ITAN20130029U1 - HYDRAULIC DEVICE FOR ELECTRONIC MANAGEMENT FOR HEAT PUMPS. - Google Patents

HYDRAULIC DEVICE FOR ELECTRONIC MANAGEMENT FOR HEAT PUMPS. Download PDF

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ITAN20130029U1
ITAN20130029U1 IT000029U ITAN20130029U ITAN20130029U1 IT AN20130029 U1 ITAN20130029 U1 IT AN20130029U1 IT 000029 U IT000029 U IT 000029U IT AN20130029 U ITAN20130029 U IT AN20130029U IT AN20130029 U1 ITAN20130029 U1 IT AN20130029U1
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pressure
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Francesco Serrangeli
Sergio Zallocco
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Tecnocasa Spa
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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

“DISPOSITIVO IDRAULICO A GESTIONE ELETTRONICA PER POMPE DI CALORE”. “ELECTRONICALLY MANAGED HYDRAULIC DEVICE FOR HEAT PUMPS”.

TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION

La presente domanda di brevetto per modello di utilità ha per oggetto un dispositivo idraulico a gestione elettronica per pompe di calore per renderle compatibili con impianti di condizionamento che utilizzano l’acqua come fluido vettore per realizzare lo scambio termico con l’aria da condizionare. This utility model patent application relates to an electronically managed hydraulic device for heat pumps to make them compatible with air conditioning systems that use water as a carrier fluid to achieve heat exchange with the air to be conditioned.

Un tale tipo di dispositivo è descritto nel brevetto europeo EP 1 441 183 a nome della stessa richiedente. Tuttavia tale dispositivo presenta degli inconvenienti dovuti alla presenza di una valvola termostatica, di un serbatoio di accumulo e di una gestione elettronica limitata. Such a type of device is described in the European patent EP 1 441 183 in the name of the same applicant. However, this device has drawbacks due to the presence of a thermostatic valve, an accumulation tank and limited electronic management.

Scopo della presente invenzione è di eliminare gli inconvenienti della tecnica nota, fornendo un dispositivo idraulico a gestione elettronica per pompe di calore che sia efficiente, efficace, versatile e funzionale. The object of the present invention is to eliminate the drawbacks of the known art by providing an electronically controlled hydraulic device for heat pumps that is efficient, effective, versatile and functional.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’ invenzione, con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1. These purposes are achieved in accordance with the invention, with the characteristics listed in the attached independent claim 1.

Realizzazioni vantaggiose appaiono dalle rivendicazioni dipendenti. Advantageous embodiments appear from the dependent claims.

Nella dispositivo secondo l’invenzione, sono state apportate le seguenti principali migliorie rispetto a EP 1 441 183: In the device according to the invention, the following main improvements have been made with respect to EP 1 441 183:

1. Sostituzione della valvola termostatica con una valvola elettronica LEV con controllo puntuale (passopasso) della capacità frigorifera. 1. Replacement of the thermostatic valve with a LEV electronic valve with point-by-step control of the cooling capacity.

2. Modifica del quadro elettrico di tipo elettromeccanico mediante Γ installazione di un controllore logico programmabile (PLC) con specifico programma per la gestione, regolazione e controllo del dispositivo secondo l’invenzione consentendo Γ eliminazione di vari relè, selettori e spie di controllo. In questo modo la gestione del dispositivo viene effettuata mediante un pannellino remoto, anziché attraverso appositi interruttori installati a bordo macchina. 2. Modification of the electromechanical electrical panel by Γ installation of a programmable logic controller (PLC) with a specific program for the management, regulation and control of the device according to the invention allowing Γ elimination of various relays, selectors and control lights. In this way the device is managed by means of a remote panel, rather than by means of special switches installed on the machine.

3. Capacità di riscaldamento e di raffreddamento modulante in funzione della capacità richiesta dagli ambienti da climatizzare. Questo è stato possibile attraverso la realizzazione di un programma specifico all’ interno del PLC che, sulla base di alcuni parametri in ingresso (quali temperatura esterna, temperatura di ritorno dell’acqua, ecc), invia un segnale alla macchina esterna pompa di calore (GHP), la quale a sua volta varia il numero dei giri del motore ed il numero dei compressori per erogare la capacità richiesta. 3. Modulating heating and cooling capacity according to the capacity required by the rooms to be air-conditioned. This was possible through the creation of a specific program inside the PLC which, on the basis of some input parameters (such as external temperature, water return temperature, etc.), sends a signal to the external heat pump machine ( GHP), which in turn varies the number of engine revolutions and the number of compressors to deliver the required capacity.

