ES2244717T3 - Procedimiento y dispositivo para la regulacion de una instalacion de climatizacion con circuito de regulacion de la presion de aspiracion. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la regulacion de una instalacion de climatizacion con circuito de regulacion de la presion de aspiracion.Info
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Abstract
Procedimiento para la regulación de una instalación de climatización, particularmente de una instalación de climatización de vehículo automóvil, en el que - la presión de aspiración de medio refrigerante de un compresor (1) es regulada en el circuito de medio refrigerante de la instalación de climatización, donde el valor real de la presión de aspiración (pSi) es determinado y, mediante el correspondiente control del compresor (1), es regulado a un valor teórico de presión de aspiración (pSs) que se puede predeterminar, caracterizado porque - la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión se puede registrar en un lugar que se puede predeterminar de una sección de circuito de medio refrigerante de la zona de evaporador, y - el valor real de la presión de aspiración (pSi) es calculado por lo menos dependiendo de la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión registrada.
Description
Procedimiento y dispositivo para la regulación de
una instalación de climatización con circuito de regulación de la
presión de aspiración.
La invención se refiere a un procedimiento y a un
dispositivo para la regulación de una instalación de climatización
según el preámbulo de la reivindicación 1 ó 5.
Procedimientos y dispositivos de este tipo se
utilizan por ejemplo en instalaciones de climatización de vehículos
automóviles, en especial en instalaciones las cuales trabajan con
CO_{2} como medio refrigerante. En las instalaciones de
climatización de CO_{2} de este tipo se puede ajustar, en el caso
de funcionamiento supercrítico, la alta presión de medio
refrigerante de tal manera dependiendo de la temperatura del medio
refrigerante en el circuito de medio refrigerante tras un
refrigerador de gas/condensador que el índice de eficacia (COP) sea
máximo. En el funcionamiento subcrítico se ajusta la alta presión de
medio refrigerante dependiendo de la temperatura del entorno. Tanto
en el caso de funcionamiento sub- como también en el supercrítico
hay que regular la presión de aspiración del medio refrigerante, es
decir la presión de medio refrigerante en el lado de entrada del
compresor, y la temperatura de salida del aire refrigerado en el
evaporador. Por consiguiente en las instalaciones de climatización
de CO_{2} la temperatura de salida del aire en el evaporador, la
presión de aspiración del medio refrigerante y la alta presión del
medio refrigerante constituyen las magnitudes objetivo de la
regulación de la instalación de climatización que hay que regular de
acuerdo con especificaciones correspon-
dientes.
dientes.
Para el ajuste de la potencia del compresor se
utiliza frecuentemente una regulación en cascada con un circuito de
regulación de la presión de aspiración en cascada y un circuito de
regulación de la temperatura de evaporación superpuesto, donde éste
último predetermina el valor teórico de la presión de aspiración
para el circuito de regulación de la presión de aspiración en
cascada. El circuito de regulación de la presión de aspiración
representa una regulación de la presión de aspiración electrónica
externa, la cual contiene un regulador electrónico, el cual controla
el compresor, p. ej. válvulas de control del mismo. El valor real de
la presión de aspiración del medio refrigerante en el lado de
entrada del compresor es registrado usualmente mediante un sensor de
presión situado allí y es suministrado al regulador de presión de
aspiración. En el documento DE 198 46 026 A1 se dan a conocer
procedimientos y dispositivos de este tipo.
Por la solicitud de patente EP 1 059 183 A2 se
conoce un procedimiento para la regulación de una instalación de
climatización en la cual se determina un valor teórico para la
presión de aspiración de un compresor. La determinación del valor
teórico para la presión de aspiración se basa en la dependencia de
la presión de aspiración con respecto a la temperatura de la
corriente de aire de soplado. En correspondencia con esto, el valor
teórico para la presión de aspiración se determina a partir del
valor teórico para la temperatura de la corriente de aire de
soplado. El valor teórico de la corriente de aire de soplado resulta
a su vez de una temperatura exterior y de la posición de un
conmutador para la instalación de climatización.
La invención se plantea como problema técnico
proporcionar un procedimiento y un dispositivo del tipo mencionado
anteriormente, que posibiliten una regulación de instalación de
climatización con la utilización de un circuito de regulación de la
presión de aspiración también p. ej. para instalaciones de
climatización de CO_{2}, sin necesitar para ello un sensor de
presión de aspiración de medio refrigerante.
