IT202100009611A1 - Metodo di controllo di un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE
del brevetto per invenzione industriale dal titolo:
?METODO DI CONTROLLO DI UN APPARECCHIO PER CICLO DI REFRIGERAZIONE RAFFREDDATO AD ARIA?
La presente invenzione riguarda un metodo di controllo di un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria, l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria e un prodotto di programma per computer correlato, in particolare per controllare, in modo indipendente tra loro e secondo una curva di controllo, una pluralit? di unit? interne (indoor) dell?apparecchio per ciclo di raffreddamento raffreddato ad aria.
BACKGROUND DELL?INVENZIONE
Gli apparecchi per ciclo di refrigerazione raffreddati ad aria sono ampiamente noti e usati per gestire la temperatura e/o l?umidit? di mezzi in spazi chiusi.
In dettaglio, i sistemi a flusso refrigerante variabile (VRF, Variable Refrigerant Flow) sono usati per applicazioni di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell?aria (HVAC, Heating, Ventilation and Air Conditioning).
In generale, nei sistemi VRF, tutte le unit? interne funzionano in condizioni ambientali quasi uguali tra loro e pertanto possono essere gestite in modo semplice ed efficiente controllando la potenza di raffreddamento di una stessa unit? esterna (outdoor) accoppiata ad esse. Solitamente, la potenza di raffreddamento totale del sistema VRF ? regolata controllando la pressione di evaporazione dell?unit? esterna.
Ciononostante, le applicazioni HVAC possono richiedere che vari spazi chiusi siano riscaldati o ventilati dallo stesso sistema VRF a rispettive temperature diverse tra loro, e ci? non pu? essere ottenuto in un sistema VRF noto in cui tutte le unit? interne sono collegate alla stessa/alle stesse unit? di trasporto e di condensazione di refrigerante. Tale condizione ? tipica nell?applicazione di raffreddamento delle TIC in cui il sistema VRF ? usato per condizionare macchine server di un sistema TIC.
Pertanto, l?uso di un sistema VRF noto per le applicazioni HVAC non ? sufficiente a garantire le prestazioni richieste per ciascuna unit? interna, che dovrebbe essere in grado di funzionare in un intervallo ampio di temperature ambiente di aria e dovrebbe fornire temperature di aria stabili e continue.
Inoltre, l?uso dei sistemi VRF noti per le applicazioni HVAC richiede di variare frequentemente la potenza e la pressione di evaporazione dell?unit? esterna, e ci? determina un elevato consumo energetico. Tale consumo energetico elevato ? un parametro essenziale, in particolare per grandi impianti come i grandi impianti di raffreddamento di processo o quelli per spazi industriali o commerciali, che hanno bisogno di condizionare flussi considerevoli di aria.
Pertanto, si sente la necessit? di fornire un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria adatto a funzionare in modo efficiente in applicazioni HVAC cos? come a migliorare la sua efficienza in modo da ridurre il suo consumo energetico. In particolare, tale necessit? ? sentita per le applicazioni HVAC per il raffreddamento delle TIC.
RIEPILOGO DELL?INVENZIONE
Uno scopo della presente invenzione ? soddisfare le necessit? citate sopra.
Lo scopo citato in precedenza ? raggiunto mediante un metodo per controllare un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria, mediante l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria e mediante un prodotto di programma per computer correlato, come rivendicato nell?insieme di rivendicazioni allegato.
BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI
Per una migliore comprensione della presente invenzione, ? descritta nel seguito una forma di realizzazione preferita, per mezzo di un esempio non limitativo, in riferimento ai disegni allegati in cui:
? la figura 1 ? un diagramma schematico di un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
? la figura 2 ? una vista schematica dell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria della figura 1, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione;
? la figura 3 ? un diagramma a blocchi che illustra un sistema di controllo dell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria della figura 1, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; e ? la figura 4 ? un grafico che illustra una curva di controllo usata dal sistema di controllo della figura 3, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione.
DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL?INVENZIONE
La figura 1 mostra schematicamente un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 per applicazioni di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell?aria. In particolare, l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 ? configurato per refrigerare l?aria in almeno uno spazio chiuso (ossia, stanze 11, 13 mostrate nella figura 2).
L?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 comprende un mezzo compressore 2 configurato per spostare un fluido refrigerante tra un ingresso 2a e un?uscita 2b del mezzo compressore 2 e per aumentarne la pressione.
L?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 comprende inoltre un modulo raffreddato ad aria 3 collegato a livello di fluido in serie al mezzo compressore 2 e configurato per desurriscaldare, condensare e sottoraffreddare il fluido refrigerante tra un ingresso 3a e un?uscita 3b del modulo raffreddato ad aria 3, scambiando in questo modo energia termica con l?aria ambiente e, in particolare, fornendo calore a quest?ultima.
