EP1970649A1 - Device for adjusting the subcooling of the coolant downstream from the condenser of a refrigeration system and system including this device - Google Patents

Device for adjusting the subcooling of the coolant downstream from the condenser of a refrigeration system and system including this device Download PDF

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EP1970649A1
EP1970649A1 EP07447020A EP07447020A EP1970649A1 EP 1970649 A1 EP1970649 A1 EP 1970649A1 EP 07447020 A EP07447020 A EP 07447020A EP 07447020 A EP07447020 A EP 07447020A EP 1970649 A1 EP1970649 A1 EP 1970649A1
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EP
European Patent Office
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condenser
pressure
installation according
refrigerant
subcooling
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07447020A
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French (fr)
Inventor
Patrick Keutgen
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Navitas Co Ltd
Original Assignee
Navitas Co Ltd
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Filing date
Publication date
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    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F25B49/027—Condenser control arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
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    • F25B2400/0403—Refrigeration circuit bypassing means for the condenser
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    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves

Definitions

  • the present invention relates to the technical field of refrigeration, refrigeration or air conditioning installations, using the mechanical compression of a refrigerant fluid. More particularly, the invention relates to installations comprising, schematically, successive main organs communicating with one another by means of pipes for carrying out a thermodynamic cycle, these elements being of the compressor, condenser, expander and evaporator type, with, optionally, one or more liquid refrigerant tanks and / or one or more liquid refrigerant pumps as well as the usual components such as valves, filters, heat exchangers, etc.
  • the compressor converts the low-pressure refrigerant vapors to its entry into high pressure and high temperature vapors at its outlet.
  • the condenser is a heat exchanger operating at high pressure, which cools and condenses the refrigerant.
  • the coolant transfers its heat to the ambient environment, generally to a cooling fluid (for example water or air).
  • the regulator is a device for expanding the high pressure to the low pressure through which the refrigerant, in the form of a liquid or a liquid-gas mixture, flows towards the evaporator.
  • the evaporator is a heat exchanger operating at low pressure and evaporating the refrigerant by absorbing heat in the environment.
  • the evaporator is usually placed in the chamber to be cooled (air) or still cools a liquid. It is at this level that there is cold production. At the outlet of the evaporator, the fluid is vaporized and at low pressure. It goes back to the compressor and the cycle is complete.
  • FIG. 1 An exemplary operating cycle as described above is shown in a simplified manner on the figure 1 with R404A as refrigerant, for an evaporation temperature of -15 ° C, a suction gas superheat of 20 ° C, a condensation temperature of 40 ° C and a subcooling of 13 ° C.
  • Point B corresponds to the output of the compressors.
  • the horizontal between points B and C corresponds to the condenser.
  • point C represents the liquid refrigerant reservoir.
  • Subcooling is defined as the difference in temperature (typically 4 to 7 ° C) of the refrigerant in the liquid state with respect to the condensation temperature, at a given pressure. Subcooling is measured in the liquid after the condenser and before entering the expander.
  • the point C Compared to the liquid saturated at the same pressure, the point C has a lower enthalpy, which is translated by a temperature below the saturation temperature is subcooling.
  • the superheating of the steam, at the outlet of the evaporator and at the inlet of the compressor, is the temperature difference of the steam with respect to the boiling temperature, at a given pressure.
  • This type of installation comprises, for example, a member 4A, 4B guaranteeing a preset minimum pressure at the output of the compressors 1 (or the condenser) and a member 5A, 5B allowing the bypass (or bypass) 5 of the condenser 2 by the hot gases to the liquid coolant tank 3.
  • This bypass 5 is returned operable either when the pressure difference between the output of the compressors 1 and the tank 3 exceeds a preset value, or when the pressure in the tank 3 falls below a preset value.
  • a non-return valve 6 between the outlet of the condenser 2 and the hot gas injection 5A, 5B, this mechanism guarantees a minimum pressure to the tank 3.
  • the control members are not continuously controlled in this meaning that the setpoints (minimum pressure tank 3 or pressure difference between the output of the compressors 1 and the tank 3 for example) are set manually or not adjustable.
  • Another existing system uses the same principle but it controls the pressurization of the tank on the basis of the information provided by a "detector" 8B of liquid refrigerant (see Fig. 4 ).
  • the hot gas bypass is actuated when the detector 8B identifies vapor and not liquid.
  • the detector 8B is known from the patent US Patent 6,145,332 and it is above the inlet of a liquid refrigerant pump 7 at a height corresponding to the minimum net positive suction head (NPSH ) value required for the correct suction of the pump 7, without risk of cavitation. Thanks to the height between the detector 8B and the suction point of the pump 7, this system ensures the desired subcooling at this point.
  • NPSH minimum net positive suction head
  • This system requires a certain height between the condenser 2 and the inlet of the pump or pumps 7.
  • This system uses a member 8A causing a permanent pressure drop between the inlet and the outlet of the condenser 2, which is penalizing the point energetic view during all the time when the pressure drop is not necessary.
  • this system operates with a liquid reservoir 3 in "expansion vessel”.
  • the present invention aims to provide a method that makes it possible to overcome the disadvantages of the state of the art.
  • the invention aims to overcome the aforementioned limitations, such as the requirement of a determined height between the condenser and the point where the subcooling is required, a loss of pressure caused to the condenser permanently or a pressure minimum output compressor permanently maintained.
  • the invention aims to obtain control or continuous control of subcooling.
  • the invention also aims to achieve better operation of the regulators and evaporators by reducing the phenomenon of "flashgaz", as well as energy savings at the compressor by the use of a liquid refrigerant pump.
  • the figures 1 , already mentioned, and 2 represent enthalpic diagrams (logarithm of refrigerant pressure as a function of enthalpy) with the operating points customary for refrigeration installations according to the state of the art.
  • the figure 3 schematically represents the control of minimum pressure at the liquid refrigerant tank, in a plant according to the state of the art.
  • the figure 4 schematically represents the control of minimum pressure at the liquid refrigerant reservoir on the basis of the measurement of the presence of liquid refrigerant at a defined height above the suction of the pump, according to the state of the art.
  • the figure 5 schematically represents the control of the pressure downstream of the condenser, without liquid refrigerant pump, according to a first preferred embodiment of the present invention.
  • the figure 6 schematically shows the control of the pressure downstream of the condenser, with liquid refrigerant pump and desuperheating of the gases leaving the compressors, according to a second preferred embodiment of the present invention.
  • the figure 7 represents a diagram of the type of that of the figure 1 and 2 but for operation corresponding to the present invention.
  • the invention is not limited to the embodiments shown diagrammatically in the Figures 5 and 6 .
  • the skilled person will readily understand that it applies to all facilities according to the state of the art, with their usual features, and their variants.
  • the invention is not limited by the spatial arrangement described above of the components relative to each other (for example when the condenser is at the same height as the compressors and / or the pump or pumps) .
  • the types of compressors, condensers, expansion valves, evaporators or pumps mentioned in the claims are given for information only and can not in any way limit the perception that the skilled person may have of the invention in any its generality.
  • the principle of the invention is to control separately, continuously and automatically the condensation pressure, by variation of the mass flow rate and / or the temperature of the cooling fluid, and the pressure downstream of the condenser.
  • controlling the pressure downstream of the condenser thus also makes it possible to control the subcooling, object of the present invention.
  • the control is moreover carried out on the basis of a "continuous" measurement, as opposed to a control based on one or more setpoint (s) set manually.
  • subcooling could be measured by pressure differential between the two ends of the height between the condenser and the inlet of the pump or pumps.
  • the present invention is of particular interest since it makes it possible to guarantee the minimum NPSH required for the suction of one or more liquid refrigerant pumps placed between the liquid refrigerant reservoir and the expansion valve (s) (not shown).
  • the figure 5 shows the control of the pressure downstream of the condenser, in a version without liquid refrigerant pump, according to a first preferred embodiment of the invention.
  • the figure 6 shows the control of the pressure downstream of the condenser, in a version with liquid refrigerant pump and desuperheating of the gases leaving the compressors, according to a second preferred embodiment of the invention.
  • the refrigerant leaving the compressors 1 is desuperheated by the injection of pressurized liquid refrigerant. This desuperheating is not strictly necessary for the application of the present invention (see Fig. 5 ), but it is useful for two reasons. Firstly, it improves the performance of the condenser, and secondly, it limits the maximum enthalpy intake of the refrigerant injected into the liquid reservoir.
  • Part of the desuperheated gases can be sent directly to the liquid reservoir 3 to ensure the pressurization via the bypass 5 of the condenser 2.
  • This bypass 5 is equipped with a controlled valve 5A, 5B.
  • a controlled valve 4A, 4B On the main circuit, downstream from the bypass 5 outlet to the condenser 2, a controlled valve 4A, 4B provides the minimum required pressure output of the compressors, when necessary.
  • the desuperheated gases are then condensed in the condenser 2, whose exchange surface is better used thanks to the previous desuperheating and the control of the waterlogging.
  • the pressure of the desuperheated gases at the outlet of the compressors 1 is controlled by the piloted valve 4A, 4B (see Fig. 6 ).
  • this valve 4A opens or closes to ensure a pressure equal to the pressure increased saturation of the minimum required subcooling and a safety margin.
  • This control ensures that the compressors 1 continuously provide the required operating pressure with sufficient subcooling.
  • the regulation of the condensation pressure is ensured by the modulation of the mass flow rate and / or the temperature of the cooling fluid.
  • the coolant mass flow rate is kept to its maximum and / or its temperature is kept to a minimum unless the condensing pressure falls below a predefined lower limit. This mass flow rate is also reduced if the power consumption it generates on the one hand, the fans and / or pumps, is greater than the savings it generates on the other hand (compressors).
  • the controlled valve 5A, 5B on the desuperheated gas bypass 5 is controlled according to a subcooling measurement. According to this measured, it opens more or less and injects more or less non-condensed refrigerant.
  • this injection directly increases the pressure of the liquid reservoir 3 and, indirectly, the pressure at the outlet of the condenser 2.
  • the overpressure to the liquid reservoir corresponds to the desired increase in the sub-flow. cooling.
  • the openings / closures of the valves 4A and 5A can be controlled by anticipating these stops / starts. In practice, this can for example be done using timers on starts / stops, which gives a delay to the valves to act in advance.
  • the control of the pressure at the output of the compressors 1 makes it possible to minimize it as soon as the operating conditions allow it, which represents an energetic gain in the compressors.
  • the system can also be used when the system is restarted, to ensure sufficient pressurization of the refrigerant tank.
  • a temporary "source" of pressure other than the gaseous refrigerant at the compressor outlet can be used to pressurize the refrigerant downstream of the condenser.
  • the opening of the valve 5A and the closing of the non-return valve 6 downstream of the condenser 2 make it possible to guarantee this same pressure to the liquid refrigerant reservoir.
  • the operating point therefore does not descend from C to C ', but remains at point C ".
  • valves 4A and 5A are crucial. One can even consider anticipating their closure to ensure proper operation.
  • the desired subcooling i.e. the distance between the point C '' and the saturation curve on a horizontal line, is reached even when the condenser is temporarily at a lower pressure (transient regime).

