Ciclo subcrítico

Cascada

Bombeado

En los sistemas subcríticos en cascada, el CO2 se utiliza como refrigerante para la etapa de baja temperatura (temperatura de succión del compresor -30/-35°C).  El calor resultante de la condensación del CO2 se absorbe por el refrigerante en la fase de temperatura media.  Este proceso tiene lugar a través de un intercambiador de calor en cascada entre los dos refrigerantes.

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En los sistemas subcríticos bombeados, el CO2 se utiliza como refrigerante para ambas etapas, baja y media temperatura.  En estos sistemas, el CO2 es el refrigerante secundario, y el circuito primario, normalmente una enfriadora que utiliza HFCs/HCs, tiene la tarea de enfriar el CO2 líquido, que es bombeado dentro del sistema; este proceso tiene lugar a través de un intercambiador de calor, añadiendo un depósito de líquido y una bomba.

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Cascada

Esta solución es ideal como aplicación de refrigerante natural en regiones con temperatura media alta; los sistemas subcríticos de CO2 en cascada se utilizan normalmente en climas cálidos o como primer paso en el uso del CO2 como refrigerante.

Los sistemas en cascada se componen de dos circuitos, uno de media temperatural (normalmente R134a, R404a o NH3) y uno de baja temperatura (R744), interconectados por uno o más intercambiadores de calor, normalmente de placas, que por un lado condensan el CO2 y por otro se presentan como evaporadores normales para el circuito de media temperatura.

Pros:

• Sistema relativamente similar a una instalación tradicional (R404);
• Presión de funcionamiento similar a los sistemas tradicionales (max 45 barg);
• Medio contenido de gas HFC;
• Mayor eficiencia del sistema y aplicable en todos los climas.

Contras:

• Si no se utiliza NH3, la instalación no es completamente "verde";
• Si se utiliza NH3, la central de media no puede ser utilizada en todos los países para suministrar incluso a los equipos de media temperatura;
• Más atención a la presión de funcionamiento en el circuito secundario.

Bombeado

Los equipos de media temperatura se alimentan con CO2 líquido bombeado, mientras que los equipos de baja temperatura están equipados con válvulas de expansión.  El CO2 se refrigera en una enfriadora dedicada (NH3 o R134a) en el interior de un depósito con un evaporador, normalmente de haz tubular.

A las instalaciones tradicionales se añade la gestión de las bombas que hacen circular el CO2, líquido en los evaporadores de media, en estos evaporadores no se expande sino que se calienta solamente retornando al recipiente en estado semilíquido.

Pros:

• Bajo contenido de refrigerante no natural;
• Posibilidad de utilizar amoniaco (NH3), limitado a la sala de máquinas;
• Instalación completamente "verde" para el ambiente final.

Contras:

• Muy sensible al dimensionamiento de las tuberías del sistema de bombeado;
• Consumo energético adicional de las bombas;
• Más atención a la presión de trabajo en el circuito secundario.