ES2265013T3 - Aparato de aire acondicionado. - Google Patents
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Abstract
Un aparato de aire acondicionado que comprende una unidad de intercambiador de calor en forma de ¿W¿, dicha unidad de intercambiador de calor en forma de ¿W¿ incluyendo dos unidades de intercambiador de calor en forma de ¿V¿ (1a/2a; 1b/2b) cada una de dichas unidades de intercambiador de calor en forma de ¿V¿ estando constituidas por la combinación de dos intercambiadores de calor dispuestos de tal manera que los lados inferiores de los intercambiadores de calor están dispuestos muy próximos entre sí y los lados superiores de los intercambiadores de calor están distanciados uno del otro; y los ventiladores (5a/5b) están dispuestos en una parte superior de la unidad de intercambiador de calor en forma de ¿W¿; caracterizado por el hecho de que los reguladores del nivel de flujo de refrigerante (7a/7b) están provistos en los tubos de entrada de refrigerante (3c/3d) de los intercambiadores de calor dispuestos en el interior de la disposición en forma de ¿W¿ para regular el nivel de flujo de refrigerante que debe fluir.
Description
Aparato de aire acondicionado.
La invención se refiere a una técnica para
utilizar eficazmente las características de intercambio de calor de
intercambiadores de calor lado aire respectivos de un aparato de
aire acondicionado, suministrando a los respectivos
intercambiadores de calor lado aire una cantidad de refrigerante
apropiada para la cantidad de aire que fluye a través de estos.
La Fig. 8 es una vista externa de, p. ej., un
aparato de aire acondicionado convencional, y la Fig. 9 es una
vista en sección transversal del mismo. Como se muestra en la Fig.
9, las flechas contorneadas simbolizan el flujo de aire, y las
flechas de línea continua simbolizan el flujo de un refrigerante en
los tubos de refrigerante.
En el aparato de aire acondicionado mostrado en
la Fig. 9, los intercambiadores de calor lado aire 101a, 101b están
dispuestos en la parte exterior del aparato de aire acondicionado.
En el interior del aparato de aire acondicionado se disponen los
intercambiadores de calor lado aire 102a, 102b que están provistos
próximos entre sí alrededor de los lados inferiores de los
intercambiadores de calor lado aire 101a, 101b y distanciados uno
del otro alrededor de los lados superiores de los intercambiadores
de calor lado aire 101a, 101b. Los cuatro intercambiadores de calor
lado aire 101a, 101b, 102a, y 102b están dispuestos en forma de una
"M" invertida. Un primer tubo de entrada de refrigerante 103a
conectado a una válvula de expansión está conectado a una sección
intermedia de un segundo tubo de entrada de refrigerante 103b. Un
extremo del segundo tubo de entrada de refrigerante 103b está
conectado a una sección intermedia de un tercer tubo de entrada de
refrigerante 103c. El otro extremo del segundo tubo de entrada de
refrigerante 103b está conectado a una sección intermedia de un
cuarto tubo de entrada de refrigerante 103d. Además, un extremo del
tercer tubo de entrada de refrigerante 103c está conectado al
intercambiador de calor lado aire 101a, y el otro extremo del mismo
está conectado al intercambiador de calor lado aire 102a. Un
extremo del cuarto tubo de entrada de refrigerante 103d está
conectado al intercambiador de calor lado aire 101b, y el otro
extremo del mismo está conectado al intercambiador de calor lado
aire 102b.
Los tubos de salida de refrigerante están
conectados de la misma manera que las tuberías de entrada de
refrigerante. Un primer tubo de salida de refrigerante 104a
conectado a un compresor está conectado a una sección intermedia de
un segundo tubo de salida de refrigerante 104b. Un extremo del
segundo tubo de salida de refrigerante 104b está conectado a una
sección intermedia de un tercer tubo de salida de refrigerante
104c, y el otro extremo del mismo está conectado a una sección
intermedia de un cuarto tubo de salida de refrigerante 104d. Un
extremo del tercer tubo de salida de refrigerante 104c está
conectado al intercambiador de calor lado aire 101a, y el otro
extremo del mismo está conectado al intercambiador de calor lado
aire 102a. Un extremo del cuarto tubo de salida de refrigerante
104d está conectado al intercambiador de calor lado aire 101b, y el
otro extremo del mismo está conectado al intercambiador de calor
lado aire 102b.
Un ventilador 105a está dispuesto en un lado
superior del intercambiador de calor lado aire 102a, y otro
ventilador 105b está dispuesto sobre un lado superior del
intercambiador de calor lado aire 102b.
El funcionamiento del aparato de aire
acondicionado será ahora descrito. Aquí, se prevé que los
intercambiadores de calor lado aire 101a, 101b dispuestos en el
exterior y los intercambiadores de calor lado aire 102a, 102b
dispuestos en el interior sean utilizados como evaporadores. Como se
muestra en la Fig. 9. un refrigerante, que ha sido convertido en un
gas bifásico, fluye en los intercambiadores de calor lado aire
101a, 101b, 102a, y 102b por los tubos de entrada de refrigerante
103a a través de 103d dispuesto en los lados de entrada de los
intercambiadores de calor lado aire. Aquí, el calor es
intercambiado entre el aire (aire exterior) y el refrigerante que
fluye a través de los intercambiadores de calor lado aire, mediante
los ventiladores 105a, 105b. Como resultado del calor que es
absorbido del aire (aire exterior), un refrigerante es evaporado y
devuelto al compresor por los tubos de salida de refrigerante 104a
a través de 104d dispuesto en los lados de salida de los
intercambiadores de calor lado aire.
