ES2257105T3 - Sistema de bomba de calor que combina un ciclo de amoniaco con un ciclo de dioxido de carbono. - Google Patents
Sistema de bomba de calor que combina un ciclo de amoniaco con un ciclo de dioxido de carbono.Info
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Abstract
Un sistema de bomba de calor (1) para realizar la refrigeración, comprendiendo dicho sistema de bomba de calor (1) la combinación de: un ciclo de amoníaco (2) que utiliza amoníaco como un medio de trabajo; y un ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) que utiliza dióxido de carbono como un medio de trabajo, incluyendo dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) un evaporador (9) para evaporar el medio de dióxido de carbono para realizar la refrigeración, y un condensador de cascada (7) para refrigerar y licuar el medio de dióxido de carbono a través del medio de amoníaco, caracterizado porque dicho evaporador (9) está dispuesto a un nivel más bajo que el de dicho condensador de cascada (7), de manera que se genera una diferencia de cabeceras de fluido entre el medio de dióxido de carbono en dicho evaporador (9) y el medio de dióxido de carbono en dicho condensador de cascada (7); en el que la circulación del medio de dióxido de carbono se consigue en dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) sin incorporar un compresor por dicha diferencia de las cabeceras de fluido y por refrigeración del medio de dióxido de carbono por dicho condensador de cascada (7), a través del cual circula dicho ciclo de amoníaco durante una operación de refrigeración sin comprimir el medio de dióxido de carbono, de manera que el medio de dióxido de carbono es calentado y vaporizado en dicho evaporador (9), para realizar de esta manera la refrigeración deseada; en el que la circulación del medio de dióxido de carbono en dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) debido a la diferencia de las cabeceras de fluido, es soportada adicionalmente por evaporación del medio de dióxido de carbono en dicho evaporador (9).
Description
Sistema de bomba de calor que combina un ciclo de
amoníaco con un ciclo de dióxido de carbono.
La presente invención se refiere a un sistema de
bomba de calor para la que se emplean medios naturales. Más
particularmente, la particularmente, la presente invención se
refiere a un sistema de bomba de calor que utiliza medios
naturales, tales como amoníaco y dióxido de carbono y que cumple al
mismo tiempo una utilidad económica.
Recientemente se han tomado resoluciones en
Montreal (Protocolo de Montreal) y Kyoto (Kyoto Protocol to the
United Nations Framework Convention on Climate Change), cuyo
objetivo es el desuso o reducción de varios tipos de refrigerantes,
tales como clorofluorocarburo (CFC), fluorocarburo clorhídrico (CFC)
o carburo fluorhídrico (HFC), con el fin de prevenir la destrucción
de la capa de ozono alrededor de la tierra o calentamiento global.
En Japón, el CFC, CFC y HFC se designan de forma abreviada
colectivamente como gas "flon", referidos, respectivamente,
como "flon específico", "flon designado" y "flon
alternativo", y su restricción está ahora en desarrollo. El CFC
no se utiliza desde finales de 1995. Está programado que el GCFC
debe de utilizarse en 2020. Además, las emisiones de HFC a la
atmósfera han sido limitadas fuertemente. Por consiguiente, ha
resultado necesario que el sistema de bombeo de calor en las
instalaciones de refrigeración y de aire acondicionado utilicen
medios naturales (fluido de trabajo), tales como amoníaco, dióxido
de carbono, aire o agua.
Sin embargo, el uso de amoníaco está restringido
en muchos casos debido a su toxicidad. Por ejemplo, cuando se
utiliza amoníaco para un circuito refrigerador que tiene un
evaporador incorporado en un refrigerador de un supermercado o en
un equipo de aire acondicionado de un hotel, puesto que lo
visitarían individuos no especificados, surgiría la dificultad de
la seguridad y del uso económico del amoníaco.
Por otra parte, cuando se utiliza gas dióxido de
carbono como el medio, debido a su temperatura crítica baja
(31,1ºC) y su presión de saturación alta a temperatura normal (por
ejemplo, aproximadamente a 75 kg/cm^{2} (abs) a 31,1ºC), el
dióxido de carbono tiene el punto desfavorable de la falta eficacia
cuando se utiliza para refrigerador de aire acondicionado, cuya
temperatura de evaporación es relativamente alta. Además, cuando se
requiere el compresor para solucionar el problema descrito
anteriormente, los aparatos o instrumentos relacionados deberían
proveerse con una duración fuerte a la presión, por lo que el
sistema se volvería más pesado y más costoso. De acuerdo con ello,
aunque ha sido posible teóricamente proporcionar un sistema de bomba
de calor innovador, tal como un sistema de refrigeración de dos
fases que utiliza amoníaco y dióxido de carbono, puesto que el uso
real implicaría problemas de peso pesado y coste alto, este tipo de
sistema de bomba de calor no se utiliza en la práctica.