4. Connettività sistemi di gestione Modbus RTU, Webserver con Scada dedicato per la gestione 4. Modbus RTU management systems connectivity, Webserver with dedicated Scada for management

5. Gestione centralizzata nel caso di installazioni multiple con programma di ottimizzazione dell’ efficienza media stagionale (SPF). 5. Centralized management in the case of multiple installations with seasonal average efficiency optimization program (SPF).

I vantaggi rispetto ad EP 1 441 183 sono i seguenti: i. utilizzo della valvola elettronica LEV con la possibilità di mantenere costante il surriscaldamento del gas refrigerante durante il funzionamento in raffreddamento (con un controllo retroazionato di temperatura e pressione) migliorando così Γ efficienza ai carichi parziali. The advantages over EP 1 441 183 are the following: i. use of the electronic valve LEV with the possibility of keeping the superheating of the refrigerant gas constant during cooling operation (with a feedback control of temperature and pressure) thus improving efficiency at partial loads.

ii. Migliorata Γ efficienza del sistema, passando da un sistema ON/OFF ad un sistema modulante in grado di variare la capacità erogabile in funzione di quella richiesta, ottenendo i seguenti vantaggi: ii. Improved Γ system efficiency, passing from an ON / OFF system to a modulating system capable of varying the deliverable capacity according to the required one, obtaining the following advantages:

- riduzione dei costi di gestione - reduction of management costs

- riduzione dell’ energia primaria e quindi delle emissioni inquinanti - reduction of primary energy and therefore of polluting emissions

- miglioramento del comfort dei locali interni (assenza di escursioni termiche) - improvement of the comfort of the internal rooms (absence of thermal excursions)

- possibilità di controllo della temperatura di mandata a punto fisso - possibility of controlling the delivery temperature at a fixed point

eliminazione del serbatoio di accumulo assolutamente necessario nel caso di un sistema ON/OFF per immagazzinare Γ energia in eccesso durante il funzionamento ai carichi parziali. elimination of the storage tank absolutely necessary in the case of an ON / OFF system to store Γ excess energy during operation at partial loads.

Ulteriori caratteristiche dell’ invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a una sua forma di realizzazione puramente esemplificativa e quindi non limitativa, illustrata nei disegni annessi, in cui: Further features of the invention will become clearer from the detailed description that follows, referring to a purely exemplary and therefore non-limiting embodiment, illustrated in the attached drawings, in which:

la Fig. 1 è uno schema idraulico, illustrante il dispositivo secondo Γ invenzione; Fig. 1 is a hydraulic diagram, illustrating the device according to the invention;

la Fig. 2 è uno schema elettrico illustrante i collegamenti all’ alimentazione elettrica del dispositivo secondo Γ invenzione; Fig. 2 is an electrical diagram illustrating the connections to the power supply of the device according to the invention;

la Fig. 3 - 5 sono schemi elettrici dei PLC del dispositivo secondo Γ invenzione; Fig. 3 - 5 are electrical diagrams of the PLCs of the device according to the invention;

la Fig. 6 è uno schema elettrico illustrante una scheda di circuito stampato (PCB) che gestisce l’elettronica del dispositivo secondo Γ invenzione; Fig. 6 is an electrical diagram illustrating a printed circuit board (PCB) that manages the electronics of the device according to the invention;

la Fig. 7 è uno schema elettrico di un controllore parametrico di una valvola di espansione del dispositivo secondo Γ invenzione; Fig. 7 is an electrical diagram of a parametric controller of an expansion valve of the device according to the invention;

la Fig. 8 è un grafico illustrante la potenza della pompa di calore in funzione della temperatura; Fig. 8 is a graph illustrating the power of the heat pump as a function of the temperature;

la Fig. 9 è un grafico illustrante la temperatura dell’acqua in funzione della temperatura esterna; e Fig. 9 is a graph illustrating the water temperature as a function of the external temperature; And

la Fig. 10 è un grafico illustrante la potenza della pompa di calore in funzione della temperatura. Fig. 10 is a graph illustrating the power of the heat pump as a function of temperature.

Con l’ausilio delle figure viene descritto il dispositivo idraulico a gestione elettronica per pompe di calore secondo l’invenzione, indicato complessivamente con il numero di riferimento (100). With the aid of the figures, the electronically managed hydraulic device for heat pumps according to the invention is described, indicated as a whole with the reference number (100).

