FR2933482A3

FR2933482A3 - Centrale frigorifique booster au co2 ou fluide similaire dont la circulation est monotube avec degivrage gaz chaud et recuperation d'energie

Info

Publication number: FR2933482A3
Application number: FR0803764A
Authority: FR
Inventors: Kevin Rohart
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-08

Abstract

Centrale frigorifique booster au réfrigérant CO2 ou fluide similaire , dont la circulation des fluides réfrigérant et frigoporteur se fait en mono tube série , avec dégivrage par gaz chaud également mono tube série , a condensation eau et air combinée , et comportant une récupération d'énergie pour application chauffage. L'invention concerne une centrale frigorifique booster dont la technique spéciale permet d'employer le fluide CO2 , NH3 ou R 123 ou tout autre fluide ayant des caractéristiques compatibles et intéressantes du point de vue énergétique et environnemental, dont la particularité est son circuit mono tube série tant en fluide froid, chaud et dégivrage , ceci allié a une condensation eau de forage et air ambiant combinée , l'emploi d'un désurchauffeur permet une exploitation chauffage. Elle est constituée d'un ensemble de compression booster , de vannes de décharge et de clapets de sens de circulation , de vannes by-pass , de vannes de fermeture , de régleurs de niveau, de bouteilles d'évaporation et d'évaporateurs ventilés ou non, d'un désurchauffeur , d'un condenseur a eau et d'un condenseur a air, d'une pompe de circulation d'une tuyauterie de dérivation , d'une armoire électrique et d'une régulation par API. Les centrales actuelles sont énergivores et utilisent des fluides ayant un GWP très élevé , cette centrale apporte une solution fiable , économique et non polluante pour l'emploi de fluides ayant un GWP faible ou nul et très particuliers tel que le CO2 le NH3 le R123 ou autres fluides intéressants du pont de vue énergétique et environnemental. Cette centrale est particulièrement destinée aux magasins de moyenne ou grades surfaces de vente de produits frais périssables a température positive ou négative , mais également dans l'industrie ou le maintient de températures d'air ou de fluide liquide est essentiel , de même que pour des applications de climatisation reversible et de chauffage a eau ou air.

Description

La présente invention concerne une centrale frigorifique employant le fluide CO 2 ou autre similaire , d'une façon originale , fiable ,

économique et dont les circuits sont mono tube série , la compression se fait en BOOSTER soit total ou partiel ou mono étagé , avec un dégivrage par gaz chaud très économique et performant , les centrales existantes emploient des fluides réfrigérants HCFC et HFC qui ont un effet désastreux sur notre environnement , le CO2 (GWP 1) a un très faible impact sur l'environnement pour ne pas dire nul , plus de 3000 fois moins que le plus nocif des fluides employé dans les centrales existantes .

Le circuit bi tube des centrales existantes oblige a employer une plus grande longueur de tube de gros diamètre en cuivre , ce montage coûte cher , la centrale présentée emploie du tube en acier , donc moins cher et surtout moins long de par les circuits mono tubes , et l'emploi d'une pompe de circulation réduit le diamètre des tubes ce qui accentue encore l'économie .

Le dégivrage par gaz chaud de par ses performances et sa souplesse , fait économiser les kilowatts nécessaires au dégivrage électrique couramment employé dans les installations existantes , la performance du dégivrage et sa gestion souple , permet également de diviser par 10 le nombre de dégivrage par semaine , le dégivrage par gaz chaud employé ne consomme aucune énergie supplémentaire , car les calories nécessaire au dégivrage proviennent de la charge thermique due a la réfrigération des autres postes et du réchauffement du condenseur .

Le CO2 nécessite afin d'obtenir une performance optimale qu'un sous refroidissement du fluide soit effectué , notre centrale comporte donc un sous refroidisseur très performant , original et compact , qui a fait d'ailleurs l'objet d'un dépôt de brevet séparé .

La centrale présentée est gérée par un automate programmable API afin d'optimiser au maximum ses performances , et de permettre la télégestion par l'intermédiaire d'une ligne téléphonique ou par intemet et l'impression sur papier des paramètres et résultats . Cette centrale a également la particularité de gérer l'ensemble des besoins du site et de permettre l'emploi de 1 a 4 températures différentes , même plus si besoin était , avec plus de sécurité de fiabilité et de performances que les centrales existantes .

