ES2923219T3 - Un aparato de compresión de vapor - Google Patents

Un aparato de compresión de vapor Download PDF

Info

Publication number
ES2923219T3
ES2923219T3 ES19718191T ES19718191T ES2923219T3 ES 2923219 T3 ES2923219 T3 ES 2923219T3 ES 19718191 T ES19718191 T ES 19718191T ES 19718191 T ES19718191 T ES 19718191T ES 2923219 T3 ES2923219 T3 ES 2923219T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
temperature
phase change
pcm
heat
vapor compression
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
ES19718191T
Other languages
English (en)
Inventor
Andrew John Bissell
David Oliver
Andrew William Mccahey
Maurizio Zaglio
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.)
Sunamp Ltd
Original Assignee
Sunamp Ltd
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 Sunamp Ltd filed Critical Sunamp Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2923219T3 publication Critical patent/ES2923219T3/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
    • 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
    • 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
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F25B41/24—Arrangement of shut-off valves for disconnecting a part of the refrigerant cycle, e.g. an outdoor part
    • 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
    • F25B47/00—Arrangements for preventing or removing deposits or corrosion, not provided for in another subclass
    • F25B47/02—Defrosting cycles
    • F25B47/022—Defrosting cycles hot gas defrosting
    • 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
    • F25B2400/24—Thermal storage element
    • 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
    • F25B2600/2507—Flow-diverting 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
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/21—Temperatures
    • F25B2700/2111—Temperatures of a heat storage receiver
    • 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
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14—Thermal energy storage

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)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Air-Conditioning For Vehicles (AREA)
  • Defrosting Systems (AREA)
  • Compression-Type Refrigeration Machines With Reversible Cycles (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Abstract

