ES2961904T3 - Acondicionador de aire - Google Patents
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Abstract
En la presente invención, un sistema de ciclo de refrigerante (100) comprende: un ciclo lateral primario (20) que hace circular un primer refrigerante; un ciclo lateral secundario (40) que hace circular un segundo refrigerante; y un intercambiador de calor en cascada (35) que realiza el intercambio de calor entre el primer refrigerante y el segundo refrigerante. La bicicleta del lado primario (20) tiene tuberías de comunicación del lado primario. La bicicleta del lado secundario (40) tiene tuberías de comunicación del lado secundario. La tubería de comunicación del lado primario tiene una tubería de comunicación de gas del lado primario (22) y una tubería de comunicación de fluido del lado primario (21). La tubería de comunicación del lado secundario tiene una tubería de comunicación de gas del lado secundario (42) y una tubería de comunicación de fluido del lado secundario (41). El diámetro de la tubería de la tubería de comunicación de gas del lado secundario (42) es menor que el diámetro de la tubería de la tubería de comunicación de gas del lado primario (22) o el diámetro de la tubería de la tubería de comunicación de fluido del lado secundario (41) es menor que el diámetro de la tubería de la tubería de comunicación de fluido del lado primario (21). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Acondicionador de aire
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se refiere a un sistema de ciclo de refrigerante que incluye un intercambiador de calor en cascada.
TÉCNICA ANTERIOR
El documento JP 2014-74508 A divulga un sistema de ciclo de refrigerante que incluye un intercambiador de calor en cascada. Al introducir un intercambiador de calor en cascada, un sistema de ciclo de refrigerante constituye un ciclo de refrigerante doble que incluye un ciclo del lado primario que incluye un intercambiador de calor de fuente de calor, y un ciclo del lado secundario que incluye un intercambiador de calor de uso. Otro sistema de ciclo de refrigerante se describe en el documento EP 2910872 A1, que constituye la base para el preámbulo de la reivindicación 1.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN
<Problema técnico>
En comparación con un ciclo de refrigerante individual que no incluye intercambiador de calor en cascada, la velocidad del flujo de refrigerante tiende a ser lenta en un ciclo del lado secundario de un ciclo de refrigerante doble. En este caso, un aceite de máquina frigorífica que ha fluido al exterior de un compresor no retorna fácilmente al compresor.
<Solución al problema>
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un primer aspecto incluye un ciclo del lado primario de compresión de vapor que hace circular un primer refrigerante, un ciclo del lado secundario de compresión de vapor que hace circular un segundo refrigerante, y un intercambiador de calor en cascada que intercambia calor entre el primer refrigerante y el segundo refrigerante. El primer refrigerante y el segundo refrigerante son el mismo refrigerante. El ciclo del lado primario incluye un intercambiador de calor de fuente de calor para proporcionar frío o calor al primer refrigerante, y una tubería de conexión del lado primario que conecta el intercambiador de calor en cascada y el intercambiador de calor de fuente de calor. El ciclo del lado secundario incluye un intercambiador de calor de uso destinado a usar el frío o el calor obtenido por el segundo refrigerante del intercambiador de calor en cascada, y una tubería de conexión del lado secundario que conecta el intercambiador de calor en cascada y el intercambiador de calor de uso. La tubería de conexión del lado primario incluye una tubería de conexión de gas del lado primario y una tubería de conexión de líquido del lado primario. La tubería de conexión del lado secundario incluye una tubería de conexión de gas del lado secundario y una tubería de conexión de líquido del lado secundario. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es menor que el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado primario, o bien el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es menor que el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado primario.
Según esta configuración, el diámetro de tubo de la tubería de conexión del ciclo del lado secundario es menor que el diámetro de tubo de la tubería de conexión del ciclo del lado primario. En consecuencia, es posible aumentar la velocidad del flujo de refrigerante en el ciclo del lado secundario. Por lo tanto, el aceite de máquina frigorífica que se haya salido del compresor retorna fácilmente al compresor.