Cette centrale peut fonctionner soit en compression BOOSTER en totale ou partielle ou classique mono étagée et ceci automatiquement comme il sera décris , grâce a une conception originale de la distribution des gaz de refoulement et d'aspiration et la gestion par API . L'été la condensation a eau de forage permet de limiter la température des gaz de refoulement a une valeur permettant de ne pas réduire le rendement a une valeur trop faible , le CO2 ayant une température critique beaucoup plus basse que la plupart des fluides Existant , une température de condensation élevée ferait baisser considérablement le rendement EER et le COP de cette centrale , la HP flottante grâce au condenseur a air l'hiver par temps froid , gérée par l'API , contribue également a ce rendement très élevé .

Le montage d'un désurchauffeur permet d'obtenir en sortie des températures de l'ordre de 50°C , ce qui rend possible malgré la température de compression basse , d'employer l'eau de refroidissement des gaz de surchauffe pour chauffer des locaux ou de l'eau chaude sanitaire , le CO2 ayant la particularité et l'avantage pour la récupération de l'énergie d'avoir dans sa phase de condensation un pourcentage élevé de surchauffe de l'ordre de 40 %, l'API contrôle également au moment opportun les température de condensation en fonction des besoins et du rendement souhaité , de plus l'API permet d'enregistrer ou de garder en mémoire les paramètres de cette centrale et de l'exploitation , afin de régler ou de contrôler en permanence celle ci afin d'obtenir et de maintenir a chaque instant les sécurités , un rendement et un fonctionnement optimum .

La construction compacte de cette centrale est également un atout pour sa commercialisation , sa fabrication est également facilitée et les temps de montage et de raccordement sur le site réduits au maximum , étant assemblée en totalité en atelier sa fiabilité et son étanchéité est assurée , comme il a été dis précédemment une fuite de gaz éventuelle n'a que peu d'incidence sur l'environnement , néanmoins toute perte de fluide est a éviter car ceci est synonyme de pannes et de perturbation dans le cycle d'exploitation , de plus bien que te CO2 soit un fluide courant et peu cher , le gaspillage est toujours synonyme de consommation d'énergie inutile , due a la mise en oeuvre et a la distribution de ce fluide , et également aux déplacements pour résorber la panne .

La centrale est également équipée d'un condenseur a air (G) ce qui permet les jours de grand froid quand les besoins le permettent de réduire considérablement la température de condensation et de sous refroidissement, sous certaines conditions de température la pompe de forage (F ) est arrêtée , les températures de condensation et de sous refroidissement sont gérées par (3) ce montage permet d'augmenter très sensiblement le EER et le COP et de réduire les consommations et les temps de marche , tout en conservant et même en améliorant les températures d'exploitation .

La pompe ( a) envoie le fluide refroidi finalement en (10) a l'évaporateur ( 5 -30) le ventilateur réchauffe la batterie et refroidis l'ambiance , le fluide réchauffé de quelques degrés passe par l'évaporateur ( 5 -25 ) puis en ( 5 -15 ) ou le même processus se produit , ensuite le fluide arrive en (5 - 5 ) sa température a augmenté mais l'écart est encore suffisant pour abaisser la température de l'ambiance , par la position de la vanne (13 ) le fluide passe dans l'évaporateur ( 7 ) ou sa température est amenée a -5 °C le fluide propulsé par la pompe (a) passe au travers des vannes (14-15-16 ) dont la direction est gérée par (3 ) il passe de ce fait dans ( 8 -9-10) et rejoint de nouveau a bonne température l'entrée de la pompe (a) et le cycle continue , la vitesse de la pompe , donc son débit de même que les températures des évaporateurs ( 7-8-9-10) et (5 ) sont contrôlés par l'API (3) la vitesse de rotation , donc le rendement volumétrique des compresseurs ( b ) est également géré par l'API ( 3) l'armoire électrique (4) gérée par l'API (3 ) sert de commande et de protection a l'ensemble des composants de cette centrale , les jonctions des tuyauteries sur le schéma N° 1 sont repérées par ( O) . Quand une ou plusieurs températures des postes , en cascade (5-30 a 5 -5 ) est satisfaisante l'API ( 3) change la direction du fluide au travers des vannes (13-14-15-16 ) vers la pompe ( a) afin d'acheminer le fluide a température adéquate aux évaporateurs (5) en demande de froid , cette particularité évite de refroidir les évaporateurs a une température trop basse , donc plus économiquement , les ventilateurs des évaporateurs non concernés par une demande de froid sont arrêtés , dans ces conditions le fluide ne fait que traverser l'évaporateur sans abaisser la température de l'enceinte considérée le tout géré par ( 3) .

