ES2251064T3 - Control de la presion de refrigerante en bomba de calor que funciona en modo de calentamiento. - Google Patents
Control de la presion de refrigerante en bomba de calor que funciona en modo de calentamiento.Info
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Abstract
EN UN SISTEMA DE BOMBA DE CALOR FUNCIONANDO EN EL MODO DEL CICLO CALIENTE, SE DISPONE UN SENSOR (3, 104) PARA DETECTAR BIEN LA PRESION, BIEN LA TEMPERATURA DE UN REFRIGERANTE. UN REGULADOR DE VELOCIDAD (7, 116) RECIBE UNA SEÑAL DE SALIDA DEL SENSOR (3, 104), DE MANERA QUE SE REGULE LA VELOCIDAD (INCLUYENDO EL RANGO DEL CICLO) DE UN VENTILADOR DEL EVAPORADOR (12, 109), TENIENDO POR RESULTADO LA REGULACION DE LA PRESION O DE LA TEMPERATURA DEL REFRIGERANTE. SE REGULA LA TEMPERATURA O LA PRESION DEL REFRIGERANTE PARA UN SISTEMA DE BOMBA DE CALOR, QUE COMPRENDE UN CIRCUITO DE REFRIGERACION Y MAS DE UN CIRCUITO DE REFRIGERACION. SE DISPONE UNA REGULACION INDEPENDIENTE DE LA VELOCIDAD PARA UN MOTOR DE VELOCIDAD CONSTANTE, PARA UN MOTOR DE VENTILADOR CON RODAMIENTOS LISOS, Y PARA UN MOTOR DE VENTILADOR CON RODAMIENTOS DE BOLAS DE VELOCIDAD VARIABLE.
Description
Control de la presión de refrigerante en bomba de
calor que funciona en modo de calentamiento.
Esta invención se refiere, en general, a sistemas
de bomba de calor y, más concretamente, a un método y un aparato
para controlar la presión de un refrigerante en un sistema de bomba
de calor que funcione en el modo de calentamiento.
En toda esta patente se usan los términos
"evaporador" y "condensador". Ambos son intercambiadores
de calor. En una bomba de calor, un evaporador absorbe calor y un
condensador emite calor. Un intercambiador de calor que sea el
evaporador en el modo de ciclo de calentamiento de la bomba de
calor es el condensador en el modo de ciclo de refrigeración de la
bomba de calor, y un intercambiador de calor que sea el condensador
en el modo de ciclo de calentamiento de la bomba de calor es el
evaporador en el modo de ciclo de refrigeración de la bomba de
calor. El documento US 5144812 describe una unidad de exterior de
una bomba de calor con un compresor de velocidad variable. La
reivindicación 1 se caracteriza distinguiéndose de esta descripción.
En una bomba de calor residencial pequeña con un intercambiador de
calor, situado generalmente en el exterior, ese intercambiador de
calor exterior es el evaporador en el modo de ciclo de
calentamiento.
Una bomba de calor que funcione en su modo de
ciclo de calentamiento puede acumular una presión de descarga
excesiva. Muy probablemente, esta presión en exceso es causada por
un desequilibrio entre la cantidad de calor absorbido por su
evaporador, relativamente mayor que el calor disipado por su
condensador.
Un sistema dividido con múltiples unidades de
interior consiste en una bomba de calor que cuente con más de un
serpentín de condensador. Generalmente, en un sistema dividido con
múltiples unidades de interior los serpentines del condensador no
están asociados. En un sistema de esta clase, si el flujo de
refrigerante se cierra para, al menos, un serpentín del
condensador, o, al menos, no se aplica el ventilador de un
serpentín del condensador, puede producirse un desequilibrio entre
el calor absorbido por el evaporador y el menor calor disipado por
el condensador. Además, si la temperatura ambiente del evaporador
(temperatura ambiente) es tibia o elevada, puede crearse, también,
un desequilibrio entre la mayor cantidad de calor absorbido por el
evaporador y el calor disipado por el condensador.
En una bomba de calor que funcione en su modo de
ciclo de calentamiento, cuanto mayor sea la temperatura ambiente, o
cuanto mayor sea la capacidad relativa del evaporador en relación
con la capacidad del condensador, mayor será la posibilidad de que
la presión y la temperatura del refrigerante sean indeseablemente
elevadas. Esta condición se conoce como desequilibrio
evaporador-condensador.
Un enfoque para reducir la presión y la
temperatura del refrigerante provocadas por un desequilibrio
evaporador-condensador consiste en usar el
interruptor de corte por presión del sistema para cerrar una bomba
de calor. Pero el interruptor por presión del sistema desconecta
una bomba de calor completa. El interruptor por presión del
sistema, también, se cierra a una presión de emergencia
innecesariamente superior a la presión deseada para el alivio de un
desequilibrio evaporador-condensador. Una
disminución de la presión a la que se cierre el interruptor por
presión del sistema, conforme al requisito de desequilibrio
evaporador-condensador, da lugar al cierre del
interruptor de emergencia a una presión innecesariamente baja.