La presente invención describe un aparato de compresión de vapor en el que una batería de calor intermedia es capaz de liberar carga (es decir, descargar) y/o cargar y controlar así la temperatura de una fuente de calor o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor. Más particularmente, la presente invención describe un aparato de compresión de vapor en el que una batería de calor intermedia que comprende material de cambio de fase (PCM) es capaz de liberar energía de carga (es decir, descargar) y/o cargar y, por lo tanto, controlar la temperatura de una fuente de calor y/o calor. temperatura del sumidero en un ciclo de compresión de vapor en una variedad de sistemas de refrigeración y/o calefacción que incluyen: aire acondicionado en usos domésticos e industriales; transporte de alimentos/materiales en vehículos, trenes, aire, etc. La presente invención también se refiere a una metodología para seleccionar materiales de cambio de fase (PCM) y/o refrigerantes para un aparato de compresión de vapor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un aparato de compresión de vapor
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un aparato de compresión de vapor en donde una batería de calor intermedia ubicada intermedia es capaz de liberar carga (es decir, descargar) y/o cargar y, de esta manera, controlar la temperatura de una fuente de calor o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor.
Más particularmente, la presente invención se refiere a un aparato de compresión de vapor en donde se ubica una batería de calor entre un evaporador y un condensador y el aparato de compresión de vapor comprende un material de cambio de fase (PCM) el cual es capaz de liberar carga (es decir, descargar) energía y/o o cargar y, de esta manera, controlar la temperatura de una fuente de calor y/o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor en un intervalo de sistemas de refrigeración y/o calefacción que incluyen: aire acondicionado en usos domésticos e industriales; transporte de alimentos/materiales en vehículos, trenes, aire, etc.
Antecedentes de la invención
Existe la necesidad en la técnica para proporcionar un control mejorado de la temperatura en un intervalo de sistemas que incluyen: aire acondicionado tanto en usos domésticos como industriales; transporte de alimentos/materiales en vehículos, trenes, aire, etc.
Los sistemas de la técnica anterior han sufrido de un control de temperatura pobre y deficiente y de sistemas complejos que han resultado ser poco fiables con averías periódicas. Además, se ha descubierto que los sistemas de la técnica anterior con sus diseños complejos son extremadamente pesados, lo que no es deseable durante los sistemas de transporte y también dificulta la instalación.
Es un objetivo de al menos un aspecto de la presente invención obviar o al menos mitigar uno o más de los problemas arriba mencionados.
Es un objeto adicional de al menos un aspecto de la presente invención para proporcionar un aparato de compresión de vapor mejorado.
El documento WO 2017/221025 y el documento US2016/123009fallan al describir el aparato de compresión de vapor descrito en esta solicitud y, en particular, la serie de sensores de temperatura y/o presión sumergidos en el material de cambio de fase (PCM) el cual proporciona una indicación en tiempo real del estado físico y las condiciones físicas de la batería de calor y proporciona una indicación de cuándo debe cambiarse el flujo de refrigerante. El documento WO 2017/221025 describe varias disposiciones de una sola unidad de almacenamiento térmico o múltiples unidades de almacenamiento térmico con medios de derivación en un sistema de compresión de vapor para adaptar la capacidad de calentamiento en condiciones de congelación y para proporcionar la transferencia de energía térmica necesaria.
Resumen de la invención
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención, se proporciona un aparato de compresión de vapor como se define en la reivindicación 1. Comprende:
un dispositivo de bombeo usado para bombear un refrigerante;
un condensador el cual es capaz de condensar el refrigerante;
un evaporador el cual es capaz de evaporar el refrigerante,
una batería de calor que comprende un material de cambio de fase (PCM);
al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión capaces de monitorear la temperatura y/o la presión del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor;
en donde la batería de calor es capaz de conectarse al condensador y/o evaporador para liberar energía de carga (es decir, descargar) y/o cargarse de manera que la batería de calor es capaz de controlar la temperatura de una fuente de calor y/o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor;
en donde el al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión se sumergen en el material de cambio de fase (PCM) el cual proporciona una indicación en tiempo real de la temperatura y la presión de la batería de calor y proporciona una indicación de cuándo debe cambiarse el flujo refrigerante.
Por lo tanto, la presente invención se refiere a un aparato de compresión de vapor en donde una batería de calor intermedia ubicada entre un evaporador y un condensador de calor es capaz de liberar carga (es decir, descargar) y/o cargar y, de esta manera, controlar la temperatura de una fuente de calor o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor. Esto proporciona un sistema de alta eficiencia energética el cual es una mejora sobre cualquier sistema conocido de la técnica anterior.
Por lo tanto, la invención puede referirse a un aparato de compresión de vapor controlado por temperatura y/o presión.
Puede usarse cualquier tipo adecuado de refrigerante. La temperatura y/o la presión del refrigerante también puede medirse y/o monitorearse junto con la dirección del flujo del refrigerante.
Por lo tanto, el aparato de la presente invención puede proporcionar una forma altamente efectiva de controlar el flujo del refrigerante alrededor del aparato para proporcionar la máxima eficiencia.
El estado físico y/o las condiciones de la batería de calor se pueden monitorear de cerca, por ejemplo, mediante mediciones de temperatura y/o presión en tiempo real siendo realizadas en el material de cambio de fase (PCM). Alternativamente, las mediciones de temperatura y/o presión se pueden realizar de manera constante y/o continuamente, intermitente o periódicamente, tal como cada 30 segundos o cada minuto. Un sistema de gestión de controlar puede desempeñar esta función.
El dispositivo de bombeo puede ser en modalidades preferidas sercualquiertipo adecuado de compresor. Por ejemplo, pueden usarse compresores de refrigeración conocidos.
De acuerdo con la invención, el aparato de compresión de vapor tiene por lo tanto al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión los cuales son capaces de monitorear y controlar la temperatura y/o presión del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor.
De acuerdo con la invención, el al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión se sumerge en el material de cambio de fase (PCM) para proporcionar un intervalo de mediciones de temperatura y/o presión. Mediante el uso de estas mediciones, se monitorea y/o controla el estado físico y/o las condiciones del material de cambio de fase (PCM). Por ejemplo, se realizan una serie de mediciones de temperatura y/o presión para maximizar la eficiencia de todo el aparato de compresión de vapor.
Se ha descubierto que tomando medidas de temperatura y/o presión y detectando la temperatura y/o la presión se proporciona un monitoreo preciso de la carga retenida por el material de cambio de fase (PCM). Esto permite un control completo en tiempo real en el aparato de acuerdo con la presente invención.
Por lo tanto, la presente invención puede proporcionar una medición precisa en tiempo real del estado y las condiciones físicas de la batería de calor, incluida la carga mantenida por la batería de calor.
La medición de la temperatura y/o la presión se puede realizar mediante el uso de cualquier dispositivo adecuado de medición de temperatura y presión conocido en la técnica. Esto permite realizar mediciones de temperatura y/o presión en tiempo real del material de cambio de fase (PCM) ubicado dentro de la batería de calor. Esto tiene la ventaja técnica específica de poder monitorear y/o medir la presión y/o la temperatura en la batería de calor. Esto permite que el sistema completo sea controlado de una manera muy eficiente y que el sistema sea completamente controlable.
El cambio del flujo de refrigerante también puede efectuarse y controlarse con mucha precisión con las mediciones de temperatura y/o presión para proporcionar un sistema altamente eficiente.
En una modalidad preferida de la presente invención, el evaporador puede ubicarse verticalmente más abajo o sustancialmente verticalmente más abajo del condensador.
La batería de calor puede estar ubicada de forma intermedia entre el condensador y el evaporador. Por lo tanto, la presente invención proporciona una etapa intermedia entre una fuente de calor y/o un disipador de calor y un entorno de temperatura controlada. La batería de calor que comprende el material de cambio de fase (PCM) puede, por lo tanto, funcionar como un intercambiador de calor ubicado intermedio en el aparato. Por lo tanto, la batería de calor puede ser capaz de liberar carga (es decir, descargar) y/o cargar y, de esta manera, controlar la temperatura de una fuente de calor o la temperatura del disipador de calor en un aparato de ciclo de compresión de vapor.
Por lo tanto, el aparato de la presente invención puede tener por lo tanto la funcionalidad añadida de ser independiente del tiempo entre una primera etapa y una segunda etapa de intercambio de calor. La independencia del tiempo proviene de usar el material de cambio de fase (PCM), ya que la energía se puede liberar en cualquier momento. La primera etapa puede denominarse como preenfriamiento o precalentamiento, y la segunda etapa puede denominarse como enfriamiento de descarga o calentamiento de descarga.
Puede haber una serie y/o una red de tuberías que conectan todos los diferentes componentes, tal como el dispositivo de bombeo (por ejemplo, el compresor), el condensador, el evaporador, la batería de calor en el aparato el cual se controla por ejemplo, mediante válvulas de expansión, válvulas de cierre, etc. Esto se describe con más detalle más abajo.
El material de cambio de fase (PCM) puede funcionar como un medio para la transferencia de calor a, por ejemplo, un intercambiador de calor refrigerante, es decir, el evaporador y/o el condensador.
El aparato puede estar ubicado en una orientación sustancialmente vertical en donde un recipiente que contiene líquidos puede estar ubicado preferentemente encima del compresor. Típicamente, el recipiente que contiene líquidos se puede ubicar vertical o sustancialmente vertical entre el evaporador y el condensador.
El recipiente receptor de líquido se puede ubicar debajo del condensador y se puede dimensionar para contener un tampón de refrigerante líquido. Por lo tanto, el recipiente receptor de líquido puede funcionar como receptáculo para actuar como depósito para una parte del refrigerante líquido.
El compresor puede usarse para comprimir y/o presurizar material refrigerante alrededor de un sistema y/o red de tuberías alrededor del aparato.
En la situación donde el aparato se usa para el enfriamiento previo o el precalentamiento de descarga, el flujo de refrigerante se produce desde la parte superior a la parte inferior del aparato orientado vertical o sustancialmente vertical. Esto puede considerarse como una primera etapa de refrigeración/calefacción en la presente invención.
En la situación donde el aparato se usa para preefriamiento o calentamiento por descarga, el flujo refrigerante se produce desde abajo hacia arriba en el aparato orientado vertical o sustancialmente vertical.
El flujo refrigerante en el aparato se puede invertir sin ninguna pérdida de funcionalidad.
Puede usarse cualquier tipo adecuado de material de cambio de fase (PCM), incluido cualquiera de los siguientes o una combinación de ellos:
un material de parafina, tal como decano, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 25 °C a 35 °C o aproximadamente -30 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un eutéctico de agua salada, tal como cloruro de sodio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 20 °C a 25 °C o aproximadamente -22 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
un eutéctico de agua salada, tal como sulfato de magnesio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente - 10 ° C a 0 ° C o aproximadamente -5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
un eutéctico de agua salada, tal como sulfato de sodio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente -5 °C a 5 °C o aproximadamente -1 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
un éster orgánico, tal como laurato de metilo, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C o aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un hidrato de clatrato, tal como tetrahidrafurano (THF) y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C o aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un éster tal como succinato de dimetilo, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 15 °C a 25 °C o aproximadamente 18 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un alcohol graso, tal como dodecanol, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 15 °C a 25 °C o aproximadamente 22 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
una sal hidratada, tal como sulfato de sodio decahidratado, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 25 °C a 35 °C o aproximadamente 32 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
una sal hidratada, tal como acetato de sodio trihidratado, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un poliol con un cambio de fase sólido-sólido, tal como el trimetiloetano, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 70 °C a 95 °C o aproximadamente 81 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad; y un poliol, tal como eritritol, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 100 °C a 150 °C aproximadamente 121 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad.
Se puede seleccionar el material de cambio de fase (PCM) que tenga una temperatura de cambio de fase de aproximadamente 1 °C - 20 °C o de manera preferente aproximadamente 10 °C -15 °C por encima de la temperatura que necesitamos para enfriar (por ejemplo, la temperatura más baja) y/o la temperatura de cambio de fase que causa que un refrigerante se condense con una presión de 1 -10 BarG o de manera preferente aproximadamente 1 - 5 BarG por encima de la presión de evaporación requerida. Además, el material de cambio de fase (PCM) puede seleccionarse que tenga una temperatura de cambio de fase de aproximadamente 1 °C - 20 °C o de manera preferente aproximadamente 10 °C - 15 °C por encima de la temperatura (por ejemplo, temperatura mínima) de la condición ambiental en la cual la bomba de calor obtiene su energía térmica y/o la temperatura de cambio de fase que causa que el refrigerante se evapore con una presión de aproximadamente 1 - 10 BarG o de manera preferente aproximadamente 1 - 5 BarG por encima de la presión a la que se evaporaría el refrigerante, por ejemplo, dado las condiciones de diseño temperatura ambiente mínima.
El refrigerante se puede seleccionar de uno cualquiera o más de los siguientes: hidrofluorocarbonos; e hidrocarburos.
Los hidrocarburos refrigerantes típicos incluyen uno o más de los siguientes: isobutano y propano.
Otros refrigerantes adecuados incluyen dióxido de carbono y amoníaco.
Más abajo se muestran los refrigerantes adecuados para la presente invención los cuales pueden usarse solos o en cualquier combinación:
Figure imgf000005_0002
