ITVA20130028A1

ITVA20130028A1 - Metodo di funzionamento per un sistema refrigerato

Info

Publication number: ITVA20130028A1
Application number: IT000028A
Authority: IT
Inventors: Auria Mariagrazia D; Matteo Parnisari; Paolo Sicher; Jutta Ziermaier
Original assignee: Whirlpool Co
Priority date: 2013-05-22
Filing date: 2013-05-22
Publication date: 2014-11-23
Also published as: EP2806237B1; EP2806237A1; PL2806237T3

Description

Titolo: Metodo di funzionamento per un sistema refrigerato.

La presente invenzione riguarda un metodo per il funzionamento di un sistema refrigerato, in particolare un frigorifero domestico di tipo “combinato” o “doppia-porta”, nel quale i consumi di energia per il raffreddamento e la conservazione di oggetti in esso contenuti, in particolare alimenti, sono ottimizzati.

Come precisato nel preambolo della prima rivendicazione, la presente invenzione riguarda un sistema refrigerato provvisto di almeno due cavità o comparti e dotato di un circuito refrigerante alimentato da un compressore. In ciascuna delle due cavità è presente almeno un evaporatore. Gli evaporatori sono configurati per raffreddare la prima cavità, tipicamente un comparto freezer, ad una temperatura inferiore rispetto a quella della seconda cavità. Il sistema refrigerato inoltre comprende un’elettrovalvola adatta a connettere il compressore del sistema refrigerato con il primo evaporatore posto nella prima cavità, secondo una prima modalità definita di collegamento singolo del compressore al primo evaporatore, ed a connettere il compressore con il primo evaporatore e con almeno un secondo evaporatore posto nella seconda cavità, in una seconda modalità definita di collegamento multiplo del compressore agli evaporatori. Un sistema di controllo supervisiona e attua le operazioni del sistema. Preferibilmente, la modalità di collegamento multiplo è del tipo con il primo ed il secondo evaporatore collegati in serie al compressore e laddove l’elettrovalvola è preferibilmente una valvola a due o più vie.

Preferibilmente l’elettrovalvola è atta ad eseguire un bypass del secondo evaporatore quando il primo evaporatore ed il secondo evaporatore sono collegati in serie. Possono essere presenti ulteriori evaporatori posti in una o più cavità o in ulteriori cavità, connessi tra loro nella modalità di collegamento multiplo mediante una o più elettrovalvole. Va precisato che nella modalità di collegamento multiplo del compressore agli evaporatori, secondo l’invenzione questi possono essere tra loro connessi oltre che in serie, anche in parallelo o in una modalità di collegamento mista.

Il metodo secondo la presente invenzione è altresì applicabile sia a sistemi refrigerati dotati di compressori del tipo “ON/OFF” sia a quelli dotati di compressori a giri variabili.

Secondo l’invenzione, almeno la prima cavità è dotata di una ventola per la circolazione dell’aria fredda nel primo comparto e di una o più sonde o sensori di temperatura per il controllo termostatico del comparto. Il sensore di temperatura può essere disposto nello spazio interno al comparto, e/o direttamente sull’evaporatore.

Il presente metodo può essere inoltre applicato sia a sistemi refrigerati provvisti di una logica di controllo per la regolazione della temperatura del compressore del tipo ad isteresi (tipicamente, ma non esclusivamente utilizzata in abbinamento a compressori del tipo “ON/OFF”), sia a sistemi che regolano la temperatura applicando una logica di controllo di tipo PID (tipicamente regolando la frequenza di un compressore a giri variabili). Si sottolinea che il presente metodo può anche trovare applicazione con altri metodi di controllo automatico della temperatura più sofisticati rispetto a quelli sopracitati.

Sono noti nell’arte sistemi frigoriferi del tipo sopra descritto nei quali il raffreddamento della cella (o cavità) a temperatura più bassa, tipicamente una cella di congelamento (freezer), è effettuato azionando l’evaporatore unitamente ad un ventilatore posto nella stessa cavità durante la modalità di collegamento singolo e multiplo, sino al raggiungimento di una soglia di temperatura inferiore utile, alla quale il raffreddamento della cella viene interrotto. Detti sistemi comportano spesso uno spreco di energia, in quanto tale energia non è sempre efficacemente impiegata per il raffreddamento degli elementi posti nel primo comparto. Scopo della presente invenzione è fornire un metodo che permetta di diminuire il consumo energetico dell’intero sistema, pur continuando a garantire il raffreddamento della cella raffreddata a temperatura più bassa. Tale scopo è raggiunto dal metodo della presente invenzione secondo le caratteristiche della rivendicazione 1.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del presente trovato risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata fornita a titolo d’esempio, non limitativo, con riferimento ai disegni allegati nei quali:

-la figura 1 è una rappresentazione schematica, in particolare una vista frontale ed una sezione laterale di uno dei possibili sistemi refrigerati a cui è applicato il metodo secondo l’invenzione;

