ES2265605T3 - Instalacion de climatizacion, en especial para vehiculos automoviles. - Google Patents
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Abstract
Instalación de climatización para los vehículos automóviles; con un circuito de refrigeración por compresión de un agente refrigerante y para el funcionamiento de tipo A/C; con una zona de alta presión, una parte de aspiración y con un conectado circuito de climatización a motor o a vehículo parado, sobre todo para el funcionamiento de climatización a motor parado y al estar desconectado el circuito de refrigeración por compresión; con por lo menos: - Un compresor; - Una válvula de expansión; - Un evaporador como el elemento refrigerador para la emisión del frío hacia el medio ambiente; así como con - Un acumulador térmico con un medio acumulador de calor; en este caso, el acumulador térmico es empleado como acumulador de frío y como condensador durante el funcionamiento de climatización a motor parado, mientras que el previsto agente refrigerante es empleado como el medio portador de calor para la transmisión del frío desde el acumulador térmico hacia el evaporador dentro del circuito de climatización a motor parado; instalación ésta que está caracterizada porque el evaporador (5) y el acumulador térmico (6) están conectados en serie dentro de la corriente del agente refrigerante; a este efecto, está previsto un colector térmicamente aislado (7) para el agente refrigerante y, en este caso, durante la carga y descarga térmica del acumulador térmico (6) durante el funcionamiento de tipo A/C y/o en el funcionamiento de climatización a motor parado, las partes componentes del lado del agente refrigerante son atravesadas en el orden siguiente: Evaporador (5), acumulador térmico (6) y colector (7) del agente refrigerante.
Description
Instalación de climatización, en especial para
vehículos automóviles.
La presente invención se refiere a una
instalación de climatización, sobre todo para los vehículos
automóviles, conforme a lo indicado en el preámbulo de la
reivindicación de patente 1).
Una instalación de climatización del tipo
indicado en el preámbulo de la reivindicación de patente 1) es
conocida a través de la Patente Alemana Núm. DE 37 04 182 A1. En la
misma resulta, que una instalación de frío es operativa en
combinación con un acumulador de frío; en este caso, el agente
refrigerante es empleado - como medio portador del calor - para la
transmisión del frío, con la ayuda de una bomba de circulación y
desde el acumulador de frío hacia el evaporador. El evaporador y el
acumulador de frío están conectados - por el lado del agente
refrigerante - en paralelo, lo cual conduce a una muy elevada
inversión en el conexionado y en las partes componentes y, por
consiguiente, conduce a unos costos de fabricación excesivamente
altos. Es, además, evidente que una instalación de esta clase
necesita también un muy apreciado espacio de construcción dentro de
un vehículo automóvil, en especial dentro de un vehículo automóvil
de turismo.
Las convencionales instalaciones de frío dentro
de los vehículos automóviles son accionadas, por regla general,
solamente por medio de un compresor del agente refrigerante, el
cual se encuentra firmemente unido, a través de una transmisión por
correa, con el motor del vehículo. Al estar parado el motor,
también está paralizada la instalación de climatización. En el
verano, el habitáculo se puede recalentar mucho. La consecuencia de
ello es que el conductor deja funcionar el motor también en los
atascos del tráfico o durante los tiempos de espera, con el objeto
de mantener la instalación de climatización en funcionamiento. Esta
es una práctica a causa de la cual sufre mucho el medio ambiente y
es consumado, además, adicionalmente combustible.
En los vehículos con la función de
arranque/parada es así, que el motor es apagado automáticamente tan
pronto que el vehículo esté parado (incluso en el caso de unas
paradas más cortas como, por ejemplo, delante un semáforo), con el
fin de reducir el consumo de combustible. Por lo tanto, también
aquí queda apagada la instalación de refrigeración, de tal modo que
no pueda ser llevada a efecto ninguna de las funciones relevantes
para el confort y la seguridad como, por ejemplo, el enfriamiento y
el secado del aire de entrada para el habitáculo.
Dentro del sector de los vehículos industriales
ya se han presentado, en la producción de series, unas
instalaciones de climatización a vehículo parado. Este nivel no ha
sido alcanzado hasta la presente, ni mucho menos, en la
climatización de los vehículos automóviles de turismo. Para el
empleo de este tipo de instalaciones en los turismos no están
apropiados todavía los conceptos existentes, debido a las
relaciones entre la potencia y el espacio de construcción y el
peso.