Con riferimento a Fig. 1, il dispositivo (100) è disposto tra un impianto idraulico preesistente ed una pompa di calore (GHP). With reference to Fig. 1, the device (100) is arranged between a pre-existing hydraulic system and a heat pump (GHP).

Il dispositivo (100) comprende un primo circuito idraulico (P) di acqua collegato all’ impianto idraulico e un secondo circuito idraulico (C) di fluido frigorigeno collegato alla pompa di calore. Vantaggiosamente il fluido frigorigeno utilizzato nel circuito (C) è freon. The device (100) includes a first hydraulic circuit (P) of water connected to the hydraulic system and a second hydraulic circuit (C) of refrigerant fluid connected to the heat pump. Advantageously, the refrigerant fluid used in the circuit (C) is freon.

Il circuito idraulico di acqua (P) comprende un condotto di aspirazione (PI) per prelevare acqua dall’ impanato idraulico e un condotto di ritorno (P2) che riporta l’acqua neH’impianto idraulico. Nel condotto di aspirazione (PI) è disposta una pompa di circolazione (10) per consentire Γ aspirazione dell’acqua daH’impianto idraulico. The water hydraulic circuit (P) includes a suction duct (PI) to draw water from the hydraulic breadcrumbs and a return duct (P2) which brings the water back to the hydraulic system. A circulation pump (10) is arranged in the suction duct (PI) to allow the suction of water from the hydraulic system.

Il circuito idraulico di acqua (P) e il circuito idraulico di fluido frigorigeno passano attraverso uno scambiatore di calore (6). Vantaggiosamente lo scambiatore di calore (6) è uno scambiatore a piastre, in particolare con piastre saldo-brasate. The water hydraulic circuit (P) and the refrigerant fluid hydraulic circuit pass through a heat exchanger (6). Advantageously, the heat exchanger (6) is a plate exchanger, in particular with brazed plates.

Quando la pompa di calore funzione con un ciclo di raffreddamento (illustrato in Fig. 1), lo scambiatore di calore (6) lavora in controcorrente, cioè il flusso di acqua circolante nel circuito (P) è in controcorrente rispetto al flusso di fluido frigorigeno circolante nel circuito (C). When the heat pump works with a cooling cycle (illustrated in Fig. 1), the heat exchanger (6) works in counter-current, i.e. the flow of water circulating in the circuit (P) is in counter-current with respect to the flow of refrigerant fluid. circulating in the circuit (C).

Il circuito (C) del fluido frigorigeno comprende un condotto di andata (Cl) nel quale fluisce il fluido frigorigeno (liquido) diretto dalla pompa di calore allo scambiatore (6) e un condotto di ritorno (C2) in cui fluisce il fluido frigorifero (gas) diretto dallo scambiatore (6) alla pompa di calore. Nel condotto di andata (Cl) è istallata una valvola di espansione (3) che consente l’espansone del fluido frigorigeno liquido trasformandolo in un fluido gassoso. The refrigerant circuit (C) includes a delivery duct (Cl) in which the refrigerant fluid (liquid) flows, directed from the heat pump to the exchanger (6) and a return duct (C2) in which the refrigerant fluid flows ( gas) directed from the exchanger (6) to the heat pump. An expansion valve (3) is installed in the delivery duct (Cl) which allows the expansion of the liquid refrigerant fluid, transforming it into a gaseous fluid.

Un condotto di by-pass (C3) è disposto in parallelo alla valvola di espansione (3) per poterla bypassare. Infatti, quando la pompa di calore funziona con un ciclo di riscaldamento, il fluido frigorigeno esegue un percorso inverso rispetto a quello illustrato in Fig. 1 e la valvola d’espansione (3) viene bypassata. A by-pass duct (C3) is arranged in parallel with the expansion valve (3) to be able to bypass it. In fact, when the heat pump works with a heating cycle, the refrigerant fluid follows a reverse path to that shown in Fig. 1 and the expansion valve (3) is bypassed.

Nel condotto di bypass (C3) è istallata una valvola di non ritorno (2) che consente la circolazione in un solo verso, cioè dallo scambiatore (6) verso la pompa di calore e non nel verso opposto. A non-return valve (2) is installed in the bypass duct (C3) which allows circulation in one direction only, i.e. from the exchanger (6) to the heat pump and not in the opposite direction.