-la figura 2 è il grafico dell’andamento della temperatura registrato nella prima cavità quando al sistema di figura 1 è applicato un metodo di raffreddamento secondo l’arte nota;

-la figura 3 è il grafico dell’andamento della temperatura registrato nella prima cavità del sistema refrigerato di figura 1 provvisto di un compressore del tipo ON/OFF, quando è applicato il metodo secondo l’invenzione;

-la figura 4 è il grafico dell’andamento della temperatura registrato nella prima cavità di un sistema refrigerato provvisto di un compressore a giri variabili, quando è applicato il metodo di raffreddamento secondo l’invenzione;

-la figura 5 è il grafico dell’andamento della temperatura registrato nella prima cavità del sistema refrigerato di figura 1, provvisto di un compressore del tipo ON/OFF, all’occorrenza di condizioni critiche; e

-la figura 6 è il grafico dell’andamento della temperatura registrato nella prima cavità del sistema refrigerato di figura 1, con compressore a giri variabili, all’occorrenza di condizioni critiche.

Con riferimento alla figura 1 è descritto, a titolo di esempio non limitativo, un sistema refrigerato a cui è applicato il metodo della presente invenzione. Si tratta di un frigorifero “combinato” che comprende una prima cavità 1 ed una seconda cavità 2. La prima cavità 1 è raffreddata per il congelamento di oggetti, in particolare alimenti, ad una prima temperatura media di riferimento TSET1, ad esempio -18°C. La seconda cavità 2 è di tipo frigorifero per la conservazione degli alimenti freschi ed è raffreddata ad una seconda temperatura media di riferimento TSET2, ad esempio 5°C. Nell’ambiente della prima cavità 1, il comparto di congelamento, è presente una prima sonda di temperatura S1, un sensore utilizzato per il controllo della temperatura nella prima cavità 1. Il sistema refrigerato comprende almeno due evaporatori EV1, EV2. In ogni cavità è disposto almeno un evaporatore. Il sistema di figura 1 presenta un primo evaporatore EV1 posto nella prima cavità 1 ed un secondo evaporatore EV2 posto nella seconda cavità 2. Un’elettrovalvola V realizza il collegamento del compressore CMP di tipo “ON/OFF del sistema refrigerato, con uno o più evaporatori. Nel sistema descritto in figura 1 l’elettrovalvola V è una valvola a due stati (conosciuta anche come valvola a due vie). In un primo stato realizza il collegamento (singolo, esclusivo) del compressore CMP con il primo evaporatore EV1 posto nella prima cavità 1. In questa modalità di collegamento singolo viene raffreddata solo la prima cavità 1 mediante il primo evaporatore EV1. In un secondo stato l’elettrovalvola V collega il compressore CMP con il primo evaporatore EV1 collegato in serie al secondo evaporatore EV2. In questa modalità di collegamento multipla del compressore agli evaporatori, la prima 1 e la seconda cavità 2 vengono raffreddate contemporaneamente mediante rispettivamente il primo evaporatore EV1 ed il secondo evaporatore EV2. Un secondo sensore/sonda di temperatura S2 può essere presente nella prima cavità 1, collocata in prossimità o direttamente sull’evaporatore EV1. Un primo ventilatore di circolazione dell’aria F1 è posto nella prima cavità 1 allo scopo di rendere la temperatura omogenea all’interno della stessa cavità 1. Un secondo ventilatore F2 opzionale è collocato nella seconda cavità 2, come illustrato in fig. 1. Nella prima cavità 1 di congelamento è posto un carico termico standard, di tipo normativo, che permette meglio di valutare i vantaggi del metodo secondo la presente invenzione rispetto all’arte nota quando vengono eseguite prove di consumo energetico secondo la norma vigente, i cui grafici di seguito descritti per gli scopi della presente invenzione rappresentano un estratto.

Con riferimento alla figura 2 viene inizialmente riportato, a titolo comparativo, il grafico di un test secondo un metodo di raffreddamento non ottimizzato attualmente in uso su prodotti commerciali, secondo l’arte nota. Nel grafico è illustrato il comportamento della temperatura T1 della prima cavità 1 o cella di congelamento, registrata dalla prima sonda/sensore di temperatura S1. Il grafico riporta anche lo stato SCMP del compressore CMP di tipo ON/OFF che è rappresentato acceso, ON, quando il livello del segnale “SCMP” nel grafico è alto, o spento, OFF, quando il livello del segnale “SCMP” nel grafico è basso. Il grafico riporta altresì lo stato SV di funzionamento dell’elettrovalvola V il quale corrisponde a una modalità di collegamento singolo del compressore al primo evaporatore EV1 in relazione ad un livello alto del segnale “SV” rappresentato, e ad una modalità di collegamento multiplo del compressore agli evaporatori, ad un livello basso del segnale “SV”. Infine, nel grafico è riportato lo stato di funzionamento SF1 della prima ventola F1, che risulta accesa in corrispondenza di un segnale di pilotaggio “SF1” non nullo e spenta nel caso opposto (livello basso del segnale “SF1”).