Refrigerantes con menor toxicidad y que no sean inflamables, nuestros preferidos.
Figure imgf000005_0001
Figure imgf000006_0001
Los refrigerantes enumerados anteriormente se pueden seleccionar y elegir para diferentes intervalos de temperatura. Dentro de la batería de calor puede haber una serie de tubos. Los tubos pueden comprender aletas, aislantes y una carcasa. Puede usarse cualquiertipo y orientación de tubos adecuados para ayudar a distribuir la energía desde/hacia el material de cambio de fase (PCM).
Ubicado en un exterior (por ejemplo, la superficie superior) de la batería de calor puede haber opcionalmente sensores de temperatura y/o presión, por ejemplo, proporcionando mediciones de temperatura y/o presión. Los sensores de temperatura y/o presión pueden estar sumergidos en el material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor. Se debe señalar que se ha encontrado en la presente invención que la presión del refrigerante y/o la temperatura del material de cambio de fase (PCM) pueden indicar el estado y las condiciones físicas de la batería de calor. La carga retenida por el material de cambio de fase (PCM) también puede medirse y/o monitorearse mediante el uso de las mediciones de temperatura y/o presión.
El evaporador puede ser un evaporador ventiloconvector. El evaporador puede estar ubicado debajo o sustancialmente más abajo del condensador. El evaporador en la situación en donde se va a usar para enfriar puede usarse para enfriar un espacio designado para enfriar. Alternativamente, el evaporador puede usarse para calentar desde un espacio designado para calefacción.
Ubicado encima del evaporador puede estar el condensador que puede ser, por ejemplo, un condensador ventiloconvector. El condensador puede usarse en condiciones ambientales en donde se rechaza el calor. Alternativamente, el condensador puede usarse para calentar un espacio designado para calefacción. Esto proporciona un flujo de refrigerante de arriba hacia abajo en el aparato. Sin embargo, la dirección del flujo puede invertirse.
Por lo tanto, la funcionalidad del evaporador y del condensador puede invertirse y reemplazarse entre sí durante diferentes ciclos.
Además, el evaporador y el condensador pueden reemplazarse por otros intercambiadores de calor conocidos en la técnica, por ejemplo, intercambiadores de calor de placas. Por lo tanto, el aparato de la presente invención es altamente adaptable a diferentes situaciones.
El aparato puede comprender una válvula inversora para invertir el flujo de refrigerante. En una modalidad particular, puede usarse una válvula inversora de cuatro puertos.
También se pueden incorporar al aparato una válvula de inversión y válvulas de solenoide, para cambiar entre que carga y/o descarga y descongelación por gas caliente de los intercambiadores de calor.
El cambio puede ocurrir de forma manual o electrónica y en dependencia de la temperatura y/o presión que se mide y del momento en que se requiere el cambio. Por ejemplo, cuando se requiere calefacción, el refrigerante puede fluir desde la batería de calor y cuando se requiere enfriamiento, el refrigerante puede fluir hacia la batería de calor. Según se requiera, se puede efectuar el cambio del flujo para maximizar la eficiencia del aparato.
El aparato también puede comprender una válvula de expansión la cual puede estar conectada al evaporador cuando está funcionando como evaporador activo. La válvula de expansión puede ser una válvula electrónica o termostática. Puede haber otra válvula que también se puede usar como válvula de cierre. La válvula de cierre puede ser una válvula de cierre manual o electrónica. La válvula de cierre se puede conectar a la válvula de inversión y a la batería de calor. Conectada al condensador puede haber otra válvula la cual, por ejemplo, funcione como válvula de retención. La válvula de retención también se puede conectar al recipiente que contiene líquido.
En una modalidad preferida, el recipiente que contiene líquidos puede estar ubicado por encima del compresor y más abajo del condensador.
El aparato también puede comprender un secador tal como un secador de filtro el cual está opcionalmente ubicado preferentemente verticalmente más abajo del recipiente que contiene líquidos.
El aparato también puede comprender opcionalmente una ventana para ver tal como una mirilla.
El aparato también puede comprender dispositivos de expansión (por ejemplo, válvulas de expansión) las cuales pueden usarse para el enfriamiento previo. En el caso de que la válvula de expansión sea electrónica, no se requieren solenoides adicionales.
Típicamente, el aparato también puede comprender al menos una válvula de solenoide ubicada entre la batería de calor y la válvula de inversión. La válvula solenoide puede usarse para aislar la batería de calor cuando sea necesario.
Las válvulas solenoides pueden usarse indistintamente con cualquier válvula de zona controlable.
El aparato también puede comprender un acumulador de línea de succión el cual puede usarse para expandir el refrigerante y garantizar que solo el gas regrese al compresor.
El aparato también puede comprender un regulador de presión del cárter. El regulador de presión del cárter puede funcionar preferentemente, por ejemplo, a unos 2 bar con un refrigerante como el R449A. Sin embargo, puede usarse cualquier otro tipo de refrigerante adecuado.
También puede haber una válvula de solenoide adicional conectada a la batería de calor y al recipiente que contiene líquido.
Adicionalmente, puede haber una válvula de solenoide la cual puede usarse para descongelar gas caliente.
En modalidades alternativas, el aparato también puede comprender un tubo capilar integrado.
En modalidades adicionales, el aparato también puede comprender un receptor de líquido integrado y un tubo capilar.
El aparato también puede comprender un intercambiador de calor de microcanales integrado usado para condensar refrigerante y cargar una batería de calor. El gas refrigerante sobrecalentado puede ingresar al intercambiador de calor de microcanales en un puerto de entrada, condensarse a lo largo de los canales y salir como líquido en un puerto de salida.
Un aspecto específico y una ventaja de la presente invención es que puede usarse el mismo aparato tanto para calentar como para enfriar, siendo los ciclos reversibles. Esto significa que se puede proporcionar un aparato el cual puede usar el mismo compresor y refrigeración tanto para cargar como para enfriar, reduciendo de esta manera el costo de tales sistemas para un usuario final.
En el ciclo de descarga, se requerirá que el aparato transfiera energía térmica entre el intercambiador de calor intermedio (es decir, la batería de calor) y el entorno de temperatura controlado.
El aparato funciona a través de un flujo de refrigerante impulsado por un diferencial de presión a través del dispositivo de bombeo (por ejemplo, el compresor). Es este diferencial de presión el que transfiere calor a través del aparato. Este diferencial de presión depende de la temperatura a la que se obliga a evaporar el refrigerante en una bobina del evaporador en el evaporador y de la temperatura a la que se obliga a condensar en una bobina de condensación en el condensador.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención, se proporciona un método para controlar la temperatura de una fuente de calor y/o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor mediante el uso de un aparato según el primer aspecto.
El método comprende proporcionar:
un dispositivo de bombeo que se usa para bombear un refrigerante;
un condensador el cual es capaz de condensar el refrigerante;
un evaporador el cual es capaz de evaporar el refrigerante;
una batería de calor que comprende un material de cambio de fase (PCM);
al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión capaces de monitorear la temperatura y/o la presión del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor;
en donde la batería de calor puede conectarse al condensador y/o evaporador para liberar energía de carga (es decir, descargar) y/o cargarse de manera que la batería de calor es capaz de controlar la temperatura de una fuente de calor y/o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor.
Breve descripción de las figuras
La invención se describirá ahora a manera de ejemplo solamente, con referencia a las Figuras siguientes, en las cuales:
La Figura 1 es una representación de un aparato de compresión de vapor de acuerdo con una modalidad de la presente invención en una fase de enfriamiento de descarga;
La Figura 2 es una representación del aparato mostrado en la Figura 1 de acuerdo con una modalidad de la presente invención en una fase de preenfriamiento;
La Figura 3 es una representación del aparato mostrado en las Figuras 1 y 2 de acuerdo con una modalidad de la presente invención en una fase de convención redundante;
La Figura 4 es una representación del aparato mostrado en las Figuras 1, 2 y 3 de acuerdo con una modalidad de la presente invención en una fase de descongelación por gas caliente;
La Figura 5 es una representación del aparato mostrado en las Figuras 1 a 4 de acuerdo con una modalidad de la presente invención en una fase del ciclo de enfriamiento de descarga;
La Figura 6 es una representación de una vista ampliada de la batería de calor mostrada en la Figura 5 de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 7 es una representación de una modalidad alternativa donde hay una batería de calor con un tubo capilar integrado y el aparato es usado como evaporador solo en un sistema no reversible de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 8 es una representación de una modalidad adicional donde se muestra que el aparato comprende un receptor de líquido integrado y un tubo capilar donde el aparato se usa en una fase de sistema reversible de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 9 es una representación de otra modalidad más donde el aparato comprende una batería de calor con un intercambiador de calor de microcanales integrado usado para condensar refrigerante y cargar una batería de calor de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 10 es una representación de una carga de enfriamiento del material de cambio de fase (PCM) con una temperatura de transición del material de cambio de fase (PCM) de acuerdo con una modalidad de la presente invención;
La Figura 11 es una representación de una descarga de batería de calor mediante el uso de un material con una temperatura de transición (TT) de material de cambio de fase (PCM) de aproximadamente -5 °C; y
La Figura 12 es una representación de una metodología, que no forma parte de la presente invención, la cual permite seleccionar un material de cambio de fase (PCM) y/o refrigerante para un uso particular, tal como el aparato que se muestra en las Figuras 1 - 9 de acuerdo con una modalidad de la presente invención.
Descripción detallada
La presente invención se refiere a un aparato de compresión de vapor en donde una batería de calor ubicada intermedia es capaz de liberar carga (es decir, descargar) y/o cargar y de esta manera, controlar la temperatura de una fuente de calor o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor. Al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión pueden monitorear en tiempo real la temperatura y/o la presión del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor, lo que permite controlar la batería de calor y proporcionar un sistema altamente eficiente para el aparato de compresión de vapor.
En la presente invención, el material de cambio de fase (PCM) se usa en una batería de calor intermedia la cual está ubicada entre el condensador y el evaporador. El material de cambio de fase (PCM) actúa como un medio para la transferencia de calor a, por ejemplo, un intercambiador de calor refrigerante, es decir, el evaporador y/o el condensador. El material de cambio de fase (PCM) es un medio alternativo de intercambio de calor en forma de almacenamiento de energía. El material de cambio de fase (PCM) puede usarse para formar una batería de calor como se describió más abajo.
El propósito de la batería de calor intermedia en el aparato de la presente invención es para proporcionar una etapa intermedia entre una fuente de calor y/o un disipador de calor y un entorno de temperatura controlada. En efecto, el aparato de la presente invención tiene la funcionalidad añadida de ser independiente del tiempo entre una primera etapa y una segunda etapa de intercambio de calor. La independencia del tiempo proviene de usar el material de cambio de fase (PCM), ya que la energía se puede liberaren cualquier momento. La primera etapa puede denominarse como preenfriamiento o precalentamiento, y la segunda etapa puede denominarse como enfriamiento de descarga o calentamiento de descarga.
La Figura 1 es una representación de un aparato de compresión de vapor de acuerdo con la presente invención. En la Figura 1, el aparato se usa en una fase de enfriamiento de descarga en la que se puede ver el material refrigerante que pasa de la batería de calor 4 al recipiente que contiene líquidos 13 y desciende al evaporador 7.
En la Figura 1, el aparato de compresión de vapor se muestra en una orientación vertical o sustancialmente vertical en donde un recipiente que contiene líquidos 13 está ubicado preferentemente sobre un compresor 1. Además, un evaporador 7 está ubicado más abajo de un condensador 8.
El recipiente receptor de líquido 13 está ubicado debajo del condensador 8 y está dimensionado para contener un tampón de refrigerante líquido. Por lo tanto, el recipiente receptor de líquido 13 funciona como un receptáculo para actuar como un depósito para parte del refrigerante líquido. Desde el recipiente receptor de líquido 13 hasta la entrada de la válvula de expansión se denomina línea de líquido y se diseñará para fomentar el suministro adecuado de refrigerante líquido y, como resultado, promover un flujo de masa de refrigerante controlable.
El aparato está orientado de tal manera que aprovecha mejor el efecto termosifón donde las diferencias de densidad del refrigerante en estado líquido o gaseoso tienden a dar como resultado que el refrigerante gaseoso sea más flotante. Este efecto se optimiza al crear la trayectoria de flujo vertical o sustancialmente vertical más efectiva entre los componentes y/o la trayectoria de flujo en los componentes que se muestran en la Figura 1.
La línea de descarga del compresor sube ligeramente hasta el condensador 8 o la batería de calor 4 que transporta gas refrigerante sobrecalentado. Entonces, la línea de líquido fluye hacia abajo o sustancialmente hacia abajo hacia el recipiente receptor de líquido 13 que transporta refrigerante líquido condensado subenfriado.
La trayectoria desde el recipiente receptor de líquido 13 hasta la válvula de expansión 16 o 17 es hacia abajo o sustancialmente hacia abajo, transportando preferentemente refrigerante líquido condensado subenfriado. El refrigerante sufre una caída de presión a través del orificio de la válvula de expansión, y la trayectoria general del flujo es verticalmente hacia arriba o sustancialmente hacia arriba hasta una salida del evaporador 7.
La trayectoria del flujo desde el evaporador 7 hasta el compresor 8 es una opción de diseño para esa aplicación específica. Hay dos puntos a considerar:
1) Oriente la trayectoria del flujo ligeramente hacia abajo para facilitar el retorno de la circulación del petróleo del compresor al compresor 8, porque el refrigerante es menos denso para transportar gotas de petróleo.
2) Oriente la trayectoria del flujo ligeramente hacia arriba para beneficiarse de la tendencia natural del refrigerante a subir a medida que se vuelve menos denso.
Por lo tanto, el aparato está orientado de manera que facilite mejor la circulación del petróleo del compresor alrededor del sistema, consulte el punto (1) anterior. Por lo tanto, se ha encontrado que es mejor tener una orientación vertical o sustancialmente vertical para el aparato el cual se muestra en la Figura 1.