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un segundo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 4,5 kW o más y 5,6 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 7,9 mm (5/16 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un tercer aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante según el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 7,1 kW o más y 9,0 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un cuarto aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 22,4 kW o menos. El diámetro de la tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 12,7 mm (1/2 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un quinto aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 5,6 kW o más y 8,0 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 4,8 mm (3/16 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un sexto aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 11,2 kW o más y 16 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 6,4 mm (1/4 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un séptimo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 28 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 7,9 mm (5/16 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un octavo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 33,5 kW o más y 45 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un noveno aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R32. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 22,4 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 15,9 mm (5/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un décimo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R32. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 2,8 kW o más y 3,6 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 4,8 mm (3/16 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un undécimo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R32. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 14 kW o más y 16 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 7,9 mm (5/16 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un duodécimo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R32. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 28 kW o más y 33,5 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimotercer aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R454B. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 9,0 kW o más y 11,2 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 15,9 mm (5/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimocuarto aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R454B. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16,0 kW o más y 22,4 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 19,1 mm (3/4 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimoquinto aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R454B. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 22,4 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimosexto aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R454B. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 45 kW o más y 56 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 12,7 mm (1/2 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimoséptimo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con el primer aspecto en el que el segundo refrigerante es R454B. La capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 85 kW o más y 109 kW o menos. El diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 15,9 mm (5/8 pulgadas).
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimoctavo aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con uno cualquiera del primer aspecto al decimoséptimo aspecto en el que el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es menor o igual que el 90% del diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado primario, o bien el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es menor o igual que el 90% del diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado primario.
Un sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con un decimonoveno aspecto es el sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con uno cualquiera del primer aspecto al decimoctavo aspecto en el que una relación de compresión del ciclo del lado secundario es menor que una relación de compresión del ciclo del lado primario.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
[Figura 1] La Figura 1 es una vista que ilustra un sistema de ciclo de refrigerante 100 según una primera realización.
DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES
(1) Configuración general
La Figura 1 ilustra un sistema de ciclo de refrigerante 100. El sistema de ciclo de refrigerante 100 está configurado para captar frío o calor de una fuente de calor y suministrar el frío o el calor a un usuario. Aquí, la expresión "captar frío de una fuente de calor" significa liberar calor a la fuente de calor. La expresión "captar calor de una fuente de calor" significa absorber calor de la fuente de calor. La expresión "suministrar frío a un usuario" significa absorber calor de un entorno en el que el usuario está presente. La expresión "suministrar calor a un usuario" significa liberar calor a un entorno en el que el usuario está presente.
El sistema de ciclo de refrigerante 100 incluye una unidad de fuente de calor 10, una unidad de cascada 30 y una unidad de uso 50.
La unidad de fuente de calor 10 y la unidad de cascada 30 están conectadas entre sí para configurar un ciclo del lado primario 20. El ciclo del lado primario 20 es un circuito de compresión de vapor que hace circular un primer refrigerante. La unidad de cascada 30 y la unidad de uso 50 están conectadas entre sí para configurar un ciclo del lado secundario 40. El ciclo del lado secundario 40 es un circuito de compresión de vapor que hace circular un segundo refrigerante. El primer refrigerante y el segundo refrigerante son el mismo refrigerante.
(2) Configuración detallada
(2-1) Unidad de fuente de calor 10
La unidad de fuente de calor 10 capta frío o calor del aire exterior, que es una fuente de calor. La unidad de fuente de calor 10 incluye un compresor 11, una válvula de conmutación de cuatro vías 12, un intercambiador de calor 13 de fuente de calor, una válvula de expansión 14 de fuente de calor, una válvula de expansión de subenfriamiento 15, un intercambiador de calor de subenfriamiento 16, una válvula de cierre de líquido 18 y una válvula de cierre de gas 19. El compresor 11 aspira y comprime gas refrigerante a baja presión, que es el primer refrigerante, y descarga gas refrigerante a alta presión. La válvula de conmutación de cuatro vías 12 realiza la conexión indicada por las líneas continuas en la Figura 1 durante el funcionamiento de refrigeración y realiza la conexión indicada por las líneas discontinuas en la Figura 1 durante el funcionamiento de calefacción. El intercambiador de calor 13 de fuente de calor intercambia calor entre el primer refrigerante y el aire exterior. El intercambiador de calor 13 de fuente de calor funciona como un condensador durante el funcionamiento de refrigeración y funciona como un evaporador durante el funcionamiento de calefacción. La válvula de expansión 14 de fuente de calor ajusta el caudal del primer refrigerante. La válvula de expansión 14 de fuente de calor también funciona como un dispositivo de descompresión que descomprime el primer refrigerante.