Exemple , si seul l'évaporateur ( 5 -5 ) est en demande de froid les vanne (14 -15 - 16) des évaporateurs (8-9-10) se ferment , le fluide passe de ce fait par le tube de dérivation (C) vers la pompe (a) le fluide ne travers plus les évaporateurs (8-9-10) le même processus interviens pour chaque température de mandée par (3 ) qui ferme ou ouvre en alternance les vannes (14 a 16) et met en service les ventilateurs de ( 5-5 a 5-30) et contrôle la marche des compresseurs considérés (bl a b 4) suivant la température demandée et le poste en demande de froid , quand la demande de froid est totale le fluide refroidi traverse les évaporateurs ( 7 a 10 ) et ( 5 -30 a 5 - 5 ) et les vannes (13 a 16) sont ouvertes , comme décris précédemment , les compresseurs (b 1 a b 4) tournent en alternance . L'alimentation en cacade des évaporateurs ( 7-8-9-10 ) est faite par le refroidisseur de liquide bouteille tampon et son filtre ( 6) par l'intermédiaire de la vanne magnétique (12 ) qui est ouverte par ( 3 ) dés qu'il y a une demande de froid , le niveau de liquide des évaporateurs ( 7 a 10 ) est assuré par les régleurs de niveau mécaniques ou électroniques (11) .

En phase dégivrage la vanne (13) commandée par (3) dirige les gaz chauds venant de (2) en cacade vers les évaporateurs (5-5 a 5-30 ) la vanne (12 ) est ouverte dirigeant les gaz venant de ( G / 6 ) vers ( b 1) les gaz chauds dégivrent a mesure les évaporateurs ( 5 ) du plus chaud au plus froid , dés que la température de l'évaporateur a atteint une température supérieure a l'ambiance de l'enceinte a refroidir le ventilateur est arrêté afin de ne pas réchauffer les produits , le tout est géré par (3) la pompe (a) est a l'arrêt les clapets (27 et 28 ) empêchent les gaz de migrer vers (7-8-9-10) les gaz refroidis passent par la vanne (17) et retournent en ( G ) pour y être réchauffés et alimenter le compresseur (lai) les compresseurs (b2-b3-b4 ) et les vannes (14-15-16 ) et les températures de dégivrage sont gérées par (3) le cycle continue tant que tous les évaporateurs ne sont pas dégivrés en totalité , quand le cycle de réfrigération

recommence les ventilateurs des enceintes considérées ne tournent pas tant que la température des évaporateurs (5) n'est pas descendue de 5°C au dessous de l'ambiance que ces évaporateurs sont destinés a refroidir . La phase de compression également gérée par (3) peut fonctionner en BOOSTER total ou partiel ou en mono étagé .

En phase BOOSTER total , les gaz du compresseur (b4) passent par la vanne (25) ouverte par (3) et sont injectés dans l'aspiration de (b3) qui envoie ses gaz au travers de (24) dans l'aspiration de (b2) qui passe ses gaz au travers de (23) vers l'aspiration de (bl) qui lui comprime la totalité des gaz dans (2) , dans cette phase les clapets (20-21-22 ) sollicités a contre sens ne laissent pas passer les gaz de compression , après enlèvement en (2 ) de la chaleur de surchauffe les gaz désurchauffés passent en (1) qui condense les gaz et les amène en phase liquide pour leur exploitation en passant éventuellement par temps froid par ( G) , le tout toujours géré par (3) .