El tamaño de la tubería del aparato y la trayectoria del flujo se han seleccionado de manera que faciliten la circulación del petróleo del compresor alrededor del aparato. Los diámetros de las tuberías se eligieron para optimizar la velocidad del flujo de refrigerante y minimizar la caída de presión experimentada por el flujo de refrigerante. Por ejemplo, el refrigerante debe fluir a una velocidad de gas de aproximadamente 1 m/s - 5 m/s o de manera preferente aproximadamente 2,5 m/s.
Desde el recipiente receptor de líquido 13 hasta la entrada de la válvula de expansión 16,17 se denomina línea de líquido y está diseñada para fomentar el suministro adecuado de refrigerante líquido a la entrada y, como resultado, promover un flujo de masa de refrigerante controlable.
Más abajo describimos en detalle el aparato de compresión de vapor. También se debe tener en cuenta que las líneas continuas entre los diferentes componentes en la Figura 1 representan la trayectoria de flujo activa. Además, la línea discontinua representa la trayectoria de flujo inactiva. La dirección del flujo de refrigerante (es decir, la energía) está representada por flechas.
El aparato de compresión de vapor comprende un compresor 1. El compresor 1 puede ser cualquier tipo de compresor adecuado o, alternativamente, cualquier tipo de aparato de bombeo. Sin embargo, como se indicó anteriormente, en modalidades preferidas, el recipiente que contiene líquidos 13 está ubicado sobre el compresor 1. Ubicando el recipiente 13 que contiene líquido por encima del compresor 1 se proporciona la ventaja de una mayor eficiencia en la trayectoria de flujo activo.
En la situación donde el aparato es usado para preenfriamiento o precalentamiento de descarga, el flujo de refrigerante se produce de arriba hacia abajo, como se muestra con la flecha 2 en el aparato que se muestra en la Figura 1. Esto puede considerarse como una primera etapa de refrigeración/calefacción en la presente invención.
En la situación donde el aparato es usado para enfriamiento previo o calentamiento por descarga, el flujo de refrigerante se produce de abajo hacia arriba en el aparato que se muestra en la Figura 1. Esto se muestra con la flecha 3 en el aparato.
El flujo mostrado por las flechas 2, 3 se puede invertir sin pérdida de funcionalidad en el aparato. Sin embargo, la dirección preferida como se muestra en la Figura 1 se muestra mediante las flechas 2, 3.
Hay una batería de calor 4 la cual se usa para contener un material de cambio de fase (PCM) 5. Se puede elegir cualquier tipo adecuado de material de cambio de fase (PCM) 5 tal como:
un material de parafina, tal como decano, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente -25 °C a -35 °C o aproximadamente -30 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un eutéctico de agua salada, tal como cloruro de sodio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente -20 °C a -25 °C o aproximadamente -22 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
un eutéctico de agua salada, tal como sulfato de magnesio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente - 10 ° C a 0 ° C o aproximadamente -5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
un eutéctico de agua salada, tal como sulfato de sodio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente -5 °C a 5 °C o aproximadamente -1 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
un éster orgánico, tal como laurato de metilo, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C o aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un hidrato de clatrato, tal como tetrahidrafurano (THF) y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C o aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un éster tal como succinato de dimetilo, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 15 °C a 25 °C o aproximadamente 18 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un alcohol graso, tal como dodecanol, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 15 °C a 25 °C o aproximadamente 22 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
una sal hidratada, tal como sulfato de sodio decahidratado, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 25 °C a 35 °C o aproximadamente 32 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
una sal hidratada, tal como acetato de sodio trihidratado, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
un poliol con un cambio de fase sólido-sólido, tal como el trimetiloetano, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 70 °C a 95 °C o aproximadamente 81 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad; y un poliol, tal como eritritol, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 100 °C a 150 °C aproximadamente 121 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad.
Se selecciona el material de cambio de fase (PCM) que tiene una temperatura de cambio de fase de aproximadamente 1 °C - 20 °C o de manera preferente aproximadamente 10 °C -15 °C por encima de la temperatura que necesitamos para enfriar (por ejemplo, la temperatura más baja) y/o la temperatura de cambio de fase que hace que un refrigerante se condense con una presión de 1 -10 BarG o de manera preferente aproximadamente 1 - 5 BarG por encima de la presión de evaporación requerida. Además, se selecciona el material de cambio de fase (PCM) que tiene una temperatura de cambio de fase de aproximadamente 1 °C - 20 °C o de manera preferente aproximadamente 10 °C -15 °C por encima de la temperatura (por ejemplo, la temperatura mínima) de la condición ambiental en la que se encuentra. la bomba de calor está generando su energía térmica y/o la temperatura de cambio de fase que hace que el refrigerante se evapore con una presión de aproximadamente 1-10 BarG o de manera preferente aproximadamente 1 - 5 BarG por encima de la presión a la que se evaporaría el refrigerante dadas las condiciones ambientales mínimas la temperatura.
Por lo tanto, para diferentes usos y aplicaciones, se puede elegir un material de cambio de fase (PCM) específico de una biblioteca de materiales de cambio de fase (PCM) conocidos. El sistema y el aparato propuestos en la presente invención son, por lo tanto, altamente adaptables a un intervalo de condiciones y entornos donde se puede encontrar una amplio intervalo de climas, temperaturas y humedad. Esto proporciona la ventaja de que el mismo aparato puede venderse en todo el mundo adaptando y cambiando simplemente el material de cambio de fase (PCM) para adaptarlo al entorno local. El aparato propuesto en la presente invención es, por lo tanto, un enfoque altamente comercial y atractivo para reducir los costes de fabricar los aparatos de compresión de vapor.
Dentro de la batería de calor 4 hay una serie de tubos 6. Los tubos pueden comprender aletas, aislamiento y una carcasa exterior (las cuales no se muestran). Puede usarse cualquier tipo y orientación adecuados de tubos 6 para ayudar a distribuir la energía del material de cambio de fase (PCM).
Como se muestra en la Figura 1, ubicado en una superficie superior de la batería de calor 4 puede haber opcionalmente sensores de temperatura y/o presión 23, por ejemplo, proporcionando mediciones de temperatura T1, T2 y T3 y mediciones de presión. Los sensores de temperatura y/o presión pueden estar sumergidos en el material de cambio de fase (PCM) 5 en la batería de calor 4.
Se debe señalar que se ha encontrado en la presente invención que la presión del refrigerante y/o la temperatura del material de cambio de fase (PCM) pueden indicar el estado y las condiciones físicas de la batería de calor 4, incluida la carga mantenida por el material de cambio de fase (PCM) 5. Por ejemplo, se ha encontrado que cuando en estado frío la presión es baja, por ejemplo, para una temperatura de -10 °C, mediante el uso de material conocido en la técnica R449A, esto proporciona una presión de 3,6 bar; para una temperatura de 60 °C, usando material conocido en el arte R449A, esto proporciona una presión de 27,06 Bar.
La batería de calor 4 que comprende el material de cambio de fase (PCM) 5 puede, por lo tanto, funcionar como un intercambiador de calor ubicado intermedio en el aparato. La batería de calor 4 es por lo tanto capaz de liberar carga (es decir, descargar) y/o cargar y, de esta manera, controlar la temperatura de una fuente de calor o la temperatura del disipador de calor en un aparato de ciclo de compresión de vapor. Tal dispositivo de control no existe en la técnica anterior.
La Figura 1 también muestra que hay un evaporador7 (por ejemplo, un evaporador ventiloconvector). El evaporador 7 está ubicado más abajo del condensador 8. El evaporador 7 en la situación donde se va a usar para enfriar puede usarse para enfriar un espacio que está designado para enfriar. Alternativamente, el evaporador 7 puede usarse para calentar desde un espacio designado para calefacción.
Ubicado encima del evaporador 7 se encuentra el condensador 8 (por ejemplo, un condensador ventiloconvector). El condensador 8 puede usarse en condiciones ambientales donde se rechaza el calor. Alternativamente, el condensador 8 puede usarse para calentar un espacio designado para calefacción. Esto proporciona un flujo de refrigerante de arriba hacia abajo en el aparato que se muestra en la Figura 1. Sin embargo, como se analiza más abajo, la dirección del flujo puede invertirse.
Por lo tanto, la funcionalidad del evaporador 7 y del condensador 8 puede invertirse y reemplazarse entre sí durante diferentes ciclos.
Además, el evaporador 7 y el condensador 8 pueden ser reemplazados por otros intercambiadores de calor conocidos en la técnica, por ejemplo, intercambiadores de calor de placas. Por lo tanto, el aparato de la presente invención es altamente adaptable a diferentes situaciones.
También se muestra una válvula 9 donde en la modalidad mostrada en la Figura 1 es una válvula de inversión. La válvula inversora 9 que se muestra en la Figura 1 es, por ejemplo, una válvula inversora de cuatro puertos. La válvula inversora 9 se usa para invertir el flujo cuando se requiere cambiar entre descarga y/o descongelación por gas caliente. Por supuesto, se contemplan alternativas dentro del alcance de la presente invención y esto podría reconfigurarse (es decir, volver a conectarse) para permitir un cambio de carga/descarga mediante el uso la válvula de inversión. El cambio puede ocurrir de forma manual o electrónica y depender de la temperatura y/o la presión que se mida. Por lo tanto, el cambio del flujo de refrigerante puede efectuarse cuando se requiera y/o se active. Por ejemplo, cuando se requiere calefacción, el refrigerante puede fluir desde la batería de calor 4 y cuando se requiere enfriamiento, el flujo de refrigerante puede cambiarse para fluir hacia la batería de calor 4.
El aparato comprende además una válvula de cierre 10 la cual está conectada al condensador 8. La válvula de cierre 10 puede ser una válvula de cierre electrónica o manual.
Hay otra válvula 11 la cual también se puede usar como válvula de cierre. La válvula de cierre 11 puede ser una válvula de cierre electrónica o manual. La válvula de cierre 11 está conectada a la válvula de inversión 9 y la batería de calor 4.
Conectada al condensador 8 hay otra válvula 12 la cual, por ejemplo, funciona como válvula de retención. La válvula de retención 12 también está conectada al recipiente que contiene líquidos 13.
Como se muestra en la Figura 1, el recipiente que contiene líquidos 13 está ubicado encima del compresor 1 y más abajo del condensador 8. El aparato que se muestra en la Figura 1 debe considerarse como orientado vertical o sustancialmente vertical.
La Figura 1 también muestra que hay un secador 14, tal como un secador de filtro, el cual está ubicado preferentemente más abajo del recipiente que contiene líquidos 13.
El aparato también puede comprender opcionalmente una ventana para ver, tal como una mirilla 15.
El aparato comprende además un dispositivo de expansión 16 (por ejemplo, una válvula de expansión) la cual puede usarse para el enfriamiento previo. En el caso de que la válvula de expansión sea electrónica, no se requiere el solenoide adicional 16A que se muestra en la Figura 1.
La válvula 17 también es un dispositivo de expansión y es similar a la válvula de expansión 16. Sin embargo, la válvula de expansión 17 se usa para enfriar la descarga. En el caso de que la válvula de expansión 17 sea electrónica, no se requiere el solenoide adicional 17A.
En la Figura 1, también se muestra una válvula solenoide 18 ubicada entre la batería de calor 4 y la válvula de inversión 9. La válvula solenoide 18 se usa para aislar la batería de calor 4 cuando sea necesario.
Las válvulas de solenoide anteriores pueden usarse de manera intercambiable con cualquier válvula de zona controlable.
También hay un acumulador de recipiente de succión 19 la cual puede usarse para expandir el refrigerante y garantizar que solo el gas regrese al compresor.
También hay un regulador de presión del cárter 20. El regulador de presión del cárter 20 puede operar preferentemente a, por ejemplo, aproximadamente 2 bar con un refrigerante tal como R449A.
Hay otra válvula de solenoide 21 conectada a la batería de calor 4 y al recipiente que contiene líquidos 13.
Adicionalmente, hay una válvula de solenoide 22 la cual puede usarse para descongelar gas caliente.
En los puntos de ubicación identificados por los números de referencia 24 y 25 se puede realizar una medición de temperatura y/o presión mediante una serie de sensores de temperatura y/o presión. La medición de la temperatura y/o la presión se puede realizar mediante el uso de cualquier dispositivo adecuado de medición de temperatura y presión conocido en la técnica, por ejemplo, sondas de medición de temperatura y/o presión. Esto permite realizar una medición de temperatura y/o presión del material de cambio de fase (PCM) 5 ubicado dentro de la batería de calor 4. Esto tiene la ventaja técnica específica de poder monitorear y medir la presión y/o la temperatura en la batería de calor 4. Esto permite la retroalimentación a la válvula de expansión la cual regula el régimen de flujo de la masa de refrigerante y que el sistema completo se controle de una manera muy eficiente y que el sistema sea completamente controlable. Por lo tanto, el cambio del flujo de refrigerante puede efectuarse en momentos precisos y para obtener la máxima eficiencia energética.
Un aspecto específico y una ventaja de la presente invención es que el mismo aparato que se define en la Figura 1 puede usarse tanto para calentar como para enfriar, siendo los ciclos reversibles. Esto significa que se puede proporcionar un aparato el cual puede usar el mismo compresor y refrigeración tanto para cargar como para enfriar, reduciendo de esta manera el costo de tales sistemas para un usuario final. Esto también significa que el aparato puede usarse y se puede configurar para que sea más pequeño que los dispositivos conocidos anteriormente mediante el uso de un compresor más pequeño y usando una energía menor. Esto se debe a que parte del trabajo en el aparato se realiza con energía generada. Esta es una ventaja específica de la presente invención.
En el ciclo de descarga, se requerirá que el aparato transfiera energía térmica entre el intercambiador de calor intermedio (es decir, la batería de calor 5) y el entorno de temperatura controlada.
El aparato que se muestra en la Figura 1 funciona a través de un flujo de refrigerante impulsado por un diferencial de presión a través del compresor 1. Es este diferencial de presión el que transfiere calor a través del aparato. Este diferencial de presión depende de la temperatura a la que se obliga a evaporar el refrigerante en un evaporador en el evaporador 7 y la temperatura a la que se obliga a condensar en un condensador en el condensador 8.