Dal grafico si nota che quando lo stato SCMP del compressore CMP e lo stato SF1 del primo ventilatore F1 posto nella prima cavità 1 sono entrambi accesi durante la modalità di collegamento singola del primo evaporatore EV1 al compressore CMP, la pendenza media P1 del segnale di temperatura T1 è negativa.

Al variare dello stato SV dell’elettrovalvola V dalla modalità di collegamento singolo del compressore a quella multipla, la pendenza media del segnale di temperatura T1 registrato tramite la sonda di temperatura S1 cambia da una pendenza P1 negativa, and una pendenza P2 positiva.

Tenere il primo ventilatore F1 acceso nella prima cavità quando l’elettrovalvola V commuta alla modalità di collegamento multiplo degli evaporatori, e cioè quando la temperatura ha una pendenza P2 con coefficiente angolare positivo, è inefficiente dal punto di vista dei consumi energetici in quanto, in condizioni di funzionamento normali del sistema refrigerato, la temperatura di evaporazione del primo evaporatore EV1 potrebbe anche diventare significativamente più calda rispetto alla temperatura T1 presente nella prima cavità 1.

Di seguito è descritto un esempio di funzionamento ottimizzato secondo l’invenzione, applicato al sistema refrigerato di fig. 1 sopra descritto, quando il sistema è provvisto di un compressore del tipo “ON-OFF”.

Il metodo secondo l’invenzione prevede l’esecuzione dei seguenti passi:

-raffreddare la prima cavità (1) nella prima modalità di collegamento durante la quale il primo ventilatore (F1) è attivato,

‐ raffreddare la prima cavità (1) e la seconda cavità (2) nella seconda modalità di collegamento,

‐ disattivare il primo ventilatore (F1) durante la seconda modalità di collegamento.

In dettaglio, il primo passo consiste nel raffreddare la prima cavità/comparto 1 ad una temperatura T1 più bassa rispetto alla seconda cavità 2, in una prima modalità in cui il primo evaporatore EV1 è connesso al compressore CMP escludendo l’alimentazione del secondo evaporatore EV2, e attivando il primo ventilatore F1 posta nella prima cavità 1.

Il secondo passo consiste nel commutare lo stato dell’elettrovalvola V nella seconda modalità di collegamento multipla del compressore CMP agli evaporatori EV1 EV2. Questo passo è normalmente attuato secondo la logica di controllo della temperatura del sistema refrigerato nelle due cavità, quest’ultima normalmente di tipo ad isteresi di temperatura intorno alla temperatura di riferimento impostata TSET, oppure di tipo PID (includendo cioè le regolazioni del tipo P e PI) o ulteriormente sofisticata.

Particolarmente vantaggiosa è la (seconda) modalità di collegamento multiplo secondo la quale il compressore CMP alimenta il primo evaporatore EV1 collegato in serie al secondo evaporatore EV2, come descritto in figura 1. In ogni modo, altre modalità di connessione multipla degli evaporatori sono compatibili con il presente metodo.

Infine, in un ulteriore passo del metodo secondo l’invenzione il primo ventilatore F1 viene spento quando la precedente commutazione dalla prima alla seconda modalità è avvenuta. Preferibilmente il primo ventilatore F1 viene spento all’occorrenza di condizioni “non ottimali” per il raffreddamento della prima cavità mediante l’utilizzo del primo ventilatore. Queste condizioni non ottimali sono definite nel seguito in relazione alla specifica configurazione del sistema refrigerato a cui il metodo è applicato.

Secondo un ulteriore e successivo passo dell’invenzione, il solo primo ventilatore F1 è comunque riacceso nella occorrenza di condizioni critiche, come dettagliato in una successiva sezione di questa descrizione.

In dettaglio, per un sistema refrigerato in cui nella prima cavità/comparto 1 sono disponibili sia un primo sensore S1 di temperatura T1 posto nello spazio della prima cavità 1, preferibilmente nel suo ambiente, sia un secondo sensore S2 di temperatura T2 posto sostanzialmente sul primo evaporatore EV1, o comunque in una sua prossimità, la condizione non ottimale risulta definita mediante il confronto delle temperature T1 e T2. In particolare, una condizione non ottimale si identifica quando la seconda temperatura T2 letta dal secondo sensore/sonda S2 posto sull’evaporatore è maggiore della prima temperatura T1 quella letta dalla prima sonda/sensore S1 posta preferibilmente nell’ambiente nella prima cavità comparto (Tevap>Tamb). In risposta a questa occorrenza, il primo ventilatore F1 posto nella prima cavità 1 viene spento fino a che la seconda temperatura T2, letta dalla seconda sonda S2 posta sul primo evaporatore EV1, sarà minore o uguale alla prima temperatura T1 letta dalla prima sonda S1 posta nella prima cavità 1 (Tevap<=Tamb). Questa condizione dovrebbe avvenire quantomeno nell’occorrenza di una successiva commutazione della elettrovalvola dalla seconda alla prima modalità di collegamento, per opera della logica di controllo della temperatura nelle due cavità.