A la luz de los antecedentes técnicos y los
problemas descritos anteriormente, un objeto de la presente
invención es proporcionar un sistema de bomba de calor capaz de
refrigerar (refrigeración) y de calefacción, utilizando la
combinación de amoníaco y dióxido de carbono. Además, puesto que se
conoce que el amoníaco y el dióxido de carbono son medios
naturales, que existen en el entorno natural y son reciclables
orgánicamente, otro objeto de la presente invención es proporcionar
un sistema de bomba de calor, que soluciona los problemas de la
toxicidad con respecto a amoníaco así como a la alta presión crítica
a temperatura normal con respecto al dióxido de carbono, y al mismo
tiempo proporcionar la utilidad suficiente a coste más bajo.
El documento DE-4315924A describe
un sistema de bomba de calor que combina un ciclo de dióxido de
carbono con un ciclo de amoníaco. El ciclo de dióxido de carbono
incluye una bomba para hacer circular dióxido de carbono
líquido.
A la vista de lo anterior, un aspecto de la
presente invención proporciona un sistema de bomba de calor para
realizar la refrigeración, comprendiendo dicho sistema de bomba de
calor las características de la reivindicación 1.
Por lo tanto, se proporciona un sistema de bomba
de calor, que combina un ciclo de amoníaco que utiliza amoníaco como
el medio y un ciclo de dióxido de carbono que utiliza dióxido de
carbono como el medio para realizar la refrigeración, donde se
consigue la circulación natural en el ciclo de dióxido de carbono
sin incorporar un compresor, debido a la diferencia de cabeceras de
fluido de los medios de dióxido de carbono en el ciclo de dióxido
de carbono, y también debido a la calefacción y refrigeración de una
parte del ciclo de dióxido de carbono. El ciclo de refrigeración de
dióxido de carbono está provisto con un evaporador para realizar la
refrigeración deseada a través de la evaporación de dióxido de
carbono, en una posición más baja que un condensador de cascada
previsto para realizar la refrigeración y la licuación del medio de
dióxido de carbono.
Con esta estructura, puesto que no es necesario
incorporar un compresor en el ciclo de dióxido de carbono con el fin
de hacer circular el medio de dióxido de carbono, se requiere menos
potencia de carga, y no es necesario utilizar una caldera de
presión de grandes dimensiones, por lo que el sistema de bomba de
calor se puede realizar a bajo coste.
Puesto que el medio de dióxido de carbono es
circulado a través de la calefacción y la refrigeración de una
parte del ciclo de dióxido de carbono, así como la circulación
natural realizada utilizando la diferencia de cabeceras de fluido,
la operación se puede realizar de una manera fiable y eficiente.
En algunas formas de realización, el ciclo de
dióxido de carbono comprende un ciclo de refrigeración de dióxido
de carbono que funciona durante la refrigeración y un ciclo de
calefacción de dióxido de carbono que funciona durante la
calefacción. El ciclo de calefacción de dióxido de carbono está
provisto con un radiador para llevar a cabo la calefacción deseada
a través de la condensación de dióxido de carbono y que sirve
también como evaporador durante la refrigeración, en una posición
más alta que un dispositivo de absorción de calor previsto para
realizar la calefacción y la vaporización del medio de dióxido de
carbono. La circulación del medio de dióxido de carbono en el ciclo
de dióxido de carbono se realiza por medio de refrigeración y
licuación del medio de dióxido de carbono en el ciclo de
refrigeración de dióxido de carbono por el condensador en cascada,
a través del cual el ciclo de amoníaco circula durante la
refrigeración, y por medio de calefacción y evaporación del medio
de dióxido de carbono en el ciclo de calefacción de dióxido de
carbono por el dispositivo de absorción de calor durante la
calefacción.
Con esta estructura, el condensador en cascada
así como el evaporador y el radiador que sirven para la
refrigeración y la calefacción deseadas en el ciclo de dióxido de
carbono, se pueden preparar utilizando tubo o placa.