La válvula de expansión de subenfriamiento 15 produce gas de refrigeración descomprimiendo el primer refrigerante que circula. El intercambiador de calor de subenfriamiento 16 intercambia calor entre el primer refrigerante que circula y el gas de refrigeración, dando así un cierto grado de subenfriamiento al primer refrigerante.
La válvula de cierre de líquido 18 y la válvula de cierre de gas 19 cierran un camino de flujo por el que circula el primer refrigerante, por ejemplo, durante el trabajo de instalación de la unidad de fuente de calor 10.
(2-2) Unidad de cascada 30
La unidad de cascada 30 está configurada para intercambiar calor entre el primer refrigerante y el segundo refrigerante. La unidad de cascada 30 incluye una válvula de expansión del lado primario 31, una válvula de expansión del lado secundario 32, un compresor 33, una válvula de conmutación de cuatro vías 34, un intercambiador de calor en cascada 35, una válvula de cierre de líquido 38 y una válvula de cierre de gas 39.
La válvula de expansión del lado primario 31 ajusta la cantidad del primer refrigerante que circula en el ciclo del lado primario 20. La válvula de expansión del lado primario 31 también descomprime el primer refrigerante.
La válvula de expansión del lado secundario 32 ajusta la cantidad del segundo refrigerante que circula en el ciclo del lado secundario 40. La válvula de expansión del lado secundario 32 también descomprime el segundo refrigerante.
El compresor 33 aspira y comprime gas refrigerante a baja presión, que es el segundo refrigerante, y descarga gas refrigerante a alta presión. La válvula de conmutación de cuatro vías 34 funciona como un dispositivo de conmutación y realiza la conexión indicada por las líneas continuas en la Figura 1 durante el funcionamiento de refrigeración y la conexión indicada por las líneas discontinuas en la Figura 1 durante el funcionamiento de calefacción.
El intercambiador de calor en cascada 35 intercambia calor entre el primer refrigerante y el segundo refrigerante. El intercambiador de calor en cascada 35 es, por ejemplo, un intercambiador de calor de placas. El intercambiador de calor en cascada 35 incluye un primer paso de refrigerante 351 y un segundo paso de refrigerante 352. El primer paso de refrigerante 351 permite que el primer refrigerante pase a través del mismo. El segundo paso de refrigerante 352 permite que el segundo refrigerante pase a través del mismo. El intercambiador de calor en cascada 35 funciona como un evaporador para el primer refrigerante y como un condensador para el segundo refrigerante durante el funcionamiento de refrigeración, y funciona como un evaporador para el primer refrigerante y como un condensador para el segundo refrigerante durante el funcionamiento de calefacción.
La válvula de cierre de líquido 38 y la válvula de cierre de gas 39 cierran un camino de flujo por el que circula el segundo refrigerante, por ejemplo, durante el trabajo de instalación de la unidad de cascada 30.
(2-3) Unidad de uso 50
La unidad de uso 50 está configurada para suministrar frío o calor a un usuario. La unidad de uso 50 incluye un intercambiador de calor de uso 51 y una válvula de expansión de uso 52. El intercambiador de calor de uso 51 está configurado para hacer que un usuario utilice frío o calor. El intercambiador de calor de uso 51 es un intercambiador de calor de microcanales e incluye una tubería plana de múltiples orificios. La válvula de expansión de uso 52 ajusta la cantidad del segundo refrigerante que circula en el ciclo del lado secundario 40. La válvula de expansión de uso 52 también funciona como un dispositivo de descompresión que descomprime el segundo refrigerante.
(2-4) Tubería de conexión del lado primario
Una tubería de conexión del lado primario incluye una tubería de conexión de líquido del lado primario 21 y una tubería de conexión de gas del lado primario 22. La tubería de conexión de líquido del lado primario 21 conecta la válvula de cierre de líquido 18 de la unidad de fuente de calor 10 y la unidad de cascada 30. La tubería de conexión de gas del lado primario 22 conecta la válvula de cierre de gas 19 de la unidad de fuente de calor 10 y la unidad de cascada 30.
(2-5) Tubería de conexión del lado secundario
Una tubería de conexión del lado secundario incluye una tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 y una tubería de conexión de gas del lado secundario 42. La tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 conecta la válvula de cierre de líquido 38 de la unidad de cascada 30 y la unidad de uso 50. La tubería de conexión de gas del lado secundario 42 conecta la válvula de cierre de gas 39 de la unidad de cascada 30 y la unidad de uso 50.
