Recuperación de calor

Subenfriador

Una de las posibilidades para aumentar la eficiencia de los sistemas de refrigeración es el uso de intercambiadores de calor como subenfriadores. Reducir la temperatura del condensado antes de su expansión y llevarlo al evaporador permite aumentar la eficiencia y la potencia de enfriamiento. El calor devuelto al ambiente en la fase de subenfriamiento se reintroduce en el circuito de enfriamiento. Una ventaja adicional del subenfriamiento es la posibilidad de permitir caídas de presión en la línea que suministra el refrigerante desde el condensador a la válvula de expansión sin que se formen vapores.

Economizador

Los intercambiadores de calor de placas soldadas también se pueden utilizar como economizadores (subenfriadores regenerativos) para enfriar el refrigerante. De esta manera, se obtiene un efecto de compresión de dos etapas con un solo compresor y se aumenta el rendimiento general del sistema. En los sistemas con inyección de vapor optimizada (EVI), el compresor se debe diseñar para permitir que la inyección de vapor alcance una temperatura de suministro elevada. Como resultado, el compresor necesita menos energía y, por lo tanto, se reducen los costes de operación de la instalación.

Los sistemas con economizador requieren la instalación de componentes adicionales como tuberías y compresores con una entrada de presión media adicional (compresor axial / compresor de tornillo). Los costes de inversión relacionados con los requisitos de instalación hacen que estas instalaciones solo sean aplicables en grandes sistemas de refrigeración. Cuando un sistema con economizador utiliza dos compresores, se habla de un sistema de dos etapas.

Enfriador de vapor sobrecalentado

Los sistemas de refrigeración equipados con condensadores refrigerados por aire generan energía residual mediante la descarga de energía de condensación al aire circundante.

Gracias a la instalación de un intercambiador de calor adicional delante del condensador, una gran parte de la energía residual se puede utilizar como agua caliente sanitaria, agua caliente para procesos, agua de limpieza o calefacción de salas.

El enfriador de vapor sobrecalentado en forma de un intercambiador de calor de placas soldadas colocado entre el compresor y el condensador permite eliminar la energía de la alta temperatura del refrigerante sobrecalentado. El uso de un intercambiador de calor adicional en el sistema de refrigeración, que consta de tres zonas (refrigeración, condensación y recepción de calor del superenfriamiento) permite calentar el ACS a una temperatura más alta de lo que sería posible en un condensador habitual.

Según las condiciones de funcionamiento, el enfriador puede condensar el refrigerante. En este caso, el líquido debe alimentarse al condensador por debajo del enfriador para que el condensado no se acumule del mismo. En la práctica, sin embargo, se instala arriba. Luego, en el intercambiador de calor de placas soldadas, la corriente de vapor arrastra el refrigerante. Una tubería bien diseñada que conecte el enfriador con el condensador (para velocidades de gas entre 5 y 10 m/s) evitará la acumulación de condensado líquido.

Sistemas ORC

Los sistemas ORC deben su nombre al medio de trabajo orgánico (Organic Rankine Cycle en inglés). En los sistemas ORC, el vapor de agua se sustituye por medios orgánicos que se evaporan a una temperatura (y presión) relativamente baja. Gracias a esto, es posible utilizar fuentes de calor con temperaturas bajas y medias en circuitos ORC. El calor residual (del condensador) del circuito de refrigeración se utiliza para producir electricidad.

El principio de funcionamiento de los sistemas ORC es similar al de las turbinas de vapor en las centrales eléctricas. El refrigerante líquido se bombea al evaporador, donde se evapora. Los vapores del agente de trabajo se dirigen a la turbina acoplada al generador a través del eje. La energía del medio de trabajo pone en movimiento las palas del rotor y esto permite la producción de electricidad. Después de pasar por la turbina, el medio de trabajo entra en el condensador. En la forma condensada, se bombea al evaporador, donde se cierra el ciclo. La eficiencia del sistema ORC puede mejorarse aún más mediante la instalación de un recuperador. Entonces, el vapor que sale de la turbina en el estado sobrecalentado transfiere calor al líquido, que se forma como resultado de la condensación posterior de este vapor en el condensador.

En el pasado, la optimización de los sistemas ORC requería soluciones costosas. En la actualidad, la mayoría de los problemas se puede resolver con intercambiadores de calor. Sus propiedades garantizan un buen rendimiento del sistema y un funcionamiento fiable y silencioso. Un medio orgánico con una temperatura de evaporación más baja que el agua permite obtener electricidad por la combustión de biomasa, biogás o calor como residuo industrial.

Suberenfriador con función de sobrecalentamiento de vapor

El líquido condensado caliente del condensador se puede utilizar para sobrecalentar el vapor frío del evaporador por medio de un intercambiador de calor. El intercambiador de calor de placas soldadas proporciona un mayor nivel de condensación detrás del condensador. Esto reduce el contenido de vapor del medio después de la válvula de expansión, lo que mejora la distribución del medio en el evaporador y aumenta la efectividad de su funcionamiento. Además, el intercambiador sobrecalienta el vapor después del evaporador y minimiza la probabilidad de que entre líquido en el compresor. El intercambiador de calor actúa como un subenfriador con la función de sobrecalentar el vapor después del evaporador.