En formas de realización preferidas, los
elementos estructurales del ciclo de amonio están colocados fuera
del evaporador o radiador que realiza la refrigeración y la
calefacción deseadas.
Con esta estructura, puesto que los elementos
estructurales del ciclo de amoníaco están colocados fuera del
dispositivo que realiza la refrigeración y la calefacción deseadas,
tal como sobre un tejado o en cualquier otro espacio exterior, se
puede garantizar la seguridad del sistema.
En la reivindicación 4, está prevista una bomba
de fluido para soportar secundariamente la circulación de medio de
dióxido de carbono en el ciclo de dióxido de carbono.
Con esta estructura, cuando se compara con un
refrigerador de salmuera (del tipo de utiliza calor sensible), que
sirve para la misma finalidad utilizando amoníaco como refrigerante,
la circulación del medio de dióxido de carbono puede ser soportada
por una cantidad considerablemente pequeña de potencia de carga de
la bomba de fluido, por lo que se puede asegurar una circulación
mucho más fiable del medio de dióxido de carbono.
La explicación detallada de la presente invención
se realizará ahora con referencia a los dibujos adjuntos, en los que
se ilustran formas de realización de la presente invención como un
sistema de bomba de calor 1 combinando el ciclo de amoníaco y el
ciclo de dióxido de carbono. El sistema de bomba de calor 1 no está
limitado solamente al sistema de refrigeración utilizado para la
refrigeración, sino que se puede aplicar también a varios aparatos o
instrumentos de refrigeración y de calefacción, por ejemplo un
refrigerador ordinario, un refrigerador expositor en un
supermercado, y un sistema de calefacción necesario para el
acondicionamiento de aire de un hotel o edificio de oficinas. En la
presente invención, se describirá una primera forma de realización
con respecto al sistema de bomba de calor 1 aplicada solamente a un
refrigerador, y se describirá una segunda forma de realización con
relación al sistema de bomba de calor 1 aplicado a aparatos de
refrigeración/calefacción, que realiza de forma selectiva la
refrigeración y la calefacción.
Primera forma de
realización
El sistema de bomba de calor 1 de acuerdo con la
primera forma de realización solamente realiza la refrigeración,
que comprende un ciclo de amoníaco 2 en una fase superior, y un
ciclo de dióxido de carbono en una fase inferior, como se ilustra
en la figura 1.
El ciclo de amoníaco 2 está provista, por
ejemplo, con un compresor 4, un condensador 5, una válvula de
expansión 6 y un condensador de cascada 7. El condensador de cascada
7 juega en la práctica el papel de la refrigeración del dióxido de
carbono que existe en el ciclo de dióxido de carbono 3. Puesto que
el ciclo de amonio 2 utiliza el amonio tóxico como el medio de
trabajo, el volumen mínimo de amonio ha sido llenado en el ciclo de
amonio 2, y los elementos estructurales del ciclo de amonio 2 son
colocados sobre un tejado o en cualquier otro espacio exterior,
fuera del evaporador correspondiente incorporado en el refrigerador
expositor objetivo.
El ciclo de dióxido de carbono 3 está provisto,
por ejemplo, con el condensador de cascada 7, como se ha descrito
anteriormente, y con una válvula de ajuste del flujo 8 y un
evaporador 9. Por ejemplo, la válvula de ajuste del flujo 8 y el
evaporador 9, o solamente el evaporador 9, están colocados en el
interior, por lo que la refrigeración del frigorífico expositor,
etc. se realiza por un ventilador 9a del evaporador 9. Puesto que
la refrigeración deseada se realiza en el evaporador 9, el
condensador de cascada 7 está colocado más alto que el evaporador
9, por lo que las cabeceras de fluido del medio de dióxido de
carbono en el condensador de cascada 7 y en el evaporador 9
constituyen la diferencia entre ellos.
