el agua caliente sale por el grifo.
Ademas, se proporciona un calentador de agua de proceso dibujado de manera esquematica 660, que puede, por ejemplo, estar formado como un serpentm de calentador 661 (figura 1), en el tanque de agua de proceso. El calentador de agua de proceso esta conectado a una entrada de calentador de agua de proceso 662 y a una salida de calentador de agua de proceso 662. El ciclo de lfquido en el calentador de agua de proceso 660 esta, sin embargo, acoplado desde el agua de proceso en el tanque de agua de proceso, pero puede acoplarse con el fluido de trabajo en el espacio de fluido de trabajo 530, como se ilustra en la figura 1, en particular. En este caso, el fluido de trabajo licuado caliente se succiona, por una bomba, que no se muestra, a traves de la entrada de calentador de agua de proceso 662 cerca de la localizacion de la entrada 517, en la que estan presentes las temperaturas mas altas, en el calentador de agua de proceso 660, se transporta a su traves y se emite de nuevo en la parte inferior, es decir, cuando estan presentes las temperaturas mas fnas en el espacio de fluido de trabajo 530. Una bomba que puede usarse para esto puede o estar dispuesta en el propio tanque de agua de proceso (pero desacoplada en terminos de lfquido) con el fin de usar el calor residual de la bomba, o puede proporcionarse fuera del tanque de agua de proceso en el espacio de licuefactor, lo que se prefiere por razones de higiene.
Por lo tanto, el tanque de agua de proceso 600 tiene una parte superior y una parte inferior, en las que esta dispuesto el intercambiador de calor 660 de tal manera que se extiende mas en la parte inferior que en la parte superior. Por lo tanto, el calentador de agua de proceso con su serpentm de calentamiento solo se extiende donde el nivel de temperatura del tanque de agua de proceso es igual a o menor que la temperatura del agua de licuefactor. Sin embargo, en la parte superior del tanque de agua de proceso la temperatura estara por encima de la temperatura del agua de licuefactor, de tal manera que el intercambiador de calor con su region activa, es decir, su serpentm de calentamiento, por ejemplo, no tiene que estar dispuesto en el mismo.
A modo de calentador de agua de proceso 660, el agua de proceso presente en el tanque de agua de proceso 600 no puede por lo tanto calentarse a cualquier temperatura mas alta que la que esta presente en el punto mas caliente en el licuefactor, es decir, alrededor de la localizacion 517, en el que el fluido de trabajo calentado entra en el volumen de fluido de trabajo en el licuefactor desde el expansor 512.
Una temperatura mas alta se alcanza usando el agua de proceso para lograr una refrigeracion intermedia del vapor comprimido. Con este fin, el tanque de agua de proceso incluye una conexion en su region superior para adaptarse a que el agua de proceso pase a traves del refrigerador intermedio 440, que esta a una temperatura significativamente mas alta que la que esta presente en la localizacion 517. Por lo tanto, esta salida de refrigerador intermedio 671 sirve para llevar la region superior del tanque de agua de proceso 600 a una temperatura por encima de la temperatura del fluido de trabajo licuado 530 cerca del nivel de fluido de trabajo 520. El agua de proceso refrigerado y/o el agua de proceso fna suministrada se saca en la localizacion inferior del tanque de agua de proceso a traves de la entrada de refrigerador intermedio 672 y se suministra al refrigerador intermedio 440. En funcion de la implementacion, el agua de proceso se calienta no solo por el segundo refrigerador intermedio 440, sino que tambien se calienta por el primer refrigerador intermedio 420/421, aunque esto no se ilustra en la figura 1.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
En un diseno habitual de la bomba de calor, puede suponerse que el enfriamiento intermedio no proporciona ninguna potencia de calentamiento fuerte para el ciclo de refrigerador intermedio que por sf sola sea suficiente para generar una cantidad suficiente de agua caliente. Por esta razon, el tanque de agua de proceso 600 esta disenado para tener un cierto volumen, de tal manera que el tanque de agua de proceso se calienta constantemente a una temperature por encima de la temperature de licuefactor en el funcionamiento normal de la bomba de calor. Por lo tanto, esta presente una amortiguacion predeterminada para cuando se saca una gran cantidad de agua, tal como para una banera o para varias duchas que se usan de manera simultanea o en una sucesion rapida. En este caso, tambien se produce un efecto de preferencia de agua de proceso automatico. Si se saca mucha agua caliente, el refrigerador intermedio se vuelve mas y mas fno y eliminara mas y mas calor del vapor, lo que bien puede conducir a una energfa reducida que el vapor es todavfa capaz de desprender al agua de licuefactor. Sin embargo, puede desearse este efecto de preferir la dispensacion de agua caliente debido a que los ciclos de calentamiento normalmente no reaccionan con tanta rapidez, y en el momento en el que uno quisiera tener agua de proceso caliente es mas importante que la cuestion de si el ciclo de calentamiento funciona de manera ligera mas debilmente durante un corto penodo de tiempo.
Sin embargo, si el tanque de agua de proceso esta completamente caliente, el calentador de agua de proceso 660 puede desactivarse por el controlador electronico deteniendo la bomba de circulacion. Ademas, el ciclo de refrigerador intermedio tambien puede detenerse a traves de las conexiones 671, 672 y la bomba de refrigerador intermedio correspondiente, ya que el tanque de agua de proceso esta a su temperatura maxima. Sin embargo, esto no es absolutamente necesario, ya que cuando el tanque de agua de proceso esta completamente caliente, la energfa presente en el mismo esta en cierta medida alimentada de manera inversa en el calentador de agua de proceso 660, que ahora actua como el refrigerador de agua de proceso, con el fin de utilizar todavfa de manera ventajosa la entalpfa de sobrecalentamiento para calentar el espacio de fluido de trabajo del licuefactor, incluso en su localizacion de refrigerador mas baja.
Por lo tanto, la disposicion de la invencion del tanque de agua de proceso en el espacio de licuefactor y el calentamiento del tanque de agua de proceso por un calentador de agua de proceso a partir del volumen de licuefactor y/o por un ciclo para un refrigerador intermedio no tiene necesariamente que controlarse especialmente de manera estricta, sino que incluso puede trabajar sin control, debido a la preferencia de que el procesamiento de agua caliente tiene lugar de manera automatica, y porque, cuando el procesamiento de agua caliente no es necesario, tal como en penodos mas largos durante la noche, el tanque de agua de proceso sirve para calentar de manera adicional aun mas el licuefactor. El fin de este calentamiento es ser capaz de reducir incluso tal vez el consumo de potencia del compresor, sin el calentamiento del edificio, realizado a traves del flujo de calentamiento 531 y el retorno de calentamiento 532, que cae por debajo de su valor nominal.
La figura 3 muestra una ilustracion esquematica de la adaptacion del tanque de agua de proceso 600 en el espacio de licuefactor. En particular, se prefiere que todo el tanque de agua de proceso 600 este dispuesto por debajo del nivel de llenado 520 del fluido de trabajo licuado. Si la bomba de calor esta disenada de manera que pueda variar un nivel de llenado 520 del fluido de trabajo licuado, se prefiere que una alimentacion de vapor de hueco 641 este dispuesta por encima del nivel maximo de llenado 520 para el fluido de trabajo licuado en el espacio de fluido de trabajo 530. Con esto, se garantiza que, incluso en el caso del nivel maximo de llenado 520, el fluido de trabajo no pueda entrar en el hueco 640 a traves del conducto 641. De esta manera, el vapor esta presente en todo el espacio 640, es decir, el vapor que tambien esta en la region llena con vapor o la region de gas 540 del licuefactor. Por lo tanto, el tanque de agua de proceso 600 esta dispuesto por analogfa con un termo en el licuefactor, es decir, por debajo de la “superficie del agua”.
Por analogfa con un termo, en el que la region interna en la que se llena el lfquido a mantenerse caliente esta aislado por una region evacuada a partir del aire circundante exterior, el tanque de agua de proceso 600 esta aislado del agua de calentamiento en el espacio 530 por un relleno de vapor o gas, sin ningun material aislante solido en el hueco. A pesar de que no hay un alto vacfo en el hueco 640, una presion negativa significativa, por ejemplo 100 mbar, aun esta presente en el hueco 640, espedficamente para las bombas de calor hechas funcionar con agua como fluido de trabajo, es decir, que funcionan a presiones relativamente bajas.
El tamano del hueco, es decir, la distancia mas corta entre la pared de espacio de fluido de trabajo 590 y la pared de tanque de agua de proceso 630, no es cntica con respecto a las dimensiones y debena ser mayor de 0,5 cm. El tamano maximo del hueco es arbitrario, pero esta limitado por el hecho de que un aumento del hueco en algun punto trae consigo mas desventajas debido a la menor compacidad y ya no proporciona ninguna gran ventaja con respecto al aislamiento. Por lo tanto, se prefiere hacer el maximo espacio entre las paredes 630 y 590 mas pequeno que 5 cm.
Ademas, se prefiere disenar el licuefactor 500 de tal manera que el volumen del fluido de trabajo licuado, que al mismo tiempo representa el almacenamiento de agua de calentamiento, vane de 100 a 500 litros. El volumen del tanque de agua de proceso normalmente sera mas pequeno y puede variar desde un 5 % a un 50 % del volumen del
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
espacio de fluido de trabajo 530.
Ademas, se ha de senalar que la ilustracion en seccion transversal en la figura 1, con excepcion de algunos conductos de conexion, que se explican por sf mismos, es simetrica de manera giratoria. Esto significa que el expansor 230 en el evaporador o el expansor 512 pueden formarse, por asf decirlo, como una placa invertida en la vista superior.
Por otra parte, los canales de vapor 414, 422 se extenderan en una forma circular alrededor de casi todo el espacio cilmdrico del fluido de trabajo licuado, que es circular en la vista superior.
Por otra parte, tambien el tanque de agua de proceso puede ser circular en la vista superior. El tanque de agua de proceso esta dispuesto en la mitad derecha del espacio de fluido de trabajo 530, en la realizacion mostrada en la figura 1. En funcion de la implementacion, sin embargo, podna estar dispuesta tambien de manera simetrica giratoriamente, de manera que se extendena, por asf decirlo, como un anillo alrededor del conducto de flujo ascendente. Un diseno a gran escala de este tipo del tanque de agua de proceso a menudo no es necesario, sin embargo, de manera que es suficiente un diseno del tanque de agua de proceso en un sector del espacio de fluido de trabajo que es circular en la vista superior, siendo este sector preferentemente menor de 180 grados.
Posteriormente, sobre la base de la figura 4, se ilustrara en mayor detalle el ciclo de compresor con los refrigeradores intermedios dispuestos. En particular, como se ilustra sobre la base de la figura 1, el vapor de agua evaporado a baja temperatura y a baja presion, tal como a 10 °C y 10 mbar, alcanza una primera fase de compresor 410 implementada preferentemente por un motor con una rueda radial asociada a traves del conducto de evaporacion 200. Ya se ha senalado que el motor para accionar la rueda radial de acuerdo con la invencion esta dispuesto en el conducto de flujo ascendente 580, como todavfa se ilustrara con mayor detalle y se ha explicado ya en la figura 6. En la salida del primer compresor 410, tambien conocida como K1 en la figura 4, el vapor se introduce en el canal de vapor 414. Este vapor tiene una presion de aproximadamente 30 mbar y tiene normalmente una temperatura de aproximadamente 40 °C debido a la entalpfa de sobrecalentamiento. Esta temperatura de aproximadamente 40 °C esta retirandose ahora del vapor, sin afectar de manera significativa a su presion, a traves del primer refrigerador intermedio 420.
El refrigerador intermedio 420, que no se muestra en la figura 1, incluye, por ejemplo, un conducto dispuesto en acoplamiento termico con la superficie de la expansion 421 y en la zona del canal de gas 414 con el fin de eliminar la energfa del vapor del mismo. Esta energfa puede usarse para calentar el espacio de fluido de trabajo 530 del licuefactor o para calentar ya la parte del tanque de agua de proceso, tal como la parte inferior, si el tanque de agua de proceso esta disenado como un deposito estratificado. En este caso, una entrada adicional procedente del primer refrigerador intermedio no estana dispuesta en la parte superior en el tanque de agua de proceso, pero de manera aproximada en el medio del tanque de agua de proceso. Como alternativa, sin embargo, el enfriamiento del gas a la temperatura o cerca de la temperatura que prevalece en el espacio de fluido de trabajo tiene lugar ya guiando los canales 414 y 422 a lo largo del espacio de fluido de trabajo cuando se forma la pared del espacio de fluido de trabajo para que no sea aislante, como se prefiere.
A continuacion, el gas, que esta a la presion del medio de 30 mbar, pero que ahora se ha enfriado de nuevo, alcanza la segunda fase de compresor 430, en la que se comprime a aproximadamente 100 mbar y la salida en el conducto de salida de gas 434 a una temperatura alta, en la que esta temperatura puede estar entre 100-200 °C. El gas se enfna mediante el segundo refrigerador intermedio 440, que calienta el tanque de agua de proceso 600 a traves de las conexiones 671, 672, como se ha ilustrado, pero sin reducir de manera significativa la presion. El gas comprimido, ahora reducido en su entalpfa de sobrecalentamiento, se suministra al licuefactor para calentar el agua de calentamiento, en el que se designa el “canal” entre la salida del refrigerador intermedio 440 y el expansor de licuefactor 512 con el numero de referencia 438.
Posteriormente, sobre la base de la figura 5, se ilustrara la construccion mas detallada de la segunda fase de compresor 430 y la interaccion con el segundo refrigerador intermedio 440. La rueda radial 433 del segundo compresor comprime el gas suministrado a traves del canal 422 o, cuando la bomba de calor se hace funcionar con agua, el vapor suministrado a traves del canal 422 a una alta temperatura y a una alta presion y desprende el vapor calentado y comprimido en el conducto de salida de vapor 434, en el que a continuacion el vapor entra en el segundo refrigerador intermedio 440, que se forma de manera que el gas tiene que tomar un camino relativamente largo alrededor de este refrigerador intermedio, tal como el camino en zigzag indicado por las flechas 445, 446. Esta conformacion para el camino del gas en el refrigerador intermedio puede alcanzarse facilmente por los metodos de moldeo por inyeccion de plasticos.
El refrigerador intermedio tiene una parte media de refrigerador intermedio 447, que puede penetrarse entubando, no mostrada en la figura 5. Como alternativa, la parte media 447 puede ser completamente hueca y hacerse circular a su traves por agua de proceso a calentarse en el sentido de un conducto plano, con el fin de lograr el efecto de calentamiento maximo posible. Los conductos correspondientes para el agua de proceso tambien pueden
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
proporcionarse en las paredes exteriores en la parte de refrigerador intermedio de tal manera que, en el refrigerador intermedio 440, hay una superficie tan fna como sea posible para el gas que fluye a traves del refrigerador intermedio 440, de tal manera que puede desprenderse tanta energfa termica como sea posible para el agua de proceso en circulacion, con el fin de lograr, en el tanque de agua de proceso, una temperature significativamente por encima de la temperatura en el espacio de licuefactor.
Se ha de senalar que el refrigerador intermedio 440 tambien puede formarse como alternativa. De hecho, pueden proporcionarse varios caminos en zigzag, hasta que a continuacion el gas pueda entrar en el conducto de salida de refrigerador intermedio 438 con el fin de que sea capaz de condensarse finalmente. Ademas, cualquier concepto de intercambiador de calor puede emplearse para el refrigerador intermedio 440, pero prefiriendose los componentes circulando a su traves por el agua de proceso.
A continuacion, con referencia a la figura 7, se ilustrara la disposicion del motor de compresor en el conducto de flujo ascendente 580. La figura7 muestra el motor 411, que acciona un arbol de motor 412, que a su vez esta conectado a un elemento 413 designado como un compresor. El elemento designado como un compresor 413 puede ser, por ejemplo, una rueda radial. Sin embargo, puede usarse cualquier otro elemento giratorio que succione el vapor a baja presion en el lado de entrada y expulse el vapor a alta presion en el lado de salida como un elemento de compresion. En la disposicion mostrada en la figura 7, solo esta dispuesto el compresor 413, es decir, el elemento de compresion giratorio en la corriente de vapor que se extiende desde el espacio 220 hacia el canal de vapor 414. El motor y una parte sustancial del eje del motor, es decir, los elementos 411 y 412, no estan, sin embargo, dispuestos en el medio de vapor, pero en el espacio de licuefactor para el fluido de trabajo licuado, tal como el agua de licuefactor, en el que este espacio de fluido de trabajo se designa con 530. A modo de la disposicion del motor en el agua de licuefactor, el calor residual del motor, que tambien se desarrolla en los grandes motores de baja perdida, no se desprende de manera favorable al medio ambiente de una manera inutil, sino al fluido de calentamiento licuado para calentarse el mismo. Este fluido de calentamiento licuado en sf mismo proporciona, como se ve desde el otro lado, buena refrigeracion al motor de manera que el motor no se sobrecaliente y no sufra danos.
La disposicion del motor en el licuefactor, y espedficamente en un conducto de flujo ascendente del licuefactor, tiene tambien otro efecto ventajoso. En particular, se logra el aislamiento acustico inherente porque el movimiento ejercido por el motor en el fluido de trabajo licuado circundante no da como resultado en que todo el fluido de trabajo se ponga en movimiento, ya que esto conducina a continuacion a la generacion de sonido. Esta generacion de sonido implicana medidas de insonorizacion intensiva adicionales, que sin embargo a su vez implicana un coste adicional y un esfuerzo adicional. Es mas, si el motor 411 esta dispuesto en el conducto de flujo ascendente 580 o, hablando en general, en una tubena cilmdrica, que no necesariamente tiene que ser un conducto de aguas arriba, el movimiento del fluido de trabajo generado por el movimiento del motor no conduce en absoluto a cualquier generacion de ruido fuera del licuefactor, o solo a un ruido muy reducido.
La razon de esto es que, aunque el fluido de trabajo se establece en movimiento dentro del conducto de flujo ascendente y/o dentro del objeto cilmdrico debido al montaje del motor y a la presencia potencial de manera adicional de las aletas de refrigeracion del motor, este movimiento no se transfiere al fluido de trabajo licuado que rodea la tubena cilmdrica debido a la pared de la tubena cilmdrica. En su lugar, todo el movimiento de generacion de ruido del fluido de trabajo permanece contenido dentro de la tubena, debido a que la propia tubena puede girarse hacia atras y hacia delante debido a su forma cilmdrica, pero no genera ningun movimiento significativo en el agua de licuefactor que rodea la tubena por este giro hacia atras y hacia delante. Para una ilustracion mas detallada de este efecto, se hace referencia a continuacion a la figura 8, ilustrando con la figura 8 una seccion transversal a lo largo de la lmea A-A' de la figura 7.
La figura 8 muestra una tubena, que es el conducto de flujo ascendente 580, en una realizacion. Un cuerpo de motor 411, que se ilustra solo a modo de ejemplo para tener una seccion transversal circular, esta dispuesto en la tubena. El cuerpo del motor 411 se sujeta en la tubena 580 mediante unos dispositivos de sujecion 417. En funcion de la implementacion, pueden emplearse solo dos, tres o, como se muestra en la figura 8, tambien cuatro dispositivos de sujecion, o incluso mas dispositivos de sujecion. Ademas de los dispositivos de sujecion, pueden emplearse tambien unas aletas de refrigeracion 418, que se unen en los sectores formados por los dispositivos de sujecion 417, y espedficamente centradas y/o uniformemente distribuidas en los mismos, con el fin de lograr un efecto de enfriamiento optimo y bien distribuido.
Se ha de senalar que los dispositivos de sujecion 417 tambien pueden actuar como aletas de refrigeracion, y que todas las aletas de refrigeracion 418 pueden, al mismo tiempo formarse tambien como dispositivos de sujecion. En este caso, el material para los dispositivos de sujecion 417 sera preferentemente un material de buena conductividad termica, tal como un metal o un plastico lleno de partmulas de metal.
La tubena 580 en sf tambien esta montada dentro del licuefactor por suspensiones, lo que lleva al motor a estar soportado de manera segura a traves de la tubena.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
Las vibraciones del motor 411 pueden conducir al movimiento del motor alrededor de su eje, como se ilustra en 419. Esto conduce al hecho de que se ejerce un movimiento fuerte sobre el fluido de trabajo licuado dentro de la tubena 580, porque las aletas de refrigeracion y los dispositivos de sujecion actuan, por as^ decirlo, como “remos”. Sin embargo, este movimiento del fluido de trabajo licuado se limita a la region dentro de la tubena 580, y no se logra la correspondiente excitacion del agua de licuefactor fuera de la tubena 580. Esto es debido al hecho de que, aunque la tubena 580 tiene tales “remos” en el interior debido a los dispositivos de sujecion de motor 417 y a las aletas de refrigeracion 418, la tubena 580 preferentemente tiene una superficie lisa en el exterior, que preferentemente es redonda, tambien. Por lo tanto, la tubena se desliza en el agua de licuefactor exterior debido al movimiento de vibracion 419 sin provocar ninguna perturbacion en el agua de licuefactor exterior 530, y por lo tanto sin generar un sonido perturbador. Tal perturbacion solamente existe dentro de la seccion transversal de la tubena 580 y no alcanza al lfquido circundante en el licuefactor como una onda perturbadora desde la misma.
A pesar de que una disposicion del motor en una tubena correspondiente que tiene unas aletas de dispositivo de sujecion y/o unas aletas de refrigeracion en el interior conduce ya a una contencion de sonido, se prefiere usar ademas la tubena 580 como un conducto de flujo ascendente, al mismo tiempo, con el fin de lograr un ahorro de espacio y una multifuncionalidad eficiente. El conducto de flujo ascendente 580 sirve para transportar el agua de licuefactor enfriada a una region alcanzada tambien por el vapor que es para condensarse con el fin de desprender su energfa en el agua de licuefactor tanto como sea posible. Con este fin, el fluido de trabajo licuado fno se transporta desde abajo hacia arriba en el espacio de licuefactor. Este transporte es a traves del conducto de flujo ascendente, que preferentemente esta dispuesto de manera central, es decir, en el medio del espacio de licuefactor, y alimenta al expansor 512 de la figura 1. Sin embargo, el conducto de flujo ascendente puede estar dispuesto tambien de manera descentralizada, siempre y cuando este rodeado del agua de licuefactor en una zona tan grande como sea posible, y preferentemente por completo.
Con el fin de hacer que el agua de licuefactor fluya a traves del conducto de flujo ascendente 580 desde abajo hacia arriba, se proporciona una bomba de circulacion 588, de acuerdo con lo dibujado en la figura 7, por ejemplo, en el conducto de flujo ascendente. La bomba de circulacion puede estar dispuesta de manera similar con los dispositivos de sujecion en el conducto de flujo ascendente, aunque esto no se muestra en la figura 7. Es mas, los disenos de la bomba de circulacion no son cnticos, debido a que no tiene que proporcionar dicha alta potencia de compresion y/o velocidades de rotacion. Sin embargo, el funcionamiento simple de la bomba de circulacion a velocidades de giro bajas conduce ya a que el agua de licuefactor fluya de abajo hacia arriba, es decir, a lo largo de la direccion de flujo 582. Este flujo conduce a que el calor generado en el motor 411 se retire, es decir, siempre de tal manera que el motor se refrigera con el agua de licuefactor que esta tan fno como es posible. Esto no solo se aplica al motor de la parte inferior, el primer compresor 410, sino que tambien al motor de la parte superior, el segundo compresor 430.
En la realizacion mostrada en la figura 6, el arbol del motor 412 atraviesa la parte inferior del espacio de licuefactor con el fin de accionar el compresor dispuesto por debajo de la parte inferior del espacio de licuefactor, es decir, la rueda radial 413 mostrada a modo de ejemplo en la figura 6. Con este fin, el paso del arbol a traves de la pared, dibujado en 412a, esta formado como un paso sellado de tal manera que no entra el agua de licuefactor desde arriba en la rueda radial. Los requisitos para esta junta se relajan por el hecho de que la rueda radial 413 desprende el fluido comprimido de manera lateral y no en la parte superior, de tal manera que la “tapa” superior de la rueda radial ya esta sellada de todos modos, y por lo tanto hay suficiente espacio para generar un sellado efectivo entre el canal 414 y el espacio de licuefactor 530. Otro caso, que se muestra en la figura 5, es similar. La rueda radial 433 se encuentra de nuevo en el canal de gas, mientras que el motor esta en la region del licuefactor, que se llena con un fluido de trabajo licuado, es decir, por ejemplo, con agua.
En particular, la funcionalidad de la bomba de circulacion 588 conduce el agua transportada a traves del conducto de flujo ascendente que impacta en el lfmite inferior de la rueda radial. Por medio de este “impacto”, el agua fluira, por asf decirlo, hacia todos los lados a traves del expansor superior 512. Sin embargo, por supuesto no hay agua procedente del flujo de agua localizado en el expansor 512 que sea para entrar en el canal de gas 434. Por esta razon, el arbol 432 del motor superior 431 puede sellarse tambien de nuevo, quedando de nuevo mucho espacio para la junta. Al igual que en el caso del motor mas bajo, esto es debido al hecho de que el lfmite inferior de la rueda radial 433 se sella de nuevo de todos modos, es decir, es impermeable tanto para el fluido de trabajo licuado como para el fluido de trabajo evaporado. El fluido de trabajo evaporado comprimido se expulsa de manera lateral y no hacia abajo con respecto a la figura 5. Por lo tanto, los requisitos de sellado del arbol 432 se relajan de nuevo debido a la gran superficie disponible.
La bomba de calor de acuerdo con la invencion incluye el evaporador 200, el licuefactor 500 con la pared de licuefactor 505, asf como la region de gas, que puede incluir el interior del evaporador, que se muestra en 220, asf como el canal de gas entre el primer compresor 410 y el segundo compresor 430, y que tambien puede incluir la region de vapor detras del segundo compresor 430, que esta presente por encima del licuefactor. Esta region de gas se extiende desde el evaporador 200 al licuefactor 500, en el que se forma la region de gas para mantener el fluido de trabajo evaporado en el evaporador, que a continuacion se licua tras entrar en el licuefactor, en el que el calor puede desprenderse al licuefactor y/o al fluido de trabajo licuado, que esta dispuesto en el licuefactor durante el
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
funcionamiento. Como se muestra en la figural, la region de gas se extiende a lo largo de la pared de licuefactor. La pared de licuefactor tiene una zona inferior y una zona lateral, y la region de gas se extiende tanto a lo largo de la zona inferior como a lo largo de la zona lateral en la realizacion mostrada en la figura 1. Aunque la region de gas rodea completamente la parte del licuefactor mas en contacto con el fluido de trabajo licuado en el interior del licuefactor, se logra un efecto significativo a traves del ahorro de material de aislamiento cuando ya al menos un 70 % de toda la pared de licuefactor, que esta en contacto con el fluido de trabajo a un nivel de funcionamiento normal del fluido de trabajo licuado, esta en contacto con fluido de trabajo evaporado en el otro lado. Cuando se usa agua como fluido de trabajo, en particular, la presion en la region de gas es tan baja que hay casi un vado en la region de gas en terminos de presion, lo que tiene un efecto de aislamiento muy significativo por analogfa con los termos.
La figura 1 muestra una seccion transversal a traves de la bomba de calor en la direccion vertical. Si la bomba de calor se seccionara en la direccion horizontal, por ejemplo, a la mitad de la altura del licuefactor, el licuefactor tendna una seccion transversal redonda rodeada por un anillo, en el que todo el anillo representa el canal de gas y/o la region de gas. En una realizacion, el licuefactor es cilmdrico, de tal manera que la seccion transversal horizontal es una seccion transversal anular. Sin embargo, otras formas distintas de las cilmdricas con una seccion transversal elfptica tambien son ventajosas. Por otra parte, se emplean de manera ventajosa dos compresores, es decir, el compresor 410, asf como el compresor 430, y la region de gas que se extiende alrededor del licuefactor incluye la region de gas dispuesta entre el primer compresor 410 y el segundo compresor 430, de tal manera que el licuefactor actua como un refrigerador intermedio y por lo tanto reduce el sobrecalentamiento del vapor debido al primer compresor, sin perdidas que se introduzcan por este medio.
Por lo tanto, la bomba de calor de acuerdo con la presente invencion combina diversas ventajas, debido a su construccion eficiente. Primero, debido al hecho de que el licuefactor esta dispuesto por encima del evaporador, el vapor se movera desde el evaporador hacia arriba en la direccion de la primera fase del compresor. Debido al hecho de que el vapor tiende a elevarse de todos modos, el vapor realizara este movimiento debido a la compresion ya sin un accionamiento adicional.
Es una ventaja adicional que el vapor se grne por un camino largo a lo largo del licuefactor despues de la primera fase de compresor. En particular, el vapor se grna alrededor de todo el volumen de licuefactor, lo que implica varias ventajas. Por un lado, la entalpfa de sobrecalentamiento del vapor que sale del primer evaporador se desprende de manera favorable directamente a la pared inferior del licuefactor, en la que se localiza el fluido de trabajo mas fno. A continuacion el vapor fluye, por asf decirlo, de abajo hacia arriba contra la estratificacion en el licuefactor en el segundo compresor. Con esto, se logra practicamente la refrigeracion intermedia de manera automatica, lo que puede mejorarse por un refrigerador intermedio adicional, que puede disponerse de una manera constructivamente favorable, porque permanece espacio suficiente en la pared externa.
Ademas, el canal de vapor 422 y/o 414, que rodea todo el espacio con el fluido de trabajo licuado, que es, despues de todo, el deposito de agua de calentamiento, actua como un aislamiento adicional al exterior. Por lo tanto, el canal de vapor cumple dos funciones, es decir, de refrigeracion hacia el volumen de licuefactor por una parte, y de aislamiento al exterior de la bomba de calor por la otra. De acuerdo con el principio de las jarras termicas, todo el espacio de licuefactor esta rodeado de nuevo por un hueco, que ahora esta formado por el canal de vapor 414 y/o 422. En contraste con el hueco 640, en el que hay una mayor presion de vapor, la presion de vapor en el canal 422 y/o 414 es aun mas baja y esta, por ejemplo, en el intervalo de 30 hPa o 30 mbar si se usa agua como fluido de trabajo. Mediante el licuefactor que esta rodeado de este modo por un canal de vapor que funciona en el intervalo de media presion, se logra de este modo espedficamente un buen aislamiento de manera inherente, sin un esfuerzo de aislamiento adicional. La pared exterior del canal puede estar aislada al exterior. Sin embargo, este aislamiento puede hacerse sustancialmente mas barato en comparacion con el caso en el que el licuefactor tuviese que aislarse directamente al exterior.
Por otra parte, debido al hecho de que el canal de vapor se extiende preferentemente alrededor de todo el volumen de fluido de trabajo, se obtiene un canal de vapor con una seccion transversal grande y pequena resistencia al flujo de tal manera que, en el caso de un diseno muy compacto de la bomba de calor, se crea un canal de vapor que tiene una seccion transversal efectiva suficientemente grande, lo que conduce al hecho de que no hay perdidas por friccion, o solo se desarrollan unas muy pequenas.
Ademas, el uso de dos fases de evaporador, que estan dispuestas preferentemente por debajo del licuefactor y por encima del licuefactor, respectivamente, conduce al hecho de que ambos motores del evaporador pueden adaptarse en el volumen de fluido de trabajo de licuefactor, de manera que se logra una buena refrigeracion de motor, en el que el calor residual de refrigeracion sirve al mismo tiempo para el calentamiento del agua de calentamiento. Ademas, disponiendo el segundo evaporador por encima del licuefactor, se garantiza que pueden lograrse caminos para condensar tan cortos como sean posibles a partir del mismo, en el que se utiliza una parte de este camino que es tan grande como sea posible por un segundo refrigerador intermedio para eliminar la entalpfa de sobrecalentamiento. Esto conduce al hecho de que casi todo el camino del vapor que el vapor cubre despues de
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
salir del segundo compresor es parte del refrigerador intermedio, en el que, cuando el vapor sale del refrigerador intermedio, la condensacion tiene lugar de manera inmediata, sin tener que tomar mas caminos con perdidas de vapor potenciales.
El diseno con una seccion transversal circular, tanto para el evaporador como para el licuefactor permite emplear un expansor de tamano maximo 230 para el evaporador y al mismo tiempo un expansor de tamano maximo 512 para el licuefactor, sin dejar de lograr una construccion buena y compacta. Con esto, se hace posible que el evaporador y el licuefactor puedan disponerse a lo largo de un eje, en el que el licuefactor puede estar dispuesto preferentemente por encima del evaporador, como se ha explicado, mientras que sin embargo, puede usarse una disposicion invertida en funcion de la implementacion, pero con las ventajas de los grandes expansores que todavfa permanecen.
A pesar de que esto se prefiere para hacer funcionar la bomba de calor con agua como fluido de trabajo, tambien se logran muchas realizaciones descritas con otros lfquidos de trabajo que son diferentes del agua porque la presion de evaporacion, y por lo tanto la presion de licuefactor, son mas altas en conjunto.
A pesar de que la bomba de calor se ha descrito de tal manera que el flujo de calentamiento 531 y el retorno de calentamiento 532 calientan directamente, por ejemplo, un sistema de calentamiento por suelo, es decir, un objeto a calentar, puede proporcionarse un intercambiador de calor tal como un intercambiador de calor de placas como alternativa de tal manera que un ciclo de calentamiento se desacopla del fluido de trabajo licuado en el espacio de fluido de trabajo en terminos de lfquido.
En una realizacion del licuefactor, el espacio de licuefactor 510 comprende: una region de licuefactor separada 512 dispuesta en un flujo 438 de fluido de trabajo gaseoso calentado y comprimido; y una bomba de circulacion de licuefactor 588 dispuesta para transportar un fluido de trabajo licuado en la region de licuefactor 512.
En una realizacion del licuefactor la region de gas 540 se extiende alrededor de la region de licuefactor 512.
En una realizacion del licuefactor el tanque de agua de proceso 600 esta dispuesto en el espacio de fluido de trabajo de tal manera que mas del 75 % de una superficie exterior del tanque de agua de proceso 600 esta dispuesta por debajo del nivel de llenado 520.
En una realizacion del licuefactor el tanque de agua de proceso es cilmdrico o conico.
En una realizacion del licuefactor, una bomba de circulacion 588 esta dispuesta en el conducto de flujo ascendente 580 de tal manera que transmite un fluido de trabajo licuado mas fno desde la region inferior a la region superior, en la que el extremo superior conduce a una region de licuefactor 512.
En una realizacion del licuefactor una parte de motor 411, 431 de un compresor esta dispuesta en el conducto de flujo ascendente 580 de tal manera que una rueda de transporte accionada por la parte del motor no esta en contacto con el fluido de trabajo licuado, sino que un arbol de motor 412, 432 se extiende a traves de una abertura del licuefactor de manera estanca.
En una realizacion del licuefactor la abertura esta en un extremo inferior del licuefactor y se sella, de tal manera que el eje del motor 412 puede girar, pero sustancialmente el fluido de trabajo licuado no sale a traves de la abertura.
En una realizacion del licuefactor la abertura esta en un extremo superior del conducto de flujo ascendente a traves de la que se extiende el arbol de motor, en el que la abertura esta formada de tal manera que el fluido de trabajo licuado no perturba un efecto de transporte del compresor.
En una realizacion del licuefactor la parte de motor esta montada en el conducto de flujo ascendente 580 por los dispositivos de sujecion 417.
En una realizacion del licuefactor la parte de motor 411 tiene una forma redonda o angulada en la seccion transversal, en el que una pluralidad de dispositivos de sujecion 417 se extienden en una manera desplazada desde la parte de motor sobre una circunferencia a traves de un interior del conducto de flujo ascendente 580 hacia una pared del conducto de flujo ascendente 580, en el que una forma exterior del conducto de flujo ascendente es redonda.
En una realizacion del licuefactor estan dispuestos al menos tres dispositivos de sujecion 417, en el que los dispositivos de sujecion estan dispuestos de manera que un intervalo de angulo entre dos dispositivos de sujecion adyacentes para todos los pares adyacentes de dispositivos de sujecion 417 es el mismo dentro de un intervalo de tolerancia de +/- 20 grados.
En una realizacion de la parte de licuefactor del canal se extiende a lo largo de un extremo inferior del licuefactor y
5
10
15
20
25
30
35
otra parte del canal se extiende desde la parte inferior hacia arriba en un extremo lateral del espacio de fluido de trabajo.
En una realizacion del licuefactor esta dispuesto un compresor 430 para comprimir un fluido de trabajo gaseoso antes de licuarlo, en el que el fluido de trabajo gaseoso comprimido se gma a traves de un refrigerador intermedio 440, en el que el refrigerador intermedio tiene un flujo y un retorno formado para comunicarse con una entrada 671 para el agua de proceso calentada y una salida 672 del agua de proceso fna.
En una realizacion del licuefactor la entrada de agua de proceso 671 esta dispuesta en una region superior del tanque de agua de proceso 600, y la salida 672 al refrigerador intermedio esta dispuesta en una region inferior del tanque de agua de proceso 600. En una realizacion del licuefactor, en promedio, el hueco 640 es mayor de 0,5 cm y menor de 10 cm.
En una realizacion del licuefactor el tanque de agua de proceso esta montado en la pared 590 del espacio de fluido de trabajo reteniendo las aletas 680, en el que las aletas de retencion 680 se forman de tal manera que tienen unas aberturas para un paso de gas.
En una realizacion de la bomba de calor se forma la region de gas de manera que, con el licuefactor lleno, al menos un 70 % de toda la pared de licuefactor, que esta en contacto con el fluido de trabajo licuado por un lado, esta en contacto con el fluido de trabajo evaporado en el otro lado.
En una realizacion de la bomba de calor una presion en la region de gas es menor que o igual a 100 mbar, en el que la region de gas se extiende a lo largo de la pared de licuefactor.
En una realizacion de la bomba de calor, el licuefactor 500 tiene una seccion transversal circular o elfptica, y en el que la region de gas se extiende, de manera anular en seccion transversal, al menos hasta el nivel del fluido de trabajo licuado en el licuefactor 500, cuando se llena el licuefactor, alrededor de todo el licuefactor 500.
En funcion de la implementacion, se prefiere producir la bomba de calor, y los elementos sustanciales de la misma, en la tecnologfa de moldeo por inyeccion de plasticos, en particular, por razones de coste. En el presente documento, pueden lograrse los dispositivos de sujecion formados de manera arbitraria de la tubena de flujo ascendente en la pared del licuefactor, o el tanque de agua de proceso en el licuefactor, o de los intercambiadores de calor en el tanque de agua de proceso, o en particular de unas formas especiales del segundo refrigerador intermedio 440. En particular, el montaje de los motores en las ruedas radiales tambien puede tener lugar en un proceso de funcionamiento, de manera que la carcasa de motor se moldee por inyeccion de manera integral con la tubena de flujo ascendente, estando entonces solo la rueda radial “insertada” en el licuefactor moldeado completamente, y espedficamente en la parte de motor estacionaria, sin que aun se requieran muchas etapas de montaje adicionales para realizarlo.

Claims (9)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    60
    REIVINDICACIONES
    1. Licuefactor (500) para una bomba de calor, que comprende:
    un espacio de licuefactor (510) que comprende un espacio de fluido de trabajo (530) lleno hasta un nivel de llenado cuando se llena con un fluido de trabajo licuado, y capaz de llenarse con un fluido de trabajo gaseoso en una region de gas (540) por encima del nivel de llenado;
    un tanque de agua de proceso (600) formado de manera que su contenido esta separado del fluido de trabajo licuado en el espacio de fluido de trabajo (530) en terminos de lfquido, en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende una entrada de agua de proceso (610) para el agua de proceso fna y una salida de agua de proceso (620) para el agua de proceso caliente,
    en el que el tanque de agua de proceso (600) esta dispuesto al menos de manera parcial en el espacio de fluido de trabajo (530), y
    en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende una pared (630) separada de una pared (590) del espacio de fluido de trabajo, con lo que se obtiene un hueco (640) formado con el fin de que comunique con la region de gas (540) y mantenga al menos de manera parcial el fluido de trabajo gaseoso en funcionamiento.
  2. 2. Licuefactor de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende un intercambiador de calor (660) a traves del que puede bombearse un fluido de trabajo licuado separado del agua de proceso en terminos de lfquido, en el que el intercambiador de calor (660) puede alimentarse a traves de una entrada (662) dispuesta mas cerca del nivel de llenado (520) del fluido de trabajo licuado que una salida (663) del intercambiador de calor (660).
  3. 3. Licuefactor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un conducto de flujo ascendente (580) dispuesto en el espacio de fluido de trabajo con el fin de estar rodeado por un fluido de trabajo licuado cuando el fluido de trabajo licuado se llena en el espacio de fluido de trabajo, y que se extiende desde una region inferior del espacio de fluido de trabajo a una region superior del espacio de fluido de trabajo.
  4. 4. Licuefactor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que un canal (414, 424) esta presente para un fluido de trabajo gaseoso comprimido, en el que el canal esta acoplado termicamente al fluido de trabajo licuado de manera que el fluido de trabajo gaseoso comprimido desprende calor al fluido de trabajo licuado cuando el fluido de trabajo licuado se llena en el espacio de fluido de trabajo cuando el fluido de trabajo gaseoso comprimido se mueve a lo largo del canal (414, 422).
  5. 5. Licuefactor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende una salida (620) para el agua de proceso caliente, una entrada (621) de una bomba de circulacion para el agua de proceso caliente, y una entrada (610) para el agua de proceso fna.
  6. 6. Licuefactor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende un intercambiador de calor (660) a traves del que puede bombearse un fluido de trabajo licuado separado del agua de proceso en terminos de lfquido, en el que el intercambiador de calor (660) puede alimentarse a traves de una entrada (662) dispuesta mas cerca del nivel de llenado (520) del fluido de trabajo licuado que una salida (663) del intercambiador de calor (660),
    en el que el tanque de agua de proceso (600) tiene una parte superior y una parte inferior, y
    en el que el intercambiador de calor (660) esta dispuesto de manera que se extiende mas en la region inferior que en la region superior.
  7. 7. Bomba de calor, que comprende:
    un licuefactor de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores; y un evaporador (200),
    en el que el evaporador (200) esta dispuesto por debajo del licuefactor (500) en una direccion de instalacion de la bomba de calor.
  8. 8. Metodo de fabricacion de un licuefactor para una bomba de calor con un espacio de licuefactor que comprende un espacio de fluido de trabajo (530), que se llena hasta un nivel de llenado cuando se llena con un fluido de trabajo licuado, y que puede llenarse con un fluido de trabajo gaseoso por encima del nivel de llenado en una region de gas (540), y un tanque de agua de proceso (600) formado de manera que su contenido se separa del fluido de trabajo licuado en el espacio de fluido de trabajo (530) en terminos de lfquido, en el que el tanque de agua de proceso (600) comprende una entrada de agua de proceso (610) para el agua de proceso fna y una salida de proceso (620) para el agua de proceso caliente, que comprende:
    producir el espacio de licuefactor y el tanque de agua de proceso de manera que el tanque de agua de proceso esta dispuesto al menos de manera parcial dentro del espacio de fluido de trabajo (530),
    en el que, en la etapa de produccion, una pared del tanque de agua de proceso esta fabricada de tal manera que esta separada de una pared del espacio de fluido de trabajo, con lo que se obtiene un hueco formado para comunicar con la region de gas y mantener al menos de manera parcial el fluido de trabajo gaseoso en funcionamiento.
    5
  9. 9. Metodo de fabricacion de acuerdo con la reivindicacion 8, en el que la etapa de produccion comprende moldeo por inyeccion de plasticos para producir el espacio de licuefactor y el tanque de agua de proceso.
ES09727805.5T 2008-04-01 2009-03-30 Licuefactor para una bomba de calor y bomba de calor Active ES2564394T3 (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008016663 2008-04-01
DE102008016663A DE102008016663A1 (de) 2008-04-01 2008-04-01 Verflüssiger für eine Wärmepumpe und Wärmepumpe
PCT/EP2009/002315 WO2009121549A1 (en) 2008-04-01 2009-03-30 Liquefier for a heat pump and heat pump

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2564394T3 true ES2564394T3 (es) 2016-03-22

Family

ID=40874598

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES09727805.5T Active ES2564394T3 (es) 2008-04-01 2009-03-30 Licuefactor para una bomba de calor y bomba de calor

Country Status (7)

Country Link
US (2) US8978408B2 (es)
EP (1) EP2268984B1 (es)
JP (2) JP5572150B2 (es)
DE (1) DE102008016663A1 (es)
ES (1) ES2564394T3 (es)
PL (1) PL2268984T3 (es)
WO (1) WO2009121549A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008016663A1 (de) 2008-04-01 2009-10-08 Efficient Energy Gmbh Verflüssiger für eine Wärmepumpe und Wärmepumpe
MY165266A (en) * 2013-04-18 2018-03-15 Pak Chuen Chang A pressurised water based cooling system
EA201790804A1 (ru) 2014-10-10 2017-09-29 Ред Лиф Рисорсиз, Инк. Термоизоляционная система с использованием испарительного охлаждения
DE102017215085A1 (de) 2017-08-29 2019-02-28 Efficient Energy Gmbh Wärmepumpe mit einer Kühlvorrichtung zum Kühlen eines Leitraums oder eines Saugmunds
US12287154B1 (en) * 2023-10-29 2025-04-29 Gaylord Olson Energy transfer system with underground thermal storage and corresponding method

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7816917U1 (de) * 1978-10-12 Bartl, Walter, 7900 Ulm Doppelmantelboiler
US2575325A (en) * 1948-02-14 1951-11-20 American Gas And Electric Comp Heat pump system
GB1320140A (en) * 1969-12-30 1973-06-13 Atomic Energy Authority Uk Apparatus for performing the immiscible refrigerant freeze process for purifying water
US4194368A (en) * 1976-10-04 1980-03-25 Borg-Warner Corporation Combination split system air conditioner and compression cycle domestic hot water heating apparatus
DE2827166C2 (de) * 1978-06-21 1984-06-07 Helmut 7293 Pfalzgrafenweiler Genkinger Warmwasseranlage
US4406138A (en) * 1981-11-18 1983-09-27 Honeywell Inc. Load management control air conditioning system
US4517799A (en) * 1983-03-09 1985-05-21 Misawa Home Co., Ltd. Heat utilizing system using internal combustion engine
JPS61246556A (ja) * 1985-04-25 1986-11-01 株式会社荏原製作所 冷凍機の運転方法
US4852366A (en) * 1986-12-15 1989-08-01 Conserve, Inc. Heat pump and system
JPH0731208B2 (ja) * 1988-07-09 1995-04-10 株式会社日立製作所 自動分析装置の反応温度制御装置
US5220807A (en) * 1991-08-27 1993-06-22 Davis Energy Group, Inc. Combined refrigerator water heater
US5509466A (en) * 1994-11-10 1996-04-23 York International Corporation Condenser with drainage member for reducing the volume of liquid in the reservoir
JPH08233408A (ja) * 1995-02-27 1996-09-13 Daikin Ind Ltd シェルアンドチューブ式凝縮器
US5573182A (en) * 1995-08-22 1996-11-12 Tecumseh Products Company Heat pump hot water heater
CN1156659C (zh) * 1999-07-02 2004-07-07 华宏荪 泛能热力设施
EP1475576A4 (en) * 2002-02-12 2009-12-09 Panasonic Corp Heat pump water heater
US7690217B2 (en) * 2002-10-24 2010-04-06 Showa Denko K.K. Refrigeration system, compressing and heat-releasing apparatus and heat-releasing device
JP2005241204A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Tokyo Electric Power Co Inc:The 蒸発器、ヒートポンプ、熱利用装置
JP4454456B2 (ja) * 2004-09-30 2010-04-21 三建設備工業株式会社 水蒸気圧縮冷凍機の冷凍システム
EP1856460A2 (en) * 2005-02-23 2007-11-21 I.D.E. Technologies Ltd. Compact heat pump using water as refrigerant
EP2290305B1 (de) * 2006-04-04 2017-09-06 Efficient Energy GmbH Verdampfer
JP2007285531A (ja) * 2006-04-12 2007-11-01 Tokyo Electric Power Co Inc:The 熱交換チューブ、蒸発器、及びヒートポンプ
DE102007005930A1 (de) * 2007-02-06 2008-08-07 Efficient Energy Gmbh Wärmepuppe, Kleinkraftwerk und Verfahren zum Pumpen von Wärme
JP2011511241A (ja) * 2008-01-18 2011-04-07 エフィシェント・エナージー・ゲーエムベーハー 蒸発させることおよび熱ポンプのためのシステムであって、システムから気体を除去するための装置および方法
DE102008016663A1 (de) 2008-04-01 2009-10-08 Efficient Energy Gmbh Verflüssiger für eine Wärmepumpe und Wärmepumpe
EP2307824B1 (de) 2008-06-23 2016-04-06 Efficient Energy GmbH Vorrichtung und verfahren zum effizienten kondensieren

Also Published As

Publication number Publication date
JP2011517486A (ja) 2011-06-09
EP2268984B1 (en) 2016-01-06
US9709305B2 (en) 2017-07-18
JP5572150B2 (ja) 2014-08-13
US20150075214A1 (en) 2015-03-19
PL2268984T3 (pl) 2016-06-30
JP2014098543A (ja) 2014-05-29
JP6151634B2 (ja) 2017-06-21
WO2009121549A1 (en) 2009-10-08
EP2268984A1 (en) 2011-01-05
US20110107789A1 (en) 2011-05-12
DE102008016663A1 (de) 2009-10-08
US8978408B2 (en) 2015-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2551897T3 (es) Bomba de calor dispuesta en vertical y método de fabricación de la bomba de calor dispuesta en vertical
ES2564394T3 (es) Licuefactor para una bomba de calor y bomba de calor
CN101038121A (zh) 冰箱
ES2870968T3 (es) Refrigerador de dos etapas
KR20090114044A (ko) 냉장고
JP2010060202A (ja) 冷凍機用電動機における冷却構造
CN104079108A (zh) 涡轮制冷机的压缩机用电动机
WO2014083900A1 (ja) 圧縮機、冷凍サイクル装置およびヒートポンプ給湯装置
US10436219B2 (en) Fins, tubes, and structures for fin array for use in a centrifugal fan
CN202675777U (zh) 集装箱用制冷装置
ES2846832T3 (es) Bomba de calor con disposición de evaporador/condensador intercalada
KR20130093379A (ko) 팽창밸브 및 이를 포함하는 칠러시스템
ES2600507T3 (es) Dispositivo para la atemperación de un fluido de atemperación
JP2019513213A (ja) モーター冷却機を有するヒートポンプ
US9243650B2 (en) Fin array for use in a centrifugal fan
US9939182B2 (en) Liquefier for a heat pump, heat pump, and method for manufacturing a liquefier
US20080115507A1 (en) Heat Pump
CN115507557A (zh) 换热装置及制冷设备
KR20110083913A (ko) 냉장고
JP7673191B2 (ja) ガス冷凍機、ガス冷凍機の運転方法およびガス冷凍機の開放システムの製造方法
CN210051017U (zh) 整体离心式制冷机
CN118111155A (zh) 制冷器具