ES2886157T3 - Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor/termoeléctrico - Google Patents

Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor/termoeléctrico Download PDF

Info

Publication number
ES2886157T3
ES2886157T3 ES16787981T ES16787981T ES2886157T3 ES 2886157 T3 ES2886157 T3 ES 2886157T3 ES 16787981 T ES16787981 T ES 16787981T ES 16787981 T ES16787981 T ES 16787981T ES 2886157 T3 ES2886157 T3 ES 2886157T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
evaporator
condenser
valve
heat transport
hybrid
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
ES16787981T
Other languages
English (en)
Inventor
Jesse W Edwards
Robert B Allen
Devon Newman
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.)
Phononic Inc
Original Assignee
Phononic Inc
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 Phononic Inc filed Critical Phononic Inc
Application granted granted Critical
Publication of ES2886157T3 publication Critical patent/ES2886157T3/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
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • 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
    • F25B5/00—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity
    • F25B5/02—Compression machines, plants or systems, with several evaporator circuits, e.g. for varying refrigerating capacity arranged in parallel
    • 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
    • F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
    • 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
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • 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
    • F25B21/00—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B21/02—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect
    • F25B21/04—Machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effect; using Nernst-Ettinghausen effect reversible
    • 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
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • 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
    • F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
    • F25B2313/023—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units
    • F25B2313/0233—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for using multiple indoor units in parallel arrangements
    • 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
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/021—Control thereof
    • 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
    • F25B2321/00—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects
    • F25B2321/02—Details of machines, plants or systems, using electric or magnetic effects using Peltier effects; using Nernst-Ettinghausen effects
    • F25B2321/025—Removal of heat
    • F25B2321/0252—Removal of heat by liquids or two-phase fluids
    • 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
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2511—Evaporator distribution valves
    • 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
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor, VC, y termoeléctrico, TE, (10) dispuesto para mantener un intervalo de temperatura de referencia de una cámara (16), comprendiendo el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE: un sistema VC (12) que comprende: un compresor (20) que comprende un primer puerto y un segundo puerto; un condensador-evaporador (22) conectado al compresor (20) en el primer puerto, que funciona como condensador en un modo de funcionamiento normal; un evaporador-condensador (26), que funciona como evaporador en el modo de funcionamiento normal y que comprende un primer intercambiador de calor y un segundo intercambiador de calor; una primera válvula (24) que conecta el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador (26); una válvula de expansión térmica (30) y una segunda válvula (28), conectando la segunda válvula (28) el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30), y conectando la válvula de expansión térmica (30) la segunda válvula (28) al condensador-evaporador (22); y un sistema TE (14) que comprende: uno o más módulos TE (32) que comprenden un primer lado de los uno o más módulos TE y un segundo lado de los uno o más módulos TE; el primer intercambiador de calor (34) conectado térmicamente con el primer lado de los uno o más módulos TE (32), conectando el primer intercambiador de calor la primera válvula (24) y la segunda válvula (28); el segundo intercambiador de calor (36) conectado térmicamente con el segundo lado de los uno o más módulos TE, conectando el segundo intercambiador de calor (36) la primera válvula (24) y la segunda válvula (28); y unos medios (18) para hacer funcionar el sistema VC en modo inverso de tal manera que el condensador- evaporador (22) actúe como un evaporador y el evaporador-condensador (24) actúe como un condensador.

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor/termoeléctrico
Campo de la exposición
La presente exposición se refiere a sistemas de eliminación de calor y, en particular, a un sistema híbrido de transferencia de calor.
Antecedentes
La demanda de conservación de energía ha crecido sustancialmente debido a la preocupación por los recursos limitados y el medio ambiente. Esto ha dado lugar a avances en aparatos energéticamente eficaces. Los sistemas de transferencia de calor generalmente se ponen en funcionamiento para transferir calor desde una zona de mayor temperatura a una zona de menor temperatura. En algunos casos, estos pueden actuar como un refrigerador para eliminar calor de una cámara y depositar el calor en un entorno exterior a la cámara. En otros casos, se puede utilizar un sistema de transferencia de calor para acondicionar el aire en una cámara tal como una habitación o una casa. En estos casos, el sistema de transferencia de calor puede hacerse funcionar para eliminar calor de la cámara (enfriamiento) o depositar calor en la cámara (calentamiento).
El tipo más común de sistemas de transferencia de calor energéticamente eficaces utiliza sistemas de compresión de vapor. En estos sistemas, los componentes mecánicos consumen energía para transportar activamente calor. Estos componentes pueden incluir un compresor, un condensador, una válvula de expansión térmica, un evaporador y unas tuberías por las que circula un fluido de trabajo (por ejemplo, refrigerante). Los componentes hacen circular el refrigerante, que sufre cambios de fase forzados, para transportar calor hacia/desde una cámara desde/hacia un entorno exterior.
No obstante, los sistemas de compresión de vapor están diseñados con una capacidad que coincide con la cantidad máxima de transferencia de calor que puede ser necesaria.
Por lo tanto, en la mayor parte de las situaciones, el sistema de compresión de vapor está sobrecargado y debe realizarse un ciclo de encendido y apagado (por ejemplo, un ciclo de trabajo) para mantener la cantidad adecuada de transferencia de calor o para mantener un intervalo de temperatura de referencia de una cámara. Si bien el sistema de compresión de vapor puede ser eficaz cuando está encendido, pueden producirse una fuga de calor de retorno y otras consecuencias negativas cuando el sistema de compresión de vapor está apagado.
El documento US2014/260332 divulga un aparato que incluye una estructura de gabinete aislada al vacío y un sistema de enfriamiento dual que incluye por lo menos una parte del sistema de compresión de vapor configurada para funcionar durante un modo pull-down y una parte termoeléctrica configurada para funcionar en un modo de estado estacionario sin el sistema de compresión de vapor funcionando mientras proporciona enfriamiento para compensar la carga de calor de estado estacionario del aparato.
Por tanto, se necesitan unos sistemas y procedimientos de transferencia de calor que proporcionen una mayor eficacia energética a menores costes a la vez que mantienen la versatilidad del rendimiento.