In dettaglio, il mezzo compressore 2 e il modulo raffreddato ad aria 3 sono compresi in un?unit? esterna 7 dell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1, posta all?esterno dell?uno o pi? spazi chiusi.
L?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 comprende inoltre una pluralit? di unit? interne 9 (la figura 1 mostra in modo esemplificativo tre unit? interne 9) poste all?interno dell?uno o pi? spazi chiusi.
Ciascuna unit? interna 9 comprende un rispettivo mezzo di espansione 4 che ? collegato a livello di fluido in serie al modulo raffreddato ad aria 3 ed ? configurato per diminuire la pressione del fluido refrigerante tra un rispettivo ingresso 4a e una rispettiva uscita 4b di detto mezzo di espansione 4. In particolare, i mezzi di espansione 4 sono valvole di espansione elettroniche (EEV, Electronic Expansion Valve), come descritto meglio nel seguito.
Ciascuna unit? interna 9 comprende inoltre un rispettivo mezzo di evaporazione (o evaporatore) 5 che ? collegato a livello di fluido in serie al mezzo di espansione 4 ed ? configurato per consentire il passaggio di fase dallo stato liquido allo stato gassoso di detto fluido refrigerante tra un ingresso 5a e un?uscita 5b di detto mezzo di evaporazione 5. In altre parole, il mezzo di evaporazione 5 ? configurato per far evaporare e surriscaldare la temperatura del fluido refrigerante, scambiando in questo modo energia termica con il mezzo (ad esempio, aria) nello spazio chiuso che alloggia l?unit? interna 9, e in particolare assorbendo calore dal mezzo. Inoltre, l?ingresso 2a del mezzo compressore 2 ? inoltre collegato a livello di fluido in serie a ciascun mezzo di evaporazione 5.
Pertanto, le unit? interne 9 sono collegate in parallelo tra loro e ciascuna di esse ? collegata in serie tra l?uscita 3b del modulo raffreddato ad aria 3 e l?ingresso 2a del mezzo compressore 2.
Inoltre, la disposizione per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 comprende una pluralit? di sensori di temperatura 15 e un?unit? di controllo 17 (ad esempio un FPGA o un controllore dedicato), mostrata nella figura 2.
Ciascun sensore di temperatura 15 ? accoppiato ad un rispettivo mezzo di evaporazione 5 in modo da rilevare la temperatura del mezzo in corrispondenza del mezzo di evaporazione 5 (nel seguito, anche denominata temperatura di aria di erogazione TDi), rilevando cos? lo scambio di energia termica provocato nel mezzo da detto rispettivo mezzo di evaporazione 5. In particolare, i sensori di temperatura 15 generano rispettivi segnali di temperatura indicativi delle temperature dei rispettivi mezzi di evaporazione 5. Ad esempio, ciascun sensore di temperatura 15 ? pi? vicino al rispettivo mezzo di evaporazione 5 che a qualsiasi altro mezzo di evaporazione 5. Ad esempio, ciascun sensore di temperatura 15 ? compreso nell?unit? interna 9 del rispettivo mezzo di evaporazione 5.
L?unit? di controllo 17 ? accoppiata (ad esempio elettricamente o attraverso moduli ricetrasmettitori) ai sensori di temperatura 15, al mezzo compressore 2 e ai mezzi di espansione 4 ed ? configurata per acquisire i segnali di temperatura dai sensori di temperatura 15 e per controllare il mezzo compressore 2 e i mezzi di espansione 4 in base ai segnali di temperatura acquisiti, come descritto meglio nel seguito. Ad esempio, l?unit? di controllo 17 ? compresa nell?unit? esterna 7.
La figura 2 mostra l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione. In particolare, l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 ? usato per refrigerare l?aria in almeno una stanza (ossia, l?uno o pi? spazi chiusi citati precedentemente) di un edificio.
Come esempio non limitativo, la figura 2 mostra una prima stanza 11 e una seconda stanza 13. La prima stanza 11 alloggia una pluralit? di dispositivi generatori di calore 19 (nel seguito, si far? riferimento in modo esemplificativo a dispositivi elettronici 19 quali computer, server o armadi, ?racks?, per computer che, durante l?uso, surriscaldano l?aria circostante) che possono provocare disomogeneit? di temperatura nella prima stanza 11 (ossia, aree della prima stanza 11 a temperature pi? alte di altre aree della prima stanza 11, tale differenza di temperatura essendo provocata ad esempio dal fatto che alcuni dispositivi elettronici 19 siano in funzione e altri dispositivi elettronici 19 siano spenti o in standby), mentre la temperatura dell?aria nella seconda stanza 13 ? sostanzialmente omogenea (ossia, tutte le aree della seconda stanza 13 sono sostanzialmente alla stessa temperatura, ossia 35?0,5?C).
