ES2780275A1 - Extractor de aire inteligente - Google Patents

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Abstract

Extractor de aire inteligente caracterizado porque comprende una hélice para aspiración del aire de un recinto, un motor para accionamiento en giro de la hélice, unos medios de detección de presencia para generar una primera señal de control ante la presencia de un usuario en el recinto, unos medios de medición de calidad del aire para generar una segunda señal de control cuando un parámetro ambiental del recinto está por encima de un parámetro ambiental de consigna, y una unidad de control que está configurada para comandar el encendido y apagado del motor y para regular la velocidad de giro de la hélice del motor en función de las señales de control generadas por los medios de detección de presencia y los medios de medición de calidad del aire.

Description

DESCRIPCIÓN
EXTRACTOR DE AIRE INTELIGENTE
Sector de la técnica
La presente invención se refiere a un extractor de aire con una electrónica de control mejorada que permite optimizar el consumo eléctrico del extractor de aire en función de las condiciones ambientales y de ocupación del recinto en donde se encuentra instalado el extractor.
Estado de la técnica
Para la renovación del aire viciado, o contaminado, de recintos cerrados, tal como por ejemplo cuartos de baño o cocinas, es conocido el empleo de extractores que absorben el aire del interior del recinto y lo expulsan al exterior a través de un conducto de evacuación al que están conectados los extractores.
Los extractores de aire comprenden una hélice para aspiración del aire del recinto y un motor para accionamiento en giro de la hélice, estando el motor de accionamiento controlado en su funcionamiento por una unidad de control.
La unidad de control más simple se basa en un interruptor manual que únicamente comanda el encendido y apagado del motor, girando la hélice según una velocidad de giro fija del motor previamente establecida. Generalmente, dicho interruptor se corresponde con el interruptor que controla el encendido y apagado de la luz del recinto en donde se instala el extractor. De acuerdo con ello, el extractor únicamente funciona cuando la luz del recinto está encendida y según la velocidad de giro fija, no teniéndose en cuenta las condiciones de ocupación y humedad del recinto, lo cual no resulta en un funcionamiento óptimo del extractor, ya que por ejemplo la luz puede quedarse encendida con el extractor en funcionamiento sin que haya nadie en el recito, o la luz puede quedarse apagada y por lo tanto también el extractor cuando no se ha eliminado la humedad del recinto. Además, en la instalación, se requiere construir una regata para llevar el cableado desde el interruptor existente en el recinto hasta el extractor de aire.
También son conocidos los extractores de aire provistos de unos medios de detección de presencia para determinar las condiciones de ocupación del recinto, o los extractores de aire provistos de unos medios de detección de humedad para determinar las condiciones ambientas de humedad del recinto. Estos extractores tienen un funcionamiento optimizado con respecto a los extractores de aire anteriormente descritos, no obstante, presentan algunas limitaciones que requieren ser subsanadas.
Los medios de detección de presencia suelen estar basados en un sensor por infrarrojos que genera una señal de activación del motor del extractor de aire cuando detecta la presencia de un usuario dentro del recinto. Cuando el usuario abandona el recinto, el extractor, después de una temporización, se desactiva, pudiéndose dar el caso de que las condiciones ambientales del recinto no sean adecuadas, por ejemplo, el usuario puede haber terminado de ducharse sin que se haya eliminado completamente la humedad del recinto.
Los medios de detección de humedad suelen estar basados en sensores de humedad que generan una señal de activación del motor del extractor de aire cuando detectan la presencia de humedad en el recinto. En este caso, el extractor únicamente se activa cuando se dan unas determinadas condiciones de humedad, sin embargo, aun no habiendo humedad, pueden darse unas condiciones ambientales no adecuadas en el recinto que requieran de una ventilación, tal como por ejemplo malos olores. Por otro lado, en determinadas ubicaciones geográficas, por ejemplo, en zonas excesivamente húmedas, como cerca del mar, las condiciones ambientales de humedad pueden ser tales que el extractor de aire podría estar permanentemente en funcionamiento, con el sobreconsumo eléctrico que ello conlleva.
Se hace por tanto necesario un extractor de aire con una unidad de control mejorada que permite adecuar el funcionamiento del extractor a las condiciones ambientales y de ocupación del recinto en donde se encuentra instalado.
Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone un extractor de aire que permite optimizar el consumo eléctrico del extractor de aire en función de las condiciones ambientales y de ocupación del recinto en donde se instala.
