Sistemas de aire acondicionado y métodos que tienen secuencias de arranque de bomba de enfriamiento natural.

Un sistema de aire acondicionado (10) que tiene un modo de enfriamiento (12) y un modo de enfriamiento natural (14),

que comprende:

un circuito de refrigeración (20) que tiene un compresor (30) y una bomba (24);

un primer sensor de presión (44) en una entrada (48-5 1) de dicha bomba;

un segundo sensor de presión (46) en una salida (48-2) de dicha bomba;

un controlador (16) para hacer funcionar selectivamente en el modo de enfriamiento haciendo circular y comprimiendo un refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicho compresor o hacer funcionar en el modo de enfriamiento natural haciendo circular dicho refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicha bomba; y

una secuencia (18) de arranque de bomba residente en dicho controlador, dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre un estado activo y un estado inactivo basándose en por lo menos una presión diferencial determinada por dicho controlador a partir de las presiones detectadas por dicho primer y dicho segundo sensor de presión.

Sistemas de aire acondicionado y métodos que tienen secuencias de arranque de bomba de enfriamiento natural Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente descripción está relacionada con los sistemas de aire acondicionado. Más particularmente, la presente descripción está relacionada con métodos y sistemas para controlar sistemas de aire acondicionado que tienen un modo de enfriamiento natural y un modo de enfriamiento.

Descripción de la técnica relacionada

Durante el funcionamiento típico de los sistemas de aire acondicionado, el sistema se ejecuta en un modo de enfriamiento en donde se gasta energía por hacer funcionar un compresor. El compresor comprime y hace circular un refrigerante para enfriar o acondicionar un fluido de trabajo, tal como aire u otro fluido secundario de circunvalación (por ejemplo, agua o glicol enfriados), de una manera conocida. El fluido de trabajo acondicionado puede utilizarse entonces en un frigorífico, un congelador, un edificio, un automóvil y en otros espacios con climatizador de ambiente.

Sin embargo, cuando la temperatura ambiente exterior es baja, existe la posibilidad de que el mismo aire ambiente exterior pueda utilizarse para proporcionar enfriamiento al fluido de trabajo sin acoplar el compresor. Cuando un sistema de aire acondicionado utiliza el aire ambiente exterior para acondicionar el fluido de trabajo, se denomina que el sistema funciona en un modo de enfriamiento natural.

Como se ha indicado arriba, tradicionalmente, incluso cuando la temperatura del aire ambiente exterior es baja, el sistema de aire acondicionado funciona en el modo de enfriamiento. El funcionamiento en el modo de enfriamiento bajo tales condiciones proporciona unos medios de bajo rendimiento para acondicionar el fluido de trabajo. Por contra, la ejecución del sistema de aire acondicionado bajo tales condiciones en un modo de enfriamiento natural es más eficiente. En el modo de enfriamiento natural, se activa uno o más intercambiadores de calor ventilados y bombas de modo que las bombas hagan circular el refrigerante y es enfriado por el aire ambiente exterior. De esta manera, el refrigerante, enfriado por el aire ambiente exterior, puede utilizarse para enfriar el fluido de trabajo sin necesidad del compresor de bajo rendimiento.

Por consiguiente, con la presente descripción se ha determinado que existe la necesidad de unos métodos y unos sistemas que mejoren el rendimiento de los sistemas de aire acondicionado que tienen un modo de enfriamiento natural. Los documentos JP 2 193327 A y JP 21 263835 A describen unos sistemas de aire acondicionado que pueden conmutar entre un modo de enfriamiento y un modo de enfriamiento natural dependiente de la temperatura ambiente exterior.

Breve compendio de la invención

Se proporcionan unos sistemas de aire acondicionado y unos métodos de control que incluyen una secuencia de arranque de bomba para alternar una bomba de refrigerante de enfriamiento natural entre un estado activo y un estado inactivo basándose por lo menos en un diferencial de presión a través de la bomba.

En un aspecto, la invención proporciona un sistema de aire acondicionado que tiene un modo de enfriamiento y un modo de enfriamiento natural, que comprende: un circuito de refrigeración que tiene un compresor y una bomba; un primer sensor de presión en una entrada de dicha bomba; un segundo sensor de presión en una salida de dicha bomba; un controlador para hacer funcionar selectivamente en el modo de enfriamiento haciendo circular y comprimiendo un refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicho compresor o hacer funcionar en el modo de enfriamiento natural haciendo circular dicho refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicha bomba; y una secuencia de arranque de bomba residente en dicho controlador, dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre un estado activo y un estado inactivo basándose en por lo menos una presión diferencial determinada por dicho controlador a partir de las presiones detectadas por dicho primer y dicho segundo sensor de presión.

En otro aspecto la invención proporciona un método para controlar un sistema de aire acondicionado que tiene un modo de enfriamiento y un modo de enfriamiento natural, el sistema comprende: un circuito de refrigeración que tiene un compresor y una bomba; un primer sensor de presión en una entrada de dicha bomba; un segundo sensor de presión en una salida de dicha bomba; un controlador para hacer funcionar selectivamente en el modo de enfriamiento haciendo circular y comprimiendo un refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicho compresor o hacer funcionar en el modo de enfriamiento natural haciendo circular dicho refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicha bomba; y una secuencia de arranque de bomba residente en dicho controlador, dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre un estado activo y un estado inactivo basándose en por lo menos una presión diferencial determinada por dicho controlador a partir de las presiones detectadas por dicho primer y dicho segundo sensor de presión; y el método comprende las etapas de: conmutar el

sistema de aire acondicionado al modo de enfriamiento natural; iniciar, en respuesta a la conmutación del sistema de aire acondicionado al modo de enfriamiento natural, una secuencia de puesta en marcha de bomba para alternar una bomba de refrigerante entre un estado activo y un estado inactivo; y mantener el sistema de aire acondicionado en el modo de enfriamiento natural después de que se complete dicha secuencia de puesta en marcha de bomba.

Las características y las ventajas descritas anteriormente y otras de la presente descripción serán apreciadas y entendidas por los expertos en la técnica a partir de la siguiente descripción detallada, los dibujos y las reivindicaciones adjuntas.

Breve descripción de las diversas vistas de los dibujos

La FIG. 1 es un ejemplo de realización de un sistema de aire acondicionado en el modo de enfriamiento según la presente descripción;

La FIG. 2 es un ejemplo de realización de un sistema de aire acondicionado en el modo de enfriamiento natural según la presente descripción;

La FIG. 3 ilustra un ejemplo de realización de un método para hacer funcionar el sistema de aire acondicionado de las FIGS. 1 y 2 según la presente descripción; y

La FIG. 4 es un gráfico que ilustra la secuencia de arranque de bomba de la FIG. 3.

Descripción detallada de la invención

Haciendo referencia ahora a los dibujos, y en particular a las FIGS. 1 y 2, se muestra un ejemplo de realización de un sistema de aire acondicionado ("sistema") según la presente descripción, al que se hace referencia generalmente con el número de referencia 1. El sistema 1 se configura para funcionar en un modo de enfriamiento 12 (FIG. 1) y en un modo de enfriamiento natural 14 (FIG. 2).

El sistema 1 incluye un controlador 16 para la conmutación selectiva entre el modo de enfriamiento y de enfriamiento natural 12, 14. Ventajosamente, el controlador 16 incluye una secuencia 18 de arranque de bomba residente en el mismo que monitoriza la presión en el sistema 1 durante la iniciación del modo de enfriamiento natural 14 para mitigar los casos de cavitación de bomba. De esta manera, el sistema 1 mejora la fiabilidad de la bomba durante la iniciación del modo de enfriamiento natural 14 en comparación con los sistemas de la técnica anterior.

El sistema 1 también incluye un circuito de refrigeración 2 que incluye un condensador 22, una bomba 24, un dispositivo de expansión 26, un evaporador 28 y un compresor 3. El controlador 16 se configura para controlar selectivamente ya sea el compresor 3 (cuando se está en el modo de enfriamiento 12) o la bomba 24 (cuando se está en el modo de enfriamiento natural 14) para hacer circular un refrigerante a través del sistema 1 en una dirección de flujo (D). De este modo, el sistema 1, cuando se está en el modo de enfriamiento 12, controla el compresor 3 para comprimir y hacer circular el refrigerante en la dirección de flujo D. Sin embargo, el sistema 1, cuando se está en el modo de enfriamiento natural 14, controla la bomba 24 para hacer circular el refrigerante en la dirección de flujo D. Como tal, el modo de enfriamiento natural 14 usa menos energía que el modo de enfriamiento 12 dado que el modo de enfriamiento natural no requiere la energía gastada por el compresor 3.

El sistema 1 incluye una circunvalación de baipás 32 de compresor y una circunvalación de baipás 34 de bomba. La circunvalación de baipás 32 de compresor es controlada por una primera válvula de retención 36-1 y una válvula... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de aire acondicionado (1) que tiene un modo de enfriamiento (12) y un modo de enfriamiento natural (14), que comprende:

un circuito de refrigeración (2) que tiene un compresor (3) y una bomba (24); un primer sensor de presión (44) en una entrada (48-1) de dicha bomba; un segundo sensor de presión (46) en una salida (48-2) de dicha bomba;

un controlador (16) para hacer funcionar selectivamente en el modo de enfriamiento haciendo circular y comprimiendo un refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicho compresor o hacer funcionar en el modo de enfriamiento natural haciendo circular dicho refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicha bomba; y

una secuencia (18) de arranque de bomba residente en dicho controlador, dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre un estado activo y un estado inactivo basándose en por lo menos una presión diferencial determinada por dicho controlador a partir de las presiones detectadas por dicho primer y dicho segundo sensor de

presión.

2. El sistema de aire acondicionado según la reivindicación 1, en donde dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre dicho estado activo e inactivo cuando dicho controlador conmuta al modo de enfriamiento natural desde un estado detenido del sistema de aire acondicionado o desde el modo de enfriamiento del sistema de aire acondicionado.

3. El sistema de aire acondicionado según la reivindicación 1, en donde dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre dicho estado activo e inactivo basándose en por lo menos una comparación de dicha presión diferencial con un umbral predeterminado de diferencial de presión.

