ES2934137T3 - Sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente - Google Patents

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ES2934137T3 ES16190506T ES16190506T ES2934137T3 ES 2934137 T3 ES2934137 T3 ES 2934137T3 ES 16190506 T ES16190506 T ES 16190506T ES 16190506 T ES16190506 T ES 16190506T ES 2934137 T3 ES2934137 T3 ES 2934137T3
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Abstract

Se proporciona un sistema (10) para suministro de aire acondicionado y agua caliente y configurado para realizar selectivamente una operación de refrigeración y una operación de calefacción, que comprende: una unidad exterior (110) que tiene un compresor (111) y un intercambiador de calor exterior (113) ; al menos una o más unidades interiores (120a, 120b) cada una de las cuales está conectada a la unidad exterior (110) e incluye un intercambiador de calor interior (121a, 121b); una unidad de suministro de agua caliente (300) conectada a la unidad exterior para estar dispuesta en paralelo a la al menos una o más unidades interiores y que incluye un intercambiador de calor de agua refrigerante (131); y un controlador (100) configurado para monitorear la ocurrencia de una solicitud de suministro de agua caliente desde la unidad de suministro de agua caliente durante la operación de enfriamiento realizada en al menos una de las unidades interiores, y luego para iniciar la operación de calefacción; en el que el controlador (100) está además configurado para transmitir a una o más unidades interiores en dicha operación de refrigeración una señal de parada para detener un ventilador (123a, 123b) dispuesto en cada unidad interior; y el controlador (100) está configurado además para determinar el punto de tiempo para reanudar dicha operación de enfriamiento en base a al menos una temperatura exterior y una temperatura objetivo de al menos una unidad interior en dicha operación de calefacción. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente que está equipado con una bomba de calor.
Antecedentes
El documento EP 2 653 805 A1 propone un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente que está equipado con una bomba de calor y es capaz de realizar simultáneamente la operación de aire acondicionado y la operación de suministro de agua caliente. El sistema incluye una unidad exterior que tiene un compresor y un intercambiador de calor exterior, al menos una unidad interior conectada a la unidad exterior y que incluye un intercambiador de calor interior, al menos una unidad de suministro de agua caliente conectada a la unidad exterior para estar dispuesta en paralelo a la unidad interior. La unidad de suministro de agua caliente incluye un intercambiador de calor de agua refrigerante.
El sistema anterior descrito en el documento EP 2653805 A1 realiza una operación de refrigeración y una operación de calefacción. Durante la operación de refrigeración, la unidad de suministro de agua caliente enfría agua. Durante la operación de calefacción, la unidad de suministro de agua caliente calienta agua. En consecuencia, durante la operación de refrigeración no se suministra agua caliente nueva.
Por otro lado, es necesario almacenar una cantidad suficiente de agua caliente a una temperatura objetivo en un depósito de agua para satisfacer las demandas de uso doméstico de agua caliente en una cocina, cuarto de baño y similares. Se puede suministrar agua caliente nueva, por ejemplo, durante la noche, en la que la demanda de una operación de refrigeración es en general menos frecuente que durante el día. La unidad de suministro de agua caliente se puede configurar para generar una solicitud de suministro de agua caliente en función del tiempo y la temperatura del agua caliente almacenada en un depósito de agua conectado a la unidad de suministro de agua caliente.
Sin embargo, se puede producir una solicitud de suministro de agua caliente durante una operación de refrigeración realizada en al menos una unidad interior. En ese caso, la operación de refrigeración se apagará inmediatamente de modo que una operación de calefacción pueda comenzar cuando se solicite el suministro de agua caliente. Esto significa que la unidad interior en la operación de refrigeración cambia su operación a la operación de calefacción frente a la operación de refrigeración establecida por un usuario.
El documento EP 2653805 A1 describe un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente y configurado para realizar selectivamente una operación de refrigeración y una operación de calefacción, que comprende: una unidad exterior que tiene un compresor y un intercambiador de calor exterior; al menos una o más unidades interiores, cada una de las cuales está conectada a la unidad exterior e incluye un intercambiador de calor interior; una unidad de suministro de agua caliente conectada a la unidad exterior para estar dispuesta en paralelo a la al menos una o más unidades interiores y que incluye un intercambiador de calor de agua refrigerante; y un controlador configurado para monitorizar la existencia de una solicitud de suministro de agua caliente desde la unidad de suministro de agua caliente durante la operación de refrigeración realizada en al menos una de las unidades interiores, y para iniciar después la operación de calefacción. El documento EP 2 538 146 describe un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente en el que se basa el preámbulo de la reivindicación 1 adjunta.
Compendio
El objeto de la presente invención consiste en resolver el problema arriba indicado y proporcionar un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente que mantenga la comodidad de los usuarios incluso cuando sea necesaria una operación de suministro de agua caliente.
Dicho objeto se consigue mediante un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente configurado para realizar selectivamente una operación de refrigeración y una operación de calefacción definidas en la reivindicación 1 adjunta. Por medio de las reivindicaciones dependientes adjuntas se pueden conseguir efectos ventajosos.
De acuerdo con la presente invención se proporciona un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente configurado para realizar selectivamente una operación de refrigeración y una operación de calefacción, que comprende: una unidad exterior que tiene un compresor y un intercambiador de calor exterior; al menos una o más unidades interiores, cada una de las cuales está conectada a la unidad exterior e incluye un intercambiador de calor interior; una unidad de suministro de agua caliente conectada a la unidad exterior para estar dispuesta en paralelo a la al menos una o más unidades interiores y que incluye un intercambiador de calor de agua refrigerante; y un controlador configurado para monitorizar la existencia de una solicitud de suministro de agua caliente desde la unidad de suministro de agua caliente durante la operación de refrigeración realizada en al menos una de las unidades interiores, y para iniciar después la operación de calefacción; en donde el controlador está configurado además para transmitir a la totalidad de una o más unidades interiores en dicha operación de refrigeración una señal de parada para detener un ventilador dispuesto en cada unidad interior; y el controlador está configurado además para determinar el punto en el tiempo para reanudar dicha operación de refrigeración basándose en al menos una temperatura exterior y una temperatura objetivo de al menos una unidad interior en dicha operación de calefacción.
Con la configuración arriba indicada, el sistema puede reanudar la operación de refrigeración en un momento apropiado en función de la temperatura exterior y/o la temperatura objetivo de cualquier unidad interior. Por ejemplo, cuanto más baja es la temperatura objetivo de cualquier unidad interior, más corto es el período de tiempo de dicha operación de calefacción. En otro ejemplo, cuanto más alta es la temperatura exterior, más corto es el período de tiempo de dicha operación de calefacción. El período de duración de dicha operación de calefacción se limita de esta manera y, por lo tanto, se puede asegurar la comodidad del usuario.
El fondo es el siguiente. Cuando una válvula de expansión situada aguas abajo de una unidad interior se cierra completamente durante una operación de calefacción, una determinada cantidad de refrigerante permanece en la unidad interior. Esto provoca una falta de cantidad de refrigerante. En consecuencia, todas las válvulas de expansión correspondientes a todas las unidades interiores del sistema se mantienen ligeramente abiertas cuando el sistema cambia su operación de refrigeración a calefacción. Incluso una válvula de expansión de una unidad interior que está apagada también se mantiene ligeramente abierta. Esto significa que, durante la operación de calefacción después de la solicitud de agua caliente, se suministra refrigerante caliente a una unidad interior que se enciende para la operación de refrigeración interrumpida. Un viento cálido sale de una unidad interior de este tipo cuyo intercambiador de calor transfiere calor del refrigerante caliente al aire si un ventilador sigue funcionando. En consecuencia, el ventilador de dicha unidad interior se ha de detener para no dar salida a viento cálido. De este modo, la conformidad de los usuarios se puede garantizar al menos en un cierto nivel. En este caso, un sensor instalado dentro de la carcasa de cada unidad interior o sobre la misma no puede detectar con precisión la temperatura ambiente actual debido al calor irradiado por el intercambiador de calor. Dicho sensor a veces detecta la temperatura del intercambiador de calor dispuesto en la unidad interior. El punto en el tiempo para reanudar dicha operación de refrigeración no se puede determinar sobre la base de una salida de dicho sensor. El sistema arriba indicado resuelve este problema y determina el punto en el tiempo sin utilizar la temperatura ambiente actual.
De acuerdo con una realización preferida del sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente arriba mencionado, el controlador está configurado además para continuar dicha operación de refrigeración hasta recibir una señal de cada una de todas las unidades interiores en dicha operación de refrigeración, y para iniciar después dicha operación de calefacción; e indicando la señal que la temperatura ambiente actual ha alcanzado la temperatura objetivo de una unidad interior correspondiente.
Con la configuración arriba indicada, la operación de calefacción comienza solo cuando la temperatura ambiente actual de cada área ha alcanzado la temperatura objetivo. Cada zona corresponde a una unidad interior que realiza dicha operación de refrigeración. De este modo se puede asegurar aún más la comodidad del usuario para la operación de refrigeración.
