ITMI20101731A1 - AIR / WATER MULTISTAGE HEAT PUMP FOR THE PRODUCTION OF WATER WITH HIGH TEMPERATURE - Google Patents
AIR / WATER MULTISTAGE HEAT PUMP FOR THE PRODUCTION OF WATER WITH HIGH TEMPERATURE Download PDFInfo
- Publication number
- ITMI20101731A1 ITMI20101731A1 IT001731A ITMI20101731A ITMI20101731A1 IT MI20101731 A1 ITMI20101731 A1 IT MI20101731A1 IT 001731 A IT001731 A IT 001731A IT MI20101731 A ITMI20101731 A IT MI20101731A IT MI20101731 A1 ITMI20101731 A1 IT MI20101731A1
- Authority
- IT
- Italy
- Prior art keywords
- water
- circuit
- heat pump
- production
- high temperature
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 73
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 32
- 238000005057 refrigeration Methods 0.000 claims description 24
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 claims description 14
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 238000010257 thawing Methods 0.000 claims description 6
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims 1
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 6
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 6
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B13/00—Compression machines, plants or systems, with reversible cycle
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2313/00—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for
- F25B2313/027—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means
- F25B2313/02741—Compression machines, plants or systems with reversible cycle not otherwise provided for characterised by the reversing means using one four-way valve
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
- F25B2700/21—Temperatures
- F25B2700/2106—Temperatures of fresh outdoor air
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
Descrizione di una domanda di brevetto per invenzione industriale Description of a patent application for an industrial invention
DESCRIZIONE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ad una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura. The present invention refers to a multistage air / water heat pump for the production of high temperature water.
Una pompa di calore aria/acqua à ̈ un’unità termo frigorifera che, tramite un ciclo inverso a compressione di vapore, rende disponibile all’utilizzatore acqua ad elevata temperatura prelevando energia termica dall’aria atmosferica a temperatura inferiore. An air / water heat pump is a thermo-refrigerating unit which, through a reverse steam compression cycle, makes water at a high temperature available to the user by drawing thermal energy from the atmospheric air at a lower temperature.
L’effetto utile di una pompa di calore aria/acqua à ̈ produrre una certa quantità d’acqua ad una determinata temperatura ovverosia fornire una certa potenza termica QTad una temperatura prefissata dall’utente. The useful effect of an air / water heat pump is to produce a certain quantity of water at a certain temperature, ie to supply a certain thermal power QT at a temperature set by the user.
Il coefficiente di prestazione (COP) di una pompa di calore viene definito come rapporto tra l’effetto utile (potenza termica QTfornita all’utenza) e la potenza elettrica totale necessaria per ottenerlo (potenza assorbita PA). The coefficient of performance (COP) of a heat pump is defined as the ratio between the useful effect (thermal power QT supplied to the user) and the total electrical power needed to obtain it (absorbed power PA).
Esistono oggi varie tipologie di pompe di calore aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura. Today there are various types of air / water heat pumps for the production of high temperature water.
Una tradizionale pompa di calore aria/acqua monostadio presenta l’inconveniente di avere un campo di lavoro limitato in termini di differenza tra la temperatura minima dell’aria e temperatura massima dell’acqua prodotta. A traditional single-stage air / water heat pump has the drawback of having a limited operating range in terms of the difference between the minimum air temperature and the maximum temperature of the water produced.
In particolare ad un elevato rapporto di compressione corrisponde un decadimento del valore del COP, e quando la temperatura dell’aria scende, cala la potenza termica QTche la pompa di calore rende all’utenza. In particular, a high compression ratio corresponds to a decline in the COP value, and when the air temperature drops, the thermal power QT that the heat pump makes to the user decreases.
In una tradizionale pompa di calore aria/acqua bi-stadio con un unico fluido frigorigeno le caratteristiche termotecniche del fluido frigorigeno non sono ottimizzate e non consentono di lavorare in campi di lavoro molto diversi. Inoltre la pompa di calore presenta una scarsa adattabilità alla variazione delle condizioni al contorno, una mutua interferenza tra lo stadio di alta e lo stadio di bassa pressione, ed una certa difficoltà nel mantenere il rapporto di compressione minimo tra i due stadi. In a traditional two-stage air / water heat pump with a single refrigerant fluid, the thermotechnical characteristics of the refrigerant are not optimized and do not allow to work in very different working fields. Furthermore, the heat pump has a poor adaptability to the variation of the boundary conditions, a mutual interference between the high stage and the low pressure stage, and a certain difficulty in maintaining the minimum compression ratio between the two stages.
