ES2989936T3

ES2989936T3 - Bomba de calor con colector de gases, procedimiento de funcionamiento de una bomba de calor con colector de gases y procedimiento de fabricación de una bomba de calor con colector de gases

Info

Publication number: ES2989936T3
Application number: ES17707860T
Authority: ES
Inventors: Oliver Kniffler; Holger Sedlak
Original assignee: Vertiv SRL
Current assignee: Vertiv SRL
Priority date: 2016-03-02
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2024-11-28
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: EP3423766B1; CN109073302B; JP2019507311A; US10921031B2; CN109073302A; JP6818762B2; US20180363958A1; DE102016203410A1; WO2017148936A1; DK3423766T3; EP3423766A1

Abstract

La invención se refiere a una bomba de calor que comprende un condensador (306) para condensar vapor de trabajo comprimido, un purgador de gas, que está acoplado al condensador por medio de un suministro de gas exterior (325) y que comprende las siguientes características: una carcasa (330) que comprende una entrada de suministro de gas exterior (332), una línea de suministro de líquido de trabajo (338) en la carcasa; una línea de descarga de líquido de trabajo (340) en la carcasa, y una bomba (342) para bombear gas desde la carcasa, en donde la carcasa, la línea de suministro de líquido de trabajo y la línea de descarga de líquido de trabajo están diseñadas de tal manera que, durante el funcionamiento, un flujo de líquido de trabajo fluye desde la línea de suministro de líquido de trabajo a la línea de descarga de líquido de trabajo en la carcasa, y la línea de suministro de líquido de trabajo está acoplada a la bomba de calor para conducir líquido de trabajo, durante el funcionamiento de la bomba de calor, que es más frío que un líquido de trabajo en el condensador. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Bomba de calor con colector de gases, procedimiento de funcionamiento de una bomba de calor con colector de gases y procedimiento de fabricación de una bomba de calor con colector de gases

La presente invención se refiere a bombas de calor para calefacción, refrigeración o cualquier otra aplicación de una bomba de calor.

Las Fig. 8A y Fig. 8B muestran una bomba de calor según se describe en la patente europea EP 2016349 B1. La bomba de calor comprende inicialmente un evaporador 10 para evaporar agua como fluido de trabajo con el fin de generar un vapor en un conducto de vapor de trabajo 12 en el lado de salida. El evaporador comprende una cámara de evaporación (no mostrada en la Fig. 8A) y está configurado para generar una presión de evaporación inferior a 20 hPa en la cámara de evaporación, de tal modo que el agua se evapore a temperaturas inferiores a 15 °C en la cámara de evaporación. El agua es, por ejemplo, agua subterránea, salmuera que circula libremente por el suelo o por tuberías colectoras, es decir, agua con cierto contenido en sal, agua de río, agua de lago o agua de mar. Se puede usar todo tipo de agua, es decir, agua con cal, agua sin cal, agua con sal o agua sin sal. Esto se debe a que todos los tipos de agua, es decir, todos estos "hidrógenos", tienen la propiedad favorable del agua, a saber, que el agua, también conocida como "R 718", tiene una relación de diferencia de entalpía utilizable de 6 para el proceso de la bomba de calor, lo que corresponde a más de 2 veces la relación de diferencia de entalpía típica del R134a que puede ser usada, por ejemplo.

El vapor de agua se alimenta a través del conducto de aspiración 12 a un sistema compresor/licuefactor 14, que tiene un compresor centrífugo tal como un compresor radial, por ejemplo en forma de turbocompresor, que se designa 16 en la Fig. 8A. El compresor centrífugo está configurado para comprimir el vapor de trabajo a una presión de vapor de al menos más de 25 hPa. 25 hPa corresponden a una temperatura de condensación de unos 22 °C, que ya puede ser una temperatura de flujo de calefacción suficiente para la calefacción por suelo radiante, al menos en días relativamente cálidos. Para generar temperaturas de flujo más elevadas, se pueden generar presiones superiores a 30 hPa con el compresor centrífugo 16, por lo que una presión de 30 hPa tiene una temperatura de condensación de 24 °C, una presión de 60 hPa tiene una temperatura de condensación de 36 °C, y una presión de 100 hPa corresponde a una temperatura de condensación de 45 °C. Los sistemas de calefacción por suelo radiante están configurados para proporcionar una calefacción suficiente con una temperatura de impulsión de 45 °C, incluso en días muy fríos.

El compresor centrífugo está acoplado a un licuefactor 18, destinado a licuar el vapor de trabajo comprimido. Mediante la licuefacción se suministra la energía contenida en el vapor de trabajo al licuefactor 18, desde donde se alimenta a un sistema de calefacción a través del flujo 20a. El fluido de trabajo vuelve al licuefactor a través del retorno 20b.

Según la invención, se prefiere extraer el calor (energía) del vapor de agua rico en energía directamente a través del agua de calefacción más fría, que es absorbido por el agua de calefacción para que se caliente. Se extrae tanta energía del vapor que éste se licua y también participa en el circuito de calefacción.

Esto da lugar a una entrada de material en el licuefactor o en el sistema de calefacción, que se regula mediante un purgador 22 de tal manera que el licuefactor tiene un nivel de agua en su cámara de licuefacción que siempre permanece por debajo de un nivel máximo a pesar del suministro constante de vapor de agua y, por lo tanto, de condensado.

Tal como ya se ha explicado, es preferible usar un circuito abierto, es decir, vaporizar el agua, que es la fuente de calor, directamente sin intercambiador de calor. Alternativamente, sin embargo, el agua que hay que vaporizar podría ser calentada primero a través de un intercambiador de calor desde una fuente de calor externa. Además, para evitar pérdidas en el segundo intercambiador de calor, que antes estaba necesariamente presente en el lado del licuefactor, el medio también se puede usar directamente allí; si se está pensando en una casa con calefacción por suelo radiante, el agua procedente del evaporador puede circular directamente por el suelo radiante.

Sin embargo, como alternativa, también se puede disponer un intercambiador de calor en el lado del licuefactor, que se alimenta con el flujo 20a y que tiene el retorno 20b, este intercambiador de calor enfría el agua en el licuefactor y, por lo tanto, calienta un fluido de calefacción por suelo radiante separado, que normalmente será agua.

Debido al hecho de que el agua se usa como medio de trabajo y debido al hecho de que sólo la parte vaporizada del agua subterránea se introduce en el compresor centrífugo, el grado de pureza del agua es irrelevante. El compresor centrífugo, al igual que el licuefactor y cualquier calefacción por suelo radiante conectada directamente, se suministra siempre con agua destilada, por lo que el sistema requiere menos mantenimiento que los sistemas actuales. En otras palabras, el sistema se autolimpia, ya que sólo se introduce agua destilada en el sistema y, por lo tanto, el agua de la salida 22 no se contamina.

Además, cabe señalar que los compresores centrífugos tienen la propiedad de que -al igual que una turbina de aviónno ponen el medio comprimido en contacto con sustancias problemáticas tales como el aceite. En cambio, el vapor de agua sólo es comprimido por la turbina o el turbocompresor, pero no entra en contacto con aceite ni con ningún otro medio que pueda mermar su pureza y, por lo tanto, contaminarse.

Por lo tanto, el agua destilada vertida a través de la salida puede ser devuelta a las aguas subterráneas sin más, siempre que no se interponga ninguna otra normativa. Pero también se puede filtrar al jardín o a un espacio abierto, por ejemplo, o canalizarlo hacia una depuradora, si así lo exige la normativa.

La combinación de agua como fluido de trabajo con la relación de diferencia de entalpía 2 veces puede ser usada mejor en comparación con el R134a y debido a los requisitos reducidos para el cierre del sistema, y debido al uso del compresor centrífugo, a través de la cual los factores de compresión requeridos se logran de manera eficiente y sin perjudicar la pureza, se crea un proceso de bomba de calor eficiente y ambientalmente neutro.

La Fig. 8B muestra una tabla que ilustra diversas presiones y las temperaturas de evaporación asociadas a estas presiones, de la que se desprende que deben seleccionarse presiones bastante bajas en el evaporador, en particular para el agua como medio de trabajo.

En el documento DE 4431887 A1 se divulga un sistema de bomba de calor con un compresor centrífugo ligero de gran volumen y alto rendimiento. El vapor que sale de un compresor de segunda etapa tiene una temperatura de saturación que supera la temperatura ambiente o la del agua de refrigeración disponible, lo que permite disipar el calor. El vapor comprimido se transfiere desde el compresor de segunda etapa a la unidad de condensador, que consiste en una capa a granel proporcionada dentro de un dispositivo de pulverización de agua de refrigeración en una superficie superior suministrada por una bomba de circulación de agua. El vapor de agua comprimido asciende en el condensador a través del lecho compacto, donde entra en contacto directo a contracorriente con el agua de refrigeración que fluye hacia abajo. El vapor se condensa y el calor latente de licuefacción, que es absorbido por el agua de refrigeración, se emite a la atmósfera a través del condensado y el agua de refrigeración, que se eliminan conjuntamente del sistema. El condensador es lavado continuamente con gases no condensables a través de una tubería mediante una bomba de vacío.

El documento WO 2014072239 A1 divulga un licuefactor con una zona de condensación para condensar vapor que hay que condensar en un fluido de trabajo. La zona de condensación está configurada como una zona de volumen y tiene un límite lateral entre el extremo superior de la zona de condensación y el extremo inferior. Además, el licuefactor comprende una zona de introducción de vapor que se extiende a lo largo del extremo lateral de la zona de condensación y está configurada para introducir lateralmente en la zona de condensación el vapor que se va a condensar a través del límite lateral. De este modo, la condensación real se convierte en condensación volumétrica sin aumentar el volumen del licuefactor, ya que el vapor a licuar no sólo se introduce en un volumen de condensación o zona de condensación desde un lado, sino desde el lateral y preferentemente desde todos los lados. Esto no sólo garantiza que el volumen de condensación disponible aumente con las mismas dimensiones externas en comparación con la condensación directa a contracorriente, sino que también mejora al mismo tiempo la eficiencia del condensador, ya que el vapor que debe licuarse en la zona de condensación tiene una dirección de flujo transversal a la dirección de flujo del líquido de condensación.