Sumario
En la presente memoria se proporcionan un sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor (VC) y termoeléctrico (TE) y un procedimiento de funcionamiento, según la reivindicación 1 y la reivindicación 7, respectivamente. En algunas formas de realización, un sistema híbrido de transporte de calor VC y TE dispuesto para mantener un intervalo de temperatura de referencia de una cámara incluye un sistema VC y un sistema TE. El sistema VC incluye un compresor con un primer y segundo puertos, un condensador-evaporador conectado al compresor en el primer puerto, una primera válvula que conecta el segundo puerto del compresor a un evaporadorcondensador y una segunda válvula que conecta el evaporador-condensador a una válvula de expansión térmica, en el que la válvula de expansión térmica conecta la segunda válvula al condensador-evaporador. El sistema TE incluye uno o más módulos TE que incluyen un primer lado de los módulos TE y un segundo lado de los módulos TE. El sistema TE también incluye un primer intercambiador de calor conectado térmicamente con el primer lado de los módulos TE, en el que el primer intercambiador de calor conecta la primera válvula y la segunda válvula, y un segundo intercambiador de calor conectado térmicamente con el segundo lado de los módulos TE, en el que el segundo intercambiador de calor conecta la primera válvula y la segunda válvula. De esta manera, el sistema VC y el sistema TE se pueden hacer funcionar individualmente, en serie o en paralelo para aumentar la eficacia del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE.
En algunas formas de realización, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE se hace funcionar para calentar la cámara. En algunas formas de realización, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE se hace funcionar para enfriar la cámara.
En algunas formas de realización, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE también incluye un controlador dispuesto para hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en uno de varios modos de funcionamiento basándose en uno o más parámetros del sistema. En algunas formas de realización, uno de los modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento de solo VC y el controlador está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento de solo VC, controlar la primera válvula para conectar el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador, controlar la segunda válvula para conectar el evaporador-condensador a la válvula de expansión térmica, activar el sistema VC y abstenerse de activar el sistema TE.
En algunas formas de realización, uno de los modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento de solo TE y el controlador está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento de solo TE, controlar la primera válvula para desconectar el segundo puerto del compresor del evaporador-condensador, controlar la segunda válvula para desconectar el evaporador-condensador de la válvula de expansión térmica, activar el sistema TE y abstenerse de activar el sistema VC.
En algunas formas de realización, uno de los modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento en serie y el controlador está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento en serie, controlar la primera válvula para conectar el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador del sistema VC, en el que el evaporador-condensador es el primer intercambiador de calor del sistema TE, controlar la segunda válvula para conectar el evaporador-condensador a la válvula de expansión térmica, activar el sistema TE y activar el sistema VC.
En algunas formas de realización, uno de los modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento en paralelo y el controlador está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento en paralelo, controlar la primera válvula para conectar el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador del sistema VC, en el que el evaporador-condensador es el segundo intercambiador de calor del sistema TE, controlar la segunda válvula para conectar el evaporador-condensador a la válvula de expansión térmica, activar el sistema TE y activar el sistema VC.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE incluye hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para calentar la cámara haciendo funcionar uno o ambos de entre el sistema VC y el sistema TE para proporcionar calor a la cámara. En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE incluye hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para enfriar la cámara haciendo funcionar uno o ambos de entre el sistema VC y el sistema TE para eliminar calor de la cámara.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE también incluye hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en un modo de funcionamiento de solo VC controlando una primera válvula para conectar un segundo puerto de un compresor a un evaporadorcondensador, controlando una segunda válvula para conectar el evaporador-condensador a una válvula de expansión térmica, activando el sistema VC y absteniéndose de activar el sistema TE.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE también incluye hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en un modo de funcionamiento de solo TE controlando la primera válvula para desconectar el segundo puerto del compresor del evaporador-condensador, controlando la segunda válvula para desconectar el evaporador-condensador de la válvula de expansión térmica, activando el sistema TE y absteniéndose de activar el sistema VC.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE también incluye hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en un modo de funcionamiento en serie controlando la primera válvula para conectar el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador del sistema VC, en el que el evaporador-condensador es un primer intercambiador de calor del sistema TE, controlando la segunda válvula para conectar el evaporador-condensador a la válvula de expansión térmica, activando el sistema TE y activando el sistema VC.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE también incluye hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en un modo de funcionamiento en paralelo controlando la primera válvula para conectar el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador del sistema VC, en el que el evaporador-condensador es un segundo intercambiador de calor del sistema TE, controlando la segunda válvula para conectar el evaporador-condensador a la válvula de expansión térmica, activando el sistema TE y activando el sistema VC.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE también incluye determinar, basándose en uno o más parámetros, de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en el modo de funcionamiento de solo VC, el modo de funcionamiento de solo TE, el modo de funcionamiento en serie o el modo de funcionamiento en paralelo. En algunas formas de realización, la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en un modo de funcionamiento también incluye la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en el modo de funcionamiento que maximiza un coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE basándose en uno o más parámetros. En algunas formas de realización, uno de los parámetros es una diferencia de temperatura entre la cámara y un entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE.
En algunas formas de realización, la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en el modo también incluye determinar una temperatura de la cámara y determinar si hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para proporcionar calor a la cámara o para eliminar calor de la cámara basándose en la temperatura de la cámara y el intervalo de temperatura de referencia de la cámara. El procedimiento también incluye la determinación de la diferencia de temperatura entre la cámara y el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE y la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en el modo de funcionamiento que maximiza el coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE basándose en la diferencia de temperatura entre la cámara y el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE.
Los expertos en la materia apreciarán el alcance de la presente exposición y comprenderán aspectos adicionales de la misma después de leer la siguiente descripción detallada de las formas de realización preferidas siguiente en asociación con las figuras del dibujo adjunto.
Breve descripción de las figuras del dibujo
Las figuras del dibujo adjunto incorporadas a la presente memoria descriptiva y que forman parte de la misma ilustran varios aspectos de la exposición, y junto con la descripción sirven para explicar los principios de la exposición.
