ES2932601T3

ES2932601T3 - Dispositivo de aire acondicionado

Info

Publication number: ES2932601T3
Application number: ES09850593T
Authority: ES
Inventors: Naofumi Takenaka; Shinichi Wakamoto; Koji Yamashita; Hiroyuki Morimoto; yusuke Shimazu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-10-23
Filing date: 2009-10-23
Publication date: 2023-01-23
Anticipated expiration: 2029-10-23
Also published as: JP5383816B2; EP2492614A4; JPWO2011048695A1; EP2492614B1; WO2011048695A1; US9476618B2; CN102575883B; EP2492614A1; CN102575883A; US20120204588A1

Abstract

Un dispositivo de aire acondicionado que tiene una unidad de fuente de calor y una unidad de relé conectadas entre sí a través de dos tramos de tubería, en el que el dispositivo de aire acondicionado está adaptado para que se le pueda agregar fácilmente una función de suministro de agua caliente. Se proporciona una unidad de relé (B) con un circuito de conexión dispuesto entre una primera sección de derivación (10) y una segunda tubería de conexión (7), y el circuito de conexión permite que un intercambiador de calor de agua (31) para intercambiar calor entre un refrigerante y agua para estar conectado al mismo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de aire acondicionado

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato de aire acondicionado en el que una unidad de fuente de calor y una unidad de relé, así como la unidad de relé y una pluralidad de unidades interiores que llevan a cabo individualmente la refrigeración o el calentamiento están conectadas cada una con dos tuberías de refrigerante.

Antecedentes de la técnica

Tal como se describe en el documento de patente 1, hasta ahora, hay un aparato de aire acondicionado, que usa un refrigerante que trabaja en un estado supercrítico, en el que una unidad de fuente de calor y una unidad de relé, así como la unidad de relé y una pluralidad de unidades interiores que llevan a cabo individualmente la refrigeración o el calentamiento están conectadas cada una con dos tuberías de refrigerante. Además, en un aparato de aire acondicionado del documento de patente 2, se instala un circuito de refrigerante del lado de carga en el mismo circuito que el documento de patente 1 para calentar o refrigerar el agua que se suministra.

Además, en un aparato de aire acondicionado que usa un refrigerante que trabaja en un estado supercrítico, que tiene una unidad de fuente de calor y una pluralidad de unidades interiores conectadas por una tubería de alta presión, una tubería de baja presión y una tubería de líquido, y en el que las unidades interiores llevan a cabo la operación de calentamiento/refrigeración de manera simultánea, hay una que suministra agua caliente al permitir un intercambio de calor directo entre un refrigerante del aparato de aire acondicionado y el agua que fluye hacia un intercambiador de calor hidráulico. En un aparato de aire acondicionado del documento de patente 3, se dispone un intercambiador de calor hidráulico en una tubería de descarga del compresor, una tubería que conecta la salida del intercambiador de calor hidráulico y se conecta el intercambiador de calor exterior a una tubería de derivación que pasa por alto el intercambiador de calor exterior, y se lleva a cabo el control para determinar si se pasa por alto o no el intercambiador de calor exterior basándose en si la temperatura de salida del intercambiador de calor hidráulico es superior o inferior a la temperatura del aire exterior durante una operación simultánea de suministro de agua caliente y refrigeración. Además, durante una operación de suministro de agua caliente y calentamiento, el refrigerante que ha realizado el suministro de agua caliente en el intercambiador de calor hidráulico lleva a cabo el calentamiento en la unidad interior de calentamiento. En el aparato de aire acondicionado del documento de patente 4, se conectan una unidad de fuente de calor y una pluralidad de unidades interiores por una tubería de alta presión, una tubería de baja presión y una tubería de líquido, y también se conecta una unidad de agua caliente de manera que la tubería de alta presión y la tubería de líquido estén conectadas.

Lista de menciones

Documento de patente

Documento de patente 1: WO 2006/057141 (páginas 5 y 6, y figura 1)

Documento de patente 2: WO 2008/117408 (páginas 11 a 14, y figura 3)

Documento de patente 3: publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n.° 2005-106360 (páginas 6 y 7, y figuras 1 a 4)

Documento de patente 4: publicación de solicitud de patente japonesa sin examinar n.° 2004-226018 (páginas 4 y 5, y figura 1)

Sumario de la invención

Problema técnico

En el aparato de aire acondicionado del documento de patente 1, se desean un circuito de refrigerante al que puede añadirse fácilmente una función de suministro de agua caliente, independientemente del lugar de instalación, y un método de control de un circuito de refrigerante de este tipo. Cuando se une un circuito de refrigerante del lado de carga tal como en el documento de patente 2, se aumenta en gran medida el coste por la adición del nuevo circuito de refrigerante.

Además, cuando se une un intercambiador de calor hidráulico a una tubería de descarga del compresor tal como en el documento de patente 3, la función de suministro de agua caliente del aparato de aire acondicionado se vuelve limitada al interior de la unidad de fuente de calor y se vuelve necesario un espacio para una unidad de agua caliente en la unidad de fuente de calor, y también es necesario desmontar la unidad de fuente de calor después del envío del producto para realizar trabajo adicional en la tubería de descarga del compresor, o se necesitará una línea de modelos equipados con una unidad de agua caliente.

Además, en el documento de patente 4, al conectar la unidad de fuente de calor y la unidad de relé con tres tuberías, se permite que el refrigerante que se ha descargado de un compresor fluya directamente hacia un dispositivo de agua caliente. Sin embargo, en el documento de patente 1, hay también un modo de operación en el que el refrigerante descargado de un compresor fluye hacia un dispositivo de agua caliente después de refrigerarse en un intercambiador de calor del lado de la unidad de fuente de calor. En este caso, se deteriora el rendimiento del intercambio de calor del intercambiador de calor hidráulico.

La presente invención se ha hecho para superar los problemas descritos anteriormente, y un objetivo de la invención es proporcionar un aparato de aire acondicionado que sea capaz de añadir fácilmente una función de suministro de agua caliente mientras conecta una unidad de fuente de calor y una unidad de relé con dos tuberías.

El documento WO 2009/122476 A1 da a conocer un sistema de suministro de agua caliente y aire acondicionado en el que se realiza una operación simultánea de refrigeración y calentamiento, en la que parte de la pluralidad de intercambiadores de calor interiores realizan la refrigeración y parte de la misma realiza el calentamiento de manera simultánea. Se conecta un circuito de suministro de agua caliente al intercambiador de calor interior en paralelo mediante un circuito de refrigerante secundario. Se realizan una operación de refrigeración, una operación de calentamiento y una operación de suministro de agua caliente de manera simultánea o selectiva según una carga de aire acondicionado y una carga de suministro de agua caliente.

Solución al problema

El aparato de aire acondicionado de la invención se define en la reivindicación 1. Incluye una unidad de fuente de calor que incluye un compresor que comprime un refrigerante, un intercambiador de calor del lado de la unidad de fuente de calor y un primer dispositivo de conmutación de flujo que conmuta un paso del refrigerante; una pluralidad de unidades interiores, incluyendo cada una un intercambiador de calor del lado de la unidad interior que intercambia calor entre el refrigerante y el aire interior, y un primer dispositivo de control de flujo que controla una tasa de flujo del refrigerante; y una unidad de relé que incluye un dispositivo de ramificación que está conectado a la unidad de fuente de calor por dos tuberías de refrigerante del lado de la unidad de fuente de calor que se ramifican hasta cada una de la pluralidad de unidades interiores y también está conectado a cada una de la pluralidad de unidades interiores por dos tuberías de refrigerante del lado de la unidad interior, y un segundo dispositivo de conmutación de flujo que conmuta un paso del refrigerante que fluye hasta cada una de las unidades interiores; siendo capaz el aparato de aire acondicionado de ejecutar los siguientes modos: un modo de operación de calentamiento en el que un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor fluye hacia todos de la pluralidad de intercambiadores de calor del lado de la unidad interior para calentar aire interior, un modo de operación de refrigeración en el que un refrigerante de baja temperatura y baja presión fluye hacia todos de los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior para refrigerar el aire interior, y un modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento en el que un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor fluye hacia uno o algunos de la pluralidad de intercambiadores de calor del lado de la unidad interior para calentar aire interior, y un refrigerante de baja temperatura y baja presión fluye hacia uno o algunos del resto de intercambiadores de calor del lado de la unidad interior para refrigerar aire interior, y la unidad de relé que incluye un circuito de conexión entre el dispositivo de ramificación y las tuberías de refrigerante del lado de la unidad interior, siendo capaz el circuito de conexión de conectar un intercambiador de calor hidráulico que intercambia calor entre el refrigerante y el agua.

Efectos ventajosos de la invención

El aparato de aire acondicionado de la invención incluye un circuito de conexión entre el dispositivo de ramificación y las tuberías de refrigerante del lado de la unidad de fuente de calor. El circuito de conexión es capaz de conectar un intercambiador de calor hidráulico que intercambia calor entre el refrigerante y el agua, y, por tanto, puede añadirse fácilmente una función de suministro de agua caliente.

Breve descripción de los dibujos

[Figura 1] La figura 1 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado según la realización 1 de la presente invención.

[Figura 2] La figura 2 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 3] La figura 3 es un diagrama Ph durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 4] La figura 4 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 5] La figura 5 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 6] La figura 6 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 7] La figura 7 es un diagrama Ph durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 8] La figura 8 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 9] La figura 9 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 10] La figura 10 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 11] La figura 11 es un diagrama Ph durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 12] La figura 12 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 13] La figura 13 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 14] La figura 14 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 15] La figura 15 es un diagrama Ph durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 16] La figura 16 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 17] La figura 17 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 18] La figura 18 es un diagrama de flujo de control para elevar la temperatura del refrigerante durante la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 19] La figura 19 es un diagrama de un circuito de refrigerante en un caso en el que se pasa por alto el intercambiador de calor exterior en el aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 20] La figura 20 es un diagrama de flujo de control para elevar la temperatura del refrigerante durante la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1.

[Figura 21] La figura 21 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado según la realización 2 de la presente invención.