Un ejemplo del funcionamiento del aparato que se muestra en la Figura 1 se muestra más abajo en la Tabla 1 la cual muestra el funcionamiento del dispositivo durante las etapas de enfriamiento y carga.
Tabla 1
Figure imgf000012_0001
La Tabla 1 anterior puede usarse para configurar el control eléctrico y/o mecánico de las válvulas de control de flujo de refrigerante en la presente invención como se indica en la hilera superior. En la hilera superior, los números se refieren a los componentes que se muestran en las Figuras 1 - 5. Para cada componente anotado, las hileras más abajo brindan una indicación binaria de cual posición de válvula se requiere para ese modo de funcionamiento del sistema. En este caso, '1' significa abierto y '0' significa cerrado.
La Figura 2 es una representación del aparato mostrado en la Figura 1 en una fase de preenfriamiento. Los números de referencia usados en la Figura 2 son por lo tanto los mismos que los usados en la Figura 1 con los mismos componentes.
En la Figura 2, la trayectoria del flujo del sistema se ha ajustado para permitir que la batería de calor 4 se enfríe mediante la evaporación del refrigerante y para que el calor absorbido se rechace al aire ambiente en el condensador 8. Esto se muestra mediante la trayectoria de flujo activa y las flechas respectivas. Este modo de funcionamiento se denomina preenfriamiento porque enfría el material de cambio de fase (PCM) a una temperatura de carga adecuada antes de que se requiera que el sistema ejecute el enfriamiento activo de un compartimiento de temperatura controlada.
La Figura 3 es una representación del aparato mostrado en las Figuras 1 y 2 en un modo de funcionamiento al cual se denomina fase de sistema convencional redundante. Los números de referencia usados en la Figura 3 son por lo tanto los mismos que los usados en las Figuras 1 y 2 con los mismos componentes.
En la Figura 3, la trayectoria del flujo del sistema se ha ajustado para permitir que el evaporador 7 enfríe el compartimiento de temperatura controlada y para que el calor absorbido sea expulsado al aire ambiente en el condensador 8. Este modo de funcionamiento se denomina sistema convencional redundante porque actúa como un modo de funcionamiento a prueba de fallos en casos en los que la batería de calor 4 se agota.
La Figura 4 es una representación del aparato mostrado en las Figuras 1 a 3 en un modo de funcionamiento denominado descongelación por gas caliente. Los números de referencia usados en la Figura 4 son por lo tanto los mismos que los usados en las Figuras 1 a 3 con los mismos componentes.
En la Figura 4, la trayectoria del flujo del sistema se ha ajustado para permitir que el evaporador 7 sea calentado por un gas caliente descargado por el compresor 1. Este modo de funcionamiento se denomina descongelación por gas caliente porque se activa con la intención de derretir el hielo acumulado en las aletas externas del evaporador 7 o en la carcasa exterior.
La Figura 5 es una representación del aparato mostrado en las Figuras 1 a 4 en un ciclo de enfriamiento por descarga. Los números de referencia usados en la Figura 5 son por lo tanto los mismos que los usados en las Figuras 1 a 4 con los mismos componentes. Adicional, la Figura 5 muestra que ubicado dentro de la batería de calor 4 hay un compartimiento integrado de recepción de líquido 26. El compartimiento de recepción de líquido 26 está ubicado en o cerca de la parte inferior de la batería de calor 4.
La Figura 5 muestra el aparato y los componentes que se usan como condensador solo en un sistema no reversible.
La Tabla 2 más abajo muestra el funcionamiento del aparato en la Figura 5 cuando es usado únicamente como condensador.
Actuación de válvula
(La hilera superior especifica los componentes en la Figura 5)
Tabla 2
Figure imgf000013_0001
De manera similar a lo anterior, '1' significa abierto y '0' significa cerrado cuando se refiere a los diferentes componentes del sistema.
La Figura 6 es una vista ampliada de la batería de calor 4 que se muestra en la Figura 5, donde el aparato es usado como condensador únicamente en un sistema no reversible. Se muestra el material de cambio de fase (PCM) 5 ubicado dentro de la batería, la serie de tubos 6 y los sensores de temperatura y/o presión 23. La batería de calor 4 también se coloca en la posición vertical o sustancialmente vertical.
La Figura 7 es una representación de una modalidad alternativa donde hay una batería de calor 4 con un tubo capilar integrado 27. El aparato en la Figura 7 es cuando los componentes son usados como evaporador solo en un sistema no reversible.
La Figura 8 es una representación de una modalidad donde se muestra que el aparato comprende un receptor de líquido integrado 26 y un tubo capilar 27. El aparato y los componentes se muestran para un sistema reversible. Se muestran las válvulas 28, 29, 30, 31 las cuales pueden usarse para efectuar el flujo de refrigerante necesario.
La Figura 9 es una representación de una batería de calor 4 con un intercambiador de calor de microcanal integrado 32 usado para condensar refrigerante y cargar la batería de calor 4. El gas refrigerante sobrecalentado ingresará al intercambiador de calor de microcanales en el puerto 33, se condensará a lo largo de los canales y saldrá como líquido en el puerto 34.
Es una optimización de diseño en el aparato de la presente invención considerar la diferencia de temperatura entre la temperatura de control requerida y el material de cambio de fase (PCM) elegido. Al seleccionar un material de cambio de fase (PCM) adecuado, el diferencial de presión en el compresor será:
1) Suficientemente grande para fomentar un flujo de refrigerante en todo el circuito del aparato. Totalmente dependiente de las caídas de presión resultantes de la longitud de la tubería, los diámetros, la orientación y la geometría de los componentes de la línea.
2) Lo suficientemente pequeño para minimizar el trabajo que el compresor necesita para comprimir el refrigerante a su presión de condensación requerida.
Como ejemplo para ilustrar la presente invención nos referimos a dos ciclos de compresión de vapor:
1. Sistema de refrigeración
2. Bomba de calor domestica
Para un sistema de refrigeración, el aparato de la presente invención empleará una batería de calor que se enfría previamente y luego proporciona enfriamiento en la descarga. Para el preenfriamiento, esto se puede lograr, por ejemplo, por medios mecánicos o termoeléctricos de refrigeración, fuentes naturales de frío residual. En la descarga, el efecto de enfriamiento podría ser usado para usos como enfriamiento de compartimentos y procesos industriales.
Cuando se preenfría mediante el uso de un ciclo de refrigeración, un intercambiador de calor se sumergirá en el material de cambio de fase (PCM) y actuará como un evaporador durante la etapa de preenfriamiento.
El material de cambio de fase (PCM) se puede enfriar en una región sensible al calor de aproximadamente 10 °C más allá de su punto de solidificación. Por ejemplo, un material de cambio de fase (PCM) que se congela a aproximadamente -5 °C podría enfriarse a una temperatura de aproximadamente -15 °C como un punto de ajuste de preenfriamiento adecuado en dependencia de las condiciones de funcionamiento específicas.
Cuando el aparato está funcionando en una etapa de enfriamiento de descarga, por ejemplo, para conservar productos alimenticios, la bobina de refrigerante del intercambiador de calor actúa entonces como un condensador. Actuando como un condensador, el intercambiador de calor rechaza el calor del refrigerante hacia el material de cambio de fase (PCM).
La capacidad de almacenamiento de la batería de calor en la presente invención es dependiente de la masa de material de cambio de fase (PCM) usada, por lo que el disipador de calor continuará absorbiendo calor del ciclo de refrigeración hasta que la temperatura de la masa haya aumentado.
La batería de calor se agota cuando el material de cambio de fase (PCM) se ha fusionado y ha aumentado su temperatura hasta aproximadamente la temperatura ambiente. Sin embargo, el diseñador puede configurar un control de refrigeración específico para limitar los límites de temperatura del preenfriamiento y el enfriamiento de descarga mediante el uso de sondas de temperatura estándar para activar y detener el sistema de refrigeración.
El factor limitante en relación con los ciclos de refrigeración que usan el aire ambiente como disipador de calor es que la presión de condensación es dependiente del clima. Cuando las temperaturas máximas de verano en climas tropicales oscilan entre 30 °C y 40 °C, esto tiene un gran efecto en el rendimiento del sistema de refrigeración, ya que el sistema se ve obligado a comprimir el refrigerante a una presión lo suficientemente alta como para rechazar el calor a una temperatura de condensación de aproximadamente 35 °C - 45 °C.
Las condiciones ambientales en climas tropicales limitan al diseñador en términos de selección de componentes en el compresor porque:
1. La temperatura de descarga del compresor se volverá dañina a altas temperaturas, un compresor típico tiene una tolerancia máxima de aproximadamente 120 °C -130 °C.
2. El trabajo que realiza un compresor es proporcional a la diferencia de presión entre su entrada y su salida. El tamaño del compresor generalmente se elige basado en su capacidad para complementar las pérdidas de calor de un compartimiento refrigerado. Por lo tanto, como requisito mínimo, el compresor elegido debe ser capaz de mantener el enfriamiento para el intervalo de condiciones de aire ambiente dentro de los que el sistema esperaría funcionar.
Parte del beneficio de usar una batería de calor como almacenamiento intermedio como se muestra en las Figuras 1 a 5 en este tipo de clima tropical es que el preenfriamiento de la batería de calor puede llevarse a cabo durante la noche, cuando la temperatura ambiente está en su punto más bajo. Luego, durante el día, cuando hay una demanda de enfriamiento, el enfriamiento de descarga puede estar en funcionamiento.
Este enfoque nocturno/diurno para ciclar la batería de calor es beneficioso en una variedad de aplicaciones. Por ejemplo, con los camiones de comida refrigerados eléctricos, el ciclo de preenfriamiento se puede llevar a cabo por la noche cuando el camión está estacionado en su depósito. Esto puede emplear la energía generada para ejecutar el ciclo de preenfriamiento y la batería de tracción del vehículo para impulsar el enfriamiento de descarga. En este ejemplo, se obtiene un beneficio al reducir el consumo de la batería de tracción del vehículo y, como resultado, se deja más energía disponible para conducir el vehículo.
La elección del material de cambio de fase (PCM) es fundamental para lograr las condiciones de funcionamiento de diseño adecuadas. En esa elección de material, el diseñador debe considerar la temperatura objetivo del compartimiento frío, la selección del material de cambio de fase (PCM) disponible y las tablas de saturación relativas, incluidas las presiones involucradas para los refrigerantes en uso.
El estado de la técnica más cercano es sustituir un intercambiador de calor del lado del aire por un tanque de agua. En efecto, el tanque de agua se puede preenfriar y proporcionar enfriamiento de descarga mediante el uso de un ciclo de refrigeración.
La Figura 10 es una representación de una carga de enfriamiento de un material de cambio de fase (PCM) con una temperatura de transición del material de cambio de fase PCM TT de aproximadamente -5 °C. La transición de fase se caracteriza por una región de calor latente para el material, iniciada por un superenfriamiento del material de cambio de fase (PCM) de aproximadamente 3 ° C a 15 °C más abajo o aproximadamente 5 °C por debajo de su PCM TT y concluye con un pico de temperatura donde se observa un aumento de temperatura de aproximadamente 2 °C - 6 °C o aproximadamente 3 °C - 4 °C antes de que el material se solidifique alrededor de una sonda de temperatura.
Estos fenómenos de temperatura permiten un método muy fiable para indicar la carga de la batería de calor.
En la Figura 10, el comienzo de la carga de la batería de calor se anota con la letra A a 0 kJ de energía almacenada. En efecto, al observar la energía almacenada del valor total PCM a 5200 kJ, la indicación de la temperatura de sobreenfriamiento en términos de porcentaje se puede determinar para los puntos B - F como sigue:
B - Sobreenfriamiento de PCM a aproximadamente 900 kJ, por lo tanto, aproximadamente 17,3 % cargado. C - Pico de temperatura de la sonda inferior a aproximadamente 2400 kJ, por lo tanto, aproximadamente un 46 % cargado
D - Pico de temperatura de la sonda inferior a aproximadamente 3500 kJ, por lo tanto, aproximadamente el 67 % cargado
E - Pico de temperatura de la sonda inferior a unos 4400 kJ, por lo tanto, cargada en un 85 %
F - Temperatura del punto de referencia del PCM alcanzada para cargar aproximadamente al 100 % de la carga.
Otro método para monitorear la carga de la batería de calor es midiendo la presión del refrigerante que sale de la batería de calor por evaporación. En la Figura 10, la presión final que se alcanza al cargar la celda es, por ejemplo, de unos 1,5 BarG. Esta presión se puede medir instalando un transductor de presión en la salida de la batería de calor 4. Puede usarse un transductor de presión radiométrica estándar de 0 - 5 Vdc, 0 - 34,5 BarA.
La Figura 11 representa la descarga de una batería de calor mediante el uso de un material con una temperatura de transición de material de cambio de fase PCM TT de aproximadamente -5 °C.
La presión de condensación del refrigerante se considera, como se espera por diseño, de aproximadamente 5 BarG para el R449a, mientras que la temperatura de condensación del refrigerante correspondiente es de aproximadamente 0 °C.
Durante esta prueba, la medición T_PCM_frío_celda_superiorse cambió manualmente con T_PCM_frío_celda_medio en el tiempo de 2500 segundos.
La presión de indicación en la descarga puede ser útil para alertar al usuario de dos condiciones.
^ Cuando la batería de calor está funcionando en la región de calor latente de condensación, por ejemplo, aproximadamente 5 BarG
^ Cuando la batería de calor está completamente descargada, por ejemplo, aproximadamente 10 BarG
Ejemplo 1 - Caso específico de refrigeración: Refrigeración de un compartimiento.
Mediante el uso del aparato que se muestra en la Figura 1, se ha desarrollado un ciclo de compresión de vapor para preenfriar un material de cambio de fase (por ejemplo, sulfato de magnesio) más allá de su temperatura de cambio de fase de -5 °C, con una temperatura final de preenfriamiento elegida de aproximadamente - 20 °C. Luego, el sistema se invierte para proporcionar enfriamiento de descarga a un compartimiento con temperatura controlada a aproximadamente -20 °C. En este estudio, la batería de calor se agotó cuando la temperatura de condensación alcanzó la temperatura ambiente.
Mediante el uso de un algoritmo para seleccionar un material de cambio de fase (PCM) y/o refrigerante
Ahora nos referimos a la Figura 12 la cual es una representación de una metodología (es decir, un algoritmo), que no forma parte de la presente invención, el cual permite seleccionar un material de cambio de fase (PCM) y/o refrigerante para un uso particular. La metodología se divide en dos páginas en las páginas de figuras 12/13 y 13/13 y debe leerse en conjunto.
La Figura 12 muestra las opciones por las que pasaría un usuario para seleccionar el mejor material de cambio de fase (PCM) y/o refrigerante para usar en un aparato de compresión de vapor como el que se muestra en las Figuras 1 -9.
Como se muestra en la Figura 12, el primer paso es enumerar los refrigerantes disponibles legalmente y priorizarlos según el potencial de calentamiento global (GWP) más bajo. También deben tenerse en cuenta los aspectos de seguridad del refrigerante.