De la práctica son conocidos algunos conceptos
de climatización a motor parado con unos acumuladores/evaporadores
que, por regla general, son cargados de manera indirecta y los que
tienen una precaria dinámica de enfriamiento, efectuando una
refrigeración tan sólo directamente después de la parada del
motor.
Se conocen, además, unos compresores que son
accionados eléctricamente como, por ejemplo, en combinación con un
generador de puesta en marcha integrado, o bien como unos
compresores híbridos, es decir, como un compresor con un motor
eléctrico integrado. Para ello, sin embargo, se necesitan, de una
manera inconveniente, unas baterías y unos generadores eléctricos
con una mayor potencia. En este caso, el vehículo tiene un mayor
consumo de energía durante su funcionamiento en una parada. Además,
a causa de la muy larga cadena de rendimiento (generador eléctrico
- batería - compresor del agente refrigerante) se presenta una muy
precaria eficacia.
Se conocen, asimismo, unas instalaciones dé frío
con un circuito secundario del agente refrigerante y con un
acumulador térmico dentro del circuito secundario así como con los
agentes refrigerantes R744/CO_{2}. Aquí resulta como
inconveniente la inversión relativamente alta en equipo físico, en
espacio y en peso. Debe ser añadido, que solamente puede ser
realizada una limitada y reducida dinámica térmica. Además, en base
a los traspasos térmicos desde el agente refrigerante al medio
portador de calor y del medio portador de calor al aire útil, se
consigue solamente una muy precaria eficacia.
También son conocidas unas climatizaciones para
los vehículos industriales de tráfico interurbano, las cuales
trabajan de forma independiente del motor. En este caso, la carga
del acumulador térmico con el frío es llevada a efecto a través de
un circuito secundario y con los inconvenientes anteriormente
mencionados (elevadas inversiones en equipo físico, en espacio y en
peso), por lo cual este tipo dé climatización a motor parado
resulta menos apropiado para ser empleado en tos vehículos
automóviles de turismo.
Por consiguiente, la presente invención tiene el
objeto de proporcionar una instalación de climatización de la clase
mencionada al principio, la cual pueda eliminar los inconvenientes
del anterior estado de la técnica, o sea, facilitar en especial una
función de climatización a motor parado, con el enfriamiento y la
deshumectación del aire útil por unas reducidas inversiones en
espacio, en partes componentes, en elementos del conexionado y en
energía eléctrica, así como prevista sobre todo para su empleo
dentro de los vehículos automóviles de turismo, debiendo ser
conseguida, adicionalmente, una buena dinámica del enfriamiento.
De acuerdo con la presente invención, este
objeto se consigue por medio de la parte característica de la
reivindicación de patente 1).
Gracias a las medidas constructivas de la
presente invención, de una manera sencilla y conveniente queda
proporcionada ahora una instalación de climatización, con una
función de climatización a motor parado y con el circuito de frío
de compresión desconectado, en la cual las inversiones en elementos
del conexionado y en partes componentes son muy reducidas debido a
una forma de disposición serial, estructuralmente sencilla, del
evaporador y del acumulador térmico por el lado del agente
refrigerante y dentro del circuito del agente refrigerante,
respectivamente. Por consiguiente, una función de climatización
durante la fase de la parada del motor del vehículo puede ser
llevada a efecto con muy poco revestimiento y con una reducida
inversión en el equipo físico. La instalación de climatización de
la presente invención es apropiada, además, para una climatización
previa y para la climatización con el motor parado. Son puestas a
disposición una mejor dinámica de enfriamiento al estar el vehículo
recalentado así como, opcionalmente, una más reducida punta de alta
presión durante la puesta en funcionamiento de la instalación de
refrigeración al estar cargado el acumulador térmico. Además, no es
necesario un adicional circuito de refrigeración (circuito de
refrigeración secundario), lo cual evita unas inversiones
suplementarias en espacio, en partes componentes así como en
energía eléctrica. Por medio del conexionado del circuito de la
presente invención - el cual se compone, en lo esencial, de una
modificada instalación de refrigeración, con un acumulador térmico
integrado - la climatización puede ser efectuada de una manera
eficiente, incluso con la instalación de refrigeración
desconectada. El agente refrigerante, existente dentro del colector
del agente refrigerante, es empleado como el medio portador de
calor para la transmisión del frío desde el acumulador térmico hacia
el evaporador. Habida cuenta de que el agente refrigerante
transmite la energía de una forma latente y de que la evaporación
así como la condensación tienen lugar a casi. el mismo nivel de
presión, se necesita ahora solamente una muy reducida potencia de
la bomba para mantener el funcionamiento del circuito de la
climatización a motor parado. A través de un opcional aislamiento
térmico del acumulador térmico puede ser proporcionada, también al
término de una prolongada parada del motor, una climatización
previa del vehículo.