(3) Funcionamiento
(3-1) Funcionamiento de refrigeración
(3-1-1) Funcionamiento del ciclo del lado primario 20
El compresor 11 aspira gas refrigerante a baja presión, que es el primer refrigerante, y descarga gas refrigerante a alta presión. El gas refrigerante a alta presión llega al intercambiador de calor 13 de fuente de calor a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 12. El intercambiador de calor 13 de fuente de calor condensa el gas refrigerante a alta presión y, por lo tanto, produce refrigerante líquido a alta presión. En este momento, el refrigerante, que es el primer refrigerante, libera calor al aire exterior. El refrigerante líquido a alta presión pasa a través de la válvula de expansión 14 de fuente de calor, que está completamente abierta, pasa a través del intercambiador de calor de subenfriamiento 16 y llega a la válvula de expansión del lado primario 31 a través de la válvula de cierre de líquido 18 y de la tubería de conexión de líquido del lado primario 21. La válvula de expansión del lado primario 31, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, descomprime el refrigerante líquido a alta presión y de ese modo produce refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión entra en el primer paso de refrigerante 351 del intercambiador de calor en cascada 35. El intercambiador de calor en cascada 35 evapora el refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión y, por lo tanto, produce gas refrigerante a baja presión. En este momento, el primer refrigerante absorbe calor del segundo refrigerante. El gas refrigerante a baja presión sale del primer conducto de refrigerante 351, pasa a través de la tubería de conexión de gas del lado primario 22 y de la válvula de cierre de gas 19, y es aspirado por el compresor 11 a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 12.
Una parte del refrigerante líquido a alta presión que ha salido de la válvula de expansión de fuente de calor 14 es descomprimida por la válvula de expansión de subenfriamiento 15, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, y se convierte en gas de refrigeración bifásico gas-líquido. El gas de refrigeración pasa a través del intercambiador de calor de subenfriamiento 16. En este momento, el gas de refrigeración enfría el refrigerante líquido a alta presión y, por lo tanto, proporciona un cierto grado de subenfriamiento. El gas de refrigeración sale del intercambiador de calor de subenfriamiento 16, se mezcla con el gas refrigerante a baja presión que proviene de la válvula de conmutación de cuatro vías 12, y es aspirado por el compresor 11.
(3-1-2) Funcionamiento del ciclo del lado secundario 40
El compresor 33 aspira gas refrigerante a baja presión, que es el segundo refrigerante, y descarga gas refrigerante a alta presión. El gas refrigerante a alta presión entra en el segundo paso de refrigerante 352 del intercambiador de calor en cascada 35 a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 34. El intercambiador de calor en cascada 35 condensa el gas refrigerante a alta presión y, por lo tanto, produce refrigerante líquido a alta presión. En este momento, el segundo refrigerante libera calor al primer refrigerante. El refrigerante líquido a alta presión sale del segundo paso de refrigerante 352 y llega a la válvula de expansión del lado secundario 32. La válvula de expansión del lado secundario 32, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, descomprime el refrigerante líquido a alta presión y, por lo tanto, produce refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico de gaslíquido a baja presión pasa a través de la válvula de cierre de líquido 38 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41, y llega a la válvula de expansión de uso 52. La válvula de expansión de uso 52, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, reduce aún más la presión del refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión llega al intercambiador de calor de uso 51. El intercambiador de calor de uso 51 evapora el refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión y, por lo tanto, produce gas refrigerante a baja presión. En este momento, el refrigerante, que es el segundo refrigerante, absorbe calor de un entorno en el que está presente un usuario. El gas refrigerante a baja presión sale del intercambiador de calor de uso 51, pasa a través de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la válvula de cierre de gas 39, y es aspirado por el compresor 33 a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 12.