Per gli scopi sopracitati, il metodo secondo l’invenzione necessita della esecuzione dei seguenti passi:

-acquisire una prima temperatura (T1) della prima cavità (1) mediante un primo sensore (S1) di temperatura durante la prima modalità di collegamento;

-acquisire una seconda temperatura (T2) nella prima cavità (1) mediante un secondo sensore (S2) di temperatura nella successiva seconda modalità di collegamento, detto sensore essendo in contatto o in prossimità con il primo evaporatore (EV1),

Per questa configurazione del sistema refrigerato il passo di disattivare il primo ventilatore F1 consiste quindi nel disattivare il primo ventilatore (F1) quando il valore della prima temperatura T1 nella prima cavità 1, preferibilmente un valore mediato della stessa su una finestra temporale predefinita, è maggiore del valore della seconda temperatura (T2) nella prima cavità (1). Anche quest’ultimo valore della seconda temperatura T2 è preferibilmente un valore mediato su una finestra temporale predefinita.

Nella configurazione del sistema refrigerato in cui nella prima cavità/comparto 1 è posto un solo sensore S1 di temperatura T1, posto preferibilmente nel suo ambiente, la condizione non ottimale viene identificata analizzando la relazione tra le pendenze del segnale di temperatura T1 nella prima cavità 1 durante la (prima) modalità di collegamento singolo del compressore CMP (cioè quando l’elettrovalvola V è nella posizione di raffreddamento della sola prima cavità, la più fredda, denominata anche modalità di collegamento singolo del compressore CMP al primo evaporatore EV1) e la pendenza del segnale di temperatura T1 nella prima cavità 1 durante la (seconda) modalità di collegamento multiplo del compressore CMP (cioè quando l’elettrovalvola V è nella la modalità di collegamento multiplo del compressore ai due evaporatori, preferibilmente in una configurazione del sistema di raffreddamento in cui gli evaporatori EV1 ed EV2 posti nelle diverse cavità 1 e 2, sono collegati in serie al compressore CMP) .

Preferibilmente, la condizione di funzionamento non ottimale viene identificata con il rilevamento di un cambio della pendenza media nel tempo del segnale di temperatura T1 rilevato dalla prima sonda S1, quando passa da un primo valore m1 and un secondo valore m2. Preferibilmente m1 è la pendenza della retta P1 che rappresenta il valore medio del segnale di temperatura T1 misurato dall’unica sonda S1 presente nella prima cavità 1 nella prima modalità di collegamento. Preferibilmente m2 è la pendenza della retta P2 che rappresenta il valore medio del segnale di temperatura T2 nella prima cavità quando l’elettrovalvola V è nella la modalità di collegamento multiplo del compressore ai due evaporatori. Preferibilmente, il valore della pendenza del segnale di temperatura m1 nella prima modalità è un valore calcolato al termine della corrispondente prima modalità di funzionamento mentre, nella (seconda) modalità di collegamento multiplo il valore della pendenza media deve essere aggiornato secondo una frequenza almeno pari a quella necessaria per il controllo della temperatura nelle due cavità del sistema refrigerato.

Secondo questa configurazione del sistema refrigerato la condizione non ottimale si registra quando il coefficiente m2 angolare della retta P2 risulta essere maggiore del coefficiente angolare m1 della retta P1, o almeno quando il coefficiente m2 angolare della retta P2 diviene positivo.

Quindi, per questa topologia del sistema refrigerato il metodo secondo l’invenzione comprende i seguenti passi:

‐ acquisire una prima temperatura T1 della prima cavità 1 nella prima modalità di collegamento, durante la quale il primo ventilatore F1 è attivato,

‐ definire una prima pendenza m1, preferibilmente una pendenza media su una finestra temporale predefinita, dell’andamento della prima temperatura T1 nella prima cavità 1 durante la prima modalità di collegamento,

‐ acquisire una prima temperatura T1 della prima cavità 1 nella seconda modalità di collegamento,

‐ definire una seconda pendenza m2 preferibilmente una pendenza media su una finestra temporale predefinita, dell’andamento della prima temperatura T1 nella prima cavità 2, durante la seconda modalità di collegamento,

‐ laddove il passo di disattivare il primo ventilatore (F1) è eseguito quando la seconda pendenza m2 dell’andamento medio della prima temperatura T1 nella prima cavità è maggiore della prima pendenza (P1) dell’andamento della prima temperatura T1 nella prima cavità.

Altri parametri m1 o m2 correlati alle descritte pendenze possono essere utilizzati al medesimo scopo, anche ottenuti mediante stime a partire da altri parametri di funzionamento del sistema refrigerato, ad esempio utilizzando la temperatura del secondo evaporatore EV2 nella seconda cavità acquisita attraverso un ulteriore sensore S3 di temperatura durante la seconda modalità di funzionamento.