Cada una de las unidades interiores en la operación de refrigeración transmite la señal al controlador cuando la temperatura ambiente actual ha alcanzado la temperatura objetivo en el área correspondiente. La temperatura ambiente actual puede ser detectada por un sensor dispuesto en cada área donde está instalada cada una de las unidades interiores. Dicho sensor constituye una parte de la unidad interior, pero no está situado necesariamente dentro de la carcasa de la unidad interior. El sensor puede estar dispuesto dentro, fuera o sobre la carcasa de la unidad interior. El sensor puede estar dispuesto dentro de un controlador de la unidad interior con el que un usuario opera la unidad interior. Se puede instalar un sensor de infrarrojos en el panel frontal de la carcasa de la unidad interior para detectar la temperatura del suelo en el área correspondiente como la temperatura ambiente actual, por ejemplo. Otro ejemplo del sensor es un sensor que está dispuesto de forma independiente fuera de la carcasa de la unidad interior correspondiente. Dicho sensor está dispuesto dentro del área correspondiente y está equipado con medios de comunicación para transmitir la temperatura detectada al controlador.
De acuerdo con otra realización preferida de cualquiera de los sistemas de aire acondicionado y suministro de agua caliente arriba mencionados, el controlador está configurado además para determinar el punto en el tiempo para reanudar dicha operación de refrigeración en función de la diferencia entre la temperatura exterior y cualquiera de temperaturas objetivo de una o más unidades interiores que intervenían en dicha operación de refrigeración.
Cualquiera de las temperaturas objetivo es, por ejemplo, la temperatura objetivo más baja entre las temperaturas objetivo de una o más unidades interiores que se encendieron para dicha operación de refrigeración en el momento en que se produjo la solicitud de agua caliente. Preferiblemente, el controlador reanuda dicha operación de refrigeración cuando la mayor diferencia entre la temperatura exterior y las temperaturas objetivo supera un valor umbral predeterminado.
Cuando un usuario baja la temperatura objetivo en cualquier área, es una indicación de que el usuario comienza a sentirse incómodo. Por lo tanto, la observación de las temperaturas objetivo actuales y las diferencias entre la temperatura exterior y las temperaturas objetivo permiten determinar cuándo se debe reanudar dicha operación de refrigeración.
Según otra realización preferida de cualquiera de los sistemas de aire acondicionado y suministro de agua caliente arriba mencionados, al menos una de las unidades interiores incluye un sensor dentro de su carcasa o sobre la misma, estando configurado el sensor para detectar una temperatura ambiente.
Dicho sensor dispuesto sobre la carcasa de una unidad interior o dentro de la misma no puede detectar con precisión la temperatura ambiente durante dicha operación de calefacción. No obstante, dicha operación de refrigeración se puede reanudar en un punto en el tiempo apropiado, ya que el tiempo de reanudación no depende de ninguna temperatura ambiente actual.
Breve descripción de los dibujos
La Figura 1 muestra un ejemplo de un circuito de refrigerante formado por un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente según una realización de la presente invención.
La Figura 2 muestra un diagrama de bloques que muestra funciones de un controlador exterior de la Figura 1.
La Figura 3 muestra una tabla de niveles almacenada en el controlador exterior de la Figura 1.
La Figura 4A muestra un ejemplo de una tabla de estado almacenada en el controlador exterior de la Figura 1. La Figura 4B muestra un ejemplo de una tabla de estado almacenada en el controlador interior de la Figura 1.
La Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra funciones de un controlador interior de la unidad interior de la Figura 1.
La Figura 6 muestra un ejemplo de un diagrama de tiempo para cambiar de una operación de refrigeración a una operación de calefacción desencadenada por una solicitud de agua caliente.
Las Figuras 7A y 7B muestran un ejemplo del proceso principal realizado por el controlador exterior de la Figura 1. La Figura 8 muestra un ejemplo del flujo del proceso de aumento durante el proceso principal de las Figuras 7A, 7B. La Figura 9 muestra un ejemplo del proceso principal realizado por el controlador interior de la Figura 1.
La Figura 10 muestra uno de los ejemplos de las ubicaciones en las que está dispuesto un sensor de temperatura. La Figura 11 muestra otro ejemplo de un circuito de refrigerante formado por un sistema de aire acondicionado y suministro de agua caliente según otra realización de la presente invención.
Descripción detallada de realizaciones preferidas
A continuación se describirá una realización preferida de la presente invención con referencia a los dibujos.
La Figura 1 muestra un ejemplo de circuito de refrigerante formado por un sistema 10 de aire acondicionado y suministro de agua caliente según una realización de la presente invención. Cabe señalar que la relación entre los tamaños de los componentes que se muestran en los dibujos adjuntos puede diferir de la relación entre los tamaños reales de los componentes.
Configuración del sistema 10
El sistema 10 se instala en un edificio tal como un apartamento, un hotel, un edificio de oficinas así como una casa para particulares. El sistema 10 está configurado para realizar selectivamente una operación de calefacción acompañada de un suministro de agua caliente y una operación de refrigeración. El sistema 10 realiza las operaciones de calefacción y refrigeración utilizando un mecanismo de bomba de calor que hace circular un refrigerante en el circuito de refrigerante.
El sistema 10 incluye una unidad exterior 110, al menos una o más unidades interiores 120a, 120b y una unidad 130 de suministro de agua caliente, que están conectadas entre sí. Cada una de las unidades interiores 120a, 120b y la unidad 130 de suministro de agua caliente están conectadas en paralelo a la unidad exterior 110 que sirve como unidad de fuente de calor. Aunque en la Figura 1 se muestran dos unidades interiores 120a, 120b, el número de unidades interiores no está particularmente limitado. En el sistema 10 pueden estar dispuestas solo una unidad interior 120 o una pluralidad de unidades interiores 120a, 120b, ... de la misma manera que la unidad interior 120a, 120b. La unidad exterior 110, las unidades interiores 120a, 120b y la unidad 130 de suministro de agua caliente están conectadas por una tubería principal 101 de gas y una tubería principal 102 de líquido. La tubería principal 101 de gas y la tubería principal 102 de líquido sirven como una tubería de refrigerante por la que fluye el refrigerante para circular en el circuito de refrigerante.
Además, una tubería 103 de agua está conectada a la unidad 130 de suministro de agua caliente para recibir agua fresca y suministrar agua caliente/fría a un circuito 104 de agua. El circuito 104 de agua está fuera del sistema 10. El circuito 104 de agua suministra agua fresca a la unidad 130 de suministro de agua caliente y guía el agua caliente/fría desde la unidad 130 de suministro de agua caliente a las áreas donde se usa el agua. La unidad 130 de suministro de agua caliente está configurada para calentar o enfriar el agua suministrada y almacenar el agua calentada o enfriada en un depósito 133 de agua.
Unidad exterior 110
La unidad exterior 110 realiza la operación de calefacción o la operación de refrigeración en el lado de la unidad exterior para suministrar energía de calefacción o energía de refrigeración a las unidades interiores 120a, 120b y la unidad 130 de suministro de agua caliente. La unidad exterior 110 incluye un compresor 111, una válvula 112 de conmutación, un intercambiador 113 de calor exterior, un acumulador 114 y un ventilador exterior 115.
Durante la operación de calefacción, la unidad exterior 110 forma un circuito de refrigerante para calefacción (en adelante, el circuito de calefacción) en el que el intercambiador 113 de calor exterior, la válvula 112 de conmutación, el acumulador 114, el compresor 111 y la válvula 112 de conmutación están conectados secuencialmente en este orden desde el lado de la tubería principal 102 de líquido hacia la tubería principal 101 de gas.
Durante la operación de refrigeración, la unidad exterior 110 forma un circuito de refrigerante para refrigeración (en adelante, el circuito de refrigeración) en el que la válvula 112 de conmutación, el acumulador 114, el compresor 111, la válvula 112 de conmutación y el intercambiador 113 de calor exterior están conectados secuencialmente en este orden desde el lado de la tubería principal 101 de gas hacia la tubería principal 102 de líquido.
El compresor 111 está configurado para aspirar y comprimir el refrigerante a un estado de alta temperatura y alta presión. El compresor 111 no se limita a un tipo particular de compresor. Por ejemplo, el compresor 111 puede ser un compresor alternativo, un compresor rotatorio, un compresor scroll y un compresor helicoidal. Preferiblemente, el compresor 111 es de un tipo cuya velocidad de rotación se puede controlar de forma variable, por ejemplo, mediante un inversor.
La válvula 112 de conmutación está configurada para conmutar el flujo de refrigerante de acuerdo con una operación solicitada, es decir, una operación de calefacción o de refrigeración. La válvula 112 de conmutación está configurada para conmutar el circuito de refrigerante entre el circuito de calefacción y el circuito de refrigeración.
El intercambiador 113 de calor exterior está configurado para funcionar como un condensador durante la operación de refrigeración y como un evaporador durante la operación de calefacción. El intercambiador 113 de calor exterior intercambia calor con el aire enviado desde el ventilador exterior 115 para condensar o evaporar el refrigerante que fluye por el mismo. La cantidad de intercambio de calor del intercambiador 113 de calor exterior se puede controlar, por ejemplo, variando la velocidad de rotación del ventilador exterior 115.