Otro enfoque para reducir la presión y la
temperatura del refrigerante producidas por un desequilibrio
evaporador-condensador consiste en usar una válvula
de derivación de gas caliente en la conducción de refrigerante,
entre el lado de descarga y el lado de succión de un compresor. La
presión del refrigerante es detectada por un transductor, y si la
presión en el lado de descarga de un compresor es demasiado elevada,
la válvula de derivación de gas caliente se acciona eléctricamente
con el fin de, al menos, evitar parcialmente el compresor y reducir
así la presión del refrigerante. Este enfoque añade complejidad a
una bomba de calor, al incluir la válvula de derivación y las
conducciones. Asimismo, este enfoque aumenta los costes de diseño y
de fabricación de una bomba de calor, y es susceptible de producir
ruido y sufrir fallos mecánicos.
Todavía otro enfoque para reducir la presión y la
temperatura del refrigerante producidas por un desequilibrio
evaporador-condensador consiste en usar una válvula
de derivación de gas caliente accionada mecánicamente, ajustada de
modo que se abra a una presión de descarga preestablecida. Este
enfoque incrementa, en el caso de una bomba de calor, la
complejidad, el coste, el ruido y la susceptibilidad a los fallos
de la válvula de derivación de gas caliente descrita en lo que
antecede.
Un objeto de esta invención es aliviar el calor y
la presión excesivos de un refrigerante, indicativos de un
desequilibrio evaporador-condensador, de una bomba
de calor que funcione en su modo de calentamiento.
Este objeto se logra merced a un método para
hacer funcionar una bomba de calor tal como se reivindica en la
reivindicación 1. En una realización preferida, al menos, la bomba
de calor funciona en el modo de calentamiento con un sensor de
presión de refrigerante y un ventilador de evaporador de velocidad
controlable, controlándose la velocidad del ventilador del
evaporador con objeto de controlar la cantidad de calor absorbida
por el refrigerante, controlándose, en consecuencia, la presión y
la temperatura del refrigerante.
De acuerdo con una realización preferida, la
invención permite aliviar el calor y la presión excesivos del
refrigerante, indicativos de un desequilibrio evaporador-
condensador, específicamente en una bomba de calor dividida con
múltiples unidades de interior, que funcione en su modo de
calentamiento.
De ese modo, el calor y la presión excesivos del
refrigerante, indicativos de un desequilibrio
evaporador-condensador en una bomba de calor que
funcione en su modo de calentamiento, pueden aliviarse antes de que
la presión del refrigerante llegue a un nivel en que el interruptor
por presión del sistema desconecte la bomba de calor.
Además, el calor y la presión excesivos del
refrigerante, indicativos de un desequilibrio
evaporador-condensador, de una bomba de calor que
funcione en su modo de calentamiento, pueden aliviarse sin emplear
una válvula de derivación de gas caliente, y sin el coste, la
complejidad, el ruido y la falta de fiabilidad de una válvula de
derivación de gas caliente.
Adicionalmente, esta invención incluye el control
de la velocidad de un motor de ventilador de evaporador en modo de
calentamiento, de velocidad fija, cuyo árbol esté soportado por
casquillos, con el fin de controlar la presión y la temperatura del
refrigerante y, también, proporcionar lubricación a los casquillos.
La velocidad se controla alimentando el motor por ciclos.
Además, esta invención incluye el control de la
velocidad de un motor, de velocidad variable, de ventilador de
evaporador en modo de calentamiento, cuyo árbol esté soportado por
cojinetes de bolas, a una velocidad objetivo, con objeto de
controlar la presión y la temperatura del refrigerante merced a una
combinación óptima de calor disipado y eficacia eléctrica.
Para una mejor comprensión de estos y otros
objetos de la presente invención, se hace referencia a la
descripción detallada de la invención, que debe leerse junto con
los dibujos siguientes, en los que:
la figura 1 es un diagrama esquemático,
simplificado, de una bomba de calor que funcione en su modo de ciclo
de calentamiento, que no es conforme con la presente invención, y
se muestra, solamente, con fines ilustrativos;
la figura 2 es un diagrama esquemático,
simplificado, de una realización preferida de un sistema de bomba de
calor con un solo circuito de refrigerante, con múltiples unidades
de condensador, que funciona en su modo de ciclo de
calentamiento;
la figura 3 es un diagrama esquemático,
simplificado, de un sistema de bomba de calor con circuito de
refrigerante doble, con múltiples unidades de condensador, que
funciona en su modo de ciclo de calentamiento.
Esta invención lleva consigo un nuevo modo de
disminuir la presión y la temperatura del refrigerante de una bomba
de calor que funcione en su modo de ciclo de calentamiento, con un
ventilador de evaporador accionado a motor. Tal como se ha descrito
en lo que antecede, un desequilibrio
evaporador-condensador es la causa de una presión y
una temperatura excesivas del refrigerante. Esta presión y esta
temperatura excesivas pueden aumentar hasta ser tan altas que se
abra el interruptor de corte por presión del sistema de bomba de
calor, con objeto de aliviar la presión. Esta invención ofrece una
bomba de calor que funcione en su modo de ciclo de calentamiento
que pueda disminuir la absorción de calor de su evaporador y, por
tanto, rectificar un desequilibrio
evaporador-condensador, particularmente en un
sistema dividido con múltiples unidades de interior, sin válvulas ni
conductos innecesarios, sin aumento de presión, o sin tener que
desconectar la bomba de calor.
Con referencia a la figura 1, en ella se muestra
un diagrama esquemático, simplificado, de una bomba de calor no
conforme con la presente invención, pero que puede adaptarse a ella
disponiendo el sensor 3 en el lado de descarga del compresor. Se
ofrece una bomba de calor 1 que funcione en su modo de ciclo de
calentamiento, con una conducción 2 de refrigerante, un sensor 3 de
presión de refrigerante, un compresor 4, un dispositivo 5 de
expansión (para crear una caída de presión que haga pasar al
refrigerante de un estado líquido a un estado de dos fases), un
evaporador 6, un controlador 7 de velocidad del ventilador del
evaporador, un condensador 8, al menos un ventilador 9 motorizado
de evaporador y, al menos, un ventilador 10 motorizado de
evaporador, controlado en velocidad, que comprenda un motor 11 de
ventilador de evaporador y un ventilador 12 de evaporador. El
controlador 7 de velocidad del ventilador del evaporador recibe
entradas del sensor 3 de presión de refrigerante y controla la
velocidad de dicho, al menos, un ventilador 9 motorizado. El
controlador 7 de velocidad del ventilador del evaporador establece
una velocidad del ventilador motorizado reducida a fin de reducir la
absorción de calor del evaporador y, en consecuencia, la presión y
la temperatura del refrigerante, cuando la presión del refrigerante
llegue a ser demasiado alta en cualquier circuito de refrigerante,
y establece una velocidad incrementada del ventilador motorizado con
el fin de aumentar la absorción de calor del evaporador y, en
consecuencia, la presión y la temperatura de refrigerante, cuando
la presión del refrigerante llegue a ser demasiado baja en
cualquier circuito de refrigerante. Al controlarse la velocidad del
ventilador motorizado, se controla la cantidad de aire que pase por
el serpentín del evaporador y, en consecuencia, se controla el
calor absorbido por el refrigerante. Alternativamente, puede
detectarse la temperatura del refrigerante en vez de la presión del
refrigerante, y pueden establecerse los umbrales predeterminados en
términos de temperatura. Existe una relación conocida entre presión
y temperatura del refrigerante.
Con referencia de nuevo a la figura 1, se detecta
la presión del refrigerante para determinar cuando caiga por debajo
de un nivel predeterminado y cuando suba por encima de un nivel
predeterminado. El controlador 7 de velocidad del ventilador del
evaporador incluye medios interruptores de estado sólido que son
hechos actuar en respuesta a ello, de modo que cuando la presión
suba por encima del nivel predeterminado los medios interruptores
desconecten la alimentación de dicho, al menos, un motor 11 de
ventilador de evaporador y el ventilador 12 disminuya su velocidad
de giro, y cuando, subsiguientemente, ésta caiga por debajo del
nivel predeterminado, los medios interruptores conecten la
alimentación del motor 11 del ventilador del evaporador, y el
ventilador 12 aumente su velocidad de giro. Cuando se desconecta la
alimentación de un motor, ese motor se encuentra en estado de
desconexión. Cuando se conecta la alimentación a un motor, ese motor
se encuentra en estado de conexión. Ello podría realizarse mediante
circuitería de control estándar que comprenda circuitería de
comparador/tensión de referencia/divisor de tensión bien conocida.
El controlador 7 de velocidad del ventilador del evaporador puede
incluir, en lugar de dichos medios interruptores de estado sólido,
un ordenador con un programa almacenado asociado que sea hecho
funcionar en respuesta a ello, de modo que cuando la temperatura
suba por encima del nivel predeterminado, el controlador 7 de
velocidad del ventilador del evaporador desconecte la alimentación
del ventilador motorizado del evaporador y el ventilador disminuya
su velocidad de giro, y cuando, subsiguientemente, la presión caiga
por debajo del nivel predeterminado, los medios interruptores
conecten la alimentación del motor del ventilador del evaporador, y
el ventilador aumente su velocidad de giro. Puede detectarse la
temperatura del refrigerante, en lugar de la presión del
refrigerante, y establecerse los umbrales predeterminados en
términos de temperatura. Existe una relación conocida entre presión
y temperatura del refrigerante.
El evaporador puede incluir un motor de
ventilador de velocidad variable y cuyo árbol esté soportado por, al
menos, un cojinete de bolas. La velocidad del motor 11 del
ventilador es controlada mediante dicho ordenador, merced a un
programa almacenado asociado que emite una señal de frecuencia
cíclica al controlador 7 de velocidad del ventilador del evaporador
para una velocidad de motor establecida como objetivo por el
ordenador. Se detecta la presión del refrigerante y se controla la
velocidad del motor de modo que la presión y la temperatura del
refrigerante estén controladas a cualquier presión, entre la
resultante a máxima velocidad del motor y la resultante a motor
parado, tal como una velocidad de motor que proporcione la
combinación de disipación de calor adecuada y la mejor eficacia
eléctrica a una temperatura ambiente determinada.
Con referencia ahora a la figura 2, en ella se
muestra un diagrama esquemático, simplificado, de una realización
preferida de un sistema de bomba de calor que funcione en su modo
de ciclo de calentamiento. La bomba de calor que se muestra incluye
un compresor 101, un lado 102 de descarga, un lado 103 de admisión,
un sensor, que consiste en un transductor 104 de presión, una
válvula 105 de inversión, un evaporador 106, un ventilador 107 de
evaporador accionado a motor, que comprende un ventilador 108 de
evaporador y un motor 109 de ventilador de evaporador, dispositivos
111 de expansión (para crear una caída de presión con objeto hacer
pasar al refrigerante de estado líquido a un estado de dos fases),
un condensador 112, válvulas 113 de gas de solenoide (para cortar
el flujo de refrigerante), un acumulador 114, una conducción 115
de refrigerante y un ordenador 116 de control de ventilador. El
condensador 112 está dividido en múltiples unidades, y cada unidad
117 de condensador comprende un intercambiador 118 de calor, un
ventilador 119 de condensador, y un motor 120 de ventilador de
condensador. Las unidades de condensador no están asociadas, ni se
encuentran en la misma habitación. La descripción anterior en
relación con la figura 1 se aplica, en general, a esta realización
de la presente invención, excepto en lo que se refiere a la
posición del sensor.
La realización preferida de esta invención
utiliza un microordenador para controlar un motor de evaporador de
velocidad fija soportado mediante casquillos. Un programa de
microordenador es más fácil de modificar que la circuitería de
comparador/tensión de referencia/divisor de tensión, y las bombas de
calor del estado de la técnica ya incluyen un microordenador de
control y vigilancia que puede ser adaptado a esta invención. Se
selecciona un motor de ventilador de evaporador de velocidad fija
cuyo árbol esté soportado por, al menos, un casquillo porque es la
forma más corriente de motor de ventilador de evaporador de bomba de
calor, y presenta las necesidades especiales de lubricación de un
motor cuyo árbol esté soportado por, al menos, un casquillo. Se
presenta un solo motor de ventilador de evaporador porque es la
forma más corriente de ventilador de evaporador en modo de
calentamiento. Además, se muestra un sistema dividido con múltiples
unidades de interior porque un sistema de este tipo, en el que
algunos serpentines de condensador no disipen calor, presenta la
necesidad más evidente de esta invención.
De acuerdo con un aspecto de esta invención, y
tal como se ha ejecutado en la realización preferida de esta
invención, el evaporador contiene un ventilador motorizado cuyo
árbol está soportado específicamente mediante, al menos, un
casquillo, y el sistema de control es hecho funcionar de tal manera
que se garantice que cada casquillo esté lubricado adecuadamente.
En un motor con casquillos, es importante que cada casquillo esté
lubricado cuando el motor esté girando, con el fin de retardar el
desgaste del casquillo. Cuando un motor soportado por casquillos
llega a pararse completamente, su aceite lubricante escurre a
partir de cada casquillo y cada casquillo estará sin lubricar
durante el siguiente arranque. Por tanto, en este aspecto de la
invención, se seleccionan los umbrales de presión de refrigerante
para una temperatura ambiente, de manera que el tiempo de
inactividad (o el periodo entre un estado de desconexión y el
siguiente estado de conexión) se limite de tal modo que el motor del
ventilador nunca llegue a pararse completamente y el aceite
lubricante no tenga tiempo suficiente para escurrir de los
casquillos antes de que comience el ciclo de conexión siguiente. De
ese modo se reduce la presión de refrigerante y los casquillos
mantienen su lubricación.
La realización preferida es una bomba de calor
38QRS024 de Carrier, modificada. La bomba de calor 38QRS024 de
Carrier tiene un solo circuito de refrigeración con capacidad de
1814 kg, siendo 1.000 kg igual a 12.000 BTU. La bomba de calor
38QRS024 de Carrier cuenta con un compresor hermético de 20
amperios, un solo ventilador de evaporador en modo de calentamiento
con un diámetro de 45 cm, 3 paletas, y una inclinación de 27 grados
por paleta, siendo accionado el ventilador mediante un motor de 93
vatios y velocidad fija de 850 rpm, soportado mediante casquillos.
El evaporador de modo de calentamiento tiene une superficie de 0,6
m^{2} y contiene 85 cm de tubo de cobre y dos filas de 6 aletas de
aluminio por cm. El condensador de modo de calentamiento comprende
dos unidades separadas, estando destinada cada unidad a estar
situada en una habitación diferente. Cada unidad de condensador
tiene una superficie de intercambiador de calor de 0,2 m^{2} y
contiene 69 cm de tubo de cobre y una fila de 6 aletas de aluminio
por cm. Cada unidad de condensador es soplada mediante un
ventilador accionado mediante un motor de
22 vatios con dos cilindros soplantes, alineados axialmente, de 10 cm de diámetro y 45 cm de longitud, que incluyen 34 paletas montadas tangencialmente. El refrigerante es R22.
22 vatios con dos cilindros soplantes, alineados axialmente, de 10 cm de diámetro y 45 cm de longitud, que incluyen 34 paletas montadas tangencialmente. El refrigerante es R22.
En la presente invención el transductor de
presión está colocado de modo que mida la presión del refrigerante
en el lado de descarga del compresor. Esta presión se conoce,
también, como presión de cabeza. El transductor puede ser de varios
tipos; sin embargo, uno que se ha encontrado satisfactorio es un
transductor, de 5 voltios de corriente continua, de alta y baja
presión (54-3.000 kPa) disponible comercialmente de
Texas Instruments, Inc. Alternativamente, podría conectarse una
termistancia, operativamente, con la conducción de refrigerante, con
el fin de medir la temperatura de refrigerante, para los aspectos
de la invención que detecten temperatura en vez de presión.
El microordenador es un microcontrolador con 992
palabras RAM de 4 bits, 16.000 palabras ROM de 10 bits y 58 puertas
de entrada/salida. Ya es un componente de la bomba de Carrier
38QRS024. Ha sido programado para ejecutar la lógica de control de
estado mostrada en la Tabla 1 y que será explicada a continuación.
La Tabla 1 es una tabla de estado de la realización preferida del
sistema de bomba de calor con un solo circuito de refrigerante que
funcione en su modo de ciclo de calentamiento, que muestra la
lógica de control del funcionamiento del ventilador de evaporador
para varias combinaciones de presiones de descarga del
compresor.
| Presión de descarga | Control del ventilador exterior |
| > 2.171 kPa | desconectar |
| < 2.171 kPa, > 1.965 kPa | sin acción |
| < 1.965 kPa | conectar |
La presión de refrigerante es detectada merced al
transductor 104 de presión. El transductor 104 de presión está
conectado operativamente con el lado 102 de descarga del compresor
101, donde se espera que reine la máxima presión en la conducción de
refrigerante. El transductor 104 de presión emite una señal
eléctrica al ordenador 116 de control del ventilador, que varía de
acuerdo con la presión de descarga del compresor y es representativa
de ella.
El ordenador 116 de control del ventilador
ejecuta un programa almacenado que comprende la lógica de control de
estado mostrada en la TABLA 1. El ordenador de control del
ventilador lee la presión de refrigerante como salida eléctrica del
transductor de presión, y compara la presión con dos valores
predeterminados: 1.965 y 2.171 kPa.
Estos dos valores predeterminados se dedujeron
experimentalmente para obtener una combinación de control de presión
adecuada de refrigerante para una gama de temperaturas ambiente y
un buen equilibrio entre disipación de calor y eficacia eléctrica.
En un sistema equilibrado (un sistema sin desequilibrio
evaporador-condensador), la presión de descarga del
compresor se aproxima a 2.068 kPa a temperaturas ambiente
relativamente elevadas. Si sólo funciona una unidad de condensador,
y si no se proporciona alimentación eléctrica al motor del
ventilador del evaporador a una presión de descarga del compresor
superior a 2.171 kPa, el motor del ventilador todavía mantiene
lubricados sus casquillos cuando la presión de descarga del
compresor haya disminuido a 1.965 kPa. Los umbrales de 2.171
y
1.965 kPa mantienen una presión estable del refrigerante a temperaturas ambiente de hasta 21ºC, aproximándose mucho a una condición en que el lubricante se mantiene en los casquillos, y proporciona una buena condición de capacidad de calentamiento y eficacia eléctrica.
1.965 kPa mantienen una presión estable del refrigerante a temperaturas ambiente de hasta 21ºC, aproximándose mucho a una condición en que el lubricante se mantiene en los casquillos, y proporciona una buena condición de capacidad de calentamiento y eficacia eléctrica.
Con referencia a la Tabla 1, cuando la presión de
descarga del compresor exceda el valor predeterminado de
2.171 kPa, el ordenador ejecutante determina que el refrigerante se encuentra por encima del valor predeterminado, y si la presión de descarga se encuentra por debajo del valor predeterminado de 1.965 kPa, el ordenador ejecutante determina que el refrigerante se encuentra por debajo del valor predeterminado. Si la presión de descarga del compresor es superior a 2.171 kPa el ordenador emite una señal para desconectar la alimentación del motor del ventilador. La alimentación del motor del ventilador permanece desconectada hasta que la presión de descarga del compresor caiga por debajo de 1.965 kPa, en cuyo momento el ordenador emite una señal para conectar la alimentación del motor del ventilador.
2.171 kPa, el ordenador ejecutante determina que el refrigerante se encuentra por encima del valor predeterminado, y si la presión de descarga se encuentra por debajo del valor predeterminado de 1.965 kPa, el ordenador ejecutante determina que el refrigerante se encuentra por debajo del valor predeterminado. Si la presión de descarga del compresor es superior a 2.171 kPa el ordenador emite una señal para desconectar la alimentación del motor del ventilador. La alimentación del motor del ventilador permanece desconectada hasta que la presión de descarga del compresor caiga por debajo de 1.965 kPa, en cuyo momento el ordenador emite una señal para conectar la alimentación del motor del ventilador.
De acuerdo con todavía otro aspecto de esta
invención, los procedimientos para un solo circuito de refrigerante
pueden aplicarse, también, a una bomba de calor con una pluralidad
de circuitos de refrigerante. En esa situación, la ejecución
preferida, por su sencillez e idoneidad, consiste en vigilar la
presión de cabeza de cada circuito de refrigeración, y cuando se
detecte que un circuito excede el valor predeterminado de alta
presión, se corta la alimentación del motor del ventilador del
evaporador hasta que la presión de cabeza de ese mismo circuito
caiga por debajo del valor predeterminado de baja presión,
independientemente del estado de presión de los otros circuitos de
refrigeración, en cuyo momento se alimenta de nuevo el motor del
ventilador del evaporador.
Con referencia a la figura 3, en ella se muestra
un diagrama esquemático, simplificado, de una realización preferida
de una bomba de calor con circuito de refrigeración doble, en su
modo de ciclo de calentamiento. La bomba de calor se muestra de tal
modo que incluye dos circuitos de refrigeración a y b que comparten
un ventilador 107ab de evaporador común accionado a motor, que
comprende un ventilador 108ab de evaporador y un motor 109ab de
ventilador de evaporador, y un ordenador 116ab de control del
ventilador. El circuito a de refrigeración comprende un compresor
101a, un lado 102a de descarga, un lado 103a de admisión, un sensor,
que consiste en un transductor 104a de presión, una válvula 105a de
inversión, un evaporador 106a, dispositivos 111a de expansión (para
producir una caída de presión con objeto de hacer pasar al
refrigerante del estado líquido a un estado de dos fases), un
condensador 112a, válvulas 113a de gas de solenoide (para cerrar el
flujo de refrigerante), un acumulador 114a y una conducción 115a de
refrigerante. El condensador 112a está dividido en múltiples
unidades, de las que se muestran 2, y cada unidad 117a de
condensador comprende un intercambiador 118a de calor, un ventilador
119a de condensador asociado y un motor 120a de ventilador de
condensador asociado. Las unidades de condensador no están
agrupadas, ni en la misma habitación. El circuito b de refrigeración
comprende un compresor 101b, un lado 102b de descarga, un lado 103b
de admisión, un sensor, que consiste en un transductor 104b de
presión, una válvula 105b de inversión, un evaporador 106b,
dispositivos 111b de expansión (para crear una caída de presión con
objeto de hacer pasar al refrigerante del estado líquido a un
estado de dos fases), un condensador 112b, válvulas 113b de gas de
solenoide (para cerrar el flujo de refrigerante), un acumulador
114b y una conducción 115b de refrigerante. El condensador 112b
está dividido en múltiples unidades, de las que se muestran dos, y
cada unidad 117b de condensador comprende un intercambiador 118b de
calor, un ventilador 119b de condensador, y un motor 120b de
ventilador de condensador. Las unidades de condensador no están
asociadas, ni en la misma habitación.
La realización preferida de bomba de calor con
circuito de refrigerante doble es una bomba 38QRS048 de Carrier,
modificada. Los componentes especificados, excepto el ventilador
del evaporador, son similares a los de la bomba 38QRS048 de Carrier
modificada descrita en lo que antecede. La bomba 38QRS048 de Carrier
modificada tiene un ventilador de 60 cm de diámetro, con 3 paletas e
inclinación de 30º por paleta, y el ventilador es accionado por un
motor, soportado mediante casquillos, de 186 vatios y velocidad
fija de 850 rpm. El ordenador 116ab de control del ventilador
ejecuta un programa almacenado que comprende la lógica de control de
estado mostrada en la Tabla 2 y descrita en lo que antecede, en la
que los dos niveles predeterminados son 1.965 y 2.171 kPa. La Tabla
2 es una tabla de estado de un sistema de bomba de calor con
circuito de refrigerante doble que funcione en su modo de ciclo de
calentamiento, que muestra la lógica de control del funcionamiento
del ventilador del evaporador para varias combinaciones de
presiones de descarga del compresor.
| Presión de descarga | Presión de descarga | Acción del ventilador exterior |
| del sistema 1 | del sistema 2 | |
| > 2.171 kPa | < 2.171 kPa | \begin{minipage}[t]{80mm}Desconectar ventilador hasta que la presión del SISTEMA 1 disminuya por debajo de 1.965 kPa. Entonces, conectar ventilador.\end{minipage} |
| < 2.171 kPa | > 2.171 kPa | \begin{minipage}[t]{80mm}Desconectar ventilador hasta que la presión del SISTEMA 2 disminuya por debajo de 1.965 kPa. Entonces, conectar ventilador.\end{minipage} |
| >2.171 kPa | >2.171 kPa | \begin{minipage}[t]{80mm}Desconectar ventilador hasta que el primer sistema que el microordenador de ejecución indique que presenta una presión superior a 2.171 kPa disminuya por debajo de 1.965 kPa. Entonces, conectar ventilador.\end{minipage} |
Claims (17)
1. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor es su modo de ciclo de calentamiento, en el que dicha bomba de
calor comprende:
al menos un circuito de refrigerante,
comprendiendo cada circuito de refrigerante un compresor (101), con
un lado (102) de descarga y un lado (103) de succión, un condensador
(112), un evaporador (106) y un refrigerante;
al menos un ventilador (108) de evaporador
accionado a motor, en relación de circulación de aire con, al menos,
uno de dichos evaporadores (106), en el que cada evaporador se
encuentra en dicha relación con dicho, al menos, uno de dichos
ventiladores de evaporador accionados a motor;
un sensor (104); y
medios (109, 116) de control de velocidad,
comprendiendo el método los pasos
de
que:
dicho sensor (104) genere una señal eléctrica que
varíe de acuerdo con la presión o la temperatura de dicho
refrigerante de dicho, al menos, un circuito de refrigerante ; y
que
dichos medios (109, 116) de control de velocidad
controlen la velocidad de dicho, al menos, un ventilador (108) de
evaporador accionado a motor en respuesta a dicha señal eléctrica,
en el que dichos medios de control de velocidad controlan la
presión o la temperatura de dicho, al menos, un circuito de
refrigerante, y caracterizado porque dicho sensor (104) está
conectado operativamente con el lado de descarga del compresor
(102).
2. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 1, en el que dicho,
al menos, un condensador (112) está dividido en múltiples
unidades.
3. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en las reivindicaciones 1 o 2, en el que
dicho, al menos, un ventilador (108) de evaporador accionado a motor
consiste en un ventilador de evaporador accionado a motor.
4. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 1, en el que dicho
sensor (104) incluye un transductor de presión, y
dicho transductor mide dicha presión de
refrigerante en el lado de descarga de dicho compresor (101).
5. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en las reivindicaciones 1, 2 o 3, en el
que dicho sensor (104) incluye una termistancia.
6. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en cualquiera de las reivindicaciones
precedentes, en el que dicho al menos un ventilador (108) de
evaporador accionado a motor presenta un estado de conexión y un
estado de desconexión, y dichos medios de control de velocidad
comprenden medios de actuación cíclica, alimentando secuencialmente
por ciclos dichos medios de actuación cíclica a dicho, al menos, un
ventilador de evaporador accionado a motor entre el estado de
desconexión y el estado de conexión, en respuesta a dicha señal
eléctrica,
en el que dichos medios de actuación cíclica
controlan la presión o la temperatura de dicho, al menos, un
circuito de refrigerante.
7. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 6, en el que dichos
medios de actuación cíclica alimentan secuencialmente por ciclos a
dicho al menos un ventilador (108) de evaporador accionado a motor
entre el estado de desconexión, en respuesta a dicha señal
eléctrica para cada dicho, al menos, un circuito de refrigerante que
supere un primer valor predeterminado, y el estado de conexión, en
respuesta a dicha señal eléctrica para cada dicho, al menos, un
circuito de refrigerante que caiga por debajo de un segundo valor
predeterminado.
8. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en las reivindicaciones 6 o 7, en el que
dicho, al menos, un ventilador (108) de evaporador accionado a motor
comprende un motor (109) de ventilador de evaporador del tipo que
presenta un árbol que está soportado por, al menos, un
casquillo.
9. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 8, presentando la
bomba de calor una temperatura ambiente del evaporador y un periodo
de tiempo entre dicho estado de desconexión y el siguiente estado
de conexión para dicha condición ambiente determinada, en el que
dicho primer valor predeterminado y dicho segundo valor
predeterminado se seleccionan de modo que dicho periodo de tiempo se
aproxime a una condición en la que la superficie de dicho casquillo
permanezca lubricada en todo momento.
10. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 9, en el que dichos
primero y segundo valores predeterminados se seleccionan de acuerdo
con características de calentamiento de dicha bomba de calor y de
acuerdo con la eficacia de consumo de energía de dicha bomba de
calor.
11. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en las reivindicaciones 9 o 10, en el
que
dicha señal eléctrica varía de acuerdo con la
presión de refrigerante,
dicho primer valor predeterminado es una presión
de descarga de compresor, y se aproxima a 2.171 kPa,
dicho segundo valor predeterminado es una presión
de descarga de compresor y se aproxima a 1.965 kPa, y
dicho refrigerante es R22.
12. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en las reivindicaciones 9, 10 u 11, en
el que dichos medios de actuación cíclica se caracterizan
por:
un ordenador que incluye una memoria con un
programa almacenado, en el que dicho programa almacenado incluye
instrucciones que hacen que dicho ordenador
- lea dicha señal eléctrica, que varía de acuerdo con la presión o la temperatura de dicho refrigerante de dicho, al menos, un circuito de refrigerante,
- convierta cada señal eléctrica citada en la presión o la temperatura de dicho refrigerante,
- compare cada señal eléctrica convertida citada con dicho primer valor predeterminado,
- compare cada dicha señal eléctrica leída con dicho segundo valor predeterminado,
- determine si cada señal eléctrica convertida citada se encuentra por debajo de dicho primer valor predeterminado,
- determine si cada señal eléctrica convertida citada se encuentra por encima de dicho segundo valor predeterminado,
- determine si cada ventilador (108) de evaporador accionado a motor citado tiene que estar en dicho estado de conexión o en dicho estado de desconexión, y
dicho ordenador ejecuta dicho programa almacenado
y transmite una señal a cada ventilador (108) de evaporador
accionado a motor citado, para conectar su alimentación si dicha
ejecución de programa indica dicho estado de conexión, y desconectar
su alimentación si dicha ejecución de programa indica dicho estado
de desconexión.
13. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 12, en el que dicha
instrucción que hace que dicho ordenador determine si cada
ventilador (108) de evaporador accionado a motor citado tiene que
estar en dicho estado de conexión o en dicho estado de desconexión,
comprende:
determinar que dicho ventilador (108) de
evaporador accionado a motor se encuentre en dicho estado de
desconexión si dicha señal eléctrica convertida se encuentra por
encima de dicho primer valor predeterminado, y que dicho ventilador
(108) de evaporador accionado a motor se encuentre en estado de
conexión si dicha señal eléctrica convertida se encuentra por
debajo de dicho segundo valor predeterminado.
14. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en cualquiera de las reivindicaciones
precedentes, en el que al menos uno de dichos ventiladores (108) de
evaporador accionados a motor es un ventilador de evaporador
accionado a motor de velocidad variable.
15. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 14, en el que
dichos medios de control de velocidad incluyen controlar la
velocidad de dicho, al menos, uno de los ventiladores (108)
accionados a motor de velocidad variable, de modo que se mantenga
una velocidad objetivo.
16. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en la reivindicación 15, en el que dicha
velocidad objetivo es una velocidad que proporcione la combinación
de disipación de calor adecuada y mejor eficacia eléctrica para una
temperatura ambiente de evaporador determinada.
17. Un método para hacer funcionar una bomba de
calor tal como se establece en las reivindicaciones 14, 15 o 16, en
el que dicho al menos un ventilador (108) de evaporador accionado a
motor de velocidad variable comprende un motor (109) de ventilador
de evaporador del tipo que tiene un árbol soportado mediante, al
menos, un cojinete de bolas.
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