A continuación se describirá la función de
refrigeración de este sistema de bomba de calor 1 de acuerdo con la
primera forma de realización. En el ciclo de amoníaco 2, se comprime
amoníaco gaseoso por el compresor 4. Cuando el gas amoníaco
obtenido de esta manera pasa a través del condensador 5, el gas
amoníaco es refrigerado por refrigerante o aire, por lo que el
amoníaco se vuelve líquido. El amoníaco líquido se expande entonces
por la válvula de expansión 6 hasta que alcanza la presión de
saturación que corresponde a la temperatura baja necesaria y
después de eso, el amoníaco es vaporizado por el condensador de
cascada 7, y se vuelve de nuevo en gas amoníaco. En el condensador
de cascada 7, el amoníaco absorbe el calor del dióxido de carbono
que existe en el ciclo de dióxido de carbono 3, por lo que el
dióxido de carbono se vuelve líquido.
Por otra parte, en el ciclo de dióxido de carbono
3, el dióxido de carbono líquido, obtenido después de ser
refrigerado por el condensador de cascada 7, desciende por
circulación natural debido a la diferencia de las cabeceras de
fluido, pasa a través de la válvula de ajuste del flujo 8 y
eventualmente alcanza el evaporador 9 con el fin de realizar la
refrigeración deseada. El dióxido de carbono líquido es calentado
entonces y vaporizado en el evaporador 9, y el gas dióxido de
carbono obtenido de esta manera retorna al condensador de cascada
7.
La circulación natural utilizando la diferencia
de cabeceras de fluido se conoce como técnica anterior. Por ejemplo,
el principio similar se aplica al tubo de calor para la
refrigeración de partes mecánicas de precisión. El tipo de tubo de
calor está limitado, sin embargo, a aquél en el que solamente
circula el fluido de trabajo (medio), y no se añade ninguna otra
función de refrigeración a ese tubo de calor. En este contexto, el
sistema de bomba de calor de acuerdo con la presente invención no
está limitado a la aplicación de la circulación natural al mismo
utilizando la diferencia de cabeceras de fluido, sino que tiene
también la característica de la circulación activa de medio por
refrigeración o calefacción del medio de dióxido de carbono a través
del control del volumen de circulación de fluido.
Segunda forma de
realización
A continuación se describirá la segunda forma de
realización de la presente invención. El sistema de bomba de calor 1
de acuerdo con la segunda forma de realización lleva a cabo de una
manera selectiva o bien la refrigeración o la calefacción,
combinando el ciclo de amoníaco 2 y el ciclo de dióxido de carbono 3
como se ilustra en la figura 2. El ciclo de amoníaco es
substancialmente el mismo que el de la primera forma de realización,
de manera que no se realizará aquí una explicación detallada del
mismo, y se describirá en detalle el ciclo de gas de dióxido de
carbono 3.
El ciclo de dióxido de carbono 3 comprende un
ciclo de refrigeración de dióxido de carbono 3A que funciona durante
la refrigeración y un ciclo de calefacción de dióxido de carbono 3B
que funciona durante la calefacción. La estructura del ciclo de
refrigeración de dióxido de carbono 3A es substancialmente el mismo
que el de la primera forma de realización, provisto con el
condensador de cascada 7, la válvula de ajuste del flujo 8 y un
evaporador 9A. El ciclo de calefacción de dióxido de carbono 3B está
provisto con la válvula de ajuste del flujo 8, un radiador 3B y un
dispositivo de absorción de calor 10. El dispositivo de absorción de
calor 10 sirve para calentar y evaporar dióxido de carbono dentro
del sistema de calefacción de dióxido de carbono 3B utilizando, por
ejemplo, una caldera. Aunque el evaporador 9A y el radiador 9B son
prácticamente el mismo elemento, puesto que la función de este
elemento es diferente entre refrigeración y calefacción, se dan
números diferentes para el elemento idéntico. La porción que conecta
el ciclo de refrigeración de dióxido de carbono 3A y el ciclo de
calefacción de dióxido de carbono 3B está provista, por ejemplo, con
válvulas de conmutación 11a, 11b, 12a y 12b, como se ilustra en la
figura 2. La válvula de ajuste del flujo 8 y el evaporador 9A (es
decir, el radiador 9B) o solamente el evaporador 9A (es decir, el
radiador 9B) están montados, por ejemplo, en el interior, por lo que
la refrigeración deseada se realiza por el ventilador 9a. El
condensador de cascada 7 está colocado más alto que el evaporador
9A que realiza la refrigeración deseada, y el dispositivo de
absorción de calor 10 está colocado más bajo que el radiador 9B que
realiza la calefacción deseada. Por ejemplo, el condensador de
cascada 7 está colocado sobre el tejado, y el dispositivo de
absorción de calor 10 está colocado sobre el suelo del pavimento.