La presente invención está especialmente
apropiada para las instalaciones de refrigeración en las cuales el
acumulador del agente refrigerante se encuentra situado dentro de
la parte de aspiración, es decir, por delante del evaporador o por
detrás del mismo. Por este motivo, son especialmente apropiadas las
instalaciones de refrigeración con el agente refrigerante del
dióxido de carbono, teniendo en cuenta que aquí el colector del
agente refrigerante se encuentra situado - por regla general y en
cuanto a la hidráulica del agente refrigerante - por detrás del
evaporador.
De acuerdo con la presente invención puede estar
previsto, además, que el colector del agente refrigerante esté
dispuesto, dentro del circuito de climatización a motor parado, a
continuación del acumulador térmico y por delante de la bomba de
circulación y del evaporador, respectivamente.
Debido a ello, queda reducido al mínimo un
incremento en la presión dentro del circuito cerrado de
climatización a motor parado, habida cuenta de que, durante la
circulación del agente refrigerante dentro del circuito de
climatización a motor parado, se presenta un aumento de la presión
en la instalación tan pronto que el agente refrigerante líquido
entre en el evaporador para aquí ser evaporado parcialmente o por
completo. Este aumento en el volumen puede conducir a un incremento
en la presión dentro de la instalación. Tal como es sabido, es
concretamente el nivel de presión del agente refrigerante el cual
determina la temperatura de evaporación, y cuanto mayor sea este
nivel de presión tanto mayor será también la temperatura de
evaporación.
Como añadidura, este posicionamiento del
colector del agente refrigerante hace posible que la bomba de
circulación pueda, por consiguiente, aspirar - dentro del circuito
de climatización y con el motor parado - del colector del agente
refrigerante tan sólo un agente refrigerante líquido en un 100% y
pueda, de esta manera, trabajar perfectamente, sin ningún ruido
perturbador a causa de las pequeñas burbujas de gas.
Resulta conveniente - sobre todo al estar el
acumulador térmico cargado de frío - que el circuito de
refrigeración por compresión y el circuito de climatización a motor
parado puedan ser operativos de forma paralela.
Gracias a ello, y al estar cargado el acumulador
térmico, de una manera conveniente puede ser conseguida una elevada
dinámica de enfriamiento a través de una sencilla conexión del
circuito de climatización a motor parado al estar funcionando el
circuito de refrigeración por compresión.
Otras convenientes formas de realización de la
presente invención así como unas ampliaciones de las mismas pueden
ser apreciadas en las restantes reivindicaciones secundarias y en
la descripción de principio, relacionada a continuación para
algunos ejemplos de realización, que están representados en tos
planos adjuntos, en los cuales:
La Figura 1a muestra un conexionado de circuito
de principio de una primera forma de realización de la instalación
de climatización de la presente invención durante el funcionamiento
de tipo AC;
La Figura 1b indica un conexionado de circuito
de principio de la forma de realización según la Figura 1a, durante
el funcionamiento de climatización con el motor del vehículo
parado;
La Figura 2 muestra un conexionado de circuito
de principio de una segunda forma de realización de la instalación
de climatización de la presente invención durante el funcionamiento
de climatización a motor parado;
La Figura 3 indica un conexionado de circuito de
principio de una tercera forma de realización de la instalación de
climatización de la presente invención, con una, desviación,
durante el funcionamiento de tipo AC;
La Figura 4 muestra un conexionado de circuito
de principio de una cuarta forma de realización de la instalación
de climatización de la presente invención, con la disposición
separada de un acumulador térmico y de un acumulador del agente
refrigerante, durante el funcionamiento de tipo AC;
La Figura 5a indica un conexionado de circuito
de principio de una quinta forma de realización de la instalación
de climatización de la presente invención, con el aprovechamiento
del efecto de sifón térmico, durante el funcionamiento de
climatización a motor parado;
La Figura 5b muestra un conexionado de circuito
de principio de la quinta forma de realización de la instalación de
climatización de la presente invención según la Figura 5a y durante
el funcionamiento de tipo AC;
La Figura 6 indica un conexionado de circuito de
principio de una sexta forma de realización de la instalación de
climatización de la presente invención; mientras que
La Figura 7 muestra un diagrama de principio de
presión/entalpía.