Per entrambi i casi descritti in relazione alle diverse configurazioni del sistema refrigerato, il primo ventilatore F1 della prima cavità 1 (raffreddata a temperatura più bassa) resta spento sino a quando la condizione non ottimale persiste. In queste condizioni operative normali, la temperatura T1 misurata dal primo sensore S1 nella prima cavità 1 aumenta entro i limiti prestabiliti del controllo di temperatura T1. Ad un certo punto il controllo elettronico della temperatura T1 commuterà nuovamente l’elettrovalvola V nella prima modalità di connessione e riaccenderà il primo ventilatore F1.

In figura 3, è riportato l’andamento di un test di consumo normativo in un sistema refrigerato dotato di un’unica sonda di temperatura S1 posta nell’ambiente della prima cavità 1, durante il quale il metodo secondo l’invenzione è attuato. I segnali presenti nel grafico sono quelli già descritti in relazione alla fig.2. Si nota che quando lo stato SCMP del compressore CMP è quello di accensione, ON, e lo stato SV dell’elettrovalvola V è quello del collegamento multiplo del compressore CMP ai due evaporatori EV1 EV2, la pendenza media m2 del segnale di temperatura T1 della prima cavità 1, quella più fredda, ha un coefficiente angolare m2 positivo, evidenziando una condizione non ottimale del funzionamento del sistema refrigerato. Di conseguenza il primo ventilatore F1 posto nella prima cavità 1 raffreddata alla temperatura inferiore viene spento, come si evince dal grafico del suo stato SF1. Il primo ventilatore F1 è riacceso dal controllo di temperatura della prima cavità, quando il valore della temperatura T1 misurata dalla sonda nella prima cavità 1 cambia di stato dell’elettrovalvola V, come si evince dal grafico del suo stato SV allorquando il segnale di temperatura T1 cambia la sua pendenza P1.

In figura 4 sono rappresentati analoghi segnali di un test di consumo eseguito su di un sistema refrigerato provvisto di un’unica sonda di temperatura S1 nella prima cavità 1, e di un compressore CMP a giri variabili. Il metodo secondo l’invenzione è quindi applicabile a sistemi refrigerati provvisti di un compressore a giri variabili laddove il controllo del primo ventilatore F1 posto nella prima cavità 1 raffreddata a temperatura inferiore è del tutto identico a quello descritto per il sistema refrigerato provvisto di un compressore On-Off.

L’unica differenza è che in questo caso il compressore CMP è comandato con un segnale di controllo SCMPF correlato alla frequenza di evoluzione del compressore e non relativamente al suo stato (ON/OFF),

Per questa tipologia di sistemi refrigerati il primo ventilatore F1 viene riacceso quando la temperatura T1 della prima cavità 1 raffreddata a temperatura più bassa risale entro tolleranze prestabilite dal controllo e dipendenti dal livello della temperatura di riferimento impostata TSET1 per il la prima cavità, ad esempio -18°C, allorquando il controllo di temperatura commuterà nuovamente l’elettrovalvola V nella modalità singola di connessione e riaccenderà il primo ventilatore F1.

Preferibilmente il sistema refrigerato comprende un’unità di controllo a microprocessore che esegue questi ed eventuali successivi passi del metodo.

Il comportamento del sistema refrigerato devia dal funzionamento sopradescritto, all’occorrenza di condizioni critiche, qui di seguito descritte. In particolare queste condizioni impongono l’accensione del primo ventilatore F1 posto nella prima cavità 1 pur trovandosi, il sistema refrigerato, in condizioni di funzionamento non ottimali.

Questo accade ad esempio quando le condizioni ambientali in cui il sistema refrigerato è inserito sono sfavorevoli, ad esempio quando la temperatura dell’ambiente del sistema refrigerato è al di sopra di 40°C. Condizioni critiche si presentano anche quando la porta di chiusura della prima cella o della seconda cella è aperta per un tempo prolungato in modo da innalzare significativamente la temperatura media della prima cavità, oppure quando un nuovo significativo carico termico da raffreddare è introdotto nella prima o nella seconda cavità. In questi casi, si verifica un innalzamento della temperatura nella prima o nella seconda cella raffreddata (quest’ultima raffreddata ad una temperatura maggiore rispetto alla prima), al di sopra dei normali parametri e/o soglie di controllo della temperatura.

In queste condizioni il sistema refrigerato deve comunque garantire la conservazione degli elementi mediante il mantenimento di una temperatura nelle cavità compatibile con la conservazione degli oggetti/alimenti.

A tal scopo, e per un tempo necessario a ristabilire delle condizioni di funzionamento normali, l’intero sistema refrigerato verrà raffreddato con l’elettrovalvola configurata nella modalità di collegamento multiplo degli evaporatori EV1 e EV2 al compressore CMP, in modo da raffreddare contemporaneamente, con una dinamica pur lenta, la prima e la seconda cavità.