En particular, cuando las bombas de calor funcionan a presiones relativamente bajas, por ejemplo, a presiones inferiores o significativamente inferiores a la presión atmosférica, es necesario evacuar la bomba de calor para crear una presión tan baja en el evaporador que el fluido de trabajo usado, que puede ser agua, por ejemplo, comience a evaporarse a la temperatura disponible.

Sin embargo, esto también significa que esta baja presión debe mantenerse durante el funcionamiento de la bomba de calor. Por otro lado, es potencialmente posible que existan fugas en la bomba de calor, especialmente en construcciones con costes razonables. Al mismo tiempo, también se pueden disolver gases externos del medio líquido o gaseoso, que ya no se condensan en el condensador y provocan así un aumento de la presión en la bomba de calor. Se ha demostrado que una proporción creciente de gas externo en la bomba de calor conduce a una eficiencia cada vez menor.

A pesar de la existencia de gases externos, en general debe suponerse que el vapor de trabajo deseado está presente principalmente en el espacio gaseoso. Por lo tanto, se produce una mezcla de vapor de trabajo y gases externos de tal manera que predomina la presencia de vapor de trabajo y sólo una proporción relativamente pequeña de gases externos.

Si la evacuación se realizara de forma continua, se produciría la eliminación de gases externos. Al mismo tiempo, sin embargo, también se extrae continuamente vapor de trabajo de la bomba de calor. Este vapor de trabajo extraído ya está calentado, sobre todo si la evacuación se realiza por el lado del condensador. Sin embargo, la extracción de vapor de trabajo comprimido o calentado presenta dos desventajas. Por un lado, la energía se extrae sin usar del sistema y suele liberarse al medio ambiente. Por otro lado, el calentamiento continuo del vapor de trabajo hace que el nivel del fluido de trabajo descienda, especialmente en sistemas cerrados. Por lo tanto, debe rellenarse el fluido de trabajo. Además, la bomba de vacío requiere una cantidad considerable de energía, lo que resulta especialmente problemático en la medida en que se usa energía para extraer el vapor de trabajo realmente necesario en la bomba de calor, ya que la concentración de gas externo en la bomba de calor es relativamente baja, pero provoca pérdidas de eficiencia incluso a bajas concentraciones.

El documento WO 2014/179032 A1 divulga un compresor con una abertura de admisión, una abertura de salida y un compartimento para el motor. Un motor eléctrico tiene un estator dentro del compartimento del motor y un rotor dentro del estator. El rotor está montado para girar alrededor de un eje de rotor. Uno o más impulsores de trabajo están acoplados al rotor para ser accionados por el rotor en al menos un primer estado con el fin de extraer fluido a través del orificio de admisión y descargar el fluido por el orificio de descarga. Entre la abertura de aspiración y uno o más impulsores se encuentra una disposición de álabes guía de entrada. Uno o más rodamientos soportan el rotor y/o el uno o más impulsores. Una unidad de lavado tiene un conducto de entrada de vapor para recibir un flujo de refrigerante y un conducto de retorno para devolver un flujo de refrigerante que ha sido liberado de impurezas. Desde la unidad de lavado se extiende una vía de flujo para suministrar refrigerante a los rodamientos. La refrigeración de la unidad de aclarado para condensar el refrigerante en la unidad de aclarado comprende una bomba de calor independiente con un serpentín evaporador en la unidad de aclarado.

El objetivo de la presente invención es crear un concepto de bomba de calor más eficiente.

Este objetivo se consigue mediante una bomba de calor según la reivindicación 1 de la patente, un procedimiento para hacer funcionar una bomba de calor según la reivindicación 14 de la patente o un procedimiento para fabricar una bomba de calor según la reivindicación 15 de la patente.

La bomba de calor según la presente invención comprende un condensador para condensar el vapor de trabajo comprimido o posiblemente calentado y un colector de gas, que está acoplado al condensador mediante un suministro de gas externo. En particular, el colector de gas tiene una carcasa con una entrada de suministro de gas externo, un conducto de suministro de fluido de trabajo en la carcasa, un conducto de descarga de fluido de trabajo en la carcasa y una bomba para bombear gas fuera de la carcasa. La carcasa, el conducto de suministro de fluido de trabajo y el conducto de descarga de fluido de trabajo están configurados y dispuestos de tal modo que en la carcasa se produzca un flujo de fluido de trabajo desde el conducto de suministro de fluido de trabajo hasta el conducto de descarga de fluido de trabajo durante el funcionamiento. Además, el conducto de suministro del fluido de trabajo está acoplado a la bomba de calor de tal manera que, durante el funcionamiento de la bomba de calor, se suministra fluido de trabajo que está más frío que el vapor de trabajo que hay que condensar en el condensador.

Según la implementación, el conducto de suministro de fluido de trabajo está acoplado a la bomba de calor para conducir fluido de trabajo más frío que una temperatura asociada a una presión de vapor saturado de un vapor de trabajo que hay que condensar en el condensador durante el funcionamiento de la bomba de calor. Por ejemplo, la presión de vapor saturado del vapor de trabajo siempre incluye una temperatura, que puede tomarse del diagrama hlogp o de un diagrama similar.

De este modo, el gas externo y el vapor de trabajo, que entran en el condensador mezclados en una determinada proporción a través de la alimentación de gas externo, se ponen en contacto directo o indirecto con el flujo de fluido de trabajo, lo que produce un enriquecimiento del gas externo. El enriquecimiento de gas externo se produce por la condensación del vapor de trabajo a través del contacto directo o indirecto con el flujo de fluido de trabajo, que está relativamente frío. Por otra parte, los gases externos no se pueden condensar, por lo que el gas externo se acumula gradualmente en la carcasa del colector de gas. La carcasa representa así un colector de gas para el gas exterior, mientras que el vapor de trabajo se puede condensar y permanecer en el sistema.

La bomba para bombear gas fuera de la carcasa elimina el gas externo enriquecido. A diferencia de la relación entre el gas externo y el vapor de trabajo en el condensador, donde la concentración de gas externo sigue siendo muy baja, el bombeo de gas fuera de la carcasa del colector de gas no provoca una extracción especialmente fuerte de vapor de trabajo del sistema, ya que la mayor parte del vapor de trabajo se condensa en el flujo de fluido de trabajo por contacto directo o indirecto y, por lo tanto, ya no puede ser bombeado por la bomba.

Esto ofrece varias ventajas. Una ventaja es que el vapor de trabajo libera su energía y, por tanto, esta energía permanece en el sistema y no se pierde en el medio ambiente. Otra ventaja es que la cantidad de fluido de trabajo extraído se reduce considerablemente. Esto significa que es necesario rellenar poco o nada de fluido de trabajo, lo que reduce el esfuerzo necesario para mantener el nivel correcto de fluido de trabajo y también reduce el esfuerzo necesario para recoger y eliminar cualquier fluido de trabajo extraído. Otra ventaja es que la bomba tiene que bombear menos gas fuera de la carcasa porque se elimina el gas externo relativamente concentrado. Por lo tanto, el consumo de energía de la bomba es bajo y no es necesario configurarla de manera tan potente. Una bomba menos potente significa que pasa un poco más de tiempo cuando se evacua el sistema por primera vez. Sin embargo, este tiempo no es crítico para una aplicación normal, ya que normalmente sólo los técnicos de mantenimiento llevarán a cabo una evacuación inicial durante la puesta en marcha o después del mantenimiento. En caso necesario, estos técnicos de servicio pueden conectar una bomba externa que hayan traído consigo si necesitan hacerlo más rápidamente, pero ésta no tiene por qué estar conectada permanentemente al sistema.

En otro aspecto de la presente invención, ya se proporciona una cámara de recogida de gas externa dentro del condensador. Una bomba de calor según este otro aspecto comprende un condensador para condensar vapor de trabajo comprimido o posiblemente calentado, una cámara colectora de gas externa montada en el condensador, en donde esta cámara colectora de gas externa tiene una superficie de condensación que, durante el funcionamiento de la bomba de calor, está más fría que una temperatura del vapor de trabajo que debe condensarse, y una pared de separación dispuesta entre la superficie de condensación y una zona de condensación en el condensador. Además, se proporciona un dispositivo externo de descarga de gas, que se acopla a la cámara externa de recogida de gas para descargar gas externo de la cámara externa de recogida de gas.

Según la implementación, la superficie de condensación está más fría que una temperatura perteneciente a una presión de vapor saturado de un vapor de trabajo que hay que condensar en el condensador. Tal como se ha explicado anteriormente, la presión de vapor saturado del vapor de trabajo siempre incluye una temperatura, que puede tomarse del diagrama h-logp o de un diagrama similar, por ejemplo.

En una implementación, el gas externo que ahora se ha acumulado en el condensador puede ser descargado directamente al exterior. Alternativamente, sin embargo, el dispositivo de eliminación de gases externos puede ser acoplado al colector de gas de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención, de tal modo que un gas en el que se enriquece el gas externo ya se alimenta en el colector de gas con el fin de aumentar aún más la eficiencia de todo el dispositivo. Sin embargo, la descarga directa de gas externo ya enriquecido desde la cámara de recogida de gas externo en el condensador ya conlleva un aumento de la eficiencia en comparación con un procedimiento en el que el gas presente en el condensador simplemente se bombearía. En particular, la superficie de condensación de la cámara de recogida de gas externo garantiza que el vapor de trabajo se condense en la superficie de condensación y acumule así gas externo. La pared de separación, dispuesta entre la superficie de condensación (fría) y la zona de condensación en el condensador, está prevista para que este enriquecimiento de gas externo pueda tener lugar en un condensador relativamente turbulento. Esto separa la zona de condensación de la cámara externa de recogida de gases, creando una zona más silenciosa y menos turbulenta que la zona de condensación. En esta zona calmada, cualquier vapor de trabajo aún presente puede condensarse en la superficie de condensación relativamente fría, y el gas externo se acumula en el espacio colector de gas externo entre la superficie de condensación y la pared divisoria. Por tanto, el tabique funciona de dos maneras. Por un lado, crea una zona de calma y, por otro, actúa como aislante para que no se produzcan pérdidas de calor indeseables en la superficie fría, es decir, la superficie de condensación.

A continuación, el gas externo acumulado se elimina mediante el dispositivo de eliminación de gas externo acoplado a la cámara de recogida de gas externo, ya sea directamente hacia el exterior o hacia el colector de gas según el primer aspecto de la presente invención, dependiendo de la implementación.