Con esta estructura, las cabeceras de fluido de medio de dióxido de
carbono en el condensador de cascada 7 y el evaporador 9a, así como
en el dispositivo de absorción de calor 10 y el radiador 9B
establecen la diferencia entre ellos.
A continuación se describirá la función de este
sistema de bomba de calor 1 de acuerdo con la segunda forma de
realización, con referencia a los casos respectivos de la operación
de refrigeración y la operación de calefacción. Las flechas con
línea continua en la figura 2 muestran el ciclo de refrigeración, y
las flechas en línea discontinua muestran el ciclo de
calefacción.
Durante la operación de refrigeración, el ciclo
de amoníaco 2 es substancialmente el mismo estado que el de la
primera forma de realización. Las válvulas de conmutación 1a y 12a
se abren, y las válvulas de conmutación 11b y 12b se cierran en el
ciclo de dióxido de carbono 3. Por lo tanto, solamente funciona el
ciclo de refrigeración de dióxido de carbono 3A. De acuerdo con
ello, el dióxido de carbono líquido refrigerado por el condensador
de cascada 7 descenderá debido a la llamada "circulación
natural" utilizando la diferencia de cabeceras de fluido. El
dióxido de carbono líquido pasa entonces a través de la válvula de
ajuste del flujo 8 y eventualmente llega al evaporador 9A con el fin
de realizar la refrigeración deseada. El dióxido de carbono líquido
es calentado entonces y evaporado en el evaporador 9A, y el gas
dióxido de carbono obtenido de esta manera retorna al condensador de
cascada 7.
Durante la operación de calefacción, no
funcionará el ciclo de amoníaco 2, y se detendrá.
Por otra parte, las válvulas de conmutación 11b y
12b se abren y las válvulas de conmutación 11a y 12a se cierran en
el ciclo de dióxido de carbono 3. Por lo tanto, solamente funciona
el ciclo de calefacción de dióxido de carbono 3B. De acuerdo con
ello, el dióxido de carbono líquido calentado y evaporado por el
dispositivo de absorción de calor 10 ascenderá debido a la llamada
"circulación natural" debido a la diferencia de las cabeceras
de fluido. El dióxido de carbono evaporado es introducido entonces
en el radiador 9B con el fin de realizar la calefacción deseada. El
gas dióxido de carbono es refrigerado entonces para ser licuado en
el radiador 9B, y el dióxido de carbono líquido obtenido de esta
manera pasa a través de la válvula de ajuste del flujo 8 y retorna
al dispositivo de absorción de calor 10.
De acuerdo con la primera y la segunda formas de
realización descritas anteriormente, la presente invención hace
circular activamente el medio dióxido de carbono en el ciclo de
dióxido de carbono 3 mediante refrigeración y calefacción del
mismo, además de la generación de la circulación natural. Por lo
tanto, no es necesario proporcionar un compresor en el ciclo de
dióxido de carbono 3. Por consiguiente, el condensador de cascada
7, el evaporador 9 y 9A (radiador B) se pueden preparar fácilmente
por tubo o placa, sin utilizar ninguna caldera de presión de grandes
dimensiones. Debido a su estructura sencilla, incluso cuando el
estado dentro del ciclo de dióxido de carbono 3 se convierte en
temperatura normal y presión alta aproximadamente a 75 kg/cm^{2}
(abs), está probado técnica y económicamente que se puede garantizar
fácilmente la seguridad del ciclo de dióxido de carbono 3.
El tubo de fluido se puede preparar con un
diámetro de tubo relativamente pequeño, puesto que se utiliza el
calor latente del dióxido de carbono dentro del tubo de fluido. Por
ejemplo, cuando se compara con salmuera de cloruro de calcio que
utiliza calor sensible, el volumen requerido de dióxido de carbono
líquido a -20ºC está aproximadamente uno cuarentas y uno noventa
(1/40 - 1/90) del requerido por la salmuera de cloruro de calcio.
Por lo tanto, el diámetro pequeño del tubo puede proporcionar un
volumen suficiente de dióxido de carbono líquido al evaporador 9,
9A, utilizando simplemente la diferencia de cabeceras de fluido el
dióxido de carbono líquido.
Si se desea todavía obtener una circulación mucho
más fiable del medio de dióxido de carbono por soporte de medio
secundario, es preferible prever una bomba de fluido P en el ciclo.