(3-2) Funcionamiento de calefacción
(3-2-1) Funcionamiento del ciclo del lado primario 20
El compresor 11 aspira gas refrigerante a baja presión, que es el primer refrigerante, y descarga gas refrigerante a alta presión. El gas refrigerante a alta presión pasa a través de la válvula de cierre de gas 19 y del tubo de conexión de gas del lado primario 22 a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 12, y entra en el primer paso de refrigerante 351 del intercambiador de calor en cascada 35. El intercambiador de calor en cascada 35 condensa el gas refrigerante a alta presión y, por lo tanto, produce refrigerante líquido a alta presión. En este momento, el primer refrigerante libera calor al segundo refrigerante. El refrigerante líquido a alta presión pasa a través de la válvula de expansión del lado primario 31, que está completamente abierta, pasa a continuación a través de la tubería de conexión de líquido del lado primario 21, de la válvula de cierre de líquido 18 y del intercambiador de calor de subenfriamiento 16, y llega a la válvula de expansión 14 de fuente de calor. La válvula de expansión 14 de fuente de calor, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, descomprime el refrigerante líquido a alta presión y, de ese modo, produce refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión llega al intercambiador de calor 13 de fuente de calor. El intercambiador de calor 13 de fuente de calor evapora el refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión y, por lo tanto, produce gas refrigerante a baja presión. En este momento, el refrigerante, que es el primer refrigerante, absorbe calor del aire exterior. El gas refrigerante a baja presión pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 12 y es aspirado por el compresor 11.
(3-2-2) Funcionamiento del ciclo del lado secundario 40
El compresor 33 aspira gas refrigerante a baja presión, que es el segundo refrigerante, y descarga gas refrigerante a alta presión. El gas refrigerante a alta presión pasa a través de la válvula de cierre de gas 39 y de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 34, y llega al intercambiador de calor de uso 51. El intercambiador de calor de uso 51 condensa el gas refrigerante a alta presión y, por lo tanto, produce refrigerante líquido a alta presión. En este momento, el refrigerante, que es el segundo refrigerante, libera calor a un entorno en el que está presente un usuario. El refrigerante líquido a alta presión llega a la válvula de expansión de uso 52. La válvula de expansión de uso 52, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, descomprime el refrigerante líquido a alta presión y, por lo tanto, produce refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico de gas-líquido de baja presión pasa a través de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 y de la válvula de cierre de líquido 38, y llega a la válvula de expansión del lado secundario 32. La válvula de expansión del lado secundario 32, cuyo grado de apertura está ajustado apropiadamente, reduce aún más la presión del refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión. El refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión entra en el segundo paso de refrigerante 352 del intercambiador de calor en cascada 35. El intercambiador de calor en cascada 35 evapora el refrigerante bifásico de gas-líquido a baja presión y, por lo tanto, produce gas refrigerante a baja presión. En este momento, el segundo refrigerante absorbe calor del primer refrigerante. El gas refrigerante a baja presión sale del segundo paso de refrigerante 352, pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro vías 34 y es aspirado por el compresor 33.
(4) Diámetro de la tubería de conexión del lado secundario
En las Tablas 1 a 6 se presentan ejemplos del diámetro de la tubería de conexión del lado secundario. En los campos de "CABALLOS DE POTENCIA" y "CAPACIDAD DE REFRIGERACIÓN", los valores de una capacidad que se debe alcanzar se indican en diferentes unidades. En el campo de "INDIVIDUAL" se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas y de la tubería de conexión de líquido que se requieren para alcanzar la capacidad indicada por "CAPACIDAD DE REFRIGERACIÓN" en un ciclo individual. En el campo de "DOBLE", se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 que se requieren para alcanzar la capacidad indicada por "CAPACIDAD DE REFRIGERACIÓN" en un ciclo doble.
El diámetro de la tubería de conexión de gas del lado primario 22 y el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado primario 21 en el ciclo doble son los mismos que los indicados en el campo de "INDIVIDUAL".
En cuanto a los diámetros de tubería, los valores indicados en unidades de milímetros en las tablas indican tuberías que se fabrican según una norma basada en unidades de pulgadas. Es decir, el valor 4,8 mm indica 3/16 de pulgada. El valor 6,4 mm indica 1/4 de pulgada. El valor 7,9 mm indica 5/16 pulgadas. El valor 9,5 mm indica 3/8 pulgadas. El valor 12,7 mm indica 1/2 pulgada. El valor 15,9 mm indica 5/8 pulgadas. El valor 19,1 mm indica 3/4 pulgadas. El valor 22,2 mm indica 7/8 pulgadas. El valor 25,4 mm indica 1 pulgada. El valor 28,6 mm indica 9/8 pulgadas. El valor 31,8 mm indica 5/4 pulgadas. El valor 38,1 mm indica 3/2 pulgadas. El valor 44,5 mm indica 7/4 pulgadas. El valor 50,8 mm indica 2 pulgadas. El valor 63,5 mm indica 5/2 pulgadas.