La valvola d’espansione (3) è una elettronica LEV con motore passo-passo. A tale scopo, il dispositivo (100) comprende un controllore parametrico (1) atto a controllare la valvola di espansione (3). Una sonda di temperatura (20) e una sonda di pressione (21) sono disposte nel condotto (C2) di ritorno del fluido frigorigeno. Vantaggiosamente la sonda di temperatura (20) è di tipo NTC e sonda di pressione (21) lavora in corrente 4-20mA. Il controllore parametrico (1) è collegato alla sonda di temperatura (20) e alla sonda di pressione (21) e controlla la valvola di espansione (3) in conformità ai valori di temperatura e di pressione rilevati dalle sonde (20, 21). The expansion valve (3) is an electronic LEV with a stepping motor. For this purpose, the device (100) comprises a parametric controller (1) adapted to control the expansion valve (3). A temperature probe (20) and a pressure probe (21) are arranged in the return pipe (C2) of the refrigerant fluid. Advantageously, the temperature probe (20) is of the NTC type and the pressure probe (21) works in 4-20mA current. The parametric controller (1) is connected to the temperature probe (20) and to the pressure probe (21) and controls the expansion valve (3) in compliance with the temperature and pressure values detected by the probes (20, 21).

Opzionalmente il dispositivo (100) comprende: Optionally the device (100) includes:

una sonda (PT1) di temperatura aspirazione acqua disposta nel tubo di aspirazione acqua (PI) in corrispondenza dell’ingresso nello scambiatore (6) a water intake temperature probe (PT1) placed in the water intake pipe (PI) at the inlet to the exchanger (6)

una sonda (PT2) di temperatura mandata acqua disposta nel tubo di ritorno acqua (P2) in corrispondenza dell’uscita dallo scambiatore (6); a water delivery temperature probe (PT2) placed in the water return pipe (P2) at the outlet from the exchanger (6);

un pressostato differenziale (7) disposto tra i due condotti (PI) e (PI) dell’acqua, per rilevare la differenza di pressione dell’acqua tra il condotto di aspirazione e quello di ritorno; a differential pressure switch (7) placed between the two water pipes (PI) and (PI), to detect the difference in water pressure between the suction pipe and the return pipe;

una valvola di spurgo di aria (8) disposta nel condotto di aspirazione acqua (PI); e an air purge valve (8) disposed in the water intake duct (PI); And

un flussostato (9) disposto nel condotto di ritorno di acqua (P2). a flow switch (9) arranged in the water return conduit (P2).

Con riferimento a Fig. 2 viene illustrato un quadro elettrico del dispositivo (100). La prima parte del quadro elettrico è in alta tensione. Una protezione termica della pompa (POS) è ottenuta mediante un interruttore magnetotermico (MSP) in serie a un relay (KP) e un trasformatore (TR) che trasforma l’alta tensione di 230 Volto in bassa tensione 12 - 0 - -12 Volt. With reference to Fig. 2, an electrical panel of the device (100) is illustrated. The first part of the electrical panel is in high voltage. A thermal protection of the pump (POS) is obtained by means of a magnetothermic switch (MSP) in series with a relay (KP) and a transformer (TR) which transforms the high voltage of 230 Volto into low voltage 12 - 0 - -12 Volt .

È previsto un relay (R) che viene eccitato quando la pompa di calore (GHP) è in allarme. Il contatto di questo relay (R) viene illustrato successivamente. L’utilzzo del relay (R) è necessario data Γ instabilità del contatto pulito presente nella GHP. There is a relay (R) which is energized when the heat pump (GHP) is in alarm. The contact of this relay (R) is illustrated later. The use of the relay (R) is necessary given the instability of the clean contact present in the GHP.

Con riferimento a Fig. 3, il PLC del dispositivo (100) è alimentato a 24 Volt (1-0). Per chiudere un ingresso digitale è sufficiente portare la tensione di 24 Volt, dato che lo 0 (0 volt) è già in comune a tutti i comuni IDLC all’ interno del PLC. With reference to Fig. 3, the PLC of the device (100) is powered at 24 Volt (1-0). To close a digital input it is sufficient to bring the voltage to 24 Volts, since 0 (0 volts) is already common to all the common IDLCs inside the PLC.

I principali contatti del PLC sono: The main contacts of the PLC are:

REM Questo contatto se abilitato permette di controllare l’accensione e lo spegnimento del dispositivo (100). REM If enabled, this contact allows you to control the switching on and off of the device (100).

REMI Questo contatto se abilitato permette di controllare la modalità di funzionamento del dispositivo (100) (aperto - estate). REMI This contact, if enabled, allows you to control the operating mode of the device (100) (open - summer).