El acumulador 114 está dispuesto en el lado de aspiración del compresor 111 y está configurado para almacenar el exceso de refrigerante. El acumulador 114 puede ser cualquier recipiente para almacenar el exceso de refrigerante.
El ventilador exterior 115 está dispuesto cerca del intercambiador 113 de calor exterior para enviar viento hacia el intercambiador 113 de calor exterior. Preferiblemente, el nivel de viento del ventilador exterior 115 es variable, por ejemplo, cambiando la velocidad de rotación del motor correspondiente.
Unidad interior 120a, 120b
A continuación se explican la configuración y la función comunes entre las unidades interiores 120a, 120b. Por lo tanto, la explicación sobre una unidad interior es aplicable a otra unidad interior y viceversa.
La unidad interior 120a tiene la función de recibir energía de calefacción o energía de refrigeración de la unidad exterior 110 para realizar la operación de calefacción o la operación de refrigeración en cada lado de la unidad interior. La unidad interior 120a incluye un intercambiador 121a de calor interior y una válvula 122a de expansión, que están conectados en serie entre sí. Además, cerca del intercambiador 121 de calor interior está dispuesto un ventilador interior 123a para enviar aire caliente o frío desde la unidad interior 120a.
El intercambiador 121 de calor interior está configurado para funcionar como un condensador durante la operación de calefacción y para funcionar como un evaporador durante la operación de refrigeración. El intercambiador 121 de calor interior transfiere calor del refrigerante que fluye por el mismo al aire suministrado por el ventilador interior 123a para condensar o evaporar el refrigerante.
La válvula 122 de expansión está configurada para reducir la presión del refrigerante y expandir el refrigerante. Es preferible que el grado de apertura de la válvula 122 de expansión sea controlable de forma variable. Algunos ejemplos de estas válvulas incluyen medios precisos de control de flujo, como una válvula de expansión electrónica, y medios económicos de control de flujo de refrigerante, como un tubo capilar.
El ventilador interior 123a está dispuesto cerca del intercambiador 121 de calor interior para enviar viento cálido o frío desde la unidad interior 120a e introducir aire desde el exterior al interior de una carcasa (no mostrada) de la unidad interior 120a. Preferiblemente, el nivel de viento del ventilador interior 123a es variable, por ejemplo, cambiando la velocidad de rotación del motor correspondiente.
Unidad 130 de suministro de agua caliente
La unidad 130 de suministro de agua caliente tiene la función de transferir energía de calefacción o energía de refrigeración desde la unidad exterior 110 al agua para realizar la operación de calefacción o la operación de refrigeración en la misma. La unidad 130 de suministro de agua caliente incluye un intercambiador 131 de calor de agua interior, una válvula 132 de expansión y un depósito 133 de agua caliente. Cabe señalar que, aunque en la Figura 1 solo se muestra una unidad 130 de suministro de agua caliente, el número de unidades de suministro de agua caliente no está particularmente limitado y se pueden disponer dos o más unidades de suministro de agua caliente dentro del sistema 10 de la misma manera que la unidad 130 de suministro de agua caliente.
El intercambiador 131 de calor de agua interior está dispuesto dentro del espacio definido por el depósito 133 de agua de manera que el intercambiador 131 de calor de agua interior transfiere calor del refrigerante que fluye en el mismo al agua almacenada en el depósito 133 de agua. El agua calentada o enfriada por el intercambiador 131 de calor de agua interior se suministra al circuito 104 de agua.
La válvula 132 de expansión en la unidad 130 de suministro de agua caliente tiene la misma función que la válvula 122a de expansión en la unidad interior 120a.
El depósito 133 de agua almacena agua. Preferiblemente, el depósito 133 de agua almacena agua caliente para uso doméstico en una cocina, baño y similares. El depósito 133 de agua aísla térmicamente del exterior el agua almacenada en el mismo. El agua caliente en el depósito 133 de agua se mantiene preferiblemente a una temperatura objetivo establecida por un usuario, que se explicará más adelante.
Preferiblemente está dispuesto un sensor (no mostrado) para detectar datos de estado del agua almacenada en el depósito 133 de agua. Los datos de estado del agua almacenada incluyen, por ejemplo, la temperatura del agua y/o la cantidad de agua. El sensor puede estar dispuesto dentro del espacio del depósito 133 de agua, en la superficie exterior del depósito 133 de agua y/o en la salida del depósito 133 de agua.
Como se ha descrito anteriormente, en el sistema 10, el compresor 111, la válvula 112 de conmutación, el intercambiador 121a de calor interior, la válvula 122a de expansión y el intercambiador 113 de calor exterior están conectados en serie entre sí. Asimismo, el compresor 111, la válvula 112 de conmutación, el intercambiador 131 de calor de agua interior, la válvula 132 de expansión y el intercambiador 113 de calor exterior están conectados en serie entre sí. Además, el intercambiador 121a de calor interior y el intercambiador 131 de calor de agua interior están conectados en paralelo con respecto al intercambiador 113 de calor exterior. De este modo se forma el circuito de refrigeración para hacer circular el refrigerante.
Aunque no se ilustra en la Figura 1, el sistema 10 puede incluir además un sensor que detecta la presión de descarga del refrigerante, un sensor que detecta la presión de aspiración del refrigerante, un sensor que detecta la temperatura de descarga del refrigerante, un sensor que detecta la temperatura de aspiración del refrigerante, sensores que detectan las temperaturas del refrigerante que entra y sale del intercambiador 113 de calor exterior, un sensor que detecta la temperatura del aire exterior que entra en la unidad exterior 110, sensores que detectan las temperaturas del refrigerante que entra y que sale del intercambiador 121 de calor interior, y un sensor que detecta la temperatura del agua almacenada en el depósito 133 de agua caliente. La información de medición obtenida por estos diversos sensores se transmite a un controlador 100, 200, 300, que se explicará más tarde, y se utiliza para controlar componentes en el sistema 10.
Operaciones de calefacción y refrigeración.
Durante la operación de refrigeración, la unidad exterior 110 y al menos una de las unidades interiores 120a realizan la operación de refrigeración. Durante la operación de calefacción, la unidad exterior 110 y al menos la unidad 130 de suministro de agua caliente realizan la operación de calefacción. El controlador 100, 200, 300 del sistema 10, que se explicará más adelante, controla los componentes relevantes del sistema 10 para realizar las siguientes operaciones.
Operación de calefacción
El sistema 10 se controla durante la operación de calefacción para realizar la función indicada más abajo. El compresor 111 aspira un gas refrigerante a baja presión. El refrigerante se comprime a un estado de alta temperatura y alta presión en el compresor 111, se descarga desde el mismo, pasa a través de la válvula 112 de conmutación y sale de la unidad exterior 110 a través de la tubería principal 101 de gas. Luego, el gas refrigerante a alta presión que ha salido de la unidad exterior 110 fluye hacia la unidad interior 120 y la unidad 130 de suministro de agua caliente. El refrigerante que ha entrado en la unidad interior 120 entra en el intercambiador 121 de calor interior. El refrigerante que ha entrado en la unidad 130 de suministro de agua caliente entra en el intercambiador 131 de calor de agua interior. El gas refrigerante a alta presión se condensa en el intercambiador 121 de calor interior, se convierte en un refrigerante líquido a presión, y sale del intercambiador 121 de calor interior. Asimismo, el gas refrigerante a alta presión se convierte en refrigerante líquido a alta presión en el intercambiador 131 de calor de agua interior, y sale del mismo.
El refrigerante líquido a alta presión procedente del intercambiador 121 de calor interior se somete a una reducción de presión por medio de la válvula 122 de expansión y se convierte en un refrigerante líquido gaseoso bifásico a baja presión que sale de la unidad interior 120 a través de la tubería principal 102 de líquido. Del mismo modo, el refrigerante a alta presión del intercambiador 131 de calor de agua interior se convierte en un refrigerante líquido gaseoso bifásico a baja presión o refrigerante líquido a baja presión que sale de la unidad 130 de suministro de agua caliente a través de la tubería principal 102 de líquido. Luego, el refrigerante a baja presión entra en el intercambiador 113 de calor exterior, intercambia calor con el aire suministrado desde el ventilador exterior 115, se convierte en un refrigerante gaseoso a baja presión y sale del intercambiador 113 de calor exterior. El refrigerante que ha salido del intercambiador 113 de calor exterior pasa a través de la válvula 112 de conmutación y el acumulador 114, y es aspirado de nuevo al interior del compresor 111.
Operación de refrigeración
El sistema 10 se controla durante la operación de refrigeración para realizar la función indicada más abajo. El refrigerante gaseoso a baja presión se aspira al interior del compresor 111. El refrigerante se comprime a un estado de alta temperatura y alta presión en el compresor 111, y se descarga del mismo. El refrigerante a alta temperatura y alta presión entra en el intercambiador 113 de calor exterior a través de la válvula 112 de conmutación. El refrigerante gaseoso a alta presión que ha entrado en el intercambiador 113 de calor exterior intercambia calor con el aire suministrado por el ventilador exterior 115 y se convierte en un refrigerante líquido a alta presión. El refrigerante líquido a alta presión sale de la unidad exterior 110 a través de la tubería principal 102 de líquido y luego fluye hacia al menos una unidad interior 120a. El refrigerante que ha fluido hacia la unidad interior 120a se somete a una reducción de presión por medio de la válvula 122a de expansión para convertirse en un refrigerante líquido gaseoso bifásico a baja presión o un refrigerante líquido a baja presión. Luego, el refrigerante fluye hacia el intercambiador 121 de calor interior.
El refrigerante a baja presión que ha entrado en el intercambiador 121 de calor interior se evapora en el intercambiador 121 de calor interior y se convierte en un refrigerante gaseoso a baja presión, y sale del intercambiador 121 de calor interior. El refrigerante gaseoso a baja presión que ha salido del intercambiador 121 de calor interior entra en la unidad exterior 110 a través de la tubería principal 101 de gas. El refrigerante gaseoso a baja presión que ha entrado en la unidad exterior 110 pasa a través de la válvula 112 de conmutación y el acumulador 114, y es aspirado de nuevo al interior del compresor 111. Lo mismo puede aplicarse cuando se suministra refrigerante a baja presión a la unidad 130 de suministro de agua caliente.
Controlador
La Figura 1 muestra que el sistema 10 incluye un controlador exterior 100, dos controladores interiores 200 correspondientes a cada unidad interior 120a, 120b, respectivamente, y un controlador 300 de suministro de agua caliente. El controlador exterior 100, los controladores interiores 200 y el controlador 300 de suministro de agua caliente constituyen un controlador que está configurado para controlar la operación completa del sistema 10. La ubicación de cada controlador 100, 200, 300 y la distribución de funciones de cada controlador 100, 200, 300 no están limitadas siempre que puedan comunicarse entre sí y con los dispositivos de medición del sistema 10. Por ejemplo, todos los controladores pueden centralizarse en un controlador y disponerse en la unidad exterior 110. En otra realización, las funciones del controlador exterior 100 y cada controlador interior 200 se distribuyen entre los mismos de manera diferente a la presente realización.
El controlador exterior 100, los controladores interiores 200 y el controlador 300 de suministro de agua caliente se transmiten información entre sí por medios de comunicación inalámbrica o por cable. En la presente realización, el controlador exterior 100 informa de la operación actual en un intervalo de tiempo predeterminado al controlador interior 200 de cada unidad interior 120a, 120b que está encendida y al controlador 300 de suministro de agua caliente. Un controlador interior 200 de una unidad interior 120a, 120b encendida transmite su estado actual al controlador exterior 100 en un intervalo de tiempo predeterminado. El controlador 300 de suministro de agua caliente está configurado para enviar una solicitud de suministro de agua caliente al controlador exterior 100.
Controlador exterior 100
El controlador exterior 100 está configurado para controlar la presión y la temperatura del refrigerante en la unidad exterior 110. El controlador exterior 100 está configurado además para controlar la frecuencia del compresor 111, la válvula 112 de conmutación y la velocidad de rotación del ventilador exterior 115.
Controlador interior 200
Cada unidad interior 120a, 120b tiene un controlador interior 200. A continuación se explica el controlador 200 de unidad interior de la unidad interior 120a a modo de ejemplo. La misma explicación es aplicable al controlador interior 200 de cualquier otra unidad interior 120b en el sistema 10.
El controlador interior 200 está configurado para controlar el grado de sobrecalentamiento de la unidad interior 120a durante la operación de refrigeración y controlar el grado de subenfriamiento de la unidad interior 120a durante la operación de calefacción. El controlador interior 200 está configurado para controlar la velocidad de rotación del ventilador interior 123a. El controlador interior 200 está configurado para controlar el grado de apertura de la válvula 122a de expansión.
Controlador 300 de suministro de agua caliente
El controlador 300 de suministro de agua caliente está configurado para controlar el grado de subenfriamiento de la unidad 130 de suministro de agua caliente durante la operación de calefacción. El controlador 300 de suministro de agua caliente está configurado para controlar el grado de apertura de la válvula 132 de expansión. El controlador de suministro de agua caliente está configurado para controlar una válvula, una bomba o similar. Aunque no se muestra en la Figura 1, los componentes están dispuestos en la unidad 130 de suministro de agua caliente para controlar el caudal de agua.
El controlador 300 de suministro de agua caliente está configurado para enviar una solicitud de suministro de agua caliente (en adelante, solicitud de agua caliente) al controlador exterior 100. El controlador de suministro de agua caliente envía la solicitud de agua caliente de acuerdo con, por ejemplo, la temperatura y/o la cantidad de agua almacenada en el depósito 133 de agua, y/o una hora del día.
Preferiblemente, el controlador 300 de suministro de agua caliente monitoriza la temperatura del agua caliente almacenada en el depósito 133 de agua caliente. Cuando determina que la temperatura actual del agua está por debajo de una temperatura objetivo establecida por un usuario o por debajo de una temperatura umbral calculada a partir del objetivo temperatura, el controlador 300 de suministro de agua caliente envía la solicitud de agua caliente. De ese modo, el agua caliente almacenada en el depósito 133 de agua caliente se mantiene constantemente a la temperatura objetivo.
Operación para reanudar una operación de refrigeración después de una operación de calefacción
Además de las funciones arriba mencionadas, el controlador 100, 200, 300 determina si la solicitud de agua caliente se ha producido durante una operación de refrigeración en al menos una unidad interior 120a. En caso afirmativo, el controlador 100, 200, 300 inicia la operación de calefacción y determina el punto en el tiempo para reanudar la operación de refrigeración basándose en una temperatura exterior y/o una temperatura objetivo de al menos una unidad interior. Por lo tanto, el período de duración de la operación de calefacción se limita de esta manera, y se puede garantizar la comodidad de los usuarios.
A continuación se explican con más detalle las funciones del controlador exterior 100 y el controlador interior 200.
Controlador exterior 100
La Figura 2 es un diagrama de bloques que muestra funciones del controlador exterior 100. El controlador exterior 100 tiene una unidad 101 de operación, un receptor 102, una unidad 103 de actualización, una memoria 104, una unidad 105 de compresor, una unidad 106 de apagado térmico, una unidad 107 de ventilador y una unidad 108 de válvula.
La unidad 101 de operación controla la operación de calefacción y la operación de refrigeración arriba mencionadas.
La unidad 101 de operación está configurada además para monitorizar la solicitud de agua caliente del controlador 300 de suministro de agua caliente. La unidad 101 de operación está configurada para determinar si la solicitud de agua caliente se ha producido durante una operación de refrigeración en al menos una unidad interior 120a. En caso afirmativo, la unidad 101 de operación está configurada para detener la operación de refrigeración, cambiar el circuito de refrigeración al circuito de calefacción e iniciar la operación de calefacción.
La unidad 101 de operación está configurada además para transmitir a todas las unidades interiores 120a, 120b en la operación de refrigeración una señal de parada de ventilador para detener el ventilador interior 123a, 123b dispuesto en cada unidad interior. En consecuencia, la unidad 101 de operación está configurada para dar instrucciones a la unidad 107 de ventilador para que transmita una orden de parada de ventilador a todas las unidades interiores que están encendidas para la operación de refrigeración. La orden de parada de ventilador es una orden para detener un ventilador interior dispuesto en una unidad interior. La unidad 107 de ventilador crea y transmite una orden para controlar un ventilador interior dispuesto en cada unidad interior de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación. Preferiblemente, la orden de parada de ventilador se transmite antes de que comience la operación de calefacción. Más preferiblemente, la orden de parada de ventilador se transmite sustancialmente al mismo tiempo que se detiene la operación de refrigeración. Por lo tanto, no sale viento cálido de una unidad interior que estaba encendida para la operación de refrigeración.
