Medición del consumo de combustible en unidades de HVAC de autobús.

Un procedimiento para la determinación del consumo de energía de una unidad de calefacción,

ventilación y aireacondicionado (HVAC) de autobús usando un sistema de ensayo que tiene un volumen que simula el volumen internode un autobús, incluyendo la unidad de HVAC (104) un compresor de refrigerante y un ventilador para mover el aire,configurado el compresor del refrigerante para funcionar a una o más velocidades de rotación, correspondiendo las unao más velocidades de rotación a un múltiplo de una o más velocidades ensayadas del motor del autobús, pudiendofuncionar el sistema de ensayo para aplicar una o más cargas térmicas de ensayo al volumen interno simulado delautobús, comprendiendo el procedimiento:

el funcionamiento de la unidad de HVAC durante un periodo de ensayo;

la medición de la potencia consumida por el compresor en al menos una de una primera carga térmica deensayo y una segunda carga térmica de ensayo a una o más velocidades de rotación;

la medición de la potencia consumida por el ventilador en al menos una de una primera carga térmica deensayo y una segunda carga térmica de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación;determinación de una asociación entre (a) cada una de la potencia medida consumida por el compresor y lapotencia medida consumida por el ventilador a la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y unasegunda carga térmica de ensayo y (b) una o más velocidades ensayadas del motor del autobús;

cálculo de la potencia consumida por el compresor y la potencia consumida por el ventilador en la al menosuna de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo en una pluralidad develocidades del motor del autobús, perfiladas basándose en la asociación, en donde la pluralidad develocidades del motor del autobús perfiladas se deduce de un perfil de ruta de autobús de velocidades delmotor del autobús conocidas en duraciones de tiempo conocidas, sumando las duraciones de tiempoconocidas un período de tiempo; y

cálculo de la energía consumida como energía consumida por el compresor y energía consumida por elventilador en la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayoa lo largo del periodo de tiempo.

Medición del consumo de combustible en unidades de HVAC de autobús Antecedentes La presente invención se refiere a un procedimiento de determinación del consumo de energía y, más particularmente, a un procedimiento de determinación del consumo de energía en unidades de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de autobús.

Sumario Los procedimientos convencionales de ensayos de equipos de HVAC son adecuados para ciertos tipos de equipos en ciertos entornos. Por ejemplo, la norma ANSI/ASHRAE 37-2009, “Methods of Testing for Rating Electrically Driven Unitar y Air-Conditioning and Heat Pump Equipment”, se aplica a acondicionadores de aire y bombas de calor unitarias de compresión mecánica accionada eléctricamente que consisten en uno más conjuntos que tienen un serpentín interior, un compresor, y un serpentín exterior. La evaluación del rendimiento de la capacidad de refrigeración del equipo de HVAC se lleva a cabo, por ejemplo, a través de la medición del flujo de aire y de la diferencia de entalpía del aire a través del evaporador, o la medición del flujo en masa de refrigerante y de la diferencia de entalpía del refrigerante a través del evaporador. Para el ensayo de unidades de HVAC de autobús y/o ferrocarril, tales mediciones de la capacidad de refrigeración tienen lugar comúnmente a velocidades de compresor máximas.

El documento DE 100 52 898 A1, que se considera que representa el estado más relevante de la técnica, desvela un procedimiento para la determinación del consumo de energía de una unidad de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de autobús incluyendo la unidad de HVAC un compresor de refrigerante y un ventilador para mover el aire, configurado el compresor de refrigerante para funcionar a una o más velocidades de rotación, correspondientes las una o más velocidades de rotación a un múltiplo de una o más velocidades del motor del autobús ensayado, pudiendo funcionar el sistema de ensayo para aplicar una o más cargas térmicas de ensayo al volumen interno del autobús simulado, comprendiendo el procedimiento:

funcionamiento de la unidad de HVAC durante un periodo de ensayo; medición de la potencia consumida por el compresor en al menos una de entre una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo a una o más velocidades de rotación; medición de la potencia consumida por el ventilador en al menos una de entre una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación;

Una forma más efectiva de calcular el consumo de energía de una unidad de HVAC de autobús es medir el incremento en el consumo de combustible del motor del autobús durante el periodo de funcionamiento de la unidad de HVAC. Pero medir la capacidad de refrigeración a velocidad de compresor máxima, y con los ventiladores de evaporador y condensador en el modo de alta velocidad debido a los requisitos de máxima capacidad de refrigeración, no siempre es una base suficiente para calcular el consumo de combustible del motor del autobús debido a que la mayor parte de los autobuses equipados con unidades de HVAC de aire acondicionado proporcionan potencia a la unidad de HVAC por medio del motor del autobús. Específicamente, el compresor del HVAC es accionado o bien directamente desde el motor usando una correa, o con una transmisión de potencia eléctrica o hidráulica. La velocidad del compresor de la unidad de HVAC del autobús varía consecuentemente dependiendo de las condiciones de funcionamiento del autobús. La comparación apropiada de la eficiencia en varias unidades de HVAC de autobús requiere la medición del consumo de combustible de la unidad de HVAC dependiendo de la velocidad del motor del autobús y por lo tanto se debería determinar usando un perfil de ruta basado en variaciones establecidas de la velocidad del motor del autobús con el tiempo. Debido a que la unidad de HVAC accionada por el motor del autobús no tiene un consumo de combustible directo, su consumo de energía se puede determinar evaluando primero la entrada de potencia a la unidad de HVAC medida bajo condiciones específicas y recalculando a continuación estos resultados en términos de un incremento en el consumo de combustible del motor del autobús cuando la unidad de HVAC está en funcionamiento. Tal procedimiento se puede usar como un procedimiento de ensayo de consumo de energía comparativo bajo condiciones de funcionamiento realistas de la unidad de HVAC de autobús, que eviten deficiencias en los cálculos basados en ensayos de la capacidad de refrigeración estándar centrados en un rendimiento nominal.

De acuerdo con un primer aspecto de la invención se proporciona en el presente documento un procedimiento para la determinación del consumo de energía de una unidad de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de autobús usando un sistema de ensayo que tiene un volumen que simula un volumen interno de autobús. La unidad de HVAC incluye un compresor de refrigerante y un ventilador para mover el aire. El compresor del refrigerante se configura para funcionar a una o más velocidades de rotación, correspondiendo las una o más velocidades de rotación a un múltiplo de una o más velocidades ensayadas del motor del autobús. El sistema de ensayo puedo funcionar para aplicar una o más cargas térmicas de ensayo al volumen interno del autobús simulado. El procedimiento incluye el funcionamiento de la unidad de HVAC durante un periodo de ensayo y la medición de la potencia consumida por el compresor en al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo a una o más velocidades de rotación. El procedimiento incluye adicionalmente la medición del consumo de potencia por el ventilador en al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación, determinando una asociación entre (a) cada una de la potencia medida consumida por el compresor y la potencia medida consumida por el ventilador a las al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo y (b) una o más velocidades ensayadas del motor del autobús, y el cálculo de la potencia consumida por el compresor y la potencia consumida por el ventilador en la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo en una pluralidad de velocidades del motor del autobús perfiladas basándose en la asociación, en el que la pluralidad de velocidades del motor del autobús perfiladas se deduce de un perfil de ruta de autobús de velocidades del motor del autobús conocidas en duraciones de tiempo conocidas, con las duraciones de tiempo conocidas sumando un período de tiempo. El procedimiento incluye también el cálculo de la energía consumida como energía consumida por el compresor y energía consumida por el ventilador en la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo a lo largo del periodo de tiempo.

En una realización del primer aspecto de la invención, al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo significa una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo.

El procedimiento del primer aspecto de la invención puede incluir adicionalmente las etapas de: medición de la potencia consumida por el compresor en una tercera carga térmica de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación; la medición de la potencia consumida por el ventilador en la tercera carga térmica de ensayo a cada una de las una o más velocidades de rotación; determinación de una asociación entre (a) cada una de las potencia medida consumida por el compresor y las potencia medida consumida por el ventilador en la tercera carga térmica de ensayo y (b) las una o más velocidades del motor del autobús ensayadas; calculando el consumo de potencia por el compresor y la potencia consumida por el ventilador en la pluralidad de velocidades del motor del autobús perfiladas basándose en la asociación; y el cálculo de la energía consumida por el compresor y la energía consumida por el ventilador a la tercera carga térmica de ensayo a lo largo del periodo de tiempo.