IDL3 Comunica al PLC se il controllore parametrico (1) della valvola d’espansione (3) è in allarme. L’allarme viene ovviamente comunicato al cliente. IDL3 Notifies the PLC if the parametric controller (1) of the expansion valve (3) is in alarm. The alarm is obviously communicated to the customer.

FL-Com Fl-No Questo contatto proviene dal flussostato (9). Se almeno un compressore è in funzione e il contatto aperto, il sistema va in allarme e Γ allarme va resettato manualmente. Se la pompa non sta funzionando e il contatto è chiuso, il sistema va in allarme e segnala un possibile sabotaggio. FL-Com Fl-No This contact comes from the flow switch (9). If at least one compressor is running and the contact is open, the system goes into alarm and the alarm must be reset manually. If the pump is not working and the contact is closed, the system goes into alarm and signals a possible tamper.

PD-Com PD-NO Questo contatto proviene dal pressostato differenziale (7). Se il contatto è aperto e la pompa sta funzionando il sistema va in allarme e lo comunica all’utente. PD-Com PD-NO This contact comes from the differential pressure switch (7). If the contact is open and the pump is running, the system goes into alarm and communicates it to the user.

Consenso GHP Comunica al PLC quando almeno un compressore è collegato (il segnale proviene dalla scheda elettronica AISIN mutuata da una normale unità interna ad espansione diretta). GHP consent It communicates to the PLC when at least one compressor is connected (the signal comes from the AISIN electronic card borrowed from a normal direct expansion indoor unit).

Controllo Defrost Comunica quando la pompa di calore sta effettuando le operazioni di defrost. Defrost control It communicates when the heat pump is carrying out defrost operations.

Allarme GHP (attualmente non in uso). GHP alarm (currently not in use).

R è il contatto del relay che comunica Γ allarme della GHP al PLC R is the relay contact that communicates the GHP alarm to the PLC

POS comunica al PLC quando la protezione termica della pompa si attiva. Il sistema comunica Γ allarme. POS communicates to the PLC when the thermal protection of the pump activates. The system communicates an alarm.

Con riferimento a Fig. 4, tutte le uscite del PLC sono contatti puliti, tra i quali: With reference to Fig. 4, all PLC outputs are clean contacts, including:

Selezione Caldo/freddo II PLC comunica alla pompa di calore se deve funzionare in modalità estiva o invernale (aperto = estiva). Hot / cold selection The PLC communicates to the heat pump whether it is to operate in summer or winter mode (open = summer).

KP è il relay che controlla il funzionamento della pompa. KP is the relay that controls the operation of the pump.

N05 è un’uscita che può escludere Γ alimentazione elettrica alla scheda elettronica AISIN (quando il sistema è in allarme Γ alimentazione viene tolta per evitare possibili ripartenze indesiderate). N05 is an output that can exclude Γ power supply to the AISIN electronic board (when the system is in alarm Γ power is cut off to avoid possible unwanted restarts).

15-16 è un contatto che raggiunge la scheda elettronica AISIN. Il contatto T1T2 della scheda comanda l’accensione della pompa di calore. 15-16 is a contact that reaches the AISIN electronic board. The T1T2 contact of the card controls the ignition of the heat pump.

Allarme Questo contatto si chiude quando la pompa di calore o il dispositivo (100) sono in allarme. Alarm This contact closes when the heat pump or the device (100) are in alarm.

GND-DI1 Contatto che controlla il controllore parametrico (1) della valvola (3). Quando il contatto si chiude, inizia la reiterazione secondo la regola PID che srà esposta in seguito. GND-DI1 Contact that controls the parametric controller (1) of the valve (3). When the contact closes, the repetition starts according to the PID rule that will be explained later.

In fondo a Fig. 4 ci sono otto resistenze elettriche per la gestione della capacità. (4 gradini per il funzionamento invernale e 4 gradini per quello estivo). At the bottom of Fig. 4 there are eight electric resistors for managing the capacity. (4 steps for winter operation and 4 steps for summer).

Con riferimento a Fig. 5 sono illustrati i seguneti contatti del PLC: With reference to Fig. 5, the following PLC contacts are illustrated:

PT3 è una sonda in corrente opzionale per la gestione della pompa. La pompa viene arrestata quando la temperatura all’ interno di un eventuale serbatoio oltrepassa un set point. PT3 is an optional current probe for pump management. The pump is stopped when the temperature inside any tank exceeds a set point.

CAP è un ingresso analogico 4-20 mA per il controllo esterno della capacità CAP is a 4-20 mA analog input for external capacity control

Setpoint Dinamico è un ingresso analogico 4-20 mA per il controllo esterno della temperatura di setpoint. Dynamic Setpoint is a 4-20 mA analog input for external control of the setpoint temperature.