La Figura 1a muestra una instalación de
climatización durante su funcionamiento de tipo AC, la cual está
indicada, en su conjunto, con la referencia 101. Al estar
funcionando el circuito de compresión (zona de alta presión
indicada con líneas de puntos y trazos y zona de aspiración indicada
con líneas continuas), un agente refrigerante 11 es puesto - dentro
de un compresor 1 - a un más elevado nivel, tanto de temperatura
como de presión, y este agente refrigerante es enfriado dentro del
recuperador térmico 2 del calor ambiental, antes de que el agente
sea enfriado ulteriormente por medio de un recuperador térmico
interior 3. A continuación, el agente refrigerante pasa por una
válvula de expansión 4 y es disminuido a un más reducido nivel de
presión y de temperatura (10 grados C hasta 0 grados C., en función
de las exigencias en cuanto a temperatura). Dentro de un evaporador
5, el agente refrigerante 11 absorbe la energía del aire útil, que
está siendo conducido hacia la parte interior del vehículo
(habitáculo, que no está indicado aquí), y el agente enfría y seca
el aire, con lo cual el mismo es evaporado parcialmente o por
completo, antes de llegar a un acumulador térmico 6. Según el
presente ejemplo de realización, este acumulador térmico 6 se
encuentra dispuesto - hidráulicamente, en relación con el agente
refrigerante - por detrás del evaporador 5 de la instalación de
climatización 101. En la medida en que el agente refrigerante 11 es
más frío que el medio acumulador de calor 6', que se encuentra
dentro del acumulador térmico 6, resulta que este medio es cargado
con frío antes de que el agente refrigerante 11 pueda llegar al
interior de un colector de agente refrigerante 7. Desde el colector
de agente refrigerante 7, este agente refrigerante 11 pasa por el
lado de baja presión de otro recuperador térmico interior 8 y
sobrecalienta, de este modo, antes de llegar otra vez hacia el
compresor 1.
Por motivos de espacio, el medio acumulador de
calor 6' dentro del acumulador térmico 6 habría de experimentar, de
una manera conveniente, una transformación de fases, entre la fase
sólida y la fase líquida, con el fin de que se pueda producir la más
elevada posible capacidad de acumulación volumétrica del calor. En
este caso, el acoplamiento y desacoplamiento del calor son llevados
a efecto principalmente de una forma latente, es decir, a un nivel
isotérmico en forma de calor de fusión durante la transformación de
fases. También en los ejemplos de realización, descritos a
continuación, es así que el medio acumulador de calor está previsto
en la forma de parafina 6'. Es evidente que en otros ejemplos de
realización podrían ser empleados, entre otras sustancias, también
alcoholes o los hidratos de sales.
El acumulador térmico 6 es cargado con frío
durante el funcionamiento de tipo AC y al estar funcionando el
circuito de refrigeración por compresión (Figura 1a).
Según lo indicado en la Figura 1b, la
instalación de climatización 101 trabaja en el funcionamiento de
climatización a motor parado, es decir, el circuito de
refrigeración por compresión está desconectado (líneas de trazos)
mientras que está activado el circuito de climatización a motor
parado (líneas continuas). Al estar el acumulador térmico 6 cargado
de frío, el circuito de climatización a motor parado también puede
trabajar - al objeto de conseguir una mejor dinámica de
enfriamiento - en paralelo al circuito de refrigeración por
compresión.