Secondo l’invenzione, quando l’errore di controllo della temperatura T1 nella prima cavità 1 definito come la temperatura T1 della prima cavità 1 rispetto al valore di riferimento impostato TSET1 (ad es. -18°C), supera una soglia di accensione prestabilita Fan_ON_TH, il primo ventilatore F1 viene comunque acceso. Questa soglia di accensione prestabilita Fan_ON_TH può essere definita in modo differente a seconda della tipologia di sistema refrigerato, a seconda della funzione di raffreddamento impostata (ad es, congelamento ad un valore di temperatura predeterminato, congelamento rapido etc.), ed in particolare in relazione al tipo di compressore impiegato. Il primo ventilatore F1 si spegnerà nella successiva condizione in cui la temperatura T1 della prima cavità 1 raggiungerà una soglia prestabilita di spegnimento Fan_OFF_Th, anch’essa definibile in modo differente a seconda della tipologia di sistema refrigerato ed in particolare in relazione al tipo di compressore impiegato e al tipo di controllo di temperatura attuato.

Ad esempio, nel caso di sistemi refrigerati provvisti di una regolazione della temperatura secondo una logica di controllo del compressore ad isteresi (ON/OFF), essendo le soglie di temperatura attivazione e disattivazione della prima ventola F1 della prima cavità prestabilite, queste possono ad esempio essere derivate a partire dalle soglie di temperatura di accensione e di spegnimento del sistema di raffreddamento utilizzate dal controllo di temperatura ad isteresi per la prima cavità (ad es. mediante il controllo dell’elettrovalvola V e/o del compressore CMP), ed in relazione alla accuratezza del controllo da attuare, che dipende anche dalla precisione di ciascuna delle sonde di temperatura S1, S2, S3, S4, quest’ultima essendo eventualmente un sensore di temperatura posto nell’ambiente della seconda cavità.. Lo stesso principio può essere stabilito per il funzionamento di una seconda ventola F2 eventualmente posta nella seconda cavità 2, in relazione alla temperatura T4 della’ambiente seconda cavità 2 o in relazione alla temperatura T3 dell’evaporatore nella seconda cavità. In particolare, per la prima cavità 1 sono ad esempio definite una soglia predefinita di spegnimento CUT_OFF del sistema di raffreddamento, cioè un valore di temperatura inferiore sotto il quale cui il comparto più freddo, la prima cavità, non richiede di essere ulteriormente raffreddata; e una soglia predefinita di accensione CUT_ON del sistema di raffreddamento, cioè un valore di temperatura superiore sopra il quale il comparto più freddo (la prima cavità) deve essere necessariamente raffreddata per evitare di deteriorare gli alimenti conservati.

A partire da questi valori di controllo del sistema di raffreddamento, si possono ad esempio definire le soglie prestabilite di accensione del primo ventilatore Fan_ON_Th e di spegnimento Fan_OFF_Th del primo ventilatore F1 nella prima cavità 1, all’occorrenza di condizioni critiche, come segue:

Fan_ON_Th= CUT_ON ∆ON

Fan_OFF_Th= CUT_OFF ∆OFF

Dove ∆ON e ∆OFF sono valori di temperatura che potranno assumere valori compresi nell’intervallo tra -5°C e 5°C, preferibilmente tra -3°C e 3°C e che dipendono dall’accuratezza desiderata del controllo, ed in particolare dalla precisione dei sensori/sonde di temperatura S1, S2, S3.

Ad esempio, per una funzione di congelamento nella prima cavità 1 alla temperatura di riferimento media TSET di -19°C si potranno avere CUT_ON= 17°C, CUT_OFF=-19°C , ∆ON=+3°C e ∆OFF=+3°C.

Nel grafico riportato in figura 5 è rappresentata la risposta del sistema refrigerato di Fig.1 nel primo comparto nelle condizioni critiche provocate dalla temperatura dell’ambiente esterno impostata a 43°C.