Luego, un usuario enumerará las temperaturas de evaporación y condensación para cada refrigerante con relación a la temperatura objetivo del compartimiento (CTT) y la temperatura ambiente mínima (Ambiente_Mínima) mediante el uso de tablas de saturación de refrigerante.
Luego, un usuario enumerará los materiales de cambio de fase (PCM) con una temperatura de transición (TT) y el intervalo de la temperatura objetivo del compartimiento (CTT) hasta la temperatura ambiente mínima (Ambiente_Mínima). Durante este proceso, el usuario también se asegurará de que el material de cambio de fase (PCM) sea adecuado para la aplicación con las temperaturas de transición adecuadas. Se tendrán en cuenta los aspectos de seguridad. Por ejemplo, un usuario también considerará seleccionar un material de cambio de fase (PCM) que tenga una temperatura de transición (TT) que funcione tanto como sea posible sobre las temperaturas de condensación y evaporación y los puntos de fusión o justo más abajo. Como ejemplo, para proporcionar agua caliente se puede seleccionar un material de cambio de fase (PCM) el cual tenga una temperatura de transición (TT) justo más abajo de unos 50 °C.
Mediante el uso del aparato que se muestra en las Figuras 1 - 9, un usuario evaluará la presión del refrigerante que surge en el material de cambio de fase (PCM) y la temperatura de transición asociada (Tt ) en la batería de calor 4 para evaporar y/o condensar. Esto se puede realizar mediante el uso de tablas de saturación de refrigeración. Por ejemplo, la presión del refrigerante en la batería de calor se puede medir mediante el uso de sensores de presión como se describió anteriormente. La presión del refrigerante también se puede medir en cualquier otra parte del aparato de compresión de vapor según se requiera.
El siguiente paso en el proceso consiste en decidir si el refrigerante tiene un diferencial de presión suficiente para impulsar el flujo de refrigerante entre la evaporación y/o la condensación en la temperatura de transición (TT) del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor 4 a la temperatura ambiente mínima ( Ambiente_Mínima) en el condensador 8 y/o la temperatura objetivo del compartimiento (CTT) en el evaporador 7 a la temperatura de transición del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor 4. En el caso de que la respuesta sea 'NO', el refrigerante se elimina de la lista como una opción adecuada. En el caso de que la respuesta sea 'SÍ' entonces se continúa con el proceso que se muestra en la Figura 12.
El siguiente paso en el proceso involucraría mediante el uso de tablas de propiedades de saturación del refrigerante y el cálculo del estado termodinámico del refrigerante en puntos del ciclo de refrigeración para evaporar y condensar en la temperatura de transición (TT) del material de cambio de fase (PCM) hasta la temperatura ambiente mínima (ambiente-mínima) durante el ciclo de refrigeración y/o la temperatura objetivo del compartimiento (CTT) al ciclo de refrigeración del material de cambio de fase (PCM):
• Estado del refrigerante de entrada al compresor
• Estado del refrigerante de salida del compresor
• Estado del refrigerante de salida del condensador
• Estado del refrigerante de entrada al evaporador
Por ejemplo, el proceso que se muestra en la Figura 12 implica seleccionar un material de cambio de fase (PCM) y un refrigerante para una aplicación de calentamiento en la que el circuito de calefacción debe fluir a una temperatura entre X e Y, por ejemplo aproximadamente 30 - 60 °C seleccionada por compensación del tiempo y se elige un PCM que esté en el intervalo X a Y o más abajo de X mediante el uso de un proceso de bucle de manera que se hace una elección inicial para cada PCM y refrigerante y luego se realiza una etapa de iteración cambiando uno u otro. También podría usarse un Algoritmo Genético.
Por lo tanto, el proceso de bucle que se muestra en la Figura 12 se puede usar para seleccionar un material de cambio de fase (PCM) y un refrigerante para una aplicación de enfriamiento la cual comprende un circuito de enfriamiento con un compartimiento frío a la temperatura X (por ejemplo, entre -10 °C y -30 °C o aproximadamente -20 °C) y un ambiente caliente al cual se debe rechazar el calor que varía entre la temperatura A y B, por ejemplo, aproximadamente 10 °C a 45 °C.
El refrigerante debe ser un refrigerante disponible con una cadena de suministro de refrigerante y equipos relacionados, tal como compresores, válvulas de expansión, etc.
Los refrigerantes también serán priorizados por su disponibilidad futura según los requisitos legales para reducir el potencial de calentamiento global (GWP) de los refrigerantes en el mercado sujetos a las regulaciones de F-Gas.
El refrigerante se seleccionará para que se evapore durante la refrigeración por descarga a aproximadamente 2 ° C a 10 °C más abajo o, por lo general, a unos 5 °C más abajo de la temperatura objetivo del compartimiento (CTT) en el evaporador 7 y se condensará en la batería de calor 4 a una temperatura 2 °C a 10 °C más alto o de manera típica aproximadamente 5 °C más alto que los materiales de cambio de fase elegidos (PCM') Temperatura de transición (TT) (para un PCM sólido/líquido, este es el punto de fusión/congelación; para un PCM sólido/sólido esta es la temperatura a la cual se produce una transición de fase de cristal sólido). La evaporación debe ser a una presión de más de aproximadamente 3 BarA o aproximadamente 1,5 BarA y de menos de aproximadamente 10 BarA o menos de aproximadamente 5 BarA, lo que limita la elección del refrigerante. Esta elección evita privar al compresor de refrigerante o causar que el refrigerante líquido ingrese al compresor.
Durante el enfriamiento previo, el refrigerante típicamente se evapora en la batería de calor 4 entre 2 °C a 10 °C más abajo o de manera típica aproximadamente 5 °C más abajo de la temperatura de transición (TT) del material elegido (PCM) y típicamente se condensa en el intercambiador de calor ambiental (por ejemplo ventiloconvector) a una temperatura entre 2 °C a 10 °C más alta o de manera típica aproximadamente 5 °C más alta que la temperatura ambiente actual.
El intervalo de CTT es menor de aproximadamente 2 °C a 10 °C o típicamente menor de aproximadamente 5 °C a temperatura ambiente máxima mayor de aproximadamente 2 °C a 10 °C o mayor de aproximadamente 5 °C. Esto debe estar dentro del intervalo factible para un solo refrigerante en el caso de un solo compresor más batería de calor más arreglo de válvulas de inversión por ejemplo, en este caso, entre -25 °C y 50 °C. La viabilidad estará limitada por la presión máxima de trabajo del sistema y la elección del intercambiador de calor, el compresor, el costo, la capacidad de fabricación y la seguridad que resulta de la presión. Por lo tanto, la presión de trabajo máxima típicamente no supera los 30 BarA para un sistema de bajo coste y los 200 BarA para un sistema factible industrialmente. Esto restringe estrechamente el número de refrigerantes que se pueden elegir.
Otro factor es que la temperatura de transición (TT) del material de cambio de fase (PCM) típicamente se elige en función de los materiales de cambio de fase (PCM) disponibles, tiene un calor latente aceptablemente alto y debe estar entre CTT y Ambiente_Mínima.
Se aplican restricciones adicionales en función de la necesidad de garantizar que haya un flujo mínimo de refrigerante, lo cual significa que debe haber una diferencia de presión de, por ejemplo, aproximadamente 2-10 bar o aproximadamente 5 bar o cualquier otro valor que un experto en la técnica especificaría.
Volviendo a la Figura 12, el siguiente paso en el proceso es calcular la carga de calor (Q) a través del evaporador 7 como se muestra en las Figuras 1 - 5 y/o el condensador en la batería de calor 4 y el condensador 8 y/o el evaporador 7 y calentar la batería 4 junto con el trabajo relativo del compresor (W) para ese ciclo de refrigeración. Pueden usarse las siguientes ecuaciones:
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000017_0002
Para ilustrar el proceso de cálculo de la carga de calor (Q) nos referimos más abajo.
Al evaporarse y condensarse a la temperatura objetivo del compartimiento (CTT) relativa en el evaporador 7 y la temperatura de transición (TT) del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor 4, la carga de enfriamiento (Q7) y/o carga de calefacción (Q4) se calculan como sigue:
^ En primer lugar, a partir de las condiciones de diseño especificadas para el sistema de refrigeración, debe darse la pérdida total de calor del compartimiento. La carga de enfriamiento en el evaporador (Q7) debería compensar como mínimo esta pérdida de calor. Por ejemplo, debido a la efectividad del aislamiento de un compartimiento de temperatura controlada, la pérdida de calor puede ser, por ejemplo, de aproximadamente 1 kW. La carga de refrigeración del evaporador puede ser, por ejemplo, como mínimo de aproximadamente 1 kW. La carga de enfriamiento real que seleccionará el diseñador puede decidirse e incluir factores adicionales, por ejemplo, la velocidad de enfriamiento deseada para el compartimiento, las cantidades de aberturas de puertas esperadas durante el funcionamiento.
^ Mediante el uso de tablas de propiedades de saturación del refrigerante, luego calculamos el estado termodinámico del refrigerante en puntos del ciclo de refrigeración para evaporar y condensar en el ciclo de refrigeración CTT a PCM TT.
• Estado del refrigerante de entrada al compresor
• Estado del refrigerante de salida del compresor
• Estado del refrigerante de salida del condensador
• Estado del refrigerante de entrada al evaporador
^ Para esos estados de refrigerante, se busca en las tablas de saturación los valores de entalpía relativa para:
• Estado del refrigerante de entrada al compresor (hi)
• Estado del refrigerante a la salida del compresor (h2)
• Estado del refrigerante de salida del condensador (h3)
• Estado del refrigerante de entrada al evaporador (h4)
>- La ecuación para calcular la carga de refrigeración/calefacción en un componente es como sigue:
Q = rh*Ah,
Por lo tanto, como la carga de enfriamiento para el evaporador 7 ya está determinada, el régimen de flujo de la masa de refrigerante a través del evaporador 7 se puede calcular como sigue:
^ Conocer el régimen de flujo másico del ciclo de refrigeración le permite calcular la carga de calefacción posterior en la batería de calor 4 (Q4) y trabajar en el compresor 1 (W1).
Al evaporarse y condensarse a la temperatura de transición de cambio de fase relativa PCM TT en la batería de calor 4 y la temperatura ambiente mínima en el condensador 8, la carga de refrigeración (Q4) y/o carga de calefacción (Q8) se calculan como sigue:
^ Primero la carga de refrigeración (Q4) en la batería de calor 4 será elegido por el diseñador basado en la velocidad de enfriamiento deseada para la batería de calor.
^ Mediante el uso de las tablas de propiedades de saturación del refrigerante, luego se calcula el estado termodinámico del refrigerante en los puntos del ciclo de refrigeración para evaporar y condensar en el ciclo de refrigeración PCM TT a Ambiente_Mínima.
• Estado del refrigerante de entrada al compresor
• Estado del refrigerante de salida del compresor
• Estado del refrigerante de salida del condensador
• Estado del refrigerante de entrada al evaporador
^ Para esos estados de refrigerante, se busca en las tablas de saturación los valores de entalpía relativa para:
• Estado del refrigerante de entrada al compresor (h1)
• Estado del refrigerante a la salida del compresor (h2)
• Estado del refrigerante de salida del condensador (h3)
• Estado del refrigerante de entrada al evaporador (h4)
>- La ecuación para calcular la carga de refrigeración/calefacción en un componente es como sigue:
Por lo tanto, como la carga de enfriamiento para la batería de calor 4 ya está determinada, el régimen de flujo de la masa de refrigerante a través de la batería de calor 4 se puede calcular como sigue:
^ Conocer la masa del régimen de flujo del ciclo de refrigeración permite calcular la carga de calentamiento posterior en el condensador 8 (Q8) y trabajar en el compresor 1 (W1).
Volviendo a la Figura 12, un usuario calculará el coeficiente de rendimiento (COP) para calefacción y/o refrigeración dividiendo la carga de calor relativa del condensador y/o evaporador por el trabajo del compresor.
Los datos del refrigerante y del material de cambio de fase (PCM) pueden luego agregarse a un documento de revisión final.
Finalmente, la experimentación puede llevarse a cabo en combinaciones de refrigerantes de material de cambio de fase (PCM) adecuadas enumeradas, priorizadas por el potencial de calentamiento global (GWP) más bajo del refrigerante.
Un ejemplo muy concreto sería como sigue:
1. Se elige el GWP más bajo y los refrigerantes legalmente permitidos y se elige un candidato
2. Se mira el intervalo de presión del candidato
3. ¿Dónde se evapora y se condensa con relación a CTT y Ambiente_Mínima
4. Para obtener una lista de PCM con temperaturas de transición en el intervalo de CTT a Ambiente_Mínima, se evalúa para cada uno la presión de refrigerante que surge en la temperatura de transición
5. Se recorta la lista para eliminar todos los candidatos que tengan un diferencial de presión insuficiente para impulsar el flujo de refrigerante entre la evaporación y la condensación en el ciclo de refrigeración PCM Tt a Ambiente_Mínima y/o el ciclo de refrigeración CTT a p Cm .
6. Mediante el uso de las tablas de propiedades de saturación del refrigerante, se calcula el estado termodinámico del refrigerante en cuatro puntos del ciclo de refrigeración para evaporar y condensar en el ciclo de refrigeración PCM TT a Ambiente_Mínima y/o el ciclo de refrigeración c Tt a PCM:
- Estado del refrigerante de entrada al compresor
- Estado del refrigerante de salida del compresor
- Estado del refrigerante de salida del condensador
- Estado del refrigerante de entrada al evaporador
7. Se calcula la carga de calor (kW) a través del evaporador y/o el condensador y el trabajo del compresor (kW) para cada ciclo de refrigeración definido en el punto 6 anterior. Mediante el uso de esta información, se puede determinar el coeficiente de rendimiento (COP) para calefacción y/o refrigeración para cada combinación de refrigerante y PCM.
El algoritmo puede usarse para seleccionar una combinación de PCM y refrigerante para un caso específico de calefacción considerando primero el requisito de calefacción en el condensador que proporciona espacio y/o agua caliente y/o calefacción por batería de calor. El requerimiento de calefacción debe ser establecido por las especificaciones de diseño del sistema o por la elección del diseñador. Por ejemplo, para proporcionar carga de batería de calor a una velocidad de, por ejemplo, aproximadamente 2 kW y para una temperatura de PCM de, por ejemplo, aproximadamente 58 °C, lo que da como resultado una temperatura de condensación del refrigerante de aproximadamente 63 °C. A partir de esta información, pueden usarse los pasos posteriores del algoritmo para encontrar los estados termodinámicos del ciclo de calentamiento del refrigerante y régimen de flujo de la masa de ese ciclo. Luego, la selección del PCM para la batería de calor de baja temperatura puede determinarse iterando a través de los materiales y refrigerantes disponibles.
Mientras modalidades específicas de la presente invención se describen anteriormente, se apreciará que las salidas de las modalidades descritas aún pueden caer dentro del alcance de la presente invención, lo cual es definido únicamente por las reivindicaciones adjuntas. Por ejemplo, pueden usarse cualquier tipo adecuado de compresor, condensador, evaporador y batería térmica que comprenda material de cambio de fase. Además, puede usarse cualquier tipo y red adecuada de tuberías para conectar los dispositivos para lograr los objetivos de la presente invención. Además, puede usarse cualquier tipo adecuado de material de cambio de fase (PCM).