El aparato de aire acondicionado se instala
generalmente en la azotea de un edificio. Como resultado de un
reciente aumento de la carga del aire acondicionado asociada a los
edificios que están provistos de funciones de inteligencia, existe
la demanda de una instalación de un aparato de aire acondicionado
compacto y concentrado de los aparatos de aire acondicionado para
satisfacer dos necesidades; es decir, una necesidad de instalar un
mayor número de aparatos de aire acondicionado en la misma línea
sobre una azotea que los que están instalados de forma
convencional; y una necesidad de asegurar un espacio para su uso
para utilizar eficazmente una azotea como por ejemplo de un
parquin. En relación con la realización de un aparato de aire
acondicionado compacto, los fabricantes de aparatos de aire
acondicionado promueven el desarrollo de aparatos de aire
acondicionado compactos. En relación con la instalación concentrada
de aparatos de aire acondicionado, cuando tres aparatos de aire
acondicionado que tienen una estructura tal como la mostrada en la
Fig. 9 deben ser instalados, los aparatos de aire acondicionado
deben estar distanciados uno del otro de una distancia dada según
está mostrado en la Fig. 10 para asegurar la entrada de aire en los
intercambiadores de calor lado aire exteriores 101a, 101b, puesto
que los intercambiadores de calor lado aire 101a, 101b instalados
en el exterior se instalan en vertical. En general, en el caso de
un aparato de aire acondicionado con potencia de refrigeración de
la clase de 300 kW, los aparatos de aire acondicionado deben estar
distanciados de 2 metros (aprox. 2.188 yardas) hasta 3 metros
(aprox. 3.282 yardas) uno del otro.
Como se muestra en la Fig. 11, un método
concebible para resolver este problema es instalar aparatos de aire
acondicionado en los que los intercambiadores de calor lado aire
101a, 101b, 102a, y 102b sean instalados en forma de "W", como
se muestra en la Fig. 12. No obstante, el aire que fluye en los
intercambiadores de calor lado aire 102a, 102b instalados en el
interior del aparato de aire acondicionado pasa a través de los
tubos dispuestos en una parte inferior del aparato de aire
acondicionado, una ubicación en la que está instalado el compresor,
o estrechas aberturas de entrada formadas en las superficies
laterales del aparato de aire acondicionado. Por estas razones, la
resistencia del conducto de aire de los intercambiadores de calor
lado aire instalados en el interior 102a, 102b se vuelve mayor que
la resistencia del conducto de aire de los intercambiadores de
calor lado aire instalados en el exterior 101a, 101b.
Una cantidad sustancialmente igual de
refrigerante fluye en cada uno de los intercambiadores de calor
lado aire. Por lo tanto, si la cantidad de refrigerante que fluye
se establece de acuerdo con los intercambiadores de calor 102a,
102b, los intercambiadores de calor lado aire externos 101a, 101b
se vuelven carentes de alimentación de refrigerante. El refrigerante
localizado en las salidas de los intercambiadores de calor lado
aire es inmensamente sobrecalentado y se vuelve un gas seco. A la
inversa, si la cantidad de refrigerante fluyente se establece de
acuerdo con los intercambiadores de calor externos 101a, 101b, los
intercambiadores de calor lado aire internos 102a, 102b son
provistos de una cantidad excesiva de refrigerante. Como resultado,
el calor no es suficientemente intercambiado entre el aire y el
refrigerante, de ese modo reduciendo la temperatura de evaporación.
El refrigerante localizado en las salidas de los intercambiadores
de calor lado aire se vuelve un gas húmedo, que puede inducir un
fenómeno de retorno al estado líquido. Como se ha mencionado
anteriormente, en el aparato de aire acondicionado, los
intercambiadores de calor lado aire que actúan como evaporadores no
son utilizados eficazmente, dificultando por lo tanto la obtención
del rendimiento del diseño. Cuando los aparatos de aire
acondicionado son accionados a bajas temperaturas del aire
exterior, la cantidad de aire que pasa a través de los
intercambiadores de calor internos se vuelve deficiente. Por lo
tanto, la temperatura de evaporación de los intercambiadores de
calor lado aire es reducida, y los intercambiadores de calor se
vuelven propensos a la formación de escarcha. Por esta razón, los
aparatos de aire acondicionado frecuentemente desempeñan
operaciones de descongelación a intervalos de tiempo de
aproximadamente una media hora o una hora, impidiendo así una
operación de calentamiento.
Un método para hacer que la cantidad del aire
que fluye en los intercambiadores de calor lado aire sea lo más
uniforme posible está descrito como una solución al problema
anterior en la solicitud de patente japonesa accesible al público
Nº. 170030/1998.
La Fig. 13 es una vista externa de un aparato de
aire acondicionado descrito en la solicitud de patente japonesa
accesible al público Nº. 170030/1998. Cuatro intercambiadores de
calor lado aire 101a, 101b, 102a, y 102b están dispuestos en forma
de "W". Además, con vistas a corregir y a hacer uniforme una
distribución de la velocidad del viento que fluye en los
intercambiadores de calor lado aire, que pierde uniformidad con
respecto a la dirección vertical, el aparato de aire, acondicionado
está provisto de coberturas 106a y 106b y paredes dé separación
107, 108, 109 colocadas en un canal de entrada de aire
exterior.
No obstante, con el método de reducir la
cantidad de aire que fluye en los intercambiadores de calor lado
aire externos mediante el suministro de tal resistencia, para hacer
uniforme de ese modo la cantidad de aire que fluye con respecto al
aire que fluye en los intercambiadores de calor lado aire internos,
la cantidad total de aire que fluye en los intercambiadores de
calor lado aire en general desciende, de ese modo deteriorando el
rendimiento de los intercambiadores de calor lado aire. Además,
puesto que el método implica la provisión de paredes de separación
en el aparato de aire acondicionado, el método se vuelve
desventajoso en cuanto a su coste.
Los resúmenes de patente japonesa vol. 1998, nº.
11;30 Septiembre 1998 (1998-09-30)
& JP 10 170030 A (HITACHI LTD; HITACHI SHIMIZU ENG KK), 26
Junio 1998 (1998-06-26) se refieren
a un aparato de aire acondicionado que iguala la velocidad del
viento que fluye en la cara de radiación de calor de un
intercambiador de calor, variando de arriba a abajo y mejora la
eficacia de la radiación de calor en un aparato de aire
acondicionado que tiene un intercambio de calor en forma de
"V" como un condensador:
La invención ha sido concebida para resolver el
problema establecido y pretende proveer un aparato de aire
acondicionado que pueda prevenir un descenso en el rendimiento que
de lo contrario sería provocado por variaciones en la cantidad de
aire que fluye en los intercambiadores de calor lado aire
respectivos y que pueda ser realizado a bajo coste.
Según un aspecto de la presente invención, un
aparato de aire acondicionado tiene una unidad de intercambiador de
calor en forma de "W", y la unidad de intercambiador de calor
en forma de "W" incluye dos unidades de intercambiador de
calor en forma de "V". Cada unidad de intercambiador de calor
en forma de "V" está constituida por la combinación de dos
intercambiadores de calor dispuestos de manera que los lados
inferiores de los intercambiadores de calor estén cercanos entre sí
y los lados superiores de los intercambiadores de calor estén
distanciados uno del otro. Además, los ventiladores 5a/5b están
dispuestos en una parte superior de la unidad de intercambiador de
calor en forma de "W". Además, los reguladores del nivel de
flujo de refrigerante están provistos en los tubos de entrada de
refrigerante de los intercambiadores de calor dispuestos en el
interior de la disposición en forma de "W" para regular el
nivel de flujo de refrigerante que debe fluir.
En otro aspecto de la invención, el aparato de
aire acondicionado además comprende sensores de temperatura
dispuestos en los tubos de salida de refrigerante de los
intercambiadores de calor dispuestos en el interior de la
disposición en forma de "W". Un controlador está provisto para
controlar el nivel de flujo de refrigerante de los reguladores del
nivel de flujo de refrigerante en base a los datos de temperatura
percibidos por los sensores de temperatura.
En otro aspecto de la invención, se disponen dos
ventiladores en las partes superiores respectivas de la unidad de
intercambiador de calor en forma de "V" y cada ventilador se
dispone más cerca del intercambiador de calor localizado
internamente que el que está localizado externamente a la unidad de
intercambiador de calor en forma de "V".
Otro y más objetos, características y ventajas
de la invención aparecerán de forma más completa a partir de la
descripción siguiente.
Fig. 1 es una vista externa que muestra un
aparato de aire acondicionado según una primera forma de
realización de la presente invención.
Fig. 2 es una vista en sección transversal del
aparato de aire acondicionado cortado a lo largo de un plano
perpendicular a los intercambiadores de calor lado aire.
Fig. 3 es un diagrama de tubo de refrigerante
diagrama de flujo esquemático que muestra un aparato de aire
acondicionado según una primera forma de realización de la
invención.
Fig. 4 es un gráfico de comparación que muestra
una comparación entre los rendimientos de la presente invención y
los de una técnica convencional.
Fig. 5 es un diagrama de flujo esquemático del
tubo de refrigerante que muestra un aparato de aire acondicionado
según una segunda forma de realización de la invención.
Fig. 6 es un diagrama de flujo esquemático del
tubo de refrigerante que muestra un aparato de aire acondicionado
según una tercera forma de realización de la invención.
Fig. 7 es una vista en sección transversal que
muestra un aparato de aire acondicionado según una cuarta forma de
realización de la invención.
Fig. 8 es una vista externa de un aparato de
aire acondicionado convencional.
Fig. 9 es una vista en sección transversal de un
aparato de aire acondicionado convencional.
Fig. 10 muestra una instalación de aparatos de
aire acondicionado según una técnica convencional.
Fig. 11 muestra una instalación de
intercambiadores de calor en un aparato de aire acondicionado.
Fig. 12 muestra una instalación de aparatos de
aire acondicionado según una técnica convencional.
Fig. 13 es una vista externa de un aparato de
aire acondicionado convencional.
Primera forma de
realización
Una primera forma de realización de la presente
invención será ahora descrita con referencia a los dibujos.
La Fig. 1 es una vista externa que muestra un
aparato de aire acondicionado según una primera forma de
realización de la presente invención; y la Fig. 2 es una vista en
sección transversal del aparato de aire acondicionado cuando el
aparato de aire acondicionado es cortado a lo largo de un plano
perpendicular a los intercambiadores de calor lado aire.
Como se muestra en Fig. 2, los intercambiadores
de calor lado aire 1a, 1b están dispuestos en la parte exterior del
aparato de aire acondicionado, y los intercambiadores de calor lado
aire 2a, 2b conectados a los lados inferiores de los
intercambiadores de calor lado aire respectivos 1a, 1b están
dispuestos en el interior del aparato de aire acondicionado, en el
cual cuatro intercambiadores de calor lado aire están dispuestos en
forma de "W". Un primer tubo de entrada de refrigerante 3a
conectado a una válvula de expansión (no mostrada) está conectado a
una sección intermedia de un segundo tubo de entrada de
refrigerante 3b. Un extremo del segundo tubo de entrada de
refrigerante 3b está conectado a una sección intermedia de un tercer
tubo de entrada de refrigerante 3c, y el otro extremo del mismo está
conectado a una sección intermedia de un cuarto tubo de entrada de
refrigerante 3d. Además, un extremo del tercer tubo de entrada de
refrigerante 3c está conectado al intercambiador de calor lado aire
1a, y el otro extremo del mismo está conectado al intercambiador de
calor lado aire 2a. Un extremo del cuarto tubo de entrada de
refrigerante 3d está conectado al intercambiador de calor lado aire
1b, y el otro extremo del mismo está conectado al intercambiador de
calor lado aire 2b.
Los tubos de salida de refrigerante están
conectados de la misma manera que los tubos de entrada de
refrigerante. Un primer tubo de salida de refrigerante 4a conectado
a un compresor (no mostrado) está conectado a una sección
intermedia de un segundo tubo de salida de refrigerante 4b. Un
extremo del primer tubo de salida de refrigerante 4b está conectado
a una sección intermedia de un tercer tubo de salida de
refrigerante 4c, y el otro extremo del mismo está conectado a una
sección intermedia de un cuarto tubo de salida de refrigerante 4d.
Además, un extremo del tercer tubo de salida de refrigerante 4c
está conectado al intercambiador de calor lado aire 1a, y el otro
extremo del mismo está conectado al intercambiador de calor lado
aire 2a. Un extremo del cuarto tubo de salida de refrigerante 4d
está conectado al intercambiador de calor lado aire 1b, y el otro
extremo del mismo está conectado al intercambiador de calor lado
aire 2b.
Además, un ventilador 5a está dispuesto en una
posición elevada en una parte superior de un espacio definido entre
los intercambiadores de calor lado aire 1a, 2a, y otro ventilador
5b está dispuesto en una posición elevada en una parte superior de
un espacio definido entre los intercambiadores de calor lado aire
1b, 2b. Un resistor de mariposa 6a que tiene un nivel de mariposa
fijo está provisto en una posición en el tercer tubo de entrada de
refrigerante 3c más cerca del intercambiador de calor lado aire 2a
que de una unión entre el tercer tubo de entrada de refrigerante 3c
y el segundo tubo de entrada de refrigerante 3b. Un resistor de
mariposa 6b que tiene un nivel de mariposa fijo está provisto en
una posición en el cuarto tubo de entrada de refrigerante 3d más
cerca del intercambiador de calor lado aire 2b que de una unión
entre el cuarto tubo de entrada de refrigerante 3d y el segundo
tubo de entrada de refrigerante 3b.
El flujo del refrigerante en el aparato de aire
acondicionado mostrado en la Fig. 2 será ahora descrito por
referencia a un diagrama de flujo esquemático del tubo de
refrigerante mostrado en la Fig. 3. Aquí, los intercambiadores de
calor lado aire 1a, 1b, 2a, y 2b de interés son utilizados como
evaporadores.
Como se muestra en la Fig. 3, el refrigerante
que ha sido convertido en un gas bifásico mediante una válvula de
expansión (no mostrada) fluye en los intercambiadores de calor lado
aire 1a, 1b, 2a, 2b por los tubos de entrada de refrigerante 3a a
través de 3d localizado en los lados de entrada de los
intercambiadores de calor lado aire y por los resistores de mariposa
6a, 6b dispuestos en los intercambiadores de calor lado aire
internos 2a, 2b. El aire es suministrado por los ventiladores 5a,
5b, por los cuales el aire fluye a través de los intercambiadores
de calor lado aire. El calor es intercambiado entre el aire (aire
exterior) y el refrigerante que fluye a través de los
intercambiadores de calor lado aire, de ese modo absorbiendo el
calor del aire (aire exterior). El refrigerante luego se evapora y
vuelve al compresor (no mostrado) por los tubos de salida de
refrigerante 4a a través de 4d dispuesto en los lados de salida de
los intercambiadores de calor lado aire.
En ese momento, todas las superficies exteriores
de los intercambiadores de calor lado aire externos 1a, 1b son
abiertas (es decir, los alojamientos de los intercambiadores de
calor 1a, 1b no son divididos y son expuestos al aire exterior).
Por lo tanto, se puede hacer que el aire pase a través de las
superficies exteriores. Por el contrario, se puede hacer que el aire
fluya en los intercambiadores de calor lado aire internos 2a, 2b
mediante sólo un espacio liberado en una parte inferior de los
intercambiadores de calor lado aire (marcados por la referencia
numérica 1 en la Fig. 1) y sólo una depuración (marcada por la
referencia numérica 2 en la Fig. 1) definida entre las paredes de
los alojamientos perpendiculares a los intercambiadores de calor
lado aire. Si se considera la cantidad de aire que fluye a través
de los intercambiadores de calor lado aire externos 1a, 1b como el
100%, la cantidad de aire que fluye a través de los
intercambiadores de calor lado aire internos 2a, 2b asume un valor
del 60 al 70%. La cantidad de refrigerante que fluye a través de los
intercambiadores de calor lado aire internos 2a, 2b es controlada
para convertirse en el 60 al 70% de la cantidad de refrigerante que
fluye a través de los intercambiadores de calor lado aire externos
1a, 1b, mediante los resistores de mariposa 6a, 6b que tienen
niveles del mariposa fijos, de ese modo utilizando eficazmente las
características del intercambio de calor de los intercambiadores de
calor lado aire respectivos. Más específicamente, se hace fluir una
cantidad mayor de refrigerante hasta los intercambiadores de calor
lado aire a través de los cuales fluye una gran cantidad de aire, y
se hace fluir una cantidad más pequeña de refrigerante hasta los
intercambiadores de calor lado aire a través de los cuales fluye
una cantidad más pequeña de aire. Así, un refrigerante es
controlado de manera que los refrigerantes que existen en los
intercambiadores de calor lado aire respectivos consiguen un estado
equivalente.
La Fig. 4 es un gráfico comparativo que muestra
una comparación entre un caso en el que la cantidad de refrigerante
que fluye a través de los intercambiadores de calor lado aire 2a,
2b instalados en el interior está regulada y un caso donde la
cantidad de refrigerante no está regulada.
Como se puede observar a partir de la Fig. 4,
como resultado de la adopción del método de la presente invención,
la eficacia del intercambio de calor de una unidad de
intercambiador de calor en forma de "W" global consistente en
los intercambiadores de calor lado aire 1a, 1b, 2a, y 2b es
mejorada. En contraste con un caso donde la cantidad de refrigerante
que fluye a través de los intercambiadores de calor instalados
internamente 2a, 2b no está regulada, la potencia del aparato de
aire acondicionado está mejorada aproximadamente un 5%. Además,
durante el funcionamiento del aparato de aire acondicionado a una
temperatura del aire exterior baja, un descenso de las temperaturas
de evaporación de los intercambiadores de calor lado aire 2a, 2b
puede ser evitado. Se ha conducido una prueba que muestra que un
intervalo de tiempo entre las operaciones de descongelación puede
ser prolongado durante aproximadamente dos horas.
Un regulador del nivel de flujo de refrigerante
corresponde a los resistores de mariposa que tienen niveles de
mariposa fijos. Por lo tanto, el único requisito es añadir sólo
mariposas fijadas a un aparato de aire acondicionado convencional,
permitiendo así mejoras poco costosas para el aparato de aire
acondicionado.
Aquí, se ha descrito el caso en el que los
intercambiadores de calor lado aire 1a, 1b, 2a, 2b sean utilizados
como evaporadores. No obstante, la forma de realización puede
también ser aplicada a un caso en el que los intercambiadores de
calor lado aire son utilizados como condensadores.
Segunda forma de
realización
La Fig. 5 es un diagrama de flujo esquemático
del tubo de refrigerante que muestra un aparato de aire
acondicionado según una segunda forma de realización de la
invención. El aparato de aire acondicionado está modificado y es
análogo al mostrado en la Fig. 3. Un regulador del nivel de flujo de
refrigerante 7a cuyo nivel de flujo es variable está provisto en
una posición en el tercer tubo de entrada de refrigerante 3c más
cerca del intercambiador de calor lado aire 2a que de una unión
entre el tercer tubo de entrada de refrigerante 3c y el segundo
tubo de entrada de refrigerante 3b. Un regulador del nivel de flujo
de refrigerante 7b cuyo nivel de flujo es variable está provisto en
una posición en el cuarto tubo de entrada de refrigerante 3d más
cerca del intercambiador de calor lado aire 2b que de una unión
entre el cuarto tubo de entrada de refrigerante 3d y el segundo
tubo de entrada de refrigerante 3b. Además, un sensor de
temperatura 8a está dispuesto en una posición en el tercer tubo de
salida de refrigerante 4c más cerca del intercambiador de calor
lado aire la que de una unión entre el tercer tubo de salida de
refrigerante 4c y el segundo tubo de salida de refrigerante 4b; un
sensor de temperatura 8b está dispuesto en una posición en el
tercer tubo de salida de refrigerante 4c más cerca del
intercambiador de calor lado aire 2a que de la unión entre el tercer
tubo de salida de refrigerante 4c y el segundo tubo de salida de
refrigerante 4b; un sensor de temperatura 8c está dispuesto en una
posición en el cuarto tubo de salida de refrigerante 4d más cerca
del intercambiador de calor lado aire 2b que de una unión entre el
cuarto tubo de salida de refrigerante 4d y el segundo tubo de
salida de refrigerante 4b; y un sensor de temperatura 8d está
dispuesto en una posición en el cuarto tubo de salida de
refrigerante 4d más cerca del intercambiador de calor lado aire 1b
que de una unión entre el cuarto tubo de salida de refrigerante 4d
y el segundo tubo de salida de refrigerante 4b. De acuerdo con los
valores percibidos por los sensores de temperatura, un controlador
9 controla las aberturas de los reguladores del nivel de flujo de
refrigerante 7a, 7b. En la Fig. 5, a estas configuraciones, que son
idénticas a o que corresponden a las mostradas en la Fig. 3, se les
ha asignado los mismos números de referencia, y sus explicaciones
están omitidas.
El funcionamiento del aparato de aire
acondicionado será ahora descrito. Aquí, los intercambiadores de
calor lado aire 1a, 1b, 2a, y 2b de interés son utilizados como
evaporadores.
El flujo de refrigerante mostrado en la Fig. 5
es idéntico al mostrado en la Fig. 3 en relación con la primera
forma de realización, y por lo tanto su explicación está
omitida.
Los sensores de temperatura 8a a través de 8d
dispuestos en el tercer y cuarto tubos de salida de refrigerante
4c, 4d detectan temperaturas de las salidas para un refrigerante, y
las temperaturas percibidas de esta manera son entregadas al
controlador 9. El controlador 9 regula las aberturas de los
reguladores del nivel de flujo de refrigerante 7a, 7b de manera que
las temperaturas en las salidas para un refrigerante detectadas por
los sensores de temperatura se vuelven iguales entre sí.
Específicamente, cuando la temperatura detectada por el sensor de
temperatura 8a es superior a la detectada por el sensor de
temperatura 8b, el controlador 9 aumenta la abertura del regulador
del nivel de flujo de refrigerante 7a para reducir la temperatura,
de ese modo aumentando la cantidad de refrigerante que fluye a
través del intercambiador de calor lado aire 2a. A la inversa,
cuando la temperatura detectada por el sensor de temperatura 8a es
inferior a la detectada por el sensor de temperatura 8b, el
controlador 9 reduce la abertura del regulador del nivel de flujo
de refrigerante 7a para aumentar la temperatura, de ese modo
disminuyendo la cantidad de refrigerante que fluye a través del
intercambiador de calor lado aire 2a.
La cantidad de aire que fluye a través de los
intercambiadores de calor lado aire es susceptible a la influencia
del entorno de instalación, tal como las condiciones
meteorológicas. No siempre se obtiene la cantidad diseñada de aire.
No obstante, el aparato de aire acondicionado mostrado en la Fig. 5
puede regular la cantidad de refrigerante según las circunstancias,
de ese modo obteniendo un funcionamiento eficaz.
Aquí, se ha descrito el caso en el que los
intercambiadores de calor lado aire 1a, 1b, 2a, y 2b son utilizados
como evaporadores. No obstante, la forma de realización puede
también ser aplicada a un caso en el que los intercambiadores de
calor lado aire son utilizados como condensadores.
Las temperaturas de las salidas de refrigerante
de los intercambiadores de calor lado aire instalados externamente
1a, 1b y las de las salidas de refrigerante de los
intercambiadores,de calor lado aire instalados internamente 2a, 2b
son detectadas. Aquí, si la cantidad de aire que fluye a través del
intercambiador de calor lado aire la y del que fluye a través del
intercambiador de calor lado aire 1b son sustancialmente iguales y
si la cantidad de aire que fluye a través del intercambiador de
calor lado aire 2a y del que fluye a través del intercambiador de
calor lado aire 2b son sustancialmente iguales, las aberturas de
los reguladores del nivel de flujo de refrigerante 7a, 7b pueden ser
reguladas por referencia a, p. ej., la temperatura de la salida de
refrigerante del primer intercambiador de calor lado aire la y la
temperatura de la salida de refrigerante del segundo intercambiador
de calor lado aire 2a.
Tercera forma de
realización
La Fig. 6 es un diagrama de flujo esquemático
del tubo de refrigerante que muestra un aparato de aire
acondicionado según una tercera forma de realización de la
invención. En el aparato de aire acondicionado mostrado en la Fig.
6, un sensor de presión 10 se instala en el primer tubo de salida de
refrigerante 4a. En base a las temperaturas percibidas por los
sensores de temperatura 8a a través de 8d y la presión percibida
por el sensor de presión 10, el controlador 9 controla las
aberturas de los reguladores del nivel de flujo de refrigerante 7a,
7b. En la Fig. 6, a las configuraciones, que son idénticas a o que
corresponden a las mostradas en la Fig. 5, se les asignan los mismos
números de referencia, y sus explicaciones están omitidas.
El funcionamiento del aparato de aire
acondicionado será descrito a continuación. Aquí, los
intercambiadores de calor lado aire 1a, 1b, 2a, y 2b de interés son
utilizados como evaporadores.
El flujo de refrigerante mostrado en la Fig. 6
es idéntico al mostrado en la Fig. 5 en relación con la segunda
forma de realización, y por lo tanto su explicación está
omitida.
Los sensores de temperatura 8a a través de 8d
proporcionados en el tercer y cuarto tubos de salida de
refrigerante 4c, 4d detectan las temperaturas de las salidas para
refrigerante, y el sensor de presión 10 proporcionado en el primer
tubo de salida de refrigerante 4a percibe la presión baja del
refrigerante. Las temperaturas percibidas de esta manera y la
presión baja son entregadas al controlador 9. El controlador 9
determina el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en las
salidas de los intercambiadores de calor lado aire respectivos de
las temperaturas de las salidas de refrigerante detectadas desde
los intercambiadores de calor lado aire respectivos y la presión
baja percibida. Los sobrecalentamientos del refrigerante son
comparados entre sí, de ese modo regulando las aberturas de los
reguladores de nivel de flujo de refrigerante 7a, 7b de manera que
un sobrecalentamiento del refrigerante uniforme sea obtenido en las
salidas de los intercambiadores de calor lado aire. Más
específicamente, cuando el sobrecalentamiento en la salida de
refrigerante del intercambiador de calor lado aire 2a es superior al
de la salida de refrigerante del intercambiador de calor lado aire
1a, el controlador 9 aumenta la abertura del regulador del nivel de
flujo de refrigerante 7a para disminuir el sobrecalentamiento del
refrigerante, de ese modo aumentando la cantidad de refrigerante
que fluye en el intercambiador térmico 2a.
A la inversa, cuando el sobrecalentamiento del
refrigerante en la salida de refrigerante del intercambiador de
calor lado aire 2a es inferior al de la salida de refrigerante del
intercambiador de calor lado aire 1a, el controlador 9 reduce la
abertura del regulador del nivel de flujo de refrigerante 7a para
aumentar el sobrecalentamiento, de ese modo reduciendo la abertura
del regulador del nivel de flujo del refrigerante 7a.
En este aparato de aire acondicionado, las
aberturas de los reguladores de flujo de refrigerante 7a, 7b son
controladas mediante la determinación del sobrecalentamiento del
refrigerante en las salidas de refrigerante. Por lo tanto, incluso
cuando las condiciones del funcionamiento han cambiado, se puede
conseguir un funcionamiento muy eficaz sin fallos si se compara con
un caso en el que sólo se controlan las temperaturas de las salidas
de refrigerante.
Aquí, el caso en el que los intercambiadores de
calor lado aire 1a, 1b, 2a, y 2b son utilizados como evaporadores
ha sido descrito. No obstante, la forma de realización puede
también ser aplicada a un caso en el que los intercambiadores de
calor lado aire son utilizados como condensadores.
Cuarta forma de
realización
La Fig. 7 es una vista en sección transversal
que muestra un aparato de aire acondicionado según una cuarta forma
de realización de la invención.
En la Fig. 7, los intercambiadores de calor lado
aire 1a, 1b están situados en el exterior, y los intercambiadores
de calor lado aire 2a, 2b están situados en el interior. Los cuatro
intercambiadores de calor están dispuestos en forma de "W". Un
ventilador 5a está dispuesto en una posición elevada en una parte
superior de un espacio definido entre los intercambiadores de calor
lado aire 1a, 2a, y otro ventilador 5b está dispuesto en una
posición elevada en una parte superior de un espacio definido entre
los intercambiadores de calor lado aire 1b, 2b. Los ventiladores de
aire 5a, 5b están dispuestos cerca de los intercambiadores de calor
lado aire internos 2a, 2b respectivamente. Más específicamente, el
ventilador 5a está situado de tal manera que una distancia entre el
centro del ventilador 5a y el extremo superior del intercambiador de
calor 2a y una distancia entre el centro del ventilador 5a y el
extremo superior del intercambiador de calor la asume una
proporción 4:6. El ventilador 5b está situado de tal manera que una
distancia entre el centro del ventilador 5b y el extremo superior
del intercambiador de calor 2b y una distancia entre el centro del
ventilador 5b y el extremo superior del intercambiador de calor 1b
asume una proporción 4:6.
Como resultado, la proporción de aire que fluye
hasta los intercambiadores de calor lado aire 2a. 2b dispuestos en
las posiciones interiores con respecto a las que fluyen en los
intercambiadores de calor lado aire dispuestos externamente 1a, 1b
puede ser aumentada, de ese modo disminuyendo un desequilibrio de
la cantidad de aire.
Las combinaciones de los aspectos mencionados
arriba están consideradas dentro del objetivo de la invención. Más
específicamente, un aparato de aire acondicionado con una unidad de
intercambiador de calor en forma de "W" puede tener
reguladores de nivel de flujo de refrigerante con niveles de
mariposa fijos según la primera forma de realización y pueden
también tener ventiladores de aire que están dispuestos cerca de los
intercambiadores de calor lado aire internos según la cuarta forma
de realización de la invención como se ha descrito anteriormente.
Además, un aparato de aire acondicionado según la primera forma de
realización o cuarta forma de realización o una combinación de
éstas puede también poseer sensores de temperatura, un controlador
y reguladores del nivel de flujo de refrigerante con nivel de flujo
variable según la tercera forma de realización como se ha descrito
anteriormente, o puede poseer sensores temperatura y de presión, un
controlador y reguladores de nivel de flujo de refrigerante con
nivel de flujo variable según la cuarta forma de realización como
se ha descrito anteriormente, respectivamente.
La invención ha sido construida de la manera que
se ha mencionado anteriormente y ha proporcionado los efectos
siguientes.
En un aparato de aire acondicionado según la
invención, los reguladores del nivel de flujo de refrigerante para
regular el nivel de flujo de un refrigerante que debe fluir están
provistos en un tubo cerca de las entradas de refrigerante del
intercambiador de calor dispuesto en el interior de una unidad de
intercambiados de calor, donde los intercambiadores de calor están
dispuestos en la unidad en forma de "W". Se hace fluir una
mayor cantidad de refrigerante en los intercambiadores de calor
lado aire cuando fluye una gran cantidad de aire, y se hace fluir
una cantidad más pequeña de refrigerante en los intercambiadores de
calor lado aire a través de los cuales fluye una cantidad más
pequeña de aire. Como resultado, un estado equivalente de
refrigerante puede obtenerse en las salidas de los intercambiadores
de calor lado aire respectivos. En consecuencia, los
intercambiadores de calor lado aire respectivos son utilizados
eficazmente, mejorando de ese modo la potencia global del aparato
de aire acondicionado. Además, una descongelación desequilibrada de
los intercambiadores de calor lado aire a través de los cuales
fluye una pequeña cantidad de aire es también mejorada, de ese modo
prolongando los intervalos de tiempo entre las operaciones de
descongelación.
Un regulador del nivel de flujo de refrigerante
corresponde a los resistores de mariposa que tienen niveles de
mariposa fijos. Por lo tanto, el único requisito es añadir sólo
mariposas fijadas a un aparato de aire acondicionado convencional,
permitiendo así mejoras poco costosas al aparato de aire
acondicionado.
Según otro aspecto, un aparato de aire
acondicionado tiene sensores de temperatura dispuestos en los tubos
de salida de refrigerante de los intercambiadores de calor
dispuestos en el interior de una disposición en forma de "W",
y un controlador para controlar el nivel de flujo de refrigerante de
los reguladores del nivel de flujo en base a los datos de
temperatura detectados por los sensores de temperatura. Incluso
cuando un cambio ha surgido en las temperaturas de las salidas de
refrigerante como resultado de las variaciones en las condiciones
del funcionamiento, una mejora en la potencia del sistema global
puede ser mantenida mediante el control de los niveles de mariposa
de los reguladores del nivel dé flujo de refrigerante.
Según otro aspecto, un aparato de aire
acondicionado tiene sensores de temperatura y sensores de presión
dispuestos en los tubos de salida de refrigerante de los
intercambiadores de calor dispuestos en el interior de una
disposición en forma de "W", y un controlador para controlar
los índices de flujo de los reguladores del nivel de flujo de
refrigerante en base a los datos de temperatura detectados por los
sensores de temperatura y los datos de presión detectados por los
sensores de presión. La potencia o capacidad del aparato de aire
acondicionado global puede ser mantenida frente a los cambios de las
condiciones del funcionamiento de forma más fiable que en un caso
en el que el control se realiza sólo en base a los datos de
temperatura.
Según otro aspecto, en el aparato de aire
acondicionado de la invención, una distancia entre un lado superior
de un intercambiador de calor localizado externamente en una unidad
de intercambiador de calor, donde los intercambiadores de calor
están dispuestos en forma de "W", y el árbol rotativo de un
ventilador es más larga que una distancia entre un lado superior de
un intercambiador de calor localizado internamente en la unidad de
intercambiador de calor y el árbol rotativo del ventilador. En
virtud de esta disposición, la proporción de la cantidad de aire
que fluye en los intercambiadores de calor dispuestos internamente
a la cantidad de aire que fluye en los intercambiadores de calor
dispuestos en el exterior de la disposición en forma de "W"
puede ser aumentada.
Obviamente son posibles muchas modificaciones y
variaciones de la presente invención a la vista de las
instrucciones anteriores. En consecuencia debe ser entendido que
dentro del campo de las reivindicaciones anexas la invención puede
ser practicada de otra forma distinta a la específicamente
descrita.
Claims (5)
1. Un aparato de aire acondicionado que
comprende una unidad de intercambiador de calor en forma de
"W", dicha unidad de intercambiador de calor en forma de
"W" incluyendo dos unidades de intercambiador de calor en
forma de "V" (1a/2a; 1b/2b) cada una de dichas unidades de
intercambiador de calor en forma de "V" estando constituidas
por la combinación de dos intercambiadores de calor dispuestos de
tal manera que los lados inferiores de los intercambiadores de
calor están dispuestos muy próximos entre sí y los lados superiores
de los intercambiadores de calor están distanciados uno del otro; y
los ventiladores (5a/5b) están dispuestos en una parte superior de
la unidad de intercambiador de calor en forma de "W";
caracterizado por el hecho de que los reguladores del nivel
de flujo de refrigerante (7a/7b) están provistos en los tubos de
entrada de refrigerante (3c/3d) de los intercambiadores de calor
dispuestos en el interior de la disposición en forma de "W"
para regular el nivel de flujo de refrigerante que debe fluir.
2. El aparato de aire acondicionado según la
reivindicación 1, donde los reguladores del nivel de flujo de
refrigerante (7a/7b) regulan el nivel de flujo del refrigerante que
debe fluir en cada uno de estos dos intercambiadores de calor
constituyendo dicha unidad de intercambiador de calor en forma de
"V" (1a/2a; 1b/2b).
3. El aparato de aire acondicionado según la
reivindicación 1 o 2, donde los reguladores del nivel de flujo de
refrigerante (7a/7b) tienen niveles de mariposa fijados.
4. El aparato de aire acondicionado según la
reivindicación 1 o 2, que además comprende:
sensores de temperatura (8a/8b/8c/8d) dispuestos
en los tubos de salida de refrigerante de los intercambiadores de
calor dispuestos en el interior de la disposición en forma de
"W"; y
un controlador (9) para controlar el nivel de
flujo de refrigerante de los reguladores del nivel de flujo de
refrigerante en base a los datos de temperatura percibidos por los
sensores de temperatura.
5. El aparato de aire acondicionado según la
reivindicación 1 o 2, que además comprende:
sensores de temperatura (8a/8b/8c/8d) y sensor
de presión (10) dispuestos en los tubos de salida de refrigerante
de los intercambiadores de calor dispuestos en el interior de la
disposición en forma de "W"; y un controlador (9) para
controlar el nivel de flujo de refrigerante de los reguladores del
nivel de flujo de refrigerante en base a los datos de temperatura
percibidos por los sensores de temperatura y los datos de presión
percibidos por los sensores de presión.
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