Dai grafici si nota che il compressore è sempre acceso, ovvero il suo stato SCMP è “ON” e lo stato SV dell’elettrovalvola V permane nella modalità di collegamento multiplo degli evaporatori EV1 EV2, cioè quello che consente il raffreddamento contemporaneo dei due evaporatori EV1 EV2 posti nelle due cavità 1 e 2. In questa condizione il primo ventilatore F1 posto nella prima cavità 1 dovrebbe, secondo la logica dell’invenzione descritta in precedenza, rimanere sempre spento causando, per la presenza di condizioni critiche, un elevato e prolungato innalzamento della temperatura T1 nella prima cavità comparto, ad un livello che potrebbe compromettere la conservazione degli alimenti raffreddati. Per questo superata la soglia massima di temperatura predefinita per la prima cavità, Fan_ON_Th, il primo ventilatore F1 viene acceso. L’accensione del primo ventilatore F1 favorisce il trasporto nella prima cavità 1 del freddo generato dal primo evaporatore EV1. Questo consente di raffreddare comunque la prima cavità 1 e di mantenere una temperatura T1 comunque utile al congelamento e/o alla conservazione degli elementi in esso conservati. Il primo ventilatore F1 è successivamente spento quando la temperatura T1 della prima cavità 1 raggiunge un’ulteriore soglia inferiore Fan_OFF_Th, atta a garantire un efficace raffreddamento della prima cavità, cioè del comparto più freddo del sistema refrigerato. Analogamente al caso precedente, nel caso di sistemi refrigerati provvisti di compressori a giri variabili che regolano la temperatura applicando una logica di controllo di tipo PID mediante un segnale di controllo del compressore correlato alla frequenza di evoluzione, si definiscono soglie predeterminate sugli errori in frequenza che determinano l’accensione Fan_ON_Err o lo spegnimento Fan_OFF_Err del primo ventilatore F1 nella prima cavità 1, correlate a corrispondenti predeterminate temperature di accensione Fan_ON_Th, e di spegnimento Fan_OFF_Th del primo ventilatore F1.

In particolare, la soglia predeterminata di accensione Fan_ON_Err è il valore della variabile di controllo al di sopra del quale il primo ventilatore F1 viene comunque acceso.

A titolo di esempio, la soglia predeterminata di accensione Fan_ON_Err nel caso di un sistema refrigerato con compressore a giri variabili, può essere definita come:

FREQ_MAX*βON; ;laddove FREQ_MAX è il valore massimo della variabile di controllo del compressore, cui corrisponde la velocità massima di rotazione dello stesso e durante la quale il compressore esprime la massima capacità refrigerante, e ;βON è un coefficiente che può assumer valori compresi nell’intervallo tra 0 e 1, preferibilmente tra 0 e 0.95. ;Similmente, Ia soglia predeterminata di spegnimento Fan_OFF_Err è il valore della variabile di controllo del compressore al di sotto del quale il primo ventilatore F1 viene spento. ;A titolo di esempio, la soglia predeterminata di accensione Fan_OFF_Err nel caso di un sistema refrigerato con compressore a giri variabili, può essere definita come: ;FREQ_MAX*βOFF

Laddove β OFF assume preferibilmente valori compresi nell’intervallo tra 0 e 1, preferibilmente tra 0.75 e βON.

In figura 6 è rappresentata la risposta del sistema refrigerato di Fig. 1, dotato di compressore a giri variabili, alle condizioni critiche imposte con la temperatura dell’ambiente esterno pari a 43°C.

Come risulta dai grafici anche nel caso di un sistema refrigerato con compressore a giri variabili, ed eventualmente con logica di controllo di tipo PID, in condizioni critiche il compressore CMP è sempre acceso e lo stato SV dell’elettrovalvola V permane nella modalità di collegamento multiplo degli evaporatori EV1 EV2 connessi in serie al compressore CMP.

In queste condizioni il primo ventilatore F1 dovrebbe, secondo la logica descritta in precedenza, rimarrebbe sempre spento causando un innalzamento della temperatura T1 nella prima cavità 1.

Per questo quando il valore della variabile di controllo del compressore supera la soglia predeterminata di accensione Fan_OFF_Err, definita per la prima cavità 1, il primo ventilatore F1 viene acceso.

In modo analogo al caso descritto n Figura 5 il primo ventilatore F1 è successivamente spento qualora il valore della variabile di controllo del compressore scende al di sotto della soglia predeterminata di spegnimento Fan_OFF_Err, quest’ultima atta a garantire un efficace raffreddamento della prima cavità 1, cioè del comparto più freddo del sistema refrigerato. E’ stato quindi descritto un metodo che permette di diminuire il consumo energetico dell’intero sistema refrigerato, pur continuando a garantire il raffreddamento della cella a temperatura più bassa. Secondo la presente invenzione il ventilatore del primo comparto (più freddo) è acceso solo quando fornisce un reale beneficio sulla diminuzione delle temperature di cavità.