Al ser desconectado el compresor 1, una válvula
de retención 9 y la cerrada válvula de expansión 4 impiden que el
agente refrigerante 11 pueda penetrar - procedente de la zona de
alta presión (indicada en la Figura 1b con líneas de trazos) - en
el tramo de potencia del circuito de climatización a motor parado,
con el evaporador 5 y con el acumulador de agente refrigerante 7, y
pueda producirse, por lo tanto, un incremento en la presión del
agente refrigerante. La climatización a motor parado es efectuada
ahora a través del circuito de climatización a motor parado dentro
del cual - y por medio de una bomba de circulación 13 - el agente
refrigerante líquido 11 es pasado desde el colector de agente
refrigerante 7 - a través de una tubería de condensado 14 - hacia
el evaporador 5. Dentro del evaporador 5, el agente refrigerante 11
absorbe la energía del aire útil, enfría y seca el aire para, de
este modo, evaporarse parcialmente o por completo, antes de llegar
hacia el acumulador térmico 6. Aquí se condensa el agente
refrigerante 11 y fluye hacia el interior del colector de agente
refrigerante 7, a partir del cual el ciclo comienza de nuevo. Por
consiguiente, el acumulador térmico 6 llega a realizar - dentro del
circuito de climatización con el motor parado - la función de un
condensador. En base a las malas propiedades termodinámicas de un
lubrificante 12 - que se necesita para el compresor 1 y el cual
existe dentro del colector de agente refrigerante 7 - la abertura
14' de la tubería de condensado 14 tan sólo tiene que entrar hasta
tal profundidad en el colector de agente refrigerante 7 que por la
bomba de circulación 13 sea aspirado solamente el agente
refrigerante líquido 11. En relación con ello también debe
prestarse una atención especial al estado líquido del agente
refrigerante 11, teniendo en cuenta que, con una aspiración de una
mezcla entre un agente refrigerante gaseiforme y un agente
refrigerante líquido, no está aprovechada la totalidad de la
diferencia de entalpía del agente refrigerante 11 (de 0 grados C.
hasta el sobrecalentamiento), la cual está disponible, y se podrían
presentar unos ruidos dentro del circuito a causa del transporte de
las burbujas de gas. Según el presente ejemplo de realización, el
colector de agente refrigerante 7 está dispuesto dentro de la parte
de aspiración, es decir, por delante del evaporador o por detrás
del mismo, por lo cual la instalación de climatización 101 aquí
descrita está especialmente apropiada para el empleo del agente
refrigerante de dióxido de carbono, que es compatible con el medio
ambiente, teniendo en cuenta que este colector de agente
refrigerante 7 está dispuesto - de una manera muy conveniente en
cuanto a lar hidráulica del agente refrigerante - por detrás del
evaporador 5. Por consiguiente, también en tos otros ejemplos de
realización aquí comentados es empleado como agente refrigerante el
dióxido de carbono 11.
A la vista de que la condensación y la
evaporación se producen prácticamente a nivel de isobares y de que
el agente refrigerante transmite el calor, por regla general, casi
exclusivamente de forma latente, se necesita solamente una reducida
potencia de la bomba de circulación 13 para mantener el
funcionamiento del circuito de climatización a motor parado. Por
medio de un aislamiento térmico 10, tanto del acumulador térmico 6
como del colector de agente refrigerante 7, la energía del frío
puede ser acumulada durante un prolongado tiempo, y la misma puede
ser aprovechada, en un momento posterior, para la climatización
previa del aire útil. Otra ventaja de este aislamiento térmico 10
consiste en una evaporación esencialmente más lenta del agente.
refrigerante líquido 11 al estar desconectada la instalación de
climatización 101, que se encuentra fuertemente calentada. Debido a
ello, la presión del agente refrigerante no es desarrollada de una
manera tan intensa, y se consiguen un mayor rendimiento del frío
así como una más reducida alta presión del agente refrigerante en
la puesta en funcionamiento de la instalación de climatización
101.
Para reducir los puntos de los empalmes - y, por
consiguiente, reducir los puntos de unas posibles fugas dentro del
circuito - se ofrece la posibilidad de integrar el acumulador
térmico 6 y el colector de agente refrigerante 7 conforme a lo
indicado en las Figuras 1a, 1b y 2. Además, y según otro ejemplo de
realización, también podría pensarse en alojar la bomba de
circulación 13 y/o la válvula de retención 9 - a los efectos de
reducir los puntos de posibles fugas - dentro del acumulador
térmico 6 y dentro del colector de agente refrigerante 7,
respectivamente.
