ES2268461T3 - Procedimiento para la climatizacion de un vehiculo automovil. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la climatización de un vehículo automóvil; en este caso, el habitáculo del vehículo es calentado - en el modo de calefacción y por medio de un recuperador térmico (5) del habitáculo, el cual constituye un evaporador - por el funcionamiento de bombeo de calor de un circuito de refrigeración (1), que se compone de un compresor (2), de un condensador (3), de una válvula de estrangulación (4) y del recuperador térmico (5) del habitáculo, siendo la temperatura dentro del habitáculo registrada metrológicamente y, al estar esta temperatura así como la humedad del aire dentro de una gama previamente determinada, en la que el evaporador ha de ser húmedo, la corriente de masa del agente refrigerante dentro del circuito (1) y por delante del recuperador térmico (5) del habitáculo es estrangulada de tal manera que la humedad - contenida en la corriente de aire, que pasa por el recuperador térmico (5) del habitáculo sea condensada, por lo menos de una forma amplia, en el recuperador térmico (5) del habitáculo, mientras que la humedad, ya condensada en el recuperador (5), permanezca en el mismo; a este efecto, el habitáculo es calentado a través de una fuente de calor, que se encuentra situada por fuera del circuito (1); procedimiento éste que está caracterizado porque tanto la temperatura como asimismo la humedad del aire son registradas metrológicamente dentro del habitáculo; así como caracterizado porque el habitáculo es calentado solamente por una fuente de calor (24), que se encuentra situada por fuera del circuito (1), y esto hasta que la temperatura dentro del habitáculo haya sobrepasado una temperatura de límite superior de la gama previamente determinada.
Description
Procedimiento para la climatización de un
vehículo automóvil.
La presente invención se refiere a un
procedimiento para la climatización de un vehículo automóvil,
conforme a lo indicado en el preámbulo de la reivindicación de
patente 1).
Un procedimiento, del tipo indicado en el
preámbulo de la reivindicación de patente 1), es conocido a través
de la Patente Alemana Núm. DE 201 21 533 U1. En este caso, está
previsto un sistema de bombeo de calor para el calentamiento de la
corriente de aire de entrada del habitáculo de un vehículo
automóvil; sistema éste que comprende un circuito del agente
refrigerante con un compresor, un condensador, una válvula de
estrangulación y con un recuperador térmico del habitáculo. La
corriente de aire es calentada por medio del recuperador térmico
del habitáculo, el cual constituye un evaporador. A los efectos de
controlar el calor, que es aportado a la corriente de aire, la
temperatura exterior y el contenido de humedad en el evaporador son
registrados metrológicamente a través de un sensor de humedad. Al
estar esta temperatura y la humedad del aire dentro de una gama
previamente determinada, en la cual el evaporador está húmedo, la
corriente de masa del agente refrigerante dentro del circuito y por
delante del recuperador térmico del habitáculo es estrangulada de
tal manera que la humedad - contenida en la corriente de aire, que
pasa por el recuperador térmico del habitáculo - sea condensada,
por lo menos en gran parte, mientras que la humedad, ya condensada
en el recuperador térmico, permanezca en éste último. Como
alternativa, el habitáculo puede ser calentado por una fuente de
calor, que se encuentra situada fuera del circuito como, por
ejemplo, mediante el circuito de refrigeración del motor.
Además, en la Patente Alemana Núm. DE 36 35 353
A1 está descrito que, para un rápido calentamiento del habitáculo
de un vehículo automóvil y para el desempañamiento de los cristales
congelados ó empañados del mismo, la instalación de climatización
ha de funcionar en el modo de bombeo de calor. En este caso, y
después del compresor, el propio condensador del circuito de
climatización queda eludido a través de una tubería de desvío, según
lo cual el calentado agente refrigerante pasa por el evaporador, que
actúa como condensador y que es atravesado por una corriente de
aire, que está siendo conducida hacia el interior del habitáculo. A
continuación, el agente refrigerante, aquí enfriado, absorbe ahora
el calor de un tercer recuperador térmico, que es empleado como un
evaporador y por el cual pasa el líquido refrigerante del motor de
combustión interna. Con un arranque del motor en frío, y a unas
reducidas temperaturas de ambiente, entre 10 grados negativos y 10
grados C, en la mayoría de los casos es así, que la humedad en el
evaporador ó está condensada ó comienza a helarse.
Sin embargo, la corriente de aire hacia el
habitáculo, la cual pasa por el evaporador absorbe una parte de la
humedad, que se encuentra en el evaporador, y transporte la misma -
entre otros destinos - también hacia los cristales de ventana del
vehículo automóvil, lo cual conduce, de una manera perjudicial, a
un empañamiento de los cristales durante algún tiempo.
La presente invención tiene el objeto de
perfeccionar un procedimiento del tipo indicado en el preámbulo de
la reivindicación de patente 1), y esto de tal manera que, a
priori, quede impedido un empañamiento de los cristales de ventana
del vehículo automóvil.
De acuerdo con la presente invención, este
objeto se consigue por medio de las características de la
reivindicación de patente 1).
En base al registro metrológico de la humedad
dentro del habitáculo, en relación con la temperatura del
habitáculo, y debido al empleo de una fuente de calor ajena al
circuito de refrigeración, resulta que, al ser alcanzado un valor
de umbral de la humedad dentro del habitáculo, a una determinada
temperatura en el mismo es puesta en funcionamiento la fuente de
calor para el calentamiento del habitáculo. Al mismo tiempo, la
corriente de masa del agente refrigerante, que pasa por el
evaporador, es estrangulada hasta tal extremo que, a través del
evaporador, ya no tenga lugar prácticamente ninguna entrada de
calor al habitáculo. Como consecuencia, el condensado permanece en
el recuperador térmico, que constituye el evaporador, y el aire de
entrada al habitáculo es secado gracias a la condensación en el
evaporador. En cuanto a la función, la fuente de calor externa
sustituye, en cierto modo, el evaporador para el calentamiento del
habitáculo. Esta fuente de calor externa es desacoplada solamente al
ser alcanzado un determinado nivel de temperatura dentro del
habitáculo, como asimismo queda eliminada la estrangulación de la
corriente de masa del agente refrigerante, que pasa por el
evaporador. Por consiguiente, es proporcionada una climatización en
la que, a unas temperaturas bajas, puede ser calentado el
habitáculo sin que por ello se produzca un empañamiento de los
cristales. El procedimiento de la presente invención es
especialmente apropiado para el uso de CO_{2} como agente
refrigerante, debido a sus calidades de empleo superiores en
comparación con los otros agentes refrigerantes durante el
funcionamiento de bombeo de calor, gracias a sus propiedades
físicas a un determinado nivel de presión.
Unas convenientes ampliaciones de la forma de
realización de la presente invención pueden ser apreciadas en las
reivindicaciones secundarias. En cuanto a los demás detalles, la
presente invención es explicada, a continuación, por medio de un
ejemplo de realización, que está representado en el plano adjunto,
cuya Figura única muestra el esquema del circuito de climatización
del procedimiento de la invención, con un recuperador térmico de
calefacción como la fuente de calor externa.
En la Figura está representado el circuito de
climatización 1 de la instalación de climatización de un vehículo
automóvil, el cual puede ser empleado tanto para el funcionamiento
de refrigeración como para el funcionamiento de calefacción del
habitáculo del vehículo automóvil. Las partes componentes básicas
de este circuito se compone de un compresor 2, de un condensador 3,
de una válvula de estrangulación 4 así como de un evaporador 5, que
es empleado como el recuperador térmico del habitáculo. Durante el
modo de calefacción, el circuito 1 es conmutado al funcionamiento
de la bomba de calor, después de lo cual el agente refrigerante
CO_{2}, que está caliente y está siendo comprimido por el
compresor 2 a un elevado nivel de presión - se hace pasar, a través
de una tubería de desvío 6, por el lado del condensador 3. Ahora,
el agente refrigerante calentado pasa por una tubería de
bifurcación 7, con una válvula de 3/2 pasos 8, la cual está
conectada a la tubería de desvío 6; desde esta válvula, el agente
refrigerante calentado atraviesa el tracto de corriente caliente de
un recuperador térmico de contra-corriente 9 de una
tubería- de transporte 10 para transmitir una pequeña parte de su
calor a la contra-corriente, que está fría. Este
agente refrigerante, que todavía está relativamente caliente,
atraviesa, además, la válvula de estrangulación 4 así como el
evaporador 5, que está dispuesto a continuación y por el cual pasa
también el aire de entrada al habitáculo. En este caso, el agente
refrigerante traspasa por lo menos una gran parte de su calor a la
corriente de aire, que calienta el habitáculo. El agente
refrigerante, que ahora está frío, fluye seguidamente, a través de
una válvula de 2/2 pasos hacia un colector 11, en el cual son
acumuladas las partes proporcionales licuadas del agente
refrigerante, con el fin de evitar unos daños en el compresor 2
durante la aspiración del agente refrigerante así como para poder
ser empleado como depósito de reserva al presentarse una mayor
demanda en el agente refrigerante. A continuación del colector 11
está dispuesto el tracto de corriente fría del recuperador térmico
de contra-corriente 9, dentro del cual el agente
refrigerante frío es calentado otra vez un poco, de tal modo que el
mismo pueda ser aspirado seguidamente - ya completamente en la
forma de gas - por el compresor 2, que está dispuesto a
continuación.
Aparte del aquí comentado circuito de
climatización 1, este vehículo también está equipado con un
circuito de refrigeración 12 para el motor. Este circuito se
compone de dos tramos, 13 y 14 que están acoplados entre si, en
cuanto al fluido, por medio de una válvula de 4/2 pasos 15. Mientras
que dentro del tramo 13 están dispuestos un motor 16, un radiador
17, un recuperador térmico de gas de escape 18, una válvula de
termostato 19 así como un tracto de intercambio de calor de un
recuperador térmico de contra-corriente 20 -
estando, en este caso, la parte antagónica de este tracto
incorporada en una tubería secundaria 21 del circuito 1, la cual
ramifica por detrás del evaporador 5 - resulta que el tramo 14 está
equipado con una bomba de calefacción 22, con un tracto de
intercambio de calor de un recuperador térmico de
contra-corriente 23 - el cual está acoplado, en
cuanto a la termotecnia, con su parte antagónica, que está
dispuesta dentro de la tubería de desvío - como asimismo está este
tramo equipado con un recuperador térmico de calefacción 24. Este
recuperador térmico 24 está dispuesto, conjuntamente con el
evaporador 5, dentro de la caja de climatización 25 de la
instalación de climatización.
Además dentro del habitáculo son registrados
metrológicamente por medio de unos sensores apropiados, la
temperatura y adicionalmente la humedad del aire; a este efecto,
los sensores, que detectan la humedad, están asignados
preferentemente a uno ó a varios cristales de ventana. Con el
objeto de evitar, como principio, un empañamiento de los cristales a
unas temperaturas más bajas, es conectado, antes que nada, el
circuito 1 al funcionamiento del bombeo de calor, después de lo
cual el caliente agente refrigerante es transportado por el
compresor 2 a través de la tubería de desvío 6, por la tubería de
bifurcación 7 y por la válvula de estrangulación 4 hacia el
evaporador 5, que calienta, en primer lugar el habitáculo por medio
de la corriente de aire, que atraviesa el evaporador y a la cual
éste transmite una gran parte del calor. No obstante, este agente
refrigerante transmite al mismo tiempo - ya en el recuperador
térmico de contra-corriente 23 del circuito 12 - el
calor al agente refrigerante del circuito 12. En esta fase, este
circuito está conectado, a través de la válvula de 4/2 vías 15, de
tal manera que sus dos tramos, 13 y 14, estén completamente
aislados entre si, tanto en cuanto al fluido como en relación con
una transmisión del calor. De este modo, la bomba de calefacción 22
solamente hace circular el agente refrigerante del circuito 12
dentro del tramo 14.