In dettaglio, l?unit? esterna 7 ? collocata all?esterno della prima e della seconda stanza 11, 13 (ad esempio, all?esterno dell?edificio) e le unit? interne 9 sono collocate all?interno della prima e della seconda stanza 11, 13. La figura 2 mostra in modo esemplificativo due unit? interne 9 nella prima stanza 11 e quattro unit? interne 9 nella seconda stanza 13, sebbene sia evidente che tali numeri sono soltanto esemplificativi e possono variare.
Nella prima stanza 11, i mezzi di espansione 4 sono controllati dall?unit? di controllo 17 per scambiare con l?aria nella prima stanza 11 rispettive quantit? di energia termica che possono essere diverse tra loro. In particolare, ciascuna unit? interna 9 ? adatta a refrigerare un rispettivo dispositivo elettronico 19 (ad esempio, ? collocata pi? vicino a questo dispositivo elettronico 19 che a qualsiasi altro dispositivo elettronico 19). Pertanto, nella prima stanza 11 le unit? interne 9 solo controllate per funzionare in modo indipendente l?una dall?altra in modo che sia possibile mitigare l?eventuale disomogeneit? di temperatura provocata dal funzionamento diverso dei dispositivi elettronici 19. In questo modo, l?unit? interna 9 associata a un dispositivo elettronico 19 che funziona a piena potenza pu? refrigerare di pi? dell?unit? interna 9 associata a un dispositivo elettronico 19 che ? spento o in standby, in modo da ottimizzare l?efficienza di refrigerazione complessiva.
Nella seconda stanza 13, dato che non ? presente alcuna disomogeneit? di temperatura, i mezzi di espansione 4 sono controllati dall?unit? di controllo 17 in modo da scambiare con l?aria la stessa quantit? di energia termica. In altre parole, i mezzi di espansione 4 funzionano in parallelo tra loro, ciascuno contribuendo alla refrigerazione complessiva della seconda stanza 13 fornendo una stessa quantit? di scambio di energia termica.
In riferimento alla figura 3, viene descritto un metodo di controllo dei mezzi di espansione 4. In particolare, il metodo di controllo ? descritto secondo un sistema di controllo 40 mostrato nella figura 3.
Il metodo di controllo ? un controllo ad anello chiuso iterativo implementato dall?unit? di controllo 17 per controllare ciascuno dei mezzi di espansione 4 e, pertanto, la quantit? di fluido refrigerante che scorre nel rispettivo mezzo di evaporazione 5 e lo scambio di energia termica generato da quest?ultimo. Nel seguito, il metodo di controllo ? descritto in riferimento alla i-esima unit? interna 9 collocata, ad esempio, nella prima stanza 11.
In dettaglio, l?unit? di controllo 17 comprende un blocco di somma 42 che riceve come input un punto di riferimento (setpoint) di surriscaldamento SHSi e un errore di surriscaldamento SHEi e che genera come output un comando di surriscaldamento SHCi per controllare l?i-esimo mezzo di espansione 4. Il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? un segnale elettrico indicativo di un valore di temperatura di punto di riferimento per il controllo dell?iesimo mezzo di espansione, generato dall?unit? di controllo 17 come descritto meglio nel seguito. L?errore di surriscaldamento SHEi ? un segnale elettrico indicativo di un errore di temperatura calcolato dall?unit? di controllo 17 nell?iterazione immediatamente precedente (ad esempio, l?errore di surriscaldamento SHEi usato nella j-esima iterazione ? quello calcolato nella (j-1)-esima iterazione), come meglio descritto nel seguito. Nella prima iterazione del metodo di controllo (ossia, j=1), il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? impostato ad un valore di punto di riferimento predefinito (ad esempio, indicativo di, ad esempio, 5 K) e l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato ad un valore di errore predefinito (ad esempio, indicativo di, ad esempio, 0 K). In dettaglio, il valore di punto di riferimento predefinito e il valore di errore predefinito sono memorizzati in un?unit? di memorizzazione di dati (non mostrata) dell?unit? di controllo 17, quale una memoria non volatile. Secondo un aspetto della presente invenzione, il comando di surriscaldamento SHCi ? la somma del punto di riferimento di surriscaldamento SHSi e dell?errore di surriscaldamento SHEi (ossia, ? un segnale elettrico indicativo della somma del valore di temperatura di punto di riferimento e dell?errore di temperatura).
L?i-esimo mezzo di espansione 4 riceve come input il comando di surriscaldamento SHCi dall?unit? di controllo 17 e varia il flusso del fluido refrigerante che passa attraverso di esso in base al comando di surriscaldamento SHCi secondo tecniche note.
L?i-esimo mezzo di evaporazione 5 riceve il fluido refrigerante dal rispettivo mezzo di espansione 4 e assorbe calore dall?aria nella prima stanza 11. In particolare, la quantit? di calore assorbita ? proporzionale alla quantit? di fluido refrigerante proveniente dal mezzo di espansione 4. In maggiore dettaglio, il mezzo di evaporazione 5 riceve un flusso d?aria ricevuto ad una temperatura di aria ricevuta TRi (ossia, l?aria nella prima stanza 11 che entra a contatto con il mezzo di evaporazione 5 e surriscaldata dai dispositivi elettronici 19) e genera un flusso di aria di erogazione alla temperatura di aria di erogazione TDi, pi? bassa della temperatura di aria ricevuta TRi.