La Figura 2 indica una instalación de
climatización 102 con un acumulador térmico 6 de una gran capacidad
de acumulación, es decir, con un gran volumen; acumulador térmico
éste que envuelve el colector de agente refrigerante 7 - que está
realizado en forma de un recipiente a presión - con el objeto de
reducir el material, que es necesario para el recipiente del
colector de agente refrigerante 7.
La Figura 3 muestra una instalación de
climatización 103 en la cual puede ser efectuado un rápido
enfriamiento al estar recalentado el habitáculo. Al estar calentado
el acumulador térmico 6, es decir, al estar el mismo descargado,
éste toma - durante la puesta en funcionamiento de la instalación
de climatización 103 - una parte del frío y reduce, de esta manera,
el rendimiento de refrigeración dentro del evaporador 5. Por la
inclusión de una válvula de desvío 15, con una tubería de desvío
16, puede ser desviado el acumulador térmico 6 si hace falta
transmitir toda la potencia de refrigeración hacia el evaporador 5.
La válvula de desvío 15 puede ser activada, tal como en el presente
caso, de forma eléctrica; no obstante, la misma también puede ser
accionada de forma termostática.
En la Figura 4 está indicada otra instalación de
climatización 104, en la cual el conexionado del acumulador térmico
6 está realizado de forma espacialmente separada del colector de
agente refrigerante 7. En el caso de esta disposición separada
entre el acumulador térmico 6 y el colector de agente refrigerante
7 queda claramente simplificado el revestimiento de la instalación.
Se consigue, por consiguiente, un diseño que ayuda en ahorrar
espacio de construcción. Además, el acumulador térmico 6 también
puede estar ubicado en un punto de montaje que no es crítico
térmicamente como, por ejemplo, por fuera del vano motor, sin que
por ello tenga que ser prolongada innecesariamente la tubería del
agente refrigerante de la instalación de climatización 104, entre
el evaporador 5 y el colector de agente refrigerante 7.
En las Figuras 5a, 5b y 5 están representados
los conexionados de circuito 105 y 106, según los cuales el
circuito de climatización a motor parado trabaja sin una bomba de
circulación del agente refrigerante (referencia 13 en las Figuras
la hasta 4). Con una disposición de conexión de este tipo, el
evaporador 5 se encuentra a un nivel que es geodésicamente más bajo
que el del acumulador térmico 6 de tal modo que, durante el
funcionamiento de la climatización a motor parado (Figura 5a, en la
que el circuito de refrigeración por compresión está indicado
mediante unas líneas de trazos), un circuito de agente
refrigerante, que está asistido por la fuerza de gravedad, se
produce sin el empleo de la bomba de circulación y solamente a
causa del efecto de sifón térmico.
La potencia de frío, que puede ser desacoplada
del acumulador térmico 6, queda determinada principalmente por la
impulsora caída de presión, por la resistencia de la tubería dentro
del circuito de climatización a motor parado así como por la
diferencia en la entalpía del agente refrigerante 11. Una gran
caída de presión impulsora dentro del circuito de climatización a
motor parado es conseguida por una gran diferencia en la altura de
los dos niveles de condensado, 18 y 19, dentro del evaporador 5 y
del acumulador térmico 6 así como por una gran diferencia en la
densidad entre la corriente del vapor 20 y la corriente del
condensado 21 del agente refrigerante 11. Con el objeto de
conseguir la mayor diferencia de entalpía posible, resulta que el
evaporador 5 está realizado en la forma de construcción de
contracorriente cruzada, teniendo en cuenta que así el agente
refrigerante 11 puede ser sobrecalentado hasta casi el nivel de
temperatura del aire en la entrada al evaporador 5. Tal como esto
puede ser apreciado en las Figuras 5a, 5b y 6, la tubería de
condensado 14 también está provista aquí de un aislamiento térmico
10. La tubería de condensado 14 es cerrada mediante una válvula de
conexión 17, que solamente está abierta durante el funcionamiento de
climatización a motor parado.