(4-1) Cuando el refrigerante es dióxido de carbono
En la Tabla 1, se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 en el sistema de ciclo de refrigerante 100 que usa dióxido de carbono como refrigerante.
<Tabla 1>
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 4,5 kW o más y 5,6 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 es 7,9 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 9,5 mm de una tubería de conexión de gas de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 7,1 kW o más y 9,0 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 es 9,5 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 12,7 mm de una tubería de conexión de gas de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 16 kW o más y 22,4 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 es 12,7 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 15,9 mm de una tubería de conexión de gas de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 5,6 kW o más y 8,0 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 4,8 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 6,4 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 11,2 kW o más y 16 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 6,4 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 7,9 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 16 kW o más y 28 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 7,9 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 9,5 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 33,5 kW o más y 45 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 9,5 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 12,7 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. (4-2) Cuando el refrigerante es R32
En la tabla 2, se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 en el sistema de ciclo de refrigerante 100 que usa R32 como refrigerante.
<Tabla 2>
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 16 kW o más y 22,4 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 es 15,9 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 19,1 mm de una tubería de conexión de gas de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 2,8 kW o más y 3,6 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 4,8 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 6,4 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 14 kW o más y 16 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es de 7,9 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 9,5 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 28 kW o más y 33,5 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 12,7 mm de una tubería de conexión de líquido en un ciclo individual que tiene la misma capacidad. (4-3) Cuando el refrigerante es R454B
En la Tabla 3, se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 en el sistema de ciclo de refrigerante 100 que utiliza R454B como refrigerante.
<Tabla 3>
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 9,0 kW o más y 11,2 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 es 15,9 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 19,1 mm de una tubería de conexión de gas de un ciclo individual que tiene la misma capacidad.
Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 16,0 kW o más y 22,4 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 es 19,1 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 22,2 mm de una tubería de conexión de gas de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 16 kW o más y 22,4 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 9,5 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 12,7 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 45 kW o más y 56 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 12,7 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 15,9 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. Cuando la capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario 40 es 85 kW o más y 109 kW o menos, el diámetro de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 es 15,9 mm. Este diámetro de tubo es menor que el diámetro de tubo de 19,1 mm de una tubería de conexión de líquido de un ciclo individual que tiene la misma capacidad. (4-4) Cuando el refrigerante es R1234yf
En la Tabla 4, se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 en el sistema de ciclo de refrigerante 100 que usa R1234yf como refrigerante.
<Tabla 4>
(4-5) Cuando el refrigerante es R1234ze
En la Tabla 5, se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 en el sistema de ciclo de refrigerante 100 que usa R1234ze como refrigerante.
<Tabla 5>
(4-6) Cuando el refrigerante es una mezcla de refrigerantes En la Tabla 6 se indican los diámetros de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 y de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 en el sistema de ciclo de refrigerante 100 que utiliza como refrigerante una mezcla de refrigerantes constituida por R32, R1234yf y R1123. Aquí, los porcentajes de R32, R1234yf y R1123 en la mezcla de refrigerantes son 21,5%, 18,5% y 60%, respectivamente.
<Tabla 6>
(5) Características
(5-1)
El diámetro de tubo de la tubería de conexión del ciclo del lado secundario 40 es menor que el diámetro de tubo de la tubería de conexión del ciclo del lado primario 20. En consecuencia, es posible aumentar la velocidad del flujo de refrigerante en el ciclo del lado secundario. Por lo tanto, el aceite de máquina frigorífica que ha fluido al exterior del compresor retorna fácilmente al compresor.
(5-2)
El diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario 42 puede ser menor o igual que el 90% del diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado primario 22, o bien el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario 41 puede ser menor o igual que el 90% del diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado primario 21.
(5-3)
La relación de compresión del ciclo del lado secundario 40 puede ser menor que la relación de compresión del ciclo del lado primario 20.