En phase BOOSTER partielle l'API (3) ouvre ou ferme alternativement les vannes de dérivation (23-24-25) en fonction des besoins et des impératifs de rendement et de maintient des températures de l'exploitation , de ce fait les gaz comprimés passent alternativement par les vannes (23-24-25) ou les clapets (20-21-22) .

En phase mono étagée toutes les vannes ( 23-24-25) sont fermées et la totalité des gaz comprimés passent par les clapets ( 20-21-22) . La condensation se fait par la circulation de l'eau du forage ( E) refoulée par la pompe (F ) au travers de (1) et de (2 ) elle retourne réchauffée au forage de rejet ( D) la vanne ( 26 ) est ouverte avec ou non le condenseur ( G) , le tout est géré par (3) .

En phase chauffage ( C) la vanne ( 26 ) étant fermée l'eau véhiculée par le circulateur de l'exploitation , hors sujet , revient refroidie et passe au travers de (19) et le court circuit est empêché par (18 ) réchauffée elle repart vers (C ) pour l'exploitation . Cette centrale frigorifique de par sa conception et sa gestion entièrement électronique pointue , son économie de mise en oeuvre et d'exploitation et son très faible impact sur l'environnement , ne peut que s'imposer dans le contexte actuel d'économie d'énergie et de respect de l'environnement , de par la multiplicité de ses points forts , elle sera facilement commercialisable aussi bien dans les grandes ou moyenne surfaces de vente , que dans l'industrie de même qu'a l'exportation .

Claims

REVENDICATIONS1 Centrale frigorifique destinée au refroidissement d'air ou de liquides a températures positives et négatives , caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit de compression pouvant automatiquement travailler en booster total ou partiel ou en mono étagé en fonction des paramètres de l'API, et que pour le refroidissement des fluides frigorigènes et frigoporteur et également pour le dégivrage par gaz chaud elle comporte un circuit mono tube série avec pompe de liquide , tout en employant le fluide CO2 ou le NH3 ou tout autre gaz intéressant du point de vue énergétique ou environnemental , la condensation et le sous refroidissement se faisant a eau a air ou combinée , avec exploitation de l'énergie récupérée pour chauffage . 2 .Dispositif selon la revendication 1 caractérisée en ce que le circuit de refroidissement du fluide frigorigène ( 6 /12 / Il/ 7 / 14 / 1 l /8 / 15 /11 / 9 /16 / 1 l / 10 / 27 / a) est monotube série . 3 Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce que le circuit f igoporteur ( a / 5-30 / 5-25 / 5-15 / 5-5 / 13) est mono tube série 4 Dispositif selon la revendication 1 ou 2 ou 3 en ce que le circuit de dégivrage 2/ 13 /5-5/5-15/5-25/5-30/ 17/G/6/ 12/11/7/6/bl ) est mono tube série. 5 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de condensation (E / F / 18 / 1 / 2 /26 / D) et sous refroidissement (17 / G / 6 / 12 ) est également monotube série . 6 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de compression(bl / b2 / b3 / b4 / 20 / 21 / 22 / 23 / 24 / 25) peut travailler en booster total ou partiel et en mono étagé automatiquement . 7 Dispositif selon la revendication 1 et 6 caractérisé en ce que en cas de pannes ou d'arrêt de n'importe lequel des compresseurs (bl / b2 / b3 / b4 ) ou des vannes23 / 24 / 25) le circuit s'adapte automatiquement par l'intermédiaire des clapets (20 / 21 / 22 / 23 le tout géré par (

3 ) de même que les températures de la même façon , avec des priorités et une adaptation de la puissance totale. 8 Dispositif selon la revendication 1 et 5 en ce que l'emploi d'un désurchauffeur ( 2 ) permet d'exploiter un circuit de chauffage (19 / 26 / C) . 9 Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le circuit de condensation est a eau de forage ou air et combiné (E / F / 18 / 1 / 2 / 26 / D / 17 / G/6/12 ) 10 Dispositif selon la revendication 1 et 2 caractérisée en ce que le circuit de fluide frigorigène froid possède des dérivations (14 ou 15 ou 16 vers C / 28 / a ) 11 Dispositif selon la revendication 1 et les autres caractérisée en ce qu'elle comporte un API de gestion intégrale ( 3 )