La figura 1 ilustra un esquema de un sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor (VC) y termoeléctrico (TE), según algunas formas de realización de la presente exposición;
La figura 2 ilustra un modo de funcionamiento de solo TE del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE, según algunas formas de realización de la presente exposición;
La figura 3 ilustra un modo de funcionamiento de solo VC del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE, según algunas formas de realización de la presente exposición;
La figura 4 ilustra un modo de funcionamiento en serie del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE, según algunas formas de realización de la presente exposición;
La figura 5 ilustra un modo de funcionamiento en paralelo del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE, según algunas formas de realización de la presente exposición;
La figura 6 ilustra un procedimiento para controlar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE, según algunas formas de realización de la presente exposición; y
La figura 7 ilustra un sistema híbrido de transporte de calor VC y TE, según algunas formas de realización de la presente exposición.
Descripción detallada
Las formas de realización expuestas a continuación muestran la información necesaria para permitir a los expertos en la materia poner en práctica las formas de realización e ilustran el mejor modo de poner en práctica las formas de realización. Al leer la siguiente descripción a la luz de las figuras del dibujo adjunto, los expertos en la materia comprenderán los conceptos de la exposición y reconocerán las aplicaciones de estos conceptos que no se tratan particularmente en la presente memoria. Deberá entenderse que estos conceptos y estas aplicaciones entran dentro del alcance de la exposición y las reivindicaciones adjuntas.
Deberá entenderse que, aunque los términos primero, segundo, etc. pueden utilizarse en la presente memoria para describir varios elementos, estos elementos no deberán estar limitados por estos términos. Estos términos solo se utilizan para distinguir entre elementos. Por ejemplo, un primer elemento podría denominarse segundo elemento y, de manera similar, un segundo elemento podría denominarse primer elemento, sin apartarse del alcance de la presente exposición.
También deberá entenderse que cuando se dice que un elemento está "conectado" o "acoplado" a otro elemento, puede estar conectado o acoplado directamente al otro elemento o puede haber presencia de elementos intermedios. Por el contrario, cuando se hace referencia a un elemento como "conectado directamente" o "acoplado directamente" a otro elemento, no hay presencia de elementos intermedios.
También deberá entenderse que las formas singulares "un", "una", "el" y "la" incluyen las formas plurales, a menos que el contexto indique claramente lo contrario. Los términos "comprende", "que comprende", "incluye" y/o "que incluye", cuando se utilizan en la presente memoria, especifican la presencia de las características, los números enteros, las etapas, las operaciones, los elementos y/o los componentes indicados, pero no excluyen la presencia o la adición de una o más características, números enteros, etapas, operaciones, elementos, componentes y/o grupos diferentes de los mismos. Además, el término "y/o" incluye todas y cada una de las combinaciones de uno o más de los elementos enumerados asociados.
A menos que se definan de otra forma, todos los términos (incluidos los términos técnicos y científicos) utilizados en la presente memoria tienen el mismo significado que entiende generalmente un experto en la materia a la que pertenece la presente exposición. Se entenderá además que los términos utilizados en la presente memoria deberán interpretarse de forma que tengan significados que sean coherentes con sus significados en el contexto de la presente memoria descriptiva y la técnica relevante y no se interpretarán en un sentido idealizado o excesivamente formal a menos que se definan así expresamente en la presente memoria.
Si bien los sistemas de compresión de vapor (VC) son más eficaces que otros sistemas de transporte de calor en muchos escenarios, están diseñados con una capacidad que coincide con la cantidad máxima de transferencia de calor que puede ser necesaria. Por lo tanto, en la mayor parte de las situaciones, el sistema VC está sobrecargado y debe realizarse un ciclo de encendido y apagado (por ejemplo, un ciclo de trabajo) para mantener la cantidad adecuada de transferencia de calor o para mantener un intervalo de temperatura de referencia de una cámara. Si bien el sistema VC puede ser eficaz cuando está encendido, puede dar lugar a una fuga de calor de retorno y otros resultados negativos cuando el sistema VC está apagado. Por tanto, se necesitan sistemas y procedimientos de transferencia de calor que proporcionen una mayor eficiencia energética a menores costes manteniendo a la vez la versatilidad del rendimiento.
En la presente memoria se proporcionan un sistema híbrido de transporte de calor VC y termoeléctrico (TE) y procedimientos de funcionamiento. En algunas formas de realización, un sistema híbrido de transporte de calor VC y TE dispuesto para mantener el intervalo de temperatura de referencia de la cámara incluye un sistema VC y un sistema Te . El sistema VC incluye un compresor con un primer y segundo puertos, un condensador-evaporador conectado al compresor en el primer puerto, una primera válvula que conecta el segundo puerto del compresor a un evaporador-condensador y una segunda válvula que conecta el evaporador-condensador a una válvula de expansión térmica, conectando la válvula de expansión térmica la segunda válvula al condensador-evaporador. El sistema TE incluye uno o más módulos TE que incluyen un primer lado de los módulos TE y un segundo lado de los módulos TE. El sistema TE también incluye un primer intercambiador de calor conectado térmicamente con el primer lado de los módulos TE, en el que el primer intercambiador de calor conecta la primera válvula y la segunda válvula, y un segundo intercambiador de calor conectado térmicamente con el segundo lado de los módulos TE, en el que el segundo intercambiador de calor conecta la primera válvula y la segunda válvula. De esta forma, el sistema VC y el sistema TE se pueden hacer funcionar individualmente, en serie o en paralelo para aumentar la eficiencia del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE.
La combinación de las tecnologías VC y TE en un solo sistema totalmente reversible permite la utilización de la parte del proceso o la combinación en serie/paralelo que sea muy eficaz y/o efectiva para unas condiciones dadas. Esta arquitectura permite que ambos sistemas, de forma independiente o conjunta, proporcionen la máxima eficacia y el máximo rendimiento, superiores a los que puede alcanzar cualquiera de los sistemas por sí solo.
La figura 1 ilustra un esquema de un sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. El sistema híbrido de transporte de calor Vc y TE 10 incluye un sistema VC 12 y un sistema TE 14 que se hacen funcionar para calentar o enfriar la cámara 16. El sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 también incluye opcionalmente un controlador 18 que puede controlar uno o ambos de entre el sistema v C 12 y del sistema TE 14.
El sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 se puede hacer funcionar en cuatro modos básicos (solo TE, solo VC, híbrido en serie e híbrido en paralelo) en una configuración de refrigeración o calefacción según la demanda, la carga y las condiciones ambientales. En muchos de los ejemplos abordados en la presente memoria, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 se utiliza para enfriar la cámara 16, sin embargo, todos los ejemplos se aplican igualmente a la operación inversa de calentamiento de la cámara 16.
La figura 2 ilustra un modo de funcionamiento de solo TE del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. El sistema VC 12 incluye un compresor 20 con un primer y segundo puertos, un condensador-evaporador 22 conectado al compresor 20 en el primer puerto, una primera válvula 24 que conecta el segundo puerto del compresor 20 a un evaporador-condensador 26, y una segunda válvula 28 que conecta el evaporador-condensador 26 a una válvula de expansión térmica 30, en el que la válvula de expansión térmica 30 conecta la segunda válvula 28 al condensador-evaporador 22. En funcionamiento, los componentes del sistema VC 12 hacen circular el refrigerante, que sufre cambios de fase forzados para transportar calor hacia/desde la cámara 16 desde/hacia un entorno exterior.
Tal como se muestra en la figura 2, tanto la primera válvula 24 como la segunda válvula 28 están derivadas de modo que un fluido de trabajo (por ejemplo, refrigerante) no pueda fluir a través de la primera válvula 24 y la segunda válvula 28. Por tanto, el sistema VC 12 no está activado. Sin embargo, el sistema TE 14 está activado, de ahí el nombre modo de funcionamiento de solo TE del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10.
Tal como se muestra en la figura 2, el sistema TE 14 incluye uno o más módulos TE 32 que incluyen un primer lado de los módulos TE 32 y un segundo lado de los módulos TE 32. El sistema TE 14 representa una alternativa ecológica a los sistemas VC ya que no requiere refrigerantes basados en CFC. Los módulos TE 32 (también conocidos como bombas de calor termoeléctricas que pueden incluir uno o más módulos individuales que pueden incluir además uno o más elementos TE) producen una diferencia de temperatura a través de las superficies de los mismos en respuesta a la aplicación de una corriente eléctrica. El calor puede aceptarse desde una superficie o una cámara que se va a enfriar y puede transportarse (por ejemplo, a través de una serie de tuberías de transporte) a un disipador de calor de rechazo para su disipación en un medio ambiente tal como el aire. Los sistemas TE pueden incluir subsistemas pasivos de rechazo de calor tales como termosifones o tuberías de calor que prescinden de la necesidad de transporte forzado de refrigerante presurizado a través de un disipador de calor de rechazo. Al igual que con todos los sistemas de refrigeración, cuanto menor sea la diferencia de temperatura entre los módulos TE 32, más eficaz en el transporte de calor será la bomba de calor. Sin embargo, en algunas situaciones, dichos sistemas pueden ser menos de la mitad de eficaces que el sistema VC 12.
Por tanto, el sistema TE 14 de la figura 2 también incluye un primer intercambiador de calor 34 conectado térmicamente con el primer lado de los módulos TE 32 y el primer intercambiador de calor 34 conecta la primera válvula 24 y la segunda válvula 28. Un segundo intercambiador de calor 36 está conectado térmicamente con el segundo lado de los módulos TE 32 y el segundo intercambiador de calor 36 también conecta la primera válvula 24 y la segunda válvula 28. La primera válvula 24 y la segunda válvula 28 se pueden hacer funcionar para ajustar el flujo de fluido del sistema VC 12. Si la primera válvula 24 y la segunda válvula 28 están completamente cerradas o derivadas, entonces no habrá flujo de fluido en el sistema VC 12. Esta forma de realización se muestra en la figura 2, en la que el sistema VC 12 no está activado, pero en la que el sistema TE 14 lo está. Tal como se ha abordado anteriormente, este se conoce como el modo de funcionamiento de solo TE del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10.
En el ejemplo de la figura 2, el sistema TE 14 se hace funcionar para eliminar calor del segundo intercambiador de calor 36, que actúa como un intercambiador de calor aceptado, y mover el calor al primer intercambiador de calor 34, que actúa como un intercambiador de calor de rechazo. En esta configuración, el segundo intercambiador de calor 36 se enfría, lo que permite enfriar la cámara 16. Los módulos TE 32 también podrían hacerse funcionar a la inversa para eliminar calor del primer intercambiador de calor 34, que actúa como un intercambiador de calor aceptado, y mover el calor al segundo intercambiador de calor 36, que actúa como un intercambiador de calor de rechazo. En esta configuración, el segundo intercambiador de calor 36 se calienta, lo que permite calentar la cámara 16.
La figura 3 ilustra un modo de funcionamiento de solo VC del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. En esta forma de realización, la primera válvula 24 se hace funcionar para conectar el segundo puerto del compresor 20 al evaporador-condensador 26. La segunda válvula 28 se hace funcionar para conectar el evaporador-condensador 26 a la válvula de expansión térmica 30. Esto permite que el fluido del sistema VC 12 fluya a través del evaporador-condensador 26. En esta forma de realización, el sistema VC 12 está activado, mientras que el sistema Te 14 no está activado. Tal como se muestra en la figura 3, el condensador-evaporador 22 está disipando calor, actuando como condensador, mientras que el calor se está eliminando desde el evaporador-condensador 26, que actúa como evaporador. En este ejemplo, el evaporador-condensador 26 se enfría, lo que permite enfriar la cámara 16. Como antes con el sistema t E 14, el sistema VC 12 también podría hacerse funcionar a la inversa para eliminar calor del condensadorevaporador 22, que actúa como evaporador, y mover el calor al evaporador-condensador 26, que actúa como condensador. En esta configuración, el evaporador-condensador 26 se calienta, lo que permite calentar la cámara 16.