Los aspectos del colector de gas, por un lado, y de la cámara externa de recogida de gas en el condensador, por otro, se pueden usar conjuntamente. Sin embargo, ambos aspectos también se pueden usar por separado para lograr una mejora significativa de la eficiencia basada en las ventajas descritas anteriormente.

Los ejemplos de realización preferentes de la presente invención se explican en detalle a continuación con referencia a los dibujos adjuntos. Se muestra:

Fig. 1A una vista esquemática de una bomba de calor con una disposición entrelazada de evaporador/condensador; Fig. 1B una bomba de calor con un colector de gas según un ejemplo de realización de la presente invención con respecto al primer aspecto;

Fig. 2A una representación de la carcasa del colector de gas según una implementación con contacto indirecto; Fig. 2B una implementación alternativa del colector de gas con contacto directo y disposición en ángulo;

Fig. 3 una implementación alternativa del colector de gas con disposición vertical de máxima turbulencia y contacto directo;

Fig. 4 una representación esquemática de un sistema con dos etapas de bomba de calor (cajas) junto con un colector de gas;

Fig. una vista en sección de una bomba de calor con un fondo de evaporador y un fondo de condensador según el ejemplo de realización de la Fig. 1;

Fig. 6 una vista en perspectiva de un licuefactor tal como se muestra en el documento WO 2014072239 A1 ; Fig. 7 una ilustración de la placa distribuidora de líquido, por un lado, y de la zona de entrada de vapor con abertura de entrada de vapor, por otro, del documento WO 2014072239 A1;

Fig. 8a una representación esquemática de una bomba de calor conocida para vaporizar agua;

Fig. 8b una tabla que ilustra las presiones y temperaturas de evaporación del agua como fluido de trabajo;

Fig. 9 una representación esquemática de una bomba de calor con una cámara colectora de gas externo en el condensador según un ejemplo de realización relativo al segundo aspecto de la presente invención;

Fig. 10 una sección transversal de una bomba de calor con evaporador/condensador entrelazados;

Fig. 11 una ilustración similar a la Fig. 10 para explicar el principio de funcionamiento;

Fig. una vista en sección transversal de una bomba de calor con una disposición de evaporador/condensador entrelazados y una pared divisoria frustocónica.

La Fig. 1A muestra una bomba de calor 100 con un evaporador para evaporar fluido de trabajo en una cámara de evaporación 102. La bomba de calor comprende además un condensador para condensar el fluido de trabajo vaporizado en una cámara de condensación 104, delimitada por un fondo de condensación 106. Tal como se muestra en la Fig. 1A, que puede verse como una vista en sección o una vista lateral, la cámara de evaporación 102 está rodeada, al menos parcialmente, por la cámara de condensación 104. Además, la cámara de evaporación 102 está separada de la cámara de condensación 104 por el fondo del condensador 106. Además, el fondo del condensador está unido a una fondo del evaporador 108 para definir el espacio del evaporador 102. En una implementación, se proporciona un compresor 110 por encima de la cámara del evaporador 102 o en otro lugar, que no se muestra con más detalle en la Fig. 1A, pero que está configurado en principio para comprimir el fluido de trabajo vaporizado y alimentarlo como vapor comprimido 112 a la cámara de condensación 104. La cámara de condensación también está delimitada exteriormente por una pared de condensación 114. Al igual que el fondo del condensador 106, la pared del condensador 114 también está unida al fondo del evaporador 108. En particular, las dimensiones del fondo del condensador 106 en la zona que forma la interfaz con el fondo del evaporador 108 son tales que el fondo del condensador está completamente rodeada por la pared de la cámara de condensación 114 en el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 1A. Esto significa que la cámara de condensación, como se muestra en la Fig. 1A, se extiende hasta el fondo del evaporador, y que la cámara del evaporador se extiende simultáneamente muy hacia arriba, normalmente a través de casi toda la cámara de condensación 104.

Esta disposición "enredada" o entrelazada del condensador y el evaporador, que se caracteriza por el hecho de que el fondo del condensador está unido al fondo del evaporador, proporciona un rendimiento particularmente elevado de la bomba de calor y, por lo tanto, permite un tipo de construcción particularmente compacto de una bomba de calor. En términos de tamaño, el dimensionamiento de la bomba de calor, por ejemplo en forma cilíndrica, es tal que la pared del condensador 114 representa un cilindro con un diámetro de entre 30 y 90 cm y una altura de entre 40 y 100 cm. No obstante, el dimensionamiento puede ser seleccionado en función de la clase de rendimiento requerida de la bomba de calor, pero se realiza preferentemente con las dimensiones especificadas. Esto da como resultado un tipo de construcción muy compacto, que también es fácil y barato de fabricar, porque el número de interfaces, en particular para la cámara del evaporador, que está casi bajo vacío, se puede reducir fácilmente si el fondo del evaporador está configurado de acuerdo con las realizaciones preferentes de la presente invención de tal manera que comprende todos los conductos de suministro y descarga de líquido y por lo tanto no son necesarios conductos de suministro y de descarga de líquido desde el lado o desde arriba.

También se debe tener en cuenta que el sentido de funcionamiento de la bomba de calor es el que se muestra en la Fig. 1A. Esto significa que el fondo del evaporador define la sección inferior de la bomba de calor durante el funcionamiento, pero aparte de los conductos de conexión con otras bombas de calor o con las unidades de bombeo correspondientes. Esto significa que, durante el funcionamiento, el vapor generado en la cámara de evaporación asciende hacia arriba y es desviado por el motor e introducido en la cámara de condensación de arriba hacia abajo, y que el líquido de condensación es introducido de abajo hacia arriba, y a continuación se introduce en la cámara de condensación desde arriba y luego fluye en la cámara de condensación de arriba hacia abajo, por ejemplo a través de gotitas individuales o a través de pequeños flujos de líquido, con el fin de reaccionar con el vapor comprimido, que se introduce preferentemente de forma transversal, con el fin de condensarse.

Esta disposición "entrelazada", en la que el evaporador está dispuesto casi completamente o incluso completamente dentro del condensador, permite una realización muy eficiente de la bomba de calor con un aprovechamiento óptimo del espacio. Dado que la cámara de condensación se extiende hasta el fondo del evaporador, la cámara de condensación está formada dentro de toda la "altura" de la bomba de calor o, al menos, dentro de una sección significativa de la bomba de calor. Al mismo tiempo, sin embargo, la cámara del evaporador es lo más grande posible porque también se extiende por casi toda la altura de la bomba de calor. La disposición entrelazada, a diferencia de una disposición en la que el evaporador está situado debajo del licuefactor optimiza el uso del espacio. Por un lado, esto permite un funcionamiento especialmente eficiente de la bomba de calor y, por otro, un tipo de construcción especialmente compacto y que ahorra espacio, ya que tanto el evaporador como el licuefactor se extienden por toda la altura. Esto reduce el "grosor" de la cámara del evaporador y también de la cámara de condensación. Sin embargo, se comprobó que la reducción del "grosor" del espacio del evaporador, que se estrecha en el interior del condensador, no plantea problemas, ya que la evaporación principal tiene lugar en la zona inferior, donde el espacio del evaporador llena casi todo el volumen disponible. Por otra parte, la reducción del espesor de la cámara de condensación no es crítica, especialmente en la zona inferior, es decir, donde la cámara de evaporación llena casi toda la superficie disponible, porque la condensación principal tiene lugar en la parte superior, es decir, donde la cámara de evaporación ya es relativamente delgada y, por lo tanto, deja espacio suficiente para la cámara de condensación. Por lo tanto, la disposición de enclavamiento es óptima en el sentido de que cada espacio funcional recibe el gran volumen cuando este espacio funcional también requiere el gran volumen. La cámara del evaporador tiene el gran volumen en la parte inferior, mientras que la cámara de condensación tiene el gran volumen en la parte superior. No obstante, el pequeño volumen correspondiente que queda para el espacio funcional respectivo, cuando el otro espacio funcional tiene el volumen grande, también contribuye a un aumento de la eficiencia en comparación con una bomba de calor en la que los dos elementos funcionales están dispuestos uno encima del otro, como ocurre en el documento WO 2014072239 A1, por ejemplo.

En ejemplos de realización preferentes, el compresor está dispuesto en la parte superior de la cámara de condensación de tal manera que el vapor comprimido es desviado por el compresor por un lado y simultáneamente alimentado en un hueco del borde de la cámara de condensación. De este modo se consigue una condensación especialmente eficaz, ya que el vapor fluye en sentido transversal hacia un líquido de condensación descendente. Esta condensación con flujo cruzado es especialmente eficaz en la zona superior, donde el espacio del evaporador es grande, y ya no requiere una zona especialmente grande en la zona inferior, donde el espacio del condensador es pequeño en favor del espacio del evaporador, para permitir todavía la condensación de las partículas de vapor que han penetrado hasta esta zona.

El fondo del evaporador, que está unido al fondo del condensador, se configura preferentemente de tal manera que aloja la entrada y la salida del condensador y la entrada y la salida del evaporador en sí mismas, por lo que pueden estar previstos adicionalmente en el evaporador o en el condensador ciertos pasamuros para sensores. Esto significa que no hay necesidad de alimentar conductos para la entrada y la salida del condensador a través del evaporador, que está prácticamente en vacío. Esto hace que toda la bomba de calor sea menos susceptible a fallos, ya que cada paso a través del evaporador representaría una posibilidad de fuga. Para ello, el fondo del condensador está provista de un rebaje en los puntos donde se encuentran las entradas y salidas del condensador, de tal modo que ninguna entrada/salida del condensador discurra por el espacio del evaporador definido por el fondo del condensador.

La cámara de condensación está delimitada por una pared del condensador, que también puede estar unida al fondo del evaporador. Por lo tanto, el fondo del evaporador tiene una interfaz tanto para la pared del condensador como para el fondo del condensador y también tiene todas las alimentaciones de líquido tanto para el evaporador como para el licuefactor.

En ciertas realizaciones, el fondo del evaporador está configurado para tener puertos de conexión para las alimentaciones individuales que tienen una sección transversal que difiere de una sección transversal de la abertura en el otro lado del fondo del evaporador. A continuación, la forma de cada una de las piezas de conexión se configura de tal manera que la forma o la sección transversal cambien a lo largo de la pieza de conexión, pero el diámetro del tubo, que desempeña un papel en la velocidad del flujo, permanezca prácticamente igual dentro de una tolerancia de ± 10 %. Esto evita que el agua que fluye por la pieza de conexión cavite. Gracias a las buenas condiciones de flujo que se obtienen al dar forma a las piezas de conexión, se consigue que las tuberías/conductos correspondientes sean lo más cortos posible, lo que a su vez contribuye a un tipo de construcción compacto de toda la bomba de calor.

