ES2909327T3

ES2909327T3 - Thermodynamic machine of the thermofrigobomba type and operating procedure

Info

Publication number: ES2909327T3
Application number: ES19167757T
Authority: ES
Inventors: Bruno Seguin
Original assignee: X Terma SAS
Current assignee: X Terma SAS
Priority date: 2019-04-08
Filing date: 2019-04-08
Publication date: 2022-05-06
Anticipated expiration: 2039-04-08
Also published as: EP3722703B1; EP3722703A1

Abstract

Máquina termodinámica que produce simultáneamente energía calorífica y energía frigorífica, que incluye: - un primer intercambiador de calor (2) que posee al menos un circuito primario en el que circula un fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un primer fluido caloportador, estando el primer intercambiador de calor (2) configurado para condensar el fluido frigorígeno; - un segundo intercambiador de calor (3) que posee al menos un circuito primario en el que circula el fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un segundo fluido caloportador, estando el segundo intercambiador de calor (3) configurado para evaporar el fluido frigorígeno; - un tercer intercambiador de calor (4) que posee al menos un circuito primario en el que circula el fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un tercer fluido caloportador, estando el tercer intercambiador de calor (4) configurado para evaporar o condensar el fluido frigorígeno; - al menos un circuito frigorígeno (1) en el interior del cual circula el fluido frigorígeno, de manera que el al menos un circuito frigorígeno conecta el primer intercambiador de calor (2), el segundo intercambiador de calor (3) y el tercer intercambiador de calor (4); en la que el al menos un circuito frigorígeno (1) incluye: - un compresor (5, 6) montado entre una salida del segundo intercambiador de calor (3) y una entrada del primer intercambiador de calor (2); - un primer descompresor (7) montado entre una salida del primer intercambiador de calor (2) y una entrada del segundo intercambiador de calor (3); - un primer nodo de enlace (15) que conecta la salida del compresor (5, 6) a la entrada del primer intercambiador de calor (2) y a un primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19); - un segundo nodo de enlace (16) que conecta una salida del primer intercambiador de calor (2) a una entrada del primer descompresor (7) y a un segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20); - un tercer nodo de enlace (17) que conecta una entrada del segundo intercambiador de calor (3) con una salida del primer descompresor (7) y con el segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20); - un cuarto nodo de enlace (18) que conecta una salida del segundo intercambiador de calor (3) a una entrada del compresor (5, 6) y al primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19); - estando el primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19) configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración, definiendo la primera configuración un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta una primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) al cuarto nodo de enlace (18) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19) desde el primer nodo de enlace (15), definiendo la segunda configuración un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el primer nodo de enlace (15) a la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19) hasta el cuarto nodo de enlace (18); - estando el segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración, definiendo la primera configuración un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el segundo nodo de enlace (16) a una segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) hasta el tercer nodo de enlace (17), definiendo la segunda configuración un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) al tercer nodo de enlace (17) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) desde el segundo nodo de enlace (16); - un segundo descompresor (8) montado entre el segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) y la segunda 0 entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4).Thermodynamic machine that simultaneously produces heat energy and cooling energy, including: - a first heat exchanger (2) that has at least one primary circuit in which a refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit intended to be run by a first heat transfer fluid, the first heat exchanger (2) being configured to condense the refrigerant fluid; - a second heat exchanger (3) that has at least one primary circuit in which the refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit designed to be run through by a second heat transfer fluid, the second heat exchanger (3) being configured to evaporate the refrigerant fluid; - a third heat exchanger (4) that has at least one primary circuit in which the refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit intended to be run through by a third heat transfer fluid, the third heat exchanger (4) being configured to evaporate or condense the refrigerant fluid; - at least one refrigerant circuit (1) inside which the refrigerant fluid circulates, so that the at least one refrigerant circuit connects the first heat exchanger (2), the second heat exchanger (3) and the third exchanger of heat (4); in which the at least one refrigerant circuit (1) includes: - a compressor (5, 6) mounted between an outlet of the second heat exchanger (3) and an inlet of the first heat exchanger (2); - a first decompressor (7) mounted between an outlet of the first heat exchanger (2) and an inlet of the second heat exchanger (3); - a first link node (15) connecting the outlet of the compressor (5, 6) to the inlet of the first heat exchanger (2) and to a first switching device (10, 11, 19); - a second link node (16) connecting an output of the first heat exchanger (2) to an input of the first decompressor (7) and to a second switching device (12, 13, 20); - a third link node (17) connecting an input of the second heat exchanger (3) with an output of the first decompressor (7) and with the second switching device (12, 13, 20); - a fourth link node (18) connecting an outlet of the second heat exchanger (3) to an inlet of the compressor (5, 6) and to the first switching device (10, 11, 19); - the first switching device (10, 11, 19) being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant fluid circulation channel connecting a first inlet/outlet of the third heat exchanger (4) to the fourth link node (18) and that prevents the circulation of refrigerant fluid through the first switching device (10, 11, 19) from the first link node (15), the second configuration defining a second channel of circulation of the refrigerant fluid that connects the first connection node (15) to the first input/output of the third heat exchanger (4) and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the first switching device (10, 11, 19 ) to the fourth link node (18); - the second switching device (12, 13, 20) being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first channel for circulating the refrigerant fluid that connects the second connection node (16) to a second input/output of the third heat exchanger (4) and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the second switching device (12, 13, 20) to the third link node (17), defining the second configuration a second refrigerant fluid circulation channel that connects the second inlet/outlet of the third heat exchanger (4) to the third link node (17) and that prevents the refrigerant fluid from circulating through the second switching device (12, 13, 20 ) from the second link node (16); - a second decompressor (8) mounted between the second switching device (12, 13, 20) and the second inlet/outlet of the third heat exchanger (4).

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Máquina termodinámica de tipo termofrigobomba y procedimiento de funcionamientoThermodynamic machine of the thermofrigobomba type and operating procedure

Campo técnico de la invenciónTechnical field of the invention

La invención se refiere al campo de las instalaciones de producción de energía calorífica y frigorífica por ciclo termodinámico, para satisfacer las necesidades de calefacción, de refrigeración y de producción de agua caliente sanitaria, en los sectores de la construcción y de la industria.The invention relates to the field of installations for the production of heating and cooling energy by thermodynamic cycle, to meet the needs of heating, cooling and production of domestic hot water, in the construction and industry sectors.

Más en particular, la invención se refiere al campo de las máquinas termodinámicas denominadas termofrigobombas, y los procedimientos asociados de funcionamiento, que aseguran simultáneamente, por una parte, el suministro de energía calorífica a un elemento de consumo de energía calorífica y, por otra parte, el suministro de energía frigorífica a un elemento de consumo de energía frigorífica.More particularly, the invention relates to the field of thermodynamic machines called thermofrigobombas, and the associated operating procedures, which simultaneously ensure, on the one hand, the supply of heat energy to an element that consumes heat energy and, on the other hand, , the supply of cooling energy to a cooling energy consuming element.

Estado de la técnicaState of the art

El elemento de consumo de energía calorífica, denominado también elemento de consumo de calor, se define como uno o varios elementos que absorben calor por medio de un fluido caloportador. La potencia calorífica transferida al elemento de consumo es directamente proporcional a la diferencia entre la temperatura del fluido caloportador en dirección al elemento de consumo de calor y la temperatura del fluido caloportador en el retorno del elemento de consumo de calor. Para adaptar la potencia calorífica transferida al elemento de consumo de calor al valor requerido, es decir, a la demanda calorífica, se regula en general la temperatura del fluido caloportador en dirección al elemento de consumo de calor.The heat energy consumption element, also called heat consumption element, is defined as one or more elements that absorb heat by means of a heat transfer fluid. The heat power transferred to the consumer element is directly proportional to the difference between the temperature of the heat-carrying fluid in the direction of the heat-consuming element and the temperature of the heat-carrying fluid in the return of the heat-consuming element. In order to adapt the heat output transferred to the heat consuming element to the required value, ie to the heat demand, the temperature of the heat transfer fluid is generally adjusted in the direction of the heat consuming element.

El elemento de consumo de energía frigorífica, denominado también elemento de consumo de frío, se define como uno o varios elementos que absorben energía frigorífica por medio de un fluido caloportador. La potencia frigorífica transferida al elemento de consumo es directamente proporcional a la diferencia entre la temperatura del fluido caloportador en dirección al elemento de consumo de frío y la temperatura del fluido caloportador en el retorno del elemento de consumo de frío. En general, para adaptar la potencia frigorífica transferida al elemento de consumo de frío al valor requerido, es decir, a la demanda frigorífica, se regula la temperatura del fluido caloportador al principio hacia el elemento de consumo de frío.The cooling energy consumption element, also called the cold consumption element, is defined as one or more elements that absorb cooling energy by means of a heat transfer fluid. The cooling power transferred to the consumption element is directly proportional to the difference between the temperature of the heat transfer fluid in the direction of the cold consumption element and the temperature of the heat transfer fluid in the return flow from the cold consumption element. In general, to adapt the cooling power transferred to the cold consumption element to the required value, that is, to the cooling demand, the temperature of the heat transfer fluid is initially regulated towards the cold consumption element.

Las termofrigobombas producen una energía calorífica que es transferida al exterior a través de un intercambiador térmico denominado intercambiador condensador, en cuyo elemento primario tiene lugar la condensación de un fluido frigorígeno, y en cuyo elemento secundario circula el fluido caloportador que transporta la energía calorífica hacia el elemento de consumo de calor. Las termofrigobombas producen simultáneamente una energía frigorífica que es transferida al exterior a través de un intercambiador térmico denominado intercambiador evaporador, en cuyo elemento primario tiene lugar la evaporación de un fluido frigorígeno, y en cuyo elemento secundario circula el fluido caloportador que transporta la energía frigorífica hacia el elemento de consumo de frío. 2.The thermofrigobombas produce heat energy that is transferred to the outside through a heat exchanger called a condenser exchanger, in whose primary element the condensation of a refrigerant fluid takes place, and in whose secondary element the heat transfer fluid circulates that transports the heat energy towards the heat consuming element. The thermofrigobombas simultaneously produce cooling energy that is transferred to the outside through a heat exchanger called an evaporator exchanger, in whose primary element the evaporation of a refrigerant fluid takes place, and in whose secondary element the heat transfer fluid circulates that transports the refrigerant energy towards the cold consumption element. two.

En el documento FR2886388A1 se muestra un ejemplo de una termofrigobomba, que representa el estado de la técnica más cercana. Se muestran otros ejemplos mediante los documentos DE3431452A1 y CN10744175A.Document FR2886388A1 shows an example of a thermofrigobomba, which represents the closest state of the art. Other examples are shown by DE3431452A1 and CN10744175A.

Por el principio mismo de funcionamiento de la máquina, basado en el ciclo termodinámico de un fluido frigorígeno, la relación entre las potencias calorífica y frigorífica producidas por la máquina en un instante dado, depende esencialmente del tipo de fluido frigorígeno usado y de los valores de temperatura de condensación y de evaporación del fluido frigorígeno en el instante considerado. Estos valores de temperatura están relacionados directamente con los valores de temperatura del fluido caloportador en salida del elemento secundario del intercambiador condensador y en salida del elemento secundario del intercambiador evaporador. La relación entre las potencias calorífica y frigorífica producidas por la máquina en un instante dado no puede así ajustarse libremente.By the very principle of operation of the machine, based on the thermodynamic cycle of a refrigerant fluid, the relationship between the heating and cooling powers produced by the machine at a given instant depends essentially on the type of refrigerant fluid used and the values of condensation and evaporation temperature of the refrigerant fluid at the instant considered. These temperature values are directly related to the temperature values of the heat transfer fluid at the outlet of the secondary element of the condenser exchanger and at the outlet of the secondary element of the evaporator exchanger. The ratio between the heating and cooling powers produced by the machine at a given instant cannot thus be freely adjusted.

Por otra parte, la relación entre la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor y la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío, es totalmente independiente de la máquina termodinámica, puede variar en cada instante, y además puede adoptar cualquier valor.On the other hand, the relationship between the heating power required by the heat consuming element and the cooling power required by the cold consuming element is totally independent of the thermodynamic machine, it can vary at any moment, and it can also adopt any worth.

Una termofrigobomba es incapaz de adaptar en cada instante a la vez la potencia calorífica y la potencia frigorífica producidas en los valores de potencia calorífica y frigorífica requeridos respectivamente por el elemento de consumo de calor y el elemento de consumo de frío. Puede ser que la máquina adapte la potencia calorífica producida a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor, y en este caso la potencia frigorífica producida por la máquina no corresponde al nivel de potencia requerido por el elemento de consumo de frío. O bien la máquina adapta la potencia frigorífica producida a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío, y en este caso la potencia calorífica producida por la máquina no corresponde al nivel de potencia requerido por el elemento de consumo de calor.A thermofrigobomba is incapable of adapting at each moment both the heating power and the cooling power produced in the values of heating and cooling power required respectively by the heat consumption element and the cold consumption element. It may be that the machine adapts the heating power produced to the heating power required by the heat consumption element, and in this case the cooling power produced by the machine does not correspond to the power level required by the cold consumption element. Either the machine adapts the cooling power produced to the cooling power required by the cold consumption element, and in this case the heating power produced by the machine does not correspond to the power level required by the heat consuming element.

Se distinguen así dos modos de funcionamiento de la máquina, en función del nivel respectivo de la demanda de energía calorífica y de la demanda de energía frigorífica.Two operating modes of the machine are thus distinguished, depending on the respective level of the heat energy demand and the cooling energy demand.

Cuando la relación entre las potencias calorífica y frigorífica invocadas por los elementos de consumo es superior a la relación entre las potencias calorífica y frigorífica producidas por la máquina, la máquina puede adaptar la potencia calorífica producida a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor. Sin embargo, produce una potencia frigorífica superior a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío. En este caso la máquina funciona según el modo denominado producción calorífica prioritaria, de manera que la producción calorífica se denomina entonces producción prioritaria y la producción frigorífica se denomina entonces producción no prioritaria. En sentido inverso, cuando la relación entre las potencias calorífica y frigorífica denominadas por los elementos de consumo es inferior a la relación entre las potencias calorífica y frigorífica producidas por la máquina, la máquina puede adaptar la potencia frigorífica producida a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío. Sin embargo, produce una potencia calorífica superior a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor. En este caso la máquina funciona según el modo denominado producción frigorífica prioritaria, de manera que la producción frigorífica se denomina entonces producción prioritaria y la producción calorífica se denomina entonces producción no prioritaria.When the ratio between the heating and cooling powers invoked by the consumption elements is higher than the ratio between the heating and cooling powers produced by the machine, the machine can adapt the heating power produced to the heating power required by the consumption element. heat. However, it produces a cooling power greater than the cooling power required by the cold consumption element. In this case, the machine works according to the mode called priority heat production, so that the heat production is then called priority production and the cooling production is then called non-priority production. Conversely, when the ratio between the heating and cooling powers designated by the consumer elements is lower than the ratio between the heating and cooling powers produced by the machine, the machine can adapt the cooling power produced to the cooling power required by the cold consumption element. However, it produces a higher heat output than the heat output required by the heat consuming element. In this case, the machine works according to the so-called priority cooling production mode, so that the cooling production is then called priority production and the heating production is then called non-priority production.

En modo de producción calorífica prioritaria, solo una parte de la energía frigorífica producida por la máquina es suministrada efectivamente al elemento de consumo de frío, y debe evacuarse un residuo de la energía frigorífica producida por la máquina hacia un elemento exterior. En modo de producción frigorífica prioritaria, solo una parte de la energía calorífica producida por la máquina es suministrada efectivamente al elemento de consumo de calor, y se trata de un residuo de energía calorífica producida por la máquina que debe ser evacuado hacia un elemento exterior. Este elemento exterior, que asegura el equilibrio energético del sistema absorbiendo el residuo de la producción no prioritaria, que puede ser energía calorífica o energía frigorífica, se denomina fuente externa.In priority heat production mode, only part of the cooling energy produced by the machine is actually supplied to the cold consumption element, and a residual of the cooling energy produced by the machine must be evacuated to an external element. In priority cooling production mode, only part of the heat energy produced by the machine is actually supplied to the heat consumption element, and it is a waste of heat energy produced by the machine that must be evacuated to an external element. This external element, which ensures the energy balance of the system by absorbing the residue of non-priority production, which can be heat energy or cooling energy, is called an external source.

La fuente externa se define como uno o varios elementos capaces de absorber indistintamente energía calorífica o energía frigorífica.The external source is defined as one or more elements capable of absorbing heat energy or cooling energy indistinctly.

La fuente externa puede ser un elemento natural, tal como aire ambiente, y entonces la termofrigobomba funciona según el principio llamado de aerotermia; el agua del medio natural, en cuyo caso la termofrigobomba funciona según el principio llamado de acuatermia; o el suelo, de modo que la termofrigobomba funciona según el principio llamado de geotermia; y puede ser suministrada por uno o varios sistemas intermedios de intercambio térmico.The external source can be a natural element, such as ambient air, and then the thermo-frigobomba works according to the principle called aerothermy; water from the natural environment, in which case the thermo-frigobomba works according to the principle called aquathermy; or the ground, so that the thermo-frigobomba works according to the so-called geothermal principle; and it can be supplied by one or more intermediate heat exchange systems.

Un primer inconveniente importante de las termofrigobombas reside en el hecho de que en el lado de la producción no prioritaria, el ajuste de la parte de energía producida que debe ser intercambiada con la fuente externa no es asegurado por la máquina en sí. En modo de producción calorífica prioritaria, la totalidad de la energía frigorífica producida por la máquina es intercambiada con el exterior a través del intercambiador evaporador, siendo a continuación esta energía orientada por una parte hacia el elemento de consumo de frío y por otra parte hacia la fuente externa, con ayuda de un circuito exterior a la máquina. En modo de producción frigorífica prioritaria, la totalidad de la energía calorífica producida por la máquina es intercambiada con el exterior a través del intercambiador condensador. Esta energía es orientada a continuación por una parte hacia el elemento de consumo de calor y por otra parte hacia la fuente externa, con ayuda de un circuito exterior a la máquina.A first major drawback of thermofrigobombas lies in the fact that on the non-priority production side, the adjustment of the part of energy produced that must be exchanged with the external source is not ensured by the machine itself. In priority heat production mode, all the cooling energy produced by the machine is exchanged with the outside through the evaporator exchanger, this energy then being directed on the one hand to the cold consumption element and on the other hand to the external source, with the help of a circuit outside the machine. In priority cooling production mode, all the heat energy produced by the machine is exchanged with the outside through the condenser exchanger. This energy is then directed on the one hand towards the heat consuming element and on the other hand towards the external source, with the help of a circuit external to the machine.

Estos circuitos exteriores, que permiten la gestión del flujo energético entre el elemento de consumo no prioritario y la fuente exterior, son a menudo complejos y costosos.These external circuits, which allow the management of the energy flow between the element of non-priority consumption and the external source, are often complex and expensive.

Un segundo inconveniente de las termofrigobombas reside en el hecho de que en el lado de la producción prioritaria, la regulación de la temperatura de inicio del fluido caloportador hacia el elemento de consumo es efectuada por tramos para realizar la adaptación perfecta de la potencia producida a la potencia requerida por el elemento de consumo. Durante la adaptación por tramos, cada tramo corresponde a la potencia unitaria de los compresores de la máquina, que funcionan en modo todo o nada. Ahora bien cada arranque o parada de un compresor genera una variación de las potencias calorífica y frigorífica producidas por la máquina termodinámica, lo que provoca una variación de las temperaturas del fluido caloportador en salida del elemento secundario del intercambiador condensador y en salida del elemento secundario del intercambiador evaporador. Para evitar fluctuaciones demasiado importantes de la temperatura de inicio del fluido hacia los elementos de consumo, debidas a estas variaciones de potencia engendradas por el arranque o la parada de un compresor, es necesario instalar un balón amortiguador tanto en el circuito de alimentación del elemento de consumo de calor como en el circuito de alimentación del elemento de consumo de frío. A second inconvenience of the thermofrigobombas resides in the fact that on the priority production side, the regulation of the starting temperature of the heat transfer fluid towards the consumption element is carried out in sections in order to carry out the perfect adaptation of the power produced to the power required by the consumer element. During the adaptation by sections, each section corresponds to the unit power of the machine's compressors, which work in all or nothing mode. However, each start or stop of a compressor generates a variation in the heating and cooling powers produced by the thermodynamic machine, which causes a variation in the temperatures of the heat transfer fluid at the outlet of the secondary element of the condenser exchanger and at the outlet of the secondary element of the condenser. evaporator exchanger. To avoid excessive fluctuations in the starting temperature of the fluid towards the consumption elements, due to these power variations generated by the start or stop of a compressor, it is necessary to install a cushioning ball both in the supply circuit of the element of heat consumption as in the supply circuit of the cold consumption element.

Estos balones amortiguadores añaden complejidad al circuito hidráulico, y pueden por añadidura alcanzar volúmenes importantes para asegurar ciclos de arranques y de paradas de los compresores suficientemente largos.These damping balloons add complexity to the hydraulic circuit, and can also reach large volumes to ensure sufficiently long start-up and stop cycles of the compressors.

Un tercer inconveniente de las termofrigobombas reside en el hecho de que en el lado de la producción no prioritaria, la totalidad de la energía producida es transferida por la máquina a través de un intercambiador. La gestión de los flujos energéticos entre el elemento de consumo por una parte y la fuente externa por otra parte es realizada por un circuito exterior a la máquina. Entonces es necesario que la máquina produzca esta energía a un nivel de temperatura adecuado para que tanto el elemento de consumo como la fuente externa puedan absorber una parte de la misma. Así en modo de producción calorífica prioritaria, la temperatura del fluido caloportador en el elemento secundario del intercambiador evaporador debe ser como máximo igual a la más baja de las temperaturas requeridas por el elemento de consumo de frío por una parte y la fuente externa, por otra parte.A third drawback of thermofrigobombas lies in the fact that on the non-priority production side, all the energy produced is transferred by the machine through an exchanger. The management of the energy flows between the consumer element on the one hand and the external source on the other hand is carried out by a circuit external to the machine. Then it is necessary for the machine to produce this energy at a suitable temperature level so that both the consumer element and the external source can absorb a part of it. Thus, in priority heat production mode, the temperature of the heat transfer fluid in the secondary element of the evaporator exchanger must be at most equal to the lowest of the temperatures required by the cold consumption element on the one hand and the external source on the other. part.

En modo de producción frigorífica prioritaria, la temperatura del fluido caloportador en el elemento secundario del intercambiador condensador debe por su parte ser al menos igual a la más alta de las temperaturas requeridas por el elemento de consumo de calor por una parte y la fuente externa, por otra parte. Ahora bien el rendimiento energético de un circuito frigorígeno depende del trabajo suministrado por los compresores, y así pues de la diferencia entre la alta presión y la baja presión en el circuito frigorígeno. Como la temperatura de cambio de estado de un fluido está relacionada directamente con la presión de este fluido, el rendimiento del circuito depende de la diferencia entre la temperatura de condensación del fluido frigorígeno cuando se encuentra en la porción de circuito a alta presión y la temperatura de evaporación del fluido frigorígeno cuando se encuentra en la porción de circuito a baja presión. Al estar estas temperaturas de condensación y de evaporación adaptadas continuamente a las temperaturas requeridas en el elemento secundario de los intercambiadores condensador y evaporador, el rendimiento de un circuito frigorígeno depende de la diferencia entre la temperatura en el elemento secundario del intercambiador condensador y la temperatura en el elemento secundario del intercambiador evaporador. Cuanto más elevada es esta diferencia, menor es el rendimiento.In priority cooling production mode, the temperature of the heat transfer fluid in the secondary element of the condenser exchanger must be at least equal to the highest of the temperatures required by the heat consuming element on the one hand and the external source, on the other hand. However, the energy efficiency of a refrigeration circuit depends on the work supplied by the compressors, and thus on the difference between the high pressure and the low pressure in the refrigeration circuit. As the temperature of change of state of a fluid is directly related to the pressure of this fluid, the performance of the circuit depends on the difference between the condensation temperature of the refrigerant fluid when it is in the portion of the circuit at high pressure and the temperature of evaporation of the refrigerant fluid when it is in the low pressure portion of the circuit. As these condensation and evaporation temperatures are continuously adapted to the temperatures required in the secondary element of the condenser and evaporator exchangers, the performance of a refrigerant circuit depends on the difference between the temperature in the secondary element of the condenser exchanger and the temperature in the secondary element of the evaporator exchanger. The higher this difference, the lower the performance.

La totalidad de la energía es producida así por la termofrigobomba con el nivel de temperatura en el lado no prioritario que es el más desfavorable para el rendimiento de la máquina. No es posible optimizar el rendimiento global de la máquina produciendo una parte de la energía con destino al elemento de consumo no prioritario con un rendimiento y otra parte de la energía con destino a la fuente externa con otro rendimiento.All the energy is thus produced by the thermofrigobomba with the temperature level on the non-priority side, which is the most unfavorable for the performance of the machine. It is not possible to optimize the overall performance of the machine by producing part of the energy destined for the non-priority consumption element with one performance and another part of the energy destined for the external source with another performance.

Resumen de la invenciónSummary of the invention

La presente invención tiene por objeto resolver los problemas mencionados anteriormente y en especial proponer una máquina termodinámica que sea capaz de intercambiar directamente con la fuente externa el residuo de energía calorífica o frigorífica producida por la máquina termodinámica en el lado de la producción no prioritaria y no consumida por el elemento de consumo correspondiente, preferentemente sin tener que recurrir a circuitos exteriores de gestión del flujo energético entre el elemento de consumo y la fuente exterior.The purpose of the present invention is to solve the aforementioned problems and in particular to propose a thermodynamic machine that is capable of exchanging directly with the external source the residual heat or cooling energy produced by the thermodynamic machine on the non-priority and non-priority production side. consumed by the corresponding consumption element, preferably without having to resort to external circuits for managing the energy flow between the consumption element and the external source.

Se tiende también a resolver estas necesidades por medio de una máquina termodinámica que produce simultáneamente energía calorífica y energía frigorífica 2, según la invención que se define mediante la reivindicación 1, y que incluye:There is also a tendency to solve these needs by means of a thermodynamic machine that simultaneously produces heat energy and cooling energy 2, according to the invention that is defined by claim 1, and that includes:

- un primer intercambiador de calor que posee al menos un circuito primario en el que circula un fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un primer fluido caloportador, estando el primer intercambiador de calor configurado para condensar el fluido frigorígeno;- a first heat exchanger that has at least one primary circuit in which a refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit designed to be run through by a first heat transfer fluid, the first heat exchanger being configured to condense the refrigerant fluid;

- un segundo intercambiador de calor que posee al menos un circuito primario en el que circula el fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un segundo fluido caloportador, estando el segundo intercambiador de calor configurado para evaporar el fluido frigorígeno;- a second heat exchanger that has at least one primary circuit in which the refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit intended to be run through by a second heat-carrying fluid, the second heat exchanger being configured to evaporate the refrigerant fluid;

- un tercer intercambiador de calor que posee al menos un circuito primario en el que circula el fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un tercer fluido caloportador, estando el tercer intercambiador de calor configurado para evaporar o condensar el fluido frigorígeno;- a third heat exchanger that has at least one primary circuit in which the refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit designed to be traversed by a third heat transfer fluid, the third heat exchanger being configured to evaporate or condense the refrigerant fluid ;

- al menos un circuito frigorígeno en el interior del cual circula el fluido frigorígeno, de manera que el al menos un circuito frigorígeno conecta el primer intercambiador de calor, el segundo intercambiador de calor y el tercer intercambiador de calor;- at least one refrigerant circuit inside which the refrigerant fluid circulates, such that the at least one refrigerant circuit connects the first heat exchanger, the second heat exchanger and the third heat exchanger;

El al menos un circuito frigorígeno incluye:The at least one refrigerant circuit includes:

- un compresor montado entre una salida del segundo intercambiador de calor y una entrada del primer intercambiador de calor;- a compressor mounted between an outlet of the second heat exchanger and an inlet of the first heat exchanger;

- un primer descompresor montado entre una salida del primer intercambiador de calor y una entrada del segundo intercambiador de calor; - a first decompressor mounted between an outlet of the first heat exchanger and an inlet of the second heat exchanger;

- un primer nodo de enlace que conecta la salida del compresor a la entrada del primer intercambiador de calor y a un primer dispositivo de conmutación;- a first link node connecting the outlet of the compressor to the inlet of the first heat exchanger and to a first switching device;

- un segundo nodo de enlace que conecta una salida del primer intercambiador de calor a una entrada del primer descompresor y a un segundo dispositivo de conmutación;- a second link node connecting an output of the first heat exchanger to an input of the first decompressor and to a second switching device;

- un tercer nodo de enlace que conecta una entrada del segundo intercambiador de calor con una salida del primer descompresor y con el segundo dispositivo de conmutación;- a third link node connecting an input of the second heat exchanger with an output of the first decompressor and with the second switching device;

- un cuarto nodo de enlace que conecta una salida del segundo intercambiador de calor a la entrada del compresor y al primer dispositivo de conmutación;- a fourth link node connecting an outlet of the second heat exchanger to the inlet of the compressor and to the first switching device;

- de manera que el primer dispositivo de conmutación está configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración, definiendo la primera configuración un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta una primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor al cuarto nodo de enlace y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del primer dispositivo de conmutación desde el primer nodo de enlace, definiendo la segunda configuración un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el primer nodo de enlace a la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del primer dispositivo de conmutación hasta el cuarto nodo de enlace;- so that the first switching device is configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant fluid circulation channel that connects a first inlet/outlet of the third heat exchanger to the fourth node of link and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the first switching device from the first link node, the second configuration defining a second channel for circulating the refrigerant fluid that connects the first link node to the first input/output of the third heat exchanger and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the first switching device to the fourth link node;

- de manera que el segundo dispositivo de conmutación está configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración, definiendo la primera configuración un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el segundo nodo de enlace a una segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del segundo dispositivo de conmutación hasta el tercer nodo de enlace, definiendo la segunda configuración un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor al tercer nodo de enlace y que impide- so that the second switching device is configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant fluid circulation channel that connects the second link node to a second inlet/outlet of the third exchanger of heat and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the second switching device to the third link node, the second configuration defining a second channel for the circulation of the refrigerant fluid that connects the second inlet/outlet of the third heat exchanger to the third link node and that prevents

la circulación del fluido frigorígeno a través del segundo dispositivo de conmutación desde el segundo nodo de enlace; - un segundo descompresor montado entre el segundo dispositivo de conmutación y la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor.the circulation of the refrigerant fluid through the second switching device from the second link node; - a second decompressor mounted between the second switching device and the second inlet/outlet of the third heat exchanger.

En un desarrollo, el segundo descompresor es un descompresor bidireccional.In one embodiment, the second decompressor is a bidirectional decompressor.

Ventajosamente, el compresor incluye un primer compresor y un segundo compresor montados en paralelo entre el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor, siendo el primer compresor un compresor de velocidad de rotación variable y siendo el segundo compresor un compresor de tipo todo o nada cuya activación se desencadena cuando una potencia calorífica transferida a través del primer intercambiador de calor alcanza un valor umbral o cuando una potencia frigorífica transferida a través del segundo intercambiador de calor alcanza un valor umbral.Advantageously, the compressor includes a first compressor and a second compressor mounted in parallel between the first heat exchanger and the second heat exchanger, the first compressor being a variable rotation speed compressor and the second compressor being an all-or-type compressor. nothing whose activation is triggered when a heat power transferred through the first heat exchanger reaches a threshold value or when a cooling power transferred through the second heat exchanger reaches a threshold value.

En una realización particular, el primer descompresor tiene una tasa de apertura variable y la máquina incluye un circuito de control configurado para controlar la tasa de apertura del primer descompresor con el fin de regular la proporción de fluido frigorígeno que atraviesa el descompresor y el segundo intercambiador de calor para ajustar la potencia frigorífica transmitida a través del segundo intercambiador de calor o para controlar la tasa de apertura del primer descompresor con el fin de regular la proporción de fluido frigorígeno que atraviesa el descompresor y el primer intercambiador de calor para ajustar la potencia calorífica transmitida a través del primer intercambiador de calor Resulta ventajoso prever que el circuito de control está configurado para regular la temperatura del fluido caloportador en salida del primer intercambiador de calor o en salida del segundo intercambiador de calor a un valor de ajuste. En otro desarrollo, el segundo descompresor tiene una tasa de apertura variable y el circuito de control está configurado para controlar la relación entre la tasa de apertura del primer descompresor y del segundo descompresor. Preferentemente, la máquina termodinámica incluye un segundo circuito frigorígeno en el interior del cual circula un segundo fluido frigorígeno, de manera que el segundo circuito frigorígeno conecta el primer intercambiador de calor, el segundo intercambiador de calor y el tercer intercambiador de calor. El segundo circuito frigorígeno posee un compresor, un primer descompresor, un primer nodo de enlace, un segundo nodo de enlace, un tercer nodo de enlace, un cuarto nodo de enlace, un primer dispositivo de conmutación, un segundo dispositivo de conmutación y un segundo descompresor dispuestos de manera semejante a la disposición del primer circuito frigorígeno.In a particular embodiment, the first decompressor has a variable opening rate and the machine includes a control circuit configured to control the opening rate of the first decompressor in order to regulate the proportion of refrigerant fluid that passes through the decompressor and the second exchanger. of heat to adjust the cooling power transmitted through the second heat exchanger or to control the opening rate of the first decompressor in order to regulate the proportion of refrigerant fluid that passes through the decompressor and the first heat exchanger to adjust the heating power transmitted through the first heat exchanger It is advantageous to provide that the control circuit is configured to regulate the temperature of the heat transfer fluid at the outlet of the first heat exchanger or at the outlet of the second heat exchanger at a set value. In another development, the second decompressor has a variable opening rate and the control circuitry is configured to control the ratio between the opening rate of the first decompressor and the second decompressor. Preferably, the thermodynamic machine includes a second refrigerant circuit inside which a second refrigerant fluid circulates, such that the second refrigerant circuit connects the first heat exchanger, the second heat exchanger and the third heat exchanger. The second refrigerant circuit has a compressor, a first decompressor, a first link node, a second link node, a third link node, a fourth link node, a first switching device, a second switching device and a second decompressor arranged similarly to the layout of the first refrigerant circuit.

En otra realización particular, la máquina termodinámica incluye un circuito de control configurado para definir un modo de funcionamiento en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del primer circuito frigorígeno impiden la circulación del fluido frigorígeno en el tercer intercambiador de calor y en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del segundo circuito frigorígeno impiden la circulación del segundo fluido frigorígeno en el segundo intercambiador de calor.In another particular embodiment, the thermodynamic machine includes a control circuit configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit prevent the circulation of the refrigerant fluid in the third heat exchanger and in which the first and second switching devices of the second refrigerant circuit prevent the circulation of the second refrigerant fluid in the second heat exchanger.

En una configuración preferente, la máquina termodinámica incluye un circuito de control configurado para definir un modo de funcionamiento en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del primer circuito frigorígeno impiden la circulación del fluido frigorígeno en el primer intercambiador de calor y en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del segundo circuito frigorígeno impiden la circulación del segundo fluido frigorígeno en el tercer intercambiador de calor.In a preferred configuration, the thermodynamic machine includes a control circuit configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit prevent the circulation of the refrigerant fluid in the first heat exchanger and in which the first and second switching devices of the second refrigerant circuit prevent the circulation of the second refrigerant fluid in the third heat exchanger.

La invención tiene también por objeto un procedimiento de funcionamiento de una máquina que permite regular mejor la potencia calorífica suministrada y la potencia frigorífica suministrada.Another object of the invention is a method of operating a machine that makes it possible to better regulate the supplied heating power and the supplied cooling power.

Se tiende también a resolver estas necesidades por medio de un procedimiento de funcionamiento de una máquina termodinámica, según la invención que se define mediante la reivindicación 10, que incluye las etapas de:There is also a tendency to solve these needs by means of a method of operating a thermodynamic machine, according to the invention, which is defined by claim 10, which includes the steps of:

- Suministro de una máquina termodinámica según una de las realizaciones anteriores con un circuito frigorígeno; - Basculación entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento, definiendo el primer modo de funcionamiento un montaje paralelo del tercer intercambiador de calor y del segundo intercambiador de calor entre la salida del primer intercambiador de calor y la entrada del compresor, definiendo el segundo modo de funcionamiento un montaje paralelo del tercer intercambiador de calor y del primer intercambiador de calor entre la salida del compresor y la entrada del segundo intercambiador de calor.- Supply of a thermodynamic machine according to one of the previous embodiments with a refrigerant circuit; - Switching between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a parallel mounting of the third heat exchanger and the second heat exchanger between the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the compressor, defining the second mode of operation a parallel mounting of the third heat exchanger and the first heat exchanger between the outlet of the compressor and the inlet of the second heat exchanger.

Se tiende también a resolver estas necesidades por medio de un procedimiento de funcionamiento de una máquina termodinámica que incluye las etapas de:There is also a tendency to solve these needs by means of an operating procedure for a thermodynamic machine that includes the stages of:

- Suministro de una máquina termodinámica según una de las realizaciones anteriores con dos circuitos frigorígenos; - Basculación entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento, definiendo el primer modo de funcionamiento un primer circuito frigorígeno en el que el fluido frigorígeno no pasa a través del tercer intercambiador de calor y un segundo circuito frigorígeno en el que el segundo fluido frigorígeno no pasa a través del segundo intercambiador de calor, definiendo el segundo modo de funcionamiento un primer circuito frigorígeno en el que el fluido frigorígeno no pasa a través del primer intercambiador de calor y un segundo circuito frigorígeno en el que el segundo fluido frigorígeno no pasa a través del tercer intercambiador de calor.- Supply of a thermodynamic machine according to one of the previous embodiments with two refrigerant circuits; - Switching between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a first refrigerant circuit in which the refrigerant fluid does not pass through the third heat exchanger and a second refrigerant circuit in which the second refrigerant fluid does not pass through the second heat exchanger, the second mode of operation defining a first refrigerant circuit in which the refrigerant fluid does not pass through the first heat exchanger and a second refrigerant circuit in which the second refrigerant fluid does not passes through the third heat exchanger.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Otras ventajas y características se desprenderán más claramente a partir de la descripción que se ofrece a continuación de realizaciones particulares ofrecidas a modo de ejemplos no limitativos e ilustradas con ayuda de los dibujos adjuntos, en los que:Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description given below of particular embodiments offered by way of non-limiting examples and illustrated with the help of the attached drawings, in which:

- la figura 1 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención en la interfaz entre un elemento de consumo de energía calorífica, un elemento de consumo de energía frigorífica y una fuente externa, según una realización con un solo circuito frigorígeno;Figure 1 schematically represents a thermo-frigo-pump according to the invention at the interface between a heat energy consumer element, a refrigeration energy consumer element and an external source, according to an embodiment with a single refrigerant circuit;

- la figura 2 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención, que funciona según un modo denominado producción calorífica prioritaria;Figure 2 represents, schematically, a thermofrigopump according to the invention, which works according to a mode called priority heat production;

- la figura 3 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención que funciona según un modo denominado producción calorífica en solitario;figure 3 represents, schematically, a thermofrigopump according to the invention that works according to a so-called so-called heat production mode;

- la figura 4 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención que funciona según un modo denominado producción calorífica equilibrada;FIG. 4 represents, schematically, a thermofrigopump according to the invention that works according to a mode called balanced heat production;

- la figura 5 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención, que funciona según el modo denominado producción frigorífica prioritaria;figure 5 represents, schematically, a thermo-frigopump according to the invention, which works according to the so-called priority refrigeration production mode;

- la figura 6 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención que funciona según el modo denominado producción frigorífica en solitario;FIG. 6 represents, schematically, a thermo-frigopump according to the invention that works according to the so-called single refrigeration production mode;

- la figura 7 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención que funciona según el modo denominado producción frigorífica equilibrada;Figure 7 represents, schematically, a thermofrigopump according to the invention that works according to the so-called balanced refrigeration production mode;

- la figura 8 representa, de manera esquemática, otra configuración de termofrigobomba según la invención en la interfaz entre un elemento de consumo de energía calorífica, un elemento de consumo de energía frigorífica y una fuente externa con dos circuitos frigorígenos;figure 8 represents, schematically, another configuration of a thermo-frigo-pump according to the invention at the interface between a heating energy consumption element, a cooling energy consumption element and an external source with two refrigeration circuits;

- la figura 9 representa, de manera esquemática, una termofrigobomba según la invención, y según la realización descrita en la figura 8, que funciona globalmente según el modo denominado producción calorífica prioritaria;figure 9 represents, schematically, a thermofrigopump according to the invention, and according to the embodiment described in figure 8, which works globally according to the so-called priority heat production mode;

- La figura 10 representa, de manera esquemática, la termofrigobomba según la invención, y según la realización descrita en la figura 8, que funciona globalmente según el modo denominado producción frigorífica prioritaria.- Figure 10 represents, schematically, the thermofrigopump according to the invention, and according to the embodiment described in figure 8, which works globally according to the so-called priority cooling production mode.

Descripción de una realización preferida de la invenciónDescription of a preferred embodiment of the invention

La máquina termodinámica 100 es de tipo termofrigobomba, es decir, que la máquina termodinámica posee al menos una bomba de calor cuya energía útil es rechazada desde una fuente caliente y es extraída de una fuente fría. The thermodynamic machine 100 is of the thermofrigobomba type, that is, the thermodynamic machine has at least one heat pump whose useful energy is rejected from a hot source and is extracted from a cold source.

La máquina termodinámica 100 posee una pluralidad de canalizaciones en las que pueden circular uno o varios fluidos. Los fluidos pueden estar en forma líquida o gaseosa. El sentido de circulación del fluido se expresa mediante flechas en las figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, y 10. Las canalizaciones que permiten una circulación de fluido se representan en línea continua mientras que las canalizaciones que no permiten una circulación de fluido se expresan mediante líneas discontinuas.The thermodynamic machine 100 has a plurality of pipes in which one or more fluids can circulate. Fluids can be in liquid or gaseous form. The flow direction of the fluid is expressed by means of arrows in figures 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, and 10. The pipes that allow fluid circulation are represented in a continuous line while the pipes that do not allow a fluid circulation are expressed by dashed lines.

Las válvulas y los descompresores en posición abierta se indican en blanco. Las válvulas y los descompresores en posición cerrada se indican en negro. En posición abierta, la válvula permite la circulación de un fluido mientras que impide esta circulación cuando se encuentra en posición cerrada.Valves and decompressors in the open position are indicated in white. Valves and decompressors in the closed position are indicated in black. In the open position, the valve allows the circulation of a fluid while it prevents this circulation when it is in the closed position.

Las flechas negras dispuestas en los intercambiadores de calor indican por su parte una transferencia de calor a través de los intercambiadores térmicos. El sentido de las flechas negras indica el sentido de flujo del calor. Una flecha negra que sale de la máquina termodinámica 100 indica una transferencia de potencia calorífica de la máquina 100 hacia el exterior, mientras que una flecha negra que entra en la máquina termodinámica 100 indica una transferencia de potencia frigorífica de la máquina 100 hacia el exterior.The black arrows arranged on the heat exchangers indicate a transfer of heat through the heat exchangers. The direction of the black arrows indicates the direction of heat flow. A black arrow exiting the thermodynamic engine 100 indicates a transfer of heat power from engine 100 to the outside, while a black arrow entering thermodynamic engine 100 indicates a transfer of cooling power from engine 100 to the outside.

La termofrigobomba 100 comprende un circuito frigorígeno 1 en el que circula un fluido frigorígeno o al menos un fluido frigorígeno. Un fluido frigorígeno puede ser puro o una mezcla de fluidos. El fluido frigorígeno puede presentarse en forma gaseosa o líquida en función de la presión y de la temperatura en el circuito frigorígeno y especialmente en los intercambiadores de calor. De manera ventajosa, las temperaturas de cambio de estado líquido-gas del fluido frigorígeno están situadas en el interior del intervalo de temperaturas de funcionamiento de la máquina termodinámica. El fluido frigorígeno se elige preferentemente entre hidrofluorocarbonos, por ejemplo R134a (1,1,1,2-tetrafluoroetano), R410A (mezcla de difluorometano y 1,1,1,2,2-pentafluoroetano), R407C (mezcla de 1,1,1,2-tetrafluoroetano, 1,1,1,2,2-pentafluoroetano y de difluorometano) o entre hidrofluoroolefinas, por ejemplo R1234ze (trans-1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-eno) o R-1233zd (trans-1-cloro-3,3,3-trifluoro-1-propeno). Preferentemente, la temperatura de cambio de estado líquido-gas del fluido frigorígeno está comprendida entre -50°C y 100°C.The thermofrigobomba 100 comprises a refrigerant circuit 1 in which a refrigerant fluid or at least one refrigerant fluid circulates. A refrigerant fluid can be pure or a mixture of fluids. The refrigerant fluid can be in gaseous or liquid form depending on the pressure and temperature in the refrigerant circuit and especially in the heat exchangers. Advantageously, the liquid-gas state change temperatures of the refrigerant fluid are located within the range of operating temperatures of the thermodynamic machine. The refrigerant fluid is preferably chosen from hydrofluorocarbons, for example R134a (1,1,1,2-tetrafluoroethane), R410A (mixture of difluoromethane and 1,1,1,2,2-pentafluoroethane), R407C (mixture of 1,1 ,1,2-tetrafluoroethane, 1,1,1,2,2-pentafluoroethane and difluoromethane) or between hydrofluoroolefins, for example R1234ze (trans-1,3,3,3-tetrafluoroprop-1-ene) or R-1233zd (trans-1-chloro-3,3,3-trifluoro-1-propene). Preferably, the liquid-gas state change temperature of the refrigerant fluid is between -50°C and 100°C.

La termofrigobomba 100 posee un primer intercambiador térmico 2 que produce energía calorífica. El primer intercambiador térmico 2 alimenta un elemento de consumo de energía calorífica 200 también denominado fuente caliente por medio de un primer fluido caloportador. El primer fluido caloportador circula en las canalizaciones 201 y 202 que conectan un elemento secundario del primer intercambiador térmico 2 con el elemento de consumo de energía calorífica 200. El elemento de consumo de energía calorífica es por ejemplo un sistema de calefacción o un productor de agua caliente.The thermofrigobomba 100 has a first heat exchanger 2 that produces heat energy. The first heat exchanger 2 supplies a heat energy consuming element 200, also called a hot source, by means of a first heat transfer fluid. The first heat transfer fluid circulates in pipes 201 and 202 that connect a secondary element of the first heat exchanger 2 with the heat energy consumption element 200. The heat energy consumption element is, for example, a heating system or a water producer. hot.

La termofrigobomba 100 produce energía frigorífica a través de un segundo intercambiador térmico 3. El segundo intercambiador térmico 3 alimenta un elemento de consumo de frío 300 también denominado fuente fría por medio de un segundo fluido caloportador que circula en las canalizaciones 301 y 302. Las canalizaciones 301 y 302 conectan un elemento secundario del segundo intercambiador térmico 3 con el elemento de consumo de frío 300. El elemento de consumo de frío es por ejemplo un sistema de refrigeración.The thermofrigobomba 100 produces cooling energy through a second heat exchanger 3. The second heat exchanger 3 feeds a cold consumption element 300 also called cold source by means of a second heat transfer fluid that circulates in pipes 301 and 302. The pipes 301 and 302 connect a secondary element of the second heat exchanger 3 with the cold consumption element 300. The cold consumption element is for example a refrigeration system.

La termofrigobomba 100 posee un tercer intercambiador térmico 4 cuyo elemento secundario está conectado térmicamente con un elemento exterior 401 que puede ser la fuente externa 400 en sí o un tercer fluido caloportador que alimenta esta fuente externa 400. La termofrigobomba es capaz de intercambiar calor con la fuente externa 400. La temperatura de la fuente exterior está comprendida ventajosamente entre -40°C y 50°C. La fuente exterior puede ser aire ambiente.The thermofrigobomba 100 has a third heat exchanger 4 whose secondary element is thermally connected to an external element 401 that can be the external source 400 itself or a third heat transfer fluid that feeds this external source 400. The thermofrigobomba is capable of exchanging heat with the external source 400. The temperature of the external source is advantageously between -40°C and 50°C. The outside source may be ambient air.

Los fluidos caloportadores primero, segundo y tercero pueden ser idénticos o diferentes y estar presentes independientemente puros o en forma de una mezcla. El fluido caloportador puede incluir también sustancias minerales. Preferentemente, el fluido caloportador no cambia de estado durante la transferencia de calor entre un intercambiador de calor y un elemento de consumo de calor/frío o una fuente externa. El fluido caloportador puede elegirse entre agua, aire, una solución acuosa, monopropilenglicol, monoetilenglicol, soluciones alcohólicas o sales. En funcionamiento, una parte de la energía calorífica o frigorífica producida por la máquina termodinámica 100, también denominada residuo de energía calorífica o residuo de energía frigorífica, debe ser evacuada hacia la fuente externa 400. Preferentemente, la fuente externa posee uno o varios elementos exteriores 401. Un elemento exterior 401 es un elemento natural, tal como aire ambiente, el agua del medio natural, el suelo o cualquier tipo de elemento exterior. La máquina termodinámica puede estar provista de uno o varios sistemas intermedios de intercambio térmico para abordar cada uno de los elementos exteriores.The first, second and third heat transfer fluids may be identical or different and may be present independently pure or in the form of a mixture. The heat transfer fluid can also include mineral substances. Preferably, the heat transfer fluid does not change state during heat transfer between a heat exchanger and a heat/cold consumer element or an external source. The heat transfer fluid can be chosen from water, air, an aqueous solution, monopropylene glycol, monoethylene glycol, alcoholic solutions or salts. In operation, part of the heat or cooling energy produced by the thermodynamic engine 100, also called heat energy residue or cooling energy residue, must be evacuated to the external source 400. Preferably, the external source has one or more external elements 401. An external element 401 is a natural element, such as ambient air, the water of the natural environment, the ground or any type of external element. The thermodynamic machine can be provided with one or more intermediate heat exchange systems to deal with each of the external elements.

El circuito frigorígeno 1 está conectado al elemento primario del primer intercambiador de calor 2, al elemento primario del segundo intercambiador de calor 3 y al elemento primario del tercer intercambiador de calor 4. El fluido frigorígeno circula de manera que desplaza calorías entre los intercambiadores de calor. The refrigerant circuit 1 is connected to the primary element of the first heat exchanger 2, to the primary element of the second heat exchanger 3 and to the primary element of the third heat exchanger 4. The refrigerant fluid circulates in such a way that it displaces calories between the heat exchangers .

El primer intercambiador térmico 2, también denominado intercambiador condensador 2, permite transferir calor desde el fluido frigorígeno que circula en el elemento primario del intercambiador condensador 2 hacia un fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador condensador 2, a la vez que asegura la condensación del fluido frigorígeno.The first heat exchanger 2, also called condenser exchanger 2, allows heat to be transferred from the refrigerant fluid that circulates in the primary element of the condenser exchanger 2 to a heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the condenser exchanger 2, while ensuring the condensation of the refrigerant fluid.

El segundo intercambiador térmico 3, también denominado intercambiador evaporador 3, permite transferir calor desde un fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3 hacia el fluido frigorígeno que circula en el elemento primario del intercambiador evaporador 3, a la vez que asegura la evaporación del fluido frigorígeno.The second heat exchanger 3, also called evaporator exchanger 3, allows heat to be transferred from a heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the evaporator exchanger 3 to the refrigerant fluid that circulates in the primary element of the evaporator exchanger 3, while ensuring the evaporation of the refrigerant fluid.

El tercer intercambiador térmico 4, también denominado intercambiador de fuente 4, permite intercambiar calor entre el fluido frigorígeno que circula en el elemento primario del intercambiador de fuente 4 y el elemento exterior 401, en contacto con el elemento secundario del intercambiador de fuente 4, a la vez que asegura bien la condensación, o bien la evaporación, del fluido frigorígeno.The third heat exchanger 4, also called source exchanger 4, allows heat to be exchanged between the refrigerant fluid circulating in the primary element of the source exchanger 4 and the external element 401, in contact with the secondary element of the source exchanger 4, at at the same time that it ensures either the condensation or the evaporation of the refrigerant fluid.

La termofrigobomba 100 comprende ventajosamente un primer sensor de temperatura 21 configurado para medir la temperatura TCH del fluido caloportador en salida del elemento secundario del intercambiador condensador 2 y ventajosamente un segundo sensor de temperatura 31 configurado para medir la temperatura TFR del fluido caloportador en salida del elemento secundario del intercambiador evaporador 3. La medida de las dos temperaturas puede ser enviada a un circuito de control 500 para asegurar la regulación de cada una de las temperaturas TFR y TCH a un valor de ajuste.The thermofrigobomba 100 advantageously comprises a first temperature sensor 21 configured to measure the temperature TCH of the heat transfer fluid at the outlet of the secondary element of the condenser exchanger 2 and advantageously a second temperature sensor 31 configured to measure the temperature TFR of the heat transfer fluid at the outlet of the element. secondary of the evaporator exchanger 3. The measurement of the two temperatures can be sent to a control circuit 500 to ensure the regulation of each of the temperatures TFR and TCH at a set value.

Puede usarse un tercer sensor de temperatura 23 para medir la temperatura T3 del fluido frigorígeno en salida del circuito primario del intercambiador condensador 2.A third temperature sensor 23 can be used to measure the temperature T3 of the refrigerant fluid at the outlet of the primary circuit of the condenser exchanger 2.

Puede usarse un cuarto sensor de temperatura 32 para medir la temperatura T1 en salida del circuito primario del intercambiador evaporador 3.A fourth temperature sensor 32 can be used to measure the temperature T1 at the outlet of the primary circuit of the evaporator exchanger 3.

Un compresor permite comprimir el fluido frigorígeno en el circuito frigorígeno 1 cuando este se encuentra en estado gaseoso. El compresor está dispuesto en una canalización que conecta la salida del segundo intercambiador de calor 3 y la entrada del primer intercambiador de calor 2. En la realización ventajosa ilustrada, el compresor incluye un primer compresor 5 y un segundo compresor 6 montados en paralelo. El primer compresor 5 puede ser arrastrado por un primer motor eléctrico 53 provisto de un variador electrónico de velocidad 54 para adaptar su velocidad a la potencia calorífica o frigorífica solicitada. El segundo compresor 6 puede ser arrastrado por un segundo motor eléctrico 63. El circuito frigorígeno 1 comprende también un primer sensor de presión 51 configurado para medir la presión PHP en salida del compresor y un segundo sensor de presión 52 configurado para medir la presión PBP en entrada del compresor.A compressor makes it possible to compress the refrigerant fluid in the refrigerant circuit 1 when it is in a gaseous state. The compressor is arranged in a pipeline connecting the outlet of the second heat exchanger 3 and the inlet of the first heat exchanger 2. In the illustrated advantageous embodiment, the compressor includes a first compressor 5 and a second compressor 6 mounted in parallel. The first compressor 5 can be driven by a first electric motor 53 provided with an electronic speed variator 54 to adapt its speed to the requested heating or cooling power. The second compressor 6 can be driven by a second electric motor 63. The refrigerant circuit 1 also comprises a first pressure sensor 51 configured to measure the pressure PHP at the compressor outlet and a second pressure sensor 52 configured to measure the pressure PBP at compressor inlet.

En una realización preferente se monta un depósito 14 en el circuito frigorígeno 1 en la entrada del compresor. El depósito 14 está configurado para atrapar el fluido frigorígeno que se encuentra en estado líquido. Así, el compresor es alimentado con un fluido frigorígeno en estado gaseoso.In a preferred embodiment, a tank 14 is mounted in the refrigerant circuit 1 at the compressor inlet. The tank 14 is configured to trap the refrigerant fluid that is in a liquid state. Thus, the compressor is fed with a refrigerant fluid in gaseous state.

Se monta un primer descompresor 7 en el circuito frigorígeno 1 de manera que disminuye la presión del fluido frigorígeno cuando este circula en el descompresor 7 en estado líquido. El primer descompresor 7 está dispuesto en una canalización que conecta la salida del primer intercambiador de calor 2 con la entrada del segundo intercambiador de calor 3. El primer descompresor 7 está controlado preferentemente por medios electrónicos.A first decompressor 7 is mounted in the refrigerant circuit 1 so that the pressure of the refrigerant fluid decreases when it circulates in the decompressor 7 in liquid state. The first decompressor 7 is arranged in a pipeline connecting the outlet of the first heat exchanger 2 with the inlet of the second heat exchanger 3. The first decompressor 7 is preferably controlled electronically.

Se monta un segundo descompresor 8, preferentemente bidireccional, en el circuito frigorígeno 1 de manera que disminuye la presión del fluido frigorígeno cuando este circula en el descompresor 8 en estado líquido. El segundo descompresor 8 está dispuesto en una canalización en la que el fluido frigorígeno circula entre un nodo de enlace 20 y el tercer intercambiador de calor 4. El nodo de enlace 20 es capaz de conectar el segundo descompresor 8 al primer intercambiador de calor 2 y/o al segundo intercambiador de calor 3. El segundo descompresor 8 está controlado preferentemente por medios electrónicos.A second decompressor 8, preferably bidirectional, is mounted in the refrigerant circuit 1 so that the pressure of the refrigerant fluid decreases when it circulates in the decompressor 8 in liquid state. The second decompressor 8 is arranged in a pipeline in which the refrigerant fluid circulates between a link node 20 and the third heat exchanger 4. The link node 20 is capable of connecting the second decompressor 8 to the first heat exchanger 2 and /or to the second heat exchanger 3. The second decompressor 8 is preferably controlled by electronic means.

El circuito frigorígeno 1 está configurado de manera que alimenta cada intercambiador de calor con fluido frigorígeno y asegura las transferencias de calorías entre los intercambiadores de calor. Sin embargo, el circuito frigorígeno 1 posee varias canalizaciones que conectan las entradas y las salidas de los intercambiadores de calor entre sí con el fin de poder definir diferentes sentido de circulación del fluido frigorígeno y, así, diferentes modos de funcionamiento. El circuito frigorígeno 1 posee un primer nodo de enlace 15 que conecta la salida del compresor a la entrada del primer intercambiador de calor 2 y a un primer dispositivo de conmutación que define o incluye un quinto nodo de enlace 19. The refrigerant circuit 1 is configured in such a way that it feeds each heat exchanger with refrigerant fluid and ensures heat transfers between the heat exchangers. However, the refrigerant circuit 1 has several pipes that connect the inlets and outlets of the heat exchangers with each other in order to be able to define different directions of circulation of the refrigerant fluid and, thus, different operating modes. The refrigerant circuit 1 has a first link node 15 that connects the outlet of the compressor to the input of the first heat exchanger 2 and to a first switching device that defines or includes a fifth link node 19.

Un segundo nodo de enlace 16 lleva a cabo la conexión entre la salida del primer intercambiador de calor 2, un primer terminal del primer descompresor 7 y un segundo dispositivo de conmutación que define o incluye un sexto nodo de enlace 20.A second link node 16 makes the connection between the output of the first heat exchanger 2, a first terminal of the first decompressor 7 and a second switching device that defines or includes a sixth link node 20.

Un tercer nodo de enlace 17 lleva a cabo la conexión entre un segundo terminal del primer descompresor 7, la entrada del segundo intercambiador de calor 3 y el segundo dispositivo de conmutación.A third link node 17 carries out the connection between a second terminal of the first decompressor 7, the input of the second heat exchanger 3 and the second switching device.

Un cuarto nodo de enlace 18 lleva a cabo la conexión entre la entrada del compresor, la salida del segundo intercambiador de calor 3 y un quinto nodo de enlace 19. El cuarto nodo de enlace puede estar dispuesto entre la salida del segundo intercambiador de calor 3 y el depósito 14.A fourth link node 18 carries out the connection between the compressor inlet, the outlet of the second heat exchanger 3 and a fifth link node 19. The fourth link node can be arranged between the outlet of the second heat exchanger 3 and tank 14.

El quinto nodo de enlace 19 lleva a cabo la conexión entre el primer nodo de enlace 15, el cuarto nodo de enlace 18 y una primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4.The fifth link node 19 carries out the connection between the first link node 15, the fourth link node 18 and a first input/output of the third heat exchanger 4.

El sexto nodo de enlace 20 lleva a cabo la conexión entre el tercer nodo de enlace 17, el segundo nodo de enlace 16 y una segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 a través del segundo descompresor 8.The sixth link node 20 carries out the connection between the third link node 17, the second link node 16 and a second input/output of the third heat exchanger 4 through the second decompressor 8.

Puede usarse un quinto sensor de temperatura 42 para medir la temperatura T2 del fluido frigorígeno entre el nodo de enlace 19 y la primera entrada/salida del intercambiador de fuente 4. Por ejemplo, cuando el elemento primario del intercambiador de fuente 4 funciona como evaporador, el quinto sensor de temperatura mide la temperatura T2 del fluido frigorígeno en salida del elemento primario del intercambiador de fuente 4.A fifth temperature sensor 42 may be used to measure the temperature T2 of the refrigerant fluid between the link node 19 and the first inlet/outlet of the source exchanger 4. For example, when the primary element of the source exchanger 4 functions as an evaporator, The fifth temperature sensor measures the temperature T2 of the refrigerant fluid at the outlet of the primary element of the source exchanger 4.

Puede usarse un sexto sensor de temperatura 43 para medir la temperatura T4 del fluido frigorígeno entre la segunda entrada/salida del intercambiador de fuente 4 y el sexto nodo de enlace 20, preferentemente entre la segunda entrada/salida del intercambiador de fuente 4 y el segundo descompresor 8. Cuando el circuito primario del intercambiador de fuente 4 funciona como condensador, el sexto sensor 43 mide la temperatura T4 del fluido frigorígeno en salida del elemento primario del intercambiador de fuente 4.A sixth temperature sensor 43 can be used to measure the temperature T4 of the refrigerant fluid between the second inlet/outlet of the source exchanger 4 and the sixth link node 20, preferably between the second inlet/outlet of the source exchanger 4 and the second decompressor 8. When the primary circuit of the source exchanger 4 works as a condenser, the sixth sensor 43 measures the temperature T4 of the refrigerant fluid at the outlet of the primary element of the source exchanger 4.

Según las necesidades de regulación de la máquina termodinámica, el primer dispositivo de conmutación está configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración. La primera configuración define un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 al cuarto nodo de enlace 18 y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del dispositivo de conmutación desde el primer nodo de enlace 15 como se ilustra en la figura 2.According to the regulation needs of the thermodynamic machine, the first switching device is configured to selectively define a first configuration or a second configuration. The first configuration defines a first refrigerant fluid circulation channel that connects the first inlet/outlet of the third heat exchanger 4 to the fourth link node 18 and prevents the refrigerant fluid from circulating through the switching device from the first heat exchanger node 18. link 15 as illustrated in figure 2.

La segunda configuración define un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el primer nodo de enlace 15 a la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 como se ilustra en la figura 5, y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del dispositivo de conmutación hasta el cuarto nodo de enlace 18.The second configuration defines a second circulation channel for the refrigerant fluid that connects the first link node 15 to the first inlet/outlet of the third heat exchanger 4 as illustrated in figure 5, and which prevents the circulation of the refrigerant fluid through from the switching device to the fourth link node 18.

De manera ventajosa, el primer dispositivo de conmutación está configurado además para definir una configuración de bloqueo en la que ningún fluido atraviesa el primer dispositivo de conmutación.Advantageously, the first switching device is further configured to define a blocking configuration in which no fluid passes through the first switching device.

El segundo dispositivo de conmutación está configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración. La primera configuración define un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el segundo nodo de enlace 16 a una segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del dispositivo de conmutación hasta el tercer nodo de enlace 17 como se ilustra en la figura 2.The second switching device is configured to selectively define a first configuration or a second configuration. The first configuration defines a first refrigerant fluid circulation channel that connects the second link node 16 to a second inlet/outlet of the third heat exchanger 4 and prevents the refrigerant fluid from circulating through the switching device to the third node link 17 as illustrated in figure 2.

La segunda configuración define un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 al tercer nodo de enlace 17 y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del dispositivo de conmutación desde el segundo nodo de enlace 16 como se ilustra en la figura 5. De manera ventajosa, el segundo dispositivo de conmutación está configurado además para definir una configuración de bloqueo en la que ningún fluido atraviesa el segundo dispositivo de conmutación.The second configuration defines a second refrigerant fluid circulation channel that connects the second inlet/outlet of the third heat exchanger 4 to the third link node 17 and prevents the refrigerant fluid from circulating through the switching device from the second heat exchanger node. link 16 as illustrated in Fig. 5. Advantageously, the second switching device is further configured to define a blocking configuration in which no fluid passes through the second switching device.

Como se ilustra en la figura 2, los primeros canales de circulación definidos por los dispositivos de conmutación primero y segundo permiten formar un canal de circulación que conecta la salida del primer intercambiador de calor 2 con la entrada del compresor pasando a través del tercer intercambiador de calor 4 para recuperar calor. Así, es posible ajustar la temperatura del fluido caloportador del elemento secundario del primer intercambiador de calor 2 y ajustar la temperatura del fluido caloportador del elemento secundario del segundo intercambiador de calor 3.As illustrated in Figure 2, the first circulation channels defined by the first and second switching devices make it possible to form a circulation channel that connects the outlet of the first heat exchanger 2 with the inlet of the compressor passing through the third heat exchanger. heat 4 to recover heat. Thus, it is possible to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary element of the first heat exchanger 2 and to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary element of the second heat exchanger 3.

Como se ilustra en la figura 5, los segundos canales de circulación definidos por los dispositivos de conmutación primero y segundo permiten formar un canal de circulación que conecta la salida del compresor con la entrada del segundo intercambiador de calor 3 pasando a través del tercer intercambiador de calor 4 para evacuar calor. Así, es posible ajustar la temperatura del fluido caloportador del elemento secundario del primer intercambiador de calor 2 y ajustar la temperatura del fluido caloportador del elemento secundario del segundo intercambiador de calor 3.As illustrated in Figure 5, the second circulation channels defined by the first and second switching devices make it possible to form a circulation channel connecting the compressor outlet with the compressor inlet. second heat exchanger 3 passing through the third heat exchanger 4 to evacuate heat. Thus, it is possible to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary element of the first heat exchanger 2 and to adjust the temperature of the heat transfer fluid of the secondary element of the second heat exchanger 3.

El primer dispositivo de conmutación puede estar formado por ejemplo por dos válvulas 10 y 11, preferentemente electroválvulas 10 y 11. A modo de ejemplo de realización, la primera válvula 10 puede estar montada entre el primer nodo de enlace 15 y el quinto nodo de enlace 19 y la segunda válvula 11 puede estar montada entre el quinto nodo de enlace 19 y el cuarto nodo de enlace 18.The first switching device can be formed, for example, by two valves 10 and 11, preferably solenoid valves 10 and 11. By way of an embodiment, the first valve 10 can be mounted between the first link node 15 and the fifth link node 19 and the second valve 11 can be mounted between the fifth link node 19 and the fourth link node 18.

El primer dispositivo de conmutación está configurado para permitir una primera circulación del fluido frigorígeno entre la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 y la entrada del compresor 5, 6, para permitir una segunda circulación de fluido frigorígeno entre la salida del compresor 5, 6 y la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 o para bloquear un flujo de fluido frigorígeno entre la salida del compresor y la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 y bloquear un flujo de fluido frigorígeno entre la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 y la entrada del compresor 5. El primer dispositivo de conmutación está configurado ventajosamente para evitar conectar directamente la entrada y la salida del compresor.The first switching device is configured to allow a first circulation of the refrigerant fluid between the first inlet/outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the compressor 5, 6, to allow a second circulation of refrigerant fluid between the outlet of the compressor 5 , 6 and the first inlet/outlet of the third heat exchanger 4 or to block a flow of refrigerant fluid between the outlet of the compressor and the first inlet/outlet of the third heat exchanger 4 and block a flow of refrigerant fluid between the first inlet / outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the compressor 5. The first switching device is advantageously configured to avoid directly connecting the inlet and outlet of the compressor.

El segundo dispositivo de conmutación puede estar formado por ejemplo por dos válvulas 12 y 13, preferentemente electroválvulas 12 y 13. La válvula 12 está dispuesta ventajosamente entre el segundo nodo de enlace 16 y el sexto nodo de enlace 20. La válvula 13 está dispuesta ventajosamente entre el sexto nodo de enlace 20 y el tercer nodo de enlace 17.The second switching device can be formed, for example, by two valves 12 and 13, preferably solenoid valves 12 and 13. The valve 12 is advantageously arranged between the second connection node 16 and the sixth connection node 20. The valve 13 is advantageously arranged between the sixth link node 20 and the third link node 17.

El segundo dispositivo de conmutación está configurado para permitir una primera circulación del fluido frigorígeno entre la salida del primer intercambiador de calor 2 y la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4, para permitir una segunda circulación de fluido frigorígeno entre la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 y la entrada del segundo intercambiador de calor 3 o para bloquear un flujo de fluido frigorígeno entre la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 y la entrada del segundo intercambiador de calor 3 y bloquear un flujo de fluido frigorígeno entre la salida del primer intercambiador de calor 2 y la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4. El primer dispositivo de conmutación está configurado ventajosamente para evitar conectar directamente la salida del primer intercambiador de calor y la entrada del segundo intercambiador de calor lo que cortocircuita el descompresor 7.The second switching device is configured to allow a first circulation of the refrigerant fluid between the outlet of the first heat exchanger 2 and the second inlet/outlet of the third heat exchanger 4, to allow a second circulation of refrigerant fluid between the second inlet/ outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the second heat exchanger 3 or to block a flow of refrigerant fluid between the second inlet/outlet of the third heat exchanger 4 and the inlet of the second heat exchanger 3 and block a flow of refrigerant fluid between the outlet of the first heat exchanger 2 and the second inlet/outlet of the third heat exchanger 4. The first switching device is advantageously configured to avoid directly connecting the outlet of the first heat exchanger and the inlet of the second heat exchanger. heat which short-circuits the decompressor 7.

Los dispositivos de conmutación primero y segundo están configurados para disponer el tercer intercambiador de calor 4 en paralelo del segundo intercambiador de calor 3 con el fin de disociar la potencia frigorífica suministrada al segundo intercambiador de calor 3 de la potencia frigorífica entregada por la máquina 100.The first and second switching devices are configured to arrange the third heat exchanger 4 in parallel with the second heat exchanger 3 in order to dissociate the cooling power supplied to the second heat exchanger 3 from the cooling power delivered by the machine 100.

Los dispositivos de conmutación primero y segundo están configurados para disponer el tercer intercambiador de calor 4 en paralelo del primer intercambiador de calor 2 con el fin de disociar la potencia calórica suministrada al primer intercambiador de calor 2 de la potencia calórica entregada por la máquina 100.The first and second switching devices are configured to arrange the third heat exchanger 4 in parallel with the first heat exchanger 2 in order to dissociate the heat power supplied to the first heat exchanger 2 from the heat power delivered by the machine 100.

Los dispositivos de conmutación primero y segundo pueden estar configurados también para sacar independientemente, el primer intercambiador de calor 2, el segundo intercambiador de calor 3 y el tercer intercambiador de calor 4 del circuito frigorígeno impidiendo la circulación del fluido frigorígeno en el interior de uno de estos intercambiadores. Los dispositivos de conmutación primero y segundo permiten adaptar fácilmente la potencia calorífica y/o frigorífica entregada al primer intercambiador de calor y al segundo intercambiador de calor adaptando el funcionamiento del tercer intercambiador de calor.The first and second switching devices can also be configured to independently remove the first heat exchanger 2, the second heat exchanger 3 and the third heat exchanger 4 from the refrigerant circuit, preventing the circulation of the refrigerant fluid inside one of them. these exchangers. The first and second switching devices make it possible to easily adapt the heating and/or cooling power delivered to the first heat exchanger and to the second heat exchanger by adapting the operation of the third heat exchanger.

Esta configuración es especialmente ventajosa, ya que es compacta. Los nodos de enlace primero, segundo, tercero y cuarto pueden ser simplemente nodos de conexión y estar desprovistos de válvulas.This configuration is especially advantageous, since it is compact. The first, second, third and fourth link nodes may simply be connection nodes and be devoid of valves.

Según las realizaciones, la máquina termodinámica 100 posee un único circuito frigorígeno, dos circuitos frigorígenos o más de dos circuitos frigorígenos.According to the embodiments, the thermodynamic machine 100 has a single refrigerant circuit, two refrigerant circuits, or more than two refrigerant circuits.

La figura 2 ilustra un modo de funcionamiento de la máquina termodinámica denominado producción calorífica prioritaria. En este modo de funcionamiento, la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica 100 a través del circuito frigorígeno 1 está adaptada a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200. Por ejemplo, el circuito de control 500 regula la potencia calorífica para mantener la temperatura TCH en un intervalo objeto. La potencia frigorífica producida por el circuito frigorígeno 1 es al menos igual a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300.Figure 2 illustrates a mode of operation of the thermodynamic engine called priority heat production. In this mode of operation, the heating power produced by the thermodynamic machine 100 through the refrigerant circuit 1 is adapted to the heating power required by the heat consuming element 200. For example, the control circuit 500 regulates the heating power to maintain the TCH temperature in an object range. The cooling power produced by the cooling circuit 1 is at least equal to the cooling power required by the cold consumption element 300.

La totalidad de la potencia calorífica producida es transferida al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2. La flecha negra 203 representa una extracción de calor desde el circuito frigorígeno hacia el elemento de consumo de calor 200. Una parte de la potencia frigorífica producida, correspondiente a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300, es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3. La flecha negra 303 representa una extracción de calor desde el elemento de consumo de frío 300 hacia el circuito frigorígeno 1. Finalmente, la parte restante de la potencia frigorífica producida, no necesaria para el elemento de consumo de frío 300, es transferida a la fuente 400 a través del intercambiador de fuente 4. La flecha negra 403 representa una extracción de calor desde la fuente 400 hacia el circuito frigorígeno 1.All of the heat power produced is transferred to the heat consumption element 200 through the condenser exchanger 2. The black arrow 203 represents an extraction of heat from the refrigerant circuit. towards the heat consumption element 200. A part of the produced cooling capacity, corresponding to the cooling capacity required by the cooling consumption element 300, is transferred to the cooling consumption element 300 through the evaporator exchanger 3. The arrow black 303 represents an extraction of heat from the cold consumption element 300 to the refrigerant circuit 1. Finally, the remaining part of the produced cooling power, not necessary for the cold consumption element 300, is transferred to the source 400 at through source 4 exchanger. Black arrow 403 represents heat extraction from source 400 to refrigerant circuit 1.

En este modo de funcionamiento, la salida del primer intercambiador de calor 2 está conectada a la entrada del segundo intercambiador de calor 3 y a la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 para permitir un flujo de fluido frigorígeno desde el primer intercambiador de calor 2 hacia los intercambiadores de calor segundo y tercero 3 y 4. La salida del segundo intercambiador de calor 3 y la primera entrada/salida del segundo intercambiador de calor se unen por ejemplo antes de la entrada del compresor y ventajosamente antes de la entrada del depósito 14.In this operating mode, the outlet of the first heat exchanger 2 is connected to the inlet of the second heat exchanger 3 and to the second inlet/outlet of the third heat exchanger 4 to allow a flow of refrigerant fluid from the first heat exchanger 2 to the second and third heat exchangers 3 and 4. The outlet of the second heat exchanger 3 and the first inlet/outlet of the second heat exchanger are connected, for example, before the compressor inlet and advantageously before the tank inlet 14.

En el ejemplo particular ilustrado en la figura 2, la válvula 12 está abierta y la válvula 13 está cerrada. La válvula 11 está abierta y la válvula 10 está cerrada.In the particular example illustrated in Figure 2, valve 12 is open and valve 13 is closed. Valve 11 is open and valve 10 is closed.

Con la válvula 10 cerrada, la totalidad del fluido frigorígeno en estado gaseoso y a alta presión, procedente del compresor, circula únicamente a través del elemento primario del intercambiador condensador 2, en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador condensador 2. El fluido frigorígeno vuelve a salir del intercambiador condensador 2 a una temperatura T3 más baja y ventajosamente en estado líquido y a alta presión.With the valve 10 closed, all of the refrigerant fluid in gaseous state and at high pressure, coming from the compressor, circulates only through the primary element of the condenser exchanger 2, inside which the refrigerant fluid condenses, giving up heat to the heat transfer fluid that it circulates in the secondary element of the condenser exchanger 2. The refrigerant fluid leaves the condenser exchanger 2 again at a lower temperature T3 and advantageously in a liquid state and at high pressure.

La presencia del sensor de temperatura 23 no es indispensable para el funcionamiento de la máquina. Sin embargo, la medida de la temperatura ^t3 combinada opcionalmente con la medida de presión PHP permite verificar que el descenso de temperatura relacionada con el intercambiador condensador 2 está en el intervalo buscado y/o que el fluido frigorígeno en salida del elemento primario del intercambiador condensador 2 se encuentra en fase líquida. El uso del compresor 6 que funciona en modo todo o nada en asociación con el compresor 5 cuya velocidad de rotación puede ajustarse de forma continua, permite un ajuste continuo de la potencia calorífica transferida a través del intercambiador condensador 2. Es posible prever que, por debajo de una potencia umbral, solo puede activarse el compresor 5. La potencia que es posible transferir a través del intercambiador condensador 2 se determina así por la velocidad de rotación del compresor 5.The presence of the temperature sensor 23 is not essential for the operation of the machine. However, the measurement of the temperature ^t 3 optionally combined with the pressure measurement PHP makes it possible to verify that the drop in temperature related to the condenser exchanger 2 is in the desired range and/or that the refrigerant fluid leaving the primary element of the exchanger condenser 2 is in liquid phase. The use of the compressor 6 that works in all or nothing mode in association with the compressor 5 whose rotation speed can be adjusted continuously, allows a continuous adjustment of the heat power transferred through the condenser exchanger 2. It is possible to foresee that, for below a threshold power, only compressor 5 can be activated. The power that can be transferred through condenser exchanger 2 is thus determined by the speed of rotation of compressor 5.

Más allá de la potencia umbral, cuando el compresor 5 en solitario no permite transferir ya la potencia requerida, por ejemplo cuando el compresor alcanza su velocidad máxima, se activa el segundo compresor 6. Este segundo compresor 6 suministra entonces una potencia adicional y la velocidad de rotación del compresor 5 es controlada con el fin de suministrar el complemento de potencia necesario para alcanzar la potencia requerida en el intercambiador condensador 2.Beyond the threshold power, when the compressor 5 alone no longer allows the required power to be transferred, for example when the compressor reaches its maximum speed, the second compressor 6 is activated. This second compressor 6 then supplies additional power and the speed of rotation of the compressor 5 is controlled in order to supply the necessary power complement to reach the power required in the condenser exchanger 2.

Este modo de funcionamiento de los compresores 5 y 6 que combina la activación o la desactivación del segundo compresor 6 y el ajuste de la velocidad de rotación del primer compresor 5, permite así ajustar de forma continua la potencia calorífica transmitida a través del intercambiador condensador 2, y por tanto regular la temperatura TCH de salida del fluido caloportador a su valor de ajuste.This mode of operation of compressors 5 and 6, which combines the activation or deactivation of the second compressor 6 and the adjustment of the rotation speed of the first compressor 5, thus allows continuous adjustment of the heat output transmitted through the condenser exchanger 2 , and therefore regulate the outlet temperature TCH of the heat transfer fluid to its set value.

En salida del intercambiador condensador 2, el fluido frigorígeno atraviesa el segundo nodo de enlace 16 en el que se escinde en dos partes. Una parte del fluido frigorígeno se dirige hacia la entrada del segundo intercambiador de calor 3 a través del descompresor 7. En el descompresor 7, el fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión. En salida del descompresor 7, el fluido está a baja presión y ventajosamente en estado líquido. El fluido frigorígeno se dirige a través del tercer nodo de enlace 17 hacia el elemento primario del intercambiador evaporador 3 en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor desde el fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3.At the outlet of the condenser exchanger 2, the refrigerant fluid passes through the second connection node 16 where it is divided into two parts. A part of the refrigerant fluid is directed towards the inlet of the second heat exchanger 3 through the decompressor 7. In the decompressor 7, the refrigerant fluid experiences a drop in its pressure. At the outlet of the decompressor 7, the fluid is at low pressure and advantageously in the liquid state. The refrigerant fluid is directed through the third connection node 17 towards the primary element of the evaporator exchanger 3 inside which the refrigerant fluid evaporates capturing heat from the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the evaporator exchanger 3.

En salida del elemento primario del intercambiador evaporador 3, el fluido frigorígeno se encuentra mayoritariamente en estado gaseoso y a baja presión. El fluido frigorígeno alcanza el depósito 14 a través del nodo de enlace 18. La otra parte del fluido frigorígeno que sale del intercambiador condensador 2 se dirige hacia el tercer intercambiador de calor 4 a través del descompresor 8. El fluido frigorígeno en estado líquido experimenta un descenso de su presión por medio del descompresor 8. En salida del descompresor 8, el fluido en estado líquido y a baja presión atraviesa el elemento primario del intercambiador de fuente 4, que funciona así como evaporador. El fluido frigorígeno se evapora en el tercer intercambiador de calor 4 captando calor a partir del elemento exterior que se encuentra en contacto con el elemento secundario del intercambiador de fuente 4. Al salir del elemento primario del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno se encuentra en estado gaseoso y a baja presión.At the outlet of the primary element of the evaporator exchanger 3, the refrigerant fluid is mostly in a gaseous state and at low pressure. The refrigerant fluid reaches the tank 14 through the connection node 18. The other part of the refrigerant fluid that leaves the condenser exchanger 2 is directed towards the third heat exchanger 4 through the decompressor 8. The refrigerant fluid in liquid state undergoes a lowering its pressure by means of the decompressor 8. At the outlet of the decompressor 8, the fluid in liquid state and at low pressure passes through the primary element of the source exchanger 4, which thus functions as an evaporator. The refrigerant fluid evaporates in the third heat exchanger 4 capturing heat from the external element that is in contact with the secondary element of the source exchanger 4. When leaving the primary element of the source exchanger 4, the refrigerant fluid is in a gaseous state and at low pressure.

De manera ventajosa, la medida combinada de las temperaturas T1 y T2 se usa para determinar el valor de sobrecalentamiento del fluido frigorígeno en salida del intercambiador evaporador 3, por una parte, y en salida del intercambiador de fuente 4, por otra parte. En una realización privilegiada, la medida de las temperaturas T1 y T2 se usa para imponer el valor de sobrecalentamiento del fluido frigorígeno en salida del intercambiador evaporador 3 y en salida del intercambiador de fuente 4.Advantageously, the combined measurement of the temperatures T1 and T2 is used to determine the superheat value of the refrigerant fluid at the outlet of the evaporator exchanger 3, on the one hand, and at the outlet of the source exchanger 4, on the other hand. In a privileged embodiment, the measurement of the temperatures T1 and T2 is used to set the superheat value of the refrigerant fluid at the outlet of the evaporator exchanger 3 and at the outlet of the source exchanger 4.

Ventajosamente, la medida combinada de las temperaturas T1 y T2 se usa para controlar la tasa de apertura del descompresor 7 y la tasa de apertura del descompresor 8 llegado el caso. Las medidas de las temperaturas se usan para asegurar la evaporación completa del fluido frigorígeno a la vez en el elemento primario del intercambiador evaporador 3 y en el elemento primario del intercambiador de fuente 4. De manera especialmente ventajosa, la medida de temperatura se asocia a una medida de la presión PBP para controlar mejor el valor del sobrecalentamiento. Resulta ventajoso controlar la tasa de apertura del descompresor 7 con respecto a la tasa de apertura del descompresor 8 con el fin de regular la proporción de fluido que atraviesa el descompresor 7 y el intercambiador evaporador 3 con respecto a la proporción de fluido que atraviesa el descompresor 8 y el tercer intercambiador de calor 4. El control de la proporción de fluido que atraviesa el elemento primario del intercambiador evaporador 3 permite ajustar de forma continua la potencia transmitida a través del intercambiador evaporador 3, y por tanto regular la temperatura de salida del fluido caloportador TFR a su valor de ajuste. El excedente de potencia es evacuado por el tercer intercambiador de calor 4.Advantageously, the combined measurement of the temperatures T1 and T2 is used to control the opening rate of the decompressor 7 and the opening rate of the decompressor 8 if necessary. The temperature measurements are used to ensure the complete evaporation of the refrigerant fluid both in the primary element of the evaporator exchanger 3 and in the primary element of the source exchanger 4. In a particularly advantageous manner, the temperature measurement is associated with a PBP pressure measurement to better control the superheat value. It is advantageous to control the opening rate of the decompressor 7 with respect to the opening rate of the decompressor 8 in order to regulate the proportion of fluid that passes through the decompressor 7 and the evaporator exchanger 3 with respect to the proportion of fluid that passes through the decompressor 8 and the third heat exchanger 4. The control of the proportion of fluid that passes through the primary element of the evaporator exchanger 3 allows to continuously adjust the power transmitted through the evaporator exchanger 3, and therefore regulate the outlet temperature of the fluid TFR heat carrier to its set value. The excess power is evacuated by the third heat exchanger 4.

Así la termofrigobomba 100, en modo de producción calorífica prioritaria, permite ajustar de forma continua las potencias calorífica y frigorífica transmitidas respectivamente a través del intercambiador condensador 2 y el intercambiador evaporador 3, y por tanto regular la temperatura del fluido caloportador TCH en salida del elemento secundario del intercambiador condensador 2 y la temperatura del fluido caloportador TFR en salida del elemento secundario del intercambiador evaporador 3, a su valor de ajuste.Thus, the thermofrigobomba 100, in priority heat production mode, allows continuous adjustment of the heating and cooling powers transmitted respectively through the condenser exchanger 2 and the evaporator exchanger 3, and therefore regulate the temperature of the heat transfer fluid TCH at the outlet of the element. secondary element of the condenser exchanger 2 and the temperature of the heat transfer fluid TFR at the outlet of the secondary element of the evaporator exchanger 3, at its set value.

La figura 3 representa la máquina termodinámica en un modo de funcionamiento denominado producción calorífica prioritaria y más en particular producción calorífica en solitario. La potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300 es nula. La totalidad de la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida así al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2. La flecha negra 203 representa la extracción de calor desde la máquina 100 hacia el elemento de consumo de calor 200.Figure 3 represents the thermodynamic engine in an operating mode called priority heat production and more particularly heat production alone. The cooling power required by the cold consumption element 300 is zero. The entire heat power produced by the thermodynamic engine 100 is thus transferred to the heat consuming element 200 through the condenser exchanger 2. The black arrow 203 represents the extraction of heat from the engine 100 to the heat consuming element 200. .

La totalidad de la potencia frigorífica producida por la máquina frigorífica 100 es transferida a la fuente 400 a través del intercambiador de fuente 4. La flecha negra 403 representa la inyección de calor desde la fuente externa hacia el circuito frigorígeno. En este caso particular, no tiene lugar ningún intercambio térmico a través del intercambiador evaporador 3, el descompresor 7 está totalmente cerrado, de manera que no deja pasar ningún fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador evaporador 3. La totalidad del fluido frigorígeno que sale del intercambiador condensador 2 en estado líquido y a alta presión, se dirige hacia el descompresor 8 en el que este fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión.All of the cooling power produced by the refrigerating machine 100 is transferred to the source 400 through the source exchanger 4. The black arrow 403 represents the injection of heat from the external source to the refrigerating circuit. In this particular case, no heat exchange takes place through the evaporator exchanger 3, the decompressor 7 is totally closed, so that it does not allow any refrigerant fluid to pass through the primary element of the evaporator exchanger 3. All of the refrigerant fluid that leaves from the condenser exchanger 2 in liquid state and at high pressure, it goes to the decompressor 8 in which this refrigerant fluid experiences a drop in pressure.

En salida del descompresor 8, el fluido en estado líquido y a baja presión atraviesa el elemento primario del intercambiador de fuente 4 en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor en el elemento exterior que se encuentra en contacto con el elemento secundario del intercambiador de fuente 4. Al salir del elemento primario del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno en estado gaseoso y a baja presión entra en el depósito 14. El grado de apertura del descompresor 8 es ventajosamente controlado con el fin de asegurar un sobrecalentamiento suficiente del fluido frigorígeno en salida del intercambiador de fuente 4, que asegure así la evaporación completa del fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador de fuente 4. La realización ilustrada en la figura 3 representa un caso particular del funcionamiento ilustrado en la figura 2 en el que la potencia frigorífica consumida por el elemento de consumo de frío 300 es nula.At the outlet of the decompressor 8, the fluid in liquid state and at low pressure passes through the primary element of the source exchanger 4, inside which the refrigerant fluid evaporates capturing heat in the external element that is in contact with the secondary element of the exchanger source 4. On leaving the primary element of the source exchanger 4, the refrigerant fluid in gaseous state and at low pressure enters the tank 14. The degree of opening of the decompressor 8 is advantageously controlled in order to ensure sufficient superheating of the fluid refrigerant at the outlet of the source exchanger 4, thus ensuring the complete evaporation of the refrigerant fluid in the primary element of the source exchanger 4. The embodiment illustrated in figure 3 represents a particular case of the operation illustrated in figure 2 in which the cooling power consumed by the cooling consumption element 300 is zero.

La figura 4 representa la máquina termodinámica sustancialmente en el mismo modo de funcionamiento que el ilustrado en la figura 2. La figura representa un modo de funcionamiento denominado producción calorífica equilibrada, en el que la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica alcanza exactamente la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300.Figure 4 represents the thermodynamic machine in substantially the same operating mode as that illustrated in figure 2. The figure represents an operating mode called balanced heat production, in which the cooling power produced by the thermodynamic machine reaches exactly the cooling power required by the cold consumption element 300.

La totalidad de la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2 como se representa mediante la flecha negra 203. La totalidad de la potencia frigorífica producida por la máquina frigorífica 100 es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3 como se representa mediante la flecha negra 303. All of the heat power produced by the thermodynamic engine 100 is transferred to the heat consuming element 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. All of the cooling power produced by the cooling machine 100 is transferred to the cold consumption element 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

En este caso particular, no tiene lugar ningún intercambio térmico a través del intercambiador de fuente 4, el descompresor 8 puede estar totalmente cerrado, de manera que no deja pasar ningún fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador de fuente 4. También es posible cerrar las válvulas 12 y 13. Así, la totalidad del fluido frigorígeno que sale en estado líquido y a alta presión del intercambiador condensador 2 se dirige hacia el descompresor 7 en el que el fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión. En salida del descompresor 7, el fluido en estado líquido y a baja presión atraviesa el elemento primario del intercambiador evaporador 3 en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3.In this particular case, no heat exchange takes place through the source exchanger 4, the decompressor 8 can be totally closed, so that it does not allow any refrigerant fluid to pass into the primary element of the source exchanger 4. It is also possible to close valves 12 and 13. Thus, all of the refrigerant fluid that leaves in liquid state and at high pressure from the condenser exchanger 2 is directed towards the decompressor 7 in which the refrigerant fluid experiences a drop in pressure. At the outlet of the decompressor 7, the fluid in liquid state and at low pressure passes through the primary element of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant fluid evaporates capturing heat in the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the evaporator exchanger 3.

En salida del elemento primario del intercambiador evaporador 3, el fluido frigorígeno en estado gaseoso y a baja presión entra en el depósito 14. La tasa de apertura del descompresor 7 se controla con el fin de asegurar un sobrecalentamiento suficiente del fluido frigorígeno en salida del intercambiador evaporador 3, asegurando así la evaporación completa del fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador evaporador 3.At the outlet of the primary element of the evaporator exchanger 3, the refrigerant fluid in gaseous state and at low pressure enters the tank 14. The opening rate of the decompressor 7 is controlled in order to ensure sufficient superheating of the refrigerant fluid at the outlet of the evaporator exchanger. 3, thus ensuring the complete evaporation of the refrigerant fluid in the primary element of the evaporator exchanger 3.

La figura 5 representa la máquina termodinámica en un modo de funcionamiento que se denomina producción frigorífica prioritaria. En este modo de funcionamiento, la potencia frigorífica producida por el circuito frigorígeno 1 está adaptada a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300, y la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica es al menos igual a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200. Por ejemplo, el circuito de control 500 regula la potencia frigorífica para mantener la temperatura TFR en un intervalo objeto. La totalidad de la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3 como se representa mediante la flecha negra 303.Figure 5 represents the thermodynamic machine in an operating mode called priority refrigeration production. In this operating mode, the cooling power produced by the cooling circuit 1 is adapted to the cooling power required by the cold consumption element 300, and the heating power produced by the thermodynamic machine is at least equal to the heating power required by the heat consuming element 200. For example, the control circuit 500 regulates the cooling power to maintain the temperature TFR in a target range. All of the cooling power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumption element 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

Una parte de la potencia calorífica producida por la máquina frigorífica 100, correspondiente a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200, es transferida al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2 como se representa mediante la flecha negra 203.A part of the heat output produced by the refrigerating machine 100, corresponding to the heat output required by the heat consuming element 200, is transferred to the heat consuming element 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203.

La parte restante de la potencia calorífica producida por la máquina frigorífica 100 no necesaria para el elemento de consumo de calor 200 es transferida a la fuente 400 a través del intercambiador de fuente 4. La flecha negra 403 representa una extracción de calor desde el circuito frigorígeno hacia la fuente externa.The remaining part of the heat power produced by the refrigerating machine 100 not necessary for the heat consuming element 200 is transferred to the source 400 through the source exchanger 4. The black arrow 403 represents a heat extraction from the refrigerant circuit. to the external source.

En este modo de funcionamiento, la salida del compresor alimenta la entrada del primer intercambiador de calor 2 y la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4. En el ejemplo ilustrado, la válvula 10 está abierta y la válvula 11 está cerrada. La segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor 4 está conectada con la entrada del segundo intercambiador de calor 3. En el ejemplo ilustrado, la válvula 13 está abierta y la válvula 12 está cerrada. En salida del compresor, el fluido frigorígeno se encuentra en estado gaseoso y a alta presión y atraviesa el primer nodo de enlace 15 en el que se escinde en dos partes. Una parte del fluido frigorígeno se dirige hacia el elemento primario del intercambiador condensador 2, en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador condensador 2. El fluido frigorígeno vuelve a salir del intercambiador condensador 2 en estado líquido y a alta presión, y a la temperatura T3. Resulta ventajoso cerrar la válvula 12 de manera que el fluido frigorígeno que sale del intercambiador condensador 2 esté orientado hacia el descompresor 7. El fluido frigorígeno en estado líquido experimenta un descenso de su presión en el interior del descompresor 7.In this mode of operation, the outlet of the compressor feeds the inlet of the first heat exchanger 2 and the first inlet/outlet of the third heat exchanger 4. In the illustrated example, valve 10 is open and valve 11 is closed. The second inlet/outlet of the third heat exchanger 4 is connected to the inlet of the second heat exchanger 3. In the illustrated example, valve 13 is open and valve 12 is closed. At the compressor outlet, the refrigerant fluid is in a gaseous state and at high pressure and passes through the first connection node 15 where it splits into two parts. A part of the refrigerant fluid is directed towards the primary element of the condenser exchanger 2, inside which the refrigerant fluid condenses, giving up heat to the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the condenser exchanger 2. The refrigerant fluid leaves the exchanger again condenser 2 in liquid state and at high pressure, and at temperature T3. It is advantageous to close the valve 12 so that the refrigerant fluid leaving the condenser exchanger 2 is directed towards the decompressor 7. The refrigerant fluid in liquid state experiences a drop in its pressure inside the decompressor 7.

En salida del descompresor 7, el fluido en estado líquido y a baja presión se dirige hacia el nodo de enlace 17. La otra parte de fluido frigorígeno se dirige hacia el elemento primario del intercambiador de fuente 4 que funciona entonces en modo condensador. En el interior del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al elemento exterior que se encuentra en contacto con el elemento secundario del intercambiador de fuente 4.At the outlet of the decompressor 7, the fluid in liquid state and at low pressure is directed towards the connection node 17. The other part of the refrigerant fluid is directed towards the primary element of the source exchanger 4, which then operates in condenser mode. Inside the source exchanger 4, the refrigerant fluid condenses, giving off heat to the external element that is in contact with the secondary element of the source exchanger 4.

La presencia del sensor de temperatura 43 no es indispensable para el funcionamiento de la máquina. Sin embargo, una medida de la temperatura T4 permite verificar que el valor de refrigeración del fluido frigorígeno en salida del elemento primario del intercambiador de fuente 4 se encuentra en el intervalo buscado cuando el intercambiador de fuente 4 funciona como condensador. La medida de la temperatura se usa ventajosamente para controlar que el fluido frigorígeno se encuentra en estado líquido en salida del elemento primario del intercambiador de fuente 4. Resulta ventajoso asociar la medida de la temperatura T4 con la medida de la presión PHP para controlar que el fluido frigorígeno se encuentra en estado líquido en salida del elemento primario del intercambiador de fuente 4.The presence of the temperature sensor 43 is not essential for the operation of the machine. However, a measurement of the temperature T4 makes it possible to verify that the refrigeration value of the refrigerant fluid at the outlet of the primary element of the source exchanger 4 is within the desired range when the source exchanger 4 functions as a condenser. The temperature measurement is advantageously used to check that the refrigerant fluid is in a liquid state at the outlet of the primary element of the source exchanger 4. It is advantageous to associate the measurement of the temperature T4 with the measurement of the pressure PHP to check that the refrigerant fluid is in a liquid state at the outlet of the primary element of the source exchanger 4.

Al salir del elemento primario del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno se orienta hacia el descompresor 8, en el que el fluido frigorígeno en estado líquido experimenta un descenso de su presión. En salida del descompresor 8, el fluido en estado líquido y a baja presión se dirige a través de la válvula 13, que está abierta, hacia el nodo de enlace 17.On leaving the primary element of the source exchanger 4, the refrigerant fluid is directed towards the decompressor 8, in which the refrigerant fluid in liquid state experiences a drop in pressure. At decompressor outlet 8, the fluid in liquid state and at low pressure is directed through valve 13, which is open, towards connection node 17.

En el tercer nodo de enlace 17, la parte de fluido frigorígeno procedente del intercambiador condensador 2 y después el descompresor 7 y la parte de fluido frigorígeno procedente del intercambiador de fuente 4 y después el descompresor 8, se mezcla antes de entrar en el elemento primario del intercambiador evaporador 3. La totalidad del fluido frigorígeno, en estado líquido y a baja presión circula a través del elemento primario del intercambiador evaporador 3, en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3.In the third connection node 17, the part of the refrigerant fluid coming from the condenser exchanger 2 and then the decompressor 7 and the part of the refrigerant fluid coming from the source exchanger 4 and then the decompressor 8, are mixed before entering the primary element of the evaporator exchanger 3. All the refrigerant fluid, in liquid state and at low pressure, circulates through the primary element of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant fluid evaporates capturing heat in the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the evaporator exchanger 3.

En salida del elemento primario del intercambiador evaporador 3, el fluido frigorígeno se encuentra en estado gaseoso y a baja presión. El fluido frigorígeno alcanza ventajosamente el depósito 14. Como antes, resulta ventajoso usar un segundo compresor 6 que funcione en modo todo o nada en asociación con el primer compresor 5 cuya velocidad de rotación puede ajustarse de forma continua. Esto permite un ajuste continuo de la potencia frigorífica transferida a través del intercambiador evaporador 3. El control de los compresores 5 y 6, que combina la activación o la desactivación del compresor 6 y el ajuste de la velocidad de rotación del compresor 5, permite así ajustar de forma continua la potencia frigorífica transmitida a través del intercambiador evaporador 3, y por tanto regular la temperatura de salida del fluido caloportador TFR a su valor de ajuste.At the outlet of the primary element of the evaporator exchanger 3, the refrigerant fluid is in a gaseous state and at low pressure. The refrigerant fluid advantageously reaches the tank 14. As before, it is advantageous to use a second compressor 6 operating in all-or-nothing mode in association with the first compressor 5 whose speed of rotation can be adjusted continuously. This allows a continuous adjustment of the refrigerating power transferred through the evaporator exchanger 3. The control of compressors 5 and 6, which combines the activation or deactivation of compressor 6 and the adjustment of the rotation speed of compressor 5, thus allows continuously adjust the cooling power transmitted through the evaporator exchanger 3, and therefore regulate the outlet temperature of the heat transfer fluid TFR to its set value.

Como en la realización ilustrada en la figura 2, la tasa de apertura de los descompresores 7 y 8 puede controlarse con el fin de asegurar un sobrecalentamiento suficiente del fluido frigorígeno en salida del elemento primario del intercambiador evaporador 3, asegurando así la evaporación completa del fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador evaporador 3. La medida de la temperatura T1, opcionalmente en asociación con la medida de la baja presión PBP, permite controlar que el valor del sobrecalentamiento del fluido frigorígeno en salida del intercambiador evaporador 3 esté en el intervalo buscado.As in the embodiment illustrated in Figure 2, the opening rate of the decompressors 7 and 8 can be controlled in order to ensure sufficient superheating of the refrigerant fluid leaving the primary element of the evaporator exchanger 3, thus ensuring complete evaporation of the fluid. refrigerant in the primary element of the evaporator exchanger 3. The measurement of the temperature T1, optionally in association with the measurement of the low pressure PBP, makes it possible to control that the superheat value of the refrigerant fluid leaving the evaporator exchanger 3 is within the range sought .

El control de las tasas de apertura de los descompresores 7 y 8, por ejemplo el valor relativo del grado de apertura del descompresor 7 con respecto al grado de apertura del descompresor 8, permite regular la proporción de fluido que atraviesa el intercambiador condensador 2. El control de la proporción de fluido que atraviesa el elemento primario del intercambiador condensador 2 permite ajustar de forma continua la potencia transmitida a través del intercambiador condensador 2, y por tanto regular la temperatura de salida del fluido caloportador TCH a su valor de ajuste.The control of the opening rates of the decompressors 7 and 8, for example the relative value of the opening degree of the decompressor 7 with respect to the opening degree of the decompressor 8, allows regulating the proportion of fluid that passes through the condenser exchanger 2. control of the proportion of fluid that passes through the primary element of the condenser exchanger 2 allows to continuously adjust the power transmitted through the condenser exchanger 2, and therefore regulate the outlet temperature of the heat transfer fluid TCH to its set value.

Así la termofrigobomba 100, en modo de producción frigorífica prioritaria, permite ajustar de forma continua las potencias calorífica y frigorífica transmitidas respectivamente a través del intercambiador condensador 2 y el intercambiador evaporador 3, y por tanto regular la temperatura del fluido caloportador TCH en salida del elemento secundario del intercambiador condensador 2 y la temperatura del fluido caloportador TFR en salida del elemento secundario del intercambiador evaporador 3, a su valor de ajuste.Thus, the thermofrigobomba 100, in priority cooling production mode, allows continuous adjustment of the heating and cooling powers transmitted respectively through the condenser exchanger 2 and the evaporator exchanger 3, and therefore regulate the temperature of the heat transfer fluid TCH at the outlet of the element. secondary element of the condenser exchanger 2 and the temperature of the heat transfer fluid TFR at the outlet of the secondary element of the evaporator exchanger 3, at its set value.

La figura 6 representa un modo de funcionamiento particular de lo que se ilustra en la figura 5 y denominado producción frigorífica en solitario. La potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200 es nula. La totalidad de la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3 como se representa mediante la flecha negra 303. La totalidad de la potencia calorífica producida por la máquina frigorífica 100 es transferida a la fuente 400 a través del intercambiador de fuente 4 como se representa mediante la flecha negra 403.Figure 6 represents a particular mode of operation of what is illustrated in figure 5 and called solitary refrigeration production. The heat output required by the heat consuming element 200 is zero. All of the cooling power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumption element 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303. All of the heating power produced by the cooling machine 100 is transferred to source 400 via source exchanger 4 as represented by black arrow 403.

En este caso particular, no tiene lugar ningún intercambio térmico a través del intercambiador condensador 2, el descompresor 7 está totalmente cerrado, de manera que no deja pasar ningún fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador condensador 2. Así, la totalidad del fluido frigorígeno, en estado gaseoso y a alta presión en salida del compresor, se dirige hacia el circuito primario del intercambiador de fuente 4, que funciona como condensador, y en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa transfiriendo calor al elemento exterior que se encuentra en contacto con el elemento secundario del intercambiador de fuente 4. Al salir del elemento primario del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno en estado líquido y a alta presión, entra en el descompresor bidireccional 8 en el que este fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión.In this particular case, no heat exchange takes place through the condenser exchanger 2, the decompressor 7 is totally closed, so that it does not allow any refrigerant fluid to pass through the primary element of the condenser exchanger 2. Thus, all of the refrigerant fluid , in gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressor, is directed towards the primary circuit of the source exchanger 4, which functions as a condenser, and inside which the refrigerant fluid condenses, transferring heat to the external element that is in contact with the secondary element of the source exchanger 4. On leaving the primary element of the source exchanger 4, the refrigerant fluid in liquid state and at high pressure enters the bidirectional decompressor 8 in which this refrigerant fluid experiences a drop in pressure.

En el ejemplo ilustrado, la válvula 10 está abierta y la válvula 11 está cerrada. Al salir del descompresor 8, la totalidad del fluido frigorígeno en estado líquido y a baja presión se dirige hacia el circuito primario del intercambiador evaporador 3, en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando el calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3. En el ejemplo ilustrado, la válvula 13 está abierta y la válvula 12 está cerrada.In the illustrated example, valve 10 is open and valve 11 is closed. On leaving the decompressor 8, all of the refrigerant fluid in liquid state and at low pressure is directed towards the primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant fluid evaporates, capturing the heat in the heat transfer fluid that circulates in the element. secondary of the evaporator exchanger 3. In the illustrated example, valve 13 is open and valve 12 is closed.

El fluido frigorígeno vuelve a salir del intercambiador evaporador 3 en estado gaseoso y a baja presión, y después entra ventajosamente en el depósito 14 a través del nodo de enlace 18. La tasa de apertura del descompresor 8 se controla de manera que se obtiene un sobrecalentamiento suficiente del fluido frigorígeno en salida del intercambiador evaporador 3, asegurando así la evaporación completa del fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador evaporador 3.The refrigerant fluid leaves the evaporator exchanger 3 in a gaseous state and at low pressure, and then advantageously enters the tank 14 through the connection node 18. The opening rate of the decompressor 8 is controls in such a way that a sufficient superheating of the refrigerant fluid exiting the evaporator exchanger 3 is obtained, thus ensuring the complete evaporation of the refrigerant fluid in the primary element of the evaporator exchanger 3.

La figura 7 representa otro modo de funcionamiento particular del ilustrado en la figura 5 y es denominado producción frigorífica equilibrada. La potencia calorífica producida por la máquina termodinámica alcanza exactamente la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor. La totalidad de la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3 como se representa mediante la flecha negra 303.Figure 7 represents another particular mode of operation of the one illustrated in figure 5 and is called balanced refrigeration production. The heat power produced by the thermodynamic engine exactly reaches the heat power required by the heat consuming element. All of the cooling power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumption element 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

La totalidad de la potencia calorífica producida por la máquina frigorífica 100 es transferida al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2 como se representa mediante la flecha negra 203. No tiene lugar ningún intercambio térmico a través del intercambiador de fuente 4, el descompresor 8 está totalmente cerrado, de manera que no deja pasar ningún fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador de fuente 4. También es posible cerrar las válvulas 10 y 11. Así, la totalidad del fluido frigorígeno, en estado gaseoso y a alta presión en salida de los compresores 5 y 6, se dirige hacia el circuito primario del intercambiador condensador 2, en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador condensador 2.The entire heat output produced by the refrigerating machine 100 is transferred to the heat consuming element 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. No heat exchange takes place through the source exchanger 4, decompressor 8 is totally closed, so that it does not allow any refrigerant fluid to pass into the primary element of source exchanger 4. It is also possible to close valves 10 and 11. Thus, all of the refrigerant fluid, in gaseous state and at high pressure at the outlet of compressors 5 and 6, it goes to the primary circuit of condenser exchanger 2, inside which the refrigerant fluid condenses, giving up heat to the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of condenser exchanger 2.

Al salir del elemento primario del intercambiador condensador 2, el fluido frigorígeno en estado líquido y a alta presión, entra en el descompresor 7. El fluido frigorígeno experimenta así un descenso de su presión. Al salir del descompresor 7, la totalidad del fluido frigorígeno en estado líquido y a baja presión se dirige hacia el circuito primario del intercambiador evaporador 3, en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3.On leaving the primary element of the condenser exchanger 2, the refrigerant fluid in liquid state and at high pressure enters the decompressor 7. The refrigerant fluid thus experiences a drop in pressure. On leaving the decompressor 7, all of the refrigerant fluid in liquid state and at low pressure is directed towards the primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant fluid evaporates capturing heat in the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of the evaporator exchanger 3.

El fluido frigorígeno vuelve a salir del intercambiador evaporador 3 en estado gaseoso y a baja presión, y después entra ventajosamente en el depósito 14. La tasa de apertura del descompresor 7 se controla de manera que se obtiene un sobrecalentamiento suficiente del fluido frigorígeno en salida del intercambiador evaporador 3, asegurando así la evaporación completa del fluido frigorígeno en el elemento primario del intercambiador evaporador 3.The refrigerant fluid leaves the evaporator exchanger 3 in a gaseous state and at low pressure, and then advantageously enters the tank 14. The opening rate of the decompressor 7 is controlled in such a way that a sufficient superheating of the refrigerant fluid leaving the exchanger is obtained. evaporator 3, thus ensuring the complete evaporation of the refrigerant fluid in the primary element of the evaporator exchanger 3.

Según los modos de funcionamiento, el circuito de control 500 modifica el estado de los dispositivos de conmutación primero y segundo para que definan selectivamente un canal de circulación en el que el tercer intercambiador de calor 4 está montado en paralelo con el primer intercambiador de calor 2 o un canal de circulación en el que el tercer intercambiador de calor 4 está montado en paralelo con el segundo intercambiador de calor 3.According to the operating modes, the control circuit 500 modifies the state of the first and second switching devices so that they selectively define a circulation channel in which the third heat exchanger 4 is mounted in parallel with the first heat exchanger 2 or a circulation channel in which the third heat exchanger 4 is mounted in parallel with the second heat exchanger 3.

La figura 8 representa esquemáticamente otro modo de realización de una termofrigobomba 100 que incluye dos circuitos frigorígenos distintos 1 y 101. Cada circuito frigorígeno 1/101 alimenta un elemento primario de los múltiples intercambiadores de calor. El primer circuito frigorígeno 1 es idéntico al descrito anteriormente en relación con las realizaciones ilustradas en las figuras 1 a 7.Figure 8 schematically represents another embodiment of a thermofrigopump 100 that includes two different refrigerant circuits 1 and 101. Each refrigerant circuit 1/101 feeds a primary element of the multiple heat exchangers. The first refrigerant circuit 1 is identical to the one described above in relation to the embodiments illustrated in figures 1 to 7.

Los dos circuitos frigorígenos 1/101 son ventajosamente idénticos e incluyen cada uno un compresor 5/6 y 105/106 preferentemente dispuesto en la canalización que conecta el segundo intercambiador de calor 3 con el primer intercambiador de calor 2. Cada circuito frigorígeno 1 y 101 incluye también dos descompresores 7, 8 y 107, 108. Las características técnicas de los elementos que forman el segundo circuito frigorígeno pueden retomar las características ya indicadas anteriormente para el primer circuito frigorígeno. El segundo circuito frigorígeno incluye seis nodos de enlace dispuestos de manera idéntica a como se ha descrito anteriormente e incluye también los dos dispositivos de conmutación. El segundo circuito frigorígeno puede incluir también un depósito 114, así como sensores de temperatura. Cada sensor de temperatura del segundo circuito frigorígeno es un sensor equivalente a como se ha descrito en el primer circuito frigorígeno.The two refrigerant circuits 1/101 are advantageously identical and each include a compressor 5/6 and 105/106 preferably arranged in the pipe connecting the second heat exchanger 3 with the first heat exchanger 2. Each refrigerant circuit 1 and 101 it also includes two decompressors 7, 8 and 107, 108. The technical characteristics of the elements that make up the second refrigerant circuit can resume the characteristics already indicated above for the first refrigerant circuit. The second refrigerant circuit includes six link nodes arranged identically to that described above and also includes the two switching devices. The second refrigerant circuit can also include a tank 114, as well as temperature sensors. Each temperature sensor of the second refrigerant circuit is a sensor equivalent to the one described in the first refrigerant circuit.

El segundo circuito frigorígeno 101 permite la circulación de un segundo fluido frigorígeno que puede ser idéntico o diferente al primer fluido frigorígeno en su composición.The second refrigerant circuit 101 allows the circulation of a second refrigerant fluid that may be identical to or different from the first refrigerant fluid in its composition.

El circuito frigorígeno 101 comprende ventajosamente un sensor de presión 151 configurado para medir la presión PHP101 en salida del compresor 105/106. El circuito frigorígeno 101 puede incluir también otro sensor de presión 152 configurado para medir la presión PBP101 en entrada del compresor 105/106.The refrigerant circuit 101 advantageously comprises a pressure sensor 151 configured to measure the pressure PHP101 at the outlet of the compressor 105/106. The refrigerant circuit 101 can also include another pressure sensor 152 configured to measure the pressure PBP101 at the inlet of the compressor 105/106.

El tercer descompresor 107 permite disminuir la presión del segundo fluido frigorígeno cuando este circula en el descompresor 107 en estado líquido. El circuito frigorígeno 101 incluye también un cuarto descompresor 108 que ventajosamente está controlado por medios electrónicos. De manera preferente, el cuarto descompresor 108 es bidireccional y permite disminuir la presión del fluido frigorígeno cuando este circula en el descompresor 108 en estado líquido. The third decompressor 107 makes it possible to reduce the pressure of the second refrigerant fluid when it circulates in the decompressor 107 in liquid state. The refrigerant circuit 101 also includes a fourth decompressor 108 which is advantageously controlled by electronic means. Preferably, the fourth decompressor 108 is bidirectional and allows the pressure of the refrigerant fluid to be reduced when it circulates in the decompressor 108 in liquid state.

Como se indica anteriormente, el segundo circuito frigorígeno 101 incluye un primer sensor de temperatura del fluido frigorígeno 132 configurado para medir la temperatura T101 en salida del segundo circuito primario del intercambiador evaporador 3.As indicated above, the second refrigerant circuit 101 includes a first refrigerant fluid temperature sensor 132 configured to measure the temperature T101 at the outlet of the second primary circuit of the evaporator exchanger 3.

El segundo circuito frigorígeno 101 incluye un segundo sensor de temperatura del fluido frigorígeno 142 configurado para medir la temperatura T102 del fluido frigorígeno en salida del segundo circuito primario del intercambiador de fuente 4 cuando este funciona como evaporador.The second refrigerant circuit 101 includes a second refrigerant fluid temperature sensor 142 configured to measure the temperature T102 of the refrigerant fluid at the outlet of the second primary circuit of the source exchanger 4 when it functions as an evaporator.

El segundo circuito frigorígeno 101 incluye un tercer sensor de temperatura del fluido frigorígeno 123, configurado para medir la temperatura T103 del fluido frigorígeno en salida del segundo circuito primario del intercambiador condensador 2.The second refrigerant circuit 101 includes a third refrigerant fluid temperature sensor 123, configured to measure the temperature T103 of the refrigerant fluid at the outlet of the second primary circuit of the condenser exchanger 2.

El segundo circuito frigorígeno 101 incluye también un cuarto sensor de temperatura del fluido frigorígeno 143 configurado para medir la temperatura T104 del fluido frigorígeno en salida del segundo circuito primario del intercambiador de fuente 4 cuando este funciona como condensador.The second refrigerant circuit 101 also includes a fourth refrigerant fluid temperature sensor 143 configured to measure the temperature T104 of the refrigerant fluid at the outlet of the second primary circuit of the source exchanger 4 when it functions as a condenser.

En un primer tipo de funcionamiento, la termofrigobomba 100 de dos circuitos frigorígenos puede funcionar según los mismos modos de producción que los ilustrados en las figuras 2, 3, 4, 5, 6 y 7. En estos casos de ejemplo, los dos circuitos frigorígenos están conectados a los mismos intercambiadores de calor y los dos fluidos frigorígenos circulan de manera idéntica en los dos circuitos. El primer dispositivo de conmutación del primer circuito frigorígeno está en el mismo estado que el primer dispositivo de conmutación del segundo circuito frigorígeno. Según la misma lógica el segundo dispositivo de conmutación del primer circuito frigorígeno está en el mismo estado que el segundo dispositivo de conmutación del segundo circuito frigorígeno.In a first type of operation, the thermofrigopump 100 with two refrigerant circuits can work according to the same production modes as those illustrated in figures 2, 3, 4, 5, 6 and 7. In these example cases, the two refrigerant circuits they are connected to the same heat exchangers and the two refrigerant fluids circulate identically in the two circuits. The first switching device of the first cooling circuit is in the same state as the first switching device of the second cooling circuit. According to the same logic, the second switching device of the first refrigerant circuit is in the same state as the second switching device of the second refrigerant circuit.

Sin embargo, resulta ventajoso prever que los dos circuitos frigorígenos 1 y 101 ilustrados en la figura 8 se consideren dos subconjuntos termodinámicos que pueden funcionar de manera independiente. Cada uno de los dos circuitos frigorígenos 1 y 101 puede funcionar independientemente según uno u otro de los dos modos que son el modo de producción calorífica prioritaria, que incluye como casos particulares la producción calorífica en solitario y la producción calorífica equilibrada, y el modo de producción frigorífica prioritaria, que incluye como casos particulares la producción frigorífica en solitario y la producción frigorífica equilibrada. Las figuras 9 y 10 ofrecen dos ejemplos de realización de dos modos de funcionamiento de los circuitos frigorígenos 1 y 101.However, it is advantageous to provide that the two refrigerant circuits 1 and 101 illustrated in figure 8 are considered as two thermodynamic subassemblies that can function independently. Each of the two refrigerant circuits 1 and 101 can function independently according to one or the other of the two modes that are the priority heat production mode, which includes, as particular cases, the heat production alone and the balanced heat production, and the mode of priority refrigeration production, which includes, as particular cases, refrigeration production alone and balanced refrigeration production. Figures 9 and 10 offer two examples of realization of two operating modes of the refrigerant circuits 1 and 101.

En el modo de funcionamiento ilustrado en la figura 9 y que funciona globalmente según el modo denominado producción calorífica prioritaria, la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica 100 está adaptada a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200, y la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica supera la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300.In the operating mode illustrated in FIG. 9 and operating globally according to the so-called priority heat production mode, the heat power produced by the thermodynamic engine 100 is adapted to the heat power required by the heat consuming element 200, and the power produced by the thermodynamic machine exceeds the cooling capacity required by the cold consumption element 300.

La totalidad de la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2 como se representa mediante la flecha negra 203. Una parte de la potencia frigorífica producida por la máquina frigorífica 100, correspondiente a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300, es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3 como se representa mediante la flecha negra 303.All of the heat power produced by the thermodynamic engine 100 is transferred to the heat consuming element 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. A part of the cooling power produced by the cooling machine 100, corresponding to the cooling power required by the cold consumption element 300, is transferred to the cold consumption element 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303.

Finalmente, la parte restante de la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica 100, que no ha sido transferida al elemento de consumo de frío 300, es transferida a la fuente 400 a través del intercambiador de fuente 4 como se representa mediante la flecha negra 403.Finally, the remaining part of the cooling power produced by the thermodynamic engine 100, which has not been transferred to the cold consumption element 300, is transferred to the source 400 through the source exchanger 4 as represented by the black arrow 403 .

Incluso si la máquina termodinámica funciona globalmente según el modo de producción calorífica prioritaria, cada uno de los dos circuitos 1 y 101 funciona según un modo que le es propio. Así, el circuito frigorígeno 1 funciona según el modo de producción frigorífica prioritaria en el caso particular denominado producción frigorífica equilibrada, en el que la potencia calorífica producida por el circuito frigorígeno 1 es transferida totalmente al elemento de consumo de calor 200. Este modo de funcionamiento del circuito frigorígeno 1 es idéntico al modo de funcionamiento de la máquina termodinámica 100 de un único circuito frigorígeno, que se ilustra en la figura 7.Even if the thermodynamic engine works globally according to the priority heat production mode, each of the two circuits 1 and 101 works according to a mode of its own. Thus, the refrigerant circuit 1 works according to the priority refrigeration production mode in the particular case called balanced refrigeration production, in which the heat output produced by the refrigerant circuit 1 is totally transferred to the heat consumption element 200. This operating mode of the refrigerant circuit 1 is identical to the operating mode of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 7.

Por su parte, el circuito frigorígeno 101 funciona según el modo de producción calorífica prioritaria en el caso particular denominado producción calorífica en solitario, en el que la potencia frigorífica producida por el circuito frigorígeno 101 es transferida totalmente a la fuente. Este modo de funcionamiento del circuito frigorígeno 101 es idéntico al modo de funcionamiento de la máquina termodinámica 100 de un único circuito frigorígeno, que se ilustra en la figura 3. En el circuito frigorígeno 1, la válvula 11 y el descompresor 8 están cerrados. La totalidad del fluido frigorígeno en estado gaseoso y a alta presión en salida de los compresores 5 y 6 se dirige hacia un primer circuito primario del intercambiador condensador 2, en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al fluido caloportador que circula en el elemento secundario de este intercambiador condensador 2.For its part, the refrigerant circuit 101 works according to the priority heat production mode in the particular case called solitary heat production, in which the refrigerant power produced by the refrigerant circuit 101 is totally transferred to the source. This mode of operation of the refrigerant circuit 101 is identical to the mode of operation of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 3. In the refrigerant circuit 1, the valve 11 and the decompressor 8 are closed. All of the refrigerant fluid in gaseous state and at high pressure at the outlet of compressors 5 and 6 is directed towards a first primary circuit of the condenser exchanger 2, inside which the refrigerant fluid condenses, transferring heat to the fluid. heat carrier circulating in the secondary element of this condenser exchanger 2.

En salida del elemento primario del intercambiador condensador 2, la válvula 12 está cerrada y la totalidad del fluido frigorígeno en estado líquido y a alta presión penetra en el descompresor 7. El fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión, y después se dirige hacia un primer circuito primario del intercambiador evaporador 3, en el interior del cual se evapora captando calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario de este intercambiador evaporador 3. En salida del primer circuito primario del intercambiador evaporador 3, el fluido frigorígeno en estado gaseoso y a baja presión entra en el depósito 14 y después en los compresores 5 y 6.At the outlet of the primary element of the condenser exchanger 2, the valve 12 is closed and all the refrigerant fluid in liquid state and at high pressure enters the decompressor 7. The refrigerant fluid experiences a drop in its pressure, and then goes to a first primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which it evaporates, capturing heat in the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of this evaporator exchanger 3. At the outlet of the first primary circuit of the evaporator exchanger 3, the refrigerant fluid in gaseous state and at Low pressure enters tank 14 and then compressors 5 and 6.

En el circuito frigorígeno 101, con la válvula 110 cerrada, la totalidad del fluido frigorígeno en estado gaseoso y a alta presión en salida de los compresores 105 y 106 se dirige hacia el segundo circuito primario del intercambiador condensador 2, en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al fluido caloportador que circula en el elemento secundario de este intercambiador condensador 2.In the refrigerant circuit 101, with the valve 110 closed, all the refrigerant fluid in gaseous state and at high pressure coming out of the compressors 105 and 106 is directed towards the second primary circuit of the condenser exchanger 2, inside which the fluid The refrigerant condenses, giving up heat to the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of this condenser exchanger 2.

En salida del segundo circuito primario del intercambiador condensador 2, con el descompresor 107 cerrado, la totalidad del fluido frigorígeno en estado líquido y a alta presión se dirige a través de la válvula 112, que está abierta, hacia el descompresor 108. El fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión, y después penetra en el segundo circuito primario del intercambiador de fuente 4, que funciona así como evaporador, y en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor desde el elemento exterior que se encuentra en contacto con el elemento secundario de este intercambiador de fuente 4. En salida del segundo circuito primario del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno en estado gaseoso y a baja presión entra en el depósito 114 y después en los compresores 105 y 106.At the outlet of the second primary circuit of the condenser exchanger 2, with the decompressor 107 closed, all the refrigerant fluid in liquid state and at high pressure is directed through the valve 112, which is open, towards the decompressor 108. The refrigerant fluid undergoes a drop in its pressure, and then enters the second primary circuit of the source exchanger 4, which thus functions as an evaporator, and inside which the refrigerant fluid evaporates capturing heat from the external element that is in contact with the secondary element of this source exchanger 4. At the outlet of the second primary circuit of source exchanger 4, the refrigerant fluid in gaseous state and at low pressure enters tank 114 and then compressors 105 and 106.

En este modo funcionamiento, el circuito frigorígeno 1 produce una parte de la energía calorífica transferida al elemento de consumo de calor 200 así como la totalidad de la energía frigorífica transferida al elemento de consumo de frío 300, con un rendimiento energético correspondiente a las temperaturas requeridas en el elemento secundario del intercambiador condensador 2 y en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3. El circuito frigorígeno 101 produce la otra parte de la energía calorífica transferida al elemento de consumo de calor 200 así como la totalidad de la energía frigorífica transferida a la fuente 400, con un rendimiento energético correspondiente a las temperaturas requeridas en el elemento secundario del intercambiador condensador 2 y en el elemento secundario del intercambiador de fuente 4. Como la temperatura requerida en salida del elemento secundario del intercambiador evaporador 3 para transferir la energía frigorífica hacia el elemento de consumo de frío y la temperatura requerida en salida del elemento secundario del intercambiador de fuente 4 para evacuar la energía frigorífica hacia la fuente son en general diferentes, cada uno de los dos circuitos frigorígenos 1 y 101 funciona entonces con su propio rendimiento, optimizando así el rendimiento global de la máquina termodinámica 100.In this operating mode, the refrigerant circuit 1 produces part of the heat energy transferred to the heat consumption element 200 as well as all of the refrigeration energy transferred to the cold consumption element 300, with an energy yield corresponding to the required temperatures. in the secondary element of the condenser exchanger 2 and in the secondary element of the evaporator exchanger 3. The refrigerant circuit 101 produces the other part of the heat energy transferred to the heat consumption element 200 as well as all the refrigerant energy transferred to the source 400, with an energy yield corresponding to the temperatures required in the secondary element of the condenser exchanger 2 and in the secondary element of the source exchanger 4. As the temperature required at the outlet of the secondary element of the evaporator exchanger 3 to transfer the cooling energy to the consumer item cold and the temperature required at the outlet of the secondary element of the source exchanger 4 to evacuate the cooling energy to the source are generally different, each of the two refrigerant circuits 1 and 101 then works with its own performance, thus optimizing the overall performance of the thermodynamic engine 100.

La figura 10 ilustra otro modo de funcionamiento particular de una máquina termodinámica ilustrada en la figura 8, y que funciona globalmente según el modo denominado producción frigorífica prioritaria. En este modo de funcionamiento, la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica 100 está adaptada a la potencia frigorífica requerida por el elemento de consumo de frío 300, y la potencia calorífica producida por la máquina termodinámica supera la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200.Figure 10 illustrates another particular mode of operation of a thermodynamic machine illustrated in figure 8, and which works globally according to the so-called priority refrigeration production mode. In this operating mode, the cooling power produced by the thermodynamic engine 100 is adapted to the cooling power required by the cold consumption element 300, and the heating power produced by the thermodynamic engine exceeds the heating power required by the consumption element. heat 200.

La totalidad de la potencia frigorífica producida por la máquina termodinámica 100 es transferida al elemento de consumo de frío 300 a través del intercambiador evaporador 3 como se representa mediante la flecha negra 303. Una parte de la potencia calorífica producida por la máquina frigorífica 100, correspondiente a la potencia calorífica requerida por el elemento de consumo de calor 200, es transferida al elemento de consumo de calor 200 a través del intercambiador condensador 2 como se representa mediante la flecha negra 203. Finalmente, la parte restante de la potencia calorífica producida por la máquina frigorífica 100, no necesaria para el elemento de consumo de calor 200, es transferida a la fuente 400 a través del intercambiador de fuente 4 como se representa mediante la flecha negra 403. Incluso si la máquina funciona globalmente según el modo de producción frigorífica prioritaria, cada uno de los dos circuitos 1 y 101 funciona según un modo que le es propio. Así el circuito frigorígeno 1 funciona según el modo de producción frigorífica prioritaria en el caso particular denominado producción frigorífica en solitario, en el que la potencia calorífica producida por el circuito frigorígeno 1 es transferida totalmente a la fuente. Este modo de funcionamiento del circuito frigorígeno 1 es idéntico al modo de funcionamiento de la máquina termodinámica 100 de un único circuito frigorígeno, que se ilustra en la figura 6.The totality of the refrigerating power produced by the thermodynamic machine 100 is transferred to the cold consumption element 300 through the evaporator exchanger 3 as represented by the black arrow 303. A part of the heating power produced by the refrigerating machine 100, corresponding to the heat output required by the heat consuming element 200, is transferred to the heat consuming element 200 through the condenser exchanger 2 as represented by the black arrow 203. Finally, the remaining part of the heat output produced by the refrigerating machine 100, not necessary for heat consuming element 200, is transferred to source 400 through source exchanger 4 as represented by black arrow 403. Even if the machine operates globally according to priority refrigerating production mode , each of the two circuits 1 and 101 operates according to its own mode. Thus, the refrigerant circuit 1 works according to the priority refrigeration production mode in the particular case called solitary refrigeration production, in which the heat output produced by the refrigerant circuit 1 is totally transferred to the source. This mode of operation of the refrigerant circuit 1 is identical to the mode of operation of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 6.

Por su parte, el circuito frigorígeno 101 funciona según el modo de producción calorífica prioritaria en el caso particular denominado producción calorífica equilibrada, en el que la potencia frigorífica producida por el circuito frigorígeno 101 es transferida totalmente al elemento de consumo de frío. Este modo de funcionamiento del circuito frigorígeno 101 es idéntico al modo de funcionamiento de la máquina termodinámica 100 de un único circuito frigorígeno, que se ilustra en la figura 4. For its part, the refrigerant circuit 101 works according to the priority heat production mode in the particular case called balanced heat production, in which the refrigerant power produced by the refrigerant circuit 101 is fully transferred to the cold consumption element. This mode of operation of the refrigerant circuit 101 is identical to the mode of operation of the thermodynamic machine 100 with a single refrigerant circuit, which is illustrated in figure 4.

En el circuito frigorígeno 1, el descompresor 7 y la válvula 12 están cerrados. La totalidad del fluido frigorígeno en estado gaseoso y a alta presión en salida del compresor se dirige hacia el primer circuito primario del intercambiador de fuente 4, que funciona entonces en modo condensador, y en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al elemento exterior que se encuentra en contacto con el elemento secundario de este intercambiador de fuente 4.In the refrigerant circuit 1, the decompressor 7 and the valve 12 are closed. All of the refrigerant fluid in gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressor is directed towards the first primary circuit of the source exchanger 4, which then works in condenser mode, and inside which the refrigerant fluid condenses, giving off heat to the element. exterior that is in contact with the secondary element of this source exchanger 4.

En salida del elemento primario del intercambiador de fuente 4, el fluido frigorígeno en estado líquido y a alta presión penetra en el descompresor 8 y experimenta un descenso de su presión, y después se dirige hacia el primer circuito primario del intercambiador evaporador 3, en el interior del cual se evapora captando calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario de este intercambiador evaporador 3.At the outlet of the primary element of the source exchanger 4, the refrigerant fluid in liquid state and at high pressure enters the decompressor 8 and experiences a drop in its pressure, and then goes to the first primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside from which it evaporates capturing heat in the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of this evaporator exchanger 3.

En salida del elemento primario del intercambiador evaporador 3, el fluido frigorígeno en estado gaseoso y a baja presión entra en el depósito 14 y después en los compresores 5 y 6. En el circuito frigorígeno 101, la válvula 110 está cerrada. La totalidad del fluido frigorígeno en estado gaseoso y a alta presión en salida del compresor se dirige hacia el segundo circuito primario del intercambiador condensador 2, en el interior del cual el fluido frigorígeno se condensa cediendo calor al fluido caloportador que circula en el elemento secundario de este intercambiador condensador 2. En salida del elemento primario del intercambiador condensador 2, el descompresor 108 está cerrado. La totalidad del fluido frigorígeno en estado líquido y a alta presión se dirige hacia el descompresor 107 en el que fluido frigorígeno experimenta un descenso de su presión, y después penetra en el segundo circuito primario del intercambiador evaporador 3, en el interior del cual el fluido frigorígeno se evapora captando calor en el fluido caloportador que circula en el elemento secundario de este intercambiador evaporador 3. En salida del elemento primario del intercambiador evaporador 3, el fluido frigorígeno en estado gaseoso y a baja presión entra en el depósito 114 y después en el compresor.At the outlet of the primary element of the evaporator exchanger 3, the refrigerant fluid in gaseous state and at low pressure enters the tank 14 and then into the compressors 5 and 6. In the refrigerant circuit 101, the valve 110 is closed. All of the refrigerant fluid in gaseous state and at high pressure at the outlet of the compressor is directed towards the second primary circuit of the condenser exchanger 2, inside which the refrigerant fluid condenses, giving up heat to the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of this condenser exchanger 2. At the outlet of the primary element of the condenser exchanger 2, the decompressor 108 is closed. All of the refrigerant fluid in liquid state and at high pressure is directed towards the decompressor 107 in which the refrigerant fluid experiences a drop in pressure, and then enters the second primary circuit of the evaporator exchanger 3, inside which the refrigerant fluid it evaporates capturing heat in the heat transfer fluid that circulates in the secondary element of this evaporator exchanger 3. At the outlet of the primary element of the evaporator exchanger 3, the refrigerant fluid in gaseous state and at low pressure enters the tank 114 and then into the compressor.

En este modo funcionamiento, el circuito frigorígeno 1 produce una parte de la energía frigorífica transferida al elemento de consumo de frío 200 así como la totalidad de la energía calorífica transferida a la fuente 400, con un rendimiento energético correspondiente a las temperaturas requeridas en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3 y en el elemento secundario del intercambiador de fuente 4. El circuito frigorígeno 101 produce la otra parte de la energía frigorífica transferida al elemento de consumo de frío 300 así como la totalidad de la energía calorífica transferida al elemento de consumo de calor 200, con un rendimiento energético correspondiente a las temperaturas requeridas en el elemento secundario del intercambiador evaporador 3 y en el elemento secundario del intercambiador condensador 2.In this operating mode, the cooling circuit 1 produces part of the cooling energy transferred to the cold consumption element 200 as well as all of the heat energy transferred to the source 400, with an energy yield corresponding to the temperatures required in the element. secondary element of the evaporator exchanger 3 and in the secondary element of the source exchanger 4. The refrigerant circuit 101 produces the other part of the refrigerating energy transferred to the cold consumption element 300 as well as all of the heat energy transferred to the consumption element of heat 200, with an energy yield corresponding to the temperatures required in the secondary element of the evaporator exchanger 3 and in the secondary element of the condenser exchanger 2.

Como la temperatura requerida en salida del intercambiador de fuente 4 para evacuar la energía calorífica hacia la fuente y la temperatura requerida en salida del intercambiador condensador 2 para transferir la energía calorífica hacia el elemento de consumo de calor son en general diferentes, cada uno de los dos circuitos frigorígenos 1 y 101 funciona con su propio rendimiento, optimizando así el rendimiento global de la máquina termodinámica 100.As the temperature required at the outlet of the source exchanger 4 to evacuate the heat energy to the source and the temperature required at the outlet of the condenser exchanger 2 to transfer the heat energy to the heat consuming element are generally different, each of the two refrigerant circuits 1 and 101 work with their own performance, thus optimizing the overall performance of the thermodynamic machine 100.

La máquina termodinámica 100 permite producir simultáneamente energía calorífica y energía frigorífica, alimentando respectivamente un elemento de consumo de calor y un elemento de consumo de frío, e intercambiar directamente con una fuente externa el residuo de energía térmica producida pero no usada por los elementos de consumo. En modo de producción calorífica prioritaria, se trata del residuo de energía frigorífica producida pero no usada por el elemento de consumo de frío. En modo de producción frigorífica prioritaria se trata del residuo de energía calorífica producida pero no usada por el elemento de consumo de calor.The thermodynamic machine 100 allows the simultaneous production of heat energy and cooling energy, respectively feeding a heat consuming element and a cold consuming element, and directly exchanging with an external source the residue of thermal energy produced but not used by the consuming elements. . In priority heat production mode, it is the residual cooling energy produced but not used by the cooling consumption element. In priority cooling production mode, it is the residual heat energy produced but not used by the heat consuming element.

La máquina termodinámica 100 permite también regular de forma continua a la vez la temperatura de inicio del fluido caloportador hacia el elemento de consumo de energía calorífica y la temperatura de inicio del fluido caloportador hacia el elemento de consumo de energía frigorífica, ajustando así de forma continua a la vez la potencia calorífica y la potencia frigorífica suministradas respectivamente al elemento de consumo de calor y al elemento de consumo de frío.The thermodynamic machine 100 also allows continuous regulation at the same time of the start temperature of the heat transfer fluid towards the heat energy consumption element and the start temperature of the heat transfer fluid towards the cooling energy consumption element, thus continuously adjusting at the same time the heating power and the cooling power supplied respectively to the heat consumption element and to the cold consumption element.

Según una de las realizaciones de varios circuitos frigorígenos, es posible producir una parte de la energía con una temperatura en el lado de producción no prioritaria adaptada a la temperatura requerida por el elemento de consumo, y la otra parte de la energía con una temperatura en el lado de producción no prioritaria adaptada a la temperatura requerida por la fuente externa, optimizando así el rendimiento global de la máquina.According to one of the embodiments of several refrigerant circuits, it is possible to produce part of the energy with a temperature on the non-priority production side adapted to the temperature required by the consumer element, and the other part of the energy with a temperature in the non-priority production side adapted to the temperature required by the external source, thus optimizing the overall performance of the machine.

La máquina termodinámica posee un circuito de control 500 que está configurado para definir un modo de funcionamiento en el que el primer dispositivo de conmutación y el segundo dispositivo de conmutación del primer circuito frigorígeno 1 impiden la circulación del fluido frigorígeno en el primer intercambiador de calor 2 y simultáneamente los dispositivos de conmutación primero y segundo del segundo circuito frigorígeno 101 impiden la circulación del segundo fluido frigorígeno en el tercer intercambiador de calor 4. The thermodynamic machine has a control circuit 500 that is configured to define an operating mode in which the first switching device and the second switching device of the first refrigerant circuit 1 prevent the circulation of the refrigerant fluid in the first heat exchanger 2 and simultaneously the first and second switching devices of the second refrigerant circuit 101 prevent the circulation of the second refrigerant fluid in the third heat exchanger 4.

El circuito de control 500 también puede configurarse de modo que defina un modo de funcionamiento en el que el primer dispositivo de conmutación y el segundo dispositivo de conmutación del primer circuito frigorígeno impiden la circulación del fluido frigorígeno en el tercer intercambiador de calor 4 y simultáneamente los dispositivos de conmutación primero y segundo del segundo circuito frigorígeno 101 impiden la circulación del segundo fluido frigorígeno en el segundo intercambiador de calor 3.The control circuit 500 can also be configured so as to define an operating mode in which the first switching device and the second switching device of the first refrigerant circuit prevent the circulation of the refrigerant fluid in the third heat exchanger 4 and simultaneously the first and second switching devices of the second refrigerant circuit 101 prevent the circulation of the second refrigerant fluid in the second heat exchanger 3.

La máquina termodinámica está configurada para regular la potencia calorífica y la potencia frigorífica simultáneamente, lo cual no realizan las máquinas de la técnica anterior.The thermodynamic machine is configured to regulate the heating power and the cooling power simultaneously, which is not done by the prior art machines.

De manera ventajosa, la máquina termodinámica está configurada para producir una energía calorífica para aplicaciones de calefacción y/o de producción de agua caliente sanitaria de manera que, por ejemplo, la calefacción necesita un fluido caloportador a una temperatura comprendida entre 20°C y 100°C. La máquina termodinámica también puede configurarse para producir una energía frigorífica para aplicaciones de refrigeración de un fluido caloportador preferentemente en el intervalo 0°C - 20°C.Advantageously, the thermodynamic machine is configured to produce heat energy for heating and/or domestic hot water production applications such that, for example, heating requires a heat transfer fluid at a temperature between 20°C and 100°C. °C The thermodynamic machine can also be configured to produce cooling energy for cooling applications of a heat transfer fluid, preferably in the range 0°C - 20°C.

Aun cuando la invención se ha descrito en referencia a una realización particular, no se limita en modo alguno a esta realización. Comprende todas las realizaciones que entran en el marco de la invención, definido por las reivindicaciones que se ofrecen a continuación. Although the invention has been described with reference to a particular embodiment, it is in no way limited to this embodiment. It includes all the embodiments that fall within the scope of the invention, defined by the claims that follow.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Máquina termodinámica que produce simultáneamente energía calorífica y energía frigorífica, que incluye:1. Thermodynamic machine that simultaneously produces heat energy and cooling energy, including:

- un primer intercambiador de calor (2) que posee al menos un circuito primario en el que circula un fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un primer fluido caloportador, estando el primer intercambiador de calor (2) configurado para condensar el fluido frigorígeno;- a first heat exchanger (2) that has at least one primary circuit in which a refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit intended to be run through by a first heat transfer fluid, the first heat exchanger (2) being configured to condense the refrigerant fluid;

- un segundo intercambiador de calor (3) que posee al menos un circuito primario en el que circula el fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un segundo fluido caloportador, estando el segundo intercambiador de calor (3) configurado para evaporar el fluido frigorígeno;- a second heat exchanger (3) that has at least one primary circuit in which the refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit designed to be run through by a second heat transfer fluid, the second heat exchanger (3) being configured to evaporate the refrigerant fluid;

- un tercer intercambiador de calor (4) que posee al menos un circuito primario en el que circula el fluido frigorígeno y al menos un circuito secundario destinado a ser recorrido por un tercer fluido caloportador, estando el tercer intercambiador de calor (4) configurado para evaporar o condensar el fluido frigorígeno;- a third heat exchanger (4) that has at least one primary circuit in which the refrigerant fluid circulates and at least one secondary circuit designed to be run through by a third heat transfer fluid, the third heat exchanger (4) being configured to evaporate or condense the refrigerant fluid;

- al menos un circuito frigorígeno (1) en el interior del cual circula el fluido frigorígeno, de manera que el al menos un circuito frigorígeno conecta el primer intercambiador de calor (2), el segundo intercambiador de calor (3) y el tercer intercambiador de calor (4);- at least one refrigerant circuit (1) inside which the refrigerant fluid circulates, so that the at least one refrigerant circuit connects the first heat exchanger (2), the second heat exchanger (3) and the third exchanger of heat (4);

en la que el al menos un circuito frigorígeno (1) incluye:in which the at least one refrigerant circuit (1) includes:

- un compresor (5, 6) montado entre una salida del segundo intercambiador de calor (3) y una entrada del primer intercambiador de calor (2);- a compressor (5, 6) mounted between an outlet of the second heat exchanger (3) and an inlet of the first heat exchanger (2);

- un primer descompresor (7) montado entre una salida del primer intercambiador de calor (2) y una entrada del segundo intercambiador de calor (3);- a first decompressor (7) mounted between an outlet of the first heat exchanger (2) and an inlet of the second heat exchanger (3);

- un primer nodo de enlace (15) que conecta la salida del compresor (5, 6) a la entrada del primer intercambiador de calor (2) y a un primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19);- a first link node (15) connecting the outlet of the compressor (5, 6) to the inlet of the first heat exchanger (2) and to a first switching device (10, 11, 19);

- un segundo nodo de enlace (16) que conecta una salida del primer intercambiador de calor (2) a una entrada del primer descompresor (7) y a un segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20);- a second link node (16) connecting an outlet of the first heat exchanger (2) to an inlet of the first decompressor (7) and to a second switching device (12, 13, 20);

- un tercer nodo de enlace (17) que conecta una entrada del segundo intercambiador de calor (3) con una salida del primer descompresor (7) y con el segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20);- a third link node (17) connecting an input of the second heat exchanger (3) with an output of the first decompressor (7) and with the second switching device (12, 13, 20);

- un cuarto nodo de enlace (18) que conecta una salida del segundo intercambiador de calor (3) a una entrada del compresor (5, 6) y al primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19);- a fourth link node (18) connecting an outlet of the second heat exchanger (3) to an inlet of the compressor (5, 6) and to the first switching device (10, 11, 19);

- estando el primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19) configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración, definiendo la primera configuración un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta una primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) al cuarto nodo de enlace (18) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19) desde el primer nodo de enlace (15), definiendo la segunda configuración un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el primer nodo de enlace (15) a la primera entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del primer dispositivo de conmutación (10, 11, 19) hasta el cuarto nodo de enlace (18);- the first switching device (10, 11, 19) being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first refrigerant fluid circulation channel connecting a first inlet/outlet of the third heat exchanger (4) to the fourth link node (18) and that prevents the circulation of refrigerant fluid through the first switching device (10, 11, 19) from the first link node (15), the second configuration defining a second channel of circulation of the refrigerant fluid that connects the first connection node (15) to the first input/output of the third heat exchanger (4) and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the first switching device (10, 11, 19 ) to the fourth link node (18);

- estando el segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) configurado para definir selectivamente una primera configuración o una segunda configuración, definiendo la primera configuración un primer canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta el segundo nodo de enlace (16) a una segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) hasta el tercer nodo de enlace (17), definiendo la segunda configuración un segundo canal de circulación del fluido frigorígeno que conecta la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4) al tercer nodo de enlace (17) y que impide la circulación del fluido frigorígeno a través del segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) desde el segundo nodo de enlace (16);- the second switching device (12, 13, 20) being configured to selectively define a first configuration or a second configuration, the first configuration defining a first channel for circulating the refrigerant fluid that connects the second connection node (16) to a second input/output of the third heat exchanger (4) and that prevents the circulation of the refrigerant fluid through the second switching device (12, 13, 20) to the third link node (17), defining the second configuration a second refrigerant fluid circulation channel that connects the second inlet/outlet of the third heat exchanger (4) to the third link node (17) and that prevents the refrigerant fluid from circulating through the second switching device (12, 13, 20). ) from the second link node (16);

- un segundo descompresor (8) montado entre el segundo dispositivo de conmutación (12, 13, 20) y la segunda entrada/salida del tercer intercambiador de calor (4).- a second decompressor (8) mounted between the second switching device (12, 13, 20) and the second inlet/outlet of the third heat exchanger (4).

2. Máquina termodinámica según la reivindicación 1, caracterizada porque el segundo descompresor (8) es un descompresor bidireccional.2. Thermodynamic machine according to claim 1, characterized in that the second decompressor (8) is a bidirectional decompressor.

3. Máquina termodinámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el compresor incluye un primer compresor (5) y un segundo compresor (6) montados en paralelo entre el primer intercambiador de calor (2) y el segundo intercambiador de calor (3), siendo el primer compresor (5) un compresor de velocidad de rotación variable y siendo el segundo compresor (6) un compresor de tipo todo o nada cuya activación se desencadena cuando una potencia calorífica transferida a través del primer intercambiador de calor (2) alcanza un valor umbral o cuando una potencia frigorífica transferida a través del segundo intercambiador de calor (3) alcanza un valor umbral. 3. Thermodynamic machine according to any of the preceding claims, characterized in that the compressor includes a first compressor (5) and a second compressor (6) mounted in parallel between the first heat exchanger (2) and the second heat exchanger (3) , the first compressor (5) being a variable rotation speed compressor and the second compressor (6) being an all-or-nothing type compressor whose activation is triggered when a heat power transferred through the first heat exchanger (2) reaches a threshold value or when a cooling power transferred through the second heat exchanger (3) reaches a threshold value.

4. Máquina termodinámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el primer descompresor (7) tiene una tasa de apertura variable y porque incluye un circuito de control (500) configurado para controlar la tasa de apertura del primer descompresor (7) con el fin de regular la proporción de fluido frigorígeno que atraviesa el descompresor (7) y el segundo intercambiador de calor (3) para ajustar la potencia frigorífica transmitida a través del segundo intercambiador de calor (3) o para controlar la tasa de apertura del primer descompresor (7) con el fin de regular la proporción de fluido frigorígeno que atraviesa el descompresor (7) y el primer intercambiador de calor (2) para ajustar la potencia calorífica transmitida a través del primer intercambiador de calor (2).4. Thermodynamic machine according to any of the preceding claims, characterized in that the first decompressor (7) has a variable opening rate and that it includes a control circuit (500) configured to control the opening rate of the first decompressor (7) with the in order to regulate the proportion of refrigerant fluid that passes through the decompressor (7) and the second heat exchanger (3) to adjust the cooling power transmitted through the second heat exchanger (3) or to control the opening rate of the first decompressor (7) in order to regulate the proportion of refrigerant fluid that passes through the decompressor (7) and the first heat exchanger (2) to adjust the heat power transmitted through the first heat exchanger (2).

5. Máquina termodinámica según la reivindicación anterior, caracterizada porque el circuito de control (500) está configurado para regular la temperatura (TCH, TFR) del fluido caloportador en salida del primer intercambiador de calor (2) o en salida del segundo intercambiador de calor (3) a un valor de ajuste.5. Thermodynamic machine according to the preceding claim, characterized in that the control circuit (500) is configured to regulate the temperature (TCH, TFR) of the heat transfer fluid at the outlet of the first heat exchanger (2) or at the outlet of the second heat exchanger (3) to a setting value.

6. Máquina termodinámica según cualquiera de las reivindicaciones 4 y 5, caracterizada porque el segundo descompresor (8) tiene una tasa de apertura variable y porque el circuito de control (500) está configurado para controlar la relación entre la tasa de apertura del primer descompresor (7) y el segundo descompresor (8). 6. Thermodynamic machine according to any of claims 4 and 5, characterized in that the second decompressor (8) has a variable opening rate and in that the control circuit (500) is configured to control the relationship between the opening rate of the first decompressor (7) and the second decompressor (8).

7. Máquina termodinámica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque incluye un segundo circuito frigorígeno (101) en el interior del cual circula un segundo fluido frigorígeno, de manera que el segundo circuito frigorígeno (101) conecta el primer intercambiador de calor (2), el segundo intercambiador de calor (3) y el tercer intercambiador de calor (4), el segundo circuito frigorígeno (101) posee un compresor (105, 106), un primer descompresor (107), un primer nodo de enlace, un segundo nodo de enlace, un tercer nodo de enlace, un cuarto nodo de enlace, un primer dispositivo de conmutación, un segundo dispositivo de conmutación y un segundo descompresor (108) dispuestos de manera semejante a la disposición del primer circuito frigorígeno.7. Thermodynamic machine according to any of the preceding claims, characterized in that it includes a second refrigerant circuit (101) inside which a second refrigerant fluid circulates, such that the second refrigerant circuit (101) connects the first heat exchanger (2 ), the second heat exchanger (3) and the third heat exchanger (4), the second refrigerant circuit (101) has a compressor (105, 106), a first decompressor (107), a first link node, a second link node, a third link node, a fourth link node, a first switching device, a second switching device and a second decompressor (108) arranged similarly to the arrangement of the first refrigerant circuit.

8. Máquina termodinámica según la reivindicación anterior, caracterizada porque incluye un circuito de control (500) configurado para definir un modo de funcionamiento en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del primer circuito frigorígeno (1) impiden la circulación del fluido frigorígeno en el tercer intercambiador de calor (4) y en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del segundo circuito frigorígeno (101) impiden la circulación del segundo fluido frigorígeno en el segundo intercambiador de calor (3).8. Thermodynamic machine according to the preceding claim, characterized in that it includes a control circuit (500) configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit (1) prevent the circulation of the refrigerant fluid in the third heat exchanger (4) and in which the first and second switching devices of the second refrigerant circuit (101) prevent the circulation of the second refrigerant fluid in the second heat exchanger (3).

9. Máquina termodinámica según la reivindicación anterior, caracterizada porque incluye un circuito de control (500) configurado para definir un modo de funcionamiento en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del primer circuito frigorígeno (1) impiden la circulación del fluido frigorígeno en el primer intercambiador de calor (2) y en el que los dispositivos de conmutación primero y segundo del segundo circuito frigorígeno (101) impiden la circulación del segundo fluido frigorígeno en el tercer intercambiador de calor (4).9. Thermodynamic machine according to the preceding claim, characterized in that it includes a control circuit (500) configured to define an operating mode in which the first and second switching devices of the first refrigerant circuit (1) prevent the circulation of the refrigerant fluid in the first heat exchanger (2) and in which the first and second switching devices of the second refrigerant circuit (101) prevent the circulation of the second refrigerant fluid in the third heat exchanger (4).

10. Procedimiento de funcionamiento de una máquina termodinámica que incluye las etapas de:10. Operating procedure of a thermodynamic machine that includes the stages of:

- Suministro de una máquina termodinámica según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6;- Provision of a thermodynamic machine according to any of claims 1 to 6;

- Basculación entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento, definiendo el primer modo de funcionamiento un montaje paralelo del tercer intercambiador de calor (4) y del segundo intercambiador de calor (3) entre la salida del primer intercambiador de calor (2) y la entrada del compresor (5, 6), definiendo el segundo modo de funcionamiento un montaje paralelo del tercer intercambiador de calor (4) y del primer intercambiador de calor (2) entre la salida del compresor (5, 6) y la entrada del segundo intercambiador de calor (3) .- Switching between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a parallel assembly of the third heat exchanger (4) and the second heat exchanger (3) between the outlet of the first heat exchanger ( 2) and the compressor inlet (5, 6), the second mode of operation defining a parallel assembly of the third heat exchanger (4) and the first heat exchanger (2) between the compressor outlet (5, 6) and the inlet of the second heat exchanger (3).

11. Procedimiento de funcionamiento de una máquina termodinámica que incluye las etapas de:11. Operating procedure of a thermodynamic machine that includes the stages of:

- Suministro de una máquina termodinámica según cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9;- Provision of a thermodynamic machine according to any of claims 7 to 9;

- Basculación entre un primer modo de funcionamiento y un segundo modo de funcionamiento, definiendo el primer modo de funcionamiento un primer circuito frigorígeno (1) en el que el fluido frigorígeno no pasa a través del tercer intercambiador de calor (4) y un segundo circuito frigorígeno (101) en el que el segundo fluido frigorígeno no pasa a través del segundo intercambiador de calor (3), definiendo el segundo modo de funcionamiento un primer circuito frigorígeno (1) en el que el fluido frigorígeno no pasa a través del primer intercambiador de calor (2) y un segundo circuito frigorígeno (101) en el que el segundo fluido frigorígeno no pasa a través del tercer intercambiador de calor (4) . - Switching between a first operating mode and a second operating mode, the first operating mode defining a first refrigerant circuit (1) in which the refrigerant fluid does not pass through the third heat exchanger (4) and a second circuit refrigerant (101) in which the second refrigerant fluid does not pass through the second heat exchanger (3), the second mode of operation defining a first refrigerant circuit (1) in which the refrigerant fluid does not pass through the first exchanger of heat (2) and a second refrigerant circuit (101) in which the second refrigerant fluid does not pass through the third heat exchanger (4).