La unidad 101 de operación está configurada además para determinar el punto en el tiempo para reanudar la operación de refrigeración sobre la base de al menos una temperatura exterior y una temperatura objetivo de al menos una unidad interior en la operación de calefacción. Preferiblemente, la unidad 101 de operación reanuda la operación de refrigeración cuando el mayor valor absoluto de una diferencia entre la temperatura exterior y cualquiera de las temperaturas objetivo supera un valor umbral predeterminado. Como se explica más adelante, el controlador exterior 100 recibe y almacena en la memoria 104 las temperaturas objetivo de todas las unidades interiores 120a, 120b en funcionamiento. De este modo, el sistema puede reanudar la operación de refrigeración en un momento adecuado en función de la temperatura exterior y/o la temperatura objetivo de cualquier unidad interior. El período de duración de la operación de calefacción se limita de esta manera y, por lo tanto, se puede garantizar la comodidad del usuario.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación continúa la operación de refrigeración después de que se haya producido la solicitud de agua caliente. La unidad 101 de operación preferiblemente está configurada para determinar si se satisface una condición predeterminada mientras continúa la operación de refrigeración después de la solicitud de agua caliente. Si se satisface, la unidad 101 de operación deja de realizar la operación de refrigeración y comienza una operación de calefacción. Los detalles de la condición para detener la operación de refrigeración se explicarán más adelante. En consecuencia, la operación de refrigeración en la unidad interior 120a no se interrumpe inmediatamente por la demanda de agua caliente. El área en la que la unidad interior 120a está realizando la operación de refrigeración se enfría aún más incluso después de la solicitud de agua caliente. Por lo tanto, se puede garantizar la comodidad de los usuarios en el área durante un tiempo, incluso después de que se detenga la operación de refrigeración.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada además para detener el compresor 111 y un ventilador interior de cada unidad interior en la operación de refrigeración sustancialmente al mismo tiempo. En consecuencia, la unidad 101 de operación preferiblemente está configurada además para dar instrucciones a la unidad 107 de ventilador y a la unidad 105 de compresor para que transmitan la orden de parada de ventilador y la orden de parada de compresor, respectivamente, sustancialmente al mismo tiempo. La orden de parada de compresor es una orden para detener un motor para accionar el compresor 111. La unidad 105 de compresor crea y emite una orden para controlar el compresor 111 de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada además para mantener las válvulas interiores de todas las unidades interiores 120a, 120b en un grado de apertura predeterminado durante la operación de calefacción. La unidad 101 de operación preferiblemente está configurada para dar instrucciones a la unidad 108 de válvula para que transmita una orden de válvula a todas las unidades interiores 120a, 120b. La orden de válvula es una orden para mantener cada válvula 122a, 122b de expansión de cada unidad interior en un grado de apertura predeterminado. La unidad 108 de válvula crea y transmite la orden de válvula de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación.
En la Figura 6, que se explicará más adelante, se muestra un ejemplo preferible del punto en el tiempo para transmitir la orden de parada de ventilador, la orden de parada de compresor y la orden de válvula.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada además para aumentar la potencia de la operación de refrigeración que se realiza después de que se haya producido la solicitud de agua caliente y antes de que comience la operación de calefacción. Los detalles para aumentar la potencia de la operación de refrigeración se explicarán más adelante.
El receptor 102 está configurado para recibir una "Señal de solicitud" de cada unidad interior 120a, 120b en un intervalo de tiempo predeterminado. El receptor 102 está configurado además para recibir la información de medición, tal como la temperatura exterior detectada por un sensor 310.
La "Señal de solicitud" incluye una identificación de una unidad interior y preferiblemente el estado actual de la unidad interior. Un ejemplo del estado actual es cualquiera o una combinación de: ENCENDIDO/APAGADO, la operación para la cual se enciende la unidad interior, una temperatura ambiente objetivo, una temperatura ambiente actual, un nivel de viento y un "Nivel de solicitud".
El "Nivel de solicitud" indica un cambio requerido en la potencia de una operación de refrigeración. El "Nivel de solicitud" se expresa, por ejemplo, mediante un valor numérico que corresponde a un ancho de paso predeterminado para aumentar/disminuir la frecuencia de rotación del compresor 111. La unidad 101 de operación determina, en función del "Nivel de solicitud", cuánto se debe aumentar o disminuir la frecuencia de rotación del compresor 111.
La unidad 103 de actualización está configurada para actualizar los datos almacenados en la memoria 104 de acuerdo con los datos recibidos.
La memoria 104 almacena una tabla de estado y una tabla de niveles. El contenido de cada tabla se explicará más adelante.
La unidad 105 de compresor crea una orden para controlar la frecuencia de rotación del compresor 111 de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación y envía la orden creada al controlador del motor del compresor 111.
La unidad 106 de apagado térmico crea una orden para cambiar una temperatura de "Apagado térmico" en una unidad interior y transmite la orden a una o más unidades interiores relevantes de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación.
Cuando la temperatura ambiente actual en un área de una unidad interior correspondiente ha alcanzado su temperatura de "Apagado térmico", la unidad interior pasa al estado de "Apagado térmico". Esto significa que la unidad interior deja de realizar la operación de refrigeración al cerrar completamente la válvula de expansión correspondiente. Una temperatura de "Apagado térmico" de una unidad interior es inferior a una temperatura objetivo de la unidad interior para una operación de refrigeración. Una temperatura de "Apagado térmico" de una unidad interior es más alta que una temperatura objetivo de la unidad interior para una operación de calefacción. La diferencia entre el "Apagado térmico" y las temperaturas objetivo es, por ejemplo, de 1 a 3 grados. Es preferible que la diferencia entre el "Apagado térmico" y la temperatura objetivo sea mayor para la operación de refrigeración después de que se produzca la solicitud de agua caliente que para una operación de refrigeración normal. El detalle se explicará más adelante en "Aumento de la potencia de la operación de refrigeración".
La unidad 107 de ventilador crea una orden para cambiar la frecuencia de rotación de un ventilador interior y transmite la orden a una o más unidades interiores relevantes de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación.
La unidad 108 de válvula crea una orden para cambiar el grado de apertura de una válvula de expansión de una unidad interior y transmite la orden a una o más unidades interiores relevantes de acuerdo con las instrucciones de la unidad 101 de operación.
Tabla de niveles en la memoria 104 del controlador exterior 100
La Figura 3 muestra una tabla de niveles almacenada en la memoria 104 del controlador exterior 100. La tabla de niveles asocia un valor numérico correspondiente a cada nivel de solicitud con un ancho de paso para aumentar o disminuir la frecuencia de rotación del compresor 111. Cada valor del ancho de paso corresponde a un cambio predeterminado en la frecuencia de rotación del compresor 111.
El "Nivel de solicitud 0" indica que la temperatura ambiente ha alcanzado la temperatura de apagado térmico de un área correspondiente. En otras palabras, el "Nivel de solicitud 0" indica que la unidad interior en el área correspondiente ha pasado al estado de "Apagado térmico". Dicha unidad interior no solicita ningún cambio en la frecuencia de rotación del compresor 111. Los "Niveles de solicitud 1, 2 y 3" indican que la potencia de la operación actual debe reducirse. Los "Niveles de solicitud 4, 5 y 6" indican que se debe aumentar la potencia de la operación actual.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para elegir un "Nivel de solicitud" que tenga el mayor valor absoluto para cambiar la frecuencia de rotación del compresor 111.
Tabla de estado en la memoria 104
La Figura 4A muestra un ejemplo de una tabla de estado almacenada en la memoria 104 del controlador exterior 100. La tabla de estado almacena "área", "Nivel de solicitud", "estado de operación", "temperatura objetivo", "nivel de viento" y "temperatura actual" asociados entre sí.
El "Nivel de solicitud" es tal como se ha explicado más arriba. El "área" corresponde a un área e identifica una unidad interior instalada en el área. El estado de operación indica si la unidad interior está encendida o apagada, y la operación para la que se enciende la unidad interior. La temperatura objetivo indica una temperatura que debe alcanzar la temperatura ambiente del área de la unidad interior correspondiente. El nivel de viento indica el nivel de la frecuencia de rotación del ventilador interior. La temperatura actual indica la temperatura actual del área de la unidad interior.
El "Nivel de solicitud 0" significa que la unidad interior ha pasado al estado de "Apagado térmico". En la Figura 4A, la unidad interior en el "área 1" está encendida para una operación de refrigeración y ya ha pasado al estado de "Apagado térmico". Por otro lado, las unidades interiores en el "área 2" y "área 3" están encendidas para la operación de refrigeración, pero aún no han pasado al estado de "Apagado térmico", ya que cada "Nivel de solicitud" es mayor que cero.
Condición predeterminada para detener la operación de refrigeración
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para continuar la operación de refrigeración después de recibir la solicitud de agua caliente. La unidad 101 de operación continúa la operación de refrigeración hasta que recibe una "Señal de solicitud" con el "Nivel de solicitud 0" de cada una de todas las unidades interiores en la operación de refrigeración, y comienza la operación de calefacción. La "Señal de solicitud" que tiene el "Nivel de solicitud 0" indica que la unidad interior ha pasado al estado de "Apagado térmico". La unidad 101 de operación detiene la operación de refrigeración después de recibir la "Señal de solicitud" con el "Nivel de solicitud 0" de todas las unidades interiores que están encendidas para la operación de refrigeración. De este modo se puede asegurar aún más la comodidad del usuario para la operación de refrigeración.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para continuar la operación de refrigeración hasta que haya pasado un período de tiempo P1 predeterminado desde la solicitud de agua caliente. La unidad 101 de operación está configurada para detener la operación de refrigeración después de que haya pasado el período de tiempo P1 desde la solicitud de agua caliente.
Preferiblemente, la unidad 101 de operación adopta cualquiera de las condiciones arriba mencionadas o una combinación de las mismas para detener la operación de refrigeración.
Aumento de la potencia de la operación de refrigeración
Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para aumentar la potencia de la operación de refrigeración antes de iniciar la operación de calefacción. A continuación se explican ejemplos preferibles para aumentar la potencia.
Ejemplo 1: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para realizar, después de que se haya producido la solicitud de agua caliente y antes de que comience la operación de calefacción, la operación de refrigeración en todas las unidades interiores que ya están encendidas para la operación de refrigeración en el momento en que se produce la demanda de agua caliente.
En esta solicitud, una "unidad interior que está encendida para la operación de refrigeración" es una unidad interior que ha pasado al estado de “Apagado térmico" o una unidad interior que está realizando la operación de refrigeración. Una "unidad interior en la operación de refrigeración" significa lo mismo que una "unidad interior que está encendida para la operación de refrigeración".
Incluso si todas las unidades interiores en la operación de refrigeración ya han pasado al estado de “Apagado térmico" cuando se ha producido la solicitud de agua caliente, las unidades interiores preferiblemente son forzadas a realizar la operación de refrigeración. Por lo tanto, se fuerza la realización de la operación de refrigeración en el área de estado de Apagado térmico y la potencia de la operación de refrigeración aumenta. Si una de las unidades interiores en la operación de refrigeración todavía está realizando la operación de refrigeración mientras que las otras han pasado al estado de “Apagado térmico" cuando se ha producido la solicitud de agua caliente, estas últimas unidades interiores son forzadas a realizar la operación de refrigeración.
Ejemplo 2: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para realizar la operación de refrigeración en todas las unidades interiores 120a, 120b después de que se haya producido la solicitud de agua caliente y antes de que comience la operación de calefacción.
Incluso si solo se enciende la unidad interior 120a para la operación de refrigeración y la unidad interior 120b está apagada, no solo la unidad interior 120a sino también la unidad interior 120b son forzadas a realizar la operación de refrigeración. Como se ha mencionado más arriba, si la unidad interior 120a está encendida y ya ha pasado al estado de “Apagado térmico", también es forzada a realizar la operación de refrigeración. Por lo tanto, todas las unidades interiores del sistema 10 son forzadas a realizar la operación de refrigeración y la potencia de la operación de refrigeración aumenta. La unidad interior 120b, que previamente estaba apagada en el momento de la solicitud de agua caliente, es forzada a realizar una operación de refrigeración en el área correspondiente. En consecuencia, la conformidad del usuario se puede garantizar en cualquier área incluso después de que la operación de refrigeración ya se haya detenido y la operación de calefacción haya comenzado.
Ejemplo 3: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para dar instrucciones a la unidad 105 de compresor para que emita, durante la operación de refrigeración y después de que se haya producido la solicitud de agua caliente, una orden para aumentar la frecuencia de rotación de la misma. Preferiblemente, la unidad 101 de operación almacena un valor predeterminado para aumentar la magnitud de la frecuencia de rotación. La unidad 105 de compresor crea una orden basada en las instrucciones de la unidad 101 de operación y envía la orden al controlador del motor del compresor 111.
Ejemplo 4: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para dar instrucciones a la unidad 106 de apagado térmico para que transmita, durante la operación de refrigeración y después de que se haya producido la solicitud, una orden para bajar la temperatura de apagado térmico de cada unidad interior que realiza la operación de refrigeración. Preferiblemente, las instrucciones especifican la magnitud de cambio en la temperatura de apagado térmico en función de cada temperatura objetivo de la unidad interior correspondiente. Alternativamente, la unidad 101 de operación preferiblemente reduce la temperatura de apagado térmico en un valor predeterminado. Dicho valor predeterminado es preferiblemente mayor que otro valor predeterminado para establecer la temperatura de apagado térmico durante una operación de refrigeración normal que no sea una operación para aumentar la potencia de la operación de refrigeración ante la demanda de agua caliente. Por ejemplo, la unidad 101 de operación establece la temperatura de apagado térmico a una temperatura dos grados más baja que la temperatura objetivo cuando aumenta la potencia de la operación de refrigeración ante la solicitud de agua caliente. De lo contrario, la temperatura de apagado térmico se establece en una temperatura un grado más baja que la temperatura objetivo. Preferiblemente, la unidad 106 de apagado térmico transmite la orden a todas las unidades interiores que están realizando la operación de refrigeración.
Ejemplo 5: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para dar instrucciones a la unidad 107 de ventilador para que transmita, durante la operación de refrigeración y después de que se haya producido la solicitud, una orden para indicar un aumento de la frecuencia de rotación de cada unidad interior que realiza la operación de refrigeración. Preferiblemente, las instrucciones especifican la magnitud del aumento de la frecuencia de rotación basándose, por ejemplo, en la temperatura exterior, un valor predeterminado de la magnitud del aumento, una diferencia entre la temperatura ambiente actual y una temperatura objetivo. La unidad 107 de ventilador crea la orden de acuerdo con las instrucciones y transmite la orden a todas las unidades interiores que están realizando la operación de refrigeración.
Ejemplo 6: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para dar instrucciones a la unidad 108 de válvula para que transmita a todas las unidades interiores 120a en la operación de refrigeración, durante la operación de refrigeración y después de que se haya producido la solicitud, una orden para disminuir el grado de apertura de cada válvula 122a de expansión. Preferiblemente, las instrucciones identifican el grado de apertura de cada válvula de expansión o una magnitud de cambio en el grado de apertura. La unidad 108 de válvula crea la orden de acuerdo con las instrucciones y transmite la orden a todas las unidades interiores que están realizando la operación de refrigeración.
Ejemplo 7: Preferiblemente, la unidad 101 de operación está configurada para dar instrucciones a la unidad 105 de compresor para que cree y emita una orden al compresor 111 durante la operación de refrigeración y después de que se haya producido la solicitud. Las instrucciones especifican la magnitud del aumento de la frecuencia de rotación del compresor 111 en un valor predeterminado que es independiente de cada "Nivel de solicitud" almacenado en la tabla de estado en la memoria 104. En otras palabras, incluso en caso de que ninguna de las unidades interiores que están encendidas para la operación de refrigeración transmita un "Nivel de solicitud" para aumentar la potencia de la operación de refrigeración, la frecuencia de rotación del compresor 111 aumenta. Por lo tanto, se fuerza el aumento de la potencia de la operación de refrigeración.
La unidad 101 de operación puede realizar cualquiera o cualquier combinación de los ejemplos arriba mencionados para aumentar la potencia de la operación de refrigeración.
Controlador interior 200
La Figura 5 es un diagrama de bloques que muestra las funciones del controlador interior 200 de la unidad interior 120a. La siguiente explicación es aplicable a otras unidades interiores. El controlador interior 200 tiene una unidad 201 de operación, un receptor 202, una unidad 203 de actualización, una memoria 204, una unidad 205 de solicitud, una unidad 206 de ventilador y una unidad 207 de válvula.
La unidad 201 de operación controla la operación de calefacción y la operación de refrigeración arriba mencionadas.
El receptor 202 recibe órdenes del controlador exterior 100. El receptor 202 recibe entradas del dispositivo de entrada (no mostrado) para controlar la unidad interior 120a. El receptor 202 recibe una temperatura ambiente actual detectada por un sensor 320.
La unidad 203 de actualización actualiza una tabla de estado almacenada en la memoria 204 en función de los datos recibidos por el receptor 202. La Figura 5B muestra la tabla de estado almacenada en la memoria 204 del controlador interior 200. La tabla de estado almacena la temperatura de apagado térmico además de los datos almacenados en la tabla de estado en la memoria 104 del controlador exterior 100. La explicación de los datos almacenados en el controlador exterior 100 es aplicable a los datos comunes almacenados en el controlador interior 200.
La unidad 205 de solicitud crea la "Señal de solicitud" sobre la base de datos almacenados en la tabla de estado. La unidad 205 de solicitud transmite la "Señal de solicitud" al controlador exterior 100 en el intervalo de tiempo predeterminado. La "Señal de solicitud" incluye, como se ha explicado más arriba, una identificación de una unidad interior y, preferiblemente, el estado actual de la unidad interior.
La unidad 206 de ventilador envía una señal a un controlador del motor del ventilador interior 123a correspondiente para detener el motor de acuerdo con la orden de parada de ventilador del controlador exterior 100. La unidad 206 de ventilador envía una señal correspondiente al controlador del motor del ventilador interior 123a para cambiar la frecuencia de rotación del motor de acuerdo con una entrada del dispositivo de entrada.
La unidad 207 de válvula controla el grado de apertura de la válvula 122a de expansión de acuerdo con las instrucciones de la unidad 201 de operación. Además, la unidad 207 de válvula envía una señal a la válvula 122a de expansión correspondiente para cambiar el grado de apertura de la válvula 122a de expansión de acuerdo con los datos recibidos por el receptor 202. Los datos recibidos son, por ejemplo, la orden enviada desde el controlador exterior 200 para designar un grado de apertura específico.
La Figura 10 muestra uno de los ejemplos de las ubicaciones en las que se dispone el sensor 320. En este ejemplo, el sensor 320 está dispuesto directamente sobre la carcasa de la unidad interior. Dicho sensor 320 dispuesto dentro de la carcasa de la unidad interior o sobre la misma no puede detectar con precisión una temperatura ambiente actual durante la operación de calefacción en caso de que el ventilador interior correspondiente sea detenido por la orden de parada de ventilador. En consecuencia, es ventajoso decidir el tiempo de reanudación en función de la temperatura exterior y cualquiera de las temperaturas objetivo sin utilizar ninguna temperatura ambiente actual.
Diagrama de tiempo
La Figura 6 muestra un ejemplo preferible de un diagrama de tiempo para cambiar de una operación de refrigeración a una operación de calefacción desencadenada por la demanda de agua caliente. El modo de operación se cambia de la operación de refrigeración a la operación de calefacción por la demanda de agua caliente que se produce en un tiempo t0 durante la operación de refrigeración.
La unidad 105 de compresor del controlador exterior 100 emite la orden de parada del compresor para detener el compresor 111 en un tiempo t1, que es preferiblemente después de un tiempo desde el tiempo t0. De este modo, el compresor 111 deja de funcionar y la operación de refrigeración finaliza. La unidad 105 de compresor emite además una segunda orden (en adelante, una orden de arranque de compresor) para accionar el compresor 111 en un tiempo t2 que es después de un breve período de tiempo Pw desde el tiempo t1.
La unidad 101 de operación del controlador exterior 100 emite una orden de cambio para cambiar la válvula 112 de conmutación de la posición de operación de refrigeración a la posición de operación de calefacción. La válvula 112 de conmutación se conecta después del tiempo t1 cuando el compresor 111 se detiene para la operación de refrigeración y antes de o como muy tarde en el tiempo t2 cuando el compresor 111 comienza a funcionar de nuevo. Preferiblemente, la orden de conmutación se emite de forma sustancialmente simultánea en el tiempo t2 cuando el compresor 111 comienza a funcionar de nuevo. De este modo, el circuito de refrigerante se conecta al circuito de calefacción al final del período de tiempo Pw.
La unidad 107 de ventilador del controlador exterior 100 transmite la orden de parada de ventilador para detener un ventilador interior. La orden de parada de ventilador se transmite como muy pronto en el tiempo t1 y no después del tiempo t2 cuando el compresor 111 comienza a funcionar de nuevo. Preferiblemente, la orden de parada de ventilador se transmite de forma sustancialmente simultánea en el tiempo t1 cuando se emite la orden de parada de compresor. La orden de parada de ventilador se transmite a todas las unidades interiores que realizan la operación de refrigeración. La unidad 206 de ventilador de cada unidad interior emite una señal para detener el ventilador interior correspondiente en consecuencia.
Por lo tanto, durante la operación de calefacción no sale viento cálido en un área en la que se enciende una unidad interior para la operación de refrigeración.
Flujo de proceso
Proceso principal del controlador exterior 100
Las Figuras 7A y 7B muestran un ejemplo del proceso principal realizado por el controlador exterior 100. El proceso principal comienza cuando se enciende la unidad exterior.
El controlador exterior 100 supervisa si el controlador de suministro de agua caliente solicita el suministro de agua caliente (etapa S1). En caso afirmativo, el proceso continúa en la etapa S2.
El controlador exterior 100 determina si la operación actual es una operación de refrigeración (etapa S2). En caso afirmativo, el proceso continúa en la etapa S3. En caso negativo, el proceso continúa en la etapa S8, que se explicará más adelante.
El controlador exterior 100 determina si todas las unidades interiores en la operación de refrigeración han pasado al estado de "Apagado térmico" (etapa S3). De este modo, se puede garantizar que la operación de calefacción comienza solo después de que la temperatura ambiente actual de cada área en la operación de refrigeración haya alcanzado una temperatura objetivo. En caso afirmativo, el proceso continúa en la etapa S6 mencionada más adelante. En caso negativo, el proceso continúa en la etapa S4.
El controlador exterior 100 realiza un proceso de aumento en la etapa S4. El proceso de aumento aumenta la potencia de la operación de refrigeración que se está realizando actualmente. De ese modo, cada área en la operación de refrigeración puede enfriarse rápidamente antes de que comience la operación de calefacción.
El controlador exterior 100 repite el proceso de aumento en la etapa S4 hasta que todas las unidades interiores en la operación de refrigeración pasan al estado de "Apagado térmico" (etapa S3), o hasta que transcurre el período de tiempo P1 predeterminado desde que se produce la solicitud de agua caliente (etapa S5). La etapa S5 puede garantizar el período de tiempo P1 mínimo para mantener activa la operación de refrigeración incluso después de la solicitud de agua caliente. Si la respuesta es afirmativa en cualquiera de las etapas S3 y S5, el proceso continúa en la etapa S6.
El controlador exterior 100 emite la orden de parada de compresor y detiene la rotación del compresor 111 (etapa S6). Por lo tanto, la operación de refrigeración finaliza. Además, el controlador exterior 100 transmite la orden de parada de ventilador para detener un ventilador interior a todas las unidades interiores que estaban encendidas para la operación de refrigeración (etapa S6). Por lo tanto, durante la operación de calefacción subsiguiente, no sale viento cálido de las unidades interiores que estaban encendidas para la operación de refrigeración.
El controlador exterior 100 determina si ha pasado un período de tiempo Pw predeterminado después de la salida de la orden de parada del compresor (etapa S7). Una vez transcurrido el período de tiempo Pw, el proceso continúa en la etapa S8.
El controlador exterior 100 transmite la orden de válvula a todas las unidades interiores para mantener las válvulas de expansión correspondientes ligeramente abiertas (etapa S8). De este modo, una pequeña cantidad de refrigerante fluye a través de cada unidad interior durante la operación de calefacción que se realizará posteriormente. En consecuencia, la cantidad total de refrigerante circula en el circuito de refrigerante durante la operación de calefacción sin estancamiento.
Después de que haya pasado el período de tiempo Pw desde la orden de parada de compresor, el controlador exterior 100 cambia la válvula 112 de conmutación a la posición de operación de calefacción y comienza a accionar el motor del compresor 111 (etapa S9). Por lo tanto, comienza la operación de calefacción. El suministro de agua caliente se realiza durante la operación de calefacción, y el agua almacenada en el depósito 133 de agua se calienta.
El controlador exterior 100 determina si un valor absoluto de una diferencia entre cualquier temperatura objetivo y la temperatura exterior es mayor que un valor umbral predeterminado (etapa S10). Cuando el valor absoluto de la diferencia supera el valor umbral en cualquier área que estaba en la operación de refrigeración antes de la operación de calefacción, es el momento de reanudar la operación de refrigeración. En caso afirmativo, el proceso continúa en la etapa S11.
El controlador exterior 100 detiene la rotación del motor del compresor 111 (etapa S11). De este modo, la operación de calefacción y el suministro de agua caliente finalizan.
El controlador exterior 100 cambia la válvula 112 de conmutación a la posición de operación de refrigeración y acciona el motor del compresor 111 para reanudar la operación de refrigeración (etapa S12).
El controlador exterior 100 repite las etapas S1 a S12 arriba mencionadas hasta que se apaga la unidad exterior (etapa S13).
El flujo del proceso anterior es un ejemplo y no se limita al mismo. Por ejemplo, en otra realización, la condición para detener la operación de refrigeración puede ser una de las etapas S3 y S5 o la combinación de las mismas.
En otra realización se puede omitir el proceso de aumento en la etapa S4.
En cuanto a la condición para abandonar la operación de calefacción, como alternativa a la etapa 10 se puede usar una diferencia entre cualquier temperatura ambiente actual y una temperatura objetivo correspondiente.
Proceso de aumento del controlador exterior 100
La Figura 8 muestra un ejemplo del flujo del proceso de aumento realizado durante el proceso principal en las Figuras 7A, 7B por el controlador exterior 100. En la etapa S4 del proceso principal, el controlador exterior 100 realiza el proceso de aumento para aumentar la potencia de la operación de refrigeración que se está realizando actualmente después de la solicitud de agua caliente.
El controlador exterior 100 transmite una orden para reducir cada temperatura de apagado térmico en cada unidad interior que está realizando la operación de refrigeración (etapa S41).
El controlador exterior 100 transmite una orden para aumentar la frecuencia de rotación del ventilador interior de cada unidad interior que está realizando la operación de refrigeración (etapa S42). Por lo tanto, la cantidad de viento de cada unidad interior aumenta.
El controlador exterior 100 transmite una orden para cerrar ligeramente la válvula de expansión de cada unidad interior que está realizando la operación de refrigeración (etapa S43). De este modo, la temperatura de evaporación de cada unidad interior se reduce, lo que aumenta la potencia de la operación de refrigeración.
El controlador exterior 100 determina si alguna de las unidades interiores que están realizando la operación de refrigeración solicita algún aumento de la operación de refrigeración (etapa S44). La determinación se realiza sobre la base del "Nivel de solicitud" de cada unidad interior almacenada en la tabla de estado en la memoria 104. En caso afirmativo, el proceso continúa en la etapa S45. En caso negativo, el proceso continúa en la etapa S46.
El controlador exterior 100 aumenta la frecuencia de rotación del compresor 111 de acuerdo con el nivel de solicitud más alto en la tabla de estado en la memoria 104 (etapa S45).
El controlador exterior 100 aumenta la frecuencia de rotación del compresor 111 sobre la base del ancho de paso de aumento predeterminado (etapa S46). Por tanto, la potencia de la operación de refrigeración aumenta incluso cuando ninguna de las unidades interiores en la operación de refrigeración solicita un aumento de la potencia de la operación de refrigeración.
El orden de las etapas S41 a S46 no se limita al arriba mencionado. Se pueden omitir una cualquiera o más de las etapas S41 a S46.
Proceso principal del controlador interior 200
La Figura 9 muestra un ejemplo del proceso principal realizado por el controlador interior 200. El proceso principal interior comienza cuando se enciende una unidad interior.
El controlador interior 200 monitoriza la operación actual transmitida desde el controlador exterior 100 en un intervalo de tiempo predeterminado (etapa S201). El proceso continúa en la etapa S202 tras la recepción del modo de operación actual.
El controlador interior 200 determina si la operación actual cambiará de una operación de refrigeración a una operación de calefacción (etapa S202). En caso afirmativo, el proceso continúa en la etapa S203. En caso negativo, el proceso continúa en la etapa S201.
El controlador interior 200 aumenta la potencia de la operación de refrigeración que se está ejecutando actualmente de acuerdo con una orden del controlador exterior 100 (etapa S203). Por ejemplo, el controlador interior 200 cambia en función de la orden una frecuencia de rotación del ventilador interior correspondiente, la temperatura de apagado térmico y/o el grado de apertura de la válvula de expansión correspondiente.
El controlador interior 200 recibe la orden de parada de ventilador desde el controlador exterior 100 para detener un ventilador interior correspondiente. El controlador interior 200 detiene el ventilador interior correspondiente de acuerdo con la orden de parada de ventilador (etapa S204). Por lo tanto, no sale ningún viento cálido de la unidad interior durante la operación de calefacción que se llevará a cabo posteriormente.
El controlador interior 200 recibe la orden de válvula del controlador exterior 100 y controla el grado de apertura de la válvula de expansión correspondiente de acuerdo con la orden de válvula (etapa S205). De este modo, se puede garantizar que la cantidad total de refrigerante pueda circular dentro del circuito de refrigerante durante la operación de calefacción.
El controlador interior 200 repite las etapas 201 a 205 arriba mencionadas hasta que la unidad interior se apaga (etapa S206).
En el proceso principal del controlador interior 200 arriba mencionado, la etapa 203 puede omitirse en caso de que el proceso principal del controlador exterior 100 no realice el proceso de aumento.
Modificaciones
A continuación se indican otras realizaciones preferidas según el sistema de la presente invención.
Primera modificación
La Figura 10 muestra un sistema 10' según una modificación del sistema 10 en la realización anterior. El sistema 10' se diferencia del sistema 10 en que cada válvula de expansión correspondiente a cada unidad interior o unidad de suministro de agua caliente está dispuesta en una unidad exterior. En las Figuras 1 y 10, los componentes con los mismos símbolos de referencia en los sistemas 10, 10' tienen la misma función o una función correspondiente. En consecuencia, a continuación sólo se explicará la diferencia entre los sistemas 10, 10'. En cuanto a los componentes y/o funciones comunes entre los sistemas 10, 10' se puede hacer referencia a la explicación sobre el sistema 10 anterior.
El sistema 10' de la Figura 10 tiene una unidad exterior 110', al menos una unidad interior 120a', 120b' y una unidad 130’ de suministro de agua caliente, que están conectadas entre sí. Las unidades en el sistema 10' están conectadas entre sí de la misma manera que la conexión en el sistema 10.
La unidad exterior 110' tiene válvulas de expansión 122a, 122b, 132 que están dispuestas para cada una de las unidades interiores 120a', 120b' y la unidad 130’ de suministro de agua caliente, respectivamente. La estructura de cada válvula 122a, 122b, 132 de expansión es la misma que la de la válvula de expansión en el sistema 10. Las conexiones entre cada válvula 122a, 122b, 132 de expansión y otros componentes en el sistema 10' son las mismas que las de la válvula de expansión en el sistema 10.
La unidad exterior 110' tiene un controlador exterior 100'. El controlador exterior 100' tiene la misma función que el controlador exterior 100 en el sistema 10 y además tiene la función de controlar el grado de apertura de cada una de las válvulas 122a, 122b, 132 de expansión.
Cada unidad interior 120a', 120b' tiene un controlador interior 200'. El controlador interior 200' tiene la misma función que el controlador interior 200 en el sistema 10, aparte de la función de controlar una válvula de expansión correspondiente.
La unidad 130 de suministro de agua caliente tiene un controlador 300’ de suministro de agua caliente. El controlador 300’ de suministro de agua caliente tiene la misma función que el controlador 300 de suministro de agua caliente en el sistema 10, además de la función de controlar una válvula de expansión correspondiente.
Segunda modificación
Las funciones del controlador exterior 100, 100', cada controlador interior 200, 200' y el controlador 300 de suministro de agua caliente pueden distribuirse entre los mismos de manera diferente a la de los sistemas 10, 10' arriba mencionados. Por ejemplo, una parte de los controles realizados por el controlador interior 200, 200' puede ser realizada alternativamente por el controlador exterior 100, 100' correspondiente, y viceversa. El control de cualquier componente en los sistemas 10, 10' se puede cambiar entre el controlador exterior 100, 100' y el controlador interior 200, 200' de acuerdo con una condición predeterminada.
Por ejemplo, el controlador exterior 100, 100' puede generar una orden para controlar las válvulas 122a, 122b, 132 de expansión y transmitir la orden directamente a las válvulas 122a, 122b, 132 de expansión. Asimismo, el controlador exterior 100, 100' puede generar una orden para controlar los ventiladores interiores 123a, 123b y transmitir la orden directamente a los ventiladores interiores 123a, 123b. Es preferible controlar las válvulas 122a, 122b, 132 de expansión y los ventiladores interiores 123a, 123b mediante el controlador exterior 100, 100' después de la solicitud de agua caliente durante la operación de refrigeración y hasta el final de la operación de calefacción posterior.
Es preferible además que las válvulas 122a, 122b, 132 de expansión y los ventiladores interiores 123a, 123b estén controlados de forma independiente por el controlador interior 200 correspondiente o el controlador 300 de suministro de agua caliente durante un período de funcionamiento normal. Un período de funcionamiento normal es distinto del período "después de la solicitud de agua caliente durante una operación de refrigeración y hasta el final de la operación de calefacción realizada posteriormente después de la operación de refrigeración".
Si bien solo se han elegido realizaciones seleccionadas para ilustrar la presente invención, para los expertos en la técnica será evidente a partir de esta descripción que se pueden realizar diversos cambios y modificaciones en la presente memoria sin apartarse del alcance de la invención tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (4)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema (10) de aire acondicionado y suministro de agua caliente configurado para realizar selectivamente una operación de refrigeración y una operación de calefacción, que comprende:
una unidad exterior (110) que tiene un compresor (111) y un intercambiador (113) de calor exterior;
al menos una o más unidades interiores (120a, 120b) cada una de las cuales está conectada a la unidad exterior (110) e incluye un intercambiador (121 a, 121 b) de calor interior;
una unidad (130) de suministro de agua caliente conectada a la unidad exterior (110) para estar dispuesta en paralelo a la al menos una o más unidades interiores (120a, 120b) y que incluye un intercambiador (131) de calor de agua refrigerante; y
un controlador (100) configurado para monitorizar la existencia de una solicitud de suministro de agua caliente desde la unidad (130) de suministro de agua caliente durante la operación de refrigeración realizada en al menos una de las unidades interiores (120a, 120b), y para iniciar después la operación de calefacción;
caracterizado por que
el controlador (100) está configurado además para transmitir a la totalidad de una o más unidades interiores en dicha operación de refrigeración una señal de parada para detener un ventilador (123a, 123b) dispuesto en cada unidad interior; y
el controlador (100) está configurado además para determinar el punto en el tiempo para reanudar dicha operación de refrigeración basándose en al menos una temperatura exterior y una temperatura objetivo de al menos una unidad interior en dicha operación de calefacción.
2. El sistema (10) de aire acondicionado y suministro de agua caliente según la reivindicación 1, en el que el controlador (100) está configurado además para continuar dicha operación de refrigeración hasta recibir una señal de cada una de todas las unidades interiores (120a, 120b) en dicha operación de refrigeración, y para iniciar después dicha operación de calefacción; e
indicando la señal que la temperatura ambiente actual ha alcanzado la temperatura objetivo de una unidad interior correspondiente.
3. El sistema (10) de aire acondicionado y suministro de agua caliente según la reivindicación 1 o 2, en el que el controlador (100) está configurado además para determinar el punto en el tiempo para reanudar dicha operación de refrigeración en función de la diferencia entre la temperatura exterior y cualquiera de las temperaturas objetivo de una o más unidades interiores que estaban en dicha operación de refrigeración.
4. El sistema (10) de aire acondicionado y suministro de agua caliente según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que al menos una de las unidades interiores (120a, 120b) incluye un sensor (320) dentro de su alojamiento o sobre el mismo, estando configurado el sensor (320) para detectar la temperatura ambiente.
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