En una realización la unidad de HVAC tiene una capacidad de refrigeración nominal de régimen a una velocidad de rotación máxima del compresor, y en el que una de las al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo representa un porcentaje de la capacidad de refrigeración nominal de régimen entre aproximadamente el 20 % de la capacidad de refrigeración nominal de régimen y aproximadamente el 80 % de la capacidad... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para la determinación del consumo de energía de una unidad de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de autobús usando un sistema de ensayo que tiene un volumen que simula el volumen interno de un autobús, incluyendo la unidad de HVAC (104) un compresor de refrigerante y un ventilador para mover el aire, configurado el compresor del refrigerante para funcionar a una o más velocidades de rotación, correspondiendo las una o más velocidades de rotación a un múltiplo de una o más velocidades ensayadas del motor del autobús, pudiendo funcionar el sistema de ensayo para aplicar una o más cargas térmicas de ensayo al volumen interno simulado del autobús, comprendiendo el procedimiento:

el funcionamiento de la unidad de HVAC durante un periodo de ensayo; la medición de la potencia consumida por el compresor en al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo a una o más velocidades de rotación; la medición de la potencia consumida por el ventilador en al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación; determinación de una asociación entre (a) cada una de la potencia medida consumida por el compresor y la potencia medida consumida por el ventilador a la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo y (b) una o más velocidades ensayadas del motor del autobús; cálculo de la potencia consumida por el compresor y la potencia consumida por el ventilador en la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo en una pluralidad de velocidades del motor del autobús, perfiladas basándose en la asociación, en donde la pluralidad de velocidades del motor del autobús perfiladas se deduce de un perfil de ruta de autobús de velocidades del motor del autobús conocidas en duraciones de tiempo conocidas, sumando las duraciones de tiempo conocidas un período de tiempo; y cálculo de la energía consumida como energía consumida por el compresor y energía consumida por el ventilador en la al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo a lo largo del periodo de tiempo.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo significa una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo; o incluye adicionalmente la etapa de modificar el volumen del sistema de ensayo para simular un volumen interno del autobús.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente las etapas de:

medición de la potencia consumida por el compresor en una tercera carga térmica de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación; medición de la potencia consumida por el ventilador en la tercera carga térmica de ensayo a cada una de las una o más velocidades de rotación; determinación de una asociación entre (a) cada una de la potencia medida consumida por el compresor y la potencia medida consumida por el ventilador en la tercera carga térmica de ensayo y (b) las una o más velocidades ensayadas del motor del autobús; cálculo de la potencia consumida por el compresor y la potencia consumida por el ventilador en la pluralidad de velocidades del motor del autobús perfiladas basándose en la asociación; y cálculo de la energía consumida por el compresor y la energía consumida por el ventilador a la tercera carga térmica de ensayo a lo largo del periodo de tiempo.

4. El procedimiento de la reivindicación 1 o 3, en el que la unidad de HVAC tiene una capacidad de refrigeración nominal de régimen a una velocidad de rotación máxima del compresor, y en el que una de las al menos una de una primera carga térmica de ensayo y una segunda carga térmica de ensayo representa un porcentaje de la capacidad de refrigeración nominal de régimen entre aproximadamente el 20 % de la capacidad de refrigeración nominal de régimen y aproximadamente el 80 % de la capacidad de refrigeración nominal de régimen.

5. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que la unidad de HVAC incluye un modo de control automático de temperatura en el que el compresor del refrigerante está activo durante una parte del periodo de ensayo e inactivo durante una parte del período de ensayo, en el que el funcionamiento de la unidad de HVAC durante un periodo de tiempo incluye el funcionamiento de la unidad de HVAC en el modo de control automático de temperatura.

6. El procedimiento de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente la etapa de calcular una energía consumida por unidad de tiempo como la energía consumida a lo largo de una unidad de tiempo.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, que incluye adicionalmente la etapa del cálculo, a partir de la energía consumida por unidad tiempo, de un consumo de combustible de la unidad de HVAC por unidad de tiempo.

8. El procedimiento de la reivindicación 7, que incluye adicionalmente el cálculo de un consumo específico de combustible por unidad de tiempo dividiendo el consumo de combustible de la unidad de HVAC por unidad de tiempo por una de entre la primera carga térmica de ensayo y la segunda carga térmica de ensayo; y opcionalmente

en el que la unidad de HVAC es una primera unidad de HVAC, que incluye adicionalmente la comparación del consumo específico de combustible por unidad de tiempo de la primera unidad de HVAC con un consumo específico de combustible por unidad de tiempo de la segunda unidad de HVAC en la misma de una de entre la primera carga térmica de ensayo y la segunda carga térmica de ensayo.

9. El procedimiento de la reivindicación 1, que incluye adicionalmente la etapa de determinación de la carga térmica máxima permitida, en el que la carga térmica máxima permitida se define como una carga térmica limite en la que la unidad de HVAC es capaz de mantener un punto de consigna de temperatura solicitado para el perfil de ruta del autobús; y opcionalmente en el que la unidad de HVAC es una primera unidad de HVAC, que incluye adicionalmente la comparación de la carga térmica máxima permitida de la primera unidad de HVAC con una carga térmica máxima permitida de una segunda unidad de HVAC para el mismo perfil de ruta de autobús.