Abstract

The installation has a condenser (2) with a bypass (5) that passes gas towards liquid coolant reservoir (3). Controlled valves (4a, 4b) are arranged on a main duct between the bypass and the condenser, where the bypass has other controlled valves (5a, 5b). An anti-return valve (6) is arranged between an outlet of the condenser and a liquid cooling injection (9). The valves (4a, 4b, 5a, 5b) permit to automatically and continuously regulate condensation pressure of coolant fluid and pressure of the fluid in downstream of the condenser following sub-cooling.

Description

Objet de l'inventionObject of the invention

La présente invention relève du domaine technique des installations frigorifiques, de réfrigération ou de conditionnement d'air, utilisant la compression mécanique d'un fluide réfrigérant. Plus particulièrement, l'invention concerne les installations comprenant, d'une façon schématique, des organes principaux successifs communiquant entre eux par des tuyauteries pour réaliser un cycle thermodynamique, ces organes étant de type compresseur, condenseur, détendeur et évaporateur, avec, optionnellement, un ou plusieurs réservoirs de réfrigérant liquide et/ou une ou plusieurs pompes de réfrigérant liquide ainsi que les composants habituels tels que vannes, filtres, échangeurs de chaleur, etc.The present invention relates to the technical field of refrigeration, refrigeration or air conditioning installations, using the mechanical compression of a refrigerant fluid. More particularly, the invention relates to installations comprising, schematically, successive main organs communicating with one another by means of pipes for carrying out a thermodynamic cycle, these elements being of the compressor, condenser, expander and evaporator type, with, optionally, one or more liquid refrigerant tanks and / or one or more liquid refrigerant pumps as well as the usual components such as valves, filters, heat exchangers, etc.

Etat de la techniqueState of the art

Il est connu que, dans les installations frigorifiques usuelles précitées, le compresseur transforme les vapeurs de fluide réfrigérant à basse pression à son entrée en vapeurs à haute pression et haute température à sa sortie. Le condenseur est un échangeur de chaleur fonctionnant à haute pression, qui refroidit et condense le fluide réfrigérant. Le fluide réfrigérant cède sa chaleur au milieu ambiant, généralement à un fluide de refroidissement (par exemple eau ou air). Le détendeur est un dispositif de détente de la haute pression vers la basse pression au travers duquel le fluide frigorigène, sous forme d'un liquide ou d'un mélange liquide-gaz, s'écoule vers l'évaporateur. L'évaporateur est un échangeur de chaleur fonctionnant à basse pression et qui évapore le fluide réfrigérant en absorbant de la chaleur dans le milieu ambiant. L'évaporateur est généralement placé dans l'enceinte à refroidir (air) ou encore refroidit un liquide. C'est à ce niveau qu'il y a production de froid. A la sortie de l'évaporateur, le fluide est vaporisé et à faible pression. Il retourne au compresseur et le cycle est bouclé.It is known that, in the aforementioned refrigeration installations, the compressor converts the low-pressure refrigerant vapors to its entry into high pressure and high temperature vapors at its outlet. The condenser is a heat exchanger operating at high pressure, which cools and condenses the refrigerant. The coolant transfers its heat to the ambient environment, generally to a cooling fluid (for example water or air). The regulator is a device for expanding the high pressure to the low pressure through which the refrigerant, in the form of a liquid or a liquid-gas mixture, flows towards the evaporator. The evaporator is a heat exchanger operating at low pressure and evaporating the refrigerant by absorbing heat in the environment. The evaporator is usually placed in the chamber to be cooled (air) or still cools a liquid. It is at this level that there is cold production. At the outlet of the evaporator, the fluid is vaporized and at low pressure. It goes back to the compressor and the cycle is complete.

