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(11) | EP 2 807 431 B1 |
| (12) | FASCICULE DE BREVET EUROPEEN |
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SYSTEME DE REFRIGERATION EN CASCADE KASKADENKÜHLSYSTEM CASCADE REFRIGERATION SYSTEM |
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| Il est rappelé que: Dans un délai de neuf mois à compter de la date de publication de la mention de la délivrance de brevet européen, toute personne peut faire opposition au brevet européen délivré, auprès de l'Office européen des brevets. L'opposition doit être formée par écrit et motivée. Elle n'est réputée formée qu'après paiement de la taxe d'opposition. (Art. 99(1) Convention sur le brevet européen). |
[0001] La présente invention concerne un système de réfrigération en cascade prévu pour opérer de manière optimale, ainsi qu'un procédé de réfrigération mis en œuvre dans ce système.
ARRIERE-PLAN TECHNIQUE
[0002] Les systèmes de réfrigération reposent en général sur un cycle thermodynamique comprenant la vaporisation d'un fluide à basse pression (dans laquelle le fluide absorbe de la chaleur) ; la compression du fluide vaporisé jusqu'à une pression élevée ; la condensation du fluide vaporisé en liquide à pression élevée (dans laquelle le fluide rejette de la chaleur) ; et la détente du fluide pour terminer le cycle.
[0003] Le choix d'un fluide de transfert de chaleur (qui peut être un composé pur ou un mélange de composés) est dicté d'une part par les propriétés thermodynamiques du fluide, et d'autre part par des contraintes supplémentaires. Ainsi, un critère important est celui de l'impact du fluide considéré sur l'environnement. En particulier, les composés chlorés (chlorofluorocarbures et hydrochlorofluorocarbures) présentent le désavantage d'endommager la couche d'ozone. On leur préfère donc désormais généralement les composés non chlorés tels que les hydrofluorocarbures, les fluoroéthers et les fluorooléfines.
[0004] Une autre contrainte environnementale est celle du potentiel de réchauffement climatique (GWP). Il est donc essentiel de mettre au point des compositions de transfert de chaleur présentant un GWP aussi faible que possible et de bonnes performances énergétiques.
[0005] Certains systèmes de réfrigération particuliers reposent sur l'utilisation de plusieurs circuits de réfrigération, et notamment de deux circuits, couplés entre eux, à savoir un circuit à haute température et un circuit à basse température : ces systèmes sont dits « en cascade ». Les deux circuits comprennent en général des fluides de transfert de chaleur différents.
[0006] Un système en cascade présente un certain nombre d'avantages en termes de sécurité. En particulier, on peut utiliser, pour des questions de coût ou de performance, un certain fluide de transfert de chaleur dans le circuit à haute température, et utiliser un autre fluide de transfert de chaleur moins inflammable ou moins toxique dans le circuit à basse température. Ainsi, on minimise la charge totale du fluide de transfert de chaleur le plus inflammable ou le plus toxique, et on cantonne ce fluide de transfert de chaleur le plus inflammable ou le plus toxique dans une zone non confinée et / ou dans une zone sans risque de contact avec le public ou le personnel en cas de fuite.
[0007] Par exemple, le dioxyde de carbone est un fluide de transfert de chaleur très avantageux du fait de son ininflammabilité, ainsi que du point de vue environnemental. Mais en raison de son faible point critique, il est généralement moins efficace qu'un fluide de transfert de chaleur traditionnel (hydrocarbure, hydrofluorocarbure...). Une solution optimale peut consister à utiliser un système en cascade contenant du dioxyde de carbone dans le circuit à basse température et un fluide de transfert de chaleur traditionnel dans le circuit à haute température.
[0008] Les documents WO2008/150289, FR2940410, JP2004190917 et WO 2011/056824 fournissent des exemples de systèmes de réfrigération en cascade.
[0009] L'article Theoretical analysis of a CO2-NH3 cascade refrigeration system for cooling applications at low temperatures, de Dopazo et al. dans Applied Thermal Engineering 29:1577-1583 (2009) ainsi que l'article Experimental investigation on the performances of NH3/CO2 cascade refrigeration system with twin-screw compressor, de Bingming et al. dans International Journal of Refrigeration 32:1358-1365 (2009) décrivent les performances d'un système en cascade utilisant du dioxyde de carbone dans le circuit à basse température et de l'ammoniac dans le circuit à haute température.
[0010] Il existe toutefois encore un besoin d'améliorer l'efficacité et les performances des systèmes de réfrigération en cascade, et en particulier un besoin de minimiser la consommation énergétique globale de ces systèmes ainsi que l'impact environnemental associé.
RESUME DE L'INVENTION
[0011] L'invention concerne en premier lieu un procédé de refroidissement d'un fluide ou d'un corps au moyen d'au moins un premier circuit de compression de vapeur contenant un premier fluide de transfert de chaleur et d'au moins un deuxième circuit de compression de vapeur contenant un deuxième fluide de transfert de chaleur, le procédé comprenant :
- dans le premier circuit de compression de vapeur :
▪ l'évaporation au moins partielle du premier fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec ledit fluide ou corps ;
▪ la compression du premier fluide de transfert de chaleur ;
▪ la condensation au moins partielle du premier fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec le deuxième fluide de transfert de chaleur ;
▪ la détente du premier fluide de transfert de chaleur ;
- dans le deuxième circuit de compression de vapeur :
▪ l'évaporation au moins partielle du deuxième fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec le premier fluide de transfert de chaleur ;
▪ la compression du deuxième fluide de transfert de chaleur ;
▪ la condensation au moins partielle du deuxième fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec un milieu extérieur ;
▪ la détente du deuxième fluide de transfert de chaleur ;
- la mesure de la température du milieu extérieur ; et
- l'ajustement de la température optimale
[0012] Selon un mode de réalisation, l'ajustement de la température du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation est effectué en continu ou est effectué au moins une fois par heure.
[0013] Selon un mode de réalisation, le procédé comprend la détection de variations de la température du milieu extérieur, et l'ajustement de la température du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation comprend une augmentation de la température du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation si une augmentation de la température du milieu extérieur est détectée, et une diminution de la température du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation si une diminution de la température du milieu extérieur est détectée.
[0014] Selon l'invention le procédé comprend le calcul d'une température d'évaporation optimale en fonction de la mesure de la température du milieu extérieur.
[0015] Selon l'invention la température du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation est ajustée à la température d'évaporation optimale.
[0016] Selon l'invention la température d'évaporation optimale correspond à la température d'évaporation pour laquelle le coefficient de performance global du premier circuit de compression de vapeur et du deuxième circuit de compression de vapeur est maximal.
[0017] Selon l'invention la température d'évaporation optimale est définie par la formule Topt = A x Text + B, dans laquelle Text est la température du milieu extérieur en degrés Celsius, A est une constante sans dimension, et B est une constante en degrés Celsius.
[0018] Selon un mode de réalisation, la constante A vaut de 0,3 à 0,6, de préférence de 0,4 à 0,45 ; et la constante B vaut de -50°C à 0°C, de préférence de -30°C à -20°C.
[0019] Selon un mode de réalisation, le fluide ou corps est refroidi à une température de -50 à -15°C, de préférence de -40 à -25°C.
[0020] Selon un mode de réalisation :
- le premier fluide de transfert de chaleur est choisi parmi le dioxyde de carbone, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est le dioxyde de carbone ; et / ou
- le deuxième fluide de transfert de chaleur est choisi parmi l'ammoniac, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, de préférence est du tétrafluoropropène, et de manière plus particulièrement préférée est du 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou du 1,3,3,3-tétrafluoropropène.
[0021] Selon un mode de réalisation, la compression du deuxième fluide de transfert de chaleur est effectuée par un ou plusieurs compresseurs, et l'ajustement de la température du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation est effectué par réglage desdits compresseurs.
[0022] Selon un mode de réalisation, le réglage desdits compresseurs comprend un ajustement de la vitesse de rotation des compresseurs, ou est effectué par des mises en marche et arrêts successifs des compresseurs.
[0023] Selon un mode de réalisation, le procédé est un procédé de refroidissement d'un compartiment contenant des produits, de préférence des aliments, surgelés ou congelés.
[0024] L'invention concerne par ailleurs une installation de refroidissement d'un fluide ou d'un corps, comprenant au moins :
- un premier circuit de compression de vapeur contenant un premier fluide de transfert de chaleur ;
- un deuxième circuit de compression de vapeur contenant un deuxième fluide de transfert de chaleur ;
- un échangeur de chaleur en cascade, adapté à échanger de la chaleur entre le premier fluide de transfert de chaleur et le deuxième fluide de transfert de chaleur ;
- un premier évaporateur adapté à échanger de la chaleur entre le premier fluide de transfert de chaleur et ledit fluide ou corps ;
- un ou plusieurs premiers compresseurs ;
- un premier détendeur ;
- un ou plusieurs deuxièmes compresseurs ;
- un deuxième condenseur adapté à échanger de la chaleur entre le deuxième fluide de transfert de chaleur et un milieu extérieur ;
- un deuxième détendeur ;
- un dispositif de mesure de la température du milieu extérieur ; et
- des moyens d'ajustement de la température optimale d'évaporation dans
[0025] Selon l'invention l'installation comprend en outre un module de calcul d'une température d'évaporation optimale en fonction de la mesure de la température du milieu extérieur.
[0026] Selon l'invention les moyens d'ajustement de la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade sont adaptés à ajuster la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade à la température d'évaporation optimale.
[0027] Selon l'invention la température d'évaporation optimale correspond à la température d'évaporation pour laquelle le coefficient de performance global du premier circuit de compression de vapeur et du deuxième circuit de compression de vapeur est maximal.
[0028] Selon l'invention la température d'évaporation optimale est définie par la formule Topt = A x Text + B, dans laquelle Text est la température du milieu extérieur en degrés Celsius, A est une constante sans dimension, et B est une constante en degrés Celsius.
[0029] Selon un mode de réalisation, la constante A vaut de 0,3 à 0,6, de préférence de 0,4 à 0,45 ; et la constante B vaut de -50°C à 0°C, de préférence de -30°C à -20°C.
[0030] Selon un mode de réalisation, l'installation est adaptée à refroidir le corps ou le fluide à une température de -50 à -15°C, de préférence de -40 à -25°C.
[0031] Selon un mode de réalisation :
- le premier fluide de transfert de chaleur est choisi parmi le dioxyde de carbone, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est le dioxyde de carbone ; et / ou
- le deuxième fluide de transfert de chaleur est choisi parmi l'ammoniac, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, de préférence est du tétrafluoropropène, et de manière plus particulièrement préférée est du 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou du 1,3,3,3-tétrafluoropropène.
[0032] Selon un mode de réalisation, les moyens d'ajustement de la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade comprennent des moyens de réglage des deuxièmes compresseurs.
[0033] Selon un mode de réalisation, les moyens de réglage des deuxièmes compresseurs sont adaptés à ajuster la vitesse de rotation des deuxièmes compresseurs, ou sont adaptés à mettre en marche et arrêter successivement les deuxièmes compresseurs.
[0034] Selon un mode de réalisation, l'installation comprend un compartiment adapté à recevoir des produits, de préférence des aliments, surgelés ou congelés.
[0035] La présente invention permet de répondre aux besoins ressentis dans l'état de la technique. Elle fournit plus particulièrement des procédés de réfrigération et des installations correspondantes dans lesquels la consommation énergétique globale et l'impact environnemental sont minimisés.
[0036] Cela est accompli en ajustant la température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur du circuit à haute température en fonction de la température extérieure (température ambiante). Il a été découvert qu'un tel ajustement permet d'optimiser les performances globales du système.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0037]
La figure 1 est un schéma d'une installation selon l'invention.
La figure 2 est un graphique représentant : (1) l'évolution de la température ambiante pendant une journée-type prise pour exemple (ronds blancs, axe des ordonnées de gauche, valeurs en degrés Celsius) ; et (2) un exemple d'évolution classique de la puissance frigorifique nécessaire pour la conservation d'aliments surgelés lors de cette journée-type (carrés noirs, axe des ordonnées de droite, valeurs en kW) ; et ce, en fonction des heures de la journée (axe des abscisses).
La figure 3 est un graphique illustrant la température d'évaporation optimale (en degrés Celsius, axe des ordonnées) en fonction de la température ambiante (en degrés Celsius, axe des abscisses) pour un système de réfrigération en cascade dans lequel le fluide de transfert de chaleur du circuit à haute température est : (1) du HFO-1234yf (carrés blancs) ; ou (2) du HFO-1234ze (ronds noirs).
La figure 4 est un graphique illustrant la consommation énergétique totale d'un système de réfrigération lors d'une journée-type, en kWh, selon que le système de réfrigération est selon l'invention (barres grises, température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur à haute température ajustée en fonction de la température ambiante) ou est un système classique (barres noires, température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur à haute température fixée à -10°C). Les deux séries de données correspondent au cas où (1) le fluide de transfert de chaleur du circuit à haute température est du HFO-1234yf, et (2) le fluide de transfert de chaleur du circuit à haute température est du HFO-1234ze.
La figure 5 est un graphique illustrant l'indice TEWI d'un système de réfrigération en cascade sur une journée-type dans différents cas de figure : système de réfrigération classique et HFO-1234yf dans le circuit à haute température (barre R1234yf) ; système de réfrigération selon l'invention et HFO-1234yf dans le circuit à haute température (barre R1234yf opti) ; système de réfrigération classique et HFO-1234ze dans le circuit à haute température (barre R1234ze) ; système de réfrigération selon l'invention et HFO-1234ze dans le circuit à haute température (barre R1234ze opti). Les valeurs correspondent au pourcentage d'indice TEWI par rapport à la situation de référence (système de réfrigération classique et HFO-1234yf dans le circuit à haute température). Le système classique est un système dans lequel la température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur à haute température est fixée à -10°C, et le système selon l'invention est un système dans lequel la température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur à haute température est ajustée en fonction de la température ambiante.
La figure 6 est un graphique équivalent à celui de la figure 4, mais avec un système classique où la température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur à haute température est fixée à -18°C.
La figure 7 est un graphique équivalent à celui de la figure 5, mais avec un système classique où la température d'évaporation du fluide de transfert de chaleur à haute température est fixée à -18°C.
DESCRIPTION DE MODES DE REALISATION DE L'INVENTION
[0038] L'invention est maintenant décrite plus en détail et de façon non limitative dans la description qui suit.
[0039] Par « composé de transfert de chaleur », respectivement « fluide de transfert de chaleur » (ou fluide frigorigène), on entend un composé, respectivement un fluide, susceptible d'absorber de la chaleur en s'évaporant à basse température et basse pression et de rejeter de la chaleur en se condensant à haute température et haute pression, dans un circuit de compression de vapeur. De manière générale, un fluide de transfert de chaleur peut comprendre un seul, deux, trois ou plus de trois composés de transfert de chaleur.
[0040] Par « composition de transfert de chaleur » on entend une composition comprenant un fluide de transfert de chaleur et éventuellement un ou plusieurs additifs qui ne sont pas des composés de transfert de chaleur pour l'application envisagée.
[0041] L'invention vise des installations de refroidissement d'un fluide ou d'un corps, ainsi que les procédés de refroidissement associés. Ces installations peuvent être des installations de climatisation stationnaire ou mobile ou, de préférence, des installations de réfrigération et / ou de congélation et / ou de cryogénie, stationnaires ou mobiles.
[0042] En faisant référence à la figure 1, selon un mode de réalisation, l'installation selon l'invention comporte un premier circuit de compression de vapeur 10 (ou circuit basse température), qui contient un premier fluide de transfert de chaleur, et un deuxième circuit de compression de vapeur 20 (ou circuit haute température), qui contient un deuxième fluide de transfert de chaleur. Un échangeur de chaleur en cascade 30 (ou évapo-condenseur, ou échangeur de chaleur réfrigérant-réfrigérant) assure le couplage calorique entre les deux circuits de compression de vapeur.
[0043] Le premier circuit de compression de vapeur 10 comporte au moins un premier évaporateur 11, au moins un premier compresseur 12 et au moins un premier détendeur 14. Entre le premier compresseur 12 et le premier détendeur 14, le circuit passe par l'échangeur de chaleur en cascade 30, qui joue le rôle de condenseur pour ce premier circuit (premier condenseur).
[0045] Le circuit de compression de vapeur 10 fonctionne selon un cycle classique de compression de vapeur. Le cycle comprend le changement d'état du premier fluide de transfert de chaleur d'une phase liquide (ou diphasique liquide / vapeur) vers une phase vapeur à une pression relativement faible (dans le premier évaporateur 11), puis la compression du fluide en phase vapeur jusqu'à une pression relativement élevée (dans le premier compresseur 12), le changement d'état (condensation) du fluide de transfert de chaleur de la phase vapeur vers la phase liquide à une pression relativement élevée (dans l'échangeur de chaleur en cascade 30) et la réduction de la pression pour recommencer le cycle (dans le premier détendeur 14).
[0046] Le deuxième circuit de compression de vapeur 20 comporte au moins un deuxième compresseur 22a, 22b, 22c, au moins un deuxième condenseur 23 et au moins un deuxième détendeur 24.
[0047] Entre le deuxième détendeur 24 et le deuxième compresseur 22a, 22b, 22c, le circuit passe par l'échangeur de chaleur en cascade 30, qui joue le rôle d'évaporateur pour ce deuxième circuit (deuxième évaporateur).
[0050] On peut prévoir un accumulateur 27 dans le circuit pour former une réserve de fluide à l'état liquide. Le niveau du liquide dans l'accumulateur varie suivant le besoin de l'installation en fonction des conditions d'utilisation.
[0051] Le premier fluide de transfert de chaleur reçoit de la chaleur de la part du fluide ou du corps à refroidir dans le premier évaporateur 11. Par exemple, lorsque le corps à refroidir est constitué par un ou des produits (notamment des produits alimentaires) congelés ou surgelés, ce corps peut être disposé dans un compartiment dont au moins une partie des parois sont en contact direct avec le premier évaporateur 11 (ou dont au moins une partie des parois appartiennent au premier évaporateur 11).
[0052] Alternativement, l'échange de chaleur entre le fluide ou corps à refroidir et le premier fluide de transfert de chaleur peut être effectué via un circuit auxiliaire contenant un fluide caloporteur tel que l'air ou bien un composé glycol par exemple (avec ou sans changement d'état).
[0053] Le premier fluide de transfert de chaleur cède à son tour de la chaleur au deuxième fluide de transfert de chaleur, dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 qui assure le couplage entre les deux circuits. Le transfert de chaleur du premier fluide de transfert de chaleur au deuxième fluide de transfert de chaleur induit d'une part la condensation du premier fluide de transfert de chaleur et d'autre part l'évaporation du deuxième fluide de transfert de chaleur.
[0054] Enfin, le deuxième condenseur 23 permet au deuxième fluide de transfert de chaleur de céder de la chaleur au milieu extérieur. Le milieu extérieur est de préférence l'air environnant.
[0055] L'échange de chaleur entre le deuxième fluide de transfert de chaleur et le milieu extérieur peut être effectué soit directement soit via un circuit auxiliaire de fluide caloporteur (avec ou sans changement d'état).
[0056] A titre de compresseurs, dans les circuits susmentionnés, on peut utiliser notamment des compresseurs centrifuges à un ou plusieurs étages ou des mini-compresseurs centrifuges. Les compresseurs rotatifs, à piston ou à vis peuvent aussi être utilisés. Les compresseurs peuvent être entraînés par un moteur électrique ou par une turbine à gaz (par exemple alimentée par les gaz d'échappement d'un véhicule, pour les applications mobiles) ou par engrenage.
[0057] A titre d'échangeurs de chaleur pour la mise en œuvre de l'invention, on peut utiliser des échangeurs de chaleur à co-courant ou, de préférence, des échangeurs de chaleur à contre-courant. Il est également possible d'utiliser des échangeurs à micro-canaux.
[0058] Chaque équipement (condenseur, détendeur, évaporateur, compresseur) peut être constitué par une unité ou par plusieurs unités disposées en série et / ou en parallèle. Lorsque plusieurs unités en parallèle sont utilisées, comme c'est le cas pour les deuxièmes compresseurs 22a, 22b, 22c dans la figure 1, on prévoit si nécessaire un distributeur 25 et un collecteur 26 pour répartir le fluide dans les différentes unités et collecter le fluide issu des différentes unités.
[0059] Il est également possible de prévoir plusieurs premiers circuits de compression de vapeur (basse température) couplés à un unique deuxième circuit de compression de vapeur (haute température), ou encore plusieurs deuxièmes circuits de compression de vapeur (haute température) couplés à un unique premier circuit de compression de vapeur (basse température).
[0060] Le premier fluide de transfert de chaleur est de préférence choisi parmi le dioxyde de carbone, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci. Il peut notamment s'agir de dioxyde de carbone.
[0061] Le deuxième fluide de transfert de chaleur est choisi de préférence choisi parmi l'ammoniac, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci. Il peut notamment s'agir de tétrafluoropropène, et de manière plus particulièrement préférée de 2,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234yf) ou de 1,3,3,3-tétrafluoropropène (HFO-1234ze), sous forme cis ou trans ou sous forme d'un mélange de formes cis et trans.
[0062] Selon un mode de réalisation, le premier fluide de transfert de chaleur est du dioxyde de carbone, et le deuxième fluide de transfert de chaleur est du HFO-1234yf.
[0063] Selon un autre mode de réalisation, le premier fluide de transfert de chaleur est du dioxyde de carbone, et le deuxième fluide de transfert de chaleur est du HFO-1234ze.
[0064] D'autres exemples possibles pour le deuxième fluide de transfert de chaleur sont :
- Un mélange de HFO-1234yf et de HFC-134a (1,1,1,2-tétrafluoroéthane), qui de préférence est un mélange binaire, et qui de préférence comprend de 50 à 65 % de HFO-1234yf, et idéalement environ 56 % de HFO-1234yf.
- Un mélange de HFO-1234ze et de HFC-134a, qui de préférence est un mélange binaire, et qui de préférence comprend de 50 à 65 % de HFO-1234ze, et idéalement environ 58 % de HFO-1234ze.
- Un mélange de HFO-1234yf et de HFO-1234ze, qui de préférence est un mélange binaire, et qui de préférence comprend de 35 à 65 % de HFO-1234yf, et idéalement environ 50 % de HFO-1234yf.
- Un mélange de HFO-1234yf, de HFO-1234ze et de HFC-134a, qui de préférence est un mélange ternaire, et qui de préférence comprend de 40 à 45 % de HFC-134a, de 35 à 50 % de HFO-1234ze, et de 5 à 25 % de HFO-1234yf.
- Un mélange de HFO-1234yf et d'ammoniac, qui de préférence est un mélange binaire, et qui de préférence comprend de 15 à 30 % d'ammoniac.
- Un mélange de HFO-1234yf, de HFC-152a (1,1-difluoroéthane) et de HFC-134a, qui de préférence est un mélange ternaire, et qui de préférence comprend de 2 à 15 % de HFC-134a, de 2 à 20 % de HFC-152a, et de 65 à 96 % de HFO-1234yf.
- Un mélange de HFO-1234ze, de HFC-134a et de HFO-1336mzz (1,1,1,4,4,4-hexafluorobut-2-ène), qui de préférence est un mélange ternaire.
[0065] Dans les gammes ci-dessus, les proportions des différents composés sont des proportions massiques.
[0066] Divers additifs peuvent être ajoutés aux fluides de transfert de chaleur dans le cadre de l'invention dans les circuits de compression de vapeur. Il peut notamment s'agir de lubrifiants, stabilisants, tensioactifs, agents traceurs, agents fluorescents, agents odorants et agents de solubilisation.
[0067] Le ou les stabilisants, lorsqu'ils sont présents, représentent de préférence au plus 5 % en masse dans la composition de transfert de chaleur. Parmi les stabilisants, on peut citer notamment le nitrométhane, l'acide ascorbique, l'acide téréphtalique, les azoles tels que le tolutriazole ou le benzotriazole, les composés phénoliques tels que le tocophérol, l'hydroquinone, le t-butyl hydroquinone, le 2,6-di-ter-butyl-4-méthylphénol, les époxydes (alkyl éventuellement fluoré ou perfluoré ou alkényl ou aromatique) tels que les n-butylglycidyl éther, hexanedioldiglycidyl éther, allylglycidyl éther, butylphénylglycidyl éther, les phosphites, les phosphonates, les thiols et les lactones.
[0068] A titre d'agents traceurs (susceptibles d'être détectés) on peut citer les hydrofluorocarbures deutérés ou non, les hydrocarbures deutérés, les perfluorocarbures, les fluoroéthers, les composés bromés, les composés iodés, les alcools, les aldéhydes, les cétones, le protoxyde d'azote et les combinaisons de ceux-ci. L'agent traceur est différent du ou des composés de transfert de chaleur composant le fluide de transfert de chaleur.
[0069] A titre d'agents de solubilisation, on peut citer les hydrocarbures, le diméthyléther, les polyoxyalkylène éthers, les amides, les cétones, les nitriles, les chlorocarbures, les esters, les lactones, les aryl éthers, les fluoroéthers et les 1,1,1-trifluoroalcanes. L'agent de solubilisation est différent du ou des composés de transfert de chaleur composant le fluide de transfert de chaleur.
[0070] A titre d'agents fluorescents, on peut citer les naphthalimides, les perylènes, les coumarines, les anthracènes, les phénanthracènes, les xanthènes, les thioxanthènes, les naphthoxanhtènes, les fluorescéines et les dérivés et combinaisons de ceux-ci.
[0071] A titre d'agents odorants, on peut citer les alkylacrylates, les allylacrylates, les acides acryliques, les acrylesters, les alkyléthers, les alkylesters, les alcynes, les aldéhydes, les thiols, les thioéthers, les disulfures, les allylisothiocyanates, les acides alcanoïques, les amines, les norbornènes, les dérivés de norbornènes, le cyclohexène, les composés aromatiques hétérocycliques, l'ascaridole, l'o-méthoxy(méthyl)-phénol et les combinaisons de ceux-ci.
[0072] A titre de lubrifiants ou huiles de lubrification on peut notamment choisir des composés choisis parmi les huiles d'origine minérale, les huiles de silicone, les paraffines d'origine naturelle, les naphtènes, les paraffines synthétiques, les alkylbenzènes, les poly-alpha oléfines, les esters de polyols, les polyalkylènes glycols et / ou des polyvinyléthers. Les esters de polyols et les polyvinyléthers sont préférés. Les polyalkylènes glycols sont tout particulièrement préférés.
[0073] L'invention est tout particulièrement appropriée pour des fluides ou corps à refroidir à une température de -50 à -15°C, de préférence de -40 à -25°C. La température du milieu extérieur varie typiquement de -10 à 50°C, notamment de 0 à 40°C, et tout particulièrement de 10 à 35°C.
[0074] La température à l'évaporation du premier fluide de transfert de chaleur (température dans le premier évaporateur 11) est de préférence de -60 à -20°C, plus particulièrement de -50 à -25°C.
[0075] La température à la condensation du deuxième fluide de transfert de chaleur (température dans le deuxième condenseur 23) dépend de la température extérieure, et elle est typiquement de 20 à 60°C, plus particulièrement de 20 à 45°C. Elle peut par exemple être de +10°C par rapport à la température extérieure.
[0076] La température de condensation du premier fluide de transfert de chaleur dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 dépend de la température d'évaporation du deuxième fluide de transfert de chaleur dans ce même échangeur. Elle peut par exemple être de +5°C par rapport à ladite température d'évaporation.
[0077] L'invention prévoit en outre un dispositif de mesure de la température du milieu extérieur 41 ainsi que des moyens d'ajustement de la température d'évaporation 42 dans l'échangeur de chaleur en cascade 30, en fonction de la température du milieu extérieur qui est mesurée.
[0078] Il a été constaté par les inventeurs que la performance globale de l'installation est optimale (c'est-à-dire que la consommation énergétique est minimale, pour une température de refroidissement du fluide ou corps à refroidir donnée) lorsque la température du deuxième fluide de transfert de chaleur dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 est ajustée en fonction de la température extérieure. Plus la température extérieure est élevée, plus la température du deuxième fluide de transfert de chaleur dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 doit être élevée, pour une meilleure efficacité, et inversement.
[0079] Selon l'invention la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 est ajustée à une température d'évaporation optimale, qui est déterminée par un module de calcul, en fonction de la température du milieu extérieur qui est mesurée.
[0080] La température d'évaporation optimale est définie comme étant la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 pour laquelle le coefficient de performance global de l'installation est maximal.
[0081] Pour une installation donnée, la température d'évaporation optimale peut être déterminée soit en utilisant directement les données fournies dans l'exemple 1 ci-dessous en relation avec la figure 3 ; soit en effectuant un calcul analogue à celui présenté dans l'exemple 1 ci-dessous, pour l'installation en question ; soit encore de manière expérimentale ou empirique, en mesurant la consommation énergétique de l'installation pour différentes températures d'évaporation du circuit haute température, et en établissant la corrélation vis-à-vis de la température extérieure.
[0082] Des moyens de détermination de la température d'évaporation optimale sont inclus dans l'installation. Selon l'invention a fonction reliant la température d'évaporation optimale à la température extérieure est déterminée, puis seule cette fonction est incorporée dans le module de calcul susmentionné.
[0083] De manière générale, la température d'évaporation optimale est une fonction croissante de la température du milieu extérieur. Par conséquent, lorsqu'une hausse de la température du milieu extérieur est détectée, la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 soit augmentée, et que lorsqu'une baisse de la température du milieu extérieur est détectée, la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 soit diminuée.
[0084] L'ajustement de la température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 peut être obtenu par un réglage des deuxièmes compresseurs 22a, 22b, 22c. Par exemple, les moyens d'ajustement de la température d'évaporation 42 dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 peuvent comprendre des moyens d'ajustement de la vitesse de rotation des deuxièmes compresseurs 22a, 22b, 22c, ou encore des moyens de mise en marche et d'arrêt successifs des deuxièmes compresseurs 22a, 22b, 22c.
[0085] L'ajustement de température d'évaporation dans l'échangeur de chaleur en cascade 30 peut être effectué soit en continu, soit à des moments séparés, et par exemple à intervalles de temps réguliers (toutes les minutes, toutes les 15, 30, 45 ou 60 minutes, etc.). L'ajustement de la température peut également être effectué en prenant pour référence une moyenne de la température du milieu extérieur mesurée sur une certaine période, par exemple sur 10 minutes, 30 minutes ou 1 heure.
EXEMPLE
Exemple 1 - Mise en évidence d'une température d'évaporation optimale
[0087] La figure 2 fournit un exemple typique de la variation de la température du milieu extérieur (température ambiante) lors d'une journée, ainsi qu'un exemple typique des besoins en puissance frigorifique lors de cette journée, afin de réfrigérer des compartiments contenant des produits congelés ou surgelés dans un magasin du type supermarché.
[0088] L'installation de réfrigération est du type représenté schématiquement à la figure 1. Le circuit à basse température contient du dioxyde de carbone, et le circuit à haute température contient du HFO-1234yf ou du HFO-1234ze.
[0089] Pour le circuit à basse température, la température d'évaporation est de -40°C, la surchauffe est de 25°C, et le sous-refroidissement est de 5°C. Le compresseur est un compresseur à vis avec un rendement isentropique suivant l'équation suivante : ηiso= 0,00476 τ2 - 0,09238 τ + 0,8981, τ étant le rapport de pressions (voir Thermodynamic analysis of optimal condensing temperature of cascade-condenser in CO2/NH3 cascade refrigeration systems de Tzong-Shring et al. dans International journal of refrigeration, vol. 29, n°7, 2006 p.1100-1108).
[0090] La température de condensation est de 5°C supérieure à la température d'évaporation dans le circuit à haute température.
[0091] En ce qui concerne le circuit à haute température, la température d'évaporation est soit fixée à une valeur constante (-10°C ou -18°C), soit est variable en fonction de la température extérieure. La surchauffe est de 25°C, le sous-refroidissement est de 5°C. Le compresseur est un compresseur à vis avec un rendement isentropique suivant l'équation suivante : ηiso = 0,00060079 τ2 - 0,03002352 τ + 0,90880781 (référence : ASHRAE 2008 Handbook, HVAC system and equipments, chapitre 37, p.22, Twin screw compressor, Figure 34). La température de condensation est de 10°C supérieure à la température extérieure
[0092] Avec la température d'évaporation comme paramètre (température d'évaporation dans l'étage haute température) le coefficient de performance (COP) est optimisé en fonction de la température ambiante. La valeur du COP pour l'ensemble de l'installation répond à la formule suivante :
(dans laquelle COP1 et COP2 sont les coefficients de performance des circuits basse température et haute température).
[0093] La corrélation entre la température ambiante (Text) et la température optimale d'évaporation dans le circuit haute température (Topt) est visible sur la figure 3.
[0094] Les équations de tendance sont très proches pour les deux fluides frigorigènes testés :
- Pour le HFO-1234yf,
Celsius). - Pour le HFO-1234ze,
Celsius).
Exemple 2 - Gains offerts par l'invention
[0095] Dans cet exemple, on utilise la température optimale d'évaporation mise en évidence à l'exemple 1 pour réaliser des économies d'énergie.
[0096] Ainsi, le graphe de la figure 4 illustre la comparaison entre : (1) la consommation énergétique globale de l'installation fonctionnant conformément à l'invention (en gris), c'est-à-dire avec un ajustement de la température d'évaporation du circuit haute température à sa valeur optimale en fonction de la température ambiante (telle que déterminée sur la figure 3), heure par heure, en supposant que la température évolue dans la journée selon la courbe de la figure 2 ; et (2) la consommation énergétique globale de la même installation fonctionnant de manière traditionnelle (en noir), avec une température d'évaporation dans le circuit haute température constante égale à -10°C (il s'agit là de la valeur la plus usuellement retenue).
[0097] Le graphe de la figure 5 illustre une comparaison entre les deux mêmes situations, mais par rapport à l'indice TEWI (indice d'impact de réchauffement climatique total équivalent) tel que défini dans l'annexe B de la norme EN 378-1:2008+A1:2010. Dans le graphe, les indices sont ramenés à une valeur de référence de 100 pour l'installation fonctionnant de manière traditionnelle avec du HFO-1234yf dans le circuit à haute température.
- dans le premier circuit de compression de vapeur (10) :
▪ l'évaporation au moins partielle du premier fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec ledit fluide ou corps ;
▪ la compression du premier fluide de transfert de chaleur ;
▪ la condensation au moins partielle du premier fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec le deuxième fluide de transfert de chaleur ;
▪ la détente du premier fluide de transfert de chaleur ;
- dans le deuxième circuit de compression de vapeur (20) :
▪ l'évaporation au moins partielle du deuxième fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec le premier fluide de transfert de chaleur ;
▪ la compression du deuxième fluide de transfert de chaleur ;
▪ la condensation au moins partielle du deuxième fluide de transfert de chaleur par échange de chaleur avec un milieu extérieur ;
▪ la détente du deuxième fluide de transfert de chaleur ;
le procédé comprenant en outre :- la mesure de la température du milieu extérieur ; l'ajustement de la température optimale du deuxième fluide de transfert de chaleur à l'évaporation, en fonction de la température du milieu extérieur, caractérisée en ce que il comprend le calcul d'une température d'évaporation optimale en fonction de la mesure de la température du milieu extérieur suivant la formule Topt = A x Text + B, dans laquelle Text est la température du milieu extérieur en degrés Celsius, A est une constante sans dimension, et B est une constante en degrés Celsius, la température d'évaporation optimale correspondant à la température d'évaporation pour laquelle le coefficient de performance global du premier circuit de compression de vapeur et du deuxième circuit de compression de vapeur est maximal.
- le premier fluide de transfert de chaleur est choisi parmi le dioxyde de carbone, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est le dioxyde de carbone ; et / ou
- le deuxième fluide de transfert de chaleur est choisi parmi l'ammoniac, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, de préférence est du tétrafluoropropène, et de manière plus particulièrement préférée est du 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou du 1,3,3,3-tétrafluoropropène.
- un premier circuit de compression de vapeur (10) contenant un premier fluide de transfert de chaleur ;
- un deuxième circuit de compression de vapeur (20) contenant un deuxième fluide de transfert de chaleur ;
- un échangeur de chaleur en cascade (30), adapté à échanger de la chaleur entre le premier fluide de transfert de chaleur et le deuxième fluide de transfert de chaleur ;
le premier circuit de compression de vapeur (10) comprenant :- un premier évaporateur (11) adapté à échanger de la chaleur entre le premier fluide de transfert de chaleur et ledit fluide ou corps ;
- un ou plusieurs premiers compresseurs (12) ;
- un premier détendeur (14) ;
le deuxième circuit de compression de vapeur (20) comprenant :- un ou plusieurs deuxièmes compresseurs (22a, 22b, 22c) ;
- un deuxième condenseur (23) adapté à échanger de la chaleur entre le deuxième fluide de transfert de chaleur et un milieu extérieur ;
- un deuxième détendeur (24) ;
l'installation comprenant également :- un dispositif de mesure de la température du milieu extérieur (41) ; et
- des moyens d'ajustement de la température d'évaporation optimale dans l'échangeur de chaleur en cascade (30), en fonction de la mesure de la température du milieu extérieur,
- un module de calcul d'une température d'évaporation optimale en fonction de la mesure de la température du milieu extérieur, et/ou,
- un compartiment adapté à recevoir des produits, de préférence des aliments, surgelés ou congelés, caractérisée en ce que ladite installation étant telle que la température d'évaporation optimale correspond à la température d'évaporation pour laquelle le coefficient de performance global du premier circuit de compression de vapeur et du deuxième circuit de compression de vapeur est maximal, et la température d'évaporation optimale est définie par la formule Topt = A x Text + B, dans laquelle Text est la température du milieu extérieur en degrés Celsius, A est une constante sans dimension, et B est une constante en degrés Celsius.
- le premier fluide de transfert de chaleur est choisi parmi le dioxyde de carbone, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, et de préférence est le dioxyde de carbone ; et / ou
- le deuxième fluide de transfert de chaleur est choisi parmi l'ammoniac, les hydrocarbures, les hydrofluorocarbures, les éthers, les hydrofluoroéthers, les fluorooléfines et les mélanges de ceux-ci, de préférence est du tétrafluoropropène, et de manière plus particulièrement préférée est du 2,3,3,3-tétrafluoropropène ou du 1,3,3,3-tétrafluoropropène.
- in dem ersten Dampfverdichtungskreislauf (10):
▪ mindestens teilweises Verdampfen des ersten Wärmeübertragungsfluids durch Wärmeaustausch mit dem Fluid oder Körper;
▪ Verdichten des ersten Wärmeübertragungsfluids;
▪ mindestens teilweises Kondensieren des ersten Wärmeübertragungsfluids durch Wärmeaustausch mit dem zweiten Wärmeübertragungsfluid;
▪ Entspannen des ersten Wärmeübertragungsfluids;
- in dem zweiten Dampfverdichtungskreislauf (20):
▪ mindestens teilweises Verdampfen des zweiten Wärmeübertragungsfluids durch Wärmeaustausch mit dem ersten Wärmeübertragungsfluid;
▪ Verdichten des zweiten Wärmeübertragungsfluids;
▪ mindestens teilweises Kondensieren des zweiten Wärmeübertragungsfluids durch Wärmeaustausch mit einem externen Medium;
▪ Entspannen des zweiten Wärmeübertragungsfluids;
wobei das Verfahren außerdem Folgendes umfasst:- Messen der Temperatur des externen Mediums; Einstellen der optimalen Temperatur des zweiten Wärmeübertragungsfluids bei der Verdampfung in Abhängigkeit von der Temperatur des externen Mediums,
dadurch gekennzeichnet, dass es das Berechnen einer optimalen Verdampfungstemperatur in Abhängigkeit von der Messung der Temperatur des externen Mediums gemäß der Formel Topt = A × Text + B umfasst, wobei Text die Temperatur des externen Mediums in Grad Celsius ist, A eine dimensionslose Konstante ist und B eine Konstante in Grad Celsius ist, wobei die optimale Verdampfungstemperatur der Verdampfungstemperatur entspricht, für die die Gesamtleistungszahl des ersten Dampfverdichtungskreislaufs und des zweiten Dampfverdichtungskreislaufs maximal ist.- das erste Wärmeübertragungsfluid aus Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen, teilfluorierten Fluorkohlenwasserstoffen, Ethern, Hydrofluorethern, Fluorolefinen und Mischungen davon ausgewählt ist und vorzugsweise Kohlendioxid ist und/oder
- das zweite Wärmeübertragungsfluid aus Ammoniak, Kohlenwasserstoffen, teilfluorierten Fluorkohlenwasserstoffen, Ethern, Hydrofluorethern, Fluorolefinen und Mischungen davon ausgewählt ist und vorzugsweise Tetrafluorpropen ist und weiter bevorzugt 2,3,3,3-Tetrafluorpropen oder 1,3,3,3-Tetrafluorpropen ist.
- einen ersten Dampfverdichtungskreislauf (10), der ein erstes Wärmeübertragungsfluid enthält;
- einen zweiten Dampfverdichtungskreislauf (20), der ein zweites Wärmeübertragungsfluid enthält;
- einen Kaskaden-Wärmetauscher (30), der zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Wärmeübertragungsfluid und dem zweiten Wärmeübertragungsfluid ausgelegt ist;
wobei der erste Dampfverdichtungskreislauf (10) Folgendes umfasst:- einen ersten Verdampfer (11), der zum Austauschen von Wärme zwischen dem ersten Wärmeübertragungsfluid und dem Fluid oder Körper ausgelegt ist;
- einen oder mehrere erste Verdichter (12);
- eine erste Entspannungsvorrichtung (14);
wobei der zweite Dampfverdichtungskreislauf (20) Folgendes umfasst:- einen oder mehrere zweite Verdichter (22a, 22b, 22c) ;
- einen zweiten Kondensator (23), der zum Austauschen von Wärme zwischen dem zweiten Wärmeübertragungsfluid und einem externen Medium ausgelegt ist;
- eine zweite Entspannungsvorrichtung (24);
wobei die Anlage außerdem Folgendes umfasst:- eine Vorrichtung zum Messen der Temperatur des externen Mediums (41) und
- Mittel zum Einstellen der optimalen Verdampfungstemperatur in dem Kaskaden-Wärmetauscher (30) in Abhängigkeit von der Messung der Temperatur des externen Mediums,
- ein Modul zum Berechnen einer optimalen Verdampfungstemperatur in Abhängigkeit von der Messung der Temperatur des externen Mediums und/oder
- ein Kompartiment, das zur Aufnahme von Produkten, vorzugsweise Lebensmitteln, die tiefgefroren oder gefroren sind, ausgelegt ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage so beschaffen ist, dass die optimale Verdampfungstemperatur der Verdampfungstemperatur entspricht, für die die Gesamtleistungszahl des ersten Dampfverdichtungskreislaufs und des zweiten Dampfverdichtungskreislaufs maximal ist, und die optimale Verdampfungstemperatur durch die Formel Topt = A × Text + B definiert ist, wobei Text die Temperatur des externen Mediums in Grad Celsius ist, A eine dimensionslose Konstante ist und B eine Konstante in Grad Celsius ist.- das erste Wärmeübertragungsfluid aus Kohlendioxid, Kohlenwasserstoffen, teilfluorierten Fluorkohlenwasserstoffen, Ethern, Hydrofluorethern, Fluorolefinen und Mischungen davon ausgewählt ist und vorzugsweise Kohlendioxid ist und/oder
- das zweite Wärmeübertragungsfluid aus Ammoniak, Kohlenwasserstoffen, teilfluorierten Fluorkohlenwasserstoffen, Ethern, Hydrofluorethern, Fluorolefinen und Mischungen davon ausgewählt ist und vorzugsweise Tetrafluorpropen ist und weiter bevorzugt 2,3,3,3-Tetrafluorpropen oder 1,3,3,3-Tetrafluorpropen ist.
- in the first vapour compression circuit (10):
▪ the at least partial evaporation of the first heat-transfer fluid by exchange of heat with said fluid or body;
▪ the compression of the first heat-transfer fluid;
▪ the at least partial condensation of the first heat-transfer fluid by exchange of heat with the second heat-transfer fluid;
▪ the reduction in pressure of the first heat-transfer fluid;
- in the second vapour compression circuit (20):
▪ the at least partial evaporation of the second heat-transfer fluid by exchange of heat with the first heat-transfer fluid;
▪ the compression of the second heat-transfer fluid;
▪ the at least partial condensation of the second heat-transfer fluid by exchange of heat with an external medium;
▪ the reduction in pressure of the second heat-transfer fluid;
the process additionally comprising:
the measurement of the temperature of the external medium;
the adjustment of the optimum temperature of the second heat-transfer fluid at the evaporation, as a function of the temperature of the external medium,
characterized in that it comprises the calculation of an optimum evaporation temperature as a function of the measurement of the temperature of the external medium according to the formula Topt = A × Text + B, in which Text is the temperature of the external medium in degrees Celsius, A is a dimensionless constant and B is a constant in degrees Celsius, the optimum evaporation temperature corresponding to the evaporation temperature for which the overall coefficient of performance of the first vapour compression circuit and of the second vapour compression circuit is at a maximum.
- the first heat-transfer fluid is chosen from carbon dioxide, hydrocarbons, hydrofluorocarbons, ethers, hydrofluoroethers, fluoroolefins and the mixtures of these, and is preferably carbon dioxide; and/or
- the second heat-transfer fluid is chosen from ammonia, hydrocarbons, hydrofluorocarbons, ethers, hydrofluoroethers, fluoroolefins and the mixtures of these, is preferably tetrafluoropropene and more particularly preferably is 2,3,3,3-tetrafluoropropene or 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
- a first vapour compression circuit (10) comprising a first heat-transfer fluid;
- a second vapour compression circuit (20) comprising a second heat-transfer fluid;
- a cascade heat exchanger (30), appropriate for exchanging heat between the first heat-transfer fluid and the second heat-transfer fluid;
the first vapour compression circuit (10) comprising:- a first evaporator (11) appropriate for exchanging heat between the first heat-transfer fluid and said fluid or body;
- one or more first compressors (12);
- a first expansion device (14);
the second vapour compression circuit (20) comprising:- one or more second compressors (22a, 22b, 22c);
- a second condenser (23) appropriate for exchanging heat between the second heat-transfer fluid and an external medium;
- a second expansion device (24);
the installation also comprising:- a device for measuring the temperature of the external medium (41); and
- means for adjusting the optimum evaporation temperature in the cascade heat exchanger (30) as a function of the measurement of the temperature of the external medium,
- a module for calculating an optimum evaporation temperature as a function of the measurement of the temperature of the external medium, and/or
- a compartment appropriate for receiving products,
preferably foods, which are deep-frozen or frozen, characterized in that said installation is such that the optimum evaporation temperature corresponds to the evaporation temperature for which the overall coefficient of performance of the first vapour compression circuit and of the second vapour compression circuit is at a maximum, and the optimum evaporation temperature is defined by the formula Topt = A × Text + B, in which Text is the temperature of the external medium in degrees Celsius, A is a dimensionless content and B is a constant in degrees Celsius.- the first heat-transfer fluid is chosen from carbon dioxide, hydrocarbons, hydrofluorocarbons, ethers, hydrofluoroethers, fluoroolefins and the mixtures of these, and is preferably carbon dioxide; and/or
- the second heat-transfer fluid is chosen from ammonia, hydrocarbons, hydrofluorocarbons, ethers, hydrofluoroethers, fluoroolefins and the mixtures of these, is preferably tetrafluoropropene and more particularly preferably is 2,3,3,3-tetrafluoropropene or 1,3,3,3-tetrafluoropropene.
RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION
Cette liste de références citées par le demandeur vise uniquement à aider le lecteur et ne fait pas partie du document de brevet européen. Même si le plus grand soin a été accordé à sa conception, des erreurs ou des omissions ne peuvent être exclues et l'OEB décline toute responsabilité à cet égard.
Documents brevets cités dans la description
Littérature non-brevet citée dans la description
- DOPAZO et al.Theoretical analysis of a CO2-NH3 cascade refrigeration system for cooling applications at low temperaturesApplied Thermal Engineering, 2009, vol. 29, 1577-1583 [0009]
- BINGMING et al.Experimental investigation on the performances of NH3/CO2 cascade refrigeration system with twin-screw compressorInternational Journal of Refrigeration, 2009, vol. 32, 1358-1365 [0009]
- TZONG-SHRING et al.Thermodynamic analysis of optimal condensing temperature of cascade-condenser in CO2/NH3 cascade refrigeration systemsInternational journal of refrigeration, 2006, vol. 29, 71100-1108 [0089]
- Twin screw compressorASHRAE 2008 Handbook, HVAC system and equipments22- [0091]