En una implementación especial del fondo del evaporador, la alimentación del condensador se divide en un flujo de dos o varias partes casi en forma de "gafas". Esto permite introducir el líquido del condensador en la sección superior del condensador simultáneamente en dos o más puntos. De este modo se consigue un flujo del condensador fuerte y al mismo tiempo especialmente uniforme de arriba abajo, lo que permite una condensación muy eficaz del vapor que también se introduce en el condensador desde arriba.

También se puede prever otra entrada de menor tamaño en el fondo del evaporador para el agua del condensador a fin de conectar una manguera que suministre líquido refrigerante al motor del compresor de la bomba de calor, sin usar el líquido frío suministrado al evaporador para la refrigeración, sino usando el líquido más caliente suministrado al condensador, que sigue siendo lo suficientemente frío como para que haya que enfriar el motor de la bomba de calor en situaciones típicas de funcionamiento.

El fondo del evaporador se caracteriza por tener una funcionalidad combinada. En primer lugar, garantiza que no haya que tender conductos de alimentación del condensador a través del evaporador de muy baja presión. Por otro lado, representa una interfase con el exterior, que preferentemente tiene forma circular, ya que una forma circular deja la mayor superficie de evaporador posible. Todos los conductos de alimentación y de descarga pasan por el único fondo del evaporador y de ahí a la cámara del evaporador o a la cámara de condensación. La fabricación del fondo del evaporador a partir de plástico moldeado por inyección es especialmente ventajosa porque las formas ventajosas y relativamente complicadas de las boquillas de entrada/salida pueden fabricarse fácilmente y a bajo coste usando plástico moldeado por inyección. Por otra parte, debido a la configuración del fondo del evaporador como una pieza de trabajo de fácil acceso, es fácilmente posible fabricar el fondo del evaporador con suficiente estabilidad estructural para que pueda soportar fácilmente la baja presión del evaporador en particular.

En la presente solicitud, los signos de referencia idénticos se refieren a elementos idénticos o que actúan de forma similar, por lo que no todos los signos de referencia se exponen de nuevo en todos los dibujos si se repiten.

La Fig. 1B muestra una bomba de calor con un colector de gas según el primer aspecto de la presente invención en un ejemplo de realización preferente, que generalmente puede tener una disposición intercalada de evaporador y condensador o cualquier otra disposición entre el evaporador y el condensador.

En particular, la bomba de calor comprende generalmente un evaporador 300 acoplado a un compresor 302 para aspirar vapor de trabajo frío a través de un conducto de vapor 304, comprimirlo y calentarlo. El vapor de trabajo calentado y comprimido se descarga en un condensador 306. El evaporador 300 está acoplado a una zona 308 que hay que enfriar a través de un conducto de entrada del evaporador 310 y un conducto de salida del evaporador 312, en donde normalmente se proporciona una bomba 314. Además, se proporciona una zona 318 a calentar que se acopla al condensador 306 a través de un conducto de entrada del condensador 320 y un conducto de salida del condensador 322. El condensador 306 está con figurado para condensar el vapor de trabajo calentado en el conducto de entrada del condensador 305.

Además, está previsto un colector de gas, que se acopla al condensador 306 mediante un suministro de gas externo 325. En particular, el colector de gas comprende una carcasa 330 con una entrada de suministro de gas externo 332 y posiblemente otras entradas externas de suministro de gas 334, 336. Además, la carcasa 330 comprende un conducto de suministro de fluido de trabajo 338 y un conducto de descarga de fluido de trabajo 340. La bomba de calor comprende además una bomba 342 para bombear gas desde la carcasa 330. En particular, el conducto de suministro de fluido de trabajo 338, el conducto de descarga de fluido de trabajo 340 y la carcasa están configurados y dispuestos de tal manera que, en funcionamiento, se produce un flujo de fluido de trabajo 344 desde el conducto de suministro de fluido de trabajo 338 hasta el conducto de descarga de fluido de trabajo 340 en la carcasa 330.

El conducto de suministro de fluido de trabajo 338 se acopla además a la bomba de calor de tal manera que, durante el funcionamiento de la bomba de calor, se suministra fluido de trabajo que está más frío que un vapor de trabajo que hay que condensar en el condensador y que preferentemente está aún más frío que el fluido de trabajo que entra o sale del condensador. Para ello, el fluido de trabajo se toma preferentemente del conducto de descarga del evaporador en un punto de ramificación 350, ya que este fluido de trabajo es el fluido de trabajo más frío del sistema. El punto de derivación 350 está situado después de la bomba 314 (en la dirección del flujo), de tal modo que no se requiere una bomba separada para el colector de gas. Además, se prefiere acoplar el conducto de retorno del colector de gas, es decir, el conducto de descarga del fluido de trabajo 340, a un punto de ramificación 352 del conducto de descarga, que está dispuesto aguas arriba de la bomba 314.

Dependiendo de la implementación, el flujo de fluido de trabajo a través del colector de gas, es decir, el flujo de fluido de trabajo, representa un volumen que es inferior al 1 % del flujo principal manejado por la bomba 314 y es preferentemente incluso del orden del 0,5 al 2 %o del flujo principal que fluye desde el evaporador a través de la salida del evaporador 312 hacia la zona que hay que enfriar 308 o un intercambiador de calor al que se puede conectar la zona que hay que enfriar.

Aunque se muestra en la Fig. 1B que el flujo de fluido de trabajo se origina en un fluido del sistema de bomba de calor, este no es el caso en todos los ejemplos de realización. Alternativa o adicionalmente, el flujo también puede ser proporcionado por un circuito externo, es decir, un refrigerante externo. Esto puede fluir a través del colector de gas y ser descargado, que no es un problema con el agua de todos modos. Sin embargo, si se usa un circuito, el líquido pasa a una zona de refrigeración a la salida del colector de gas, donde el líquido se enfría. En este caso se puede usar la refrigeración, por ejemplo mediante un elemento Peltier, de tal modo que el líquido que entra en el colector de gas esté más frío que el líquido que sale del colector de gas.

Tal como se muestra en la Fig. 1B, una mezcla de vapor de trabajo y gases externos pasa del condensador 306 a través del suministro de gas externo 325 a la carcasa 330 del colector de gas. Allí, la condensación del vapor de trabajo tiene lugar en la mezcla de gas en el fluido de trabajo frío, como se indica en 355. Al mismo tiempo, sin embargo, el gas externo no puede ser eliminado por condensación; en su lugar, el gas externo se acumula en el colector de gas, tal como se muestra en 357. Para crear espacio para el gas externo acumulado, la carcasa comprende una cámara de acumulación 358, que está dispuesta en la parte superior, por ejemplo.

Debido a las diferencias de presión entre la presión en el condensador 306 y el colector de gas, que tiene una presión del orden de magnitud del evaporador debido a la baja temperatura del fluido de trabajo, se produce automáticamente un flujo desde el condensador 306 a través del suministro externo de gas 325 hacia el alojamiento 330 del colector de gas. El vapor de agua de la mezcla de gas externo y vapor de agua que entra en la carcasa por el suministro de gas externo 332, 334, 336 tiende a fluir hacia el punto más frío. El punto más frío es donde el fluido de trabajo entra en la carcasa, es decir, en la entrada de fluido de trabajo o en el conducto de suministro de fluido de trabajo 338. Esto significa que el vapor de agua fluye de la parte inferior a la parte superior de la carcasa 330. Este flujo de vapor de agua arrastra los átomos de gas externo, que se acumulan en la parte superior del colector de gas, tal como se indica en 357, porque no pueden condensarse con el fluido de trabajo. Por lo tanto, el colector de gas da lugar a una especie de flujo automático desde el condensador a la carcasa sin necesidad de bomba, y que el gas externo fluya entonces desde abajo hacia arriba en el colector de gas y se acumule en la zona superior de la carcasa 330, desde donde puede ser bombeado hacia fuera por la bomba 342.

Tal como se muestra en la Fig. 1B, se prefiere acoplar el conducto de suministro de fluido de trabajo 338 a una salida de la bomba 314, es decir, en el punto de ramificación 350. Sin embargo, dependiendo de la implementación, se puede tomar cualquier otro líquido relativamente frío, por ejemplo, en el retorno del evaporador, es decir, en el conducto 310, en el que el nivel de temperatura es todavía más bajo que en el retorno del condensador 320, por ejemplo. Sin embargo, el líquido más frío del sistema proporciona la mayor eficacia para el colector de gas. La disposición de la entrada de fluido de trabajo 338, que está acoplada al punto de ramificación 350 aguas abajo de la bomba 314, significa que no se requiere una bomba separada para el conducto de suministro de fluido de trabajo al colector de gas. Sin embargo, si se proporciona una bomba que "sirve" al colector de gas solo o como una funcionalidad adicional, el conducto de suministro de fluido de trabajo 338 también puede acoplarse a otra ubicación en el sistema para dirigir un flujo específico de fluido de trabajo al colector de gas. Por ejemplo, el fluido de trabajo podría incluso ramificarse aguas abajo de un intercambiador de calor, como el que se muestra en la Fig. 4, es decir, en el "lado del cliente", por así decirlo. Sin embargo, no se favorece este planteamiento, dado que el sistema debe influir lo menos posible en el cliente, pero en principio es posible.

Tal como se muestra en la Fig. 1B, la bomba 342 está configurada para bombear gas desde la carcasa 330. Para ello, la bomba 342 se acopla a la cámara de recogida 358 a través de un conducto de aspiración 371. En el lado de salida, la bomba tiene un conducto de descarga 372, que está configurada para descargar la mezcla extraída de gas externo enriquecido y vapor de agua residual. Dependiendo de la implementación, el conducto 372 puede estar simplemente abierto al medio ambiente o conducir a un recipiente donde el vapor de agua restante puede condensarse y eventualmente ser eliminado o reintroducido en el sistema.