El extractor de aire comprende:
• una hélice para aspiración del aire del recinto,
• un motor para accionamiento en giro de la hélice,
• unos medios de detección de presencia para generar una primera señal de control ante la presencia de un usuario en el recinto,
• unos medios de medición de calidad del aire para generar una segunda señal de control cuando un parámetro ambiental del recinto está por encima de un parámetro ambiental de consigna, y
• una unidad de control que está configurada para comandar el encendido y apagado del motor y para regular la velocidad de giro de la hélice del motor en función de las señales de control generadas por los medios de detección de presencia y los medios de medición de calidad del aire.
De acuerdo con ello, la unidad de control permite controlar la activación y desactivación del motor, así como regular la velocidad de giro del mismo, todo ello en función de las señales de control generadas por los medios de detección de presencia y de medición de calidad del aire, con lo que se optimiza el consumo eléctrico del extractor de aire, ya que su funcionamiento se adapta a la demanda de ventilación específica del recinto en donde se instala, de acuerdo a las condiciones ambientales y de ocupación especificas del recinto.
Con todo ello así, el extractor de aire objeto de la invención resulta de unas características muy ventajosas para la función a la que está destinado, adquiriendo vida propia y carácter preferente respecto de otros extractores de aire convencionales que se utilizan para esa función.
Las principales ventajas del extractor de la invención se enumeran a continuación:
• Extracción de aire ni escasa, ni excesiva, en todo momento ajustada a las necesidades de ventilación según el grado de contaminación del aire interior del recinto.
• Menor nivel medio de ruido porque el extractor funcionará a una velocidad intermedia la mayor parte del tiempo en comparación con un extractor convencional que su funcionamiento es siempre a la velocidad máxima.
• Mayor confort. Tanto el tener una ventilación adecuada en cada momento como el menor nivel de ruido redunda en mayor confort para el usuario.
• Ahorro energético debido a evitar extracciones excesivas de aire, el ahorro se produce tanto por un menor consumo del propio extractor como, sobre todo, por un ahorro en climatización del aire de entrada.
• Utiliza dos hilos eléctricos. Los extractores convencionales requieren de la llegada de tres hilos eléctricos al extractor, en este caso sólo son dos, lo cual es importante cuando sólo hay dos hilos en casos de reposición de un extractor obsoleto.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra una gráfica con la evolución temporal de la humedad relativa en un cuarto de baño, en donde se comparan una media de largo alcance y una media de corto alcance de la humedad para detectar un evento en el cuarto de baño.
Descripción detallada de la invención
El extractor de aire propuesto por la invención comprende una hélice para la aspiración del aire de un recinto en el que se encuentra instalado el extractor, tal como por ejemplo un cuarto de baño o una cocina, y un motor para accionamiento en giro de la hélice, estando la hélice unida al eje de accionamiento del motor.
El extractor de aire comprende unos medios de detección de presencia para generar una primera señal de control ante la presencia de un usuario en el recinto, unos medios de medición de calidad del aire para generar una segunda señal de control cuando un parámetro ambiental del recinto está por encima de un parámetro ambiental de consigna, y una unidad de control que está configurada para comandar el encendido y apagado del motor y para regular la velocidad de giro de la hélice del motor en función de las señales de control generadas por los medios de detección de presencia y los medios de medición de calidad del aire.
Preferentemente los medios de medición de calidad del aire son uno o más sensores para la medición de compuesto orgánicos volátiles (VOC), humedad, o dióxido de carbono, de manera que se pueden medir diferentes parámetros ambientales representativos de las condiciones ambientales del recinto en donde se instala el extractor.
Los parámetros ambientales medidos son por ejemplo la humedad relativa en el recinto, la concentración de dióxido de carbono, y/o la concentración de compuestos orgánicos volátiles.
El extractor de aire adicionalmente comprende un temporizador, estando la unidad de control adicionalmente configurada para mantener encendido el motor un tiempo predefinido que es establecido por el temporizador.
La unidad de control está configurada con un algoritmo de control que permite regular el funcionamiento del motor según cuatro estados de funcionamiento que se activan en función de las señales de control generadas por los medios de detección de presencia y los medios de medición de calidad del aire.
El primer estado de funcionamiento se corresponde con el motor del extractor de aire apagado de forma que en dicho estado se elimina el consumo eléctrico del motor del extractor de aire y se elimina el ruido producido por el extractor cuando las condiciones ambientales y de ocupación del recinto son tales que no requieren ventilación.
El primer estado de funcionamiento se activa cuando los medios de detección de presencia no detectan la presencia de un usuario en el recinto y cuando el parámetro ambiental medido por los medios de medición de calidad del aire está por debajo del parámetro ambiental de consigna. En tal caso el motor se mantiene apagado.
En algunos recintos, las condiciones de ocupación y uso habituales del recinto pueden aconsejar mantener el extractor funcionando de forma permanente. De acuerdo con ello, opcionalmente dicho primer estado de funcionamiento se puede corresponder con el motor funcionando a una velocidad mínima de giro de la hélice. Por ejemplo, la velocidad mínima se corresponde con aproximadamente el 30% de la velocidad máxima de giro de la hélice. De acuerdo con ello, el primer estado de funcionamiento se corresponde con el motor del extractor de aire apagado o funcionando a la velocidad mínima de giro de la hélice.
El segundo estado de funcionamiento se corresponde con el motor funcionando a una velocidad variable de giro de la hélice, siendo dicha velocidad variable función de la calidad del aire del recinto.
El segundo estado de funcionamiento se activa cuando los medios de detección no detectan la presencia de un usuario en el recinto y cuando el parámetro ambiental medido por los medios de medición de calidad del aire está por encima del parámetro ambiental de consigna. En este caso la velocidad de giro de la hélice será función del parámetro ambiental medido. Este puede ser el caso en el que un usuario se haya estado duchando y haya abandonado el recinto cuando la humedad no ha sido eliminada, de forma que la velocidad de giro de la hélice será función de la humedad relativa existente en el recinto.
El tercer estado de funcionamiento se activa cuando los medios de detección de presencia detectan la presencia de un usuario.
En este tercer estado de funcionamiento el extractor de aire se puede mantener funcionando a una velocidad fija de giro de la hélice, por ejemplo, aproximadamente al 70% de la velocidad máxima de giro de la hélice. Este tercer estado de funcionamiento se mantiene por temporización a partir de la última detección de presencia realizada por parte del detector de presencia.
El cuarto estado de funcionamiento se activa cuando el parámetro ambiental medido por los medios de medición de calidad del aire está por encima del parámetro ambiental de consigna y ha llegado a ese punto mediante una variación rápida de una media de corto alcance ( cuyo funcionamiento se explicará más adelante).
En este cuarto estado de funcionamiento el extractor de aire se puede mantener funcionando a la velocidad máxima de giro de la hélice. Este puede ser el caso en el que un usuario se esté duchando y sea necesario un funcionamiento a pleno rendimiento del extractor de aire. El cuarto estado de funcionamiento se mantiene activo mientras los medios de medición de calidad del aire sigan detectando que el parámetro ambiental medido está por encima del parámetro ambiental de consigna.
La unidad de control junto con ambos medios de detección de presencia y de medición de calidad del aire permiten detectar cambios lentos en las condiciones ambientales debidas por ejemplo a lluvia o niebla, así como cambios rápidos en las condiciones ambientales debidos por ejemplo al uso del recinto por parte de un usuario, como duchas, o usos del baño, lo cual redunda en un consumo eléctrico óptimo del extractor de aire.
La unidad de control adicionalmente comprende una memoria para almacenamiento de parámetros ambientales del recinto medidos por los medios de medición de calidad del aire, estando la unidad de control adicionalmente configurada para obtener el parámetro ambiental de consigna en función de los parámetros ambientales del recinto medidos por los medios de medición de calidad del aire.
Por ejemplo, el parámetro ambiental de consigna se modifica en función de la media de la suma de los parámetros ambientales medidos durante un tiempo determinado.
De esta manera, el extractor de aire es capaz de detectar cambios ambientales duraderos del recinto, como por ejemplo por estar cerca del mar o en zonas más áridas, modificando así el parámetro ambiental de consigna para adaptar el funcionamiento del extractor de aire al recinto en donde se instala.
Con todo ello así, el algoritmo de la unidad de control permite determinar si un incremento de la humedad es debido a una variación del ambiente general en donde está dispuesto el extractor, o por el contrario, si esa variación es debida a un evento que está sucediendo en el interior del recinto o cuarto de baño.