PT2 e PT1 sono le sonde di temperatura ingresso e uscita acqua. PT2 and PT1 are the water inlet and outlet temperature probes.

RS485 è una porta seriale 485 per accedere al PLC tramite ModBus RS485 is a 485 serial port to access the PLC via ModBus

R/C è opzionale e sono cavi di comunicazione (CAN) e alimentazione per una tastiera utente. R / C is optional and are communication (CAN) and power cables for a user keyboard.

Con riferimento a Fig. 6 viene illustrata una scheda di circuito stampato (PCB) del quadro elettrico del dispositivo (100), che comprende i seguenti contatti: With reference to Fig. 6, a printed circuit board (PCB) of the electrical panel of the device (100) is shown, which comprises the following contacts:

F1F2 cavo di comunicazione fra pompa di calore e scheda interna AISIN (protocollo proprietario) F1F2 communication cable between heat pump and internal AISIN card (proprietary protocol)

XI 3 A sonda aspirazione aria simulata dalle 8 resistenze elettriche mostrate in precedenza XI 3 A air intake probe simulated by the 8 electrical resistances shown above

XI 2 A sonda tubazione del liquido (refrigerante) XI 3 A sonda tubazione del vapore (refrigerante) XI A alimentazione elettrica PCB AISIN XI 2 A liquid pipe probe (refrigerant) XI 3 A vapor pipe probe (refrigerant) XI A power supply PCB AISIN

XI 6A compressore ON allarme (non in uso) defrost. Questi segnali vanno direttamente al PLC, già descritti in precedenza. XI 6A compressor ON alarm (not in use) defrost. These signals go directly to the PLC, already described above.

Con riferimento a Fig. 7 viene illustrato il controllore parametrico (1) valvola d’espansione (3). Al controllore (1) sono collegati il sensore di pressione (21), il sensore di temperatura (20) e la valvola di espansione (3). Il controllore (1) presenta i seguenti contatti: With reference to Fig. 7, the parametric controller (1) expansion valve (3) is shown. The pressure sensor (21), the temperature sensor (20) and the expansion valve (3) are connected to the controller (1). The controller (1) has the following contacts:

DII Segnale proveniente dal PLC. Controlla quando il driver inizia a regolare (Compressore ON Modalità estiva) NO A è un contatto aperto quando il regolatore è in allarme. L’allarme viene poi comunicato dal PLC all’utente. DII Signal from the PLC. Controls when the driver starts to regulate (Compressor ON Summer mode) NO A is an open contact when the regulator is in alarm. The alarm is then communicated by the PLC to the user.

La gestione della potenza della pompa di calore è effettuata dal controllore programmabile (PLC). The power management of the heat pump is carried out by the programmable controller (PLC).

La potenza non varia in modo lineare in funzione della richiesta dell’ edificio. Infatti con riferimento a Fig. 8 sono presenti 4 gradini di potenza dal 25% al 100%. The power does not vary linearly depending on the building's demand. In fact, with reference to Fig. 8 there are 4 power steps from 25% to 100%.

In funzione della temperatura dell’acqua in ingresso rilevata dalla sonda (PT1) e della derivata della temperatura, il PLC decide lo step di potenza. Per comunicare il gradino di potenza desiderata, viene simulata una particolare temperatura fittizia di aspirazione aria attraverso 8 uscite digitali del PLC (da NO 13 a NO20). Le resistenze elettriche sono 8 dato che 4 valori di temperatura vengono utilizzati per il funzionamento estivo, mentre 4 valori per quello invernale. Depending on the inlet water temperature detected by the probe (PT1) and the derivative of the temperature, the PLC decides the power step. To communicate the desired power step, a particular fictitious air intake temperature is simulated through 8 digital outputs of the PLC (from NO 13 to NO20). There are 8 electric heaters since 4 temperature values are used for summer operation, while 4 values for winter.

Il grafico di Fig. 8 illustra l’andamento della potenza in un ciclo invernale. I parametri da impostare sono la temperatura di Set Point e una Banda al cui interno la potenza erogata varia. The graph in Fig. 8 illustrates the power trend in a winter cycle. The parameters to be set are the Set Point temperature and a Band within which the delivered power varies.

La valvola LEV (3) consente di mantenere costante il surriscaldamento del gas refrigerante durante il funzionamento in raffreddamento (con un controllo retro-azionato di temperatura e pressione). The LEV valve (3) allows to keep the superheating of the refrigerant gas constant during cooling operation (with a retro-activated temperature and pressure control).

Il controllo del surriscaldamento durante il funzionamento estivo viene effettuato dal regolatore parametrico (1). La logica di regolazione è PID. The superheat control during summer operation is carried out by the parametric regulator (1). The control logic is PID.

L’errore è definito come differenza fra surriscaldamento reale e surriscaldamento desiderato. Il surriscaldamento viene calcolato considerando la temperatura condotto del vapore (C2) e la temperatura di saturazione data dal sensore di pressione (21). In uscita si ottengono i passi del motore passopasso della valvola (3) per la correzione. The error is defined as the difference between real superheat and desired superheat. The superheat is calculated considering the steam duct temperature (C2) and the saturation temperature given by the pressure sensor (21). At the output, the steps of the step motor of the valve (3) for the correction are obtained.

Ogni PLC installato nel quadro di gestione del dispositivo (100) ha un gateway ModBus RTU integrato. Collegandosi alla porta seriale RS485 COMI si ha accesso a tutti i parametri precedentemente descritti. Ogni parametro può essere letto e modificato da qualunque sistema ModBus Master. Non esiste un software specifico per accedere alla connettività Modbus. Each PLC installed in the device management panel (100) has an integrated ModBus RTU gateway. By connecting to the COMI RS485 serial port, you have access to all the parameters previously described. Each parameter can be read and modified by any ModBus Master system. There is no specific software to access Modbus connectivity.

La connettività WEBSERVER non è propria di un modulo idronico, per ottenerla è necessario collegare il dispositivo (100) ad un sistema ModBus dotato di connettività Web Server WEBSERVER connectivity is not typical of a hydronic module, to obtain it it is necessary to connect the device (100) to a ModBus system equipped with Web Server connectivity

Il programma del PLC prevede di stabilire la temperatura di setpoint in funzione della temperatura esterna misurata da una sonda esterna attiva. La legge scelta è mostrata in figura 9. I parametri in ingresso sono le tre coppie (Tl-Ta) (T2-Tb) (T3-Tc). The PLC program envisages establishing the setpoint temperature as a function of the external temperature measured by an active external probe. The chosen law is shown in figure 9. The input parameters are the three pairs (Tl-Ta) (T2-Tb) (T3-Tc).

Una volta stabilità la temperatura di set point si esegue Γ algoritmo mostrato in figura 10. Once the set point temperature is stable, the algorithm shown in figure 10 is performed.

I cinque gradini di potenza che si ottengono sono caratterizzati da 100% (tutti gli AWS ON al 100%), 75% (tutti gli AWS ON al 75%), 50% (tutti gli AWS ON al 50%), 2/3 (2/3 degli AWS ON al 50%), 1/3 (1/3 degli gli AWS ON al 50%). Il grafico di Fig. 10 è riferito al caso invernale. The five power steps that are obtained are characterized by 100% (all AWS ON at 100%), 75% (all AWS ON at 75%), 50% (all AWS ON at 50%), 2/3 (2/3 of AWS ON at 50%), 1/3 (1/3 of AWS ON at 50%). The graph in Fig. 10 refers to the winter case.

Alla presente forma di realizzazione dell’ invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse. Numerous variations and modifications of detail can be made to the present embodiment of the invention, within the reach of a person skilled in the art, however falling within the scope of the invention expressed by the attached claims.

Claims (4)

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo idraulico (100) a gestione elettronica per pompe di calore, destinato ad essere disposto tra un impianto idraulico e una pompa di calore, comprendente: un circuito di acqua (P) collegato all’impianto idraulico, un circuito di gas refrigerante (C) collegato alla pompa di calore, uno scambiatore di calore (6) attraversato da detto circuito di acqua (P) e detto circuito di fluido refrigerante (C), una valvola d’espansione (3) disposta in un condotto (Cl) di detto circuito di fluido refrigerante per consentire l’espansione di detto fluido refrigerante dalla pompa di calore verso lo scambiatore di calore (6), quando la pompa di calore funziona in un ciclo di raffreddamento, caratterizzato dal fatto che detta valvola di espansione (3) è una valvola elettronica LEV con motore passo-passo, e detto dispositivo (100) comprende inoltre: un sensore di temperatura (20) ed un sensore di pressione (21) disposti in detto circuito di fluido refrigerante (C) per rilevare la pressione e la temperatura del fluido refrigerante, un controllore parametrico (1) collegato a detta valvola di espansione (3) e a detti sensori di temperatura e pressione (20, 21), per controllare il motore passo-passo della valvola, in conformità alla temperatura e alla pressione rilevata da detti sensori, un PLC per controllare il funzionamento di detto dispositivo (100). CLAIMS 1) Electronically managed hydraulic device (100) for heat pumps, intended to be placed between a hydraulic system and a heat pump, comprising: a water circuit (P) connected to the hydraulic system, a refrigerant gas circuit (C) connected to the heat pump, a heat exchanger (6) crossed by said water circuit (P) and said refrigerant fluid circuit (C), an expansion valve (3) arranged in a duct (Cl) of said refrigerant fluid circuit to allow 'expansion of said refrigerant fluid from the heat pump towards the heat exchanger (6), when the heat pump operates in a cooling cycle, characterized by the fact that said expansion valve (3) is an electronic valve LEV with stepping motor, e said device (100) further comprises: a temperature sensor (20) and a pressure sensor (21) arranged in said refrigerant fluid circuit (C) for detecting the pressure and temperature of the refrigerant fluid, a parametric controller (1) connected to said expansion valve (3) and to said temperature and pressure sensors (20, 21), to control the valve stepper motor, in accordance with the temperature and pressure detected by said sensors, a PLC to control the operation of said device (100). 2) Dispositivo (100) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti sensori di temperatura e pressione (20) sono disposti in un condotto di vapore o gas (C2) del circuito del fluido frigorigeno in cui fluisce il gas dallo scambiatore di calore (6) alla pompa di calore. 2) Device (100) according to claim 1, characterized in that said temperature and pressure sensors (20) are arranged in a steam or gas duct (C2) of the refrigerant fluid circuit in which the gas flows from the heat exchanger (6) to the heat pump. 3) Dispositivo (100) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detto controllore parametrico (1) esegue un controllo retro-azionato di temperatura in cui Γ errore è definito come differenza fra surriscaldamento reale e surriscaldamento desiderato, in cui il surriscaldamento viene calcolato considerando la temperatura del condotto del vapore (C2) rilevata dal sensore di temperatura (20) e la temperatura di saturazione data dal sensore di pressione (21) e in uscita dalla retroazione si ottengono i passi del motore passo-passo della valvola (3). 3) Device (100) according to claim 2, characterized in that said parametric controller (1) performs a retro-operated temperature control in which Γ error is defined as the difference between real superheat and desired superheat, in which superheat is calculated considering the temperature of the steam duct (C2) detected by the temperature sensor (20) and the saturation temperature given by the pressure sensor (21) and at the output from the feedback, the steps of the valve stepper motor are obtained (3) . 4) Dispositivo (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: una pompa di ricircolo (10) disposta in un condotto (PI) del circuito di acqua, una sonda (PT1) di temperatura aspirazione acqua disposta nel tubo di aspirazione acqua (PI) in corrispondenza dell’ ingresso nello scambiatore (6) una sonda (PT2) di temperatura mandata acqua disposta nel tubo di ritorno acqua (P2) in corrispondenza dell’ uscita dallo scambiatore (6); 5) Dispositivo (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un pressostato differenziale (7) disposto tra i due condotti (PI) e (P2) dell’acqua, per rilevare la differenza di pressione dell’acqua tra il condotto di aspirazione e quello di ritorno. 6) Dispositivo (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre: - un condotto di by-pass (C3) è disposto in parallelo alla valvola di espansione (3) per poterla bypassare, durante il funzionamento in ciclo di riscaldamento della pompa di calore, - una valvola di non ritorno (2) istallata nel condotto di bypass (C3), che consente la circolazione in un solo verso, cioè dallo scambiatore (6) verso la pompa di calore e non nel verso opposto.4) Device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises: a recirculation pump (10) arranged in a duct (PI) of the water circuit, a water intake temperature probe (PT1) placed in the water intake pipe (PI) at the inlet in the exchanger (6) a water delivery temperature probe (PT2) placed in the water return pipe (P2) at the outlet from the exchanger (6); 5) Device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a differential pressure switch (7) arranged between the two water ducts (PI) and (P2), to detect the difference in water pressure between the suction and return pipes. 6) Device (100) according to any one of the preceding claims, characterized in that it further comprises: - a by-pass duct (C3) is arranged in parallel to the expansion valve (3) to be able to bypass it, during the heating cycle of the heat pump, - a non-return valve (2) installed in the bypass (C3), which allows circulation in one direction only, ie from the exchanger (6) towards the heat pump and not in the opposite direction.
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