Claims

Rivendicazioni 1. Metodo per il raffreddamento di un sistema refrigerato, detto sistema comprendente: un compressore (CMP), una prima cavità (1) ed una seconda cavità (2) atte ad essere raffreddate rispettivamente ad una prima temperatura di riferimento (TSET1) e ad una seconda temperatura di riferimento (TSET2), detta prima temperatura di riferimento (TSET1) essendo minore di detta seconda temperatura di riferimento (TSET2), un primo evaporatore (EV1) posto in detta prima cavità (1) ed un secondo evaporatore (EV2) posto in detta seconda cavità (2), un’elettrovalvola (V) posta nel circuito refrigerante atta a connettere in una prima modalità di collegamento il compressore (CMP) al primo evaporatore (EV1) e in una seconda modalità di collegamento multiplo il compressore (CMP) al primo evaporatore (EV1) e al secondo evaporatore (EV2), il sistema refrigerato inoltre comprendendo un ventilatore (F1) di circolazione dell’aria posto in detta prima cavità (1), il metodo comprendendo i passi successivi di: ‐ raffreddare la prima cavità (1) nella prima modalità di collegamento durante la quale il primo ventilatore (F1) è attivato, ‐ raffreddare la prima cavità (1) e la seconda cavità (2) nella seconda e successiva modalità di collegamento, caratterizzato nel fatto che il metodo comprende la disattivazione del ventilatore (F1) durante la seconda modalità di collegamento.
2. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre i passi di: ‐ acquisire una prima temperatura (T1) nella prima cavità (1) nella prima modalità di collegamento, durante la quale il ventilatore (F1) è attivato, ‐ definire una prima pendenza (m1) dell’andamento della prima temperatura (T1) nella prima cavità (1) durante la prima modalità di collegamento, ‐ acquisire una prima temperatura (T1) della prima cavità (1) nella seconda modalità di collegamento, ‐ definire una seconda pendenza (m2) dell’andamento della prima temperatura (T1) nella prima cavità (1) durante la seconda modalità di collegamento, laddove il passo di disattivare il ventilatore (F1) durante la seconda modalità di collegamento è eseguito quando la seconda pendenza (m2) è maggiore della prima pendenza (m1).
3. Metodo secondo la rivendicazione 1 comprendente inoltre i passi di: ‐ acquisire una prima temperatura (T1) in un ambiente della prima cavità (1) mediante un primo sensore (S1) di temperatura quando il ventilatore (F1) è attivato, ‐ acquisire una seconda temperatura (T2) nella prima cavità (1) nella seconda modalità di collegamento mediante un secondo sensore (S2) di temperatura posto in contatto o in prossimità con il primo evaporatore (EV1), laddove il passo di disattivare il ventilatore (F1) consiste nel disattivare il ventilatore (F1) quando il valore della seconda temperatura (T2) acquisita nella prima cavità (1) è maggiore del valore della prima temperatura (T1) acquisita nella prima cavità (1).
4. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni comprendente inoltre il passo di riattivare il ventilatore (F1) quando il valore della prima temperatura (T1) nella prima cavità (1) raggiunge una soglia di accensione prestabilita (Fan_ON_TH) per la prima cavità (1), detta soglia di accensione prestabilita essendo definita in relazione alla accuratezza di un controllo di temperatura nella prima cavità (1), e/o da una funzione di raffreddamento impostata.
5. Metodo secondo la rivendicazione 4 laddove il raggiungimento della soglia di accensione prestabilita (Fan_ON_TH) per la prima cavità (1) implica il superamento di una corrispondente soglia di controllo dell’errore (Fan_ON_Err) di una variabile di controllo del compressore (CMP), detta variabile di controllo del compressore essendo preferibilmente correlata ad una frequenza di pilotaggio del compressore stesso.
6. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni in cui detto compressore (CMP) è un compressore di tipo “ON/OFF” in cui la logica di regolazione della temperatura (T1) nella prima cavità (1) è di tipo ad isteresi.
7. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni da 1 a 5 in cui detto compressore (CMP) è un compressore a giri variabili in cui la logica di regolazione della temperatura (T1) nella prima cavità (1) è una regolazione di tipo ad isteresi o di tipo PID.
8. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni in cui detta elettrovalvola (V) è atta ad eseguire un bypass del secondo evaporatore (EV2), quando il primo evaporatore (EV1) ed il secondo evaporatore (EV2) sono collegati in serie e inoltre comprende il passo di disconnettere il primo evaporatore (EV1) dal collegamento in serie con il secondo evaporatore (EV2).
9. Metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni in cui sistema refrigerato comprende inoltre un ventilatore ausiliario (F2) posto nella seconda cavità (2), il metodo comprende inoltre il passo di attivare e/o disattivare detto ventilatore ausiliario (F2) per il raffreddamento della seconda cavità (2).
10. Frigorifero comprendente un circuito refrigerante con un compressore (CMP), una prima cavità (1) ed una seconda cavità (2) atte ad essere raffreddate rispettivamente ad una prima temperatura di riferimento (TSET1) e ad una seconda temperatura di riferimento (TSET2), detta prima temperatura di riferimento essendo minore di detta seconda temperatura di riferimento, un primo evaporatore (EV1) posto in detta prima cavità (1) ed un secondo evaporatore (EV2) posto in detta seconda cavità (2), un’elettrovalvola (V) posta nel circuito refrigerante atta a connettere in una prima modalità di collegamento il compressore (CMP) al primo evaporatore (EV1) e in una seconda modalità di collegamento il compressore (CMP) al primo evaporatore (EV1) e al secondo evaporatore (EV2), il sistema refrigerato inoltre comprende un ventilatore (F1) di circolazione dell’aria posto in detta prima cavità (1), caratterizzato nel fatto che comprende un’unità di controllo configurata per eseguire un metodo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni.