ES2956468T3 - Unidad de fuente de calor y dispositivo de refrigeración - Google Patents

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Abstract

Una unidad de fuente de calor (10) constituye un dispositivo de refrigeración (1) al estar conectada a unidades de utilización (50, 60). La unidad de fuente de calor (10) comprende un elemento de compresión de etapa baja (22, 23), un elemento de compresión de etapa alta (21) y un intercambiador de calor (13). Se proporciona un interruptor de presión (82, 83) en una tubería de descarga (22b, 23b) del elemento de compresión de etapa baja (22, 23). El elemento de compresión de etapa alta (21) comprime el refrigerante descargado desde el elemento de compresión de etapa baja (22, 23). Cuando se activa el interruptor de presión (82, 83) y se detiene el elemento de compresión de etapa baja (22, 23), el elemento de compresión de etapa alta se acciona mientras se mantiene el elemento de compresión de etapa baja (22, 23) en posición parada. estado. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Unidad de fuente de calor y dispositivo de refrigeración
Campo técnico
La presente invención se refiere a una unidad de fuente de calor y un aparato de refrigeración.
Antecedentes de la técnica
El documento JP 2007-327695 A divulga de la siguiente manera. En un sistema de compresión de dos etapas que constituye una unidad de fuente de calor de un aparato de refrigeración, las tuberías de descarga del compresor de etapa alta y el compresor de etapa baja están provistas cada una de un conmutador de alta presión (HPS). Esto reduce el daño al sistema de compresión debido a un aumento anormal en las presiones de las tuberías de descarga.
Cuando se activa la HPS del compresor de etapa baja en una unidad de fuente de calor de uso común (unidad externa), todo el sistema de compresión se detiene para proteger el compresor de etapa baja de un refrigerante de alta presión.
El documento KR 20120114121 A que forma la base para el preámbulo de la reivindicación 1 se refiere a un aparato experimental y de entrenamiento para refrigeración por compresión de dos etapas que comprende una unidad de refrigeración por compresión de dos etapas. La unidad de refrigeración de compresión de dos etapas comprende un evaporador, un compresor de bajo nivel, un compresor de alto nivel, un condensador de alto nivel, una válvula de expansión de alto nivel, un enfriador intermedio, una válvula de expansión para el evaporador. El evaporador evapora refrigerante a baja temperatura y presión. Los elementos en la unidad de refrigeración por compresión de dos etapas realizan las funciones de una unidad de refrigeración existente y aplican una función de refrigeración intermedia a la unidad de refrigeración existente para instruir la estructura de la unidad de refrigeración por compresión de dos etapas.
Compendio
Problema técnico
Sin embargo, cuando la HPS del compresor de etapa baja se activa en la unidad de fuente de calor divulgada en el documento JP 2007-327695 A, la presión de la tubería de descarga en el compresor de etapa baja se mantiene aumentada y no hay medios para reducir la presión.
Un objeto de la presente invención es permitir que una unidad de fuente de calor que tiene un sistema de compresión de etapas múltiples restablezca rápidamente el sistema cuando se activa un HPS de un elemento de compresión de etapa baja.
Solución al problema
Una unidad de fuente de calor según la presente invención se define en la reivindicación 1. Un primer aspecto de la presente invención se refiere a una unidad de fuente de calor que constituye un aparato (1) de refrigeración al conectarse a una unidad (50, 60) del lado de utilización. La unidad de fuente de calor incluye: un elemento (22, 23) de compresión de etapa baja; un elemento (21) de compresión de etapa alta; y un intercambiador (13) de calor. El elemento (22, 23) de compresión de etapa baja tiene una tubería (22b, 23b) de descarga provista de un conmutador (82, 83) de presión. El elemento (21) de compresión de etapa alta comprime un refrigerante descargado desde el elemento (22, 23) de compresión de etapa baja. La unidad de fuente de calor está configurada para, cuando el elemento (22, 23) de compresión de etapa baja se detiene en respuesta a la activación del conmutador (82, 83) de presión, operar el elemento (21) de compresión de etapa alta mientras que el elemento (22, 23) de compresión de baja etapa se mantiene en pausa.
En el primer aspecto, el gas refrigerante restante en las tuberías (22b, 23b) de descarga del elemento (22, 23) de compresión de etapa baja puede ser succionado por el elemento (21) de compresión de etapa alta. En consecuencia, la presión en la tubería (22b, 23b) de descarga del elemento (22, 23) de compresión de etapa baja puede reducirse rápidamente a un nivel que permita la restauración del sistema.
Un segundo aspecto de la presente invención es una realización del primer aspecto. En el segundo aspecto, cuando se activa el conmutador (82, 83) de presión, el elemento (21) de compresión de etapa alta se detiene una vez y, a continuación, reinicia.
El segundo aspecto permite que el elemento (21) de compresión de etapa alta funcione después de confirmar que el elemento (21) de compresión de etapa alta no tiene anomalías de presión ni otras anomalías.
Un tercer aspecto de la presente invención es una realización del segundo aspecto. En el tercer aspecto, la unidad de fuente de calor incluye además un circuito (37, 38) de igualación de presión configurado para igualar una presión de succión y una presión de descarga del elemento (21) de compresión de etapa alta después de que elemento (21) de compresión de etapa alta se detenga y antes de que se reinicie el elemento (21) de compresión de etapa alta.
El tercer aspecto facilita el reinicio del elemento (21) de compresión de etapa alta.
Un cuarto aspecto de la presente invención es una realización del tercer aspecto. En el cuarto aspecto, la unidad de fuente de calor incluye además un receptor (15) provisto entre el intercambiador (13) de calor y una válvula (92, 94) de cierre del lado del líquido conectada a la unidad (50, 60) del lado de utilización, y el circuito (37, 38) de igualación de presión incluye una tubería (37) de ventilación para el receptor (15).
En el cuarto aspecto, la tubería (37) de ventilación para el receptor (15) se usa como parte del circuito (37, 38) de compensación de presión. Esto puede evitar la complicación del circuito (6) refrigerante.
Un quinto aspecto de la presente invención es una realización del cuarto aspecto. En el quinto aspecto, una válvula (39) provista en la tubería (37) de ventilación se mantiene abierta después de que se igualan la presión de succión y la presión de descarga del elemento (21) de compresión de etapa alta.
El quinto aspecto permite ventilar el receptor (15) después de la restauración del sistema.
Un sexto aspecto de la presente invención es una realización de cualquiera de los aspectos primero a quinto. En el sexto aspecto, el refrigerante es dióxido de carbono.
El sexto aspecto permite la reducción de una carga ambiental.
Un séptimo aspecto de la presente invención se refiere a un aparato de refrigeración que incluye la unidad de fuente de calor de cualquiera de los aspectos primero a sexto.
En el séptimo aspecto, se puede acortar el tiempo requerido para restaurar el sistema de compresión después de que se active el conmutador (82, 83) de presión del elemento (22, 23) de compresión de etapa baja. Esto permite la reducción del daño a la unidad (50, 60) del lado de utilización tal como una carga de instalación de refrigeración. Breve descripción de los dibujos
La FIG. 1 es un diagrama del sistema de tuberías de un aparato de refrigeración que incluye una unidad de fuente de calor según la invención.
La FIG. 2 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de refrigerante durante el funcionamiento de instalación de refrigeración.
La FIG. 3 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de refrigerante durante un funcionamiento de enfriamiento.
La FIG. 4 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de un refrigerante durante un funcionamiento de instalación de enfriamiento/refrigeración
La FIG. 5 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de refrigerante durante un funcionamiento de calefacción.
La FIG. 6 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de refrigerante durante un funcionamiento de instalación de calefacción/refrigeración.
La FIG. 7 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de un refrigerante durante un funcionamiento de recuperación de calor de instalación de calefacción/refrigeración.
La FIG. 8 corresponde a la FIG. 1 e ilustra un flujo de un refrigerante durante un funcionamiento de calor residual de instalación de calefacción/refrigeración.
La FIG. 9 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de funcionamiento desde la activación del conmutador de presión del compresor de etapa baja en la unidad de fuente de calor según la realización hasta la restauración del sistema de compresión.
Descripción de realizaciones
A continuación, se describirá una realización de la presente invención con referencia a los dibujos. La realización siguiente es meramente naturaleza modo de ejemplo, y no pretende limitar el alcance, las aplicaciones o el uso de la invención.
«Realización»
<Configuración del Aparato de Refrigeración>
La FIG. 1 es un diagrama del sistema de tuberías de un aparato (1) de refrigeración que incluye una unidad (10) de fuente de calor según una realización. El aparato (1) de refrigeración realiza el enfriamiento de un objeto que se va a enfriar y el aire acondicionado de un espacio interior en paralelo. El objeto que se va a enfriar aquí incluye aire en instalaciones tales como un refrigerador, un congelador y una vitrina. De aquí en adelante, dichas instalaciones se denominarán instalaciones de refrigeración.
Como se ilustra en la FIG. 1, el aparato (1) de refrigeración incluye una unidad (10) de fuente de calor colocada en el exterior, unidades (50) interiores configuradas para realizar el aire acondicionado de un espacio interior, una unidad (60) de instalación de refrigeración configurada para enfriar el aire interior, un controlador (100). La FIG. 1 muestra dos unidades (50) interiores conectadas entre sí en paralelo. El aparato (1) de refrigeración puede incluir una única unidad (50) interior o tres o más unidades (50) interiores conectadas entre sí en paralelo. La FIG. 1 muestra una única unidad (60) de instalación de refrigeración. El aparato (1) de refrigeración puede incluir dos o más unidades (60) de instalación de refrigeración conectadas entre sí en paralelo. Estas unidades (10, 50, 60) están conectadas entre sí mediante tuberías (2, 3, 4, 5) de conexión para constituir un circuito (6) refrigerante.
Las cuatro tuberías (2, 3, 4, 5) de conexión constan de una primera tubería (2) de conexión de líquido, una primera tubería (3) de conexión de gas, una segunda tubería (4) de conexión de líquido y una segunda tubería (5) de conexión de gas. La primera tubería (2) de conexión de líquido y la primera tubería (3) de conexión de gas están asociados con las unidades (50) interiores. La segunda tubería (4) de conexión de líquido y la segunda tubería (5) de conexión de gas están asociados con la unidad (60) de instalación de refrigeración. La primera tubería (3) de conexión de gas para las unidades (50) interiores está conectada a una primera válvula (91) de cierre del lado del gas de la unidad (10) de fuente de calor. La primera tubería (2) de conexión de líquido para las unidades (50) interiores está conectada a una primera válvula (92) de cierre del lado del líquido de la unidad (10) de fuente de calor. La segunda (5) tubería de conexión de gas para la unidad (60) de instalación de refrigeración está conectada a una segunda válvula (93) de cierre del lado del gas de la unidad (10) de fuente de calor. La segunda tubería (4) de conexión de líquido para la unidad (60) de instalación de refrigeración está conectada a una segunda válvula (94) de cierre del lado de líquido de la unidad (10) de fuente de calor.
En el circuito (6) refrigerante, circula un refrigerante para realizar un ciclo de refrigeración. El refrigerante en el circuito (6) refrigerante de la presente realización es, por ejemplo, dióxido de carbono. El circuito (6) refrigerante está configurado para realizar el ciclo de refrigeración de forma que el refrigerante tenga una presión igual o superior a la presión crítica.
<Unidad de fuente de calor>
La unidad (10) de fuente de calor se coloca en el exterior. La unidad (10) de fuente de calor incluye un ventilador (12) exterior y un circuito (11) exterior. El circuito (11) exterior incluye un sistema (C) de compresión, un mecanismo (30) de conmutación de la trayectoria del flujo, un intercambiador (13) de calor exterior, una válvula (14) de expansión exterior, un receptor (15), un intercambiador (16) de calor de enfriamiento, y un refrigerador intermedio (17).
<Sistema de compresión>
El sistema (C) de compresión comprime un refrigerante. El sistema (C) de compresión incluye un compresor (21) de etapa alta, un primer compresor (22) de etapa baja y un segundo compresor (23) de etapa baja. En concreto, el sistema (C) de compresión constituye un sistema de compresión de dos etapas, el compresor (21) de etapa alta constituye un elemento de compresión de etapa alta, y el primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja constituyen un elemento de compresión de etapa baja.
El primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja están conectados entre sí en paralelo. El compresor (21) de etapa alta y el primer compresor (22) de etapa baja están conectados entre sí en serie. El compresor (21) de etapa alta y el segundo compresor (23) de etapa baja están conectados entre sí en serie. El compresor (21) de etapa alta, el primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja son cada uno un compresor rotativo en el que un motor acciona un mecanismo de compresión. El compresor (21) de etapa alta, el primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja están configurados cada uno como un compresor de capacidad variable que tiene una frecuencia de funcionamiento ajustable o un número de revoluciones.
El compresor (21) de etapa alta está conectado a una tubería (21 a) de succión de etapa alta y a una tubería (21 b) de descarga de etapa alta. El primer compresor (22) de etapa baja está conectado a una primera tubería (22a) de succión de etapa baja y una primera tubería (22b) de descarga de etapa baja. El segundo compresor (23) de etapa baja está conectado a una segunda tubería (23a) de succión de etapa baja y una segunda tubería (23b) de descarga de etapa baja. La tubería (21a) de succión de etapa alta constituye una parte de presión intermedia entre el compresor (21) de etapa alta y los compresores (22, 23) de etapa baja.
La primera tubería (22a) de succión de etapa baja se comunica con la unidad (60) de instalación de refrigeración. El primer compresor (22) de etapa baja es un compresor de instalación de refrigeración asociado con la unidad (60) de instalación de refrigeración. La segunda tubería (23a) de succión de etapa baja se comunica con las unidades (50) interiores. El segundo compresor (23) de etapa baja es un compresor del lado interior asociado con las unidades (50) interiores.
<Mecanismo de conmutación de trayectoria de flujo>
El mecanismo (30) de conmutación de trayectoria de flujo cambia la trayectoria de flujo para el refrigerante. El mecanismo (30) de conmutación de la trayectoria del flujo incluye una primera tubería (31), una segunda tubería (32), una tercera tubería (33), una cuarta tubería (34), una primera válvula (TV1) de tres vías y una segunda válvula (TV2) de tres vías. El extremo de entrada de la primera tubería (31) y el extremo de entrada de la segunda tubería (32) están conectados la tubería (21 b) de descarga de etapa alta. La primera tubería (31) y la segunda tubería (32) son tuberías sobre los que actúa la presión de descarga del sistema (C) de compresión. El extremo de salida de la tercera tubería (33) y el extremo de salida de la cuarta tubería (34) están conectados a la segunda tubería (23a) de succión de etapa baja del segundo compresor (23) de etapa baja. La tercera tubería (33) y la cuarta tubería (34) son tuberías sobre los que actúa la presión de succión del sistema (C) de compresión.
La primera válvula (TV1) de tres vías tiene un primer puerto (P1), un segundo puerto (P2) y un tercer puerto (P3). El primer puerto (P1) de la primera válvula (TV1) de tres vías está conectado al extremo de salida de la primera tubería (31) que es una trayectoria de flujo de alta presión. El segundo puerto (P2) de la primera válvula (TV1) de tres vías está conectado al extremo de entrada de la tercera tubería (33) que es una trayectoria de flujo de baja presión. El tercer puerto (P3) de la primera válvula (TV1) de tres vías está conectado a una trayectoria (35) de flujo interior del lado del gas.
La segunda válvula (TV2) de tres vías tiene un primer puerto (P1), un segundo puerto (P2) y un tercer puerto (P3). El primer puerto (P1) de la segunda válvula (TV2) de tres vías está conectado al extremo de salida de la segunda tubería (32) que es una trayectoria de flujo de alta presión. El segundo puerto (P2) de la segunda válvula (TV2) de tres vías está conectado al extremo de entrada de la cuarta tubería (34) que es una trayectoria de flujo de baja presión. El tercer puerto (P3) de la segunda válvula (TV2) de tres vías está conectado a la trayectoria (36) de flujo del lado del gas exterior.
La primera válvula (TV1) de tres vías y la segunda válvula (TV2) de tres vías son cada una, una válvula eléctrica de tres vías. Cada una de las válvulas (TV1, TV2) de tres vías está configurada para conmutar entre el primer estado (el estado indicado por una línea continua en la FIG. 1) y el segundo estado (el estado indicado por una línea discontinua en la FIG. 1) por separado. En las válvulas (TV1, TV2) de tres vías en el primer estado, el primer puerto (P1) y el tercer puerto (P3) se comunican entre sí, y el segundo puerto (P2) está cerrado. En las válvulas (TV1, TV2) de tres vías en el segundo estado, el segundo puerto (P2) y el tercer puerto (P3) se comunican entre sí, y el primer puerto (P1) está cerrado.
<Intercambiador de calor exterior>
El intercambiador (13) de calor exterior constituye un intercambiador de calor del lado de la fuente de calor. El intercambiador (13) de calor exterior es, por ejemplo, un intercambiador de calor de aire de aletas y tubos. El ventilador (12) exterior está dispuesto cerca del intercambiador (13) de calor exterior. El ventilador (12) exterior transfiere aire exterior. El intercambiador (13) de calor exterior intercambia calor entre el refrigerante que fluye a su través y el aire exterior transferido por el ventilador (12) exterior.
El extremo de gas del intercambiador (13) de calor exterior está conectado a una trayectoria (36) de flujo del lado del gas exterior. El extremo líquido del intercambiador (13) de calor exterior está conectado a una trayectoria (O) de flujo exterior.
<Trayectoria de flujo exterior>
La trayectoria (O) de flujo exterior incluye una primera tubería (o1) exterior, una segunda tubería (o2) exterior, una tercera tubería (o3) exterior, una cuarta tubería (o4) exterior, una quinta tubería (o5) exterior, una sexta tubería (o6) exterior y una séptima tubería (o7) exterior. Un extremo de la primera tubería (o1) exterior está conectado al extremo líquido del intercambiador (13) de calor exterior. El otro extremo de la primera tubería (o1) exterior está conectado a un extremo de la segunda tubería (o2) exterior y a un extremo de la tercera tubería (o3) exterior. El otro extremo de la segunda tubería (o2) exterior se conecta a la parte superior del receptor (15). Un extremo de la cuarta tubería (o4) exterior está conectado a la parte inferior del receptor (15). El otro extremo de la cuarta tubería (o4) exterior está conectado a un extremo de la quinta tubería (o5) exterior y al otro extremo de la tercera tubería (o3) exterior. El otro extremo de la quinta tubería (o5) exterior está conectado a la segunda tubería (4) de conexión de líquido a través de la segunda válvula (94) de cierre del lado del líquido. Un extremo de la sexta tubería (o6) exterior está conectado a una parte intermedia de la quinta tubería (o5) exterior. El otro extremo de la sexta tubería (o6) exterior está a la primera tubería (2) de conexión de líquido a través de la primera válvula de (92) cierre del lado del líquido. Un extremo de la séptima tubería (o7) exterior está conectado a una parte intermedia de la sexta tubería (o6) exterior. El otro extremo de la séptima tubería (o7) exterior está conectado a una parte intermedia de la segunda tubería (o2) exterior.
<Válvula de expansión exterior>
La válvula (14) de expansión exterior está conectada a la primera tubería (o1) exterior. La válvula (14) de expansión exterior es un mecanismo de descompresión que descomprime el refrigerante. La válvula (14) de expansión exterior es, por ejemplo, una válvula de expansión electrónica de grado de apertura variable.
<Receptor>
El receptor (15) constituye un recipiente que almacena el refrigerante. En el receptor (15), el refrigerante se separa en un refrigerante gaseoso y un refrigerante líquido. La parte superior del receptor (15) está conectada al otro extremo de la segunda tubería (o2) exterior y un extremo de una tubería (37) de ventilación. El otro extremo de la tubería (37) de ventilación está conectado a una parte intermedia de una tubería (38) de inyección. La tubería (37) de ventilación está conectado a una válvula (39) de ventilación. La válvula (39) de ventilación es, por ejemplo, una válvula de expansión electrónica de grado de apertura variable.
<Intercambiador de calor de enfriamiento>
El intercambiador (16) de calor de enfriamiento enfría el refrigerante (principalmente el refrigerante líquido) separado en el receptor (15). El intercambiador (16) de calor de enfriamiento incluye una primera trayectoria (16a) de flujo de refrigerante y una segunda trayectoria (16b) de flujo de refrigerante. La primera trayectoria (16a) de flujo de refrigerante está conectada a una parte intermedia de la cuarta tubería (o4) exterior. La segunda trayectoria (16b) de flujo de refrigerante está conectada a una parte intermedia de la tubería (38) de inyección.
Un extremo de la tubería (38) de inyección está conectada a una parte intermedia de la quinta tubería (o5) exterior. El otro extremo de la tubería (38) de inyección está conectada a la tubería (21 a) de succión de etapa alta del compresor (21) de etapa alta. En otras palabras, el otro extremo de la tubería (38) de inyección está conectada a una parte de presión intermedia del sistema (C) de compresión. La tubería (38) de inyección está provista de una válvula (40) de descompresión aguas arriba de la segunda trayectoria (16b) de flujo de refrigerante. La válvula (40) de descompresión es, por ejemplo, una válvula de expansión de grado de apertura variable.
En el intercambiador (16) de calor de enfriamiento, el calor se intercambia entre el refrigerante que fluye a través de la primera trayectoria (16a) de flujo de refrigerante y el refrigerante que fluye a través de la segunda trayectoria (16b) de flujo de refrigerante. El refrigerante que ha sido descomprimido en la válvula (40) de descompresión fluye a través de la segunda trayectoria (16b) de flujo de refrigerante. De esta manera, el refrigerante que fluye a través de la primera trayectoria (16a) de flujo de refrigerante se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento.
<Refrigerador intermedio>
El refrigerador intermedio (17) está conectado a una trayectoria (41) de flujo intermedio. Un extremo de la trayectoria (41) de flujo intermedio está conectado a la primera tubería (22b) de descarga de etapa baja del primer compresor (22) de etapa baja, y la segunda tubería (23b) de descarga de etapa baja del segundo compresor (23) de etapa baja. El otro extremo de la trayectoria (41) de flujo intermedio está conectado a la tubería (21 a) de succión de etapa alta del compresor (21) de etapa alta. En otras palabras, el otro extremo de la trayectoria (41) de flujo intermedio está conectado a una parte de presión intermedia del sistema (C) de compresión.
El refrigerador intermedio (17) es, por ejemplo, un intercambiador de calor de aire de aletas y tubos. Un ventilador (17a) de enfriamiento está dispuesto cerca del refrigerador intermedio (17). El refrigerador intermedio (17) intercambia calor entre el refrigerante que fluye a su través y el aire exterior transferido por el ventilador (17a) de enfriamiento.
<Circuito de separación de aceite>
El circuito (11) exterior incluye un circuito (42) de separación de aceite. El circuito (42) de separación de aceite incluye un separador (43) de aceite, una primera tubería (44) de retorno de aceite, una segunda tubería (45) de retorno de aceite y una tercera tubería (46) de retorno de aceite. El separador (43) de aceite está conectado a la tubería (21 b) de descarga de etapa alta del compresor (21) de etapa alta. El separador (43) de aceite separa el aceite del refrigerante descargado del sistema (C) de compresión. El extremo de entrada de la primera tubería (44) de retorno de aceite se comunica con el separador (43) de aceite. El extremo de salida de la primera tubería (44) de retorno de aceite está conectado a la primera tubería (22a) de succión de etapa baja del primer compresor (22) de etapa baja. El extremo de entrada de la segunda tubería (45) de retorno de aceite se comunica con el separador (43) de aceite. El extremo de salida de la segunda tubería (45) de retorno de aceite está conectado al extremo de entrada de la trayectoria (41) de flujo intermedio. La tercera tubería (46) de retorno de aceite incluye una tubería (46a) de retorno principal, una tubería (46b) de derivación de la instalación de refrigeración y una tubería (46c) de derivación del lado interior. El extremo de entrada de la tubería (46a) de retorno principal se comunica con el separador (43) de aceite. El extremo de salida de la tubería (46a) de retorno principal está conectado al extremo de entrada de la tubería (46b) de derivación de la instalación de refrigeración y el extremo de entrada de la tubería (46c) de derivación del lado interior. El extremo de salida de la tubería (46b) de derivación de la instalación de refrigeración se comunica con un depósito de aceite dentro de una carcasa del primer compresor (22) de etapa baja. El extremo de salida de la tubería (46c) de derivación del lado interior se comunica con un depósito de aceite dentro de la carcasa del segundo compresor (23) de etapa baja.
La primera tubería (44) de retorno de aceite está conectada a una primera válvula (47a) de control de nivel de aceite. La segunda tubería (45) de retorno de aceite está conectada a una segunda válvula (47b) de control de nivel de aceite. La tubería (46b) de derivación de la instalación de refrigeración está conectada a una tercera válvula (47c) de control de nivel de aceite. La tubería (46c) de derivación del lado interior está conectada a una cuarta válvula (47d) de control de nivel de aceite.
El aceite separado en el separador (43) de aceite regresa al primer compresor (22) de etapa baja a través de la primera tubería (44) de retorno de aceite. El aceite separado en el separador (43) de aceite regresa al compresor (21) de etapa alta a través de la segunda tubería (45) de retorno de aceite. El aceite separado en el separador (43) de aceite regresa a un depósito de aceite en una carcasa de cada uno del primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja a través de la tercera tubería (46) de retorno de aceite.
<Válvula de retención>
El circuito (11) exterior tiene una primera válvula (CV1) de retención, una segunda válvula (CV2) de retención, una tercera válvula (CV3) de retención, una cuarta válvula (CV4) de retención, una quinta válvula (CV5) de retención, una sexta válvula (CV6) de retención, y una séptima válvula (CV7) de retención. La primera válvula (CV1) de retención está conectada a la tubería (21b) de descarga de etapa alta. La segunda válvula (CV2) de retención está conectada a la primera tubería (22b) de descarga de etapa baja. La tercera válvula (CV3) de retención está conectada a la segunda tubería (23b) de descarga de etapa baja. La cuarta válvula (CV4) de retención está conectada a la segunda tubería (o2) exterior. La quinta válvula (CV5) de retención está conectada a la tercera tubería (o3) exterior. La sexta válvula (CV6) de retención está conectada a la sexta tubería (o6) exterior. La séptima válvula (CV7) de retención está conectada a la séptima tubería (o7) exterior. Las válvulas (CV1 a CV7) de retención permiten que el refrigerante fluya en las direcciones indicadas por las respectivas flechas que se muestran en la FIG. 1 y no permita que el refrigerante fluya en direcciones opuestas.
<Unidad interior>
Las unidades (50) interiores son unidades del lado de utilización situadas en un espacio interior. Cada una de las unidades (50) interiores incluye un ventilador (52) interior y un circuito (51) interior. El extremo líquido del circuito (51) interior está conectado a la primera tubería (2) de conexión de líquido. El extremo de gas del circuito (51) interior está conectado a la primera tubería (3) de conexión de gas.
El circuito (51) interior incluye una válvula (53) de expansión interior y un intercambiador (54) de calor interior en orden desde el extremo líquido hasta el extremo gas. La válvula (53) de expansión interior es, por ejemplo, una válvula de expansión electrónica de grado de apertura variable. El intercambiador (54) de calor interior es, por ejemplo, un intercambiador de calor de aire de aletas y tubos. El ventilador (52) interior está dispuesto cerca del intercambiador (54) de calor interior. El ventilador (52) interior transfiere aire interior. El intercambiador (54) de calor interior intercambia calor entre un refrigerante que fluye a su través y el aire interior transferido por el ventilador (52) interior.
<Unidad de instalación de refrigeración>
La unidad (60) de instalación de refrigeración es una unidad del lado de utilización que enfría su espacio interno. La unidad (60) de instalación de refrigeración incluye un ventilador (62) de instalación de refrigeración y un circuito (61) de instalación de refrigeración. El extremo líquido del circuito (61) de instalación de refrigeración está conectado a la segunda tubería (4) de conexión de líquido. El extremo de gas del circuito (61) de instalación de refrigeración se conecta a la segunda tubería (5) de conexión de gas.
El circuito (61) de la instalación de refrigeración incluye una válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y un intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración en orden desde el extremo líquido hasta el extremo gas. La válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración está configurada como una válvula de expansión electrónica de grado de apertura variable, por ejemplo. El intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración es, por ejemplo, un intercambiador de calor de aire de aletas y tubos. El ventilador (62) de la instalación de refrigeración está dispuesto cerca del intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración. El ventilador (62) de la instalación de refrigeración transfiere el aire del interior. El intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración intercambia calor entre el refrigerante que fluye a su través y el aire interior transferido por el ventilador (62) de la instalación de refrigeración.
<Sensor>
El aparato (1) de refrigeración incluye diversos sensores. Los sensores incluyen un sensor (71) de alta presión, un sensor (72) de presión intermedia, un primer sensor (73) de baja presión, un segundo sensor (74) de baja presión, un sensor (75) de temperatura del refrigerante y un sensor (76) de temperatura interior. El sensor (71) de alta presión detecta una presión del refrigerante (una presión de refrigerante a alta presión) descargada desde el compresor (21) de etapa alta. El sensor (72) de presión intermedia detecta una presión del refrigerante (una presión de un refrigerante de presión intermedia) succionado por el compresor (21) de etapa alta. El primer sensor (73) de baja presión detecta una presión del refrigerante (una presión de un refrigerante de baja presión) succionado por el primer compresor (22) de etapa baja. El segundo sensor (74) de baja presión detecta una presión del refrigerante (una presión de un refrigerante de baja presión) succionado por el segundo compresor (23) de etapa baja. El sensor (75) de temperatura del refrigerante detecta la temperatura del refrigerante en la salida del intercambiador (54) de calor interior que sirve como radiador. El sensor (76) de temperatura interior detecta una temperatura (temperatura interior) del aire interior dentro de un espacio objetivo (espacio interior) de la unidad (50) interior.
Los ejemplos de cantidades físicas detectadas con otros sensores (no se muestran) incluyen la temperatura del refrigerante de alta presión, la temperatura del refrigerante de baja presión, la temperatura del refrigerante de presión intermedia, la temperatura del refrigerante en el intercambiador (13) de calor exterior, la temperatura del refrigerante en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante succionado por el primer compresor (22) de etapa baja, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante succionado por el segundo compresor (23) de etapa baja, el grado de sobrecalentamiento del refrigerante descargado de cada uno de los compresores (21,22, 23), la temperatura del aire exterior y la temperatura del aire interior.
<Conmutador de presión>
La primera tubería (22b) de descarga de etapa baja del primer compresor (22) de etapa baja está provista de un primer (82) conmutador de alta presión. Cuando la presión en la primera tubería (22b) de descarga de etapa baja aumenta y alcanza un valor predeterminado (p. ej., 5 MPa), el primer (82) conmutador de alta presión hace que el contacto eléctrico se abra para detener el primer compresor (22) de etapa baja.
La segunda tubería (23b) de descarga de etapa baja del segundo compresor (23) de etapa baja está provista de un segundo conmutador (83) de alta presión. Cuando la presión en la segunda tubería (23b) de descarga de etapa baja aumenta y alcanza un valor predeterminado (p. ej., 5 MPa), el segundo conmutador (83) de alta presión hace que el contacto eléctrico se abra para detener el segundo compresor (23) de etapa baja.
La tubería (21b) de descarga de etapa alta del compresor (21) de etapa alta está provista de un tercer conmutador (81) de alta presión. Cuando la presión en la tubería (21b) de descarga de etapa alta aumenta y alcanza un valor predeterminado (p. ej., 10 MPa), el tercer conmutador (81) de alta presión hace que el contacto eléctrico se abra para detener el compresor (21) de etapa alta.
<Controlador>
Un controlador (100), que es una unidad de control, incluye un micrordenador montado en un tablero de control y un dispositivo de memoria (específicamente, una memoria de semiconductores) que almacena software para que funcione el micrordenador. El controlador (100) controla diversos componentes del aparato (1) de refrigeración en base a un comando de funcionamiento y señales de detección de los sensores. El control de los diversos componentes por parte del controlador (100) hace posible conmutar las operaciones del aparato (1) de refrigeración. El controlador (100) está conectado a diversos sensores como el sensor (71) de alta presión, los componentes del circuito (6) refrigerante como la válvula (14) de expansión exterior, los conmutadores (81, 82, 83) de alta presión, y similares a través de líneas de comunicación (no mostradas).
-Funcionamiento-
El funcionamiento del aparato (1) de refrigeración se describirá en detalle a continuación. El aparato (1) de refrigeración realiza un funcionamiento de instalación de refrigeración, un funcionamiento de enfriamiento, un funcionamiento de instalación de enfriamiento/refrigeración, un funcionamiento de calefacción, un funcionamiento de calefacción refrigeración, un funcionamiento de recuperación de calor de instalación de calefacción/ refrigeración, un funcionamiento de calor residual de instalación de calefacción/ refrigeración y un funcionamiento de descongelación.
En el funcionamiento de la instalación de refrigeración, la unidad (60) de instalación de refrigeración funciona y las unidades (50) interiores se detienen. En el funcionamiento de enfriamiento, la unidad (60) de instalación de refrigeración se detiene y las unidades (50) interiores realizan el enfriamiento. En el funcionamiento de la instalación de enfriamiento/refrigeración, la unidad (60) de la instalación de refrigeración funciona y las unidades (50) interiores realizan el enfriamiento. En el funcionamiento de calefacción, la unidad (60) de instalación de refrigeración se detiene y las unidades (50) interiores realizan la calefacción. En cada funcionamiento de la instalación de calefacción/refrigeración, funcionamiento de recuperación de calor de la instalación de calefacción/refrigeración y funcionamiento de calor residual de la instalación de calefacción/refrigeración, la unidad (60) de la instalación de refrigeración funciona y las unidades (50) interiores realizan la calefacción. En el funcionamiento de descongelación, la unidad (60) de instalación de refrigeración realiza un funcionamiento para derretir la escarcha en la superficie del intercambiador (13) de calor exterior.
El funcionamiento de la instalación de calefacción/refrigeración se realiza en condiciones en las que la capacidad de calefacción necesaria para cada unidad (50) interior es relativamente grande. El funcionamiento de calor residual de la instalación de calefacción/refrigeración se realiza en condiciones en las que la capacidad de calefacción necesaria para cada unidad (50) interior es relativamente pequeña. El funcionamiento de recuperación de calor de la instalación de calefacción/refrigeración se realiza en condiciones en las que la capacidad de calefacción necesaria para cada unidad (50) interior se encuentra entre el funcionamiento de la instalación de calefacción/refrigeración y el funcionamiento de calor residual de la instalación de calefacción/refrigeración (condiciones en las que la instalación de refrigeración - y la calefacción están en equilibrio).
<Funcionamiento de instalaciones de refrigeración>
En el funcionamiento de la instalación de refrigeración ilustrada en la FIG. 2, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el segundo estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el primer estado. La válvula (14) de expansión exterior está abierta en un grado de apertura predeterminado, el grado de apertura de la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración está controlado por el control de sobrecalentamiento, la válvula (53) de expansión interior está completamente cerrada y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (12) exterior, el ventilador (17a) de enfriamiento y el ventilador (62) de la instalación de refrigeración funcionan y el ventilador (52) interior se detiene. El compresor (21) de etapa alta y el primer compresor (22) de etapa baja funcionan, y el segundo compresor (23) de etapa baja se detiene. En el funcionamiento de la instalación de refrigeración, se realiza un ciclo de refrigeración donde el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior y se evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración.
Como se ilustra en la FIG. 2 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en el primer compresor (22) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado al compresor (21) de etapa alta. El refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior, fluye a través del receptor (15) y, a continuación, se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. El refrigerante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y, a continuación, y, a continuación, evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración. Como resultado, el aire interior se enfría. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento es succionado al primer compresor (22) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente.
<Funcionamiento de enfriamiento>
En el funcionamiento de enfriamiento ilustrada en la FIG. 3, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el segundo estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el primer estado. La válvula (14) de expansión exterior está abierta en un grado de apertura predeterminado, la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración está completamente cerrada, el grado de apertura de la válvula (53) de expansión interior está controlado por el control del grado de sobrecalentamiento, y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (12) exterior, el ventilador (17a) de enfriamiento y el ventilador (52) interior funcionan y el ventilador (62) de la instalación de refrigeración se detiene. El compresor (21) de etapa alta y el segundo compresor (23) de etapa baja funcionan, y el primer compresor (22) de etapa baja se detiene. En el funcionamiento de enfriamiento se realiza un ciclo de refrigeración donde el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior y se evapora en el intercambiador (54) de calor interior.
Como se ilustra en la FIG. 3 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en el segundo compresor (23) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado al compresor (21) de etapa alta. El refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior, fluye a través del receptor (15) y, a continuación, se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. El refrigerante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (53) de expansión interior y, a continuación, evapora en el intercambiador (54) de calor interior. Como resultado, el aire interior se enfría. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (54) de calor interior es succionado al segundo compresor (23) de etapa baja y, a continuación, se comprime nuevamente.
<Funcionamiento de instalaciones de enfriamiento/refrigeración>
En el funcionamiento de la instalación de enfriamiento/refrigeración ilustrada en la FIG. 4, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el segundo estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el primer estado. La válvula (14) de expansión exterior está abierta en un grado de apertura predeterminado, los grados de apertura de la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y la válvula (53) de expansión interior están controlados por control de sobrecalentamiento, y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (12) exterior, el ventilador (17a) de enfriamiento, el ventilador (62) de la instalación de refrigeración y el ventilador (52) interior funcionan. El compresor (21) de etapa alta, el primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja funcionan. En el funcionamiento de instalación de enfriamiento/refrigeración, un ciclo de refrigeración donde el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior y se evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración y el intercambiador (54) de calor interior se realiza.
Como se ilustra en la FIG. 4 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en cada uno de los primeros compresores (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado en el compresor (21) de etapa alta. El refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior, fluye a través del receptor (15) y, a continuación, se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. El refrigerante que ha sido enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento diverge hacia la unidad (60) de instalación de refrigeración y las unidades (50) interiores. El refrigerante que ha sido descomprimido en la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración se evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración es succionado al primer compresor (22) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente. El refrigerante que ha sido descomprimido en la válvula (53) de expansión interior se evapora en el intercambiador (54) de calor interior. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (54) de calor interior es succionado al segundo compresor (23) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente.
<Funcionamiento de calefacción>
En el funcionamiento de calefacción ilustrada en la FIG. 5, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el primer estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el segundo estado. La válvula (53) de expansión interior está abierta en un grado de apertura predeterminado, la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración está completamente cerrada, el grado de apertura de la válvula (14) de expansión exterior está controlado por control de sobrecalentamiento y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (12) exterior y el ventilador (52) interior funcionan, y el ventilador (17a) de enfriamiento y el ventilador (62) de la instalación de refrigeración se detienen. El compresor (21) de etapa alta y el segundo compresor (23) de etapa baja funcionan, y el primer compresor (22) de etapa baja se detiene. En el funcionamiento de calefacción se realiza un ciclo de refrigeración donde el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa calor en el intercambiador (54) de calor interior y se evapora en el intercambiador (13) de calor exterior.
Como se ilustra en la FIG. 5 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en el segundo compresor (23) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado al compresor (21) de etapa alta. El refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en los intercambiadores (54) de calor interiores. Como resultado, el aire interior se calienta. El refrigerante que ha disipado el calor en el intercambiador (54) de calor interior fluye a través del receptor (15) y, a continuación, se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. El refrigerante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (14) de expansión exterior y, a continuación, evapora en el intercambiador (13) de calor exterior. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (13) de calor exterior es succionado al segundo compresor (23) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente.
<Funcionamiento de instalaciones de calefacción/refrigeración>
En el funcionamiento de la instalación de calefacción/refrigeración ilustrada en la FIG. 6, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el primer estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el segundo estado. La válvula (53) de expansión interior está abierta en un grado de apertura predeterminado, los grados de apertura de la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y la válvula (14) de expansión exterior están controlados por control de sobrecalentamiento, y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (12) exterior, el ventilador (17a) de enfriamiento, el ventilador (62) de la instalación de refrigeración y el ventilador (52) interior funcionan. El compresor (21) de etapa alta, el primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja funcionan. En el funcionamiento de la instalación de calefacción/refrigeración, un ciclo de refrigeración donde el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa calor en el intercambiador (54) de calor interior y se evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración y el intercambiador (13) de calor exterior se realiza.
Como se ilustra en la FIG. 6 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en cada uno de los primeros compresores (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado en el compresor (21) de etapa alta. El refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en los intercambiadores (54) de calor interiores. Como resultado, el aire interior se calienta. El refrigerante que ha disipado el calor en el intercambiador (54) de calor interior fluye a través del receptor (15) y, a continuación, se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. Parte del refrigerante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (14) de expansión exterior y, a continuación, evapora en el intercambiador (13) de calor exterior. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (13) de calor exterior es succionado al segundo compresor (23) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente. El refrigerante restante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y, a continuación, evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración. Como resultado, el aire interior se enfría. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración es succionado al primer compresor (22) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente.
<Funcionamiento de recuperación de calor de instalaciones de calefacción/refrigeración>
En el funcionamiento de recuperación de calor de la instalación de calefacción/refrigeración ilustrada en la FIG. 7, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el primer estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el segundo estado. La válvula (53) de expansión interior está abierta en un grado de apertura predeterminado, la válvula (14) de expansión exterior está completamente cerrada, el grado de apertura de la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración está controlado por control de sobrecalentamiento y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (52) interior y el ventilador (62) de la instalación de refrigeración funcionan, y el ventilador (17a) de enfriamiento y el ventilador (12) exterior se detienen. El compresor (21) de etapa alta y el primer compresor (22) de etapa baja funcionan, y el segundo compresor (23) de etapa baja se detiene. En el funcionamiento de recuperación de calor de la instalación de calefacción/refrigeración, un ciclo de refrigeración en el que el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa el calor en el intercambiador (54) de calor interior y se evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración, y el intercambiador (13) de calor exterior se detiene sustancialmente.
Como se ilustra en la FIG. 7 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en el primer compresor (22) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado al compresor (21) de etapa alta. El refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en los intercambiadores (54) de calor interiores. Como resultado, el aire interior se calienta. El refrigerante que ha disipado el calor en el intercambiador (54) de calor interior fluye a través del receptor (15) y, a continuación, se enfría en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. El refrigerante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y, a continuación, evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración es succionado al primer compresor (22) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente.
<Funcionamiento de calor residual de instalaciones de calefacción/refrigeración>
En el funcionamiento de calor residual de la instalación de calefacción/refrigeración ilustrada en la FIG. 8, la primera válvula (TV1) de tres vías está en el primer estado y la segunda válvula (TV2) de tres vías está en el primer estado. La válvula (53) de expansión interior y la válvula (14) de expansión exterior están abiertas en grados de apertura predeterminados, el grado de apertura de la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración está controlado por el control de sobrecalentamiento y el grado de apertura de la válvula (40) de descompresión se controla adecuadamente. El ventilador (12) exterior, el ventilador (17a) de enfriamiento, el ventilador (62) de la instalación de refrigeración y el ventilador (52) interior funcionan. El compresor (21) de etapa alta y el primer compresor (22) de etapa baja funcionan, y el segundo compresor (23) de etapa baja se detiene. En el funcionamiento de calor residual de la instalación de calefacción/refrigeración, un ciclo de refrigeración donde el refrigerante que ha sido comprimido en el sistema (C) de compresión disipa calor en el intercambiador (54) de calor interior y el intercambiador (13) de calor exterior y se evapora en intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración.
Como se ilustra en la FIG. 8 (particularmente la línea en negrita), el refrigerante que ha sido comprimido en el primer compresor (22) de etapa baja se enfría en el refrigerador intermedio (17), y, a continuación, es succionado al compresor (21) de etapa alta. Parte del refrigerante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en el intercambiador (13) de calor exterior. El refrigerante restante que ha sido comprimido en el compresor (21) de etapa alta disipa calor en el intercambiador (54) de calor interior. Como resultado, el aire interior se calienta. El refrigerante que ha disipado calor en el intercambiador (13) de calor exterior y el refrigerante que ha disipado calor en el intercambiador (54) de calor interior se unen y fluyen a través del receptor (15), y, a continuación, se enfrían en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento. El refrigerante que se ha enfriado en el intercambiador (16) de calor de enfriamiento se descomprime en la válvula (63) de expansión de la instalación de refrigeración y, a continuación, evapora en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración. Como resultado, el aire interior se enfría. El refrigerante que se ha evaporado en el intercambiador (64) de calor de la instalación de refrigeración es succionado al primer compresor (22) de etapa baja y, a continuación, comprime nuevamente.
<Funcionamiento de descongelación>
En el funcionamiento de descongelación, se realiza el funcionamiento que es la misma que el funcionamiento de enfriamiento ilustrada en la FIG. 3. En el funcionamiento de descongelación, el refrigerante que ha sido comprimido en el segundo compresor (23) de etapa baja y el compresor (21) de etapa alta disipan calor en el intercambiador (13) de calor exterior. Como resultado, la escarcha en la superficie del intercambiador (13) de calor exterior se calienta desde el interior. El refrigerante utilizado para descongelar el intercambiador (13) de calor exterior, como se mencionó anteriormente, se evapora en el intercambiador (54) de calor interior, a continuación, es succionado al segundo compresor (23) de etapa baja y se comprime nuevamente.
<Control en la activación del conmutador de presión>
Si todo el sistema de compresión se detiene como en un ejemplo convencional en el momento en que el conmutador de presión provisto en la tubería de descarga del compresor de etapa baja que constituye la unidad de fuente de calor se activa en respuesta a un aumento anormal de la presión en la tubería de descarga del compresor de etapa baja, se previene sustancialmente el daño al sistema de compresión, pero existe el problema de que la presión en la tubería de descarga del compresor de etapa baja se mantiene alta, lo que hace imposible restaurar el sistema de compresión rápidamente.
En consideración a tal problema, cuando el compresor (22, 23) de etapa baja se detiene en respuesta a la activación del conmutador (82, 83) de presión del compresor (22, 23) de etapa baja, la unidad (10) de fuente de calor de la presente realización realiza una funcionamiento de restauración donde el compresor (21) de etapa alta opera mientras el compresor (22, 23) de etapa baja se mantiene en pausa, para reducir la presión en la tubería (22b, 23b) de descarga del compresor (22, 23) de etapa baja. En el funcionamiento de restauración, el compresor (21) de etapa alta puede reiniciarse después de una pausa después de que se active el conmutador (82, 83) de presión. El compresor (21) de etapa alta se puede reiniciar después de que, por ejemplo, la válvula (39) de ventilación esté abierta y la presión de succión y la presión de descarga del compresor (21) de etapa alta se igualen usando la tubería (37) de ventilación y la tubería (38) de inyección como circuitos (37, 38) de igualación de presión. En este caso, la válvula (39) de ventilación puede mantenerse abierta después de igualar la presión de succión y la presión de descarga del compresor (21) de etapa alta.
-Ventajas de la realización-
La unidad (10) de fuente de calor de la presente realización descrita anteriormente realiza un funcionamiento de restauración en la que el compresor (21) de etapa alta funciona mientras que el compresor (22, 23) de etapa baja se mantiene en pausa cuando el compresor (22, 23) de etapa baja se detiene en respuesta a la activación del conmutador (82, 83) de presión del compresor (22, 23) de etapa baja. Esto permite que el gas refrigerante restante en la tubería (22b, 23b) de descarga del compresor (22, 23) de etapa baja sea succionado por el compresor (21) de etapa alta. En consecuencia, la presión en la tubería (22b, 23b) de descarga del compresor (22, 23) de etapa baja puede reducirse rápidamente a un nivel que permita la restauración del sistema.
En la unidad (10) de fuente de calor de la presente realización, el compresor (21) de etapa alta se detiene una vez después de la activación del conmutador (82, 83) de presión y, a continuación, reinicia. Esto permite que funcione el compresor (21) de etapa alta después de confirmar que el compresor (21) de etapa alta no tiene anomalías de presión y similares.
La unidad (10) de fuente de calor de la presente realización incluye además un circuito (37, 38) de igualación de presión configurado para igualar la presión de succión y la presión de descarga del compresor (21) de etapa alta después de que el compresor (21) de etapa alta se detiene y antes de que se reinicie el compresor (21) de etapa alta. Esto facilita el reinicio del compresor (21) de etapa alta. En este caso, si el circuito (37, 38) de compensación de presión tiene una tubería (37) de ventilación, se puede evitar la complicación del circuito (6) refrigerante. Cuando la válvula (39) de ventilación se mantiene abierta después de igualar la presión de succión y la presión de descarga del compresor (21) de etapa alta, el receptor (15) puede ventilarse después de la restauración del sistema.
Si se usa dióxido de carbono como refrigerante en la unidad (10) de fuente de calor de la presente realización, la presión en la tubería (22b, 23b) de descarga del compresor (22, 23) de etapa baja se puede reducir rápidamente mientras que se reduce la carga medioambiental. Por el contrario, si se usa dióxido de carbono como refrigerante en una unidad de fuente de calor de uso común, no se puede esperar que la presión del refrigerante se reduzca a un nivel en el que el enfriador de gas (radiador) pueda restaurar el sistema con el refrigerante que no se ha hecho circular, a diferencia del caso donde el refrigerante se condensa en un punto crítico o menos.
En el aparato (1) de refrigeración que incluye la unidad (10) de fuente de calor según la presente realización, el tiempo requerido para restaurar el sistema (C) de compresión después de que el conmutador (82, 83) de presión del compresor (22, 23) de etapa baja se activa se acorta. Por tanto, se reduce el daño a la unidad del lado de utilización tal como la unidad (60) de instalación de refrigeración.
<Ejemplo>
La FIG. 9 es un diagrama de flujo que muestra un ejemplo de funcionamiento desde la activación del conmutador (82, 83) de presión del compresor (22, 23) de etapa baja en la unidad (10) de fuente de calor según esta realización hasta la restauración del sistema (C) de compresión.
En primer lugar, en la etapa S101, el controlador (100) comprueba el estado operativo del primer conmutador (82) de alta presión (en lo sucesivo, también denominado "HPS1") o el segundo conmutador (83) de alta presión (en lo sucesivo, también denominado "HPS2"), y si ni el HPS1 ni el 2 están funcionando, el sistema (C) de compresión realiza continuamente el funcionamiento normal en la etapa S102.
Por otro lado, si al menos uno de HPS1 o HPS2 está funcionando, el controlador (100) detiene el primer compresor (22) de etapa baja (en lo sucesivo también denominado "INV1"), el segundo compresor (23) de etapa baja (en lo sucesivo también denominado "INV2"), y el compresor (21) de etapa alta (en lo sucesivo también denominado "INV3") en la etapa S103. En este caso, el compresor de etapa baja con su conmutador de presión activado puede detenerse mediante el funcionamiento del conmutador de presión. Dependiendo del modo de funcionamiento, la unidad (10) de fuente de calor puede incluir un compresor de etapa baja que se detiene desde el principio.
Posteriormente, tras un lapso determinado, en la etapa S104, el controlador (100) comprueba el estado de funcionamiento del tercer conmutador (81) de alta presión (en lo sucesivo también denominado "HPS3") del compresor (21) de etapa alta., y si HPS3 está funcionando, INV1 a INV3 se mantienen en pausa en la etapa S105.
Si HPS3 no está funcionando, en la etapa S106, el controlador (100) abre la válvula (39) de ventilación de la tubería (37) de ventilación que constituye el circuito (37, 38) de compensación de presión para igualar la presión de succión y la presión de descarga del INV3.
A continuación, en la etapa S107, el controlador (100) comprueba si se solicita el encendido de un termostato de enfriamiento o de un termostato de instalación de refrigeración, y si se solicita al menos uno de ellos, el controlador (100) ajusta la primera válvula (TV1) de tres vías para estar en el segundo estado (APAGADO), y la segunda válvula (TV2) de tres vías para estar en el primer estado (ENCENDIDO) en la etapa S108.
Por otro lado, si no se solicita el encendido de un termostato de enfriamiento y un termostato de instalación de refrigeración, el controlador (100) comprueba si se solicita el encendido de un termostato de calefacción en la etapa S109. Si no se solicita el encendido del termostato de calefacción, el controlador (100) realiza la etapa S108 mencionada anteriormente en el momento en que el tiempo transcurrido después de detener INV1 a INV3 excede el tiempo predeterminado. Si se solicita el encendido del termostato de calefacción, el controlador (100) establece que la primera válvula (TV1) de tres vías esté en el primer estado (ENCENDIDO) y la segunda válvula (TV2) de tres vías en el segundo estado (APAGADO) en la etapa S110.
Después de configurar la primera válvula (TV1) de tres vías y la segunda válvula (TV2) de tres vías, el controlador (100) activa los ventiladores necesarios entre el ventilador (12) exterior, el ventilador (17a) de enfriamiento, el ventilador (62) de instalación de refrigeración y ventilador (52) interior según el modo de funcionamiento en la etapa S111.
A continuación, en la etapa S112, el controlador (100) da una instrucción de funcionamiento al INV3 (compresores (21) de etapa alta). Aquí, el compresor (21) de etapa alta tiene, por ejemplo, el modo de velocidad de revolución de cinco etapas (frecuencia de funcionamiento) (N3), y activa inicialmente INV3 a la velocidad de revolución más baja N3 = 1.
A continuación, en la etapa S113, el controlador (100) comprueba si la presión intermedia MP (igual a la presión en la tubería (22b, 23b) de descarga del compresor (22, 23) de etapa baja), que es la salida del sensor (72) de presión intermedia, ha caído por debajo de un valor predeterminado (p. ej., 5 MPa), o si N3 ha alcanzado el nivel 5 de rotación más alto. Si ninguna de las condiciones se cumple, el controlador (100) establece N3 de INV3 para ser elevado en un nivel en la etapa S114, y establece el modo de velocidad de revolución en INV3 en la etapa S112. El controlador (100) realiza repetidamente el proceso hasta que la presión intermedia MP cae por debajo de 5 MPa, o N3 alcanza el nivel 5 en la etapa S113.
Cuando la presión intermedia MP cae por debajo de 5 MPa, o N3 alcanza el nivel 5 en la etapa S113, el controlador (100) comprueba si se solicita el encendido del termostato de enfriamiento, termostato de la instalación de refrigeración o termostato de calefacción en la etapa S115. Cuando se solicita el encendido de cualquiera de los termostatos de enfriamiento, termostato de instalación de refrigeración y termostato de calefacción, el controlador (100) reinicia al menos uno de INV1 o INV 2 según el modo de funcionamiento en la etapa S 116. En consecuencia, la compresión el sistema (C) se restablece. Cuando en la etapa S115 no se solicita el encendido de ninguno de los termostatos de enfriamiento, termostato de instalación de refrigeración y termostato de calefacción, el controlador (100) detiene INV3 en la etapa S117. En consecuencia, el reinicio posterior se puede realizar rápidamente.
«Otras realizaciones»
En la realización, el compresor (21) de etapa alta, el primer compresor (22) de etapa baja y el segundo compresor (23) de etapa baja constituyen el sistema (C) de compresión, pero el sistema (C) de compresión puede tener un compresor de etapa baja o tres o más compresores de etapa baja.
En la realización, las unidades (50) interiores configuradas para realizar el aire acondicionado de un espacio interior y una unidad (60) de instalación de refrigeración configurada para enfriar el aire interior se utilizan como unidades del lado de utilización que constituyen el aparato (1) de refrigeración junto con la unidad (10) de fuente de calor. Sin embargo, se sobreentiende que el tipo de las unidades del lado de utilización no está particularmente limitado. Por ejemplo, se puede usar un armario de calefacción en lugar de la unidad (60) de instalación de refrigeración.
En la realización, se utiliza un intercambiador de calor de aire que intercambia calor entre el aire y un refrigerante como intercambiador (54) de calor interior de cada unidad (50) interior. Sin embargo, el intercambiador (54) de calor interior puede ser un intercambiador de calor de calefacción que calienta agua y salmuera utilizando el refrigerante.
Además, en la realización, se utilizan dos válvulas (TV1) y (TV2) de tres vías como mecanismos (30) de conmutación de trayectoria de flujo de la unidad (10) de fuente de calor. Sin embargo, en lugar de las dos válvulas (TV1) y (TV2) de tres vías se pueden utilizar dos válvulas de conmutación de cuatro vías o una combinación de una pluralidad de válvulas electromagnéticas y válvulas de control de caudal.
En el ejemplo mostrado en la FIG. 9, cuando se activa el conmutador (82, 83) de presión del compresor (22, 23) de etapa baja, el compresor (21) de etapa alta se detiene una vez y, a continuación, reinicia, pero alternativamente, el compresor (21) de etapa alta puede estar funcionando continuamente sin pausas.
En el ejemplo mostrado en la FIG. 9, la tubería (37) de ventilación y la tubería (38) de inyección se utilizan como circuitos (37, 38) de igualación de presión configurados para igualar la presión de succión y la presión de descarga del compresor (21) de etapa alta antes de reiniciar el compresor (21) de etapa alta. Sin embargo, la configuración del circuito de igualación no está particularmente limitada siempre que sea un circuito que desvíe el compresor (22, 23) de etapa baja. Por ejemplo, el circuito de derivación que se conecta directamente entre la primera tubería (22a) de succión de etapa baja y la primera tubería (22b) de descarga de etapa baja del primer compresor (22) de etapa baja, y un circuito de derivación que se conecta directamente entre la segunda tubería (23a) de succión de etapa baja y la segunda tubería (23b) de descarga de etapa baja del segundo compresor (23) de etapa baja pueden igualar la presión de succión y la presión de descarga del compresor (21) de etapa alta antes del reinicio del compresor (21) de etapa alta.
Si bien anteriormente se han descrito la realización, un ejemplo y variaciones, se entenderá que se pueden realizar diversos cambios en la forma y los detalles sin apartarse del alcance de las reivindicaciones.
Aplicabilidad industrial
Como puede verse a partir de la descripción anterior, la presente invención es útil para una unidad de fuente de calor y un aparato de refrigeración.
Descripción de caracteres de referencia
1 Aparato de refrigeración
2 Primera tubería de conexión de líquido
3 Primera tubería de conexión de gas
4 Segunda tubería de conexión de líquido
5 Segunda tubería de conexión de gas
6 Circuito Refrigerante
10 Unidad de fuente de calor
11 Circuito exterior
12 Ventilador exterior
13 Intercambiador de calor exterior
14 Válvula de expansión exterior
15 Receptor
16 Intercambiador de calor de enfriamiento
16a Primera trayectoria de flujo de refrigerante
16b Segunda trayectoria de flujo de refrigerante
17 Refrigerador intermedio
17a Ventilador de enfriamiento
21 Compresor de etapa alta (elemento de compresión de etapa alta)
21a Tubería de succión de etapa alta
21b Tubería de descarga de etapa alta
22 Primer compresor de etapa baja (elemento de compresión de etapa baja)
22a Primera tubería de succión de etapa baja
22b Primera tubería de descarga de etapa baja
23 Segundo compresor de etapa baja (elemento de compresión de etapa baja)
23a Segunda tubería de succión de etapa baja
b Segunda tubería de descarga de etapa baja
Mecanismo de conmutación de trayectoria de flujo
Primera tubería
Segunda tubería
Tercera tubería
Cuarta tubería
Trayectoria de flujo del lado del gas interior
Trayectoria de flujo del lado del gas exterior
Tubería de ventilación
Tubería de inyección
Válvula de ventilación
Válvula de descompresión
Trayectoria de flujo intermedia
Circuito de separación de aceite
Separador de aceite
Primera tubería de retorno de aceite
Segunda tubería de retorno de aceite
Tercera tubería de retorno de aceite
a Tubería de retorno principal
b Tubería de derivación de instalaciones de refrigeración
c Tubería de derivación del lado interior
a Primera válvula de control de nivel de aceite
b Segunda válvula de control de nivel de aceite
c Tercera válvula de control de nivel de aceite
d Cuarta válvula de control de nivel de aceite
Unidad interior (unidad del lado de utilización)
Circuito Interior
Ventilador interior
Válvula de expansión interior
Intercambiador de calor interior
Unidad de instalación de refrigeración (Unidad del lado de utilización) Circuito de instalaciones de refrigeración
Ventilador de instalación de refrigeración
Válvula de expansión de la instalación de refrigeración Intercambiador de calor de la instalación de refrigeración
Sensor de alta presión
Sensor de presión intermedia
73 Primer sensor de baja presión
74 Segundo sensor de baja presión
75 Sensor de temperatura del refrigerante
76 Sensor de temperatura interior
81 Tercer conmutador de alta presión
82 Primer conmutador de alta presión
83 Segundo conmutador de alta presión
91 Primera válvula de cierre del lado del gas
92 Primera válvula de cierre del lado del líquido
93 Segunda válvula de cierre del lado del gas
94 Segunda válvula de cierre del lado del líquido
100 Controlador
C Sistema de compresión
TV1 Primera válvula de tres vías
TV2 Segunda válvula de tres vías
P1 Primer puerto
P2 Segundo Puerto
P3 Tercer Puerto
0 T rayectoria de flujo exterior
01 Primera tubería exterior
02 Segunda tubería exterior
03 Tercera tubería exterior
04 Cuarta tubería exterior
05 Quinto tubería exterior
06 Sexta tubería exterior
07 Séptima tubería exterior
CV1 Primera válvula de retención
CV2 Segunda válvula de retención
CV3 Tercera válvula de retención
CV4 Cuarta válvula de retención
CV5 Quinta válvula de retención
CV6 Sexta válvula de retención
CV7 Séptima válvula de retención

Claims (7)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de fuente de calor que constituye un aparato (1) de refrigeración al ser conectable a una unidad (50, 60) del lado de utilización, la unidad de fuente de calor que comprende:
un elemento (22, 23) de compresión de etapa baja; un elemento (21) de compresión de etapa alta; y un intercambiador (13) de calor, en donde
el elemento (22, 23) de compresión de etapa baja tiene una tubería (22b, 23b) de descarga provista de un conmutador (82, 83) de presión, y
el elemento (21) de compresión de etapa alta comprime un refrigerante descargado del elemento (22, 23) de compresión de etapa baja,
caracterizado por que
la unidad de fuente de calor está configurada para, cuando el elemento (22, 23) de compresión de etapa baja se detiene en respuesta a la activación del conmutador (82, 83) de presión, operar el elemento (21) de compresión de etapa alta mientras el elemento (22, 23) de compresión de etapa baja se mantiene en pausa.
2. La unidad de fuente de calor de la reivindicación 1, en donde
cuando se activa el conmutador (82, 83) de presión, el elemento (21) de compresión de etapa alta se detiene una vez y a continuación, se reinicia.
3. La unidad de fuente de calor de la reivindicación 2, que comprende, además:
un circuito (37, 38) de igualación de presión configurado para igualar una presión de succión y una presión de descarga del elemento (21) de compresión de etapa alta después de que el elemento (21) de compresión de etapa alta esté en pausa y antes de que el elemento (21) de compresión de etapa alta se reinicie.
4. La unidad de fuente de calor de la reivindicación 3, que comprende, además:
un receptor (15) dispuesto entre el intercambiador (13) de calor y una válvula (92, 94) de cierre del lado del líquido conectable a la unidad (50, 60) del lado de utilización, en donde
el circuito (37, 38) de igualación de presión incluye una tubería (37) de ventilación para el receptor (15).
5. La unidad de fuente de calor de la reivindicación 4, en donde
una válvula (39) provista en la tubería (37) de ventilación se mantiene abierta después de que se igualan la presión de succión y la presión de descarga del elemento (21) de compresión de etapa alta.
6. La unidad de fuente de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde
el refrigerante es dióxido de carbono.
7. Un aparato de refrigeración que comprende la unidad de fuente de calor de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
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