La temperatura di aria di erogazione TDi ? acquisita dall?unit? di controllo 17 attraverso l?i-esimo sensore di temperatura 15.
L?unit? di controllo 17 comprende inoltre un blocco di errore di surriscaldamento 44 che acquisisce la temperatura di aria di erogazione TDi attraverso l?i-esimo sensore di temperatura 15 e, in base a questo, calcola l?errore di surriscaldamento SHEi che sar? ricevuto dal blocco di somma 42 nella successiva iterazione (ossia, (j+1)-esima iterazione).
In particolare, il blocco di errore di surriscaldamento 44 calcola l?errore di surriscaldamento SHEi secondo una curva di controllo mostrata nel grafico della figura 4, che descrive una relazione di controllo.
Per valori della temperatura di aria di erogazione TDi maggiori di, o uguali a un punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi (ossia, una temperatura di aria di alimentazione predefinita che ? una temperatura obiettivo per la prima stanza 11, da raggiungere attraverso l?uso dell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1, e che dipende dall?applicazione e dai requisiti specifici della prima stanza 11, e che, ad esempio, ? uguale a circa 25?C per la prima stanza 11):
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra il punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi e un primo valore di soglia positivo (escluso il valore estremo) maggiore del punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi, allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato ad un primo valore predefinito (ossia
se in cui ? un primo intervallo neutro di temperatura positivo per il calcolo di surriscaldamento a e, ad esempio, ? uguale a 0,5?C);
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia positivo e un secondo valore di soglia positivo maggiore del primo valore di soglia positivo, allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? calcolato come una funzione della temperatura di aria di erogazione TDi e, in particolare, diminuisce (aumenta in valore assoluto) quando aumenta la temperatura di aria di erogazione TDi (secondo una forma di realizzazione della presente invenzione,
in cui ? una diminuzione massima del
valore di surriscaldamento che ? maggiore del punto di riferimento di surriscaldamento SHSi per evitare un surriscaldamento negativo e che, ad esempio, ? uguale a 2 K, e in cui ? un intervallo proporzionale di diminuzione di surriscaldamento per il calcolo di surriscaldamento a e, ad esempio, ? uguale a 2 K);
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra il secondo valore di soglia positivo e un terzo valore di soglia positivo maggiore del secondo valore di soglia positivo (valori estremi esclusi), allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato ad un secondo valore predefinito (secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, se
in cui ? un
secondo intervallo neutro di temperatura positivo per il calcolo di surriscaldamento a e, per esempio, ? uguale a 0,5?C).
Per valori della temperatura di aria di erogazione TDi minori del punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi:
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra (valori estremi esclusi) il punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi e un primo valore di soglia negativo minore del punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi (ossia, in valore assoluto, maggiore del punto di riferimento di aria di alimentazione TDSi), allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato al primo valore predefinito (ossia, in cui ? un primo intervallo neutro di temperatura negativo per il calcolo di surriscaldamento a e, ad esempio, ? uguale a 0,5?C);
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia negativo e un secondo valore di soglia negativo minore del primo valore di soglia negativo (ossia, in valore assoluto, maggiore della prima soglia negativa), allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? calcolato come una funzione della temperatura di aria di erogazione TDi e, in particolare, aumenta quando diminuisce la temperatura di aria di erogazione TDi (secondo una forma di realizzazione della presente invenzione,
valore di surriscaldamento che ?, ad esempio, uguale a 15 K, e in cui ? un intervallo proporzionale di aumento di surriscaldamento per il calcolo di surriscaldamento a e, ad esempio, ? uguale a 2 K);
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra (valori estremi esclusi) il secondo valore di soglia negativo e un terzo valore di soglia negativo minore del secondo valore di soglia negativo (ossia, in valore assoluto, maggiore della seconda soglia negativa), allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato ad un terzo valore predefinito (secondo una forma di realizzazione della se
in cui ? un secondo
intervallo neutro di temperatura negativa per il calcolo di surriscaldamento a e, ad esempio, ? uguale a 0,5?C).
Inoltre, opzionalmente, per valori della temperatura di aria di erogazione TDi maggiori del, o uguali al, terzo valore di soglia positivo, l?unit? di controllo 17 diminuisce una potenza di pompaggio di fluido refrigerante dell?unit? esterna 7 (ossia, diminuisce una potenza del mezzo compressore 2 in un modo noto di per s?, ad esempio diminuendo la frequenza della compressione e/o modificando la disposizione di lame del mezzo compressore 2) in modo che una quantit? minore di fluido refrigerante sia spostata nell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1. Ad esempio, la potenza di pompaggio di fluido refrigerante ? diminuita di un valore predefinito di potenza di pompaggio.
Analogamente, opzionalmente, per valori della temperatura di aria di erogazione TDi minori del, o uguali al, terzo valore di soglia negativo, l?unit? di controllo 17 aumenta la potenza di pompaggio di fluido refrigerante (ossia, la potenza del mezzo compressore 2) per aumentare la quantit? di fluido refrigerante spostata nell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1. Ad esempio, la potenza di pompaggio di fluido refrigerante ? aumentata del valore predefinito di potenza di pompaggio.
Come esempio, le soglie, i parametri citati sopra (ad esempio, ecc.) e i valori predefiniti (ad esempio sono memorizzati nell?unit? di memorizzazione di dati.
In altre parole, l?unit? di controllo 17 esegue i seguenti controlli:
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra (valori estremi esclusi) il primo valore di soglia negativo e il primo valore di soglia positivo, allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato al primo valore predefinito (ad esempio, zero);
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra, o uguale a, il secondo valore di soglia negativo e il primo valore di soglia negativo, allora l?errore di surriscaldamento SHEi aumenta quando diminuisce la temperatura di aria di erogazione TDi (ossia, aumenta quando aumenta la temperatura di aria di erogazione TDi in valore assoluto), in particolare in modo lineare; o, se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia positivo e il secondo valore di soglia positivo, allora l?errore di surriscaldamento SHEi diminuisce quando aumenta la temperatura di aria di erogazione TDi (ossia aumenta in valore assoluto quando aumenta la temperatura di aria di erogazione TDi), in particolare in modo lineare;
? se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra (valori estremi esclusi) il secondo valore di soglia positivo e il terzo valore di soglia positivo, allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato al secondo valore predefinito; o, se la temperatura di aria di erogazione TDi ? compresa tra (valori estremi esclusi) il terzo valore di soglia negativo e il secondo valore di soglia negativo, allora l?errore di surriscaldamento SHEi ? impostato al terzo valore predefinito; e
? opzionalmente, se la temperatura di aria di erogazione TDi ? maggiore del, o uguale al, terzo valore di soglia positivo, la potenza di pompaggio di fluido refrigerante dell?unit? esterna 7 ? diminuita; o, opzionalmente, se la temperatura di aria di erogazione TDi ? minore del, o uguale al, terzo valore di soglia negativo, la potenza di pompaggio di fluido refrigerante dell?unit? esterna 7 ? aumentata.
Come citato precedentemente, il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? impostato dall?unit? di controllo 17. In particolare, il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? impostato ad un valore di punto di riferimento predefinito (ad esempio, uguale a circa 5 K e, ad esempio, memorizzato nell?unit? di memorizzazione di dati) in una prima iterazione del metodo di controllo (ossia, j=1), ed ? aggiornato nelle iterazioni successive (ossia, j>1) in base alla temperatura di aria di erogazione rilevata TDi. Secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? calcolato nella j-esima iterazione, con j>1, secondo l?errore di surriscaldamento SHEi calcolato nell?iterazione immediatamente precedente (ossia, j-1), e, in particolare: diminuendo il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi nell?iterazione immediatamente precedente (ossia, j-1) di una quantit? di surriscaldamento predefinita (ad esempio, 0,5 K e, ad esempio, memorizzata nell?unit? di memorizzazione di dati), se l?errore di surriscaldamento SHEi calcolato nell?iterazione immediatamente precedente ? negativo e, in valore assoluto, maggiore di una soglia di surriscaldamento (ad esempio, 1 K e, ad esempio, memorizzata nell?unit? di memorizzazione di dati); aumentando il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi nell?iterazione immediatamente precedente della quantit? di surriscaldamento predefinita, se l?errore di surriscaldamento SHEi calcolato nell?iterazione immediatamente precedente ? positivo e maggiore della soglia di surriscaldamento; o lasciando uguale al punto di riferimento di surriscaldamento SHSi nell?iterazione immediatamente precedente, se l?errore di surriscaldamento SHEi calcolato nell?iterazione immediatamente precedente ?, in valore assoluto, minore della, o uguale alla, soglia di surriscaldamento. In altre parole, l?aggiornamento del punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? filtrato sulla base dell?errore di surriscaldamento SHEi (e pertanto della temperatura di aria di erogazione TDi) calcolato nell?iterazione immediatamente precedente. Ci? evita che il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi sia aggiornato continuamente in ogni iterazione a seguito di piccole variazioni dell?errore di surriscaldamento SHEi (e pertanto della temperatura di aria di erogazione TDi).
Inoltre, secondo una forma di realizzazione della presente invenzione, se l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 ? stabile (ossia, se il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi ? stato stabile in numerose iterazioni immediatamente precedenti, in dettaglio, se il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi per tutti i mezzi di espansione 4 non ? stato modificato nelle ultime iterazioni, ad esempio nelle ultime 5 iterazioni) e se il punto di riferimento di surriscaldamento SHSi per ciascun mezzo di espansione 4 ? maggiore di un punto di riferimento di surriscaldamento standard (ad esempio, indicativo, ad esempio, di 5 K) e, ad esempio, memorizzato nell?unit? di memorizzazione di dati), allora l?unit? di controllo 17 diminuisce la potenza di pompaggio di fluido refrigerante dell?unit? esterna 7, ossia diminuisce la potenza del mezzo compressore 2, ad esempio di una quantit? predefinita (ad esempio, circa del 5% del suo valore corrente), in modo tale che l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 cerchi di stabilizzarsi alle potenze pi? basse del mezzo compressore 2, per aumentarne l?efficienza.
Alla luce di quanto sopra, i vantaggi dell?invenzione sono evidenti.
In particolare, l?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 controllato secondo il metodo di controllo consente di ottimizzare, in termini di efficienza e di affidabilit?, la gestione delle richieste di potenza e della potenza di raffreddamento fornita dalle unit? interne 9 che possono lavorare in condizioni ambientali diverse, sebbene collegate alla stessa unit? esterna 7.
Il metodo di controllo consente di regolare lo scambio di energia termica fornito da ciascuna unit? interna 9 controllando il rispettivo mezzo di espansione 4, senza cos? la necessit? costante di regolare la potenza del mezzo compressore 2. Pertanto, il metodo di controllo consente di autoregolare la quantit? di fluido refrigerante e di potenza di raffreddamento dell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1 in modo specifico per alcune unit? interne 9 che richiedono di essere regolate, affinch? soddisfino le richieste delle applicazioni senza la necessit? di regolare le altre unit? interne 9 e l?unit? esterna 7.
? chiaro che possono essere effettuate modifiche alla presente invenzione che non si estendono oltre l?ambito di protezione definito dalle rivendicazioni.
Ad esempio, pu? essere presente una pluralit? di unit? esterne 7. In questo caso, le unit? esterne 7 sono, ad esempio, collegate a livello di fluido in parallelo tra loro e in serie alle unit? interne 9, per aumentare l?efficienza dell?apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria 1.
Inoltre, le unit? interne 9 possono essere collocate in stanze diverse dalla prima e dalla seconda stanza 11, 13. Ad esempio, possono essere alloggiate in una singola stanza o in stanze con caratteristiche diverse rispetto a quelle precedentemente descritte (ad esempio, con/senza disomogeneit? di temperatura, eccetera).
Claims (15)
1. Metodo di controllo di un apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria (1) comprendente un?unit? di controllo (17), una prima unit? esterna (7) e una pluralit? di unit? interne (9) alloggiate in almeno uno spazio chiuso (11, 13),
ciascuna unit? interna (9) comprendendo:
- un rispettivo mezzo di espansione (4) che ? controllabile da parte dell?unit? di controllo (17), ? in connessione di fluido in serie rispetto alla prima unit? esterna (7) ed ? configurato per diminuire la pressione, tra un ingresso (4a) e un?uscita (4b) di detto mezzo di espansione (4), di un fluido refrigerante proveniente dalla prima unit? esterna (7),
- un rispettivo evaporatore (5) in connessione di fluido in serie tra il rispettivo mezzo di espansione (4) e la prima unit? esterna (7) e configurato per consentire il passaggio di fase dallo stato liquido a quello gassoso di detto fluido refrigerante tra un ingresso (5a) e un?uscita (5b) di detto evaporatore (5), generando cos? un rispettivo flusso d?aria refrigerato nello spazio chiuso (11, 13) e
- un rispettivo sensore di temperatura (15) configurato per rilevare una temperatura di aria di erogazione (TDi) del flusso d?aria refrigerato,
il metodo comprendendo la fase di regolare, in una iterazione corrente e da parte dell?unit? di controllo (17), il rispettivo flusso d?aria refrigerato proveniente da ciascuna unit? interna (9) controllando, in base ad un rispettivo errore di surriscaldamento (SHEi), il flusso del fluido refrigerante che passa attraverso il rispettivo mezzo di espansione (4),
in cui, per ciascuna unit? interna (9), l?errore di surriscaldamento (SHEi) nell?iterazione corrente ? calcolato da parte dell?unit? di controllo (17) in un?iterazione che ? immediatamente precedente all?iterazione corrente:
- acquisendo la temperatura di aria di erogazione (TDi) attraverso il rispettivo sensore di temperatura (15), e - eseguendo una delle seguenti fasi:
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra un primo valore di soglia negativo, minore di zero, e un primo valore di soglia positivo, maggiore di zero, impostare l?errore di surriscaldamento (SHEi) uguale a un primo valore predefinito;
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia negativo e un secondo valore di soglia negativo minore di zero e maggiore, in valore assoluto, del primo valore di soglia negativo, aumentare l?errore di surriscaldamento (SHEi) quando la temperatura di aria di erogazione (TDi) aumenta in valore assoluto; o, se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia positivo e un secondo valore di soglia positivo maggiore di zero e maggiore del primo valore di soglia positivo, aumentare l?errore di surriscaldamento (SHEi) in valore assoluto quando aumenta la temperatura di aria di erogazione (TDi), l?errore di surriscaldamento (SHEi) essendo minore di zero; e
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra il secondo valore di soglia positivo e un terzo valore di soglia positivo maggiore di zero e maggiore del secondo valore di soglia positivo, impostare l?errore di surriscaldamento (SHEi) uguale ad un secondo valore predefinito (-DSHup) che ? minore di zero; o, se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra il secondo valore di soglia negativo e un terzo valore di soglia negativo minore di zero e maggiore, in valore assoluto, del secondo valore di soglia negativo, impostare l?errore di surriscaldamento (SHEi) uguale ad un terzo valore predefinito (DSHdw) che ? maggiore di zero.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui il primo valore predefinito ? uguale a zero.
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui, quando la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia negativo e il secondo valore di soglia negativo e aumenta in valore assoluto, l?errore di surriscaldamento (SHEi) aumenta in modo lineare,
o in cui, quando la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia positivo e il secondo valore di soglia positivo e aumenta, l?errore di surriscaldamento (SHEi) aumenta, in valore assoluto, in modo lineare.
4. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui il secondo valore predefinito (-DSHup) ? uguale all?errore di surriscaldamento (SHEi) calcolato quando la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? uguale al secondo valore di soglia positivo, e
in cui il terzo valore predefinito (DSHdw) ? uguale all?errore di surriscaldamento (SHEi) calcolato quando la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? uguale al secondo valore di soglia negativo.
5. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la fase di regolare il rispettivo flusso d?aria refrigerato da ciascuna unit? interna (9) comprende inoltre controllare il flusso del fluido refrigerante che passa attraverso il rispettivo mezzo di espansione (4) in base ad un rispettivo punto di riferimento (?setpoint?) di surriscaldamento (SHSi).
6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui, per ciascuna unit? interna (9), controllare il rispettivo flusso del fluido refrigerante che passa attraverso il rispettivo mezzo di espansione (4) comprende generare un comando di surriscaldamento (SHCi) per controllare il rispettivo mezzo di espansione (4), il comando di surriscaldamento (SHCi) essendo indicativo della somma del rispettivo punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) e del rispettivo errore di surriscaldamento (SHEi).
7. Metodo secondo la rivendicazione 5 o 6, comprendente inoltre, per ciascuna unit? interna (9), aggiornare il rispettivo punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) da usare nell?iterazione corrente secondo il rispettivo errore di surriscaldamento (SHEi) calcolato nell?iterazione immediatamente precedente.
8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui aggiornare il rispettivo punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) comprende eseguire una delle seguenti:
? se l?errore di surriscaldamento (SHEi) calcolato nell?iterazione immediatamente precedente ? minore di zero e, in valore assoluto, maggiore di una soglia di surriscaldamento, impostare il punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) nell?iterazione corrente ad un valore uguale ad un punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) usato nell?iterazione immediatamente precedente, diminuito di una quantit? di surriscaldamento predefinita;
? se l?errore di surriscaldamento (SHEi) calcolato nell?iterazione immediatamente precedente ? maggiore di zero e maggiore della soglia di surriscaldamento, impostare il punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) nell?iterazione corrente ad un valore uguale al punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) usato nell?iterazione immediatamente precedente, aumentato della quantit? di surriscaldamento predefinita; o
? se l?errore di surriscaldamento (SHEi) calcolato nell?iterazione immediatamente precedente ?, in valore assoluto, minore della, o uguale alla, soglia di surriscaldamento, impostare il punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) nell?iterazione corrente ad un valore uguale al punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) usato nell?iterazione immediatamente precedente.
9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui, per ciascuna unit? interna (9), l?errore di surriscaldamento (SHEi) da usare nell?iterazione corrente ? calcolato inoltre dall?unit? di controllo (17) nell?iterazione immediatamente precedente eseguendo una delle seguenti:
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? maggiore di zero e maggiore del, o uguale al, terzo valore di soglia positivo, diminuire una potenza di pompaggio di fluido refrigerante della prima unit? esterna (7); o
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? minore di zero e, in valore assoluto, maggiore del, o uguale al, terzo valore di soglia negativo, aumentare la potenza di pompaggio di fluido refrigerante della prima unit? esterna (7).
10. Metodo secondo la rivendicazione 9 e una qualsiasi delle rivendicazioni da 5 a 8, comprendente inoltre la fase di, nell?iterazione corrente, diminuire la potenza di pompaggio di fluido refrigerante della prima unit? esterna (7) se il punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) ? stato stabile in numerose iterazioni che sono immediatamente precedenti all?iterazione corrente e se il punto di riferimento di surriscaldamento (SHSi) per ciascun mezzo di espansione (4) nell?iterazione corrente ? maggiore di un punto di riferimento di surriscaldamento standard.
11. Apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria (1) comprendente un?unit? di controllo (17), una prima unit? esterna (7) e una pluralit? di unit? interne (9) alloggiate in almeno uno spazio chiuso (11, 13), ciascuna unit? interna (9) comprendendo:
- un rispettivo mezzo di espansione (4) che ? controllabile da parte dell?unit? di controllo (17), ? in connessione di fluido in serie alla prima unit? esterna (7) ed ? configurato per diminuire la pressione, tra un ingresso (4a) e un?uscita (4b) di detto mezzo di espansione (4), di un fluido refrigerante proveniente dalla prima unit? esterna (7),
- un rispettivo evaporatore (5) in connessione di fluido in serie tra il rispettivo mezzo di espansione (4) e la prima unit? esterna (7) e configurato per consentire il passaggio di fase dallo stato liquido a quello gassoso di detto fluido refrigerante tra un ingresso (5a) e un?uscita (5b) di detto evaporatore (5), generando cos? un rispettivo flusso d?aria refrigerato nello spazio chiuso (11, 13), e
- un rispettivo sensore di temperatura (15) configurato per rilevare una temperatura di aria di erogazione (TDi) del flusso d?aria refrigerato,
in cui l?unit? di controllo (17) ? configurata per regolare, in una iterazione corrente, il rispettivo flusso d?aria refrigerato da ciascuna unit? interna (9) controllando, in base ad un rispettivo errore di surriscaldamento (SHEi), il flusso del fluido refrigerante che passa attraverso il rispettivo mezzo di espansione (4), e
in cui, per ciascuna unit? interna (9), l?unit? di controllo (17) ? inoltre configurata per calcolare, in un?iterazione che ? immediatamente precedente all?iterazione corrente, l?errore di surriscaldamento (SHEi) nell?iterazione corrente:
- acquisendo la temperatura di aria di erogazione (TDi) attraverso il rispettivo sensore di temperatura (15), e - eseguendo una delle seguenti fasi:
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra un primo valore di soglia negativo, minore di zero, e un primo valore di soglia positivo, maggiore di zero, impostare l?errore di surriscaldamento (SHEi) uguale ad un primo valore predefinito;
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia negativo e un secondo valore di soglia negativo minore di zero e maggiore, in valore assoluto, del primo valore di soglia negativo, aumentare l?errore di surriscaldamento (SHEi) quando aumenta la temperatura di aria di erogazione (TDi) in valore assoluto; o, se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra, o uguale a, il primo valore di soglia positivo e un secondo valore di soglia positivo maggiore di zero e maggiore del primo valore di soglia positivo, aumentare l?errore di surriscaldamento (SHEi) in valore assoluto quando aumenta la temperatura di aria di erogazione (TDi), l?errore di surriscaldamento (SHEi) essendo minore di zero; e
? se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra il secondo valore di soglia positivo e un terzo valore di soglia positivo maggiore di zero e maggiore del secondo valore di soglia positivo, impostare l?errore di surriscaldamento (SHEi) uguale a un secondo valore predefinito (-DSHup) che ? minore di zero; o, se la temperatura di aria di erogazione (TDi) ? compresa tra il secondo valore di soglia negativo e un terzo valore di soglia negativo minore di zero e maggiore, in valore assoluto, del secondo valore di soglia negativo, impostare l?errore di surriscaldamento (SHEi) uguale a un terzo valore predefinito (DSHdw) che ? maggiore di zero.
12. Apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria (1) secondo la rivendicazione 11, in cui la prima unit? esterna (7) comprende:
- un primo mezzo compressore (2) configurato per aumentare la pressione di un fluido refrigerante tra un ingresso (2a) e un?uscita (2b) di detto primo mezzo compressore (2), e
- un modulo raffreddato ad aria (3) in connessione di fluido in serie a detto primo mezzo compressore (2) per raffreddare detto fluido refrigerante.
13. Apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria (1) secondo la rivendicazione 11 o 12, in cui la prima unit? esterna (7) comprende detta unit? di controllo (17).
14. Apparecchio per ciclo di refrigerazione raffreddato ad aria (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 11 a 13, comprendente inoltre almeno una seconda unit? esterna (7) in connessione di fluido in serie a ciascuna unit? interna (9) e in parallelo alla prima unit? esterna (7).
15. Prodotto di programma per computer caricabile in un computer e progettato in modo tale per cui, quando eseguito, il computer risulti configurato per eseguire un metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 10.
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