4. El sistema de aire acondicionado según la reivindicación 1, 2 o 3, en donde dicho circuito de refrigeración comprende además un evaporador (28) en comunicación de intercambio de calor con dicho refrigerante y un fluido de trabajo (38).

5. El sistema del aire acondicionado según la reivindicación 4, en donde dicho fluido de trabajo comprende aire ambiente interior.

6. El sistema de aire acondicionado según cualquier reivindicación precedente 4, en donde dicho fluido de trabajo comprende un fluido secundario de circunvalación.

7. El sistema de aire acondicionado según cualquier reivindicación precedente, en donde dicho circuito de refrigeración comprende además un dispositivo de expansión (26) seleccionado del grupo que consiste en un dispositivo de expansión fijo y un dispositivo de expansión controlable.

8. Un método (5) para controlar un sistema de aire acondicionado (1) que tiene un modo de enfriamiento (12) y un modo de enfriamiento natural (14), el sistema comprende:

un circuito de refrigeración (2) que tiene un compresor (3) y una bomba (24);

un primer sensor de presión (44) en una entrada (48-1) de dicha bomba;

un segundo sensor de presión (46) en una salida (48-2) de dicha bomba;

un controlador (16) para hacer funcionar selectivamente en el modo de enfriamiento haciendo circular y comprimiendo un refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicho compresor o hacer funcionar en el modo de enfriamiento natural haciendo circular dicho refrigerante a través de dicho circuito de refrigeración mediante dicha bomba; y

una secuencia (18) de arranque de bomba residente en dicho controlador, dicha secuencia de arranque de bomba alterna dicha bomba entre un estado activo y un estado inactivo basándose en por lo menos una presión diferencial determinada por dicho controlador a partir de las presiones detectadas por dicho primer y dicho segundo sensor de presión; y

el método comprende las etapas de:

conmutar (54) el sistema de aire acondicionado al modo de enfriamiento natural;

iniciar (56), en respuesta a la conmutación del sistema de aire acondicionado al modo de enfriamiento natural, la secuencia de puesta en marcha de bomba (18) para alternar la bomba de refrigerante entre el estado activo y el estado inactivo; y

mantener el sistema de aire acondicionado en el modo de enfriamiento natural después de que se complete dicha secuencia de puesta en marcha de bomba.

9. El método según la reivindicación 8, en donde la iniciación de dicha secuencia de puesta en marcha de bomba comprende:

alternar (6) dicha bomba de refrigerante entre dicho estado activo e inactivo basándose en una comparación de un diferencial de presión a través de dicha bomba con una presión de umbral.

1. El método según la reivindicación 9, en donde dicha etapa de alternancia comprende:

alternar dicha bomba de refrigerante a dicho estado activo durante un primer tiempo predeterminado;

mantener dicha bomba de refrigerante en dicho estado activo durante un segundo tiempo predeterminado si dicho diferencial de presión es mayor que dicha presión de umbral; y

alternar dicha bomba de refrigerante a dicho estado inactivo durante dicho segundo tiempo predeterminado si dicho diferencial de presión es menor que dicha presión de umbral.

11. El método según la reivindicación 1, en donde dicho segundo tiempo predeterminado, si dicho diferencial de presión es mayor que dicha presión de umbral, es igual a dicho segundo tiempo predeterminado si dicho diferencial de presión es menor que dicha presión de umbral.

12. El método según la reivindicación 1, en donde dicha iniciación de dicha secuencia de puesta en marcha de bomba comprende establecer un primer contador C1, un segundo contador C2 y un estado de bomba a un estado nulo.

13. El método según la reivindicación 12, en donde dicho estado de bomba es un estado binario que comprende dicho estado-cero en el que dicha bomba está inactiva y un estado-uno en el que dicha bomba está preparada.

14. El método según la reivindicación 12, en donde, si dicho diferencial de presión es mayor que dicha presión de umbral, dicha etapa de alternancia comprende además:

indexar dicho primer contador C1 una unidad;

indexar dicho segundo contador C2 una unidad;

comparar dicho segundo contador C2 con una segunda constante de carga L2;

repetir dicha etapa de alternancia si dicho segundo contador C2 es menor que dicha segunda constante de carga L2; y

completar dicha secuencia de puesta en marcha de bomba si dicho segundo contador C2 es mayor que dicha segunda constante de carga L2 de modo que el sistema de aire acondicionado se mantenga en el modo de enfriamiento natural.

15. El método según la reivindicación 12, en donde, si dicho diferencial de presión es menor que dicha presión de umbral, dicha etapa de alternancia comprende además:

indexar dicho primer contador C1 una unidad;

poner dicho segundo contador C2 a cero;

comparar dicho primer contador C1 con una primera constante de carga L1;

repetir dicha etapa de alternancia si dicho primer contador C1 es menor que dicha primera constante de carga L1; y

completar dicha secuencia de puesta en marcha de bomba si dicho primer contador C1 es mayor que dicha primera constante de carga L1 de modo que el sistema de aire acondicionado se mantenga en el modo de enfriamiento natural.