La bomba 342 se controla mediante una unidad de control 373. La bomba puede ser controlada en función de una diferencia de presión o de una presión absoluta, en función de una diferencia de temperatura o de una temperatura absoluta o en función de un control de tiempo absoluto o de un control de intervalo de tiempo. Un posible control es, por ejemplo, a través de una presión Pcolector374 que prevalece en el colector de gas. Un control alternativo tiene lugar a través de la temperatura de entrada Tentrada 375 en el conducto de suministro del fluido de trabajo 338 o a través de una temperatura de salida Tsalida 376. En particular, la temperatura de salida Tsalida 376 en la salida del fluido de trabajo 340 es una medida de cuánto vapor de agua del suministro de gas externo 325 se ha condensado en el fluido de trabajo. Al mismo tiempo, la presión en el colector de gas Pcolector374 es una medida de la cantidad de gas externo que ya se ha acumulado. A medida que aumenta el gas externo enriquecido, aumenta la presión en la carcasa 330, y cuando se supera cierta presión, por ejemplo, se puede activar el control 373 para conectar la bomba 342 hasta que la presión vuelva al rango bajo deseado. A continuación, se puede volver a desconectar la bomba.

Una variable de control alternativa para la bomba es, por ejemplo, la diferencia entre Tentrada 375 y Tsalida 376. Si, por ejemplo, la diferencia entre estos dos valores resulta ser inferior a una diferencia mínima, significa que apenas se condensa más vapor de agua debido al aumento de la presión en el colector de gas. Por lo tanto, es aconsejable conectar la bomba 342 hasta que se vuelva a presentar una diferencia superior a un determinado valor umbral. A continuación, se desconecta de nuevo la bomba.

Las posibles variables medidas son, por lo tanto, la presión, la temperatura, por ejemplo en el punto de condensación, una diferencia de temperatura entre el suministro de agua y el punto de condensación, un aumento de la presión de impulsión para todo el proceso de condensación, etc. Sin embargo, tal como se ha ilustrado, la opción más sencilla es el control mediante una diferencia de temperatura o un intervalo de tiempo, para lo cual no se requieren sensores. Esto es fácilmente posible en el presente ejemplo de realización porque el colector de gas crea un enriquecimiento de gas externo muy eficiente y, por lo tanto, no hay problemas con la extracción excesiva de vapor de trabajo del sistema si la bomba no funciona continuamente.

Las Fig. 2A, Fig. 2B y Fig. 3 muestran diferentes implementaciones del colector de gas. La Fig. 2A muestra una variante semiabierta del colector de gas. Un tubo 390, preferentemente de metal, está dispuesto en el colector de gas y está acoplado a la entrada 338 del fluido de trabajo. A continuación, el fluido de trabajo baja por el conducto hasta el conducto de descarga de fluido de trabajo 340. El vapor del fluido de trabajo, que se introduce en el colector de gas a través de la alimentación 332, ya no se condensa directamente en el fluido de trabajo, sino en la superficie (fría) del tubo 390. El extremo del conducto se encuentra en un nivel 391 de fluido de trabajo, en el que el agua condensada en la superficie del tubo también fluye hacia abajo a lo largo de la tubería.

Así pues, la Fig. 2A muestra un colector de gas semiabierto con condensación en una superficie fría, a saber, la superficie del objeto 390.

La Fig. 2B muestra otra variante con un flujo más laminar. En este caso, el colector de gas está dispuesto en ángulo o la carcasa 330 está inclinada, de tal modo que el agua fluye hacia abajo desde el conducto de alimentación 338 hasta el conducto de descarga 340 de forma relativamente tranquila, es decir, menos turbulenta y más laminar. El vapor suministrado a través de la alimentación 332 se condensa con el flujo laminar, mientras que los componentes gaseosos externos 357 se acumulan en la cámara de enriquecimiento de gases externos 358. De nuevo, se muestra un sistema abierto en el que la condensación tiene lugar directamente en el líquido frío, que ahora tiene un flujo laminar.

La Fig. 3 muestra otra variante con una realización abiert. En particular, se produce un flujo muy turbulento, a saber, directa y esencialmente vertical desde la parte superior de la entrada 338 hacia abajo hasta la salida 340. Además, la Fig. 3 muestra que el conducto de descarga 340 está realizado en forma de sifón, por ejemplo, para garantizar que se mantenga un nivel de líquido 391 en el fondo de la carcasa. Esto garantiza que el vapor del fluido de trabajo, que se suministra a través de la alimentación 332, no pueda pasar directamente a la salida del evaporador o al flujo frío del que se ramifica la entrada del fluido de trabajo 338, ya que entonces el gas externo no se separaría, sino que se reintroduciría directamente en el sistema por el lado del evaporador.

Para mejorar la condensación, es particularmente útil en el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 3 llenar la carcasa 330 con generadores de turbulencia para que el flujo del fluido de trabajo desde la entrada 338 hasta la salida 340 sea lo más turbulento posible.

Así, mientras que la Fig. 2B, la Fig. 3 y también la Fig. 1B representan variantes abiertas en las que la condensación tiene lugar directamente en el líquido frío, la Fig. 2A muestra una variante en la que la condensación tiene lugar en una superficie fría de un elemento intermedio 390, tal como el tubo descrito en la Fig. 2A, que tiene una superficie fría porque el fluido de trabajo frío fluye desde la entrada 338 hasta la salida 340 dentro del elemento intermedio. Sin embargo, dependiendo de la implementación, la refrigeración también puede lograrse mediante otras variantes, es decir, mediante alguna otra medida que use líquidos/vapores internos o medidas de refrigeración externas para disponer de un colector de gas eficiente en la bomba de calor acoplada al condensador 306 a través del conducto de suministro de gas externo 325.

Preferentemente, la carcasa 330 es alargada, es decir, en forma de tubo que tiene un diámetro de 50 mm o más en la parte superior en la cámara de enriquecimiento de gas externa 328 y un diámetro de 25 mm o más en la parte inferior, es decir, en la zona de condensación. Además, se prefiere que la zona de condensación o zona de flujo, es decir, la diferencia entre la entrada 338 y la salida 340 con respecto a la altura vertical, tenga una longitud mínima de 20 cm. Además, se prefiere que se produzca un flujo, es decir, que el colector de gas tenga al menos una sección vertical, aunque puede disponerse en ángulo. Sin embargo, no se prefiere un colector de gas completamente horizontal, pero es posible siempre que haya un flujo de fluido de trabajo desde el conducto de suministro de fluido de trabajo hasta la descarga de fluido de trabajo en la carcasa durante el funcionamiento.

La Fig. 4 muestra una implementación de una bomba de calor con dos etapas. La primera etapa está formada por el evaporador 300, el compresor 302 y el condensador 306. La segunda etapa está formada por un evaporador 500, un compresor 502 y un condensador 506. El evaporador 500 está conectado al compresor 502 a través de un conducto de aspiración de vapor 504, y el compresor 502 está conectado al condensador 506 a través de un conducto de vapor comprimido, designado 505. El sistema de las dos (o más etapas) comprende una salida 522 y una entrada 520. La salida 522 y la entrada 520 están conectadas a un intercambiador de calor 598, que puede estar acoplado a una zona a calentar. Normalmente, esto tiene lugar en el lado del cliente y la zona que hay que calentar es un disipador de calor, tal como un dispositivo de extracción de aire en el ejemplo de una aplicación de refrigeración o un dispositivo de calefacción en el ejemplo de un dispositivo de calefacción.

Además, la entrada 310 en el sistema 300 y la salida 312 desde el sistema 300 también están acopladas a un intercambiador de calor 398, que a su vez puede estar normalmente acoplado en el lado del cliente a una zona 308 que hay que enfriar. En el ejemplo de una aplicación de refrigeración para la bomba de calor, la zona que hay que refrigerar es una sala que debe enfriarse, tal como una sala de ordenadores, una sala de procesos, etc. En el ejemplo de una aplicación de calefacción para la bomba de calor, la zona que hay que enfriar sería una zona ambiental, por ejemplo, aire en el caso de una bomba de calor de fuente de aire, tierra en el caso de una bomba de calor con colectores de tierra o una zona de aguas subterráneas/marinas/salmueras de la que debe extraerse calor para calefacción.

El acoplamiento entre las dos etapas de la bomba de calor puede tener lugar en función de la realización. Si el acoplamiento se produce de forma que una etapa es una etapa "fría" o "caja fría", la segunda etapa es la etapa "caliente" o "caja caliente". Esta designación se debe al hecho de que las temperaturas en los elementos respectivos son más frías en la primera etapa que en la segunda cuando ambas etapas están en funcionamiento.

Una característica particularmente ventajosa de la presente invención es el hecho de que los condensadores de la segunda etapa y de cualquier otra etapa presente pueden estar todos conectados a un mismo colector de gas o a una misma carcasa 330 de colector de gas. Por ejemplo, la Fig. 4 muestra que el conducto de suministro de gas externo 325 del primer condensador 306 está acoplado a la carcasa 330. Además, otro conducto de suministro de gas externo 525 procedente del segundo condensador 506 también está acoplado a la entrada 334. Se prefiere acoplar el recipiente frío o el condensador del recipiente frío, por ejemplo, la primera etapa, es decir, el condensador 306 más arriba en la carcasa 330 del colector de gas que el condensador de la segunda etapa, es decir, el recipiente caliente. Esto garantiza que en el colector de gas quede la mayor distancia posible para la condensación y el enriquecimiento de gas externo, donde pueden producirse los mayores problemas de gas externo. El vapor de trabajo mezclado con gas externo puede fluir desde la entrada 334 más allá del flujo de fluido de trabajo desde la entrada 338 hasta la salida 340 más tiempo que el flujo de vapor de trabajo y gas externo desde el conducto de suministro de gas externo 325. Sin embargo, dependiendo de la implementación, todos los conductos de suministro de gas externos también pueden ser acoplados en la parte inferior, es decir, a través de la entrada única 334, si la carcasa 330 del colector de gas deja espacio suficiente. Además, la Fig. 4 muestra que el fluido de trabajo para el colector de gas se toma de dos etapas de la bomba de calor en el punto más frío de todo el sistema, a saber, en la salida 312 del evaporador 300 de la primera etapa, que está acoplado al intercambiador de calor 398. Aunque no se muestra en la Fig. 4, la bomba 314 de la Fig. 1B se dispondría normalmente entre el ramal 352 y el ramal 350. No obstante, también pueden seleccionarse versiones alternativas.

También debe tenerse en cuenta que el desvío del fluido de trabajo hacia el colector de gas es inferior o igual al 1 % del flujo principal, es decir, del flujo total desde el evaporador 1 300 hasta el intercambiador de calor 398, y es preferentemente incluso inferior o igual al 1 %<o>.