Claims (15)

  1. REIVINDICACIONES
    i. Un aparato de compresión de vapor que comprende:
    un dispositivo de bombeo (1) el cual se configura para bombear un refrigerante;
    un condensador (8) el cual se configura para condensar el refrigerante;
    un evaporador (7) el cual se configura para evaporar el refrigerante;
    una batería de calor (4) que comprende un material de cambio de fase (PCM) (5);
    al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión (23) configurados para monitorear la temperatura y/o la presión del material de cambio de fase (PCM) en la batería de calor;
    en donde la batería de calor se configura para conectarse al condensador (8) y/o al evaporador (7) para liberar energía de carga (es decir, descargar) y/o cargarse durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor, de manera que la batería de calor (4) es capaz de controlar la temperatura de una fuente de calor y/o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor; caracterizado porque el al menos uno o la serie de sensores de temperatura y/o presión (23) está sumergido en el material de cambio de fase (PCM) (5) el cual proporciona una indicación en tiempo real de la temperatura y presión de la batería de calor y proporciona una indicación cuándo debe cambiarse el flujo de refrigerante.
  2. 2. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el aparato de compresión de vapor está configurado de manera que las mediciones de temperatura y/o presión se realizan de forma constante y/o continua o periódicamente, tal como cada 30 segundos o cada minuto, durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor.
  3. 3. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde, durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor, el al menos uno o una serie de sensores de temperatura y/o presión (23) proporcionan mediciones de temperatura y/o presión en tiempo real lo cual permite monitorear la temperatura y la presión del material de cambio de fase (PCM) (5) junto con una medición del nivel de carga en el material de cambio de fase (PCM) (5).
  4. 4. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la batería de calor (4) que comprende material de cambio de fase (PCM) (5) está ubicada intermedia entre el condensador (8) y el evaporador (7); y
    en donde la batería de calor (4) proporciona una etapa intermedia entre el condensador (8) y el evaporador (7) los cuales funcionan como fuente de calor y/o disipador de calor durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor.
  5. 5. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde durante una primera etapa la batería de calor preenfría o precalienta y durante una segunda etapa la batería de calor descarga refrigeración o descarga calefacción; y
    en donde la batería de calor funciona como un intercambiador de calor ubicado intermedio durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor.
  6. 6. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el aparato está en una orientación vertical o sustancialmente vertical en donde un recipiente que contiene líquidos que contiene refrigerante está ubicado por encima o sustancialmente por encima del dispositivo de bombeo (1) en forma de un compresor y el recipiente que contiene líquidos está ubicado vertical o sustancialmente vertical entre el evaporador (7) y el condensador (8); y
    en donde el dispositivo de bombeo (1) en forma de compresor se configura para comprimir y/o presurizar el refrigerante alrededor de un sistema de tuberías alrededor del aparato.
  7. 7. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el material de cambio de fase (PCM) (5) usado incluye cualquiera de o una combinación los siguientes:
    un material de parafina, tal como decano, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 25 °C a 35 °C o aproximadamente -30 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
    un eutéctico de agua salada, tal como cloruro de sodio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 20 °C a 25 °C o aproximadamente -22 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
    un eutéctico de agua salada, tal como sulfato de magnesio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente -10 °C a 0 °C o aproximadamente -5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad;
    un eutéctico de agua salada, tal como sulfato de sodio y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente -5 °C a 5 °C o aproximadamente -1 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad; un éster orgánico, tal como laurato de metilo, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C o aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
    un hidrato de clatrato, tal como tetrahidrafurano (THF) y agua, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 10 °C o aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
    un éster tal como succinato de dimetilo, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 15 °C a 25 °C o aproximadamente 18 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
    un alcohol graso, tal como dodecanol, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 15 °C a 25 °C o aproximadamente 22 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad;
    una sal hidratada, tal como sulfato de sodio decahidratado, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 25 °C a 35 °C o aproximadamente 32 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad; una sal hidratada, tal como acetato de sodio trihidratado, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 0 °C a 1ü °C aproximadamente 5 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad; un poliol con un cambio de fase sólido-sólido, tal como el trimetiloetano, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 70 °C a 95 °C o aproximadamente 81 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o ciclabilidad; y
    un poliol, tal como eritritol, por ejemplo, que forma un PCM con una temperatura de transición de cambio de fase de aproximadamente 100 °C a 150 °C aproximadamente 121 °C, con aditivos opcionales para mejorar la nucleación, las velocidades de cristalización y/o la ciclabilidad.
  8. 8. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el material de cambio de fase (PCM) (5) se selecciona de un intervalo de temperatura que no es tan bajo como el usuario desea enfriar ni tan alto como el usuario desea rechazar el calor; o
    en donde se selecciona el material de cambio de fase (PCM) (5) que tiene una temperatura de cambio de fase de aproximadamente 1 °C - 20 °C o aproximadamente 10 °C - 15 °C por encima de la temperatura que requerimos para enfriar y/o la temperatura de cambio de fase que hace que un refrigerante se condense con una presión de 1 a 10 BarG o de manera preferente aproximadamente 1 a 5 BarG por encima de la presión de la evaporación requerida.
  9. 9. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el material de cambio de fase (PCM) (5) seleccionado tiene una temperatura de cambio de fase de aproximadamente 1 °C -20 °C o aproximadamente 10 °C -15 °C por encima de la temperatura de las condiciones ambientales en las cuales la bomba de calor obtiene su energía térmica y/o la temperatura de cambio de fase que hace que el refrigerante se evapore con una presión de aproximadamente 1 - 10 BarG o aproximadamente 1 - 5 BarG por encima de la presión a la que se evaporaría el refrigerante dadas las condiciones de diseño a temperatura ambiente mínima.
  10. 10. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde ubicado dentro de la batería de calor hay una serie de tubos; y
    el evaporador (7) es un evaporador ventiloconvector.
  11. 11. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde la funcionalidad del evaporador (7) y el condensador (8) es reversible durante diferentes ciclos durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor.
  12. 12. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en donde el aparato comprende una válvula inversora (9) para invertir el flujo de refrigerante cuando sea necesario y cambiar entre carga y/o descarga; y
    en donde el cambio se produce de forma manual o electrónica y es en dependencia de la temperatura y/o presión que se mide y del momento en que se requiere el cambio; y
    en donde cuando se requiere calefacción, el refrigerante fluye desde la batería de calor y cuando se requiere enfriamiento, el refrigerante fluye hacia la batería de calor (4) durante el funcionamiento del aparato de compresión de vapor; y
    en donde conectado al condensador (8) y a un recipiente que contiene líquidos (13) hay otra válvula la cual funciona como válvula de retención.
  13. 13. Un aparato de compresión de vapor de acuerdo con la reivindicación anterior, en donde el aparato comprende además un secador tal como un secador de filtro el cual está ubicado verticalmente más abajo del recipiente que contiene líquidos;
    dispositivos de expansión (por ejemplo, válvulas de expansión) adecuados para el preenfriamiento; al menos una válvula de solenoide ubicada entre la batería de calor (4) y una válvula inversora (9) adecuada para aislar la batería de calor (4) cuando se requiera; y
    un acumulador de recipiente de succión (19) el cual se configura para dirigir el flujo de refrigerante.
  14. 14. Un aparato de compresión de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende además una válvula de solenoide (22) conectada a la batería de calor (4) y a un recipiente que contiene líquidos (13) adecuado para la descongelación con gas caliente.
  15. 15. Un método para controlar la temperatura de una fuente de calor y/o la temperatura del disipador de calor en un ciclo de compresión de vapor mediante el uso de un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14.
ES19718191T 2018-03-09 2019-03-11 Un aparato de compresión de vapor Active ES2923219T3 (es)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB1803841.4A GB201803841D0 (en) 2018-03-09 2018-03-09 Heat pumps
PCT/GB2019/050670 WO2019171087A2 (en) 2018-03-09 2019-03-11 A vapour compression apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2923219T3 true ES2923219T3 (es) 2022-09-26

