BR9805986B1 - processo executável por um meio de computador que é operacional para iniciar ações de degelo de uma serpentina externa de uma bomba de calor, e, sistema para controlar o degelo de uma serpentina externa de uma bomba de calor. - Google Patents

Description

"PROCESSO EXECUTÁVEL POR UM MEIO DE COMPUTADOR QUE ÉOPERACIONAL PARA INICIAR AÇÕES DE DEGELO DE UMASERPENTINA EXTERNA DE UMA BOMBA DE CALOR, E, SISTEMAPARA CONTROLAR O DEGELO DE UMA SERPENTINA EXTERNA DEUMA BOMBA DE CALOR".

Técnica anterior

Esta invenção refere-se, geralmente, ao degelo da serpentinaexterna de um sistema de bomba de calor e, mais especificamente, a umdispositivo e processo para oportunamente iniciar a ação de degelo daserpentina externa.

Um dos problemas encontrados freqüentemente associadocom um sistema de bomba de calor de fonte de ar é que durante as operaçõesde aquecimento, a serpentina externa tenderá a acumular gelo sob certascondições de ambiente externo. O acúmulo de gelo na serpentina externaproduz um efeito isolante que reduz a transferência de calor entre orefrigerante fluindo através da serpentina e o meio circundante.Conseqüentemente, após um acúmulo de gelo na serpentina externa, osistema de bomba de calor perderá capacidade de aquecimento e todo osistema operará menos eficazmente. É desejável, por conseguinte, iniciar odegelo antes que este acúmulo de gelo ocorra, impactando, desse modo, aeficácia da bomba de calor. É desejável ainda, não iniciar desnecessariamenteum degelo da serpentina externa até que tal congelamento ocorra, uma vezque cada degelo de uma serpentina externa retira calor do recinto a seraquecido devido a inversão do sistema de refrigeração.

Diferentes tipos de sistemas de início de degelo têm sidoutilizados para iniciar oportunamente o degelo. Estes sistemas têm incluído amonitoração de certas condições de temperatura experienciadas pelo sistemade bomba de calor. Estas condições de temperatura são normalmentecomparadas com certos limites predeterminados. Estes limitespredeterminados são, normalmente, fixados e não levam em consideraçãomudanças na maneira pela qual a bomba de calor possa esíar operando.

E um objetivo da invenção iniciar a ação de degelo somenteapós certas medições de temperatura serem efetuadas e comparadas comcomputações em tempo real, como os valores de entrada apropriados dascondições de temperatura sensoreadas.

E outro objetivo da invenção controlar o início de uma açãode degelo de modo a diminuir ao mínimo, desse modo, o número de ciclos dedegelo que de outro modo ocorreria devido ao disparo prematuro do degelocomo resultado da comparação de condições de temperatura em relaçãoapenas a entradas predeterminadas que nem sempre refletem precisamentequando o degelo deveria ocorrer.

Estes e outros objetivos da invenção são atingidos pelaprovisão de um controle programado de computador para um sistema debomba de calor que inicia a ação de degelo apenas quando a mesma se tornanecessária como resultado de ter computado em base de tempo real a entradaapropriada a ser usada em relação a certa temperatura sensoreada. O controleprogramado de computador primeiro observa a temperatura corrente daserpentina da serpentina interna do sistema de bomba de calor e verifica seela é maior do que qualquer temperatura máxima observada anteriormentepara a serpentina interna que tenha ocorrido em seguida a um degelo anteriorda serpentina externa. A temperatura corrente da serpentina interna se torna atemperatura máxima observada para a serpentina interna no caso dela excederqualquer temperatura máxima da serpentina interna notada anteriormente. Averificação acima da temperatura da serpentina interna é feita, de preferência,apenas depois de certos componentes do sistema de bomba de calor teremfuncionado sem interrupção por um predeterminado período de tempo. Emparticular, o ventilador interno associado à serpentina interna não deverá teralterado a sua velocidade dentro de um predeterminado período de tempodurante o qual o compressor e o ventilador externo permanecem ligados.

De acordo com a invenção, é computado um va'or pele qual atemperatura da serpentina interna pode cair abaixo da temperatura máximaobservada para a serpentina interna. Este valor é computado continuamentecomo uma função do presente valor da máxima temperatura da serpentinainterna. Um degelo da serpentina externa é preferencialmente iniciado se acorrente temperatura da serpentina interna estiver abaixo da máximatemperatura da serpentina interna observada pelo valor computado. Esteinício de um degelo da serpentina externa é feito, de preferência, sujeito acertos parâmetros de tempo adicionais, como o tempo total de operação docompressor do sistema de bomba de calor e a real temperatura da serpentinaexterna.

A relação matemática usada para computar o valormencionado anteriormente é, de preferência, derivada da observação daoperação de um sistema de bomba de calor possuindo as características dosistema específico de bomba de calor sendo controlado. Estas observaçõesincluem o início de uma operação de aquecimento de um tal sistema debomba de calor sob um dado conjunto de condições, como a temperaturaexterna, a temperatura do ambiente interno e velocidades do ventilador eobservando as temperaturas da serpentina interna ao longo do tempo. Emalgum momento, a temperatura da serpentina interna cairá significativamente,indicando que a serpentina externa ficou congelada a ponto da transferênciade calor do refrigerante em circulação para a serpentina interna sersubstancialmente prejudicada. A diferença entre o valor máximo datemperatura da serpentina interna e a temperatura da serpentina internaquando ocorre um substancial congelamento da serpentina externa éobservada como uma diferença permitida que não deve ser excedida.

A diferença permitida observada que não deve ser excedida ea máxima temperatura da serpentina interna se tornarão um ponto no gráficode temperaturas máximas observadas na serpentina interna e dascorrespondentes diferenças permitidas observadas. Foi notado que as úliimasrelações matemáticas desenvolvidas ente a diferença permitida e a máximatemperatura da serpentina interna é uma relação não-linear. Esta relação não-linear é, de preferência, reduzida a uma série de relações lineares parafacilidade de computação dentro do computador programado controlando osistema de bomba de calor.

Breve descrição dos desenhos

Outros objetivos e vantagens da presente invenção ficarãoaparentes da descrição detalhada a seguir em conjunção com os desenhosanexos, nos quais:

a fig. 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de bombade calor que inclui um controle programado de computador;

a fig. 2 é uma ilustração do padrão de temperatura daserpentina interna de aquecimento produzido pelo sistema de bomba de calorda fig. 1 quando em uma situação específica de aquecimento;

a fig. 3 ilustra como uma diferença possível entre a máximatemperatura da serpentina interna e a temperatura da serpentina internamedida variará como uma função da máxima temperatura da serpentinainterna;

a fig. 4 ilustra um processo implementado pelo controle decomputador do sistema de bomba de calor sobre o funcionamento de todo osistema; e

as figs. 5A a 5D ilustram a seqüência de etapas a seremefetuadas pelo controle do computador para o sistema de bomba de calor,para levar a efeito o início de uma ação de degelo da serpentina externa.

Descrição da configuração preferida

Com referência à fig. 1, é visto um sistema de bomba de calorincluindo uma serpentina interna 10 e uma serpentina externa 12, com umcompressor 14 e uma válvula de inversão 16 localizada entre elas. Localizadotambém entre as duas serpentinas fica um par de vá^ulas de expansão defluxo duplo 18 e 20, que permitem o refrigerante fluir em qualquer direçãocomo resultado do ajuste da válvula de inversão 16. Deve ser notado quetodos os componentes anteriormente mencionados operam de um modobastante convencional, de modo a permitir o sistema de bomba de calorprover resfriamento ao ambiente interno, enquanto operando no modo deresfriamento, ou provendo aquecimento ao ambiente interno quandooperando no modo de aquecimento.

O ventilador interno 22 provê um fluxo de ar sobre aserpentina interna 10 enquanto um ventilador externo 24 provê um fluxo dear sobre a serpentina externa 12. O ventilador interno 22 é acionado por ummotor de ventilador 26, enquanto o ventilador externo 24 é acionado por ummotor de ventilador 28. Deve ser notado que o motor do ventilador internopode ter pelo menos duas velocidades constantes de acionamento naconfiguração específica. Estas velocidades de acionamento são, depreferência, comandadas por um processador de controle 30 que controla omotor de ventilador 26 através de acionadores de relês. O motor de ventilador28 é controlado, de preferência, pelo acionamento do relê RI. A válvulainversora 16 é também controlada pelo processador de controle 30 operandoatravés do circuito de relê R3. O compressor 14 é, de modo semelhante,controlado pelo processador de controle 30 atuando através do circuito derelê R2 conectado a um motor de compressor 32.

Com referência ao processador de controle 30, deve sernotado que ele recebe valores de temperatura da serpentina externa por umresistor termal 34 associado com a serpentina externa 12. O processador decontrole 30 recebe, ainda, um valor de temperatura da serpentina interna deum resistor termal 36.

Deve ser notado que o processador de controle 30 éoperacional para iniciar uma ação de degelo quando ocorrerem certascondições de temperatura indicadas pelos resistorea: termais 34 e 36. Demodo ao processador de controle 30 detectar as condições particulares detemperatura que originam a necessidade de degelar, é necessário que eleefetue uma computação específica, envolvendo a temperatura da serpentinainterna e a temperatura do ambiente interno, como normalmente providaspelo resistor termal 36. A computação particular efetuada pelo processadorde controle é baseada em ter conduzido, de preferência, uma série de testes deum projeto específico do sistema de bomba de calor da fig. 1, conforme seráagora descrito.

Com referência à fig. 2, é mostrado um gráfico ilustrando atemperatura da serpentina interna do sistema de bomba de calor da fig. 1 paraum dado ciclo de aquecimento. O ciclo de aquecimento ocorre sob um dadoconjunto de condições do ambiente e um dado conjunto de condições desistema do sistema de bomba de calor. As condições de ambiente incluemtemperaturas particulares do ar externa e inicial interna. As condições desistema incluem ajustes específicos de velocidade do ventilador e umaquantidade específica de refrigerante no sistema. A temperatura da serpentinainterna como medida pelo resistor termal 36 é registrada a intervalos detempos periódicos. Em um ponto, a temperatura da serpentina interna, Tic,terá atingido uma temperatura máxima conforme indicado por Tmax,ocorrendo no tempo t,. O ciclo de aquecimento continuará além de t, com atemperatura da serpentina interna Tic caindo à medida que o gelo começa a seformar na serpentina externa devido a uma fria temperatura da serpentinaexterna e a quantidade de umidade nesta fria temperatura da serpentinaexterna. Em algum ponto no tempo, tf, uma significativa quantidade de geloterá se acumulado na serpentina externa, causando desse modo uma quedasignificativa da temperatura da serpentina interna. Esta queda na temperaturada serpentina interna é devida à diminuição da capacidade de transferência decalor do refrigerante circulante como resultado de uma perda na eficácia doevaporador da serpentina externa congelada. A diferença entre a maximatemperatura da serpentina interna ocorrendo a t, e a temperatura da serpentinainterna ocorrendo em tf é registrada como uma diferença de temperatura dedegelo, ATd

De acordo com a invenção, a diferença de temperatura dedegelo ATd no tempo tf e o valor de Tmax no tempo t, são, ambas, registradaspara a particular operação de aquecimento. Deve ser entendido que operaçõesde aquecimento adicionais serão conduzidas para outros conjuntos decondições particulares de ambiente e outros conjuntos condições particularesde sistema. A diferença de temperatura de degelo ATd e a máxima diferençade temperatura da serpentina interna Tmax serão registradas para cada taloperação. Todos os valores registrados de ATd e Tmax serão, depois disso,usados como pontos de dados em um gráfico como o da fig. 3, para definiruma relação entre ATd e Tmax.

Com referência à fig. 3, a curva desenhada através dosdiversos pontos de dados produzidos pelos testes de aquecimento do sistemade bomba de calor projetado especificamente resulta em ser não-linear. Estacurva é, de preferência, dividida em dois segmentos lineares, como oprimeiro segmento linear apresentando uma inclinação S1, terminando emTmax de Tk e um segundo segmento linear possuindo uma inclinação de S2começando no mesmo ponto. Os dois segmentos lineares podem serexpressos como se segue:

para Tmax<Tk, ATd= S1 * Tmax -C1,para Tmax > Tk, ATd = S2 * Tmax - C2.

C1 e C2 são os valores de coordenada de ATd quando Tmax éigual a zero para os segmentos lineares respectivos. Deve ser notado que osvalores particulares de Tk5S1 , S2, C1 e C2 dependerão do projeto específico dosistema de bomba de calor que tenha sido testado. A este respeito, cadaprojeto de um sistema de bomba de calor terá componentes especificamentedimensionados, como ventiladores, motores de ventilador, configurações d^serpentinas e compressores que gerarão sua próprias figuras 2 e 3 e, dessemodo, seus próprios valores de Tk, S1 , S2, C, e C2- Como será explicado emdetalhe mais adiante, as relações lineares derivadas para um sistema debomba de calor particularmente projetado serão usadas pelo processador decontrole 30 na determinação de quando iniciar um degelo da serpentinaexterna 12 de tal sistema.

Com referência à fig. 4, uma série de inicializações sãoempreendidas pelo processador de controle 30 antes de implementar qualquercontrole de degelo do sistema de bomba de calor. Estas inicializaçõesincluem o ajuste dos relês Rl a R4 para uma condição de desligados de modoa, por esse meio, colocar todos os componentes do sistema de bomba de calorassociados a eles em condições apropriadas de início. Isto é efetuado na etapa40. A unidade processadora passa para uma etapa 42 e inicia uma série umaquantidade de variáveis de programas de computador que serão utilizadasdentro da lógica de degelo. Uma quantidade de temporizadores são ligados demodo a , continuamente, prover tempos para as variáveis TM_DFDEL eTM_DFSET (Temporizador_Degelo Variação e Temporizador_DegeloAjustar). Finalmente, a unidade processadora estabelecerá uma variável,OLD_FNSPD (Anterior_Velocidade do ventilador), igual à correntevelocidade do ventilador, CUR_FNSPD, (Corrente_Velocidade doventilador)em uma etapa 46. Deve ser notado que as etapas acima ocorremapenas quando a unidade processadora estiver funcionando de modo a iniciaro controle do sistema de bomba de calor.

Com referência à fig. 5A, o processo implementado peloprocessador de controle 30 de modo a iniciar em momento oportuno o degeloda serpentina externa 12 começa pela etapa 50, na qual é feita indagação se orelê de compressor R2 está ligado. Um vez que o relê estará inicialmentedesligado, o processador de controle passará para a etapa 52 e indagará se avariável WAS_ON (Estava_Ligado) é verdadeira. Se WAS_ON .for falsa, oprocessador passará para o caminho "não" para a etapa 54. O processadorpassará, em seguida, para a indagação se o compressor do relê R2 está ligadona etapa 54 antes de ajustar a variável WAS_ON (Estava_Ligado) para falsona etapa 56. Será feita, em seguida, indagação na etapa 58 se IN_DEFROST(Interno_Degelo) é verdadeiro. Se IN_DEFROST estiver inicialmenteajustado como falso no início da operação, o processador de controle passarápara a etapa 60 e indagará se o modo de aquecimento foi selecionado. A esterespeito, deve ser notado que um painel de controle ou outro dispositivo decomunicação associado ao processador de controle 30 terá indicado se osistema de bomba de calor da fig. 1 está para ficar em um modo deaquecimento da operação. Se o modo de aquecimento não tiver sidoselecionado, o processador passará pelo caminho "não" para uma etapa 62 nafig. 5C e ajustará a variável TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor Ligado) para zero. O processadorajustará também uma variável MAX_TEMP (Máxima_Temperatura) parazero na etapa 64 e uma variável TMDFDEL (Temporizador_DegeloVariação) para zero na etapa 66. O processador de controle continua da etapa66 para a etapa 68 e indaga novamente se o relê R2 do compressor estáligado. Se o relê R2 do compressor não estiver ligado, o processador passa daetapa 68 para a etapa 70 e ajusta TM_DFSET (Temporizador_Degelo Ajuste)para zero. A próxima indagação é se IN_DEFROST (Interno_Degelo) éverdadeiro na etapa 72. Uma vez que esta variável é inicialmente falsa, oprocessador de controle 30 passará para uma etapa de saída 74.

Deve ser notado que o processador de controle 30 executarádiversos processos para o controle do sistema de bomba de calor em seguidaa uma saída da lógica específica das figs. 5A-5D. A velocidade deprocessamento do processador de controle 30 permitirá o processador decontrole retornar para a execução da lógica da fig. 5A em milissegundos.Deve ser notado, ainda, que em algum ponto um modo de aquecimento seráselecionado e o aquecimento será, subseqüentemente, iniciado peloprocessador de controle 30 se a temperatura interna ambiente, medida pelotermostato, for menor do que um ajuste de temperatura desejado. Quando oaquecimento vai se iniciar, o processador de controle 30, de preferência, ligaos ventiladores interno e externo, 22 e 24, bem como, o motor do compressor32. A válvula de inversão 16 também será ajustada para causar o refrigerantefluir do compressor para a serpentina interna 10 e, daí, para a serpentinaexterna 12. Com referência à etapa 50, o processador de controle indagaránovamente se o relê R2 do compressor está ligado, em seguida ao início doaquecimento. Deve ser notado que o relê R2 do compressor terá sido ativadopelo processador quando o aquecimento tiver sido exigido. O processador decontrole verificará o mesmo, como tendo ocorrido na etapa 50, e passará paraa etapa 76 para indagar se a variável WAS_ON (EstavaJLigado) é falsa. Umavez que esta variável será, correntemente, falsa, o processador passará para aetapa 78 e desligará os temporizadores associados ao TM_CMPON(Temporizador_Compressor Ligado) e ao TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor Ligado). Em seguida, o processadorindagará se o relê R2 do compressor está ligado e passará para a etapa 80,uma vez que o relê de compressor R2 está agora ligado. Isto resultará navariável WAS_ON sendo ajustada como verdadeira na etapa 80. Oprocessador passará através das etapas 58 e 60 conforme discutidoanteriormente. Uma vez que o modo de aquecimento tenha sido selecionado,o processador passará da etapa 60 para a etapa 81 e indagará se uma variávelde temporização TM_DFSET é maior do que sessenta segundos. Uma vezque esta variável será inicialmente zero, o processador passará para a etapa66 na fig. 5C e ajustará variável de temporização TM_DFDEL para zero. Emseguida, o processador indagará se o relê R2 do compressor está ligado naetapa 68. Uma vez que o relê de compressor terá sido ativado peloprocessador de controle em resposta a uma demanda de aquecimento, oprocessador passará para a etapa 82.

Com referência à etapa 82, o processador indaga se o relê doventilador externo está ligado. O relê Rl do ventilador externo normalmenteestará ligado se o sistema de bomba de calor estiver respondendo a umademanda por aquecimento. Isto deixará o processador de controle pronto parapassar ao longo do caminho "sim" para uma etapa 84, na qual é lida avelocidade do ventilador interno. Deve ser observado que o ventiladorinterno terá sido ativado quando o aquecimento tiver sido iniciado, causando,assim, a velocidade do ventilador ser diferente de zero. Esta velocidade doventilador está disponível dentro do processador de controle como resultadodo processador de controle ter comandado a velocidade por outro programade controle. Esta velocidade de ventilador á justada como igual à variávelCURJFNSPD e é comparada na etapa 86 com o presente valor da velocidadeanterior do ventilador conforme denotado por OLDFNSPD(Anterior_Velocidade Ventilador). Uma vez que esta última variável éinicialmente zero, o processador de controle passará da etapa 86 para ajustara velocidade anterior do ventilador como igual ao valor da correntevelocidade do ventilador na etapa 88. O processador de controle passa para oajuste da variável de temporizador TM_DFSET (Temporizador_ DegeloAjuste) igual a zero na etapa 70 antes de indagar de novo se IN_DEFROST(Interno_Degelo) é verdadeira na etapa 72. Uma vez que IN_DEFROST éfalsa, o processador de controle passará ao longo do caminho "não" da etapa72 para a etapa de saída 74.

Com referência mais uma vez à fig. 5A, deve ser notado que apróxima execução da lógica de degelo mais uma vez habilitará o processadora indagar se o compressor está ligado. Uma vez que o relê do compressor estáagora ligado, o processador passará para a etapa 76 para indagar sobre oestado de WAS_ON (Estava_Ligado). Uma vez que esta variável é agoraverdadeira, o processador de controle passará agora pára a etapa 54, na quaí orelê R2 do compressor é novamente notado como estando ligado, deixandopronto, desse modo, o processador para passar através das etapas 80, 58 e 60para a etapa 81. Com referência à etapa 81, deve ser notado que oprocessador está examinando se o contador de tempo de TM_DFSET é maiordo que sessenta segundos. Deve ser observado que esta variável terá iniciadoa acumulação de um contador de tempo uma vez que a velocidade anterior deventilador foi ajustada igual A velocidade corrente do ventilador na etapa 88.

Esta variável continuará a acumular tempo durante cada execução sucessivada lógica de degelo pelo tempo que o relê R2 do compressor permanecerligado, do ventilador externo permanecer ligado, e da velocidade doventilador interno não mudar. Deste modo, a contagem de tempo refletida emTM_DFSET será uma medida da quantidade de tempo que as três condiçõesacima de estado do compressor e dos ventiladores interno e externo tenhampermanecido constantes. O processador de controle 30 terá, desse modo,imposto um nível de consistência sobre o sistema de bomba de calor, tendooperado sem qualquer mudança destes componentes por, pelo menos,sessenta segundos.

Quando a contagem de tempo mantida por TM_DFSET atingeum valor maior do que sessenta segundos, o processador de controle passaráda etapa 81 para a etapa 90 na fig. 5A e lerá a temperatura da serpentinainterna provida pelo resistor termal 36. Este valor será armazenado naT_ICOIL (Temperatura_Serpentina Interna) na etapa 92. O processador decontrole passará para a etapa 94, na qual a indagação é feita se o valor daT ICOIL é maior do que o valor de uma variável MAX_TEMP. Deve serobservado que o valor de MAX_TEMP será zero quando o processador decontrole iniciar primeiro o aquecimento em seguida ao modo de aquecimentoter sido selecionado. Isto deixará o processador de controle habilitado aajustar MAX-TEMP igual ao valor corrente de T_ICOIL na etapa 96. Deveser observado que o processador de controle continuará semelhantemente aajustar a MAX_TEMP igual ao valor de T_ICOIL à medida que oprocessador de controle executa repetidamente a lógica de degelo e encontraum valor crescente de T_ICOIL (Temperatura_ Serpentina Interna) devido àcrescente temperatura da serpentina interna. O processador de controle passadiretamente para a etapa 98 em seguida a qualquer ajustamento daMAX_TEMP na etapa 96. O processador de controle passa para a etapa 98 daetapa 94, no caso do valor da T ICOIL ser menor do que o valorpresentemente armazenado de MAX_TEMP (Máxima_Temperatura).

Com referência à etapa 98, o processador de controle passa aindagar se MAX_TEMP é menor ou igual a Tk. Deve ser lembrado que ovalor de Tk foi obtido na fig. 3. No caso de MAX_TEMP ser menor do que ovalor de Tk, o processador de controle passará para a etapa IlOe calcularáum valor de DEFROST_DELTA (Degelo_Variação). Deve ser entendido quea relação matemática entre DEFROST_DELTA e MAX_TEMP na etapa 110é a mesma relação linear de ATd para Tmax, para Tmax menor ou igual a Tk nafig. 3. Com referência novamente à etapa 98, no caso de MAX_TEMP nãoser inferior ou igual a Tk, o processador de controle passará ao longo docaminho "não" para uma etapa 102 e calculará o valor apropriado deDEFROST_DELTA. Deve ser observado que este cálculo é o mesmo darelação de ATd versus Tmax na fig. 3 para Tmax maior do que Tk. O processadorpassa de ter calculado um valor apropriado calculado de DEFROST_DELTA(Degelo_Variação)em qualquer das etapas 100 ou 102 para a etapa 104, naqual é feita a indagação se o valor calculado é menor do que dois. No caso dovalor calculado ser inferior a dois, o processador de controle ajusta o mesmopara ficar igual a dois na etapa 106. O processador de controle passará,depois disso, diretamente para a etapa 108 através do caminho "não" da etapa104, no caso de DEFROST_DELTA (Degelo_Variação) ser igual ou maiordo que 2

Com referência à etapa 108, é feita indagação se o valercorrente de T_ICOIL (Temperatura_Serpentina interna) é menor do que adiferença entre MAX_TEMP (Máxima Temperatura) e DEFROSTDELTA(Degelo_Variação). Deve ser observado que a indagação sendo feita na etapa108 é essencialmente um controle se a serpentina externa medidacorrentemente tem diminuído para um valor que é maior do que o valor deDEFROSTJDELTA) abaixo da máxima temperatura da serpentina internacomo definida pelo valor de MAX_TEMP. Deve ser observado que o valorda temperatura da serpentina interna correntemente medida não terá,normalmente, diminuído para um tal valor , uma vez que a serpentina externanormalmente não experimentará um acúmulo de gelo apreciável. Em taissituações, o processador de controle continuará a seguir o caminho "não" apartir da etapa 108 e passará através das etapas 66, 68, 82, 84, 86, 72 e 74, eeventualmente tornar a executar a lógica do degelo das figs. 5A-5D. Quandoa demanda por aquecimento tiver sido satisfeita, o processador de controledesligará o relê R2 do compressor, terminando, desse modo, o período detempo de aquecimento específico. Quando isto ocorre, o processador decontrole notará que o relê R2 de compressor está desligado na próximaexecução da lógica de degelo. Isto habilitará o processador notar queWAS_ON sendo verdade na etapa 52 exige a execução de uma etapa 110, naqual a contagem de tempo sendo armazenada em TM_CMPON(Temporizador_Compressor ligado) e TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor ligado) é desligada, mantendo,desse modo, estas variáveis em um contador específico de tempo. Oprocessador de controle reajusta a contagem de tempo de TM_CMPON(Temporizador_Compressor ligado) igual a zero na etapa 110. O processadorde controle não reajusta, entretanto, a contagem de tempo armazenada emTM_ACC_CMPON (Temporizador_Acumulado_Compressor ligado). Destamaneira, a variável TM_ACC_CMPON continua a acumular uma contagemde tempo cada vez que o compressor é notado sendo ligado ou desligado-naetapa 50.

Deve ser observado que processador de controle continuará aoportunamente executar a lógica de degelo das figs, 5A-5D. Além disso, elenormalmente executará as etapas 50, 76, 54, 80, 58, 60 e 81 e, depois disso,sai da lógica de degelo quando o aquecimento é solicitado. Isto continuará atéo momento que as condições do sistema de bomba de calor exigidas nasetapas 68, 82, 84 e 86 tenham sido satisfeitas. Neste momento, o processadorde controle passará novamente a ler a temperatura da serpentina interna e aatualizar o valor de MAX_TEMP se necessário. O processador de controle,depois disso, efetuará o cálculo apropriado de DEFROST_DELTA(Degelo_Variação). Isto conduzirá à etapa 108, na qual será feita indagaçãose a temperatura correntemente medida, T_ICOIL (Temperatura_Serpentinainterna), diminuiu para um valor que resulta nesta temperatura medida sendomaior do que o valor de DEFROST_DELTA abaixo da máxima temperaturada serpentina interna, conforme definido pelo valor de MAX_TEMP(Máxima_Temperatura). No caso disto ocorrer, o processador de controlepresumirá que a serpentina externa 12 tenha experimentado significativocongelamento, requerendo uma ação de degelo. O processador de controlepassará para uma etapa 112 e indagará se o valor de tempo de TM_DFDEL(Temporizador_Degelo Variação) for maior do que sessenta segundos. Estavariável terá iniciado uma contagem de segundos de operação da completaexecução anterior da lógica de degelo ocorrendo imediatamente antes doprocessador de controle passar primeiro da etapa 108 para a etapa 112. Atéum tal momento em que esta variável indica um valor maior do que sessentasegundos, o processador de controle deixará a etapa 112 ao longo do caminho"não" para a etapa 68 e, depois disso, passa normalmente através das etapas82, 84, 86 e 72 e, daí, ao longo do caminha "não" para fora da etapa 72 para aetapa de saída 74. Com referência novamente à etapa 112, quando oprocessador de controle tiver cumprido o ciclo através da lógica de degelodiversas vezes, de modo a permitir o tempo acumular em TM_DFDEL(TemporizadorJDegelo Variação) para um tempo superior a sessentasegundos, então o processador de controle passará para a etapa 114. Comreferência à etapa 114, é feita indagação se o valor de tempo indicado porTM_CMPON (Temporizador_Compressor ligado) é superior a quinzeminutos. Deve ser lembrado que esta variável de temporizador específica éligada na etapa 78 em seguida ao processador de controle ter notado que avariável WAS_ON (Estava JLigado) é falsa, indicando que o compressor 14tinha sido ligado logo antes. Isto significa efetivamente que o tempo sendoregistrado por TM_CMPON é indicativo da quantidade total de tempo que ocompressor 14 tem funcionado desde sua mais recente ativação peloprocessador de controle. Visto que a quantidade total de tempo que ocompressor ficou ligado desde sua mais recente ativação é menor ou igual aquinze minutos, , o processador de controle passará ao longo do caminho"não" para fora da etapa 114 e executará as etapas 68, 82, 84, 86, 72 e 74,conforme discutido anteriormente. Se a quantidade total de compressor notempo desde a última ativação exceder a quinze minutos, o processador decontrole passará ao longo do caminho "sim" da etapa 114 para a etapa 116,para indagar se o tempo indicado pela variável TM_ACC_CMPON é maiordo que trinta minutos. Com referência à etapa 62, deve ser notado que avariável de temporização TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor ligado) á ajustada em zero quandoo modo de aquecimento não é selecionado como notado na etapa 60. Deveser notado ainda que a variável de temporização TM_ACC_CMPON étambém ajustada igual a zero toda vez que a variável IN_DEFROST(Interno_Degelo) é verdadeira, conforme notado na etapa 58. Conforme serádiscutido em detalhe mais adiante, a variável IN_DEFROST(Interno_Degelo) só é verdadeira durante um degelo da serpentina externa. Avariável TM_ACC_CMPON é, por isso, permitida acumular tempo emseguida a uma operação de degelo. Com referência às etapas 50, 76 e 78, avariável TM_ACC_CMPON (Temporizador_Acumulado_Compressorligado) é permitida acumular tempo em seguida a uma ação de degelo quandoo temporizador associado a ela estiver ligado na etapa 78, como resultado dorelê do compressor ter sido ligado pouco antes. O tempo registrado porTM_ACC_CMPON (Temporizador_Acumulado_Compressor ligado)continuará a acumular tempo até que o compressor seja desligado, conformenotado pelas etapas e 52. Quando isto ocorre, o processador de controlepassará para a etapa 110 e desligará o tempo sendo registrado tanto pelaTM_CMPON (Temporizador_Compressor Ligado) como pelaTM_ACC_CMPON (Temporizador_Acumulado_Compressor ligado). Otempo acumulado por TM_ACC_CMPON simplesmente permanecerá no seupresente valor. Desse modo, quando o relê R2 do compressor é novamenteligado, a variável TM_ACC_CMPON acumulará mais tempo, a não ser queuma ação de degelo tenha ocorrido ou um modo de aquecimento tenha tidosua seleção retirada. Deve ser observado que em algum ponto a quantidadetotal de tempo de compressor em seguida a uma ação de degelo terá atingidotrinta minutos.

Com referência novamente à etapa 116, no caso da quantidadetotal de tempo de compressor exceder trinta minutos, o processador decontrole passará para a etapa 118 para ler a temperatura da serpentina externapelo resistor termal 34 e armazenará o valor na variável T_OCOIL(Temperatura_Serpentina externa), O processador de controle, em seguida,indagará na etapa 120 se o valor da temperatura da serpentina externa queestá armazenado na variável T_OCOIL (Temperatura_Serpentina externa) éinferior a menos dois graus centígrados. Se a temperatura da serpentinaexterna não for menor do que os dois graus centígrados negativos, oprocessador de controle simplesmente passará para a etapa 68 e, daí, passarápara a etapa de saída 74, conforme discutido anteriormente Corr referêncianovamente à etapa 120, no caso da temperatura da serpentina externa sermenor do que menos dois graus centígrados, o processador de controlepassará a ajustar a variável IN_DEFROST (Interno_Degelo) igual averdadeira na etapa 122. O processador de controle sairá da etapa 122 para aetapa 68 e notará que o relê do compressor está ligado. Isto habilitará oprocessador a passar para a etapa 82 e indagar se o relê Rl do ventiladorexterno está ligado. Se o relê Rl do ventilador externo estiver ligado, oprocessador de controle passará ao longo do caminho "sim" para a etapa 84 elerá a velocidade do ventilador interno e armazenará este valor emCUR_FNSPD (Corrente_Velocidade do ventilador). O processador, emseguida, comparará o valor de CUR_FNSPD (Corrente_Velocidade doventilador) com o valor de OLD_FNSPD (Anterior_Velocidade doventilador) na etapa 86. CUR_FNSPD (CorrenteJVelocidade do ventilador)será ajustada igual ao valor de OLD_FNSPD (Anterior Velocidade doventilador), se necessário, na etapa 88 antes do processador ajustarTM_DFSET (Temporizador_Degelo Ajuste) igual a zero na etapa 70 e passepara a etapa 72. Uma vez que IN_DEFROST (Interno_Degelo) é agoraverdadeira, o processador de controle passará ao longo do caminho "sim" daetapa 72 para uma rotina de degelo na etapa 124. Deve ser observado que arotina de degelo incluirá o ajuste do relê R3, de modo que a válvula deinversão 16 inverterá a direção do fluxo do refrigerante entre as serpentinasde ventilador IOe 12. A rotina de degelo ajustará também o relê Rl de modoa causar o ventilador externo 24 ser desligado. A inversão subsequente dofluxo do refrigerante com o ventilador 24 estando desligado causará aserpentina externa absorver calor do refrigerante começando, desse modo, aremoção de qualquer gelo acumulado na serpentina. O processador decontrole passará da etapa 124 para a etapa 126 e indagará se a temperatura daserpentina externa, conforme medida pelo resistor termal 34 subiu para umatemperatura maior do que dezoito graus centígrados. Deve ser observado quea serpentina externa levará algum tempo a subir para uma temperatura dedezoito graus centígrados. Isto habilitará o processador a continuamentepassar ao longo do caminho "sim" para fora da etapa 58 cada vez que a lógicado degelo das figs. 5A-5D for executada. O processador de controle passaráda etapa 58 para as etapas 62 e 64 e continuamente ajustar o total acumuladosnas variáveis de tempo TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor ligado) e MAX_TEMP(Máxima_Temperatura) para zero. Ele também ajustará TM_DFDEL(Temporizador_Degelo Variação) para zero na etapa 66. Isto efetivamenteinicia todas estas variáveis enquanto que o processador de controle estaimplementando um degelo da serpentina externa 12. O processador decontrole passa, depois de ter ajustado as variáveis acima para zero, atravésdas etapas 68, 82, 84, 86 e 72 de modo a novamente implementar rotina dedegelo. Com referência à etapa 126, quando a temperatura da serpentinaexterna sobe para uma temperatura maior do que dezoito graus centígrados, oprocessador de controle passará para etapa 128 e ajustará a variávelIN_DEFROST (Interno_Degelo) de igual para falsa antes de sair da lógica dedegelo na etapa 74. Deve ser observado que a próxima execução da lógica decontrole de degelo habilitará o processador de controle a novamenteencontrar a etapa 58 e notar que IN_DEFROST (Interno_Degelo) não é maisverdadeira. O processador de controle passará, através da etapa 58, para aetapa 60, enquanto o modo de aquecimento continua a permanecerselecionado. Como foi discutido anteriormente, o processador sairá da etapa81 ao longo do caminho "não" até que as condições do compressor e asvelocidades dos ventiladores interno e externo tenham sido satisfeitas. Deveser observado que o valor de TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor ligado), bem como, o deMAX_TEMP (Máxima_Temperatura) serão agora capazes de acumularvalores diferentes de zero quando o relê R2 do compressor estiver ligado. Ovalor máximo de delta (variação) começará a acumular um valor detemperatura quando o tempo denotado por TM_DFSET(Temporizador_Degelo Ajuste) for maior do que sessenta segundos, queocorre assim que o relê do compressor e o ventilador externo tenham sidoligados e que a velocidade do ventilador interno não tenha mudado entresucessivas execuções da lógica. Com tem sido discutido anteriormente,quando a TM_DFSET (Temporizador_Degelo Ajuste) excede a sessentasegundos, o cálculo de uma DEFROST_DELTA (Degelo_Variação)começará também a ocorrer de novo. A comparação na etapa 108 do valorcorrente de T_ICOIL (Temperatura_Serpentina interna) com o valor deMAX_TEMP (Máxima_Temperatura) reduzido do valor deDEFROST_DELTA (Degelo_Variação) determinará depois disso quandoserá apropriado examinar os diversos valores de temporização das etapas112, 114 e 116.

Deve ser observado que um ciclo de degelo só será iniciado seo exame adicional de TM_DFDEL (Temporizador_Degelo demora) e ostempos de compressor denotados por TM_CMPON(Temporizador_Compressor ligado) e TM_ACC_CMPON(Temporizador_Acumulado_Compressor ligado) indicarem que apropriadasquantidades de tempo tenham decorrido. Uma vez que todas estas condiçõesestejam satisfeitas, a variável IN_DEFROST (Interno_Degelo) seránovamente ajustada para verdadeira, permitindo o processador iniciar a rotinade degelo.

Embora a invenção tenha sido descrita com referência a umaconfiguração preferida, deve ser entendido por aqueles experientes natécnica, que diversas mudanças podem ser feitas nela sem se afastar doescopo da invenção. Por exemplo, os cálculos lineares deDEFROST_DELTA (Degelo_Variação) nas etapas 102 e 104 poderiam sersubstituídas por cálculos apropriados de variação de degelo baseados em umarelação não-linear entre DEFROST DELTA (Degelo_Variação) e a variávelMAX_TEMP (Máxima_temperatura). Tal cálculo seguiria de fato, maisaproximadamente, a curva matemática definindo a relação de ATd para Tmaxna fig. 3. Deve ser observado que a curva matemática da fig. 3 poderia mudarno caso de um sistema de bomba de calor diferente possuindo um compressordiferente, ventiladores e outros componentes de bomba de calor fossemanalisados. Tal sistema de bomba de calor poderia ser de modo semelhantetestado e relação apropriada definida , como discutido com respeito às figs. 2e 3. Pelas razões acima, é, por conseguinte, pretendido que a invenção nãoseja limitada à configuração específica descrita, mas que a invenção incluatodas as configurações caindo dentro do escopo das reivindicaçõesestabelecidas mais adiante.

Claims (16)

1. Processo executável por um meio de computador (20) que éoperacional para iniciar ações de degelo de uma serpentina externa (12) de umabomba de calor, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:ler, repetidamente, a temperatura de uma serpentina interna (10) dabomba de calor por um sensor de temperatura (36) da serpentina interna (10), emseguida ao último degelo da serpentina externa (12);determinar a máxima temperatura da serpentina interna (10) quetenha sido lida desde as leituras da temperatura da serpentina interna (10) quetenham ocorrido em seguida ao último degelo da serpentina externa (12);computar um limite para a queda em uma temperatura lida daserpentina interna (10), que tenha sido permitida por uma determinada temperaturamáxima da serpentina interna (10), na qual o limite é computado como uma funçãoda então determinada temperatura máxima da serpentina interna (10); e,determinar se uma ação de degelo da serpentina externa (12) devaser ativada quando uma temperatura lida da serpentina interna (10), quando sentidapelo sensor de temperatura (36) da serpentina interna (10), indicar uma queda,abaixo da então temperatura determinada da serpentina interna (10) máxima, maiordo que o limite computado como uma função da então temperatura máximadeterminada da serpentina interna (10).

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a etapa de determinar se uma ação de degelo da serpentina externa (12)do sistema de bomba de calor deva ser ativado compreende a etapa de:atrasar qualquer ação de degelo até que a temperatura daserpentina interna (10) tenha sido sucessivamente lida por, pelo menos, um tempoadicional em seguida a uma determinação que a temperatura da serpentina interna(10) indique uma queda, abaixo da então temperatura máxima determinada daserpentina interna (10), maior do que o limite computado e no qual uma assimsucessivamente lida temperatura da serpentina interna (10) indique que atemperatura da serpentina interna (10), conforme sentida pelo sensor detemperatura (36) da serpentina interna (10), permanece abaixo da determinadatemperatura máxima da serpentina interna (10) acima do limite computado.

3. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelofato de que a etapa de determinar se uma ação de degelo da serpentina externa (12)deve ser ativada compreende, ainda, as etapas de:determinar se um compressor (14) na bomba de calor tem sidocontinuamente ligado por um período determinado de tempo; e,prosseguir para determinar, ainda, se uma ação de degelo deve seriniciada somente após o compressor (14) ter sido continuamente ligado por umperíodo de tempo predeterminado.

4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelofato de que a etapa de prosseguir para determinar, ainda, se uma ação de degelo daserpentina externa (12) deve ser iniciada compreende a etapa de:determinar se o compressor (14) tem sido ligado por umpredeterminado período de tempo acumulado desde que a serpentina externa (12)do sistema de bomba de calor tenha sido anteriormente degelada.

5. Processo de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelofato de que a etapa de determinar se o compressor (14) tem sido ligado por umpredeterminado período de tempo acumulado compreende as etapas de:monitorar o tempo ligado do compressor (14) em seguida àfinalização de uma ação anterior de degelo;adicionar, incrementalmente, qualquer tempo de funcionamentomonitorado presentemente a uma soma de tempo previamente monitorada defuncionamento do compressor (14) após a anterior ação de degelo, de modo aproduzir uma soma presente de tempo de funcionamento do compressor (14);comparar a soma presente de funcionamento do compressor (14)com o segundo período de tempo predeterminado; e,prosseguir para determinar, ainda, se uma ação de degelo deve seriniciada quando a soma presente de tempo ligado exceder o predeterminadoperíodo de tempo acumulado desde que a serpentina externa (12) do sistema debomba de calor foi degelada.

6.Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que a etapa de determinar a máxima temperatura lida da serpentina interna(10) a partir das leituras de temperatura da serpentina interna (10) que tenhamocorrido em seguida ao último degelo da serpentina externa (12) compreende asetapas de:determinar se o valor da leitura corrente da temperatura daserpentina interna (10) excede qualquer valor lido previamente da máximatemperatura da serpentina interna (10) ocorrendo desde o último degelo daserpentina externa (12); e,armazenar o valor de leitura corrente da temperatura da serpentinainterna (10) como a máxima temperatura da serpentina interna (10), quando ovalor correntemente lido da temperatura da serpentina interna (10) exceder apreviamente notada máxima temperatura da serpentina interna (10) ocorrida desdeo último degelo da serpentina externa (12).

7.Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de compreender ainda as etapas de:detectar se um predeterminado período de tempo se escoou,durante o qual a velocidade de um ventilador interno (22), associado à serpentinainterna (10), permaneceu constante enquanto ambos, um compressor (14) nosistema de bomba de calor e um ventilador associado à serpentina externa (12),tenham permanecido ligados; e,passar à etapa de ler repetidamente a temperatura da serpentinainterna (10) do sistema de bomba de calor, quando o predeterminado período detempo tiver se escoado.

8.Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelofato de que a etapa de detectar se um predeterminado período de tempo se escoou,durante o qual a velocidade de um ventilador interno (22) associado à serpentinainterna (10) tenha permanecido constante enquanto ambos, um compressor (14) nosistema de bomba de calor e um ventilador (24) associado à serpentina externa(12), tenham permanecido ligados e compreendendo ainda as etapas de:estabelecer uma contagem do predeterminado período de tempoque deve se escoar durante o qual a velocidade do ventilador interno (22) devapermanecer constante enquanto ambos, o compressor (14) e o ventilador (24)associado à serpentina externa (12) devam permanecer ligados; e,reajustar a contagem do predeterminado tempo quando, com asmudanças na velocidade do ventilador interno (22), ou o compressor (14) édesligado ou o ventilador (24) associado à serpentina externa (12) é desligado.

9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de que o limite sendo computado como uma função do valor da máximatemperatura determinada da serpentina interna (10) é derivado da observação deuma bomba de calor de mesmo projeto operar sob uma variedade de diferentescondições de sistema e ambiente, e notar a máxima temperatura da serpentinainterna (10) do sistema e a queda na temperatura da máxima temperatura notada daserpentina interna (10) quando ocorrer substancial congelamento da serpentinaexterna (12) durante cada tal operação observada, por meio da qual é desenvolvidauma relação entre a notada temperatura máxima notada da serpentina interna (10) ea queda da máxima temperatura da serpentina interna (10).

10. Sistema para controlar o degelo de uma serpentina externa (12)de uma bomba de calor, caracterizado pelo fato de compreender:um sensor (36) para sentir a temperatura da serpentina interna (10)da bomba de calor;um dispositivo para degelar a serpentina externa (12) da bomba decalor; e,um meio de computador (30) operacional para ler repetidamente atemperatura sentida da serpentina interna (10) pelo sensor (36), de modo adeterminar a máxima temperatura da serpentina interna (10) que tenha sido lidapelo sensor (36) desde o último degelo da serpentina, o meio de computador (30)sendo ainda operacional para determinar se uma temperatura lida pelo sensor (36)caiu abaixo da, então, máxima temperatura determinada da serpentina interna (10),por uma quantidade computada pelo meio de computador (30) como uma funçãoda então máxima temperatura determinada da serpentina interna (10), o meio decomputador (30) sendo operacional para enviar um sinal de degelo para odispositivo de degelar a serpentina externa (12), quando uma temperatura lida daserpentina interna (10) tiver caído abaixo da então máxima temperaturadeterminada da serpentina interna (10) pela quantidade computada, e o meio decomputador (30) ter notado que um componente específico da bomba de calortenha estado operando acima de um predeterminado período de tempo.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelofato de que o meio de computador (30) é operacional para, pelo menos, ler econfirmar por uma segunda vez que a temperatura lida pelo sensor (36) permaneceabaixo da então máxima temperatura determinada da serpentina interna (10) poruma quantidade computada com uma função da então máxima temperaturadeterminada da serpentina interna (10), antes de passar a enviar sinal para odispositivo para degelar a serpentina externa (12).

12. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelofato de que o meio de computador (30) é operacional para ler repetidamente atemperatura do sensor (36) por um período predeterminado de tempo em seguida àdeterminação inicial de que uma temperatura lida do sensor (36) tenha caídoabaixo da então máxima temperatura determinada da serpentina interna (10) pelaquantidade computada, o meio de computador (30) sendo operacional paraconfirmar que as temperaturas lidas repetidamente do sensor (36) permaneçamabaixo da máxima temperatura da serpentina interna (10), pela quantidadecomputada acima do predeterminado período de tempo, antes de enviar o sinal dedegelo para o dispositivo de degelar a serpentina externa (12).

13. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelofato de que o componente específico da bomba de calor sendo notado como tendosido operacional é um compressor (14) dentro da bomba de calor.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelofato de que o dispositivo de degelo compreende: uma válvula de inversão (16)dentro da bomba de calor para inverter o fluxo de refrigerante dentro da bomba decalor.

15. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelofato de que: a bomba de calor inclui um ventilador interno (22) associado com aserpentina interna (10) e um ventilador externo associado à uma serpentina externa(12); e, o meio de computador (30) é operacional para verificar se a condição defuncionamento dos ventiladores (22, 24) não foi mudada antes de passar para aetapa de ler repetidamente a temperatura sentida da serpentina interna (10).

16. Sistema de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelofato de compreender ainda um sensor (34) para sentir a temperatura na vizinhançada serpentina externa (12), sendo que o meio de computador (30) é operacionalpara condicionar o envio do sinal de degelo para o dispositivo de degelar aserpentina externa (12) dependendo do valor da temperatura lida do sensor (34)para sentir a temperatura na vizinhança da serpentina externa (12).