Lo mismo se aplica a la toma de vapor del condensador a través del conducto de alimentación 325 o 525. En este caso, la sección transversal del conducto que va del condensador a la carcasa 330 se configura normalmente de tal modo que un máximo del 1 % del flujo principal de gas se ramifique hacia el condensador o, preferentemente, incluso menos o igual al 1%del flujo de gas que entra en el condensador. Sin embargo, dado que el control completo tiene lugar automáticamente debido a la diferencia de presión del condensador respectivo en el colector de gas, el dimensionamiento exacto no es esencial para la funcionalidad.

La Fig. 6 muestra un licuefactor, en donde el licuefactor de la Fig. 6 tiene una zona de inyección de vapor 102 que se extiende completamente alrededor de la zona de condensación 100. En particular, en la Fig. 6 se muestra una parte de un licuefactor, que tiene un fondo de condensador 200. Sobre el fondo del licuefactor se dispone una sección de carcasa del licuefactor 202, que en la ilustración de la Fig. 6 se dibuja transparente, pero que no tiene que ser necesariamente de naturaleza transparente, sino que puede estar hecha, por ejemplo, de plástico, aluminio fundido a presión o algo similar. La parte lateral de la carcasa 202 descansa sobre una junta de goma 201 para conseguir un buen sellado con el fondo 200. Además, el licuefactor comprende una salida de líquido 203 y una entrada de líquido 204, así como una entrada de vapor 205 dispuestas centradas en el licuefactor, que en la Fig. 6 se estrecha de abajo arriba. Cabe señalar que la Fig. 6 muestra la dirección de instalación deseada real de una bomba de calor y un licuefactor de esta bomba de calor, por lo que el evaporador de una bomba de calor está dispuesto debajo del licuefactor en esta dirección de instalación en la Fig. 6. La zona de condensación 100 está delimitada exteriormente por un objeto delimitador 207 en forma de cesta que, al igual que la parte exterior de la carcasa 202, es transparente y normalmente tiene una configuración en forma de cesta.

Además, se dispone una rejilla 209, que está realizada para soportar cuerpos de relleno, que no se muestran en la Fig. 6. Como se puede ver en la Fig. 6, la cesta 207 sólo se extiende hacia abajo hasta cierto punto. La cesta 207 está configurada para ser permeable al vapor con el fin de alojar elementos de relleno, tal como los denominados anillos Pall. Estos rellenos se introducen en la zona de condensación, únicamente dentro de la cesta 207, pero no en la zona de inyección de vapor 102. Sin embargo, los rellenos también se llenan tan alto fuera de la cesta 207 que la altura de los rellenos se extiende hasta el límite inferior de la cesta 207 o ligeramente por encima.

El licuefactor de la Fig. 6 comprende un alimentador de fluido de trabajo, que está formado en particular por el alimentador de fluido de trabajo 204, que, como se muestra en la Fig. 6, está dispuesto enrollado alrededor del alimentador de vapor en forma de serpentín ascendente, por una zona de transporte de líquido 210 y por un elemento distribuidor de líquido 212, que está formado preferentemente como una placa perforada. En particular, el alimentador de fluido de trabajo está configurado para introducir el fluido de trabajo en la zona de condensación.

Además, también se proporciona un alimentador de vapor que, como se muestra en la Fig. 6, se compone preferentemente de la zona de alimentación cónica en forma de embudo 205 y la zona de alimentación de vapor superior 213. En la zona del conducto de vapor 213 se usa preferentemente una rueda de un compresor radial y la compresión radial hace que el vapor sea aspirado hacia arriba desde abajo a través de la alimentación 205 y, a continuación, debido a la compresión radial por la rueda radial, ya se desvía hacia fuera 90 grados en cierta medida, es decir, de un flujo de abajo hacia arriba a un flujo del centro hacia fuera en la Fig. 6 con respecto al elemento 213.

En la Fig. 6 no se muestra un deflector adicional, que desvía el vapor que ya ha sido desviado hacia el exterior otros 90 grados, para luego guiarlo desde arriba hacia el hueco 215, que hasta cierto punto representa el inicio de la zona de inyección de vapor, que se extiende lateralmente alrededor de la zona de condensación. Por lo tanto, el alimentador de vapor es preferentemente de forma anular y está provisto de un hueco anular para alimentar el vapor que hay que condensar, formándose la alimentación del fluido de trabajo dentro del hueco anular.

Se hace referencia a la Fig. 7 a título ilustrativo. La Fig. 7 muestra una vista desde abajo de la "zona de cubierta" del condensador de la Fig. 6. En particular, se muestra esquemáticamente desde abajo la placa perforada 212, que actúa como elemento de distribución del líquido. La abertura de entrada de vapor 215 se muestra esquemáticamente, y puede verse en la Fig. 7 que la abertura de entrada de vapor es sólo anular, de tal manera que no se introduce vapor que haya que condensar en la zona de condensación directamente desde arriba o directamente desde abajo, sino sólo alrededor de los lados. Esto significa que por los orificios de la placa distribuidora 212 sólo circula líquido, pero no vapor. El vapor sólo es "aspirado" lateralmente hacia la zona de condensación debido al líquido que ha atravesado la placa perforada 212. La placa distribuidora de líquido puede ser de metal, plástico o un material similar y puede configurarse con diferentes patrones de orificios. Además, tal como se muestra en la Fig. 6, se prefiere proporcionar un límite lateral para el líquido que fluye fuera del elemento 210, estando este límite lateral designado como 217. Esto garantiza que el líquido, que ya sale del elemento 210 con un remolino debido a la alimentación curvada 204 y se distribuye desde el interior hacia el exterior del distribuidor de líquido, no salpique por el borde hacia la zona de inyección de vapor, a menos que el líquido ya haya goteado a través de los orificios de la placa del distribuidor de líquido y se haya condensado con vapor.

La Fig. 5 muestra una bomba de calor completa en una vista en sección, que comprende tanto el fondo 108 del evaporador como el fondo 106 del condensador. Como se muestra en la Fig. 5 o también en la Fig. 1, el fondo del condensador 106 tiene una sección transversal cónica desde una entrada para el fluido de trabajo a vaporizar hasta una abertura de aspiración 115, que está acoplada al compresor o motor 110, donde el rodete radial del motor, usado preferentemente, aspira así el vapor generado en la cámara de vaporización 102.

La Fig. 5 muestra una sección transversal de la bomba de calor completa. En particular, un separador de gotas 404 está dispuesto dentro del fondo del condensador. Este separador de gotas consta de paletas individuales 405. Para garantizar que el separador de gotas permanezca en su sitio, estos álabes se insertan en las ranuras correspondientes 406, que se muestran en la Fig. 5. Estas ranuras están dispuestas en el fondo del condensador en una zona orientada hacia el fondo del evaporador en el interior del fondo del evaporador. Además, el fondo del condensador también dispone de diversos elementos de guía que se pueden realizar en forma de varillas o de lengüetas para sujetar las mangueras destinadas, por ejemplo, al suministro de agua del condensador, es decir, que se fijan a las secciones correspondientes y conectan los puntos de alimentación del suministro de agua del condensador. Dependiendo de la realización, este suministro de agua del condensador 402 se puede configurar tal como se muestra en las Figs. 6 y 7 en las cifras de referencia 102, 207 a 250. Además, el condensador dispone preferentemente de una disposición de distribución del líquido de condensación que tiene dos o más puntos de alimentación. Por lo tanto, un primer punto de alimentación está conectado a una primera sección de alimentación de un condensador. Un segundo punto de alimentación está conectado a una segunda sección de la alimentación del condensador. Si hay más puntos de alimentación para el dispositivo de distribución de líquido del condensador, la alimentación del condensador se dividirá en más secciones.

De este modo, la zona superior de la bomba de calor de la Fig. 5 puede ser realizada del mismo modo que la zona superior de la Fig. 6, en el sentido de que el suministro de agua del condensador tiene lugar a través de la placa perforada de la Fig. 6 y la Fig. 7, de modo que se obtiene agua del condensador 408 que gotea hacia abajo, en la que el vapor de trabajo 112 se introduce de manera preferente lateralmente, de modo que se puede conseguir la condensación de flujo cruzado, que permite un rendimiento especialmente elevado. Como también se muestra en la Fig. 6, la zona de condensación puede estar provista de un relleno meramente opcional, en el que el borde 207, que también se designa 409, permanece libre de cuerpos de relleno u objetos similares, con el efecto de que el vapor de trabajo 112 todavía puede penetrar lateralmente en la zona de condensación no sólo en la parte superior, sino también en la parte inferior. El conducto límite imaginario 410 pretende ilustrar esto en la Fig. 5. En el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 5, sin embargo, toda la zona del condensador está formada por su propio fondo de condensador 200, que está dispuesto sobre un fondo de evaporador.

Con referencia a la Fig. 9, se describe a continuación una bomba de calor según el segundo aspecto, que se puede usar por separado del primer aspecto descrito hasta ahora o además del primer aspecto. La bomba de calor según el segundo aspecto comprende un condensador 306, que puede estar configurado del mismo modo que el condensador descrito anteriormente para condensar el vapor de trabajo calentado o comprimido suministrado al condensador 306 a través del conducto de vapor de trabajo calentado 305. Sin embargo, según el segundo aspecto, el condensador 306 comprende ahora una cámara colectora de gas externo 900 dispuesta en el condensador 306. La cámara colectora de gas externo comprende una superficie de condensación 901a, 901b, que está más fría que una temperatura del vapor de trabajo que hay que condensar durante el funcionamiento. Además, la cámara de recogida de gases externos 900 comprende un tabique 902 dispuesto entre la superficie de condensación 901a, 901b y una zona de condensación 904 en el condensador 306. Además, se proporciona un dispositivo de eliminación de gas externo 906, que se acopla a la cámara colectora de gas externo 900, por ejemplo a través del conducto de suministro de gas externo 325, con el fin de eliminar el gas externo de la cámara colectora de gas externo 900. El dispositivo de descarga de gas externo 906 comprende, por ejemplo, una combinación de una bomba, tal como la bomba 342, un conducto de admisión 371 y un conducto de descarga 372, tal como se describe en la Fig. 1B. En este caso, el gas exterior se extraería directamente al exterior.