Esistono anche pompe di calore aria/acqua bi-stadio con due circuiti frigoriferi in cascata che tuttavia risultano estremamente complesse, poco versatilmente adattabili alle condizioni al contorno, difficilmente controllabili per la mutua dipendenza tra i due circuiti frigoriferi. Tali pompe di calore inoltre presentano difficoltà ed inefficienza nella esecuzione dei cicli di sbrinamento, e nel mantenimento del rapporto di compressione minimo nei due stadi quando la temperatura dell’aria à ̈ elevata. Tali pompe di calore infine si prestano esclusivamente alla produzione di acqua ad elevata temperatura. There are also two-stage air / water heat pumps with two refrigeration circuits in cascade which, however, are extremely complex, not easily adaptable to the surrounding conditions, difficult to control due to the mutual dependence between the two refrigeration circuits. These heat pumps also present difficulties and inefficiency in carrying out the defrosting cycles, and in maintaining the minimum compression ratio in the two stages when the air temperature is high. Finally, these heat pumps lend themselves exclusively to the production of high temperature water.
Compito tecnico che si propone la presente invenzione à ̈, pertanto, quello di realizzare una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura che consenta di eliminare gli inconvenienti tecnici lamentati della tecnica nota. Nell’ambito di questo compito tecnico uno scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura che presenti un coefficiente di prestazione ottimizzato. The technical task proposed by the present invention is, therefore, that of realizing a multistage air / water heat pump for the production of water at high temperature which allows to eliminate the technical drawbacks complained of in the known art. In the context of this technical task, an object of the invention is to realize a multistage air / water heat pump for the production of water at high temperature which has an optimized coefficient of performance.
Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura che possa operare in un campo di lavoro estremamente esteso mantenendo un coefficiente di prestazione ottimizzato. Another object of the invention is that of realizing a multistage air / water heat pump for the production of high temperature water that can operate in an extremely extended working range while maintaining an optimized coefficient of performance.
Un altro scopo ancora dell’invenzione à ̈ quello di realizzare una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura che presenti una elevata adattabilità alla variazione delle condizioni al contorno. Yet another object of the invention is that of realizing a multistage air / water heat pump for the production of water at high temperature which has a high adaptability to the variation of the surrounding conditions.
Non ultimo scopo dell’invenzione à ̈ quello di realizzare una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura che risulti compatta, semplice e facilmente controllabile e che sia in grado di eseguire i cicli di sbrinamento necessari con elevata efficacia. Not least purpose of the invention is to realize a multistage air / water heat pump for the production of high temperature water which is compact, simple and easy to control and which is able to perform the necessary defrost cycles with high effectiveness.
Il compito tecnico, nonché questi ed altri scopi, secondo la presente invenzione vengono raggiunti realizzando una pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura, comprendente un primo circuito frigorifero ed in cascata almeno un secondo circuito frigorifero, caratterizzata dal fatto che detto primo e secondo circuito frigorifero sono tra di loro interconnessi tramite uno scambiatore di calore intermedio ed uno scambiatore imbricato a pacco alettato. The technical task, as well as these and other purposes, according to the present invention are achieved by realizing a multistage air / water heat pump for the production of high temperature water, comprising a first refrigerating circuit and in cascade at least a second refrigerating circuit, characterized by the fact that said first and second refrigeration circuits are interconnected by means of an intermediate heat exchanger and a finned pack exchanger.
La pompa di calore presenta preferibilmente un controllore elettronico avente una logica di controllo integrata di detto primo e secondo circuito, detto controllore essendo programmato in modo tale da attivare detto primo circuito da solo in un primo campo di lavoro, definito dalla differenza tra la temperatura dell’aria e la temperatura dell’acqua prodotta, e detto secondo circuito in cascata a detto primo circuito in un secondo campo di lavoro più esteso di detto primo campo di lavoro. The heat pump preferably has an electronic controller having an integrated control logic of said first and second circuit, said controller being programmed in such a way as to activate said first circuit alone in a first working range, defined by the difference between the temperature of the Air and the temperature of the water produced, and said second circuit in cascade to said first circuit in a second working range larger than said first working range.
Preferibilmente detto primo circuito definisce almeno un primo stadio di alta pressione di detta pompa di calore e detto secondo circuito definisce almeno un secondo stadio di bassa pressione di detta pompa di calore. Preferably, said first circuit defines at least a first high pressure stage of said heat pump and said second circuit defines at least a second low pressure stage of said heat pump.
Preferibilmente detto primo e secondo circuito presentano fluidi frigorigeni differenti ottimizzati per operare nei rispettivi stadi di pressione. Preferably, said first and second circuits have different refrigerating fluids optimized to operate in the respective pressure stages.
Preferibilmente detto primo circuito presenta almeno un primo compressore ottimizzato per operare in detto primo stadio di alta pressione e detto secondo circuito presenta almeno un secondo compressore differente da detto primo compressore ed ottimizzato per operare in detto secondo stadio di bassa pressione. Preferably, said first circuit has at least one first compressor optimized to operate in said first high pressure stage and said second circuit has at least a second compressor different from said first compressor and optimized to operate in said second low pressure stage.
Preferibilmente solo detto primo circuito presenta una valvola di inversione del ciclo frigorifero. Preferably, only said first circuit has an inversion valve for the refrigeration cycle.
Preferibilmente il controllore elettronico à ̈ programmato in modo tale che, quando la pompa di calore opera in modalità diretta per la produzione di acqua ad elevata temperatura, associa a detto scambiatore imbricato la funzione di evaporatore di detto primo circuito se la pompa di calore opera in detto primo campo di lavoro. Preferably, the electronic controller is programmed in such a way that, when the heat pump operates in direct mode for the production of water at high temperature, it associates the evaporator function of said first circuit with the said exchanger if the heat pump operates in called the first work camp.
Preferibilmente detto controllore elettronico à ̈ inoltre programmato in modo tale che, quando la pompa di calore opera in modalità diretta per la produzione di acqua ad elevata temperatura, associa a detto scambiatore imbricato la funzione di evaporatore di detto secondo circuito e a detto scambiatore intermedio la funzione di evaporatore di detto primo circuito e condensatore di detto secondo circuito se la pompa di calore opera in detto secondo campo di lavoro. Preferably, said electronic controller is also programmed in such a way that, when the heat pump operates in direct mode for the production of water at high temperature, it associates the function of evaporator of said second circuit with said exchanger and the function of evaporator of said first circuit and condenser of said second circuit if the heat pump operates in said second operating range.
Preferibilmente detto controllore elettronico à ̈ inoltre programmato in modo tale che per lo sbrinamento di detto scambiatore imbricato inverte il ciclo di detto primo circuito, ed attiva solo detto primo circuito associando a detto scambiatore imbricato la funzione di condensatore di detto primo circuito. Preferably, said electronic controller is also programmed in such a way that for the defrosting of said embedded exchanger it reverses the cycle of said first circuit, and activates only said first circuit associating with said embedded exchanger the function of condenser of said first circuit.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita ma non esclusiva della pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nei disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become more evident from the description of a preferred but not exclusive embodiment of the multistage air / water heat pump for the production of high temperature water according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the attached drawings, in which:
la figura 1 mostra lo schema circuitale della pompa di calore quando opera nel primo campo di lavoro per la produzione di acqua ad elevata temperatura; figure 1 shows the circuit diagram of the heat pump when it operates in the first working range for the production of water at high temperature;
la figura 2 mostra lo schema circuitale della pompa di calore quando opera nel secondo campo di lavoro per la produzione di acqua ad elevata temperatura; e figure 2 shows the circuit diagram of the heat pump when it operates in the second working range for the production of water at high temperature; And
la figura 3 mostra lo schema circuitale della pompa di calore quando opera per lo sbrinamento dello scambiatore imbricato o per la produzione di acqua fredda. Il circuito attivo à ̈ rappresentato dalla linea munita di frecce direzionali. Figure 3 shows the circuit diagram of the heat pump when it operates for the defrosting of the embedded exchanger or for the production of cold water. The active circuit is represented by the line fitted with directional arrows.
Con riferimento alle figure citate, viene mostrata una pompa di calore aria/acqua bi-stadio per la produzione di acqua ad elevata temperatura, comprendente un primo circuito frigorifero 1 ed in cascata un secondo circuito frigorifero 2. With reference to the aforementioned figures, a two-stage air / water heat pump is shown for the production of water at high temperature, comprising a first cooling circuit 1 and a second cooling circuit 2 in cascade.
Vantaggiosamente il primo circuito frigorifero 1 ed il secondo circuito frigorifero 2 sono tra di loro interconnessi tramite uno scambiatore di calore intermedio 3 ed uno scambiatore imbricato a pacco alettato 4. Per scambiatore imbricato si intende che il primo circuito frigorifero 1 ed il secondo circuito frigorifero 2 sono intrecciati tra di loro nel pacco alettato dello scambiatore. Advantageously, the first refrigeration circuit 1 and the second refrigeration circuit 2 are interconnected by means of an intermediate heat exchanger 3 and an embedded finned pack exchanger 4. By embedded exchanger it is meant that the first refrigerating circuit 1 and the second refrigerating circuit 2 they are intertwined with each other in the finned pack of the exchanger.
Lo scambiatore imbricato a pacco alettato 4 permette di ottimizzare lo sfruttamento dei ventilatori a cui à ̈ associato e dell’area di scambio con l’aria esterna. The finned pack exchanger 4 allows to optimize the exploitation of the fans it is associated with and of the exchange area with the external air.
Il primo circuito frigorifero 1, che à ̈ interconnesso tramite uno scambiatore di calore 5 con il circuito 6 dell’acqua per l’utenza, comprende un primo compressore 7, una valvola 8 a quattro vie 8a, 8b, 8c, 8d per l’inversione del ciclo frigorifero, una prima valvola di laminazione 9 a monte dello scambiatore intermedio 3, una seconda valvola di laminazione 10 a monte dello scambiatore imbricato 4, una terza valvola di laminazione 11 a monte dello scambiatore 5. The first refrigeration circuit 1, which is interconnected by means of a heat exchanger 5 with the water circuit 6 for the user, includes a first compressor 7, a four-way valve 8 8a, 8b, 8c, 8d for the inversion of the refrigeration cycle, a first lamination valve 9 upstream of the intermediate exchanger 3, a second lamination valve 10 upstream of the embedded exchanger 4, a third lamination valve 11 upstream of the exchanger 5.
Nel primo circuito frigorifero sono presenti anche valvole di intercettazione 12a, 12b, 12c valvole di non ritorno 13, un separatore di liquido 14 ed un ricevitore di liquido 15. In the first refrigerant circuit there are also shut-off valves 12a, 12b, 12c non-return valves 13, a liquid separator 14 and a liquid receiver 15.
Il secondo circuito frigorifero 2 comprende un secondo compressore 16 ed una quarta valvola di laminazione 17 a monte dello scambiatore imbricato 4. The second refrigeration circuit 2 comprises a second compressor 16 and a fourth lamination valve 17 upstream of the embedded exchanger 4.
Il primo circuito 1 à ̈ operativo con un primo fluido frigorigeno in un primo campo di lavoro, definito dalla differenza tra la temperatura dell’aria e la temperatura dell’acqua prodotta. The first circuit 1 is operative with a first refrigerant fluid in a first working range, defined by the difference between the temperature of the air and the temperature of the water produced.
Il secondo circuito 2 à ̈ operativo in cascata al primo circuito 1 in un secondo campo di lavoro più esteso del primo campo di lavoro, con un secondo fluido frigorigeno differente dal primo fluido frigorigeno. The second circuit 2 operates in cascade with the first circuit 1 in a second working range which is larger than the first working range, with a second refrigerant different from the first refrigerant.
Il primo circuito 1 vantaggiosamente definisce un primo stadio di alta pressione della pompa di calore mentre il secondo circuito 2 definisce un secondo stadio di bassa pressione della pompa di calore. The first circuit 1 advantageously defines a first high pressure stage of the heat pump while the second circuit 2 defines a second low pressure stage of the heat pump.