Un exemple de cycle de fonctionnement tel que décrit ci-dessus est représenté de façon simplifiée sur la figure 1, avec le R404A comme réfrigérant, pour une température d'évaporation de -15°C, une surchauffe des gaz à l'aspiration de 20°C, une température de condensation de 40°C et un sous-refroidissement de 13°C. Le point B correspond à la sortie des compresseurs. L'horizontale entre les points B et C correspond au condenseur. Enfin, le point C représente le réservoir de réfrigérant liquide.An exemplary operating cycle as described above is shown in a simplified manner on the figure 1 with R404A as refrigerant, for an evaporation temperature of -15 ° C, a suction gas superheat of 20 ° C, a condensation temperature of 40 ° C and a subcooling of 13 ° C. Point B corresponds to the output of the compressors. The horizontal between points B and C corresponds to the condenser. Finally, point C represents the liquid refrigerant reservoir.

Le sous-refroidissement est défini comme la différence de température (typiquement de 4 à 7°C) du réfrigérant à l'état liquide par rapport à la température de condensation, à une pression donnée. Le sous-refroidissement est mesuré dans le liquide après le condenseur et avant l'entrée dans le détendeur.Subcooling is defined as the difference in temperature (typically 4 to 7 ° C) of the refrigerant in the liquid state with respect to the condensation temperature, at a given pressure. Subcooling is measured in the liquid after the condenser and before entering the expander.

Dans le diagramme enthalpie - log pression, représenté sur la figure 1, la distance, sur une ligne horizontale (à pression constante), entre la courbe de saturation et le point C, situé dans la zone liquide, est une image du sous-refroidissement. Par rapport au liquide saturé à même pression, le point C a une enthalpie inférieure, ce qui se traduit par une température inférieure à la température de saturation, c'est le sous-refroidissement.In the enthalpy - log pressure diagram, represented on the figure 1 the distance, on a horizontal line (at constant pressure), between the saturation curve and the point C, located in the liquid zone, is an image of the subcooling. Compared to the liquid saturated at the same pressure, the point C has a lower enthalpy, which is translated by a temperature below the saturation temperature is subcooling.

Par ailleurs, la surchauffe de la vapeur, à la sortie de l'évaporateur et à l'entrée du compresseur, est la différence de température de la vapeur par rapport à la température d'ébullition, à une pression donnée.On the other hand, the superheating of the steam, at the outlet of the evaporator and at the inlet of the compressor, is the temperature difference of the steam with respect to the boiling temperature, at a given pressure.

D'une façon générale, l'état de l'art (Le Pohlmann : Manuel technique du froid, W. Maake et al., page 825) indique que la régulation d'un condenseur peut s'effectuer :

  • soit par engorgement partiel en liquide du condenseur ;
  • soit par variation du débit-masse de fluide de refroidissement.
In general, the state of the art ( Le Pohlmann: Technical manual of cold, W. Maake et al., Page 825) indicates that the regulation of a condenser can be carried out:
  • either by partial engorgement in liquid of the condenser;
  • or by variation of the coolant mass flow rate.

Dans de telles installations, il peut être utile de réguler ou piloter ou contrôler le sous-refroidissement du réfrigérant liquide, que ce soit, par exemple, pour éviter le phénomène de vaporisation partielle de réfrigérant (phénomène dit de « flashgas ») en amont des détendeurs, par exemple à cause des pertes de charge dans les conduites de réfrigérant liquide, ou encore pour assurer un sous-refroidissement minimum à l'entrée de la ou des pompes de réfrigérant liquide.In such installations, it may be useful to regulate or control or control the subcooling of the liquid refrigerant, whether, for example, to avoid the phenomenon of partial vaporization of refrigerant (phenomenon known as "flashgas") upstream of the refrigerant. regulators, for example because of pressure drops in the liquid refrigerant lines, or to ensure minimum subcooling at the inlet of the liquid refrigerant pump or pumps.

Sur certaines des installations précitées, il existe un mécanisme de pressurisation du réservoir de réfrigérant liquide 3 qui intervient lorsque la pression de ce réservoir descend ponctuellement en dessous d'une valeur préréglée (voir Fig. 3).On some of the aforementioned installations, there is a pressurizing mechanism of the liquid refrigerant reservoir 3 which intervenes when the pressure of this tank drops punctually below a preset value (see Fig. 3 ).

Ce type d'installation comprend, par exemple, un organe 4A, 4B garantissant une pression minimale préréglée en sortie des compresseurs 1 (ou du condenseur) et un organe 5A, 5B permettant le by-pass (ou dérivation) 5 du condenseur 2 par les gaz chauds vers le réservoir de réfrigérant liquide 3. Ce by-pass 5 est rendu opérationnel soit lorsque la différence de pression entre la sortie des compresseurs 1 et le réservoir 3 dépasse une valeur prédéfinie, soit lorsque la pression dans le réservoir 3 descend sous une valeur préréglée. Grâce à un clapet anti-retour 6 entre la sortie du condenseur 2 et l'injection des gaz chauds 5A, 5B, ce mécanisme garantit une pression minimum au réservoir 3. Dans ce mécanisme, les organes de contrôle ne sont pas pilotés en continu dans ce sens que les consignes (de pression minimum au réservoir 3 ou de différence de pression entre la sortie des compresseurs 1 et le réservoir 3 par exemple) sont réglées manuellement ou non réglables.This type of installation comprises, for example, a member 4A, 4B guaranteeing a preset minimum pressure at the output of the compressors 1 (or the condenser) and a member 5A, 5B allowing the bypass (or bypass) 5 of the condenser 2 by the hot gases to the liquid coolant tank 3. This bypass 5 is returned operable either when the pressure difference between the output of the compressors 1 and the tank 3 exceeds a preset value, or when the pressure in the tank 3 falls below a preset value. Thanks to a non-return valve 6 between the outlet of the condenser 2 and the hot gas injection 5A, 5B, this mechanism guarantees a minimum pressure to the tank 3. In this mechanism, the control members are not continuously controlled in this meaning that the setpoints (minimum pressure tank 3 or pressure difference between the output of the compressors 1 and the tank 3 for example) are set manually or not adjustable.