10. Un procedimiento para la determinación del consumo de energía de una unidad de calefacción, ventilación y aire acondicionado (HVAC) de autobús usando un sistema de ensayo que tiene un volumen que simula el volumen interno de un autobús, incluyendo la unidad de HVAC (104) un compresor de refrigerante y un ventilador para mover el aire, configurado el compresor del refrigerante para funcionar a una o más velocidades de rotación, correspondiendo las una o más velocidades de rotación a un múltiplo de una o más velocidades ensayadas del motor del autobús, pudiendo funcionar el sistema de ensayo para aplicar una o más cargas térmicas de ensayo al volumen interno del autobús simulado durante un periodo de ensayo, y en el que la unidad de HVAC incluye un modo de control automático de temperatura en el que el compresor del refrigerante está activo durante una parte del período de ensayo e inactivo durante una parte del periodo de ensayo, comprendiendo el procedimiento:

el funcionamiento de la unidad de HVAC durante el periodo ensayo en el modo de control automático de temperatura; la medición de la potencia consumida por el compresor a una o más cargas térmicas de ensayo a una o más velocidades de rotación; determinación de una asociación entre la potencia medida consumida por el compresor a las una o más cargas térmicas de ensayo y una o más velocidades del motor del autobús ensayadas; cálculo de la potencia consumida por el compresor a las una o más cargas térmicas de ensayo a una pluralidad de velocidades del motor del autobús, perfiladas basándose en la asociación, en el que la pluralidad de velocidades de motor del autobús perfiladas se deduce de un perfil de ruta de autobús de velocidades del motor del autobús conocidas en duraciones de tiempo conocidas, sumando las duraciones de tiempo conocidas un periodo de tiempo; y cálculo de la energía consumida por el compresor a las una o más cargas térmicas de ensayo a lo largo del periodo de tiempo.

11. El procedimiento de la reivindicación 10, en el que las una o más cargas térmicas de ensayo incluyen al menos dos cargas térmicas de ensayo; o que incluye además la etapa de modificar el volumen del sistema de ensayo para simular el volumen interno de un autobús; o en el que la unidad de HVAC tiene una capacidad de refrigeración nominal de régimen a una velocidad de rotación máxima del compresor, y en el que cada una de las una o más cargas térmicas de ensayo representa un porcentaje de la capacidad de refrigeración nominal de régimen de entre aproximadamente el 20 % de la capacidad de refrigeración nominal de régimen y aproximadamente el 80 % de la capacidad de refrigeración nominal de régimen.

12. El procedimiento de la reivindicación 10, incluye adicionalmente las etapas de:

medición de la potencia consumida por el ventilador a las una o más cargas térmicas de ensayo en cada una de las una o más velocidades de rotación; determinación de una asociación entre la potencia medida consumida por el ventilador a las una o más cargas térmicas de ensayo y las una o más velocidades del motor del autobús ensayadas; cálculo de la potencia consumida por el ventilador a las una o más cargas térmicas de ensayo a la pluralidad de velocidades del motor del autobús perfiladas basándose en la asociación; y cálculo de la energía consumida por el ventilador a las una o más cargas térmicas de ensayo a lo largo del periodo de tiempo.

13. El procedimiento de la reivindicación 12, que incluye adicionalmente la etapa de cálculo de la energía consumida como la energía consumida por el compresor y la energía consumida por el ventilador.

14. El procedimiento de la reivindicación 13, que incluye adicionalmente la etapa de cálculo de una energía consumida por unidad de tiempo como la energía consumida a lo largo de una unidad de tiempo.

15. El procedimiento de la reivindicación 14, que incluye adicionalmente la etapa de calcular, a partir del consumo de energía por unidad de tiempo, de un consumo de combustible de la unidad de HVAC por unidad de tiempo; y opcionalmente incluye adicionalmente el cálculo de un consumo específico de combustible por unidad de tiempo dividiendo el

consumo de combustible de la unidad de HVAC por unidad de tiempo por una de las una o más cargas térmicas de ensayo; y opcionalmente en el que la unidad de HVAC es una primera unidad de HVAC, que incluye adicionalmente la comparación del consumo específico de combustible por unidad de tiempo de la primera unidad de HVAC con un consumo específico de combustible por unidad de tiempo de una segunda unidad de HVAC en la misma de las una o más cargas térmicas de ensayo.