La invención resuelve este problema mediante la
propuesta de un procedimiento con las características de la
reivindicación 1 y un dispositivo con las características de la
reivindicación 5. Según la invención se determina para ello
indirectamente el valor real de la presión de aspiración del medio
refrigerante gracias a que la temperatura del medio refrigerante es
registrada en el lado de entrada o en el lado de salida del
evaporador de medio refrigerante o dentro del mismo y el valor real
de la presión de aspiración es calculado dependiendo de este valor
de la temperatura de medio refrigerante registrado. Para ello se
aprovecha la relación funcional correspondiente entre la temperatura
del medio refrigerante del lado de baja presión en la zona del
evaporador y la presión de aspiración de medio refrigerante en el
lado de entrada del compresor, la cual resulta por ejemplo de las
condiciones físicas o se puede determinar de manera empírica. De
este modo se puede calcular, p. ej. en caso de utilización del
CO_{2} como medio refrigerante, mediante la curva de presión del
vapor del CO_{2}, la presión de saturación del medio refrigerante
a partir de la temperatura de medio refrigerante registrada en la
zona de evaporador, donde en funcionamiento normal no aparece
sobrecalentamiento en la salida del evaporador. La presión de
aspiración de medio refrigerante se puede determinar a continuación
dependiendo de la presión de saturación calculada en el lado de
salida del evaporador y en su caso de otras magnitudes del sistema
relevantes para el sistema como la alta presión del medio
refrigerante después del compresor y la temperatura del medio
refrigerante en el lado de salida del refrigerador de gas.
En un perfeccionamiento de la invención según la
reivindicación 2 ó 6 se registra particularmente la temperatura de
medio refrigerante en el lado de salida del evaporador y se utiliza
para la determinación de la presión de aspiración. Frente a un
registro de la temperatura de medio refrigerante en el lado de
entrada del evaporador, esto tiene la ventaja de que la
determinación de la presión de aspiración no está cargada con
influencias de un eventual sobrecalentamiento del medio refrigerante
en el evaporador y/o de pérdidas de presión del medio refrigerante
en el evaporador.
En un perfeccionaniento de la invención según la
reivindicación 3 ó 7 se utilizan como magnitudes de influencia
adicionales para la determinación del valor real de la presión de
aspiración al menos la temperatura de medio refrigerante en el lado
de salida del refrigerador de gas y/o la presión de medio
refrigerante en el lado de salida del compresor.
En un perfeccionamiento de la invención según la
reivindicación 4 u 8 la regulación de instalación de climatización
contiene una regulación en cascada con el circuito de regulación de
la presión de aspiración, en el cual se determina la presión de
aspiración del medio refrigerante indirectamente a través de la
temperatura de medio refrigerante en la zona de evaporador, como
circuito de regulación en cascada y un circuito de regulación de la
temperatura del aire de climatización como circuito de regulación
superpuesto, el cual regula la temperatura del aire que sale del
evaporador.
Una forma de realización ventajosa de la
invención está representada en el dibujo y es descrita a
continuación.
La única figura muestra en representación de
diagrama de bloques una instalación de climatización, que se puede
utilizar p. ej. en vehículos automóviles, con la correspondiente
regulación de instalación de climatización.
La instalación de climatización representada
esquemáticamente en la figura, que puede tratarse particularmente de
una instalación de climatización de un vehículo automóvil que
funciona con el medio refrigerante CO_{2}, contiene un circuito de
medio refrigerante de tipo convencional con un compresor 1, al que
se conecta por el lado de alta presión un refrigerador de
gas/condensador 2, en el cual el medio refrigerante comprimido por
el compresor 1 es refrigerado mediante una corriente de aire
exterior 3 y al mismo tiempo, en función de las condiciones de
funcionamiento, es también condensado. Desde el refrigerador de gas
2 el medio refrigerante condensado llega, a través de un
intercambiador de calor 4 interior, hasta un órgano de expansión 5.