Al estar la temperatura ahora dentro de una gama
de temperaturas previamente determinadas, y al alcanzar la humedad
del aire un establecido valor de umbral - por lo cual se produciría
un inadmisible empañamiento de los cristales - la válvula de
estrangulación 4 es controlada, por la técnica de señales de los
sensores de temperatura y de humedad, de tal manera que la
corriente de mesa del agente refrigerante dentro del circuito 1 sea
estrangulada, antes de llegar al recuperador térmico 5 del
habitáculo, a un caudal relativamente reducido. En este caso, en el
recuperador térmico 5 del habitáculo queda condensada, por lo menos
de una forma amplia, la humedad contenida en la corriente de aire,
que pasa por el recuperador térmico 5 del habitáculo, mientras que
la humedad, ya condensada en este recuperador térmico 5, permanece
en éste último. El agente refrigerante, que circula dentro del
tramo 14 del circuito de refrigeración 12, ya ha sido calentado,
mientras tanto, por el acoplamiento del calor desde el circuito 1 y
por medio del recuperador térmico de
contra-corriente 23 al término de la primera fase
de calentamiento; a este efecto, es ahora el recuperador térmico 24,
que lleva a efecto la función inicial del evaporador 5, y este
recuperador térmico calienta el habitáculo a través de una
corriente de aire, que pasa por el mismo. En este caso, y por medio
del recuperador térmico 24, es compensada la pérdida en potencia
calorífica, que se produce a causa de la estrangulación de la
corriente de masa del agente refrigerante por delante del evaporador
5, al mismo tiempo, a través del evaporador 5 es secado el aire del
habitáculo.
El calentamiento del habitáculo a través del
recuperador térmico 24 - sirve como fuente de calor - es efectuado
durante tanto tiempo hasta que la temperatura dentro del habitáculo
haya sobrepasado una temperatura de límite superior de la gama de
temperaturas previamente determinada, a partir de la cual no se debe
presentar - incluso con una mayor humedad - ninguna precipitación,
que pueda producir un empañamiento. A continuación, la válvula de
estrangulación 4 es activada otra vez a través de los mencionados
sensores, de tal manera que la corriente de masa del agente
refrigerante dentro del circuito 1 sea incrementada de tal modo, que
el habitáculo pueda pueda ser calentado de forma suficiente por
medio del evaporador 5. El recuperador térmico de calefacción 24
ocupa un rango inferior en su función ó carece de todo importancia
y, dado el caso, el mismo ya no es atravesado por el aire.
El calor, que sigue estando acoplado al
circuito, puede ahora ser empleado por completo para el
calentamiento del motor 16 y del radiador 17; a este efecto, la
válvula de 4/2 pasos 15 es conmutada de forma, correspondiente, y
los dos tramos de circuito, 13 y 14, son unidos entre si en cuanto
al paso del fluido.
No obstante, también puede pensarse en calentar
el habitáculo por medio de una distinta fuente de calor, que se
encuentra por fuera del circuito 1; sin embargo, el empleo del
recuperador térmico de calefacción 24 del circuito de refrigeración
12 del motor - el cual existe de todos modos - como la fuente del
calor es de una considerable ventaja bajo los aspectos del ahorro
de espacio de construcción.
Existe, asimismo, la posibilidad de prever el
circuito 12 también sin la válvula de 4/2 pasos 15, con lo cual
queda suprimida la posibilidad de efectuar una separación entre los
dos tramos, 13 y 14, del circuito. Esto, si bien conduce a una
considerable simplificación en el circuito de refrigeración 12 del
motor, el calor acoplado del circuito 1 al circuito 12, sin embargo,
no es distribuido solamente sobre el tramo 14, sino sobre el
circuito 12 en su totalidad, lo que tendría por consecuencia un
calentamiento del habitáculo, el cual es esencialmente más lento y
es, en el peor de los casos, incluso insuficiente. También puede
pensarse en prescindir del recuperador térmico de contra corriente
23, lo que equivaldría también a una simplificación en la
construcción.
En este supuesto, entre los dos circuitos, 1 y
12, existiría solamente el acoplamiento a través del recuperador de
calor de contra-corriente 20 que no ejerce, desde
luego, ningún efecto sobre el calentamiento del habitáculo. En este
caso, sin embargo, no se produce ningún calentamiento del habitáculo
mientras que el motor esté frío. Un más rápido calentamiento del
motor es es conseguido principalmente en las variantes de motores
pequeños, de tal modo que solamente en estas formas de realización
pueda ser esperado un calentamiento confortable y medianamente
suficiente del habitáculo. En comparación con ello, en el caso de
la disposición del recuperador térmico de contra corriente 23, de
una manera sencilla puede ser aprovechada la potencia del compresor
para calentar, de forma rápida y confortable, el habitáculo.