Alternativamente, el dispositivo de eliminación de gas externo 906 está realizado como un colector de gas, con la carcasa y la entrada/salida como se describe con referencia a la Fig. 1B, Fig. 2A, Fig. 2B, Fig. 3, Fig. 4. En este caso, el dispositivo de eliminación de gas externo también incluiría el colector de gas además de la bomba 342, el conducto de aspiración 371 y el conducto de descarga 372. Esto representaría una especie de extracción "indirecta" de gas externo, en la que el gas externo ya enriquecido de la cámara colectora de gas externo se introduce primero en el colector de gas junto con el vapor de trabajo, donde el enriquecimiento del gas externo aumenta por la condensación adicional del vapor de trabajo hasta que es extraído a continuación por la bomba. La combinación de los aspectos primero y segundo de la presente invención representa, por lo tanto, un enriquecimiento en dos etapas del gas externo hasta cierto punto, es decir, un primer enriquecimiento en la cámara colectora de gas externo 900 y un segundo enriquecimiento en la cámara de enriquecimiento de gas externo 358 del colector de gas de la Fig. 1B, antes de que el gas externo sea extraído a continuación. Alternativamente, sin embargo, también puede tener lugar un enriquecimiento de gas externo de una sola etapa, a saber, ya sea a través de la cámara colectora de gas externo 900 de la Fig. 9, desde la cual tiene lugar entonces la extracción directamente, es decir, sin un colector de gas intermedia con carcasa de colector de gas 330, o, alternativamente, a través de la extracción desde el condensador 306 sin cámara colectora de gas externo 900, tal como se ha descrito con referencia a la Fig. 1B, por ejemplo.

Sin embargo, debido al enriquecimiento óptimo del gas externo y a las simplificaciones asociadas con respecto al llenado y la eliminación del vapor de trabajo extraído, se prefiere elegir la variante de dos etapas, es decir, la combinación del aspecto 1 y el aspecto 2 de la presente invención.

La Fig. 10 muestra una disposición esquemática de una bomba de calor con una configuración entrelazada, tal como se muestra por ejemplo en la Fig. 1 y en la Fig. 5. En particular, la cámara del evaporador 102 está dispuesta dentro de la cámara de condensación 104. El vapor, tras ser comprimido por un motor no representado en la Fig. 10, se introduce lateralmente, como se muestra en 112, en la zona de condensación 904 a través de un alimentador de vapor 1000. Además, se muestra en sección transversal una partición 902, que en el ejemplo de realización mostrado en la Fig. 10 tiene una forma aproximadamente frustocónica, que separa la zona de condensación 904 de la superficie de condensación 106, formada por el fondo del condensador, y de la superficie de condensación adicional 901b, formada por la alimentación de agua o líquido de condensación 402. El resultado es la cámara colectora de gas externo 900 entre el tabique 902, por un lado, y la superficie 106, que también corresponde a la superficie de condensación 901a de la Fig. 9, y la zona superior 901b del suministro de agua 402, que representa una zona calmada en comparación con las condiciones de la zona de condensación 904.

La partición 901a tiene una temperatura inferior a la temperatura del vapor saturado en el condensador en el lado que da al condensador. Además, la pared de separación 901a del lado que está orientado hacia al evaporador tiene una temperatura superior a la temperatura de vapor saturado que prevalece en él. Esto garantiza que la boca de aspiración o el canal de vapor estén secos y que no haya gotas de agua en el vapor, especialmente cuando se activa el motor del compresor. De este modo se evita que la rueda del impulsor resulte dañada por el goteo de vapor.

En particular, el suministro de vapor de agua permite una entrada constante de vapor de agua 112, con una entrada típica de al menos 1 I de vapor de agua por segundo. La presión del vapor de agua es igual o superior a la presión de vapor saturado resultante del agua del condensador suministrada por el suministro de agua 402, que también se designa como 1002 en la Fig. 10. Normalmente, por aquí circulan al menos 0,1 l/s de fluido de trabajo de condensación 1002. El líquido de condensación fluye o cae preferentemente de la forma más turbulenta posible y la mayor parte del vapor de agua 112 suministrado ya se condensa en el agua en movimiento. Por tanto, el vapor de agua desaparece en el agua y el gas externo permanece. El tabique 902 drena el agua condensada y el agua de entrada hacia abajo y, al mismo tiempo, proporciona la zona calmada a través de la cual se crea la cámara colectora de gas exterior 900. Esta zona se forma bajo el tabique 902. Aquí es donde tiene lugar el enriquecimiento de gas externo.

En la Fig. 11 se ofrece una representación funcional. En particular, se muestra aquí que una pequeña porción del vapor de agua fluye hacia el suministro de vapor de agua fría 901b para condensarse allí. Preferentemente, esta zona 901b del suministro de agua, en la que el fluido de trabajo que hay que calentar en el condensador, que puede ser agua pero no necesariamente tiene que serlo, es el punto relativamente frío en el condensador. Esta entrada de vapor de agua también está hecha preferentemente de metal, que tiene una buena conductividad térmica, de modo que la pequeña cantidad de vapor de agua 1010 que fluye hacia arriba en el espacio calmado, es decir, en el espacio externo de recogida de gas, "ve" una "superficie fría". Al mismo tiempo, sin embargo, hay que señalar que la pared de la boca de aspiración del evaporador, designada como 901a, también está relativamente fría. Aunque esta pared es preferentemente de plástico, que tiene un coeficiente de conductividad térmica relativamente bajo debido a su mayor facilidad de moldeado, la cámara del evaporador 102 es, sin embargo, casi la zona más fría de toda la bomba de calor. Esto significa que el vapor de agua 1010, que normalmente entra en la cámara de recogida de gas exterior a través de un hueco 1012, también ve un sumidero frío en la pared lateral 901a, que motiva la condensación del vapor de agua. Este flujo de vapor de agua, simbolizado por la flecha 1010 en la Fig. 11, transporta átomos de gas externo a la cámara de recogida de gas externo. Por tanto, el gas externo es arrastrado y, al no poder condensarse, se acumula en toda la zona calmada.

Si se detiene la condensación, la proporción de gas externo y, por lo tanto, la presión parcial, es mayor. Entonces, o cuando la condensación ya está disminuyendo, es necesario que el dispositivo de extracción de gas externo extraiga el gas externo, por ejemplo mediante una bomba de vacío conectada que lo extrae de la zona pacificada, es decir, de la cámara de recogida de gas externo. Esta extracción puede ser regulada, continua o controlada. Las posibles variables medidas son la presión, la temperatura en el punto de condensación, una diferencia de temperatura entre el suministro de agua y el punto de condensación, un aumento de la presión de impulsión para todo el proceso de condensación hasta la temperatura de salida del agua, etc. Todas estas variables se pueden usar para el control. Todas estas variables se pueden usar para el control. Sin embargo, también se pueden controlar simplemente mediante un control de intervalo de tiempo, que enciende la bomba de vacío durante un determinado periodo de tiempo y luego la vuelve a apagar.

La Fig. 12 muestra una representación más detallada de una bomba de calor con un condensador que comprende la pared de separación, basada en la bomba de calor mostrada en sección transversal en la Fig. 5. En particular, se muestra de nuevo en sección transversal el tabique 902, que separa la cámara colectora de gas externo 900 de la zona de condensación 408 o 904, detal modo que se crea una zona, a saber, la cámara colectora de gas externo 900, en la que prevalece un "clima calmado" en comparación con la otra zona de condensación, en la que entra el flujo de vapor de agua 1010, que al mismo tiempo arrastra gas externo presente en la zona de condensación. Además, se proporciona una manguera 325 como dispositivo de succión. La manguera de aspiración 325 se dispone preferentemente en la parte superior de la cámara externa de recogida de gases, como se indica en 1020, donde el extremo de la manguera se dispone en la cámara colectora de gases externos. Las paredes de la cámara colectora de gases externos están formadas por la superficie de condensación 901a con respecto a un lado, por la sección de suministro de agua 901b hacia la parte superior y por el tabique 902 con respecto al otro lado. La manguera 325, es decir, la descarga de gas externo, se conduce preferentemente a través del fondo del evaporador, pero de tal manera que la manguera no pase a través del evaporador, en el que prevalece una presión particularmente baja, sino que lo sobrepase. Además, el condensador está configurado para que haya un cierto nivel de líquido de condensación. Sin embargo, la altura de este nivel es tal que el tabique 902 está distanciado del nivel alrededor del hueco 1012 de la Fig. 11, de modo que el flujo de vapor de agua 1010 puede entrar en la cámara de recogida de gas exterior.

Preferentemente, en los ejemplos de realización mostrados en las Figs. 9 a 12, la partición 902 está sellada en la parte superior, de tal modo que el suministro de fluido de trabajo o "agua" 402 sólo suministra fluido de trabajo a la zona de condensación 904, pero no a la zona calmada. Sin embargo, en otros ejemplos de realización, este cierre no tiene por qué ser especialmente hermético. Un cierre suelto es suficiente para permitir el desarrollo de la zona calmada. Se crea una zona más tranquila en la cámara colectora de gas externo en comparación con la cámara de condensación por el hecho de que se introduce menos fluido de trabajo en la cámara colectora de gas externo que en la zona de condensación, de modo que el entorno allí es menos turbulento que fuera de la pared divisoria. Por lo tanto, el suministro de agua podría diseñarse de forma que se siga introduciendo algo de agua en la cámara colectora de gas externo para lograr una condensación eficaz del vapor de agua, que fluye hacia la cámara colectora de gas externo, tal como se muestra esquemáticamente en 1010, llevándose consigo el gas externo. Sin embargo, la cámara colectora de gas externo debe ser lo suficientemente silenciosa como para permitir que el gas externo se acumule allí y no vuelva a salir por debajo de la pared de separación contra el flujo 1010 y se redistribuya de forma no deseada en el condensador.