Family

ID=61972710

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19718191T Active ES2923219T3 (es) 2018-03-09 2019-03-11 Un aparato de compresión de vapor

Country Status (15)

Country Link
US (1) US11680739B2 (es)
EP (1) EP3762667B1 (es)
JP (1) JP7283016B2 (es)
KR (1) KR102736142B1 (es)
CN (1) CN111902684B (es)
AU (1) AU2019229773B2 (es)
CA (1) CA3092324A1 (es)
CL (1) CL2020002318A1 (es)
DK (1) DK3762667T3 (es)
ES (1) ES2923219T3 (es)
GB (1) GB201803841D0 (es)
MX (1) MX2020009365A (es)
SG (1) SG11202008189WA (es)
WO (1) WO2019171087A2 (es)
ZA (1) ZA202005446B (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022004895A1 (ja) * 2020-07-03 2022-01-06 ダイキン工業株式会社 圧縮機における冷媒としての使用、圧縮機、および、冷凍サイクル装置
WO2022164731A1 (en) * 2021-01-27 2022-08-04 Khoo Cass Method, apparatus and software for monitoring and improving the efficiency of a heat exchange system
GB202101678D0 (en) * 2021-02-07 2021-03-24 Octopus Energy Ltd Methods and systems and apparatus to support reduced energy and water usage
US20230099698A1 (en) * 2021-09-30 2023-03-30 United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Augmented Phase Chiller System for Component and Compartment Chilling
US12119465B2 (en) * 2022-11-14 2024-10-15 Archer Aviation Inc. Heat exchanger assemblies and cooling systems for evtol aircraft

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5541305A (en) * 1978-09-14 1980-03-24 Hitachi Ltd Heat pump type air conditioner
US4395886A (en) * 1981-11-04 1983-08-02 Thermo King Corporation Refrigerant charge monitor and method for transport refrigeration system
GB2120777B (en) * 1981-11-18 1986-02-26 Borg Warner Ltd Environmental control system for swimming pool
US4572864A (en) * 1985-01-04 1986-02-25 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Composite materials for thermal energy storage
JPS6387558A (ja) * 1986-09-30 1988-04-18 株式会社東芝 空気調和装置
JPS63306376A (ja) * 1987-06-08 1988-12-14 松下電器産業株式会社 ヒ−トポンプ式空気調和機の除霜制御装置
JPS6438563A (en) * 1987-07-31 1989-02-08 Toshiba Corp Heat accumulation type heat pump device
JPH0754238B2 (ja) * 1988-04-15 1995-06-07 松下電器産業株式会社 蓄熱制御方法
JPH02246255A (ja) * 1989-03-20 1990-10-02 Hitachi Ltd 半導体装置
EP0449641B1 (en) * 1990-03-30 1995-05-10 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Air conditioning system
US5052191A (en) * 1990-09-13 1991-10-01 Carrier Corporation Method and apparatus for heat pump defrost
JP3103927B2 (ja) 1991-01-31 2000-10-30 住化プラステック株式会社 蓄熱材組成物及びその製造方法
JP2799251B2 (ja) * 1991-03-05 1998-09-17 東京電力株式会社 潜熱蓄熱剤
JPH0743052A (ja) * 1993-07-30 1995-02-10 Sanyo Electric Co Ltd 冷却装置及び冷却装置用サイトグラス
JPH0953871A (ja) * 1995-08-11 1997-02-25 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍装置
JP3558784B2 (ja) * 1996-06-28 2004-08-25 東芝キヤリア株式会社 空気調和機
JPH11108530A (ja) * 1997-09-30 1999-04-23 Sanyo Electric Co Ltd 冷凍機ユニット
JP2003222416A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Sanyo Electric Co Ltd 蓄熱式空気調和装置
JP3953377B2 (ja) * 2002-07-16 2007-08-08 トヨタ自動車株式会社 空調装置
KR20030041932A (ko) * 2003-05-02 2003-05-27 이정호 4계절용 다목적 냉난방기
JP4407582B2 (ja) * 2005-07-08 2010-02-03 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 蓄熱式空気調和装置、該蓄熱式空気調和装置の運転方法
JP4853299B2 (ja) * 2006-02-07 2012-01-11 Ｊｆｅエンジニアリング株式会社 包接水和物の塊状体及びその形成方法、蓄熱方法、蓄熱装置
JP2008025921A (ja) * 2006-07-21 2008-02-07 Tamagawa Gakuen 多成分系ダイナミックタイプの蓄熱・放熱システムにおける熱交換方法と装置
GB2488797A (en) 2011-03-08 2012-09-12 Greenfield Master Ipco Ltd Thermal Energy System and Method of Operation
US20150292775A1 (en) 2012-10-25 2015-10-15 Carrier Corporation Refrigeration system with phase change material
FR3016206B1 (fr) * 2014-01-08 2016-02-05 Alstom Transport Sa Dispositif de climatisation d'un compartiment, notamment pour un vehicule ferroviaire
CA2961663C (en) * 2014-10-30 2023-09-12 Henry Company, Llc Phase-change materials from wax-based colloidal dispersions and their process of making
KR102080627B1 (ko) * 2015-02-26 2020-04-14 한온시스템 주식회사 가변 사판식 압축기의 크랭크실 압력 조절장치
CN105352234B (zh) * 2015-11-02 2017-12-08 长沙理工大学 一种自适应相变冷凝空调系统及其实现方法
JP6738624B2 (ja) * 2016-03-17 2020-08-12 古河電気工業株式会社 蓄熱装置
GB201610977D0 (en) 2016-06-23 2016-08-10 Sunamp Ltd A thermal energy storage system
CN106352588A (zh) * 2016-10-26 2017-01-25 广东美的制冷设备有限公司 一种空调系统及其控制方法
US11149971B2 (en) * 2018-02-23 2021-10-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Climate-control system with thermal storage device

Also Published As

Publication number Publication date
BR112020018330A2 (pt) 2020-12-29
JP2021517230A (ja) 2021-07-15
RU2020129182A (ru) 2022-04-11
US20210041146A1 (en) 2021-02-11
CA3092324A1 (en) 2019-09-12
AU2019229773A1 (en) 2020-10-15
ZA202005446B (en) 2022-02-23
CL2020002318A1 (es) 2021-04-09
KR102736142B1 (ko) 2024-12-02
WO2019171087A3 (en) 2019-12-05
AU2019229773B2 (en) 2024-06-13
SG11202008189WA (en) 2020-09-29
MX2020009365A (es) 2020-10-14
GB201803841D0 (en) 2018-04-25
EP3762667A2 (en) 2021-01-13
KR20200130841A (ko) 2020-11-20
US11680739B2 (en) 2023-06-20
CN111902684B (zh) 2022-07-22
WO2019171087A2 (en) 2019-09-12
DK3762667T3 (da) 2022-07-18
CN111902684A (zh) 2020-11-06
JP7283016B2 (ja) 2023-05-30
EP3762667B1 (en) 2022-04-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2923219T3 (es) Un aparato de compresión de vapor
ES2294544T3 (es) Sistema, aparato y procedimiento de refrigeracion pasiva y activa de al menos un recinto.
KR102471584B1 (ko) 증기압축냉동 시스템의 리버스-사이클 해동을 위한 상변환 물질 기반의 증진법
US7065979B2 (en) Refrigeration system
BR112015017789B1 (pt) Sistema de descongelamento para aparelho de refrigeração e unidade de resfriamento
US20130074533A1 (en) Air-conditioning system
JPH06300381A (ja) 蓄熱式空気調和装置及び除霜方法
US20160201931A1 (en) Thermal energy storage assembly with phase change materials
US8590328B2 (en) Refrigeration system with multi-function heat exchanger
JP2013083439A5 (es)
DE202010017733U1 (de) Kühlvorrichtung
US9903621B1 (en) Cooling system with thermal battery
BR112020018330B1 (pt) Dispositivo de compressão de vapor e método para controlar a temperatura de uma fonte de calor e/ou temperatura de um dissipador de calor em um ciclo de compressão de vapor usando o dito dispositivo
JP5693932B2 (ja) 冷却システム、及び冷却方法
RU2776886C2 (ru) Устройство сжатия пара
KR101348250B1 (ko) 브라인 유량 분배를 이용한 다목적 축냉시스템
JP2005282869A (ja) 複合型冷凍サイクル設備及びその運転方法
JP2020024069A (ja) 冷却システム
JP7207946B2 (ja) 冷却システム及び冷却方法
WO2025113760A1 (en) A hydrogen refueling station cooling system
KR20070020712A (ko) 중 냉식 축냉열 시스템
DK202470148A1 (en) A hydrogen refueling station cooling system
JPH04335958A (ja) ヒートポンプを利用した冷凍装置
JPS62119392A (ja) 竪型氷蓄熱システム
TWM416750U (en) Cold storage-type liquid/gas heat exchanger