Según el conexionado de circuito 106, indicado
en la Figura 6, es así que el acumulador térmico 6 está dispuesto
de forma separada del colector 7 del agente refrigerante (Véase la
Figura 4), por lo cual este acumulador térmico 6 se encuentra
espacialmente alejado del resto de la instalación de refrigeración,
y el mismo puede así estar provisto de una mayor capacidad de
acumulación de calor. En el caso de una disposición separada entre
el acumulador térmico 6 y el colector 7 del agente refrigerante,
resulta que es esencialmente simplificado el revestimiento de la
instalación de refrigeración 106. Además, puede ser reducida la
longitud de tubería con el resto de la instalación de
refrigeración, entre el evaporador 5 y el colector 7 del agente
refrigerante, con el fin de mantener a un nivel más reducido las
pérdidas de presión en el agente refrigerante.
Los conexionados de circuito 105 y 106 según las
Figuras 5a, 5b y 6 están sobre todo apropiados para los sistemas de
climatización a motor parado, en los que se necesita una elevada
potencia de frío y en los cuales puede ser realizada una gran
diferencia en las alturas de montaje entre el evaporador 5 y el
acumulador térmico 6 con el objeto de que se produzca el suficiente
circuito por fuerza de gravedad. Un posible campo de aplicación
para esta climatización, que es independiente del motor, serían los
vehículos industriales interurbanos, en los cuales la cabina del
conductor ha de servir como puesto de trabajo, como lugar de ocio y
como dormitorio, y los tiempos de descanso del conductor después de
un determinado tiempo de viaje están legalmente establecidos. A
través de esta climatización, que es independiente del motor, el
conductor podría protegerse contra unas condiciones climáticas de
calor y humedad. Sobre todo durante la noche - cuando, debido a la
ausencia de la radiación solar, no son tan elevadas las necesidades
de una refrigeración - para la climatización de la cabina del
conductor podría ser empleado el circuito de climatización, que
está asistido por la fuerza de gravedad. Al ser necesaria una mayor
potencia de frío con el vehículo parado, la corriente de condensado
del agente refrigerante tendría que ser asistida por una bomba de
circulación.
El diagrama de presión p/entalía h, representado
en la Figura 7, muestra, a título de ejemplo, las condiciones de un
agente refrigerante CO_{2} dentro de un circuito de refrigeración
por compresión (circuito de tipo A/C, definido por las referencias
1 (compresor) 2 (recuperador térmico de ambiente), 3 (recuperador
térmico interior), 4 (válvula de expansión), 5 (evaporador) y 8
(recuperador térmico interior)) así como dentro de un circuito de
climatización a motor parado. Este diagrama pone de manifiesto que,
a una refrigeración a motor parado, el agente refrigerante
experimenta, dentro del evaporador 5, una variación en la entalpía
que es en aproximadamente un 50% mayor que durante el
funcionamiento de tipo A/C. Como es sabido, la potencia del frío es
calculada del producto entre la corriente de masa del agente
refrigerante y la variación en la entalpía del agente refrigerante.
Quiere decir esto que, con la misma potencia del frío en el
evaporador 5, durante la refrigeración a motor parado se necesita
una corriente de masa del agente refrigerante, la cual es reducida
en un 50%. Por consiguiente, la sección transversal de la tubería
en el circuito secundario (tubería de condensado 14) y la bomba de
circulación 13 pueden estar realizadas de una manera relativamente
pequeña.
Claims (16)
1. Instalación de climatización para los
vehículos automóviles; con un circuito de refrigeración por
compresión de un agente refrigerante y para el funcionamiento de
tipo A/C; con una zona de alta presión, una parte de aspiración y
con un conectado circuito de climatización a motor o a vehículo
parado, sobre todo para el funcionamiento de climatización a motor
parado y al estar desconectado el circuito de refrigeración por
compresión; con por lo menos:
- Un compresor;
- Una válvula de expansión;
- Un evaporador como el elemento refrigerador
para la emisión del frío hacia el medio ambiente; así como con
- Un acumulador térmico con un medio acumulador
de calor; en este caso, el acumulador térmico es empleado como
acumulador de frío y como condensador durante el funcionamiento de
climatización a motor parado, mientras que el previsto agente
refrigerante es empleado como el medio portador de calor para la
transmisión del frío desde el acumulador térmico hacia el
evaporador dentro del circuito de climatización a motor parado;
instalación ésta que está caracterizada porque el evaporador
(5) y el acumulador térmico (6) están conectados en serie dentro de
la corriente del agente refrigerante; a este efecto, está previsto
un colector térmicamente aislado (7) para el agente refrigerante y,
en este caso, durante la carga y descarga térmica del acumulador
térmico (6) durante el funcionamiento de tipo A/C y/o en el
funcionamiento de climatización a motor parado, las partes
componentes del lado del agente refrigerante son atravesadas en el
orden siguiente: Evaporador (5), acumulador térmico (6) y colector
(7) del agente
refrigerante.
refrigerante.