El algoritmo toma datos del parámetro humedad el cuarto de baño, los guarda, y luego calcula una media móvil de largo y una media móvil de corto alcance.
La media móvil de corto alcance se calcula tomando valores del parámetro ambiental en un período corto de tiempo (varios minutos) precedente al momento actual mientras que la media de largo alcance se calcula tomando valores del parámetro ambiental en un período largo de tiempo (varias horas) precedente al momento actual. Así, la media de largo alcance se corresponde con la variación del parámetro ambiental de consigna, y la media de corto alcance se corresponde prácticamente con medidas en tiempo real del sensor de calidad de aire.
La media de largo alcance le sirve al algoritmo para determinar y posicionarse respecto al “clima” ambiental en donde se halla el extractor. La media de largo alcance se corresponde a la humedad “de base”, y constituye el valor que el algoritmo toma como consigna, tratándose por tanto de una consigna adaptativa. Esta consigna adaptativa no lo es sólo según el clima de la zona donde se instala el extractor, sino que lo es también respecto a las variaciones estacionales a lo largo del año. El hecho de disponer de esta consigna adaptativa evita que el extractor quede en continuo funcionamiento en zonas húmedas, así, el algoritmo aumenta automáticamente la consigna en esas zonas húmedas.
En la figura 1 se muestra una gráfica con la evolución temporal de la media de largo alcance, representada a trazos, y la media de corto alcance.
De la evolución comparada entre las medias de largo y corto alcance el algoritmo es capaz de identificar los eventos que acaecen en el interior del cuarto de baño. De forma simplificada, un incremento rápido de la media de corto alcance con respecto a la media de largo alcance será identificado como un evento, mientras que variaciones lentas de la media de corto alcance con respecto a la media de largo alcance serán consideradas como una variación ambiental (clima) y no un evento.
La respuesta del algoritmo (velocidad del extractor) será una u otra según sea un evento o una variación ambiental.
En la siguiente tabla se puede ver la respuesta que da el algoritmo a las detecciones del sensor de presencia y a las detecciones del sensor de calidad de aire CAI, según sean variaciones lentas o rápidas de la media de corto alcance.
Figure imgf000009_0001
SL: Variación lenta de la media de corto alcance con superación del nivel de consigna. VR: Variación rápida de la media de corto alcance.
La velocidad del motor del extractor en cada momento será la mayor entre la requerida por el sensor de presencia y la requerida por el sensor de calidad de aire.

Claims (6)

  1. REIVINDICACIONES
    1 Extractor de aire inteligente caracterizado por que comprende:
    • una hélice para aspiración del aire de un recinto,
    • un motor para accionamiento en giro de la hélice,
    • unos medios de detección de presencia para generar una primera señal de control ante la presencia de un usuario en el recinto,
    • unos medios de medición de calidad del aire para generar una segunda señal de control cuando un parámetro ambiental del recinto está por encima de un parámetro ambiental de consigna, y
    • una unidad de control que está configurada para comandar el encendido y apagado del motor y para regular la velocidad de giro de la hélice del motor en función de las señales de control generadas por los medios de detección de presencia y los medios de medición de calidad del aire.
  2. 2. - Extractor de aire inteligente, según la reivindicacion anterior, caracterizado por que la unidad de control adicionalmente comprende una memoria para almacenamiento de parámetros ambientales del recinto medidos por los medios de medición de calidad del aire, estando la unidad de control adicionalmente configurada para obtener el parámetro ambiental de consigna en función de los parámetros ambientales del recinto medidos por los medios de medición de calidad del aire.
  3. 3. - Extractor de aire inteligente, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los medios de medición de calidad del aire están configurados para generar la segunda señal de control por comparación de una media de largo alcance con una media de corto alcance del parámetro ambiental del recinto.
  4. 4. - Extractor de aire inteligente según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado por que los medios de medición de calidad del aire son uno o más sensores para la medición de compuestos orgánicos volátiles (VOC), humedad, o dióxido de carbono.
  5. 5. - Extractor de aire inteligente, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el parámetro ambiental del recinto es humedad relativa, concentración de dióxido de carbono, o concentración de compuestos orgánicos volátiles en el recinto.
  6. 6.- Extractor de aire inteligente, según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que adicionalmente comprende un temporizador, estando la unidad de control adicionalmente configurada para mantener encendido el motor un tiempo predefinido que es establecido por el temporizador.
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