Incluso cuando esta bomba de fluido P está prevista en el ciclo,
puesto que continúa todavía el uso de calor latente de dióxido de
carbono, se requiere menos potencia de carga para la bomba, por lo
que se puede realizar la operación económica sin deteriorar
substancialmente la eficiencia general del intercambio de calor. Por
ejemplo, cuando se compara el caso de uso de salmuera de cloruro de
calcio a -20ºC con el uso de dióxido de carbono líquido a la misma
temperatura, el dióxido de carbono líquido excede en un 30% el
coeficiente general del rendimiento incluyendo la consideración de
la potencia de la bomba requerida para mantener el refrigerador a
-15ºC. Cuando la bomba de fluido P está prevista en el ciclo de
dióxido de carbono 3, esta bomba de fluido P se puede prever, por
ejemplo, a la derecha debajo del condensador de cascada 7, como se
ilustra en la figura 3.
En primer lugar, de acuerdo con la primera y la
segunda formas de realización ilustradas en las figuras 1 a 3,
solamente el evaporador 9, 9A individual (radiador 9B) que leva a
cabo la refrigeración y la calefacción deseadas, está previsto para
cada ciclo de refrigeración o para cada ciclo de
refrigeración/calefacción, pero también es posible proporcionar la
pluralidad de evaporadores 9, 9A (radiador B) como se ilustra en la
figura 4, de acuerdo con el número de salas o el área de la sala en
la que se realizar la refrigeración y la calefacción, o de acuerdo
con cualquier condición, tal como la capacidad de refrigeración (o
calefacción) requerida. Con respecto al ciclo mostrado en la figura
4, por ejemplo, la pluralidad de válvulas de ajuste del flujo 8 se
pueden unir en una sola válvula de ajuste del flujo.
La figura 5 ilustra otra forma de realización, en
la que un dispositivo de almacenamiento térmico 13 que aloja un
medio de almacenamiento térmico está previsto en el ciclo de
amoníaco 2. Donde está disponible el servicio de electricidad
nocturno de bajo precio (por el que la electricidad se puede
utilizar a un coste más bajo que el del uso diurno), el
almacenamiento térmico se realiza por la noche, de manera que el
calor almacenado de esta manera se puede utilizar durante el día,
por lo que se puede realizar la operación efectiva.
Además, la figura 6 ilustra otra forma de
realización aplicable al aparato de refrigeración/calefacción, en
el que el calor de escape (calor de condensación) del ciclo de
amoníaco 2 es utilizado como la fuente de calor para el dispositivo
de absorción de calor 10 en el ciclo de dióxido de carbono 3, por lo
que se puede realiza runa operación más efectiva.
Como se ha descrito anteriormente, el sistema de
bomba de calor de acuerdo con la presente invención, realiza la
refrigeración y la calefacción por medio de la combinación del ciclo
de amonio y del ciclo de dióxido de carbono, bajo circulación
natural que no provoca la necesidad de incorporar un compresor en el
ciclo posterior. Por lo tanto, el sistema de bomba de calor de
acuerdo con la presente invención es aplicable, en particular, a un
aparato, cuyo coste de producción propiamente dicho debería
reducirse y por medio del cual se puede realizar la refrigeración y
la calefacción efectivas deseadas.
La figura 1 es un diagrama de bloques que muestra
el esquema del sistema de bomba de calor de acuerdo con la primera
forma de realización de la presente invención. La figura 2 es un
diagrama de bloques que muestra el esquema del sistema de bomba de
calor de acuerdo con la segunda forma de realización de la presente
invención. La figura 3 es un diagrama de bloques que muestra el
esquema del sistema de bomba de calor de acuerdo con la forma de
realización de la presente invención, provista, además, con la bomba
de fluido para soporte secundario de la circulación del medio de
dióxido de carbono. La figura 4 es un diagrama de bloques que
muestra el esquema del sistema de bomba de calor de acuerdo con la
forma de realización de la presente invención, provista, además,
con la pluralidad de evaporadores (radiadores) deseados en lugar del
ciclo de refrigeración individual (ciclo de
refrigeración/calefacción). La figura 5 es un diagrama de bloques
que muestra el esquema del sistema de bomba de calor de acuerdo con
la forma de realización de la presente invención, provista, además,
con el dispositivo de almacenamiento térmico en el dispositivo de
amoníaco; y la figura 6 es un diagrama de bloques que muestra el
esquema del sistema de bomba de calor de acuerdo con la forma de
realización de la presente invención, en la que el calor de escape
(calor de condensación) del ciclo de amoníaco es utilizado como la
fuente de calor para el dispositivo de absorción de calor en el
ciclo de dióxido de carbono.
Claims (4)
1. Un sistema de bomba de calor (1) para realizar
la refrigeración, comprendiendo dicho sistema de bomba de calor (1)
la combinación de:
un ciclo de amoníaco (2) que utiliza amoníaco
como un medio de trabajo; y
un ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) que
utiliza dióxido de carbono como un medio de trabajo, incluyendo
dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) un evaporador (9) para
evaporar el medio de dióxido de carbono para realizar la
refrigeración, y un condensador de cascada (7) para refrigerar y
licuar el medio de dióxido de carbono a través del medio de
amoníaco,
caracterizado porque
dicho evaporador (9) está dispuesto a un nivel
más bajo que el de dicho condensador de cascada (7), de manera que
se genera una diferencia de cabeceras de fluido entre el medio de
dióxido de carbono en dicho evaporador (9) y el medio de dióxido de
carbono en dicho condensador de cascada (7);
en el que la circulación del medio de dióxido de
carbono se consigue en dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) sin
incorporar un compresor por dicha diferencia de las cabeceras de
fluido y por refrigeración del medio de dióxido de carbono por
dicho condensador de cascada (7), a través del cual circula dicho
ciclo de amoníaco durante una operación de refrigeración sin
comprimir el medio de dióxido de carbono, de manera que el medio de
dióxido de carbono es calentado y vaporizado en dicho evaporador
(9), para realizar de esta manera la refrigeración deseada;
en el que la circulación del medio de dióxido de
carbono en dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 3A) debido a la
diferencia de las cabeceras de fluido, es soportada adicionalmente
por evaporación del medio de dióxido de carbono en dicho evaporador
(9).
2. El sistema de bomba de calor (1) de acuerdo
con la reivindicación 1, caracterizado porque:
dicho ciclo de dióxido de carbono (3, 4) sin
incorporar un compresor, comprende un ciclo de calefacción de
dióxido de carbono (3B) que es operativo para una operación de
calefacción; y
dicho ciclo de calefacción de dióxido de carbono
(3B) incluye un radiador (9B) para condensar el medio de dióxido de
carbono para realizar la calefacción deseada, y un dispositivo de
absorción de calor (10) para calentar y evaporar el medio de
dióxido de carbono, en el que dicho radiador (9B) está dispuesto a
un nivel más alto que el del dispositivo de absorción de calor
(10), de manera que se genera una diferencia de cabeceras de fluido
entre el medio de dióxido de carbono en dicho evaporador (9B) y el
medio de dióxido de carbono en dicho dispositivo de absorción de
calor (10), y dicho radiador (9B) sirve como el evaporador (9)
durante una operación de refrigeración;
en el que la circulación del medio de dióxido de
carbono en dicho ciclo de calefacción de dióxido de carbono (3B) se
consigue por dicha diferencia de las cabeceras de fluido entre el
medio de dióxido de carbono en dicho radiador (9B) y el medio de
dióxido de carbono en dicho dispositivo de absorción de calor (10) y
por la calefacción del medio de dióxido de carbono por dicho
dispositivo de absorción de calor (10) durante una operación de
calefacción sin comprimir el medio de dióxido de carbono, de manera
que el medio de dióxido de carbono es refrigerado y condensado en
dicho radiador (9B), para realizar de esta manera la calefacción
deseada:
en el que la circulación del medio de dióxido de
carbono en dicho ciclo de calefacción de dióxido de carbono (3B)
debido a la diferencia de las cabeceras de fluido es soportada
adicionalmente por condensación del medio de dióxido de carbono en
dicho radiador (9B).
3. El sistema de bomba de calor (1) de acuerdo
con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque unos
elementos estructurales de dicho ciclo de amoníaco (2) son colocados
fuera de dicho evaporador (9) de dicho ciclo de dióxido de carbono
(3, 3A).
4. El sistema de bomba de calor (1) de acuerdo
con las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado porque una
bomba de fluido (P) para soporte secundario de la circulación del
medio de dióxido de carbono está dispuesta en dicho ciclo de dióxido
de carbono (3).
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