A éste se conecta por el lado de baja presión un evaporador 6 el
cual es cargado por otro lado por una corriente de aire 7 que hay
que climatizar, que p. ej. en el caso de un vehículo automóvil puede
tratarse de una corriente de aire que hay que soplar en un
habitáculo de vehículo automóvil. Desde el evaporador 6 el medio
refrigerante llega, a través de un colector o acumulador 8 del lado
de baja presión, al intercambiador de calor 4 interior, en el cual
el medio refrigerante del lado de baja presión está en conexión de
intercambio de calor con el del lado de alta presión. El medio
refrigerante que es expulsado por el lado de baja presión del
intercambiador de calor 4 interior es aspirado entonces de nuevo por
el compresor 1.
A la instalación de climatización estructurada de
esta manera está asignada una regulación especial, cuyos componentes
o unidades funcionales se muestran asimismo en la figura, donde las
conducciones correspondientes para la transmisión de datos y señales
se han dibujado mediante trazos para poder diferenciarlas mejor de
las conducciones de medio refrigerante del circuito de medio
refrigerante. Como se puede desprender de la figura, la regulación
de instalación de climatización está realizada como regulación en
cascada con un circuito de regulación de la presión de aspiración en
cascada y un circuito de regulación de la temperatura del aire de
climatización superpuesto.
El circuito de regulación de la temperatura de
aire de climatización superpuesto contiene una unidad de regulador
de la temperatura de aire de climatización 9, a la que se le
suministra desde un sustractor 10 por el lado de entrada la
correspondiente desviación de regulación de la temperatura del aire
de climatización. Para ello el sustractor 10 recibe en una entrada
una información acerca, por ejemplo, del valor teórico T_{Ls} de
la temperatura de la corriente de aire de climatización o soplado 7
deseado por los ocupantes del vehículo automóvil. Esta información
acerca del valor teórico de la temperatura es emitida por una unidad
de predeterminación de valor teórico 11 correspondiente. La
información sobre el valor real T_{Li} de la corriente de aire de
climatización 7, conducida a través del evaporador 6, la recibe el
sustractor 10 en su otra entrada de un sensor de temperatura del
aire 12 correspondiente dispuesto en el lado de salida de aire del
evaporador 6.
La señal de ajuste de la unidad de regulador de
la temperatura de aire de climatización 9 es transformada por una
unidad de curva característica 13 correspondiente, según una curva
característica allí almacenada, en una información de corrección del
valor teórico de presión de aspiración, que es suministrada a una
primera entrada de un sumador 14. A través de una segunda entrada el
sumador 14 recibe una información de señal de otra unidad de curva
característica 15, la cual transforma esta información acerca del
valor teórico de la temperatura del aire de climatización T_{Ls},
según una curva característica correspondiente, en una información
de presión de aspiración correspondiente. Mediante suma el sumador
14 forma la señal de salida del circuito de regulación de la
temperatura del aire de climatización superpuesto, que porta la
información acerca del valor teórico de la presión de aspiración
p_{Ss} para el circuito de regulación de la presión de aspiración
en cascada.
El circuito de regulación de la presión de
aspiración en cascada contiene por el lado de entrada un sustractor
16 el cual obtiene, a partir de valor teórico de presión de
aspiración p_{Ss} suministrado y una información sobre el valor
real de la presión de aspiración p_{Si} a él suministrada, la
desviación de regulación de presión de aspiración correspondiente y
suministra esta última a una unidad de regulador de presión de
aspiración 17. La señal de ajuste emitida por ésta es transformada
por una unidad de curva característica 18 asignada, la cual actúa
como unidad de ajuste de presión de aspiración correspondiente, de
acuerdo con una curva característica correspondiente almacenada, en
una señal de control 19, con la cual es ajustada de manera adecuada
la potencia del compresor 1.
De forma característica se determina en el
circuito de regulación de la presión de aspiración la información
acerca del valor real p_{Si} de la presión de aspiración del medio
refrigerante, es decir de la presión de medio refrigerante en el
lado de entrada o el lado de salida 20 del compresor 1, no
directamente mediante un sensor de presión posicionado allí, sino
indirectamente mediante una unidad de determinación de la presión de
aspiración 21 dependiendo de varias magnitudes de influencia. A
estas magnitudes de influencia pertenece particularmente la
temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión en la
zona del evaporador, es decir en la sección de circuito de medio
refrigerante entre el órgano de expansión 5 y el colector 8. En el
ejemplo representado está dispuesto para ello un sensor de
temperatura del medio refrigerante 22 en el lado de salida del
evaporador, el cual suministra por consiguiente a la unidad de
determinación de la presión de aspiración 21 una información acerca
de la temperatura del medio refrigerante que sale del evaporador 6.