Un autre système existant reprend le même principe mais il pilote la pressurisation du réservoir sur base de l'information fournie par un « détecteur » 8B de réfrigérant liquide (voir Fig. 4). Le by-pass 5 des gaz chauds est actionné lorsque le détecteur 8B identifie de la vapeur et non du liquide. Le détecteur 8B est connu du brevet US-A-6,145,332 et il se trouve au-dessus de l'entrée d'une pompe de réfrigérant liquide 7 à une hauteur correspondant à la valeur de NPSH (pour net positive suction head) minimale requise à l'aspiration correcte de la pompe 7, sans risque de cavitation. Grâce à la hauteur entre le détecteur 8B et le point d'aspiration de la pompe 7, ce système permet de garantir le sous-refroidissement voulu en ce point.Another existing system uses the same principle but it controls the pressurization of the tank on the basis of the information provided by a "detector" 8B of liquid refrigerant (see Fig. 4 ). The hot gas bypass is actuated when the detector 8B identifies vapor and not liquid. The detector 8B is known from the patent US Patent 6,145,332 and it is above the inlet of a liquid refrigerant pump 7 at a height corresponding to the minimum net positive suction head (NPSH ) value required for the correct suction of the pump 7, without risk of cavitation. Thanks to the height between the detector 8B and the suction point of the pump 7, this system ensures the desired subcooling at this point.

Ce système requiert une certaine hauteur entre le condenseur 2 et l'entrée de la ou des pompes 7. Ce système utilise un organe 8A provoquant une perte de charge permanente entre l'entrée et la sortie du condenseur 2, ce qui est pénalisant du point de vue énergétique pendant tout le temps où la chute de pression n'est pas nécessaire. Finalement, ce système fonctionne avec un réservoir de liquide 3 en « vase d'expansion ».This system requires a certain height between the condenser 2 and the inlet of the pump or pumps 7. This system uses a member 8A causing a permanent pressure drop between the inlet and the outlet of the condenser 2, which is penalizing the point energetic view during all the time when the pressure drop is not necessary. Finally, this system operates with a liquid reservoir 3 in "expansion vessel".

Buts de l'inventionGoals of the invention

La présente invention vise à fournir un procédé qui permette de s'affranchir des inconvénients de l'état de la technique.The present invention aims to provide a method that makes it possible to overcome the disadvantages of the state of the art.

Notamment, l'invention vise à remédier aux limitations précitées, telles que l'exigence d'une hauteur déterminée entre le condenseur et le point où le sous-refroidissement est requis, une perte de charge provoquée au condenseur de façon permanente ou encore une pression minimale en sortie des compresseurs maintenue de façon permanente.In particular, the invention aims to overcome the aforementioned limitations, such as the requirement of a determined height between the condenser and the point where the subcooling is required, a loss of pressure caused to the condenser permanently or a pressure minimum output compressor permanently maintained.

En particulier, l'invention vise à obtenir un pilotage ou contrôle continu du sous-refroidissement.In particular, the invention aims to obtain control or continuous control of subcooling.

L'invention vise aussi à réaliser un meilleur fonctionnement des détendeurs et évaporateurs par la diminution du phénomène de « flashgaz », ainsi que des économies d'énergie au niveau du compresseur par l'utilisation d'une pompe de réfrigérant liquide.The invention also aims to achieve better operation of the regulators and evaporators by reducing the phenomenon of "flashgaz", as well as energy savings at the compressor by the use of a liquid refrigerant pump.

Principaux éléments caractéristiques de l'inventionMain characteristic elements of the invention

La présente invention, selon les termes de la revendication indépendante 1, se rapporte à une installation de réfrigération comprenant un fluide réfrigérant circulant dans une tuyauterie reliant successivement tout ou partie des équipements suivants :

  • au moins un compresseur ;
  • au moins un condenseur ;
  • au moins un réservoir de réfrigérant liquide ;
  • un évaporateur ou une pluralité d'évaporateurs montés en parallèle, avec leurs organes de détente respectifs ;
  • les composants habituels nécessaires au bon fonctionnement tels que clapets anti-retour, vannes, filtres, etc. ;
  • optionnellement, au moins une pompe de réfrigérant liquide ;
  • optionnellement, un système de régulation de la pression du fluide en aval de la ou des pompes,
caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réguler de façon distincte, continue et automatique, d'une part, la pression de condensation du fluide réfrigérant et d'autre part, la pression de celui-ci en aval du condenseur, et par suite le sous-refroidissement.The present invention, according to the terms of independent claim 1, relates to a refrigeration installation comprising a refrigerant circulating in a pipe connecting successively all or part of the following equipment:
  • at least one compressor;
  • at least one condenser;
  • at least one liquid refrigerant reservoir;
  • an evaporator or a plurality of evaporators connected in parallel, with their respective expansion members;
  • the usual components necessary for proper operation such as check valves, valves, filters, etc. ;
  • optionally, at least one liquid refrigerant pump;
  • optionally, a system for regulating the pressure of the fluid downstream of the pump or pumps,
characterized in that it comprises means for separately, continuously and automatically regulating, on the one hand, the condensing pressure of the coolant and, on the other hand, the pressure thereof downstream of the condenser, and by following the subcooling.

Des formes d'exécution particulières de l'invention sont décrites dans les revendications dépendantes 2 à 21.Particular embodiments of the invention are described in dependent claims 2 to 21.

Brève description des figuresBrief description of the figures

Les figures 1, déjà mentionnée, et 2 représentent des diagrammes enthalpiques (logarithme de la pression de fluide réfrigérant en fonction de l'enthalpie) avec les points de fonctionnement usuels pour des installations frigorifiques selon l'état de la technique.The figures 1 , already mentioned, and 2 represent enthalpic diagrams (logarithm of refrigerant pressure as a function of enthalpy) with the operating points customary for refrigeration installations according to the state of the art.

La figure 3, déjà mentionnée, représente schématiquement le pilotage de pression minimale au réservoir de réfrigérant liquide, dans une installation selon l'état de la technique.The figure 3 , already mentioned, schematically represents the control of minimum pressure at the liquid refrigerant tank, in a plant according to the state of the art.

La figure 4, déjà mentionnée, représente schématiquement le pilotage de pression minimale au réservoir de réfrigérant liquide sur base de la mesure de la présence de réfrigérant liquide à une hauteur définie au-dessus de l'aspiration de la pompe, selon l'état de la technique.The figure 4 , already mentioned, schematically represents the control of minimum pressure at the liquid refrigerant reservoir on the basis of the measurement of the presence of liquid refrigerant at a defined height above the suction of the pump, according to the state of the art.

La figure 5 représente schématiquement le pilotage de la pression en aval du condenseur, sans pompe de réfrigérant liquide, selon une première forme d'exécution préférée de la présente invention.The figure 5 schematically represents the control of the pressure downstream of the condenser, without liquid refrigerant pump, according to a first preferred embodiment of the present invention.

La figure 6 représente schématiquement le pilotage de la pression en aval du condenseur, avec pompe de réfrigérant liquide et désurchauffe des gaz sortant des compresseurs, selon une deuxième forme d'exécution préférée de la présente invention.The figure 6 schematically shows the control of the pressure downstream of the condenser, with liquid refrigerant pump and desuperheating of the gases leaving the compressors, according to a second preferred embodiment of the present invention.

La figure 7 représente un diagramme du type de celui de la figure 1 et 2, mais pour un fonctionnement correspondant à la présente invention.The figure 7 represents a diagram of the type of that of the figure 1 and 2 but for operation corresponding to the present invention.

L'invention n'est pas limitée aux modalités d'exécution représentées schématiquement sur les figures 5 et 6. L'homme de métier comprendra aisément qu'elle s'applique à toutes les installations selon l'état de la technique, avec leurs fonctionnalités habituelles, ainsi qu'à leurs variantes. En particulier, l'invention n'est pas limitée par la disposition spatiale décrite ci-dessus des composants les uns par rapport aux autres (par exemple lorsque le condenseur est à la même hauteur que les compresseurs et/ou que la ou les pompes). En particulier, les types de compresseurs, condenseurs, détendeurs, évaporateurs ou pompes mentionnés dans les revendications ne sont donnés qu'à titre purement indicatif et ne sauraient en rien limiter la perception que peut avoir l'homme de métier de l'invention dans toute sa généralité.The invention is not limited to the embodiments shown diagrammatically in the Figures 5 and 6 . The skilled person will readily understand that it applies to all facilities according to the state of the art, with their usual features, and their variants. In particular, the invention is not limited by the spatial arrangement described above of the components relative to each other (for example when the condenser is at the same height as the compressors and / or the pump or pumps) . In particular, the types of compressors, condensers, expansion valves, evaporators or pumps mentioned in the claims are given for information only and can not in any way limit the perception that the skilled person may have of the invention in any its generality.

Description détaillée de l'inventionDetailed description of the invention

Le principe de l'invention est de contrôler distinctement, continûment et automatiquement la pression de condensation, par variation du débit-masse et/ou de la température du fluide de refroidissement, et la pression en aval du condenseur.The principle of the invention is to control separately, continuously and automatically the condensation pressure, by variation of the mass flow rate and / or the temperature of the cooling fluid, and the pressure downstream of the condenser.

Le pilotage de la pression en aval du condenseur a un double effet sur le sous-refroidissement du réfrigérant liquide :

  • un effet direct, dans la mesure où une augmentation/diminution de la pression en aval du condenseur induit une augmentation/diminution instantanée du sous-refroidissement du réfrigérant liquide en cet endroit. Ainsi, comme on peut le constater sur le diagramme enthalpique de la figure 2, par exemple une diminution de la pression du point C vers le point C' (à enthalpie constante en phase liquide) entraîne une diminution du sous-refroidissement, représenté par la distance entre les points C, C' respectivement, et la courbe de saturation sur une ligne horizontale. Si en pratique l'enthalpie ne reste pas exactement constante entre les points C et C', le principe reste le même et le sous-refroidissement diminue lorsque la pression du point C diminue, toutes autres conditions extérieures restant égales ;
  • un effet indirect dans la mesure où une augmentation/diminution de la pression en aval du condenseur entraîne une augmentation/diminution de l'engorgement du condenseur et, de là, une augmentation/diminution du sous-refroidissement du réfrigérant sortant du condenseur.
The control of the pressure downstream of the condenser has a double effect on the subcooling of the liquid refrigerant:
  • a direct effect, insofar as an increase / decrease in the pressure downstream of the condenser induces an instantaneous increase / decrease in the subcooling of the liquid refrigerant at this point. Thus, as can be seen on the enthalpy diagram of the figure 2 for example a decrease of the pressure from the point C towards the point C '(with constant enthalpy in the liquid phase) causes a decrease in the subcooling, represented by the distance between the points C, C' respectively, and the saturation curve on a horizontal line. If in practice the enthalpy does not remain exactly constant between the points C and C ', the principle remains the same and the subcooling decreases when the pressure of the point C decreases, all other external conditions remaining equal;
  • an indirect effect insofar as an increase / decrease in the pressure downstream of the condenser leads to an increase / decrease in the congestion of the condenser and hence an increase / decrease in the subcooling of the refrigerant leaving the condenser.

Dans ces conditions, le pilotage de la pression en aval du condenseur permet donc aussi de piloter le sous-refroidissement, objet de la présente invention. Le pilotage est de plus réalisé sur base d'une mesure « en continu », par opposition à un pilotage sur base d'une ou plusieurs consigne(s) réglée(s) manuellement.Under these conditions, controlling the pressure downstream of the condenser thus also makes it possible to control the subcooling, object of the present invention. The control is moreover carried out on the basis of a "continuous" measurement, as opposed to a control based on one or more setpoint (s) set manually.

A titre illustratif, dans le cas où les dispositions spatiales permettraient l'utilisation du système cité en introduction (Fig. 1 et 2), le sous-refroidissement pourrait être mesuré par une pression différentielle entre les deux extrémités de la hauteur entre le condenseur et l'entrée de la ou des pompes.As an illustration, in the case where the spatial arrangements allow the use of the system mentioned in the introduction ( Fig. 1 and 2 ), subcooling could be measured by pressure differential between the two ends of the height between the condenser and the inlet of the pump or pumps.

Il existe plusieurs façons de piloter de façon continue la pression en aval du condenseur. Nous décrivons dans le chapitre suivant une configuration préférée ainsi que plusieurs variantes possibles.There are several ways to continuously control the pressure downstream of the condenser. We describe in the following chapter a preferred configuration as well as several possible variants.

D'une façon générale, la présente invention présente notamment les avantages suivants :

  • on pilote le sous-refroidissement de façon continue ;
  • la présente invention ne requiert pas de hauteur minimale entre le condenseur et le point où le sous-refroidissement est requis ;
  • il n'y a pas de perte de charge provoquée au condenseur de façon permanente, ni de pression minimale en sortie des compresseurs maintenue de façon permanente ;
  • le remplissage du condenseur en réfrigérant liquide est contrôlé ;
  • le réservoir de liquide ne doit pas nécessairement être utilisé en « vase d'expansion », ce qui simplifie le « retrofit » d'installations existantes.
In general, the present invention has the following advantages in particular:
  • the subcooling is controlled continuously;
  • the present invention does not require a minimum height between the condenser and the point where subcooling is required;
  • there is no loss of pressure caused to the condenser permanently, nor minimum pressure at the output of the compressors maintained permanently;
  • the filling of the condenser with liquid refrigerant is controlled;
  • the liquid reservoir does not need to be used as an "expansion vessel", which simplifies the retrofit of existing installations.

La présente invention a un intérêt particulier puisqu'elle permet de garantir le NPSH minimum requis à l'aspiration d'une ou de plusieurs pompes de réfrigérant liquide placées entre le réservoir de réfrigérant liquide et le ou les détendeurs (non représentés) .The present invention is of particular interest since it makes it possible to guarantee the minimum NPSH required for the suction of one or more liquid refrigerant pumps placed between the liquid refrigerant reservoir and the expansion valve (s) (not shown).

La présente invention rend dès lors mieux exploitables les technologies décrites par exemple dans les (demandes de) brevets US-A-5,150,580 , WO-A-95/10742 , WO-A-95/25251 ou WO-A-97/18420 , avec tous les avantages qui en découlent, en l'occurrence des économies d'énergie substantielles au niveau des compresseurs allant jusqu'à 20-25% et parfois plus.The present invention therefore makes the technologies described for example in (patent applications) better exploitable. US Patent 5,150,580 , WO-A-95/10742 , WO-A-95/25251 or WO-A-97/18420 , with all the benefits that come with it, in this case substantial compressor energy savings of up to 20-25% and sometimes more.

Description de formes d'exécution préférées de l'inventionDescription of preferred embodiments of the invention

La description et le fonctionnement d'installations selon la présente invention sont décrits ci-après et illustrés sur les figures 5 et 6.The description and operation of installations according to the present invention are described below and illustrated on the Figures 5 and 6 .

La figure 5 montre le pilotage de la pression en aval du condenseur, dans une version sans pompe de réfrigérant liquide, selon une première modalité d'exécution préférée de l'invention.The figure 5 shows the control of the pressure downstream of the condenser, in a version without liquid refrigerant pump, according to a first preferred embodiment of the invention.

La figure 6 montre le pilotage de la pression en aval du condenseur, dans une version avec pompe de réfrigérant liquide et désurchauffe des gaz sortant des compresseurs, selon une deuxième modalité d'exécution préférée de l'invention.The figure 6 shows the control of the pressure downstream of the condenser, in a version with liquid refrigerant pump and desuperheating of the gases leaving the compressors, according to a second preferred embodiment of the invention.

Description d'un exemple d'installationDescription of an installation example

Soit une installation frigorifique comportant un fluide réfrigérant circulant dans une tuyauterie reliant successivement (Fig. 6) :

  • un ou plusieurs compresseurs 1 montés en parallèle ;
  • un condenseur 2 ;
  • un réservoir de réfrigérant liquide 3 ;
  • une pompe de réfrigérant liquide 7 ;
  • une injection 9 de réfrigérant liquide (pompé) dans les gaz sortant du ou des compresseurs 1 ;
  • un ou plusieurs évaporateurs montés en parallèles avec leurs organes de détente (non représentés), avec des systèmes usuels de régulation de débit de réfrigérant aux évaporateurs (non représentés).
Either a refrigeration system comprising a refrigerant circulating in a pipe connecting successively ( Fig. 6 ):
  • one or more compressors 1 connected in parallel;
  • a condenser 2;
  • a liquid refrigerant reservoir 3;
  • a liquid refrigerant pump 7;
  • an injection 9 of liquid refrigerant (pumped) into the gases leaving the compressor (s) 1;
  • one or more evaporators mounted in parallel with their expansion members (not shown), with conventional refrigerant flow control systems to evaporators (not shown).

Cette installation comprend encore :

  • un by-pass 5 du condenseur 2 par les gaz désurchauffés vers le réservoir de réfrigérant liquide 3 ;
  • un vanne pilotée 4A, 4B sur la conduite principale entre le départ du by-pass 5 et le condenseur 2 ;
  • une vanne pilotée 5A, 5B sur le by-pass 5 du condenseur 2 ;
  • un clapet anti-retour 6 entre la sortie du condenseur 2 et l'injection du by-pass 5.
This installation also includes:
  • a bypass 5 of the condenser 2 by the desuperheated gases to the liquid refrigerant tank 3;
  • a pilot valve 4A, 4B on the main pipe between the bypass 5 outlet and the condenser 2;
  • a pilot valve 5A, 5B on the bypass 5 of the condenser 2;
  • a non-return valve 6 between the outlet of the condenser 2 and the injection of the bypass 5.

L'installation peut comporter en outre :

  • un clapet anti-retour (non représenté) sur le by-pass 5 du condenseur en aval de la vanne pilotée 5A, 5B ;
  • un système de régulation 9A, 9B du débit de réfrigérant injecté dans les gaz sortant des compresseurs 1 ;
  • un système de régulation de la pression d'évaporation (non représenté) ;
  • un système de régulation de la pression de condensation (non représenté) ;
  • un système de régulation de la pression du fluide en aval de la ou des pompes (non représenté) ;
  • les composants habituels nécessaires au bon fonctionnement tels que vannes, filtres, etc.
The installation may further include:
  • a non-return valve (not shown) on the bypass 5 of the condenser downstream of the pilot valve 5A, 5B;
  • a regulation system 9A, 9B of the refrigerant flow injected into the gases leaving the compressors 1;
  • a system for regulating the evaporation pressure (not shown);
  • a system for regulating the condensation pressure (not shown);
  • a system for regulating the pressure of the fluid downstream of the pump or pumps (not shown);
  • the usual components necessary for proper operation such as valves, filters, etc.

Le réfrigérant sortant des compresseurs 1 est désurchauffé par l'injection de réfrigérant liquide pressurisé. Cette désurchauffe n'est pas strictement nécessaire à l'application de la présente invention (voir Fig. 5), mais elle est utile pour deux raisons. Premièrement, elle améliore les performances du condenseur, et deuxièmement, elle limite au maximum l'apport enthalpique du réfrigérant injecté au réservoir de liquide.The refrigerant leaving the compressors 1 is desuperheated by the injection of pressurized liquid refrigerant. This desuperheating is not strictly necessary for the application of the present invention (see Fig. 5 ), but it is useful for two reasons. Firstly, it improves the performance of the condenser, and secondly, it limits the maximum enthalpy intake of the refrigerant injected into the liquid reservoir.

Une partie des gaz désurchauffés peut être envoyée directement au réservoir de liquide 3 pour en assurer la pressurisation, via le bypass 5 du condenseur 2. Ce bypass 5 est donc muni d'une vanne pilotée 5A, 5B.Part of the desuperheated gases can be sent directly to the liquid reservoir 3 to ensure the pressurization via the bypass 5 of the condenser 2. This bypass 5 is equipped with a controlled valve 5A, 5B.

Sur le circuit principal, en aval du départ du by-pass 5 vers le condenseur 2, une vanne pilotée 4A, 4B assure la pression minimum requise en sortie des compresseurs, lorsque c'est nécessaire.On the main circuit, downstream from the bypass 5 outlet to the condenser 2, a controlled valve 4A, 4B provides the minimum required pressure output of the compressors, when necessary.

Les gaz désurchauffés sont ensuite condensés au condenseur 2, dont la surface d'échange est mieux utilisée grâce à la désurchauffe préalable et au contrôle de l'engorgement.The desuperheated gases are then condensed in the condenser 2, whose exchange surface is better used thanks to the previous desuperheating and the control of the waterlogging.

Régulation au moyen de l'installation précitéeRegulation by means of the aforementioned installation

Premièrement, la pression des gaz désurchauffés en sortie des compresseurs 1 est contrôlée par la vanne pilotée 4A, 4B (voir Fig. 6). En fonction de la pression de saturation mesurée en aval du réservoir de réfrigérant liquide 3 (mesure réalisée par une sonde de température ou par un bulbe thermostatique par exemple), cette vanne 4A s'ouvre ou se ferme pour assurer une pression égale à la pression de saturation augmentée du sous-refroidissement minimal requis ainsi que d'une marge de sécurité.Firstly, the pressure of the desuperheated gases at the outlet of the compressors 1 is controlled by the piloted valve 4A, 4B (see Fig. 6 ). Depending on the saturation pressure measured downstream of the liquid refrigerant tank 3 (measurement performed by a temperature sensor or by a thermostatic bulb for example), this valve 4A opens or closes to ensure a pressure equal to the pressure increased saturation of the minimum required subcooling and a safety margin.

Cette commande garantit que les compresseurs 1 fournissent en permanence la pression requise au fonctionnement avec un sous-refroidissement suffisant.This control ensures that the compressors 1 continuously provide the required operating pressure with sufficient subcooling.

Deuxièmement, la régulation de la pression de condensation est assurée par la modulation du débit-masse et/ou de la température du fluide de refroidissement.Secondly, the regulation of the condensation pressure is ensured by the modulation of the mass flow rate and / or the temperature of the cooling fluid.

Le débit-masse de fluide de refroidissement est maintenu à son maximum et/ou sa température est maintenue à son minimum sauf si la pression de condensation descend en dessous d'une limite inférieure prédéfinie. Ce débit-masse est également réduit si la consommation électrique qu'il engendre d'une part, aux ventilateurs et/ou pompes, est supérieure aux économies qu'il engendre d'autre part (aux compresseurs).The coolant mass flow rate is kept to its maximum and / or its temperature is kept to a minimum unless the condensing pressure falls below a predefined lower limit. This mass flow rate is also reduced if the power consumption it generates on the one hand, the fans and / or pumps, is greater than the savings it generates on the other hand (compressors).

Troisièmement, la vanne pilotée 5A, 5B sur le by-pass 5 des gaz désurchauffés est commandée en fonction d'une mesure du sous-refroidissement. Selon cette mesure, elle s'ouvre plus ou moins et injecte plus ou moins de réfrigérant non condensé.Thirdly, the controlled valve 5A, 5B on the desuperheated gas bypass 5 is controlled according to a subcooling measurement. According to this measured, it opens more or less and injects more or less non-condensed refrigerant.

Grâce au clapet anti-retour 6, cette injection augmente directement la pression du réservoir de liquide 3 et, indirectement, la pression en sortie du condenseur 2. En effet direct, la surpression au réservoir de liquide correspond à l'augmentation voulue du sous-refroidissement.Thanks to the non-return valve 6, this injection directly increases the pressure of the liquid reservoir 3 and, indirectly, the pressure at the outlet of the condenser 2. In fact, the overpressure to the liquid reservoir corresponds to the desired increase in the sub-flow. cooling.

Pour anticiper les chutes de pression engendrées par les arrêts/démarrages des compresseurs/ventilateurs par exemple, les ouvertures/fermetures des vannes 4A et 5A peuvent être contrôlées par anticipation de ces arrêts/démarrages. En pratique, cela peut par exemple se faire à l'aide de temporisations sur les démarrages/arrêts, ce qui donne ainsi un délai aux vannes pour agir anticipativement.To anticipate the pressure drops generated by the compressor / fan stops / starts, for example, the openings / closures of the valves 4A and 5A can be controlled by anticipating these stops / starts. In practice, this can for example be done using timers on starts / stops, which gives a delay to the valves to act in advance.

En effet indirect, l'augmentation de pression en sortie du condenseur entraîne son engorgement et une augmentation du sous-refroidissement.In fact, the increase in pressure at the outlet of the condenser causes it to become engorged and an increase in subcooling.

Le pilotage de la pression en sortie des compresseurs 1 permet de la minimiser dès que les conditions de fonctionnement le permettent, ce qui représente un gain énergétique au niveau des compresseurs.The control of the pressure at the output of the compressors 1 makes it possible to minimize it as soon as the operating conditions allow it, which represents an energetic gain in the compressors.

Le système peut également être utilisé au redémarrage de l'installation, afin de garantir une pressurisation suffisante du réservoir de réfrigérant.The system can also be used when the system is restarted, to ensure sufficient pressurization of the refrigerant tank.

Dans des configurations alternatives selon la présente invention, une « source » temporaire de pression autre que le réfrigérant gazeux en sortie des compresseurs peut être utilisée pour pressuriser le réfrigérant en aval du condenseur.In alternative configurations according to the present invention, a temporary "source" of pressure other than the gaseous refrigerant at the compressor outlet can be used to pressurize the refrigerant downstream of the condenser.

Exemple détaillé de fonctionnementDetailed example of operation

A l'enclenchement d'un ventilateur du condenseur 2, la pression dans le condenseur 2 chute. Sans dispositif particulier et exception faite des pertes dans le condenseur 2, elle chute de la même façon en sortie des compresseurs 1 et dans le réservoir de réfrigérant liquide 3.When a condenser fan 2 is switched on, the pressure in the condenser 2 drops. Without any particular device and with the exception of the losses in the condenser 2, it falls in the same way at the outlet of the compressors 1 and in the liquid refrigerant tank 3.

Comme on peut le constater sur la figure 2, une diminution de la pression du point C vers le point C' (à enthalpie constante en phase liquide) entraîne une diminution du sous-refroidissement.As can be seen from the figure 2 a decrease in pressure from point C to point C '(constant enthalpy in the liquid phase) leads to a decrease in subcooling.

Dans l'installation selon l'invention, à l'enclenchement d'un ventilateur du condenseur 2, la pression dans le condenseur 2 chute de la même manière que précédemment. Par contre, la vanne 4A se ferme de telle façon à garantir la pression voulue en sortie des compresseurs 1. Le point de fonctionnement ne descend pas de B en B', mais reste au point B" (voir Fig. 7).In the installation according to the invention, when a fan of the condenser 2 is switched on, the pressure in the condenser 2 falls in the same manner as before. On the other hand, the valve 4A closes in such a way as to guarantee the desired pressure at the outlet of the compressors 1. The operating point does not descend from B to B ', but remains at point B "(see Fig. 7 ).

L'ouverture de la vanne 5A et la fermeture du clapet anti-retour 6 en aval du condenseur 2 permettent de garantir cette même pression au réservoir de réfrigérant liquide. Le point de fonctionnement ne descend donc pas de C en C', mais reste au point C".The opening of the valve 5A and the closing of the non-return valve 6 downstream of the condenser 2 make it possible to guarantee this same pressure to the liquid refrigerant reservoir. The operating point therefore does not descend from C to C ', but remains at point C ".

On notera que la rapidité d'intervention au niveau des vannes 4A et 5A est cruciale. On peut même envisager d'anticiper leur fermeture pour assurer un fonctionnement correct.It should be noted that the speed of intervention at valves 4A and 5A is crucial. One can even consider anticipating their closure to ensure proper operation.

Le sous-refroidissement voulu, c'est-à-dire la distance entre le point C'' et la courbe de saturation sur une ligne horizontale, est atteint même lorsque le condenseur est temporairement à une pression inférieure (régime transitoire).The desired subcooling, i.e. the distance between the point C '' and the saturation curve on a horizontal line, is reached even when the condenser is temporarily at a lower pressure (transient regime).

A partir de ce moment (ouverture de la vanne 4A), la pression du condenseur augmente par l'arrivée de réfrigérant.From this moment (opening of the valve 4A), the pressure of the condenser increases by the arrival of refrigerant.

Lorsque la pression du condenseur atteint puis dépasse la pression imposée par la vanne 4A, le clapet anti-retour 6 sur la conduite principale en aval du condenseur 2 s'ouvre, le clapet anti-retour sur le by-pass 5 ferme celui-ci et la pression au réservoir de réfrigérant liquide 3 égale à nouveau la pression au condenseur 2.When the pressure of the condenser reaches and then exceeds the pressure imposed by the valve 4A, the non-return valve 6 on the main pipe downstream of the condenser 2 opens, the non-return valve on the bypass 5 closes it and the pressure at the liquid coolant tank 3 again equals the pressure at the condenser 2.

Définition des symboles utilisésDefinition of symbols used

Figure imgb0001
Figure imgb0001

Claims (21)

Installation de réfrigération comprenant un fluide réfrigérant circulant dans une tuyauterie reliant successivement tout ou partie des équipements suivants : - au moins un compresseur (1) ; - au moins un condenseur (2) ; - au moins un réservoir (3) de réfrigérant liquide ; - un évaporateur ou une pluralité d'évaporateurs montés en parallèle, avec leurs organes de détente respectifs ; - les composants habituels nécessaires au bon fonctionnement tels que clapets anti-retour, vannes, filtres, etc. ; - optionnellement, au moins une pompe (7) de réfrigérant liquide ; - optionnellement, un système de régulation de la pression du fluide en aval de la ou des pompes (7), caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de réguler de façon distincte, continue et automatique (4A,4B ; 5,5A, 5B), d'une part, la pression de condensation du fluide réfrigérant et d'autre part, la pression de celui-ci en aval du condenseur (2), et par suite le sous-refroidissement.Refrigeration plant comprising a refrigerant circulating in a pipeline successively connecting all or part of the following equipment: at least one compressor (1); at least one condenser (2); at least one reservoir (3) of liquid refrigerant; an evaporator or a plurality of evaporators connected in parallel, with their respective expansion members; - the usual components necessary for proper operation such as check valves, valves, filters, etc. ; - optionally, at least one pump (7) of liquid refrigerant; optionally, a system for regulating the pressure of the fluid downstream of the pump or pumps (7), characterized in that it comprises means for separately, continuously and automatically regulating (4A, 4B; 5,5A, 5B), on the one hand, the condensing pressure of the coolant and, on the other hand, the pressure of it downstream of the condenser (2), and consequently the subcooling. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de régulation de la pression de condensation comprennent des moyens de variation du débit et/ou de la température du fluide réfrigérant au condenseur.Installation according to Claim 1, characterized in that the means for regulating the condensation pressure comprise means for varying the flow rate and / or the temperature of the refrigerant fluid at the condenser. Installation selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que lesdits moyens de régulation comprennent des vannes pilotées et/ou des circuits de dérivation.Installation according to claim 1 or 2, characterized in that said regulating means comprise pilot valves and / or bypass circuits. Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de régulation de pression du fluide réfrigérant en aval du condenseur, et partant du sous-refroidissement, comprennent des moyens de régulation (4A,4B) d'une pression minimale en sortie du compresseur (1).Installation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the means of refrigerant pressure regulation downstream of the condenser, and thus subcooling, comprise control means (4A, 4B) of a minimum pressure at the outlet of the compressor (1). Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les moyens de régulation de pression du fluide réfrigérant en aval du condenseur, et partant du sous-refroidissement, comprennent des moyens de régulation (5A,5B) d'un by-pass (5) du condenseur (2) par une partie des gaz sortant du compresseur (1).Installation according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the means for regulating the pressure of the refrigerant fluid downstream of the condenser, and therefore the subcooling, comprise regulating means (5A, 5B) of a by-pass (5) of the condenser (2) by a portion of the gases leaving the compressor (1). Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les moyens de régulation pour piloter le sous-refroidissement comprennent une mesure en continu du sous-refroidissement.Plant according to any one of Claims 1 to 5, characterized in that the regulation means for controlling the subcooling comprise a continuous measurement of the subcooling. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que la mesure continue du sous-refroidissement est constituée de mesures de pression et/ou de température.Plant according to Claim 6, characterized in that the continuous measurement of the subcooling consists of pressure and / or temperature measurements. Installation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite mesure est effectuée à l'aspiration de la pompe (7) de réfrigérant liquide.Installation according to claim 7, characterized in that said measurement is performed at the suction of the pump (7) of liquid refrigerant. Installation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que lesdits moyens de régulation comprennent au moins une injection (9,9A,9B) de réfrigérant liquide pompé, dans les gaz sortant du compresseur (1).Installation according to claim 1, 2 or 3, characterized in that said regulating means comprise at least one injection (9,9A, 9B) of liquid refrigerant pumped into the gas leaving the compressor (1). Installation selon la revendication 9, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de régulation (9A,9B) du débit de réfrigérant injecté dans les gaz sortant du compresseur (1).Installation according to claim 9, characterized in that it comprises means (9A, 9B) for regulating the flow of refrigerant injected into the gases leaving the compressor (1). Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une source de pression autre que les gaz éventuellement désurchauffés sortant en by-pass (5) du compresseur (1) pour pressuriser le réfrigérant en aval du condenseur (2).Installation according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it comprises a source of pressure other than the possible gases desuperheated output bypass (5) of the compressor (1) for pressurizing the refrigerant downstream of the condenser (2). Installation selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle ne comporte pas de réservoir de réfrigérant liquide (3).Installation according to any one of claims 1 to 10, characterized in that it does not include a liquid coolant tank (3). Installation selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une vanne trois voies mélangeuse sur la conduite en sortie de condenseur (2) pour assurer le pilotage de la pressurisation par les gaz by-passés.Installation according to any one of claims 5 to 10, characterized in that it comprises a mixing three-way valve on the condenser outlet pipe (2) for controlling the pressurization by bypassed gases. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le compresseur est un compresseur de type à piston, vis, scroll ou turbocompresseur.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that the compressor is a compressor type piston, screw, scroll or turbocharger. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le condenseur est un condenseur de type aérocondenseur, condenseur évaporatif, condenseur multitubulaire, coaxial ou à serpentin.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that the condenser is a condenser type aerocondenser, evaporative condenser, multitubular condenser, coaxial or coil. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'évaporateur est un évaporateur de type à tubes, à ailettes, à plaques, multitubulaire, coaxial ou à serpentin.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that the evaporator is a tube, finned, plate-like, multitubular, coaxial or serpentine-type evaporator. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le détendeur est un détendeur de type thermostatique, électronique, à niveau ou à flotteur.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that the expander is a thermostatic expansion valve, electronic, level or float. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe de réfrigérant liquide est une pompe de type centrifuge, à déplacement positif ou à turbine régénérative.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that the liquid refrigerant pump is a centrifugal type pump, positive displacement or regenerative turbine. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un économiseur et/ou un récupérateur et/ou un désurchauffeur et/ou un sous-refroidisseur.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that comprises an economizer and / or a recuperator and / or a desuperheater and / or a subcooler. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de régulation du débit de réfrigérant aux évaporateurs.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for regulating the flow of refrigerant to the evaporators. Installation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des moyens de régulation de la pression d'évaporation.Installation according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises means for regulating the evaporation pressure.
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