Además, el calentamiento del habitáculo queda
mejorado - en lo que se refiere a eficiencia y velocidad - si la
instalación de climatización es cambiada al aire de circulación,
con lo cual está eliminada la entrada de aire fresco. En este caso,
el agente refrigerante transmite su calor dentro del recuperador
térmico de contra-corriente 23, y el agente está
siendo estrangulado, dentro de la válvula de estrangulación 4, a
una presión que se encuentra en correlación con una temperatura, de
tal manera que la temperatura en la superficie del recuperador
térmico 5 del habitáculo esté por debajo de la temperatura del
punto de descongelación, la cual conduce a un empañamiento de los
cristales.
Claims (5)
1. Procedimiento para la climatización de un
vehículo automóvil; en este caso, el habitáculo del vehículo es
calentado - en el modo de calefacción y por medio de un recuperador
térmico (5) del habitáculo, el cual constituye un evaporador - por
el funcionamiento de bombeo de calor de un circuito de
refrigeración (1), que se compone de un compresor (2), de un
condensador (3), de una válvula de estrangulación (4) y del
recuperador térmico (5) del habitáculo, siendo la temperatura
dentro del habitáculo registrada metrológicamente y, al estar esta
temperatura así como la humedad del aire dentro de una gama
previamente determinada,en la que el evaporador ha de ser húmedo,
la corriente de masa del agente refrigerante dentro del circuito
(1) y por delante del recuperador térmico (5) del habitáculo es
estrangulada de tal manera que la humedad - contenida en la
corriente de aire, que pasa por el recuperador térmico (5) del
habitáculo - sea condensada, por lo menos de una forma amplia, en
el recuperador térmico (5) del habitáculo, mientras que la humedad,
ya condensada en el recuperador (5), permanezca en el mismo; a este
efecto, el habitáculo es calentado a través de una fuente de calor,
que se encuentra situada por fuera del circuito (1); procedimiento
éste que está caracterizado porque tanto la temperatura como
asimismo la humedad del aire son registradas metrológicamente
dentro del habitáculo; así como caracterizado porque el
habitáculo es calentado solamente por una fuente de calor (24), que
se encuentra situada por fuera del circuito (1), y esto hasta que
la temperatura dentro del habitáculo haya sobrepasado una
temperatura de límite superior de la gama previamente
determinada.
2. Procedimiento conforme a la reivindicación 1)
y caracterizado porque el habitáculo es calentado por un
recuperador térmico de calefacción (24) de un circuito de
refrigeración (12) del motor, el cual es empleado como la fuente de
calor y por el mismo pasa el agente refrigerante calentado del
motor, como asimismo es este recuperador térmico atravesado por una
corriente de aire, que conduce hacia el interior del
habitáculo.
3. Procedimiento conforma a la reivindicación 2)
y caracterizado porque, hasta que se produzca la
estrangulación de la corriente de masa del agente refrigerante
dentro del circuito de refrigeración (1), tanto este agente
refrigerante como asimismo el agente refrigerante del motor son
calentados por medio del compresor (2) del circuito de
refrigeración (1), el cual actúa dentro de la bomba de calor; en
este caso, el calor procedente del circuito de refrigeración (1)
queda desacoplado a través de un recuperador térmico de
contra-corriente (23) para ser transmitido sobre el
agente refrigerante del motor.
4. Procedimiento conforme a la reivindicación 3)
y caracterizado porque el calor es transmitido solamente
sobre el agente refrigerante del motor de un primer tramo (14) del
circuito de refrigeración (12) del motor, el cual comprende una
bomba de calefacción (22) y el recuperador térmico de calefacción
(24); en este caso, un segundo tramo (13) del circuito de
refrigeración del motor el cual comprende el motor (16) y el
radiador (17) - se encuentra desacoplado, en cuanto al paso del
fluido, del primer tramo (14) de este circuito.
5. Procedimiento conforme a las reivindicaciones
3) ó 4) y caracterizado porque, durante el calentamiento, la
instalación de climatización está conectada al aire de circulación;
en este caso, el agente refrigerante dentro del recuperador térmico
de contra-corriente (23) transmite su calor y este
agente es estrangulado, dentro de la válvula de estrangulación (4),
a una presión que se encuentra en correlación con la temperatura,
de tal manera que la temperatura por la superficie del recuperador
térmico (5) del habitáculo esté por debajo de la temperatura del
punto de descongelación, la cual conduce a un empañamiento de los
cristales.
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