Alternativamente el sensor de temperatura del medio refrigerante 22
puede estar dispuesto en el propio evaporador 6 o sobre el lado de
entrada del mismo.
El posicionamiento representado en el lado de
salida del evaporador tiene al mismo tiempo la ventaja de que se
tiene en cuenta también un sobrecalentamiento en el evaporador 6 que
aparece dependiendo del estado de funcionamiento de la instalación
de climatización, lo que p. ej. se puede aprovechar para una
vigilancia de la carga de llenado, véase también con respecto a una
técnica de vigilancia de carga de llenado de este tipo la solicitud
de patente alemana más antigua 100 61 545.7 de la solicitante, a la
que se remite aquí para más detalles. Además el posicionamiento del
sensor de temperatura del medio refrigerante 22 por el lado de
salida del evaporador tiene la ventaja de que la información de
temperatura suministrada entonces por éste no está influida por una
eventual diferencia de temperatura entre el lado de entrada y de
salida del evaporador 6, causada por pérdidas de presión en el
evaporador 6. La información de temperatura de medio refrigerante
medida en el lado de salida del evaporador reproduce por ello de
forma suficientemente precisa el estado del medio refrigerante para
la determinación de la presión de aspiración sin la correspondiente
corrección de pérdida de presión y/o sobrecalentamiento.
Como magnitudes de influencia adicionales se
añaden a la unidad de determinación de la presión de aspiración 21
la presión de medio refrigerante por el lado de la alta presión en
el lado de salida del compresor, registrado por el correspondiente
sensor de presión 23, y temperatura de medio refrigerante del lado
de alta presión en el lado de salida de refrigerador de
gas/condensador 2, registrada mediante un sensor de temperatura de
medio refrigerante 24 correspondiente. Dependiendo de la concepción
de la instalación de climatización y del caso de aplicación se
pueden suministrar a la unidad de determinación de la presión de
aspiración 21 una o varias magnitudes de influencia adicionales,
como se ha representado esquemáticamente mediante un bloque
funcional 25 dibujado mediante trazos.
A partir de la información transmitida por el
sensor de temperatura de medio refrigerante 22 del lado de baja
presión acerca de la temperatura del medio refrigerante en la zona
del evaporador, en el ejemplo representado particularmente en el
lado de salida del evaporador, la unidad de determinación de la
presión de aspiración 21 calcula, en primer lugar, mediante la curva
de presión del vapor del medio refrigerante es decir por ejemplo del
CO_{2}, la tensión de vapor saturante correspondiente, donde en el
funcionamiento normal de la instalación no aparece
sobrecalentamiento en el evaporador. Sobre la base de la tensión de
vapor saturante de medio refrigerante calculada de esta manera la
unidad de determinación de la presión de aspiración 21 calcula
entonces, con dependencia adicional de las otras magnitudes de
influencia suministradas, según leyes físicas conocidas para el
especialista en la materia y/o curvas características o campos
característicos depositados, p. ej. determinados empíricamente, el
valor teórico de la presión de aspiración p_{Si} correspondiente,
el cual es acoplado retroactivamente hacia el lado de entrada del
circuito de regulación de la presión de aspiración, es decir hacia
el correspondiente sustractor 16. Preferentemente la unidad de
determinación de la presión de aspiración 21 contiene un filtro
digital para satisfacer esta funcionalidad descrita arriba.
Por consiguiente se proponen según la invención
un dispositivo y un procedimiento para la regulación de
instalaciones de climatización con un circuito de regulación de
presión de aspiración, los cuales no necesitan sensor de presión de
aspiración, gracias a que el valor real de la presión de aspiración
del medio refrigerante es determinado indirectamente sobre la base
de la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión
registrada en la zona del evaporador y preferentemente en el lado de
salida del evaporador y, dependiendo del caso de aplicación,
dependiendo de otras magnitudes de influencia, así como dependiendo
de la alta presión de medio refrigerante y de la temperatura de
medio refrigerante en el lado de alta presión en el lado de salida
del refrigerador de gas/condensador.
Se entiende que la invención abarca otras
posibles formas de realización, además de la representada en la
presente memoria. Así, dependiendo del caso de aplicación, se puede
prescindir del circuito de regulación de la temperatura del aire de
climatización superpuesto y suministrar al circuito de regulación de
la presión de aspiración de otro modo la información acerca del
valor teórico de presión de aspiración que hay que elegir.
Claims (8)
1. Procedimiento para la regulación de una
instalación de climatización, particularmente de una instalación de
climatización de vehículo automóvil, en el que
- -
- la presión de aspiración de medio refrigerante de un compresor (1) es regulada en el circuito de medio refrigerante de la instalación de climatización, donde el valor real de la presión de aspiración (p_{Si}) es determinado y, mediante el correspondiente control del compresor (1), es regulado a un valor teórico de presión de aspiración (p_{Ss}) que se puede predeterminar,
caracterizado porque
- -
- la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión se puede registrar en un lugar que se puede predeterminar de una sección de circuito de medio refrigerante de la zona de evaporador, y
- -
- el valor real de la presión de aspiración (p_{Si}) es calculado por lo menos dependiendo de la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión registrada.
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado además porque la temperatura de medio
refrigerante es registrada en el lado de salida de un evaporador
(6).
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado además porque el valor real de la presión de
aspiración (p_{Si}) es calculado además en función de la alta
presión de medio refrigerante en el lado de salida del compresor y/o
de la temperatura de medio refrigerante del lado de alta presión en
el lado de salida de un refrigerador de gas/condensador (2).
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado además porque el valor
teórico de la presión de aspiración (p_{Ss}) es predeterminado por
un circuito de regulación de la temperatura del aire de
climatización superpuesto para una corriente de aire de
climatización (7) conducida a través de un evaporador (6).
5. Dispositivo para la regulación de una
instalación de climatización, particularmente de una instalación de
climatización de vehículo automóvil, con
- -
- un circuito de regulación de la presión de aspiración, el cual regula la presión de aspiración de medio refrigerante de un compresor (1) en el circuito de medio refrigerante de la instalación de climatización y comprende unos medios de determinación de la presión de aspiración para determinar el valor real de la presión de aspiración (p_{Si}) del medio refrigerante así como una unidad de regulación de presión de aspiración (17) para regular el valor real de la presión de aspiración hasta un valor teórico de la presión de aspiración (p_{Ss}) que se puede predeterminar mediante el control correspondiente del compresor (1),
caracterizado porque
- -
- los medios de determinación de la presión de aspiración comprenden un sensor de temperatura (22) para registrar la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión en un lugar que se puede predeterminar de una sección de circuito de medio refrigerante de la zona de evaporador y una unidad de determinación de la presión de aspiración (21), que calcula el valor real de la presión de aspiración (p_{Si}) por lo menos en función de la temperatura de medio refrigerante del lado de baja presión suministrada por el sensor de temperatura.
6. Dispositivo según la reivindicación 5,
caracterizado además porque el sensor de temperatura (22)
está dispuesto en el lado de salida del evaporador.
7. Dispositivo según la reivindicación 5 ó 6,
caracterizado además porque los medios de determinación de la
presión de aspiración contienen además un sensor de presión (23)
dispuesto en el lado de salida del compresor para registrar la alta
presión de medio refrigerante existente allí y/o un sensor de
temperatura (24) del lado de alta presión para registrar la
temperatura de medio refrigerante en el lado de salida de un
refrigerador de gas/condensador (2) y la unidad de determinación de
la presión de aspiración calcula además el valor real de la presión
de aspiración, dependiendo de la alta presión de medio refrigerante
suministrada por el sensor de presión y de la temperatura de medio
refrigerante del lado de alta presión suministrada por el sensor de
temperatura del lado de alta presión.
8. Dispositivo según una de las reivindicaciones
5 a 7, caracterizado además porque presenta un circuito de
regulación de la temperatura del aire de climatización superpuesto
al circuito de regulación de la presión de aspiración, el cual
predetermina el valor teórico de la presión de aspiración (p_{Ss})
para el circuito de regulación de la presión de aspiración en
cascada.
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