[Figura 22] La figura 22 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 2.

[Figura 23] La figura 23 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 2.

[Figura 24] La figura 24 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra un flujo de refrigerante durante una operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 2.

[Figura 25] La figura 25 es un diagrama de flujo de control para seleccionar entre una conexión en serie y una conexión en paralelo cuando se suministra agua caliente durante cada modo de operación del aparato de aire acondicionado según la realización 2.

[Figura 26] La figura 26 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado según la realización 3 de la presente invención.

[Figura 27] La figura 27 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado según la realización 4 de la presente invención.

[Figura 28] La figura 28 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado según la realización 4.

[Figura 29] La figura 29 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante de un aparato de aire acondicionado según la realización 4.

Descripción de las realizaciones

A continuación se describirán realizaciones de la invención basándose en los dibujos. En los siguientes dibujos, la relación de tamaño de los elementos constituyentes puede ser diferente al tamaño real.

Realización 1

La figura 1 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La configuración del circuito de un aparato de aire acondicionado 100 se describirá ahora con referencia a la figura 1. En la figura 1, A es una unidad de fuente de calor, B es una unidad de relé, C a E son unidades interiores conectadas entre sí en paralelo, y F es un dispositivo de agua caliente. En el circuito de refrigerante del aparato de aire acondicionado 100, se usa un refrigerante tal como dióxido de carbono que funciona en un estado en el que la presión de descarga es superior a su presión crítica. En la realización, se describe un caso en el que se conectan una unidad de relé, tres unidades interiores y un dispositivo de agua caliente a una unidad de fuente de calor, pero se aplica la misma descripción cuando se conectan dos o más unidades de fuente de calor, dos o más unidades de relé, dos o más unidades interiores, y dos o más dispositivos de agua caliente.

La unidad de fuente de calor A está equipada con un compresor 1, una válvula de conmutación de cuatro pasos 2 que es una válvula de conmutación para conmutar la dirección del flujo de refrigerante en la unidad de fuente de calor, un intercambiador de calor exterior 3 que es un intercambiador de calor del lado de la unidad de fuente de calor, y un acumulador 4. El compresor 1 aspira refrigerante y lo comprime para conseguir un refrigerante en un estado de alta temperatura y alta presión, y el compresor 1 puede estar constituido, por ejemplo, por un compresor inversor capaz de controlar la capacidad. La válvula de conmutación de cuatro pasos 2 conmuta entre un flujo de refrigerante durante una operación de calentamiento (un modo de operación de solo calentamiento y un modo de operación principal de calentamiento) y un flujo de refrigerante durante una operación de refrigeración (un modo de operación de solo refrigeración y un modo de operación principal de refrigeración). El intercambiador de calor exterior 3 funciona como un evaporador durante la operación de calentamiento y funciona como un condensador (o radiador) durante la operación de refrigeración, e intercambia calor entre el aire suministrado desde un dispositivo de envío de aire tal como un ventilador y el refrigerante para evaporar y gasificar el refrigerante o condensar y licuar el refrigerante. El acumulador 4 se proporciona en el lado de succión del compresor 1 y almacena el exceso de refrigerante. A continuación, como un ejemplo del intercambiador de calor del lado de la fuente de calor, se describirá un intercambiador de calor exterior 3 refrigerado con aire, pero también pueden usarse otros tipos de intercambiadores de calor tales como un intercambiador de calor refrigerado con agua siempre que pueda intercambiar calor entre el refrigerante y otros fluidos.

6 es una primera tubería de conexión ancha que conecta la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 y la unidad de relé B. 7 es una segunda tubería de conexión que es más estrecha que la primera tubería de conexión 6 y conecta el intercambiador de calor exterior 3 y la unidad de relé B. Las tuberías de conexión primera y segunda constituyen las tuberías de refrigerante del lado de la unidad de fuente de calor.

15 es una válvula de retención proporcionada entre el intercambiador de calor exterior 3 y la segunda tubería de conexión 7. La válvula de retención 15 permite el flujo de refrigerante solo desde el intercambiador de calor exterior 3 hasta la segunda tubería de conexión 7. 16 es una válvula de retención proporcionada entre la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 de la unidad de fuente de calor A y la primera tubería de conexión 6. La válvula de retención 16 permite el flujo de refrigerante solo desde la primera tubería de conexión 6 hasta la válvula de conmutación de cuatro pasos 2. 17 es una válvula de retención proporcionada entre la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 de la unidad de fuente de calor A y la segunda tubería de conexión 7. La válvula de retención 17 permite el flujo de refrigerante solo desde la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 hasta la segunda tubería de conexión 7. 18 es una válvula de retención proporcionada entre el intercambiador de calor exterior 3 y la primera tubería de conexión 6. La válvula de retención 18 permite el flujo de refrigerante solo desde la primera tubería de conexión 6 hasta el intercambiador de calor exterior 3. Las válvulas de retención 15, 16, 17, y 18 y la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 constituyen un primer dispositivo de conmutación de flujo.

La unidad de relé B está equipada con una primera unidad de ramificación 10, un segundo dispositivo de control de flujo 12, una segunda unidad de ramificación 11 y un tercer dispositivo de control de flujo 13. Las unidades interiores C, D y E están equipadas respectivamente con primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e, e intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e que son intercambiadores de calor del lado de la unidad interior.

6c, 6d y 6e son primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior que se proporcionan con el fin de corresponderse con las unidades interiores C, D y E, y conectan respectivamente los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e de las unidades interiores C, D y E a la unidad de relé B. 7c, 7d y 7e son segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior que se proporcionan con el fin de corresponderse con las unidades interiores C, D y E, y conectan respectivamente los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e de las unidades interiores C, D y E a la unidad de relé B. Las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c, 6d y 6e, y las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c, 7d y 7e constituyen tuberías de refrigerante del lado de la unidad interior.

Los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e tienen las funciones de una válvula de reducción de presión y una válvula de expansión, y reducen la presión y expanden el refrigerante. Los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e se conectan respectivamente a las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c, 7d y 7e. Los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e se proporcionan en el lado aguas arriba de los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e en el flujo de refrigerante durante la operación de refrigeración. Los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e se conectan adyacentes a los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e, y están controlados durante la refrigeración basándose en el grado de sobrecalentamiento en el lado de salida del intercambiador de calor interior 5 y controlados durante el calentamiento basándose en el grado de sobrefusión. Los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e pueden estar constituidos preferiblemente por dispositivos cuyo grado de apertura puede controlarse de manera variable, tal como una válvula de expansión electrónica o similares.

La primera unidad de ramificación 10 incluye válvulas de solenoide 8c, 8d, 8e, 8f, 8g y 8h. Las válvulas de solenoide 8c, 8d y 8e conectan respectivamente las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c, 6d y 6e, y la primera tubería de conexión 6. Las válvulas de solenoide 8f, 8g y 8h conectan respectivamente las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c, 6d y 6e, y la segunda tubería de conexión 7. Al conmutar la apertura y el cierre de las válvulas de solenoide 8c, 8d, 8e, 8f, 8g y 8h, las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c, 6d y 6e se conectan de manera conmutable a la primera tubería de conexión 6 o la segunda tubería de conexión 7. La segunda unidad de ramificación 11 está constituida por las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c, 7d y 7e, una primera tubería de derivación 14a y una segunda tubería de derivación 14b en la unidad de relé B que se describirá posteriormente, y un enlace de lo anterior. La primera unidad de ramificación 10 y la segunda unidad de ramificación 11 constituyen un dispositivo de ramificación. En lugar de las válvulas de solenoide 8c, 8d, 8e, 8f, 8g y 8h, también pueden usarse válvulas de tres pasos en un número que corresponda al número de unidades interiores. En este caso, uno de los tres pasos se conecta a la primera tubería de conexión 6, uno de los tres pasos se conecta a la segunda tubería de conexión 7 y el restante de los tres pasos se conecta a cada una de las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c, 6d y 6e correspondientes.

14a es una primera tubería de derivación que se une a la segunda tubería de conexión 7 y la segunda unidad de ramificación 11 en la unidad de relé B, 14b es una segunda tubería de derivación que se une a la primera tubería de conexión 6 y la segunda unidad de ramificación 11 en la unidad de relé B. 12 es un segundo dispositivo de control de flujo que puede abrirse y cerrarse proporcionado en el medio de la primera tubería de derivación 14a.

13 es un tercer dispositivo de control de flujo que puede abrirse y cerrarse proporcionado en el medio de la segunda tubería de derivación 14b. El segundo dispositivo de control de flujo 12 y el tercer dispositivo de control de flujo 13 están constituidos, por ejemplo, por válvulas de dos pasos que usan un motor de avance gradual y permiten que el grado de apertura de las tuberías se cambie para controlar la tasa de flujo del refrigerante. El segundo dispositivo de control de flujo 12, el tercer dispositivo de control de flujo 13, la primera tubería de derivación 14a, la segunda tubería de derivación 14b y las válvulas de solenoide 8c, 8d, 8e, 8f, 8g y 8h constituyen un segundo dispositivo de conmutación de flujo.

Además, se proporcionan el medio de control 50 de la unidad de fuente de calor, que es un dispositivo de control del lado de la unidad de fuente de calor, y el medio de control 51 de la unidad de relé en el aparato de aire acondicionado 100. Aunque se omitirá una descripción detallada de los detectores, los medios de control 50 y 51 controlan el accionamiento del compresor 1, la conmutación de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2, el accionamiento de un motor de ventilador de un ventilador exterior, los grados de apertura de los dispositivos de control de flujo y el accionamiento de un motor de ventilador de un ventilador interior, basándose en información (información de presión del refrigerante, información de temperatura del refrigerante, información de temperatura exterior e información de temperatura interior) detectada por diversos detectores dispuestos en el aparato de aire acondicionado 100. Los medios de control 50 y 51 están constituidos por microordenadores o similares, e incluyen memorias 50a y 51a en las que se almacenan funciones para determinar cada valor de control y similares. Por el método de control descrito anteriormente, se controlan la frecuencia del compresor 1 de la unidad de fuente de calor A y la tasa de intercambio de calor del intercambiador de calor exterior 3 de modo que las unidades interiores C, D y E realizan una refrigeración o un calentamiento predeterminados.

En el dispositivo de agua caliente F, se instalan un depósito de agua caliente 30, un intercambiador de calor hidráulico 31 que intercambia calor entre el agua el refrigerante, y una bomba 32 que acciona el agua. En la parte superior del depósito de agua caliente 30, se proporciona una entrada de agua caliente. Se proporciona una entrada para agua caliente que vuelve del intercambiador de calor hidráulico 31 en el otro lado de la parte superior del depósito. En la parte inferior del depósito, se proporciona un orificio de suministro de agua para suministrar agua al depósito. En el otro lado de la parte inferior del depósito, se proporciona una salida para suministrar agua en el depósito al intercambiador de calor hidráulico 31. Desde la salida del depósito de agua caliente 30, se forma una tubería de agua con el fin de conectar de manera circular el intercambiador de calor hidráulico 31, la bomba 32 y la entrada del depósito de agua caliente. La bomba 32 también puede disponerse entre la salida del depósito y el intercambiador de calor hidráulico 31.

Se proporciona una válvula de conmutación de flujo 33 que conmuta el flujo del refrigerante hasta el dispositivo de agua caliente F en la unidad de relé B. La válvula de conmutación de flujo 33 está constituida por una válvula de tres pasos o similares, y conmuta el paso del refrigerante. En la válvula de conmutación de flujo 33, uno de los tres pasos se conecta al lado de la unidad de fuente de calor de la segunda tubería de conexión 7, uno de los tres pasos se conecta al lado de entrada de refrigerante del intercambiador de calor hidráulico 31 y el restante de los tres pasos se conecta al lado de la primera unidad de ramificación 10 de la segunda tubería de conexión 7. También se proporciona una tubería de retorno 36a que conecta el lado de salida de refrigerante del intercambiador de calor hidráulico 31 del dispositivo de agua caliente F y la segunda tubería de conexión 7. La válvula de conmutación de flujo 33 y la tubería de retorno 36a constituyen un circuito de conexión. Por este circuito de conexión, puede conectarse el intercambiador de calor hidráulico 31 del dispositivo de agua caliente F entre el dispositivo de ramificación y la segunda tubería de conexión 7. La válvula de conmutación de flujo 33 no se limita a una válvula de tres pasos, y puede usarse cualquier constitución siempre que los pasos puedan conmutarse, por ejemplo, una combinación de dos válvulas que abren/cierran dos pasos tal como una válvula de dos pasos.

Tal como se describirá posteriormente, cuando se suministra agua caliente mientras hay una unidad interior en calentamiento, el intercambiador de calor hidráulico 31 se dispondrá aguas arriba de la unidad interior durante la operación de calentamiento. Cabe observar que puede proporcionarse un dispositivo de control de flujo 34 a la tubería de retorno 36a. Si se proporciona el dispositivo de control de flujo 34, el circuito de agua caliente puede apagarse. En consecuencia, la parte que se necesita aspirar durante el trabajo adicional para el dispositivo de agua caliente F solo estará entre la válvula de conmutación de flujo 33 y el dispositivo de control de flujo 34, por lo que puede facilitarse la construcción.

Un detector de temperatura interior del depósito 40 que mide la temperatura en el depósito de agua caliente 30 se proporciona al dispositivo de agua caliente F. Un detector de temperatura del agua 41, que es un dispositivo de detección de temperatura del agua, se proporciona en la tubería entre la salida del depósito de agua caliente 30 y la entrada del intercambiador de calor hidráulico 31. Un detector de temperatura del agua 42, que es un dispositivo de detección de temperatura del agua, se proporciona en la tubería entre la salida del intercambiador de calor hidráulico 31 y la entrada del depósito de agua caliente 30. El detector de temperatura interior del depósito 40 y los detectores de temperatura del agua 41 y 42 pueden estar constituidos, por ejemplo, por termistores o similares. Un detector de temperatura del refrigerante 43 se proporciona cerca de la válvula de conmutación de flujo 33 de la unidad de relé B. El detector de temperatura del refrigerante 43 mide la temperatura del refrigerante en la entrada del intercambiador de calor hidráulico 31. El detector de temperatura del refrigerante 43 puede estar constituido, por ejemplo, por un termistor o similares. Además, se proporciona el medio de control 52 del dispositivo de agua caliente, que es un dispositivo de control del lado del dispositivo de agua caliente. El medio de control 52 controla la tensión de accionamiento o similares de la bomba 32 basándose en una diferencia de un valor objetivo de la temperatura en el depósito de agua caliente 30, la diferencia de temperatura de los detectores de temperatura del agua 41 y 42 en la salida y la entrada del intercambiador de calor hidráulico, o un valor indicado del detector de temperatura del agua 42 en la salida del intercambiador de calor hidráulico, y se controla de ese modo la tasa de flujo de la bomba 32. Como alternativa, el medio de control 52 controla la tensión de accionamiento o similares de la bomba 32 para controlar la tasa de flujo de la bomba 32 para que sea constante. El medio de control 52 está constituido por un microordenador o similares, e incluye una memoria 52a en la que se almacenan funciones para determinar cada valor de control y similares.

Ahora se describirán diversas operaciones ejecutadas por el aparato de aire acondicionado 100. Las operaciones del aparato de aire acondicionado 100 incluyen los cuatro modos, a saber, la operación de refrigeración, la operación de calentamiento, la operación principal de refrigeración y la operación principal de calentamiento que dependen de los ajustes de la operación de refrigeración y la operación de calentamiento de las unidades interiores. En cada modo de operación, hay casos en los que se suministra y no se suministra agua caliente.

La operación de refrigeración es un modo de operación en el que las unidades interiores solo son capaces de refrigerar y las unidades interiores o bien refrigeran o bien se detienen. La operación de calentamiento es un modo de operación en el que las unidades interiores solo son capaces de calentar y las unidades interiores o bien calientan o bien se detienen. La operación principal de refrigeración, que es un modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento, es un modo de operación en el que se selecciona la refrigeración o el calentamiento para cada unidad interior, la carga de refrigeración es mayor que la carga de calentamiento (la suma de la carga de refrigeración y la entrada del compresor es mayor que la carga de calentamiento), y el intercambiador de calor exterior 3 está conectado al lado de descarga del compresor 1 y funciona como un radiador (condensador). La operación principal de calentamiento, que es un modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento, es un modo de operación en el que se selecciona la refrigeración o el calentamiento para cada unidad interior, la carga de calentamiento es mayor que la carga de refrigeración (la carga de calentamiento es mayor que la suma de la carga de refrigeración y la entrada del compresor), y el intercambiador de calor exterior 3 está conectado al lado de succión del compresor 1 y funciona como un evaporador. El flujo de refrigerante en cada modo de operación se describirá a continuación junto con diagramas Ph.

Operación de refrigeración

(i) Caso en el que no se suministra agua caliente

La figura 2 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La siguiente descripción se aplica a un caso en el que todas las unidades interiores C, D y E están a punto de realizar la refrigeración. Cuando se realiza la refrigeración, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 se conmuta de modo que el refrigerante descargado del compresor 1 fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3. Las válvulas de solenoide 8c, 8d y 8e conectadas a las unidades interiores C, D y E se abren y las válvulas de solenoide 8f, 8g y 8h se cierran. Las tuberías mostradas con líneas en negrita en la figura 2 son tuberías en las que circula refrigerante. La figura 3 es un diagrama Ph durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (e) en la figura 3 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 2.

La operación del compresor 1 se inicia en el estado descrito anteriormente. El compresor 1 comprime un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión y este se descarga como un refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión. En el proceso de compresión de refrigerante en el compresor 1, el refrigerante se comprime de modo que se calienta más de lo que se comprime de manera adiabática en una línea isentrópica por la cantidad de eficiencia adiabática del compresor o similares, y esto se representa por la línea entre el punto (a) y el punto (b) en la figura 3.

El refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor 1 fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3 a través de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2. En este momento, el refrigerante se refrigera mientras calienta el aire exterior y se convierte en un refrigerante líquido de temperatura media y alta presión. Teniendo en cuenta la pérdida de presión del intercambiador de calor exterior 3, el cambio de refrigerante en el intercambiador de calor exterior 3 se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (b) hasta el punto (c) en la figura 3.

El refrigerante líquido de temperatura media y alta presión que ha fluido fuera del intercambiador de calor exterior 3 pasa a través de la segunda tubería de conexión 7 y pasa a través de la válvula de conmutación de flujo 33 de manera que se pasa por alto el dispositivo de agua caliente F. El refrigerante no sufre casi ningún cambio en este momento y alcanza el estado mostrado por el punto (d) en la figura 3. Entonces, el refrigerante pasa a través de la primera tubería de derivación 14a y el segundo dispositivo de control de flujo 12, y entra en la segunda unidad de ramificación 11 y se ramifica para fluir hacia los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e. El refrigerante líquido de alta presión disminuye en los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e, y se expande y se descomprime, y entonces entra en un estado gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e se lleva a cabo en una entalpía constante. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea vertical que se extiende desde el punto (d) hasta el punto (e) en la figura 3.

El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión que ha salido de los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e. El refrigerante se calienta mientras refrigera el aire interior y se convierte en un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión. Teniendo en cuenta la pérdida de presión, el cambio de refrigerante en los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (e) hasta el punto (a) en la figura 3.

El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que ha salido de los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e pasa a través de las válvulas de solenoide 8c, 8d y 8e y fluye hacia la primera unidad de ramificación 10. El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que se ha combinado en la primera unidad de ramificación 10 pasa a través de la primera tubería de conexión 6 y la válvula de conmutación de cuatro pasos 2, fluye hacia el compresor 1, y se comprime.

(ii) Caso en el que se suministra agua caliente

La figura 4 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La figura 5 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (e) en la figura 5 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 4. Cuando se suministra agua caliente, el cambio desde (c) hasta (d) es diferente de cuando no se suministró agua caliente tal como se describió en (i) anteriormente. El refrigerante que ha fluido fuera de la unidad de fuente de calor A y pasado a través de la segunda tubería de conexión 7 se hace fluir por la válvula de conmutación de flujo 33 hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 para suministrar agua caliente, intercambia calor con agua suministrada desde el depósito de agua caliente 30, y se refrigera. El cambio de entalpía en este momento se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (c) hasta el punto (d) en la figura 5.

Operación de calentamiento

(i) Caso en el que no se suministra agua caliente

La figura 6 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La siguiente descripción se aplica a un caso en el que todas las unidades interiores C, D y E están a punto de realizar el calentamiento. Cuando se realiza el calentamiento, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 se conmuta de modo que el refrigerante descargado del compresor 1 fluye hacia la primera unidad de ramificación 10. Las válvulas de solenoide 8c, 8d y 8e conectadas a las unidades interiores C, D y E se cierran y las válvulas de solenoide 8f, 8g y 8h se abren. Las tuberías mostradas con líneas en negrita en la figura 6 son tuberías en las que circula refrigerante. La figura 7 es un diagrama Ph durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (e) en la figura 7 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 6.

La operación del compresor 1 se inicia en el estado descrito anteriormente. El compresor 1 comprime un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión y este se descarga como un refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión. Este proceso de compresión de refrigerante en el compresor 1 se representa por la línea entre el punto (a) y el punto (b) en la figura 7.

El refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor 1 pasa a través de la válvula de conmutación de flujo 33 mediante la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 y la segunda tubería de conexión 7 de manera que se pasa por alto el dispositivo de agua caliente F. El refrigerante no sufre casi ningún cambio en este momento y alcanza el estado mostrado por el punto (c) en la figura 7. Posteriormente, el refrigerante se ramifica en la primera unidad de ramificación 10, pasa a través de las válvulas de solenoide 8f, 8g y 8h, y fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e. El refrigerante se calienta mientras refrigera el aire interior y lo convierte en un refrigerante líquido de temperatura media y alta presión. El cambio de refrigerante en los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (c) hasta el punto (d) en la figura 7.

El refrigerante líquido de temperatura media y alta presión que ha fluido fuera de los intercambiadores de calor interiores 5c, 5d y 5e fluye hacia los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e, se combina en la segunda unidad de ramificación 11, y entonces fluye hacia el tercer dispositivo de control de flujo 13. El refrigerante líquido de alta presión disminuye en los primeros dispositivos de control de flujo 9c, 9d y 9e y el tercer dispositivo de control de flujo 13 y se expande y se descomprime, y entonces entra en un estado gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea vertical que se extiende desde el punto (d) hasta el punto (e) en la figura 7.

El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión que ha salido del tercer dispositivo de control de flujo 13 fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3 a través de la primera tubería de conexión 6. El refrigerante se calienta mientras refrigera el aire exterior y lo convierte en un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en el intercambiador de calor exterior 3 se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (e) hasta el punto (a) en la figura 7.

El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que ha salido del intercambiador de calor exterior 3 pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2, fluye hacia el compresor 1, y se comprime.

(ii) Caso en el que se suministra agua caliente

La figura 8 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La figura 9 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (e) en la figura 9 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 9. Cuando se suministra agua caliente, el cambio desde (b) hasta (c) es diferente de cuando no se suministró agua caliente tal como se describió en (i) anteriormente. El refrigerante que ha fluido fuera de la unidad de fuente de calor A y pasado a través de la segunda tubería de conexión 7 se hace fluir por la válvula de conmutación de flujo 33 hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 para suministrar agua caliente, y entonces intercambia calor con agua suministrada desde el depósito de agua caliente 30, y se refrigera. El cambio de entalpía en este momento se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (b) hasta el punto (c) en la figura 9.

Operación principal de refrigeración

(i) Caso en el que no se suministra agua caliente

La figura 10 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La siguiente descripción se aplica a un caso en el que las unidades interiores C y D realizan la operación de refrigeración y la unidad interior E realiza la operación de calentamiento. En este caso, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 se conmuta de modo que el refrigerante descargado desde el compresor 1 fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3. Las válvulas de solenoide 8c y 8d conectadas a las unidades interiores C y D se abren, y las válvulas de solenoide 8f y 8g se cierran. La válvula de solenoide 8e conectada a la unidad interior E se cierra y la válvula de solenoide 8h se abre. Las tuberías mostradas con líneas en negrita en la figura 10 son tuberías en las que circula refrigerante. La figura 11 es un diagrama Ph durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (f) en la figura 11 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 11.

La operación del compresor 1 se inicia en el estado descrito anteriormente. El compresor 1 comprime un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión y este se descarga como un refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión. Este proceso de compresión de refrigerante en el compresor 1 se representa por la línea entre el punto (a) y el punto (b) en la figura 11.

El refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor 1 fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3 a través de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2. En este momento, en el intercambiador de calor exterior 3, el refrigerante se refrigera mientras calienta el aire exterior, dejando una cantidad de calor necesaria para calentar, y el refrigerante se convierte en un refrigerante de temperatura media y alta presión. El cambio de refrigerante en el intercambiador de calor exterior 3 se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (b) hasta el punto (c) en la figura 11.

El refrigerante de temperatura media y alta presión que ha fluido fuera del intercambiador de calor exterior 3 pasa a través de la segunda tubería de conexión 7 y pasa a través de la válvula de conmutación de flujo 33 de manera que se pasa por alto el dispositivo de agua caliente F. El refrigerante no sufre casi ningún cambio en este momento y alcanza el estado mostrado por el punto (d) en la figura 11. Entonces, el refrigerante fluye hacia el intercambiador de calor interior 5e que realiza el calentamiento a través de la primera unidad de ramificación 10 y la válvula de solenoide 8h. El refrigerante se refrigera mientras calienta el aire interior y lo convierte en un refrigerante de gas de temperatura media y alta presión. El cambio de refrigerante en el intercambiador de calor interior 5e se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (d) hasta el punto (e) en la figura 11.

El refrigerante que ha fluido fuera del intercambiador de calor interior 5e que realiza el calentamiento pasa a través del primer dispositivo de control de flujo 9e, se ramifica en la segunda unidad de ramificación 11 y fluye hacia los primeros dispositivos de control de flujo 9c y 9d de las unidades interiores C y E que realizan la refrigeración. El refrigerante líquido de alta presión disminuye en los primeros dispositivos de control de flujo 9c y 9d, y se expande y se descomprime, y entonces entra en un estado gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en los primeros dispositivos de control de flujo 9c y 9d se lleva a cabo en una entalpía constante. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea vertical que se extiende desde el punto (e) hasta el punto (f) en la figura 11.

El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión que ha salido de los primeros dispositivos de control de flujo 9c y 9d fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 5c y 5d. El refrigerante se calienta mientras refrigera el aire interior y se convierte en un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en los intercambiadores de calor interiores 5c y 5d se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (f) hasta el punto (a) en la figura 11.

El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que ha salido de los intercambiadores de calor interiores 5c y 5d pasa a través de las válvulas de solenoide 8c y 8d y fluye hacia la primera unidad de ramificación 10. El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que se combina en la primera unidad de ramificación 10 pasa a través de la primera tubería de conexión 6 y la válvula de conmutación de cuatro pasos 2, fluye hacia el compresor 1, y se comprime.

(ii) Caso en el que se suministra agua caliente

La figura 12 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La figura 13 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (f) en la figura 13 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 12. Cuando se suministra agua caliente, el cambio desde (c) hasta (d) es diferente de cuando no se suministró agua caliente tal como se describió en (i) anteriormente. El refrigerante que ha fluido fuera de la unidad de fuente de calor A y pasado a través de la segunda tubería de conexión 7 se hace fluir por la válvula de conmutación de flujo 33 hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 para suministrar agua caliente, intercambia calor con agua suministrada desde el depósito de agua caliente 30, y se refrigera. El cambio de entalpía en este momento se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (c) hasta el punto (d) en la figura 13.

Operación principal de calentamiento

(i) Caso en el que no se suministra agua caliente

La figura 14 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La siguiente descripción se aplica a un caso en el que la unidad interior C realiza la operación de refrigeración y las unidades interiores D y E realizan la operación de calentamiento. En este caso, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 se conmuta de modo que el refrigerante descargado desde el compresor 1 fluye hacia la primera unidad de ramificación 10. La válvula de solenoide 8f conectada a la unidad interior C se cierra y la válvula de solenoide 8c se abre. Las válvulas de solenoide 8g y 8h conectadas a las unidades interiores D y E se abren y las válvulas de solenoide 8d y 8e se cierran. Las tuberías mostradas con líneas en negrita en la figura 14 son tuberías en las que circula refrigerante. La figura 15 es un diagrama Ph durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (h) en la figura 15 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 14.

La operación del compresor 1 se inicia en el estado descrito anteriormente. El compresor 1 comprime un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión y este se descarga como un refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión. Este proceso de compresión de refrigerante en el compresor 1 se representa por la línea entre el punto (a) y el punto (b) en la figura 15.

El refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor 1 pasa a través de la válvula de conmutación de flujo 33 mediante la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 y la segunda tubería de conexión 7 de manera que se pasa por alto el dispositivo de agua caliente F. El refrigerante no sufre casi ningún cambio en este momento y alcanza el estado mostrado por el punto (c) en la figura 15. Posteriormente, el refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión que ha fluido hacia la primera unidad de ramificación 10 se ramifica en la primera unidad de ramificación 10, pasa a través de las válvulas de solenoide 8g y 8h y fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 5d y 5e que realizan el calentamiento. El refrigerante se refrigera mientras calienta el aire interior y lo convierte en un refrigerante líquido de temperatura media y alta presión. El cambio de refrigerante en los intercambiadores de calor interiores 5d y 5e se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (c) hasta el punto (d) en la figura 14.

El refrigerante líquido de temperatura media y alta presión que ha fluido fuera de los intercambiadores de calor interiores 5d y 5e fluye hacia los primeros dispositivos de control de flujo 9d y 9e, y se combina en la segunda unidad de ramificación 11. Una parte del refrigerante líquido de alta presión que se ha combinado en la segunda unidad de ramificación 11 fluye hacia el primer dispositivo de control de flujo 9c que está conectado a la unidad interior C que está realizando la refrigeración. El refrigerante líquido de alta presión disminuye en el primer dispositivo de control de flujo 9c, y se expande y se descomprime, y entonces entra en un estado gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea vertical que se extiende desde el punto (d) hasta el punto (e) en la figura 15. El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión que ha salido del primer dispositivo de control de flujo 9c fluye hacia el intercambiador de calor interior 5c que está realizando la refrigeración. El refrigerante se calienta mientras refrigera el aire interior y se convierte en un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (e) hasta el punto (f) en la figura 15. El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que ha salido del intercambiador de calor interior 5c pasa a través de la válvula de solenoide 8c y fluye hacia la primera tubería de conexión 6.

Mientras tanto, el resto del refrigerante líquido de alta presión que ha fluido hacia la segunda unidad de ramificación 11 desde los intercambiadores de calor interiores 5d y 5e que realizan el calentamiento fluye hacia el tercer dispositivo de control de flujo 13. El refrigerante líquido de alta presión disminuye en el tercer dispositivo de control de flujo 13 y se expande (descomprime), y entonces entra en un estado gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea vertical que se extiende desde el punto (d) hasta el punto (g) en la figura 15. El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión que ha salido del tercer dispositivo de control de flujo 13 fluye hacia la primera tubería de conexión 6 y se combina con el refrigerante vaporoso de baja temperatura y baja presión que ha fluido desde el intercambiador de calor interior 5c que está realizando la refrigeración (punto (h)).

El refrigerante gaseoso-líquido de dos fases de baja temperatura y baja presión que se ha combinado en la primera tubería de conexión 6 fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3. El refrigerante elimina calor del aire exterior y se convierte en un refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión. El cambio de refrigerante en este momento se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (h) hasta el punto (a) en la figura 15. El refrigerante de gas de baja temperatura y baja presión que ha salido del intercambiador de calor exterior 3 pasa a través de la válvula de conmutación de cuatro pasos 2, fluye hacia el compresor 1, y se comprime.

(ii) Caso en el que se suministra agua caliente

La figura 16 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. La figura 17 es un diagrama Ph cuando se suministra agua caliente durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 1. Los estados de refrigerante de (a) a (h) en la figura 16 corresponden a los estados de refrigerante mostrados en los respectivos lugares en la figura 17. Cuando se suministra agua caliente, el cambio desde (b) hasta (c) es diferente de cuando no se suministró agua caliente tal como se describió en (i) anteriormente. El refrigerante que ha fluido fuera de la unidad de fuente de calor A y pasado a través de la segunda tubería de conexión 7 se hace fluir por la válvula de conmutación de flujo 33 hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 para suministrar agua caliente, intercambia calor con agua suministrada desde el depósito de agua caliente 30, y se refrigera. El cambio de entalpía en este momento se representa por la línea recta ligeramente inclinada que está casi en horizontal y se extiende desde el punto (b) hasta el punto (c) en la figura 17.

La operación en cada modo de operación ejecutado por el aparato de aire acondicionado 100 se ha descrito anteriormente.

El refrigerante de dióxido de carbono usado en el aparato de aire acondicionado 100 de la realización 1 tiene las propiedades de que, en un estado supercrítico, la densidad del refrigerante es alta y el calor específico es grande en comparación con refrigerantes de clorofluorohidrocarburo. Además, en comparación con los refrigerantes de clorofluorohidrocarburo, el calor específico del gas es grande, lo que hace posible, por tanto, descargar el agua de alta temperatura durante el suministro de agua caliente sin la adición de un circuito de refrigerante del lado de carga. Al utilizar estas propiedades, el refrigerante puede usarse en cascada de manera que, cuando se suministra agua caliente durante la operación de calentamiento o la operación principal de calentamiento, se hace que todo el refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado del compresor 1 fluya hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 y el refrigerante cuya temperatura ha descendido se usa para el calentamiento. De ese modo, el rendimiento total del calentamiento y el suministro de agua caliente puede mejorarse.

Por otra parte, en la operación de refrigeración o la operación principal de refrigeración, la temperatura del refrigerante que fluye en las tuberías desciende en el intercambiador de calor exterior 3 casi a la temperatura del aire exterior. Por tanto, si la temperatura de suministro de agua caliente es superior a la temperatura del refrigerante que se suministra o si se necesita agua de alta temperatura que tiene una alta temperatura de descarga en el lado del depósito de agua caliente, será necesario elevar la temperatura del refrigerante que fluye hacia el dispositivo de agua caliente F. A continuación, se describirán dos operaciones para elevar la temperatura del refrigerante de entrada en la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración.

(1) Elevar la temperatura del refrigerante de entrada en el dispositivo de suministro de agua caliente F al conmutar la válvula de conmutación de cuatro pasos 2

La figura 18 es un diagrama de flujo de control para elevar la temperatura del refrigerante durante la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. En primer lugar, en la etapa 1, se inicia el control de la operación de refrigeración o la operación principal de refrigeración. En la etapa 2, se confirma si el dispositivo de agua caliente F conectado a la unidad de relé B funciona o no. Si no se suministra agua caliente, en la etapa 3, la operación normal de refrigeración o la operación principal de refrigeración continúa (el circuito en la figura 2 o la figura 10). Por otra parte, si se suministra agua caliente, en la etapa 4, se determina si es posible o no suministrar agua caliente con la operación de refrigeración o la operación principal de refrigeración a partir de la temperatura del agua en el depósito de agua caliente 30 (valor indicado del detector de temperatura interior del depósito 40) o a partir de la temperatura de descarga de agua caliente del dispositivo de agua caliente F (valor indicado del detector de temperatura del agua 42). También puede determinarse si es posible o no una descarga de agua caliente objetivo al comparar la temperatura del refrigerante (valor indicado del detector de temperatura del refrigerante 43) y la temperatura del agua (valor indicado del detector de temperatura del agua 41) que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico 31. Si la temperatura del agua en el depósito de agua caliente 30 ha alcanzado un valor predeterminado, por ejemplo, la temperatura del agua del depósito ha alcanzado un valor objetivo, o si la temperatura de descarga de agua caliente ha alcanzado un valor predeterminado, por ejemplo, la temperatura de descarga de agua caliente ha alcanzado un valor objetivo, se determina que puede suministrarse agua caliente, y en la etapa 5, continúa el suministro de agua caliente con el modo de operación de refrigeración o de operación principal de refrigeración (el circuito en la figura 4 o la figura 12).

Por otra parte, si se determina que, además, es necesario un suministro de agua caliente de alta temperatura en la etapa 4, en la etapa 6, el medio de control 52 del dispositivo de agua caliente F envía datos relacionados con el estado actual del suministro de agua caliente al medio de control 50 de la unidad de fuente de calor A, el medio de control 50 determina que es necesario que el suministro de agua caliente se lleve a cabo de manera preferente, y la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 se conmuta para configurar un circuito de calentamiento. De ese modo, el refrigerante descargado desde el compresor 1 fluye directamente hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 (los circuitos en la figura 8 o la figura 16, aunque el número de unidades interiores es diferente al de otras figuras).

A continuación, después de una cantidad predeterminada de tiempo o si la temperatura de suministro de agua caliente o la temperatura en el depósito de agua caliente 30 alcanza un valor predeterminado, en la etapa 7, se determina si la capacidad de refrigeración ha descendido o no por debajo de un valor objetivo o si la capacidad de calentamiento o la capacidad de suministro de agua caliente es o no excesiva en el circuito de la operación de calentamiento o la operación principal de calentamiento conmutada en la etapa 6 anteriormente. Si se determina que es posible la operación con el circuito de calentamiento, continúa la operación en la etapa 8. Por otra parte, si la capacidad de refrigeración ha descendido o similares, en la etapa 9, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 vuelve al circuito de refrigeración original y se suministra agua caliente con la operación de refrigeración o la operación principal de refrigeración.

(2) Elevar la temperatura del refrigerante de entrada en el dispositivo de suministro de agua caliente F al pasar por alto el intercambiador de calor exterior

La figura 19 es un diagrama de un circuito de refrigerante en el caso en el que se pasa por alto el intercambiador de calor exterior en el aparato de aire acondicionado según la realización 1. Tal como se muestra en la figura 19, en la unidad de fuente de calor A del aparato de aire acondicionado 100, se proporcionan una válvula de conmutación de flujo 19 y una tubería de derivación, a través de las cuales el refrigerante puede pasar por alto el intercambiador de calor exterior 3, entre el intercambiador de calor exterior 3 y la válvula de conmutación de cuatro pasos 2. La figura 20 es un diagrama de flujo de control para elevar la temperatura del refrigerante durante la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 1. En la figura 20, las etapas 1 a 5 son las mismas que en la operación en (1) anteriormente y, por tanto, se omitirá la descripción de las mismas. En la operación en (1) anteriormente que corresponde a la etapa 6 de la figura 20, la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 se conmuta para configurar un circuito de calentamiento, pero en este caso, la válvula de conmutación de flujo 19 se controla para disminuir la tasa de flujo del refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3 y aumentar el refrigerante que fluye hacia la tubería de derivación. Mediante este control, disminuye la cantidad de intercambio de calor en el intercambiador de calor exterior 3 y aumenta la temperatura del refrigerante que fluye hacia el dispositivo de agua caliente F (valor indicado del detector de temperatura del refrigerante 43).

A continuación, después de que haya pasado una cantidad predeterminada de tiempo, similar al de la etapa 7 en la operación de (1) anteriormente, se determina si la capacidad de refrigeración ha descendido o no por debajo de un valor objetivo o si la capacidad de calentamiento o la capacidad de suministro de agua caliente es excesiva o no. Si la capacidad de refrigeración ha descendido o si la capacidad de calentamiento o la capacidad de suministro de agua caliente es excesiva, la válvula de conmutación de flujo 19 se controla para aumentar la tasa de flujo del refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor exterior 3. Si la capacidad de suministro de agua caliente es insuficiente incluso después de que se controle la válvula de conmutación de flujo 19 de modo que el refrigerante se pase por alto completamente el intercambiador de calor exterior 3, la válvula de conmutación de cuatro pasos se conmuta para configurar un circuito de calentamiento similar a la operación en (1) anteriormente.

En la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración, puede descargarse agua caliente de alta temperatura según la carga, incluso si la temperatura de suministro de agua caliente necesaria en el dispositivo de agua caliente F es alta, al controlar la elevación de la temperatura del refrigerante que fluye hacia el dispositivo de agua caliente F tal como en las operaciones en (1) y (2) anteriormente.

En la realización 1 tal como se describió anteriormente, dado que se proporcionan una válvula de conmutación de flujo y una tubería de retorno 36a a la unidad de relé B y puede conectarse un intercambiador de calor hidráulico 31 entre la segunda tubería de conexión y la primera unidad de ramificación 10, puede añadirse fácilmente el dispositivo de agua caliente F a la unidad de relé B y puede suministrarse agua caliente en cada modo de operación.

Además, dado que se usa un refrigerante de dióxido de carbono como el refrigerante y el refrigerante en el lado de descarga del compresor 1 alcanza un estado supercrítico, en comparación con un refrigerante de clorofluorohidrocarburo, el calor específico de gas es grande, y es posible descargar agua caliente de alta temperatura durante el suministro de agua caliente sin la adición de un circuito de refrigerante del lado de carga.

Además, cuando se suministra agua caliente en la operación principal de refrigeración y la operación de refrigeración, pueden mejorarse la capacidad total de refrigeración y calentamiento y el suministro de agua caliente al utilizar el calor que originalmente se expulsaría al exterior, y puede llevarse a cabo la operación en un alto estado de COP. Además, si la temperatura de suministro de agua caliente es superior a la temperatura del refrigerante que se suministra o si se necesita agua caliente que tiene una alta temperatura de descarga en el lado del depósito de agua caliente, se conmuta la válvula de conmutación de cuatro pasos 2 de modo que el refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado desde el compresor 1 fluye hacia el lado del refrigerante del intercambiador de calor hidráulico 31 para cambiar a la temperatura del refrigerante. Por tanto, puede descargarse agua caliente de alta temperatura según la carga, incluso si la temperatura de suministro de agua caliente necesaria en el dispositivo de agua caliente F es alta.

En la operación principal de calentamiento y la operación de calentamiento, el intercambiador de calor hidráulico 31 del dispositivo de agua caliente F se conecta en el lado aguas arriba de los intercambiadores de calor interiores (5a a 5e) en el paso en el que el refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado desde el compresor 1 fluye hacia las unidades interiores (E a C). Por tanto, el refrigerante puede usarse en cascada de manera que, cuando se suministra agua caliente durante la operación de calentamiento o la operación principal de calentamiento, se hace que todo el refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado del compresor 1 fluya hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 y el refrigerante cuya temperatura ha descendido se usa para el calentamiento. De ese modo, el rendimiento total del calentamiento y el suministro de agua caliente puede mejorarse.

Realización 2

La figura 21 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante del aparato de aire acondicionado según la realización 2. A continuación, se describirán puntos diferentes del aparato de aire acondicionado 100 según la realización 1. En el dispositivo de agua caliente F de un aparato de aire acondicionado 200 según la realización 2, además de la tubería de retorno 36a y el dispositivo de control de flujo 34 por el que el intercambiador de calor hidráulico 31 para suministrar agua caliente se conecta en serie a las unidades interiores C a E que realizan el calentamiento, también se instalan una tubería de retorno 36b y un dispositivo de control de flujo 35 con el fin de conectar el intercambiador de calor hidráulico 31 en paralelo a las unidades interiores C a E que realizan el calentamiento. El dispositivo de control de flujo 34 y el dispositivo de control de flujo 35 están constituidos, por ejemplo, por válvulas de dos pasos que usan un motor de avance gradual o similares, y permiten que el grado de apertura de las tuberías se cambie para controlar la tasa de flujo de refrigerante. El dispositivo de control de flujo 34, el dispositivo de control de flujo 35, la tubería de retorno 36a, y la tubería de retorno 36a constituyen un tercer dispositivo de conmutación de flujo.

En la realización 1, el dispositivo de agua caliente F se conectó en serie aguas arriba de las unidades interiores C a E que realizan el calentamiento. Sin embargo, en la realización 2, el dispositivo de agua caliente F también puede conectarse en paralelo a las unidades interiores C a E que realizan el calentamiento.

Si la temperatura de descarga de agua caliente necesaria en el dispositivo de agua caliente F es alta y la temperatura de descarga de agua caliente debe elevarse por encima de la temperatura de descarga de agua caliente actual, puede conseguirse un mejor rendimiento al conectar en serie el dispositivo de agua caliente F aguas arriba de las unidades interiores C a E que realizan el calentamiento de modo que todo el flujo de refrigerante (refrigerante de gas de alta temperatura y alta presión) fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 antes de fluir hacia las unidades interiores C a E, en vez de conectar el dispositivo de agua caliente F en paralelo. Por otra parte, si la temperatura de descarga de agua caliente necesaria en el dispositivo de agua caliente F es baja y la temperatura de descarga de agua caliente puede reducirse por debajo de la temperatura de descarga de agua caliente actual, o si la temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 es baja, puede conseguirse un mejor rendimiento al conectar el dispositivo de agua caliente F en paralelo a las unidades interiores C a E de modo que se refrigere lo suficiente la temperatura del refrigerante en la salida del intercambiador de calor hidráulico 31 y se eleva la temperatura del refrigerante que fluye hacia las unidades de calentamiento, en vez de conectar en serie el dispositivo de agua caliente F. A continuación, se describirán el circuito cuando el dispositivo de agua caliente F se conecta en paralelo a las unidades interiores C a E que realizan el calentamiento y el control para conmutar entre la conexión en serie y en paralelo.

Cabe observar que en la operación de refrigeración en la que la operación de las unidades interiores C a E se refrigera o se detiene, dado que el resultado es el mismo si el refrigerante pasa o no a través de la tubería de retorno 36a o la tubería de retorno 36b, se omitirá la descripción de la misma.

La figura 22 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 2. La figura 23 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación principal de refrigeración del aparato de aire acondicionado según la realización 2. La figura 24 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra el flujo del refrigerante durante la operación principal de calentamiento del aparato de aire acondicionado según la realización 2. Los modos de operación de refrigeración y calentamiento de las unidades interiores C a E se ajustan de la misma forma que en la realización 1. La válvula de conmutación de flujo 33 se ajusta, por ejemplo, a un grado de apertura intermedio de modo que sea igual la resistencia del refrigerante que fluye hacia el dispositivo de agua caliente F y el refrigerante que fluye hacia la primera unidad de ramificación 10. La tasa de flujo del refrigerante que se ha refrigerado en el intercambiador de calor hidráulico 31 del dispositivo de agua caliente F se controla por el dispositivo de control de flujo 35. El refrigerante pasa a través de la tubería de retorno 36b y fluye hacia la segunda unidad de ramificación 11.

La figura 25 es un diagrama de flujo de control para seleccionar entre una conexión en serie y una conexión en paralelo cuando se suministra agua caliente durante cada modo de operación del aparato de aire acondicionado según la realización 2. En primer lugar, en la etapa 1, se inicia el control del modo de operación que se ha ajustado de entre la operación de refrigeración, la operación de calentamiento, la operación principal de refrigeración y la operación principal de calentamiento. En la etapa 2, se determina si la temperatura de suministro de agua caliente del dispositivo de agua caliente F es o no inferior a un valor predeterminado, por ejemplo, la temperatura interior de las unidades interiores de calentamiento, y si la temperatura de descarga de agua caliente necesaria es o no inferior a un valor predeterminado, por ejemplo, la temperatura de descarga de agua caliente actual del intercambiador de calor hidráulico 31. Si se determina que la temperatura del agua que se suministra es baja y la temperatura de descarga de agua caliente necesaria es baja y la capacidad necesaria para el suministro de agua caliente es baja, en la etapa 3, se controla el dispositivo de control de flujo 35 y se cierra el dispositivo de control de flujo 34 de modo que el dispositivo de agua caliente F y las unidades interiores (C a E) que realizan el calentamiento se conectan en paralelo. El control del dispositivo de control de flujo 35 se ajusta a un grado de apertura según la capacidad de suministro de agua caliente necesaria basándose, por ejemplo, en la temperatura de descarga de agua caliente.

Por otra parte, si se determina que la temperatura del agua que se suministra es alta o la temperatura de descarga de agua caliente necesaria es alta y la capacidad necesaria para el suministro de agua caliente es alta, en la etapa 4, se cierra el dispositivo de control de flujo 35 y se abre completamente el dispositivo de control de flujo 34 de modo que el dispositivo de agua caliente F y las unidades interiores (C a E) que están realizando el calentamiento se conectan en serie. Cuando se conectan en serie, de la misma forma que en la realización 1, el control se realiza basándose en la figura 18. Además, puede añadirse un circuito para pasar por alto el intercambiador de calor exterior 3 tal como en la realización 1 para realizar el control basándose en la figura 20.

En la realización 2 tal como se describió anteriormente, el paso de refrigerante se conmuta entre un paso en el que el intercambiador de calor hidráulico 31 se conecta en el lado aguas arriba de los intercambiadores de calor interiores (5a a 5e) hacia los que fluye el refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado del compresor 1, y un paso en el que el intercambiador de calor hidráulico 31 se conecta en paralelo a los intercambiadores de calor interiores (5c a 5e) hacia los que fluye el refrigerante de alta temperatura y alta presión descargado desde el compresor 1. Por tanto, la conexión puede conmutarse entre en paralelo y en serie dependiendo de la temperatura de suministro de agua y la temperatura de descarga de agua caliente necesaria del dispositivo de agua caliente F, y puede suministrarse agua caliente con un buen rendimiento.

Si la temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 es inferior a una temperatura predeterminada, o la temperatura del agua que fluye fuera del intercambiador de calor hidráulico 31 es inferior a una temperatura predeterminada, el intercambiador de calor hidráulico 31 se conecta en paralelo a las unidades interiores C a E. Por tanto, si la temperatura de descarga de agua caliente necesaria en el dispositivo de agua caliente F es baja o la temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico 31 es baja, puede refrigerarse lo suficiente la temperatura del refrigerante en la salida del intercambiador de calor hidráulico 31, y puede conseguirse un mejor rendimiento que cuando se conecta en serie el dispositivo de agua caliente F.

Cuando el dispositivo de agua caliente F no suministra agua caliente, el intercambiador de calor hidráulico 31 y la segunda unidad de ramificación 11 pueden conectarse al cerrar la válvula de conmutación de flujo 33 y el dispositivo de control de flujo 34, y abrir el dispositivo de control de flujo 35. De ese modo, aunque el refrigerante que fluye hacia la unidad de relé B alcance 100 grados C o más, la temperatura del refrigerante conservado en el intercambiador de calor hidráulico 31 es aproximadamente la misma que la de la segunda unidad de ramificación 11 a través de la que pasa el refrigerante que ha realizado el calentamiento. Por tanto, aunque la bomba 32 se detiene, la operación puede detenerse de manera segura sin que hierva el agua que se conserva en el intercambiador de calor hidráulico 31.

Realización 3

La figura 26 es un diagrama de un circuito de refrigerante que muestra una configuración de un circuito de refrigerante del aparato de aire acondicionado según la realización 3. A continuación, se describirán puntos diferentes del aparato de aire acondicionado 200 según la realización 2. En el dispositivo de agua caliente F de un aparato de aire acondicionado 300 en la realización 3, se instalan los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b en la unidad de relé B. En los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b, el refrigerante intercambia calor con salmuera accionada por las bombas 21a y 21b para generar agua caliente y agua fría. Pueden usarse como salmuera una solución anticongelante, una mezcla de agua y solución anticongelante, una mezcla de agua y un aditivo que tenga un fuerte efecto anticorrosivo y similares. La salmuera fluye a través de la parte con línea en negrita en la figura 26.

La salmuera lleva a cabo el transporte de calor desde los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b de la unidad de relé B hasta las unidades interiores C a E. La salmuera se suministra desde la unidad de relé B hasta las unidades interiores C a E a través de las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c a 7e para realizar la refrigeración y el calentamiento. Entonces, la salmuera pasa a través de las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c a 6e y vuelve a la unidad de relé B. La densidad de la salmuera en las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c a 7e y las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c a 6e es aproximadamente la misma y, por tanto, el tamaño de la tubería puede ser el mismo para ambas tuberías.

Las válvulas de solenoide 22c a 22h se instalan en la unidad de relé B para seleccionar una conexión entre las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c a 7e de las unidades interiores C a E y los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b. Asimismo, las válvulas de solenoide 22i a 22n se instalan para seleccionar una conexión entre las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c a 6e de las unidades interiores C a E y los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b. Además, los dispositivos de control de flujo 23c a 23e que ajustan la tasa de flujo de salmuera que fluye hacia las unidades interiores C a E se instalan entre las válvulas de solenoide 22c a 22h y las unidades interiores C a E.

En el presente documento, aunque se describe un ejemplo en el que se proporcionan dos intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b, las realizaciones no se limitan a esta constitución. Si se constituye un segundo refrigerante para refrigerar y/o calentar, puede instalarse cualquier número de intercambiadores de calor intermedios. Además, las bombas 21a y 21b no se limitan entre sí y puede usarse una pluralidad de bombas de pequeña capacidad en serie o en paralelo.

En la operación de refrigeración en la que todas las unidades interiores C a E realizan la refrigeración, los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b generan agua fría y, por tanto, funcionan como evaporadores. Un diagrama Ph del lado de ciclo de refrigeración es el mismo en este momento que el de la figura 3 cuando no se suministra agua caliente y el mismo que el de la figura 5 cuando se suministra agua caliente. Por otra parte, en la operación de calentamiento en la que todas las unidades interiores C a E realizan el calentamiento, los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b generan agua caliente y, por tanto, funcionan como radiadores. Un diagrama Ph del lado de ciclo de refrigeración es el mismo en este momento que el de la figura 7 cuando no se suministra agua caliente y el mismo que el de la figura 9 cuando se suministra agua caliente. Además, cuando se realizan el calentamiento y la refrigeración de manera simultánea en las unidades interiores C a E, uno de los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b funciona como un evaporador para producir agua fría y el otro funciona como un condensador para producir agua caliente. En este momento, basándose en la relación de la carga de refrigeración y la carga de calentamiento, se conmuta la conexión de la válvula de conmutación de cuatro pasos y se selecciona el intercambiador de calor exterior 3 para funcionar como un evaporador o un radiador para realizar la operación principal de refrigeración o la operación principal de calentamiento. Un diagrama Ph del lado de ciclo de refrigeración es el mismo en este momento que el de la figura 11 cuando no se suministra agua caliente en la operación principal de refrigeración, el mismo que el de la figura 13 cuando se suministra agua caliente en la operación principal de refrigeración, el mismo que el de la figura 15 cuando no se suministra agua caliente en la operación principal de calentamiento y el mismo que el de la figura 17 cuando se suministra agua caliente en la operación principal de calentamiento. La operación del lado de ciclo de refrigeración es aproximadamente la misma que la de la realización 1 o 2.

En la realización tal como se describió anteriormente, las bombas 21a y 21b, los intercambiadores de calor interiores 5c a 5e y los intercambiadores de calor intermedios 20a y 20b se conectan para formar un circuito de circulación en el que se hace circular un segundo refrigerante. Los intercambiadores de calor interiores 5c a 5e intercambian calor entre el segundo refrigerante y el aire interior. Por tanto, aunque se escape refrigerante de las tuberías, puede evitarse que se introduzca refrigerante en el espacio acondicionado y puede obtenerse un aparato de aire acondicionado estable.

Tal como se describió anteriormente en las realizaciones 1 y 2, si el refrigerante lleva a cabo el transporte de calor desde la unidad de relé B hasta las unidades interiores C a E, los primeros dispositivos de control de flujo 9c a 9e se instalarán cerca de los intercambiadores de calor interiores 5c a 5e. Sin embargo, cuando se transporta calor por salmuera tal como en la realización 3, los dispositivos de control de flujo 23c a 23e pueden instalarse en la unidad de relé B sin ningún cambio en la temperatura de la salmuera debido a una pérdida de presión en las primeras tuberías de conexión del lado de la unidad interior 6c a 6e y las segundas tuberías de conexión del lado de la unidad interior 7c a 7e, que son tuberías de salmuera. Además, si los dispositivos de control de flujo 23c a 23e se instalan en la unidad de relé B y se controla la diferencia de temperatura entre la salmuera que fluye hacia fuera y la salmuera que fluye hacia dentro, dado que las válvulas de control tal como los dispositivos de control de flujo 23c a 23e están separados lejos del espacio acondicionado interior, puede reducirse el ruido de las unidades interiores tal como el accionamiento de las válvulas de control o el ruido de flujo del refrigerante cuando pasa a través de las válvulas.

Dado que puede controlarse en conjunto el control del flujo en la unidad de relé B, puede limitarse el control en las unidades interiores C a E para controlar solo el ventilador a través de información tal como el estado del control remoto interior, el apagado térmico o si se descongela la unidad exterior.

Además, al llevar a cabo el transporte de calor desde la unidad de fuente de calor A hasta la unidad de relé B por un refrigerante, puede reducirse el tamaño de la bomba usada para accionar la salmuera y puede reducirse la potencia para transportar la salmuera para conseguir un ahorro de energía.

En la configuración del circuito de refrigerante de la realización 3, al controlar el refrigerante basándose en la figura 18 o en la figura 20 tal como se describió anteriormente en la realización 1, el dispositivo de agua caliente F puede añadirse fácilmente a la unidad de relé B de modo que pueda suministrarse agua caliente en cada modo de operación.

Realización 4

Las figuras 27 a 29 son diagramas de circuito de refrigerante que muestran una configuración de circuito de refrigerante del aparato de aire acondicionado según la realización 4, en la que las válvulas de retención 15 a 18 que constituyen el primer dispositivo de conmutación de flujo se eliminan de la figura 1 de la realización 1, la figura 21 de la realización 2 y la figura 26 de la realización 3 respectivamente. En estos circuitos de refrigerante, en la operación de refrigeración y la operación principal de refrigeración, el flujo del refrigerante es el mismo que el de los circuitos de refrigerante descritos anteriormente. Sin embargo, en la operación de calentamiento y la operación principal de calentamiento, la primera tubería de conexión 6 y la segunda tubería de conexión 7, así como la presión del refrigerante, la entalpía y el flujo de refrigerante de la primera unidad de ramificación 10 se invierten en comparación con los circuitos de refrigerante descritos anteriormente.

En estos circuitos de refrigerante, las tuberías de refrigerante que son tuberías de alta presión se conmutan en la operación de refrigeración (operación de solo refrigeración y operación principal de refrigeración) y la operación de calentamiento (operación de solo calentamiento y operación principal de calentamiento). Tal como el circuito de conexión del dispositivo de agua caliente F, además de una válvula de conmutación de flujo 33a y un dispositivo de control de flujo 34a (33 y 34 en las realizaciones 1 a 3) proporcionados en el lado de la unidad de relé B de la segunda tubería de conexión 7, se proporcionan una válvula de conmutación de flujo 33b y un dispositivo de control de flujo 34b en el lado de la unidad de relé B de la primera tubería de conexión 6, y se conmuta la conexión según el modo de operación de modo que fluye refrigerante de alta temperatura y alta presión hacia el dispositivo de agua caliente F. Al conectar el circuito de agua caliente tal como se describió anteriormente, puede suministrarse agua caliente independientemente del modo de operación de la misma forma que en los circuitos de refrigerante mostrados en las realizaciones 1 a 3 incluso en un circuito de refrigerante del que se han eliminado las válvulas de retención 15 a 18.

En las realizaciones 1 a 4, se describió un caso en el que se proporciona un acumulador 4 a la unidad de fuente de calor A, pero no tiene que proporcionarse el acumulador 4. Por tanto, no hace falta decir que se realiza la misma operación y se consiguen los mismos efectos aunque no se proporcione el acumulador 4.