Las dos formas de realización mostradas en las figuras 2 y 3 permiten que el mismo sistema use un sistema VC o TE para calentar o enfriar una cámara 16. Esto puede permitir cambiar entre los dos tipos de sistemas dependiendo de varios parámetros que indican qué sistema sería más eficaz, o cumplir algún otro objetivo, como reducir el ruido. Si bien estos modos de funcionamiento brindan una mayor eficacia y otros beneficios, se pueden producir beneficios adicionales al hacer funcionar ambos sistemas simultáneamente. Según la configuración de la primera válvula 24 y la segunda válvula 28, esta combinación puede ser en serie o en paralelo.
La figura 4 ilustra un modo de funcionamiento en serie del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. En esta forma de realización, la primera válvula 24 se hace funcionar para conectar el segundo puerto del compresor 20 al evaporador-condensador 26 del sistema VC 12, en el que el evaporador-condensador 26 es el primer intercambiador de calor 34 del sistema TE 14. La segunda válvula 28 se hace funcionar para conectar el evaporador-condensador 26 a la válvula de expansión térmica 30. Esto permite que el fluido del sistema VC 12 fluya a través del evaporador-condensador 26. En esta forma de realización, el sistema VC 12 está activado y el sistema TE 14 está activado.
Tal como se muestra en la figura 4, el condensador-evaporador 22 está disipando calor, actuando como condensador, mientras que el calor se está eliminando desde el evaporador-condensador 26, que actúa como evaporador. En este ejemplo, el evaporador-condensador 26 se enfría y también actúa como el primer intercambiador de calor 34 del sistema TE 14. Los módulos TE 32 activados disipan calor en el primer intercambiador de calor 34 que es enfriado por el sistema VC 12 y eliminan calor del segundo intercambiador de calor 36, enfriándolo. De esta forma se puede lograr un gradiente de temperatura general mayor que cuando cualquiera de los sistemas funciona solo. Por ejemplo, si el sistema VC 12 proporciona un diferencial de temperatura ATvc entre el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 y el primer intercambiador de calor 34, mientras que el sistema TE 14 proporciona un diferencial de temperatura ATte entre el primer intercambiador de calor 34 y el segundo intercambiador de calor 36, el diferencial de temperatura total es AT = ATvc ATte. En algunas formas de realización, este modo de funcionamiento puede permitir que uno o ambos de entre el sistema VC 12 y el sistema TE 14 sean menos potentes de lo que se requeriría a cualquiera de los sistemas si estuviera solo para lograr el mismo diferencial de temperatura.
Como antes con las formas de realización tratadas en las figuras 2 y 3, cada uno del sistema VC 12 y el sistema TE 14 también podrían hacerse funcionar a la inversa, para calentar la cámara 16.
Si bien el modo de funcionamiento en serie tratado en la figura 4 permite un mayor diferencial de temperatura y sistemas potencialmente menos potentes, en algunas ocasiones, la cantidad total de transferencia de calor es lo más importante. La figura 5 ilustra un modo de funcionamiento en paralelo del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. En esta forma de realización, la primera válvula 24 se hace funcionar para conectar el segundo puerto del compresor 20 al evaporadorcondensador 26 del sistema VC 12, en el que el evaporador-condensador 26 es un segundo intercambiador de calor 36 del sistema TE 14. La segunda válvula 28 se hace funcionar para conectar el evaporador-condensador 26 a la válvula de expansión térmica 30. Esto permite que el fluido del sistema VC 12 fluya a través del evaporadorcondensador 26. En esta forma de realización, el sistema VC 12 está activado y el sistema TE 14 está activado.
Tal como se muestra en la figura 5, el condensador-evaporador 22 está disipando calor, actuando como condensador, mientras que el calor se está eliminando desde el evaporador-condensador 26, que actúa como evaporador. En este ejemplo, el evaporador-condensador 26 se enfría. Simultáneamente, los módulos TE 32 activados disipan calor en el primer intercambiador de calor 34 y eliminan calor del segundo intercambiador de calor 36, enfriándolo. De esta forma, ambos sistemas están eliminando calor de la misma zona. Por lo tanto, se puede lograr una mayor eliminación de calor general que cuando cualquiera de los sistemas funciona solo. Por ejemplo, si el sistema VC 12 es capaz de mover Qvc calor del evaporador-condensador 26, mientras que el sistema TE 14 elimina Qte calor del segundo intercambiador de calor 36, que es el mismo que el del evaporadorcondensador 26, el calor total eliminado es Qtotal = Qvc Qte. En algunas formas de realización, este modo de funcionamiento puede permitir que uno o ambos de entre el sistema VC 12 y el sistema TE 14 sean menos potentes de lo que se requeriría a cualquiera de los sistemas si estuviera solo para lograr el mismo calor total eliminado.
En algunas formas de realización, hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 para mantener el intervalo de temperatura de referencia de la cámara 16 incluye determinar, basándose en uno o más parámetros, en qué modo hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10. En algunas formas de realización, esos modos se pueden elegir de entre: el modo de funcionamiento de solo VC, el modo de funcionamiento de solo TE, el modo de funcionamiento en serie y el modo de funcionamiento en paralelo. En algunas formas de realización, el modo de solo VC se usa para una carga de intermedia a alta y/o una diferencia de temperatura alta. El modo de solo TE se usa para una carga baja, una diferencia de temperatura baja y/o para aumentar un sistema primario de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC). El modo en serie se utiliza para una carga de ligera a intermedia y/o una diferencia de temperatura alta. El modo en paralelo se usa para una carga de alta a máxima y/o una diferencia de temperatura de baja a media. Estas son solo ejemplos de condiciones para cada uno de los modos de funcionamiento y la presente exposición no se limita a las mismas. Además, se pueden considerar los cálculos sobre qué modo optimizará varias condiciones. Por ejemplo, se puede optimizar la eficacia o se puede reducir el ruido general.
La decisión de qué modo de funcionamiento utilizar puede tomarse manualmente o mediante un controlador 18 tal como se expone en la figura 1. Por tanto, la figura 6 ilustra un procedimiento para controlar el sistema de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. En primer lugar, el controlador 18 determina la temperatura de la cámara 16 (etapa 100). Esto se puede lograr con cualquier tipo de sensor adecuado o se puede obtener de alguna otra fuente.
El controlador 18 determina si hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 para proporcionar calor a la cámara 16 o para eliminar calor de la cámara 16 basándose en la temperatura de la cámara 16 y el intervalo de temperatura de referencia de la cámara 16 (etapa 102). Por ejemplo, si la temperatura de la cámara 16 se encuentra por debajo del intervalo de temperatura de referencia de la cámara 16, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 puede hacerse funcionar para proporcionar calor a la cámara 16. Si la temperatura de la cámara 16 se encuentra por encima del intervalo de temperatura de referencia de la cámara 16, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 puede hacerse funcionar para eliminar calor de la cámara 16. Dependiendo de la implementación y la aplicación, el intervalo de temperatura de referencia puede ser un valor de temperatura único. Sin embargo, para evitar un cambio rápido entre un modo de calor y frío o un cambio rápido entre apagado y encendido, se deberá aplicar una determinada histéresis.
La figura 6 también ilustra que el controlador 18 determina la diferencia de temperatura entre la cámara 16 y el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 (etapa 104) y determina en qué modo de funcionamiento se maximiza el coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 basándose en la diferencia de temperatura entre la cámara 16 y el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 (etapa 106). El coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, por ejemplo, es una medida de la eficacia del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, y se define como: COP = Qo/Pin, en la que Qc es el calor transferido por el sistema híbrido de transporte de calor Vc y TE 10 y Pin es la potencia de entrada al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10. En escenarios en los que tanto el sistema VC 12 como el sistema TE 14 están funcionando, el Qc es el calor combinado transferido por ambos sistemas y la Pin es la potencia de entrada combinada de ambos sistemas. En algunas formas de realización, se pueden utilizar parámetros adicionales o diferentes para determinar el modo de funcionamiento. Adicionalmente, también se pueden ajustar parámetros individuales del funcionamiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10. Algunos ejemplos incluyen proporcionar una cantidad de potencia a los módulos TE 32 para maximizar un coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 o hacer funcionar un ventilador opcional para facilitar el transporte de calor.
Si bien un sistema de transporte de calor VC y TE 10 podría implementarse en muchas formas o configuraciones, la figura 7 ilustra un sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10, según algunas formas de realización de la presente exposición. En particular, esta es simplemente una implementación de ejemplo y la presente exposición no se limita a la misma. La figura 7 ilustra una unidad de ventana de ejemplo en la que el sistema VC 12 podría ser menos potente que una unidad de ventana equivalente que solo tiene un sistema de refrigeración VC. Dado que el sistema VC 12 podría ser menos potente, la eficacia general del sistema aumenta a la vez que se reduce el peso y el ruido del sistema. Por ejemplo, cuando el sistema VC 12 no está funcionando, el sistema general puede ser muy silencioso ya que el sistema TE 14 puede ser silencioso o casi silencioso. Si se usa un ventilador para distribuir el aire acondicionado, ese puede ser el único sonido que produce la unidad. Adicionalmente, incluso cuando el sistema VC 12 está funcionando, la capacidad de usar un compresor más pequeño que para un sistema equivalente totalmente VC puede dar lugar a una menor generación de ruido en general. Se pueden obtener beneficios adicionales mediante la reducción del coste de los componentes de VC debido a la reducción de potencia necesaria.
En otras formas de realización, la unidad de ventana mostrada en la figura 7 solo puede proporcionar el sistema TE 14 que funciona en cooperación con un sistema VC 12 en un sistema HVAC primario. En este caso, el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 puede funcionar en varios modos para acondicionar el aire en la cámara 16. Por ejemplo, el modo de funcionamiento de solo TE puede usarse apagando el sistema VC 12 en el sistema HVAC primario y haciendo funcionar solo el sistema TE 14 en la unidad de ventana. Esto podría proporcionar una mayor eficacia si las diferencias de temperatura son pequeñas y no hay necesidad de calentar o enfriar las zonas a las que sirve el sistema HVAC primario que no sean la cámara 16.
En otras formas de realización, el modo de funcionamiento en paralelo podría permitir que el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE 10 transporte más calor hacia o desde la cámara 16 del necesario para el resto de las zonas a las que sirve el sistema HVAc primario.
Los expertos en la materia reconocerán mejoras y modificaciones en las formas de realización preferidas de la presente exposición. Todas estas mejoras y modificaciones se consideran dentro del alcance de los conceptos divulgados en la presente memoria y las reivindicaciones siguientes que definen el alcance de la invención.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor, VC, y termoeléctrico, TE, (10) dispuesto para mantener un intervalo de temperatura de referencia de una cámara (16), comprendiendo el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE:
un sistema VC (12) que comprende:
un compresor (20) que comprende un primer puerto y un segundo puerto;
un condensador-evaporador (22) conectado al compresor (20) en el primer puerto, que funciona como condensador en un modo de funcionamiento normal;
un evaporador-condensador (26), que funciona como evaporador en el modo de funcionamiento normal y que comprende un primer intercambiador de calor y un segundo intercambiador de calor;
una primera válvula (24) que conecta el segundo puerto del compresor al evaporador-condensador (26); una válvula de expansión térmica (30) y una segunda válvula (28), conectando la segunda válvula (28) el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30), y conectando la válvula de expansión térmica (30) la segunda válvula (28) al condensador-evaporador (22); y
un sistema TE (14) que comprende:
uno o más módulos TE (32) que comprenden un primer lado de los uno o más módulos TE y un segundo lado de los uno o más módulos TE;
el primer intercambiador de calor (34) conectado térmicamente con el primer lado de los uno o más módulos TE (32), conectando el primer intercambiador de calor la primera válvula (24) y la segunda válvula (28); el segundo intercambiador de calor (36) conectado térmicamente con el segundo lado de los uno o más módulos TE, conectando el segundo intercambiador de calor (36) la primera válvula (24) y la segunda válvula (28); y
unos medios (18) para hacer funcionar el sistema VC en modo inverso de tal manera que el condensadorevaporador (22) actúe como un evaporador y el evaporador-condensador (24) actúe como un condensador.
2. Sistema híbrido de transporte de calor VC y TE según la reivindicación 1, que comprende además un controlador (18) dispuesto para hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en uno de entre una pluralidad de modos de funcionamiento basándose en uno o más parámetros de sistema.
3. Sistema híbrido de transporte de calor VC y TE según la reivindicación 2, en el que uno de entre la pluralidad de modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento de solo VC y el controlador (18) está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento de solo VC:
controlar la primera válvula (24) para conectar el segundo puerto del compresor (20) al evaporadorcondensador (26);
controlar la segunda válvula (28) para conectar el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30);
activar el sistema VC (12); y
abstenerse de activar el sistema TE (14).
4. Sistema híbrido de transporte de calor VC y TE según la reivindicación 2 o la reivindicación 3, en el que uno de entre la pluralidad de modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento de solo TE y el controlador (18) está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento de solo TE:
controlar la primera válvula (24) para desconectar el segundo puerto del compresor (20) del evaporadorcondensador (26);
controlar la segunda válvula (28) para desconectar el evaporador-condensador (26) de la válvula de expansión térmica (30);
activar el sistema TE (14); y
abstenerse de activar el sistema VC (12).
5. Sistema híbrido de transporte de calor VC y TE según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que uno de entre la pluralidad de modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento en serie y el controlador (18) está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento en serie:
controlar la primera válvula (24) para conectar el segundo puerto del compresor (20) al evaporadorcondensador (26) del sistema VC (12), siendo el evaporador-condensador (26) el primer intercambiador de calor (34) del sistema TE (14);
controlar la segunda válvula (28) para conectar el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30);
activar el sistema TE (14); y
activar el sistema VC (12).
6. Sistema híbrido de transporte de calor VC y TE según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el que uno de entre la pluralidad de modos de funcionamiento es un modo de funcionamiento en paralelo y el controlador (18) está además dispuesto para, durante el modo de funcionamiento en paralelo:
controlar la primera válvula (24) para conectar el segundo puerto del compresor (20) al evaporadorcondensador (26) del sistema VC (12), siendo el evaporador-condensador (26) el segundo intercambiador de calor (36) del sistema TE (14);
controlar la segunda válvula (28) para conectar el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30);
activar el sistema TE (12); y
activar el sistema VC (14).
7. Procedimiento para hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) según la reivindicación 1, comprendiendo el procedimiento:
hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para mantener un intervalo de temperatura de referencia de una cámara (16).
8. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE comprende:
hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para calentar la cámara (16) haciendo funcionar uno o ambos de entre el sistema Vc (12) y el sistema TE (14) del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para proporcionar calor a la cámara (16).
9. Procedimiento según la reivindicación 7, en el que hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE comprende:
hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para enfriar la cámara (16) haciendo funcionar uno o ambos de entre el sistema VC (12) y el sistema TE (14) del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) para eliminar calor de la cámara.
10. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, en el que hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) comprende además por lo menos una de entre las siguientes operaciones: hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) en un modo de funcionamiento de solo VC:
controlando la primera válvula (24) para conectar el segundo puerto del compresor (20) al evaporadorcondensador (26);
controlando la segunda válvula (28) para conectar el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30);
activando el sistema VC (12); y
absteniéndose de activar el sistema TE (14);
hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) en un modo de funcionamiento de solo TE:
controlando la primera válvula (24) para desconectar el segundo puerto del compresor (20) del evaporadorcondensador (26);
controlando la segunda válvula (28) para desconectar el evaporador-condensador (26) de la válvula de expansión térmica (30);
activando el sistema TE (14); y
absteniéndose de activar el sistema VC (12);
hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) en un modo de funcionamiento en serie: controlando la primera válvula (24) para conectar el segundo puerto del compresor (20) al evaporadorcondensador (26) del sistema VC (10), siendo el evaporador-condensador (26) el primer intercambiador de calor (34) del sistema TE (14);
controlando la segunda válvula (28) para conectar el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30);
activando el sistema TE (12); y
activando el sistema VC (14); o
hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) en un modo de funcionamiento en paralelo:
controlando la primera válvula (24) para conectar el segundo puerto del compresor (20) al evaporadorcondensador (26) del sistema VC (12), siendo el evaporador-condensador (26) el segundo intercambiador de calor (36) del sistema TE (14);
controlando la segunda válvula (28) para conectar el evaporador-condensador (26) a la válvula de expansión térmica (30);
activando el sistema TE (14); y
activando el sistema VC (12).
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el que hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) comprende además:
determinar hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en uno de entre dicho modo de funcionamiento de solo VC, modo de funcionamiento de solo TE, modo de funcionamiento en serie y modo de funcionamiento en paralelo, basándose en uno o más parámetros.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el que la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en uno de entre dichos modo de funcionamiento de solo VC, modo de funcionamiento de solo TE, modo de funcionamiento en serie y modo de funcionamiento en paralelo comprende además la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en el modo de funcionamiento que maximiza un coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE basándose en uno o más parámetros.
13. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que uno de los uno o más parámetros comprende una diferencia de temperatura entre la cámara (16) y un entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10).
14. Procedimiento según la reivindicación 12, en el que la determinación de hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE (10) en uno de entre dicho modo de funcionamiento de solo VC, modo de funcionamiento de solo TE, modo de funcionamiento en serie y modo de funcionamiento en paralelo comprende además:
determinar (100) una temperatura de la cámara (16);
determinar (102) si hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE para proporcionar calor a la cámara (16) o para eliminar calor de la cámara (16) en función de la temperatura de la cámara y el intervalo de temperatura de referencia de la cámara;
determinar (104) la diferencia de temperatura entre la cámara y el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE; y
determinar (106) hacer funcionar el sistema híbrido de transporte de calor VC y TE en el modo de funcionamiento que maximiza el coeficiente de rendimiento del sistema híbrido de transporte de calor VC y TE basándose en la diferencia de temperatura entre la cámara y el entorno exterior al sistema híbrido de transporte de calor VC y TE.
ES16787981T 2015-10-15 2016-10-14 Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor/termoeléctrico Active ES2886157T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562242019P 2015-10-15 2015-10-15
PCT/US2016/056990 WO2017066532A1 (en) 2015-10-15 2016-10-14 Hybrid vapor compression/thermoelectric heat transport system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2886157T3 true ES2886157T3 (es) 2021-12-16

Family

ID=57208384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES16787981T Active ES2886157T3 (es) 2015-10-15 2016-10-14 Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor/termoeléctrico

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10718551B2 (es)
EP (1) EP3362745B1 (es)
JP (1) JP6632718B2 (es)
KR (1) KR102577187B1 (es)
CN (1) CN108474593B (es)
ES (1) ES2886157T3 (es)
WO (1) WO2017066532A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11152557B2 (en) 2019-02-20 2021-10-19 Gentherm Incorporated Thermoelectric module with integrated printed circuit board
CA3163716A1 (en) 2019-12-11 2021-06-17 Baltimore Aircoil Company, Inc. Heat exchanger system with machine-learning based optimization
EP4165352A4 (en) 2020-06-15 2024-08-07 DTP Thermoelectrics LLC THERMOELECTRICALLY ENHANCED HYBRID HEAT PUMP SYSTEMS
KR20240122475A (ko) 2021-12-17 2024-08-12 포노닉, 인크. 조리대 냉동고
US20240253426A1 (en) * 2023-01-27 2024-08-01 Ford Global Technologies, Llc Dehumidification control strategy

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS611967A (ja) 1984-06-13 1986-01-07 三菱電機株式会社 冷暖房・給湯ヒ−トポンプ装置
JPH01306783A (ja) 1988-06-06 1989-12-11 Nippon Denso Co Ltd 多室温調装置
JP2990441B2 (ja) 1990-09-19 1999-12-13 株式会社ゼクセル 車両用冷凍冷蔵庫の熱電素子制御装置
JPH0547763U (ja) * 1991-11-19 1993-06-25 新明和工業株式会社 冷凍装置
US5361587A (en) * 1993-05-25 1994-11-08 Paul Georgeades Vapor-compression-cycle refrigeration system having a thermoelectric condenser
US5497625A (en) * 1994-11-03 1996-03-12 Spx Corporation Thermoelectric refrigerant handling system
BR9702798A (pt) 1997-08-28 2000-07-11 Eloir Fernando Protasiewytch Circuito eletrônico para equipamentos de refrigeração residenciais e comerciais
JP2002364980A (ja) * 2001-06-11 2002-12-18 Matsushita Refrig Co Ltd 調理器及び調理方法
EP1915579A4 (en) 2005-08-15 2011-04-13 Carrier Corp HYBRID THERMOELECTRIC COMPRESSION-REFRIGERATION REFRIGERATION MACHINE
CA2620391A1 (en) * 2005-08-29 2007-03-08 Carrier Corporation Thermoelectric device based refrigerant subcooling
US7310953B2 (en) * 2005-11-09 2007-12-25 Emerson Climate Technologies, Inc. Refrigeration system including thermoelectric module
WO2010135363A2 (en) * 2009-05-18 2010-11-25 Bsst Llc Temperature control system with thermoelectric device
KR101212698B1 (ko) * 2010-11-01 2013-03-13 엘지전자 주식회사 히트 펌프식 급탕장치
WO2013061473A1 (ja) 2011-10-28 2013-05-02 株式会社日立製作所 給湯空調装置
US9182158B2 (en) 2013-03-15 2015-11-10 Whirlpool Corporation Dual cooling systems to minimize off-cycle migration loss in refrigerators with a vacuum insulated structure
KR102025740B1 (ko) 2012-10-29 2019-09-26 삼성전자주식회사 히트펌프장치
KR101458421B1 (ko) * 2013-02-19 2014-11-07 백효정 더블 열전소자와 삼방밸브를 이용한 냉온수 매트용 냉온수 생성모듈, 상기 냉온수 생성모듈이 내장된 냉온수 보일러 및 냉온수 매트
JP6486847B2 (ja) 2016-02-19 2019-03-20 エスペック株式会社 環境試験装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170108254A1 (en) 2017-04-20
KR102577187B1 (ko) 2023-09-08
JP6632718B2 (ja) 2020-01-22
CN108474593B (zh) 2021-02-02
CN108474593A (zh) 2018-08-31
KR20180087235A (ko) 2018-08-01
JP2018534521A (ja) 2018-11-22
EP3362745A1 (en) 2018-08-22
WO2017066532A1 (en) 2017-04-20
EP3362745B1 (en) 2021-06-30
US10718551B2 (en) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2886157T3 (es) Sistema híbrido de transporte de calor por compresión de vapor/termoeléctrico
CN104048434B (zh) 带自由冷却的制冷系统
CN112437859B (zh) 具有旋转热交换器的磁热热二极管组件
JP6692442B2 (ja) 冷房システムを制御するためのシステムおよび方法
US9534817B2 (en) Conduction based magneto caloric heat pump
ES2788127T3 (es) Sistema de enfriamiento de alta eficiencia
US20150292775A1 (en) Refrigeration system with phase change material
US11268739B2 (en) System for head pressure control
US11448429B2 (en) Air and water cooled chiller for free cooling applications
KR20210079741A (ko) 차량용 냉난방 시스템
JP2017537295A (ja) ハイブリッド熱輸送システム
US10551095B2 (en) Magneto-caloric thermal diode assembly
US10648704B2 (en) Magneto-caloric thermal diode assembly
KR101904084B1 (ko) 열전소자를 이용한 차량용 급속 냉난방시스템
US10119730B2 (en) Hybrid air handler cooling unit with bi-modal heat exchanger
CN112424543B (zh) 具有传热流体回路的磁热热二极管组件
CN108471694B (zh) 分区域独立制冷温控装置及温度控制方法
EP2642221A2 (en) Refrigerator
CN218977173U (zh) 制冷系统
JPH0518647A (ja) 二元冷凍サイクルを有する冷却装置のためのデフロスト装置
CN105937811B (zh) 冷冻装置
JP2014190613A (ja) ヒートポンプシステム及びヒートポンプシステムの運転方法