(6) Modificaciones
En la realización descrita anteriormente, el sistema de ciclo de refrigerante 100 incluye una unidad de fuente de calor 10, una unidad de cascada 30 y una unidad de uso 50. En lugar de esto, el sistema de ciclo de refrigerante 100 puede incluir una unidad de fuente de calor 10, una pluralidad de unidades de cascada 30 y una pluralidad de unidades de uso 50.
LISTA DE SIGNOS DE REFERENCIA
10 unidad de fuente de calor
13 intercambiador de calor de fuente de calor
20 ciclo del lado primario
21 tubería de conexión de líquido del lado primario
22 tubería de conexión de gas del lado primario
30 unidad de cascada
35 intercambiador de calor en cascada
40 ciclo del lado secundario
41 tubería de conexión de líquido del lado secundario
42 tubería de conexión de gas del lado secundario
50 unidad de uso
52 válvula de expansión de uso
100 sistema de ciclo de refrigerante
Claims (19)
1. Un sistema de ciclo de refrigerante que comprende:
un ciclo del lado primario (20) del tipo de compresión de vapor, de manera que el ciclo del lado primario hace circular un primer refrigerante;
un ciclo del lado secundario (40) del tipo de compresión de vapor, de manera que el ciclo del lado secundario hace circular un segundo refrigerante; y
un intercambiador de calor en cascada (35), que intercambia calor entre el primer refrigerante y el segundo refrigerante,
en el que el ciclo del lado primario incluye un intercambiador de calor (13) de fuente de calor para proporcionar frío o calor al primer refrigerante, y una tubería de conexión del lado primario (21, 22) que conecta el intercambiador de calor en cascada y el intercambiador de calor fuente de calor,
el ciclo del lado secundario incluye un intercambiador de calor de uso (51) para usar el frío o el calor obtenido por el segundo refrigerante del intercambiador de calor en cascada, y una tubería de conexión del lado secundario (41,42), que conecta el intercambiador de calor en cascada y el intercambiador de calor de uso, la tubería de conexión del lado primario incluye una tubería de conexión de gas del lado primario (22) y una tubería de conexión de líquido del lado primario (21), y
la tubería de conexión del lado secundario incluye una tubería de conexión de gas del lado secundario (42) y una tubería de conexión de líquido del lado secundario (41),caracterizado por que
el primer refrigerante y el segundo refrigerante son el mismo refrigerante, ypor que
(a) el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es menor que el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado primario, o
(b) el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es menor que el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado primario.
2. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 4,5 kW o más y 5,6 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 7,9 mm (5/16 pulgadas).
3. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 7,1 kW o más y 9,0 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
4. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 22,4 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 12,7 mm (1/2 pulgadas).
5. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 5,6 kW o más y 8,0 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 4,8 mm (3/16 pulgadas).
6. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 11,2 kW o más y 16 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 6,4 mm (1/4 pulgadas).
7. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 28 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 7,9 mm (5/16 pulgadas).
8. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es dióxido de carbono,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 33,5 kW o más y 45 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
9. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R32,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 22,4 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 15,9 mm (5/8 pulgadas).
10. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R32,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 2,8 kW o más y 3,6 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 4,8 mm (3/16 pulgadas).
11. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R32,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 14 kW o más y 16 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 7,9 mm (5/16 pulgadas).
12. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R32,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 28 kW o más y 33,5 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
13. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R454B,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 9,0 kW o más y 11,2 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 15,9 mm (5/8 pulgadas).
14. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R454B,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16,0 kW o más y 22,4 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es 19,1 mm (3/4 pulgadas).
15. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R454B,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 16 kW o más y 22,4 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 9,5 mm (3/8 pulgadas).
16. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R454B,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 45 kW o más y 56 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 12,7 mm (1/2 pulgadas).
17. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con la reivindicación 1,
en el que el segundo refrigerante es R454B,
una capacidad de refrigeración del ciclo del lado secundario es 85 kW o más y 109 kW o menos, y el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es 15,9 mm (5/8 pulgadas).
18. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17,
en el que el diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado secundario es menor o igual que el 90% del diámetro de tubo de la tubería de conexión de gas del lado primario, o bien el diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado secundario es menor o igual que el 90% del diámetro de tubo de la tubería de conexión de líquido del lado primario.
19. El sistema de ciclo de refrigerante de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18,
en el que una relación de compresión del ciclo del lado secundario es menor que una relación de compresión del ciclo del lado primario.
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