2. Instalación de climatización conforme a la
reivindicación 1) y caracterizada porque el agente
refrigerante (11) es,el dióxido de carbono (CO_{2}).
3. Instalación de climatización conforme a las
reivindicaciones 1) o 2) y caracterizada porque el transporte
del agente refrigerante (11) dentro del circuito de climatización a
motor parado es efectuado, desde el acumulador térmico (6) y/o
desde el colector (7) del agente refrigerante hacia el evaporador
(5), por medio de una bomba de circulación (13) y a través de una
tubería de condensado (14) del agente refrigerante.
4. Instalación de climatización conforme a las
reivindicaciones 1) o 2) y caracterizado porque el
transporte del agente refrigerante (11) dentro del circuito de
climatización a motor parado es efectuado, desde el acumulador
térmico (6) y/o desde el colector (7) del agente refrigerante hacia
el evaporador (5), a través del efecto de sifón térmico y por medio
de una tubería de condensado (14) del agente refrigerante, la cual
puede ser cerrada, de forma preferente mediante una válvula de
conexión; a este efecto, el evaporador (5) está dispuesto a un
nivel geodésicamente más bajo que el acumulador térmico (6) y/o que
el colector (7) del agente refrigerante.
5. Instalación de climatización conforme a la
reivindicación 3) y caracterizada porque el colector (7) del
agente refrigerante está dispuesto - dentro del circuito de
climatización a motor parado y/o por el lado del agente
refrigerante - después del acumulador térmico (6) y por delante de
la bomba de circulación (13) y/o del evaporador (5).
6. Instalación de climatización conforme a las
reivindicaciones 3), 4) o 5) y caracterizada porque el
colector térmico (6) y/o la tubería de condensado (14) del agente
refrigerante están aislados térmicamente.
7. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 3) hasta 6) y caracterizada porque
la abertura (14') de la tubería de condensado (14) del agente
refrigerante entra tan sólo con una profundidad tal en el colector
(7) del agente refrigerante que la bomba de circulación (13) y/o el
efecto del sifón térmico pueden aspirar solamente un agente
refrigerante líquido (11).
8. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 7) y caracterizada porque,
durante el funcionamiento de climatización a motor parado, una
válvula de retención (9) impide que el agente refrigerante (11)
pueda penetrar desde la zona de alta presión en el tramo de potencia
con el evaporador (5) y con el colector (7) del agente
refrigerante.
refrigerante.
9. Instalación. de climatización conforme a la
reivindicación 8) y caracterizada porque la bomba de
circulación (13) y/o la válvula de retención (9) están integradas
en el acumulador térmico (6) y/o en el colector (7) del agente
refrigerante.
10. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 9) y caracterizada porque
el acumulador térmico (6) y el colector de agente refrigerante (7)
están integrados.
11. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 10) y caracterizada porque
el acumulador térmico (6) envuelve el colector de agente
refrigerante (7).
12. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 9) y caracterizada porque
el acumulador térmico (6) y el colector de agente refrigerante (7)
están dispuestos de forma separada entre si.
13. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 12) y caracterizada porque
el acumulador térmico (6) y sobre todo la carga del mismo con el
frío durante el funcionamiento de tipo A/C al estar en marcha el
circuito de refrigeración por compresión pueden ser desviados a
través de una válvula de desvío eléctrico o termodinámico (15) con
una tubería de desvío (16).
14. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 13) y caracterizada porque
el medio portador de calor (6') experimenta, dentro del acumulador
térmico (6), una transformación de fases entre la fase sólida y la
fase líquida.
15. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 14) y caracterizada porque
el evaporador (5) está realizado en la forma de construcción de
contracorriente cruzada.
16. Instalación de climatización conforme a una
de las reivindicaciones 1) hasta 15) y caracterizada porque -
sobre todo al estar el acumulador térmico (6) cargado de frío - el
circuito de refrigeración por compresión y el circuito de
climatización a motor parado pueden ser operativos de forma
paralela.
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