Tal como se muestra adicionalmente en la Fig. 12, el dispositivo de eliminación de gas externo 906 está configurado para funcionar basándose en variables de control correspondientes 1030 y para eliminar gas externo enriquecido de la cámara de recolección de gas externo 900 hacia el exterior o hacia un colector de gas adicional, tal como se indica en 1040.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Bomba de calor, con las siguientes características: un condensador (306) para condensar el vapor de trabajo comprimido; un colector de gas que está acoplado al condensador (306) mediante un suministro de gas externo (325) y que tiene las siguientes características: una carcasa (330) con una entrada de suministro de gas externo (332); un conducto de suministro de fluido de trabajo (338) en la carcasa (330); y un conducto de descarga de fluido de trabajo (340) en la carcasa (330); y una bomba de gas (342) para bombear gas fuera de la carcasa (330), en donde la carcasa (330), el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) están configurados de tal manera que durante el funcionamiento tiene lugar en la carcasa (330) un flujo de fluido de trabajo (344) desde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) al conducto de descarga de fluido de trabajo (340), en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está acoplado a la bomba de calor para conducir, durante el funcionamiento de la bomba de calor, fluido de trabajo que está más frío que un vapor de trabajo que se condensará en el condensador (306), en donde la carcasa (330) está dispuesta en sentido vertical o en sentido oblicuo en la dirección de funcionamiento, en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está dispuesto por encima del conducto de descarga de fluido de trabajo (340), y en donde la entrada de suministro de gas externo (332) está dispuesta por debajo del conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y por encima del conducto de descarga de fluido de trabajo (340).
2. Bomba de calor según la reivindicación 1, que comprende además las siguientes características: un evaporador (300) para vaporizar el fluido de trabajo con una entrada (310) para el fluido de trabajo que debe enfriarse y una salida (312) para el fluido de trabajo enfriado, en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) están ambos acoplados a la entrada (310) del evaporador (300) o a la salida (312) del evaporador (300), o en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está acoplado a la entrada (310) del evaporador (300) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) está acoplado a la salida (312) del evaporador (300) o viceversa.
3. Bomba de calor según la reivindicación 2, en la que una bomba (314) está dispuesta en la entrada (310) al evaporador (300) o en la salida (312) del evaporador (300), y en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está acoplado aguas abajo de la bomba (314) en la dirección del flujo y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) está acoplado aguas arriba de la bomba (314) en la dirección del flujo hacia la entrada (310) o la salida (312) del evaporador (300).
4. Bomba de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en la que está previsto un evaporador (300) que está acoplado a un intercambiador de calor (398), teniendo el intercambiador de calor (398) una entrada a una zona que hay que enfriar y un retorno desde la zona que hay que enfriar, en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) están ambos acoplados a la entrada de la zona que hay que enfriar o al retorno de la zona que hay que enfriar, o en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está acoplado a la entrada de la zona que hay que enfriar y el conducto de descarga de fluido de trabajo está acoplado al retorno de la zona que hay que enfriar o viceversa.
5. Bomba de calor según la reivindicación 4, en la que una bomba (314) está dispuesta en la entrada de la zona que hay que enfriar o en la salida de la zona que hay que enfriar, y en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está dispuesto aguas abajo de la bomba (314) en la dirección de flujo y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) está dispuesto aguas arriba de la bomba (314) en la dirección de flujo.
6. Bomba de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa (330) o el conducto de descarga del fluido de trabajo (340) están configurados para mantener un nivel (391) de fluido de trabajo líquido en la carcasa (330) por encima de la descarga del fluido de trabajo (340) durante el funcionamiento de la bomba de calor, de tal modo que una zona de fluido de trabajo líquido está dispuesta entre la entrada de suministro de gas externo (332) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) durante el funcionamiento, o bien en la que la carcasa (330) está dispuesta en sentido vertical o en sentido oblicuo en la dirección de funcionamiento, en donde el conducto de suministro del fluido de trabajo (338) está dispuesto por encima del conducto de descarga del fluido de trabajo (340), o bien en la que el colector de gas tiene una cámara de enriquecimiento de gas externo (358) que está dispuesta por encima del conducto de suministro de fluido de trabajo (338), y en donde la bomba de gas (342) está acoplada a la cámara de enriquecimiento de gas externo (358) para bombear el gas fuera de la cámara de enriquecimiento de gas externo (358), o bien en la que el colector de gas está configurado para que el vapor de trabajo procedente de la entrada de suministro de gas externo (332) pueda condensarse directamente con el flujo de fluido de trabajo (344).
7. Bomba de calor según la reivindicación 1, en la que el colector de gas comprende un elemento de comunicación (390) que es enfriado por el flujo de fluido de trabajo (344), estando el elemento de comunicación (390) dispuesto en la carcasa (330) de tal manera que el vapor de trabajo procedente de la entrada de suministro de gas externo (332) pueda condensarse en una superficie enfriada del elemento de comunicación (390), en la que el elemento de comunicación (390) es un tubo en el que se inserta el conducto de suministro del fluido de trabajo (338), y en la que el tubo (390) está abierto en su extremo inferior y está sumergido en un nivel (391) de fluido de trabajo, de tal modo que el fluido de trabajo condensado en la superficie del tubo (390) corre hacia el nivel de fluido de trabajo.
8. Bomba de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa (330) tiene forma alargada y está rellena de material de empaquetadura para obtener un flujo turbulento de fluido de trabajo (344) durante el funcionamiento.
9. Bomba de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa (330) y/o el conducto de descarga del fluido de trabajo (340) están configurados para mantener un nivel (391) de fluido de trabajo líquido en la carcasa (330) por encima del conducto de descarga del fluido de trabajo (340) durante el funcionamiento de la bomba de calor, en donde, durante el funcionamiento, una zona de fluido de trabajo líquido está dispuesta entre la entrada de suministro de gas externo (332) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340), y en donde, en funcionamiento, el flujo de fluido de trabajo (344) y el vapor de trabajo condensado, que se condensa debido al flujo de fluido de trabajo (344), que consiste en una mezcla gaseosa de vapor de fluido de trabajo y gas externo que puede suministrarse a través de la entrada de suministro de gas externo (332), discurren hacia el nivel de fluido de trabajo líquido (391).
10. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además las siguientes características: una primera etapa de la bomba de calor que comprende el condensador (306); una segunda etapa de la bomba de calor que comprende un condensador (506) adicional, en la que la carcasa (330) del colector de gas tiene una entrada de suministro de gas externo (334) adicional que está acoplada al otro condensador (506) de la segunda etapa de la bomba de calor.
11. Bomba de calor según la reivindicación 10 en la que la primera etapa de la bomba de calor y la segunda etapa de la bomba de calor están acopladas a la zona que hay que enfriar y a la zona que hay que calentar de tal manera que, en funcionamiento, la segunda etapa de la bomba de calor tiene una temperatura en el condensador adicional (506) más alta que la presente en el condensador (306) de la primera etapa de la bomba de calor.
12. Bomba de calor según cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11, en la que la entrada de suministro de gas externo (332), que está acoplada al condensador (306) de la primera etapa de la bomba de calor, está dispuesta en una posición de funcionamiento por encima de la entrada de suministro de gas externo (334) adicional, que está acoplada al condensador (506) adicional de la segunda etapa a través de un conducto de suministro de gas externo (525).
13. Bomba de calor según una de las reivindicaciones anteriores, en la que la carcasa (330) del colector de gas tiene una longitud mínima de 10 cm, o en la que la carcasa (330) tiene forma tubular y tiene un diámetro de al menos 25 mm en una zona del flujo del fluido de trabajo (344) y de al menos 50 mm en una cámara de enriquecimiento de gas externo (358), o bien en la que el colector de gas está configurado para que el flujo de fluido de trabajo (344) sea al menos inferior o igual al 1 % de un flujo principal de salida de un evaporador (300) o al menos inferior o igual al 1 % de un flujo principal de entrada en el evaporador (300), o bien en la que el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está acoplado a la bomba de calor para conducir, en funcionamiento de la bomba de calor, fluido de trabajo más frío que una temperatura asociada a una presión de vapor saturado de un vapor de trabajo que se condensará en el condensador (306), o bien en la que el colector de gas tiene una zona de enfriamiento a través de la cual pasa el flujo de fluido de trabajo (344), siendo enfriado en la zona de enfriamiento el fluido de trabajo que pasa.
14. Procedimiento de funcionamiento de una bomba de calor que tiene un condensador (306) para condensar vapor de trabajo comprimido; un colector de gas acoplado al condensador (306) mediante un suministro de gas externo (325) y que tiene las siguientes características: una carcasa (330) con una entrada de suministro de gas externo (332); un conducto de suministro de fluido de trabajo (338) en la carcasa (330); y un conducto de descarga de fluido de trabajo (340) en la carcasa (330); y una bomba de gas (342) para bombear gas desde la carcasa (330), que comprende los pasos siguientes: Generar un flujo de fluido de trabajo (344) desde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) hasta el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) en la carcasa (330), y Conducir fluido de trabajo a la carcasa (330) que está más frío que un vapor de trabajo que hay que condensar en el condensador (306), en donde la carcasa (330) está dispuesta en sentido vertical u oblicuo en la dirección de funcionamiento, en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está dispuesto por encima del conducto de descarga de fluido de trabajo (340), y en donde la entrada de suministro de gas externo (332) está dispuesta por debajo del conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y por encima del conducto de descarga de fluido de trabajo (340).
15. Procedimiento de fabricación de una bomba de calor que comprende: un condensador (306) para condensar vapor de trabajo comprimido; un colector de gas acoplado al condensador (306) mediante un suministro de gas externo (325) y que tiene las siguientes características: una carcasa (330) que tiene una entrada de suministro de gas externo (332); un conducto de suministro de fluido de trabajo (338) en la carcasa (330); y un conducto de descarga de fluido de trabajo (340) en la carcasa (330); y una bomba de gas (342) para bombear gas desde la carcasa (330), que comprende los pasos siguientes: Configurar la carcasa (330), el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) de tal manera que, en uso, en la carcasa (330) tenga lugar un flujo de fluido de trabajo (344) desde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) hasta el conducto de descarga de fluido de trabajo (340) , y Acoplar el conducto de alimentación del fluido de trabajo (338) a la bomba de calor de tal manera que, durante el funcionamiento de la bomba de calor, pase a través de la carcasa (330) un fluido de trabajo más frío que un vapor de trabajo que hay que condensar en el condensador (306), estando la carcasa (330) dispuesta en sentido vertical u oblicuo en la dirección de funcionamiento, en donde el conducto de suministro de fluido de trabajo (338) está dispuesto por encima del conducto de descarga de fluido de trabajo (340), y en donde la entrada de suministro de gas externo (332) está dispuesta por debajo del conducto de suministro de fluido de trabajo (338) y por encima del conducto de descarga de fluido de trabajo (340).

Fig. 1A 302

T;aus Fig. 1B

5

Zona que hay que calentar

Fig. 4