Il primo compressore 7 ed il primo fluido frigorigeno sono scelti con le caratteristiche ottimali per operare nel primo stadio di alta pressione mentre il secondo compressore 16, differente dal primo compressore 7, ed il secondo fluido frigorigeno sono scelti con le caratteristiche ottimali per operare nel secondo stadio di bassa pressione. The first compressor 7 and the first refrigerant fluid are selected with the optimal characteristics to operate in the first high pressure stage while the second compressor 16, different from the first compressor 7, and the second refrigerant fluid are selected with the optimal characteristics to operate in the second. low pressure stage.
La pompa di calore ha un controllore elettronico (non mostrato) che presenta una logica di controllo integrata dei circuiti 1 e 2. The heat pump has an electronic controller (not shown) which has integrated control logic for circuits 1 and 2.
Il funzionamento à ̈ brevemente il seguente. The operation is briefly as follows.
Ipotizziamo di utilizzare la pompa di calore in modalità diretta per la produzione dell’acqua ad elevata temperatura. Let's assume that we use the heat pump in direct mode for the production of water at high temperatures.
Il controllore acquisisce la differenza tra il valore della temperatura dell’aria ed il valore della temperatura dell’acqua e se tale differenza rientra nel primo intervallo di lavoro, ad esempio quando la temperatura dell’aria esterna à ̈ elevata, chiude le valvole 12a e 12b, apre la valvola 12c, commuta la valvola a quattro vie 8 collegando la via di ingresso 8a alla via di uscita 8b e collegando tra di loro le vie 8c e 8d, ed attiva il compressore 7 del solo primo circuito frigorifero 1. In questa configurazione del primo circuito frigorifero 1 lo scambiatore imbricato 4 agisce da evaporatore e lo scambiatore 5 agisce da condensatore. Il circuito frigorifero attivo à ̈ rappresentata dalla linea munita di frecce direzionali in figura 1. Lavorando con alta temperatura d’evaporazione la pompa di calore produce acqua ad elevata temperatura con una resa termica elevata ed un buon COP. The controller acquires the difference between the air temperature value and the water temperature value and if this difference falls within the first working range, for example when the external air temperature is high, it closes the valves 12a and 12b, opens the valve 12c, switches the four-way valve 8 by connecting the inlet way 8a to the outlet way 8b and connecting the ways 8c and 8d together, and activates the compressor 7 of the first refrigerant circuit 1 only In this configuration of the first refrigeration circuit 1 the embedded exchanger 4 acts as an evaporator and the exchanger 5 acts as a condenser. The active refrigerant circuit is represented by the line equipped with directional arrows in figure 1. Working with high evaporation temperature, the heat pump produces high temperature water with a high thermal yield and a good COP.
Se invece la differenza acquisita tra il valore della temperatura dell’aria ed il valore della temperatura dell’acqua rientra nel secondo intervallo di lavoro, ad esempio quando la temperatura dell’aria esterna si abbassa, il controllore chiude le valvole 12b e 12c, apre la valvola 12a, commuta la valvola a quattro vie 8 collegando la via di ingresso 8a alla via di uscita 8b, ed attiva sia il compressore 7 del primo circuito frigorifero 1 sia il compressore 16 del secondo circuito frigorifero 2. In questa configurazione del primo circuito frigorifero 1 lo scambiatore imbricato 4 agisce da evaporatore del secondo circuito 2, lo scambiatore intermedio 3 agisce da condensatore per il secondo circuito frigorifero 2 e da evaporatore per il primo circuito frigorifero 1, mentre lo scambiatore 5 agisce ancora da condensatore per il primo circuito frigorifero 1. I due circuiti frigoriferi attivi sono rappresentati da linee munite di frecce direzionali in figura 2. If, on the other hand, the difference acquired between the air temperature value and the water temperature value falls within the second working range, for example when the outside air temperature drops, the controller closes the valves 12b and 12c, opens the valve 12a, switches the four-way valve 8 connecting the inlet 8a to the outlet 8b, and activates both the compressor 7 of the first refrigeration circuit 1 and the compressor 16 of the second refrigeration circuit 2. In this configuration of the first refrigerant circuit 1 the embedded exchanger 4 acts as the evaporator of the second circuit 2, the intermediate exchanger 3 acts as a condenser for the second refrigeration circuit 2 and as an evaporator for the first refrigeration circuit 1, while the exchanger 5 still acts as a condenser for the first refrigeration circuit 1. The two active refrigeration circuits are represented by lines with directional arrows in figure 2.
In questo modo entrambi i compressori 7 e 16 lavorano sempre all’interno di un opportuno intervallo di temperature e con un adeguato rapporto di compressione. In this way, both compressors 7 and 16 always work within an appropriate temperature range and with an adequate compression ratio.
La pompa di calore offre pertanto una vantaggiosa logica di controllo integrata dei due stadi per individuare il momento di passaggio ottimale da mono stadio a bi-stadio in funzione delle condizioni al contorno. The heat pump therefore offers an advantageous integrated control logic of the two stages to identify the optimal moment of transition from single stage to two-stage according to the surrounding conditions.
La pompa di calore può essere utilizzata anche in modalità inversa per fornire acqua fredda all’utenza (in estate) o per l’esecuzione di un ciclo di sbrinamento del pacco alettato dello scambiatore imbricato 4. The heat pump can also be used in reverse mode to supply cold water to the user (in summer) or to perform a defrosting cycle of the finned pack of the embedded exchanger 4.
In questo caso il controllore elettronico à ̈ programmato in modo tale da chiudere le valvole 12a e 12c, aprire la valvola 12b, commutare la valvola di inversione 8 in modo tale da collegare l’ingresso 8a all’uscita 8d e collegare tra loro le vie 8b e 8c, ed attivare solo il compressore 7 del primo circuito 1 in cui lo scambiatore imbricato 4 agisce da condensatore e lo scambiatore 5 da evaporatore. In this case the electronic controller is programmed in such a way as to close valves 12a and 12c, open valve 12b, switch the reversing valve 8 in such a way as to connect input 8a to output 8d and connect them together the ways 8b and 8c, and activate only the compressor 7 of the first circuit 1 in which the embedded exchanger 4 acts as a condenser and the exchanger 5 as an evaporator.
Deve essere notato che, grazie alla presenza dello scambiatore imbricato 4, non solo la pompa di calore à ̈ estremamente compatta ma il secondo circuito 2 à ̈ anche estremamente semplificato non presentando necessità di invertire il ciclo frigorifero in quanto lo sbrinamento del pacco alettato dello scambiatore imbricato 4 viene svolto solamente dal primo circuito frigorifero 1. Il controllore elettronico, quando determina la presenza di ghiaccio sul pacco alettato dello scambiatore imbricato 4, spegne il secondo compressore 16 ed inverte il ciclo del primo circuito frigorifero 1 che rigetta il calore di condensazione sul pacco alettato dello scambiatore imbricato 4 sciogliendo il ghiaccio che si à ̈ formato sullo stesso. It should be noted that, thanks to the presence of the embedded exchanger 4, not only is the heat pump extremely compact but the second circuit 2 is also extremely simplified as it does not need to reverse the refrigeration cycle as the defrosting of the finned pack of the exchanger 4 is carried out only by the first refrigeration circuit 1. The electronic controller, when it determines the presence of ice on the finned pack of the nested exchanger 4, switches off the second compressor 16 and inverts the cycle of the first refrigeration circuit 1 which rejects the condensation heat on the finned pack of the heat exchanger 4 by melting the ice that has formed on it.
La pompa di calore offre la possibilità di produrre acqua calda ad elevata temperatura, ad esempio anche superiore 80°C, presenta un elevato COP in un ampio intervallo di temperatura dell’aria, un’elevata flessibilità ed un campo di lavoro esteso in termini di quantitativo di acqua prodotta e temperatura dell’aria esterna. The heat pump offers the possibility of producing hot water at a high temperature, for example even above 80 ° C, has a high COP in a wide range of air temperatures, high flexibility and an extended working range in terms of quantity of water produced and external air temperature.
La resa termica della pompa di calore in particolare risulta sostanzialmente invariata al diminuire della temperatura dell’aria esterna. The heat output of the heat pump in particular is substantially unchanged as the outside air temperature decreases.
I compressori dei circuiti frigoriferi ed i fluidi frigorigeni sono ottimizzati per i rispettivi campi di lavoro. The compressors of the refrigeration circuits and the refrigerant fluids are optimized for the respective work fields.