En general, hay muchos casos en los que se unen dispositivos de envío de aire al intercambiador de calor exterior 3 y a los intercambiadores de calor interiores 5c a 5e, y se fomenta la condensación o la evaporación al expulsar el aire. Sin embargo, la invención no se limita a tales constituciones. Por ejemplo, puede usarse un dispositivo tal como un calentador por paneles que utiliza radiación como los intercambiadores de calor interiores 5c a 5e, y puede usarse un dispositivo del tipo refrigerado con agua que transporta calor por el agua o una solución anticongelante como el intercambiador de calor exterior 3. Dicho de otro modo, puede usarse como el intercambiador de calor exterior 3 y los intercambiadores de calor interiores 5c a 5e cualquier tipo de dispositivo siempre que tenga una estructura que pueda transferir calor o recibir calor. Además, el número de intercambiadores de calor interiores 5c a 5e no se limita particularmente.

Lista de signos de referencia

1 compresor; 2 válvula de conmutación de cuatro pasos; 3 intercambiador de calor exterior; 4 acumulador; 5c intercambiador de calor interior; 5d intercambiador de calor interior; 5e intercambiador de calor interior; 6 primera tubería de conexión; 6c primera tubería de conexión del lado de la unidad interior; 6d primera tubería de conexión del lado de la unidad interior; 6e primera tubería de conexión del lado de la unidad interior; 7 segunda tubería de conexión; 7c segunda tubería de conexión del lado de la unidad interior; 7d segunda tubería de conexión del lado de la unidad interior; 7e segunda tubería de conexión del lado de la unidad interior; 8c válvula de solenoide; 8d válvula de solenoide; 8e válvula de solenoide; 8f válvula de solenoide; 8g válvula de solenoide; 8h válvula de solenoide; 9c primer dispositivo de control de flujo; 9d primer dispositivo de control de flujo; 9e primer dispositivo de control de flujo; 10 primera unidad de ramificación; 11 segunda unidad de ramificación; 12 segundo dispositivo de control de flujo; 13 tercer dispositivo de control de flujo; 14a primera tubería de derivación; 14b segunda tubería de derivación; 15 válvula de retención; 16 válvula de retención; 17 válvula de retención; 18 válvula de retención; 19 válvula de conmutación de flujo; 20a intercambiador de calor intermedio; 20b intercambiador de calor intermedio; 21a bomba; 21b bomba; 22c a 22h válvula de solenoide; 23c dispositivo de control de flujo; 23d dispositivo de control de flujo; 23e dispositivo de control de flujo; 30 depósito de agua caliente; 31 intercambiador de calor hidráulico; 32 bomba; 33 válvula de conmutación de flujo; 33b válvula de conmutación de flujo; 34 dispositivo de control de flujo; 34b dispositivo de control de flujo; 35 dispositivo de control de flujo; 36a tubería de retorno; 36b tubería de retorno; 40 detector de temperatura interior del depósito; 41 detector de temperatura del agua; 42 detector de temperatura del agua; 43 detector de temperatura del refrigerante; 50 medio de control; 51 medio de control; 52 medio de control; 50a memoria; 51a memoria; 52a memoria; 100 aparato de aire acondicionado; 200 aparato de aire acondicionado; 300 aparato de aire acondicionado; A unidad de fuente de calor; B unidad de relé; C unidad interior; D unidad interior; E unidad interior; F dispositivo de agua caliente.

Claims

REIVINDICACIONES

Aparato de aire acondicionado (100) que comprende:

una unidad de fuente de calor (A) que incluye un compresor (1) que comprime un refrigerante, un intercambiador de calor del lado de la unidad de fuente de calor (3) y un primer dispositivo de conmutación de flujo (2) que conmuta un paso del refrigerante;

una pluralidad de unidades interiores (C, D, E), incluyendo cada una un intercambiador de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) que intercambia calor entre el refrigerante y el aire interior, y un primer dispositivo de control de flujo (9c, 9d, 9e) que controla una tasa de flujo del refrigerante;

una unidad de relé (B) que incluye un dispositivo de ramificación (10, 11) que se conecta a la unidad de fuente de calor (A) por dos tuberías de refrigerante del lado de la unidad de fuente de calor (6, 7) que se ramifican a cada una de la pluralidad de unidades interiores (C, D, E) y también se conecta a cada una de la pluralidad de unidades interiores (C, D, E) por dos tuberías de refrigerante del lado de la unidad interior, y un segundo dispositivo de conmutación de flujo (8) que conmuta un paso del refrigerante que fluye hasta cada una de las unidades interiores (C, D, E), en el que la unidad de relé (B) incluye, además, un circuito de conexión entre el dispositivo de ramificación y las tuberías de refrigerante del lado de la unidad de fuente de calor, el circuito de conexión se conecta a un intercambiador de calor hidráulico (31) que intercambia calor entre el refrigerante y el agua; y

un dispositivo de agua caliente que incluye el intercambiador de calor hidráulico (31) que intercambia calor entre el refrigerante y el agua, en el que el dispositivo de agua caliente comprende, además, un dispositivo de detección de la temperatura del agua (41, 42) que detecta una temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico (31) o una temperatura del agua que fluye fuera del intercambiador de calor hidráulico (31), el medio de control (50, 51) configurado para ejecutar los siguientes modos:

un modo de operación de calentamiento en el que un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado desde el compresor (1) fluye hacia todos de la pluralidad de intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) para calentar aire interior,

un modo de operación de refrigeración en el que un refrigerante de baja temperatura y baja presión fluye hacia todos de los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) para refrigerar aire interior, y

un modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento en el que un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor (1) fluye hacia uno o algunos de la pluralidad de intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) para calentar aire interior, y un refrigerante de baja temperatura y baja presión fluye hacia uno o algunos del resto de intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) para refrigerar aire interior, en el que

el modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento es capaz de ejecutar un modo de operación principal de refrigeración en el que el intercambiador de calor del lado de la unidad de fuente de calor (3) se conecta a un lado de descarga del compresor (1) por el primer dispositivo de conmutación de flujo y funciona como un condensador, y en el modo de operación principal de refrigeración y el modo de operación de refrigeración, si existe una carga de suministro de agua caliente en el dispositivo de agua caliente y una temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico (31) es superior a una temperatura predeterminada o una temperatura del agua que fluye fuera del intercambiador de calor hidráulico (31) es inferior a una temperatura predeterminada, se conmuta un paso del refrigerante por el primer dispositivo de conmutación de flujo para cambiar una temperatura del refrigerante que fluye hacia un lado de refrigerante del intercambiador de calor hidráulico (31).

Aparato de aire acondicionado (100) según la reivindicación 1, en el que se usa como refrigerante un refrigerante que alcanza un estado supercrítico en un lado de descarga del compresor (1).

Aparato de aire acondicionado (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2,

en el que en el modo de operación de refrigeración y el modo de operación principal de refrigeración, si existe una carga de suministro de agua caliente en el dispositivo de agua caliente y una temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico (31) es superior a una temperatura predeterminada o una temperatura del agua que fluye fuera del intercambiador de calor hidráulico (31) es inferior a una temperatura predeterminada, se conmuta un paso del refrigerante por el primer dispositivo de conmutación de flujo de modo que un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado desde el compresor (1) fluye hacia un lado de refrigerante del intercambiador de calor hidráulico (31) para elevar una temperatura del refrigerante.

Aparato de aire acondicionado (100) según la reivindicación 1, en el que la unidad de fuente de calor (A) tiene un dispositivo de control del lado de la unidad de fuente de calor (50) que controla al menos una operación del primer dispositivo de conmutación de flujo (2),

el dispositivo de agua caliente tiene un dispositivo de control del lado del dispositivo de agua caliente (52) que envía datos relacionados con un estado de operación que incluye al menos datos de la temperatura del agua del dispositivo de detección de la temperatura del agua al dispositivo de control del lado de la unidad de fuente de calor, y

el dispositivo de control del lado de la unidad de fuente de calor conmuta un paso del refrigerante por el primer dispositivo de conmutación de flujo según los datos relacionados con el estado de operación obtenido desde el dispositivo de control del lado del dispositivo de agua caliente.

Aparato de aire acondicionado (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4,

en el que el modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento es capaz de ejecutar un modo de operación principal de calentamiento en el que el intercambiador de calor del lado de la unidad de fuente de calor (3) se conecta a un lado de succión del compresor (1) por el primer dispositivo de conmutación de flujo y funciona como un evaporador, y

en cada uno de los modos de operación que incluye el modo de operación de refrigeración, el modo de operación de calentamiento, el modo de operación principal de refrigeración y el modo de operación principal de calentamiento, el intercambiador de calor hidráulico (31) del dispositivo de agua caliente se conecta a un lado aguas arriba de los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) en un paso en el que un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado desde el compresor (1) fluye hacia los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e).

Aparato de aire acondicionado (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que en cada uno de los modos de operación que incluye el modo de operación de refrigeración, el modo de operación de calentamiento y el modo de operación mixto de refrigeración y calentamiento, el dispositivo de agua caliente comprende un tercer dispositivo de conmutación de flujo (33) que conmuta entre un paso de refrigerante en el que el intercambiador de calor hidráulico (31) se conecta a un lado aguas arriba de los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) hacia el que fluye un refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor (1), y un paso de refrigerante en el que el intercambiador de calor hidráulico (31) se conecta en paralelo a los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) hacia el que fluye el refrigerante de alta temperatura y alta presión que se ha descargado del compresor (1).

Aparato de aire acondicionado (100) según la reivindicación 6, en el que si una temperatura del agua que fluye hacia el intercambiador de calor hidráulico (31) es inferior a una temperatura predeterminada o una temperatura del agua que fluye fuera del intercambiador de calor hidráulico (31) es superior a una temperatura predeterminada, se conmuta un paso del refrigerante por el tercer dispositivo de conmutación de flujo de modo que el intercambiador de calor hidráulico y los intercambiadores de calor del lado de la unidad interior (5c, 5d, 5e) se conecten en paralelo.