In particolare i compressori possono lavorare con il rapporto di compressione idoneo a garantire la corretta efficienza ed adeguata autolubrificazione. In particular, the compressors can work with the compression ratio suitable to guarantee the correct efficiency and adequate self-lubrication.
Naturalmente si possono però utilizzare qualsivoglia tipo e numero di compressori e di fluidi frigorigeni per ciascuno stadio. Naturally, however, any type and number of compressors and refrigerants can be used for each stage.
La pompa di calore multistadio aria/acqua per la produzione di acqua ad elevata temperatura così concepita à ̈ suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. The multistage air / water heat pump for the production of high temperature water thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept; furthermore, all the details can be replaced by technically equivalent elements.
In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a secondo delle esigenze e dello stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the dimensions, may be any according to the needs and the state of the art.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI2010A001731A IT1401960B1 (en) | 2010-09-23 | 2010-09-23 | AIR / WATER MULTISTAGE HEAT PUMP FOR HIGH TEMPERATURE WATER PRODUCTION. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ITMI2010A001731A IT1401960B1 (en) | 2010-09-23 | 2010-09-23 | AIR / WATER MULTISTAGE HEAT PUMP FOR HIGH TEMPERATURE WATER PRODUCTION. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ITMI20101731A1 true ITMI20101731A1 (en) | 2012-03-24 |
| IT1401960B1 IT1401960B1 (en) | 2013-08-28 |
Family
ID=43738941
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ITMI2010A001731A IT1401960B1 (en) | 2010-09-23 | 2010-09-23 | AIR / WATER MULTISTAGE HEAT PUMP FOR HIGH TEMPERATURE WATER PRODUCTION. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| IT (1) | IT1401960B1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3852974A (en) * | 1971-12-03 | 1974-12-10 | T Brown | Refrigeration system with subcooler |
| US4149389A (en) * | 1978-03-06 | 1979-04-17 | The Trane Company | Heat pump system selectively operable in a cascade mode and method of operation |
| JPS6321453A (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-29 | 高橋 豊 | Air conditioner |
-
2010
- 2010-09-23 IT ITMI2010A001731A patent/IT1401960B1/en active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3852974A (en) * | 1971-12-03 | 1974-12-10 | T Brown | Refrigeration system with subcooler |
| US4149389A (en) * | 1978-03-06 | 1979-04-17 | The Trane Company | Heat pump system selectively operable in a cascade mode and method of operation |
| JPS6321453A (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-29 | 高橋 豊 | Air conditioner |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IT1401960B1 (en) | 2013-08-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10921030B2 (en) | Thermal energy system and method of operation | |
| CN101900455B (en) | Refrigerating apparatus | |
| US10767908B2 (en) | Cascading heat recovery using a cooling unit as a source | |
| WO2011041374A3 (en) | Cascade refrigeration system having at least one variable speed compressor | |
| US8931298B2 (en) | Air conditioner | |
| JP2013210159A (en) | Refrigeration device | |
| EP2488804B1 (en) | Heating device with irreversible thermodynamic cycle for heating installations having high delivery temperature | |
| EP2770276B1 (en) | Heat pump | |
| JP6040666B2 (en) | Heat pump system | |
| JP2013181736A (en) | Refrigerating apparatus for container | |
| KR20100059170A (en) | Heat pump storage system | |
| US11092369B2 (en) | Integrated suction header assembly | |
| KR20100059176A (en) | Storage system | |
| KR101310884B1 (en) | Hybrid cold and hot water generation system and method | |
| KR20100005734U (en) | Heat pump storage system | |
| ITMI20101731A1 (en) | AIR / WATER MULTISTAGE HEAT PUMP FOR THE PRODUCTION OF WATER WITH HIGH TEMPERATURE | |
| KR20100005735U (en) | storage system | |
| KR20060100795A (en) | Over cooling structure for heat pump type air conditioner | |
| CN204494786U (en) | For the production of the multi-staged air source heat pump of high-temperature-hot-water | |
| JP6223545B2 (en) | Refrigeration equipment | |
| JP2018096575A (en) | Freezer | |
| KR102581680B1 (en) | Outdoor unit of an air conditioner | |
| JP5474140B2 (en) | Refrigeration equipment | |
| CN105556219A (en) | Freezer | |
| JP2015152270A (en) | Refrigeration cycle device |