ES2618219T3 - Acondicionador de aire - Google Patents

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Abstract

Un aparato de aire acondicionado (1), que comprende un circuito (10) de refrigerante que tiene un compresor (21), un intercambiador de calor exterior (23), un intercambiador de calor interior (42a, 42b), y un intercambiador de calor por calor almacenado (28) para intercambiar calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, pudiendo llevar a cabo una operación de almacenamiento de calor para almacenar calor en el material de almacenamiento de calor, al hacer que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante durante una operación de calentamiento, en la que se hace funcionar el intercambiador de calor interior como un radiador del refrigerante, y una operación de uso de calor almacenado para liberar calor desde el material de almacenamiento de calor al hacer que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante, durante una operación de descongelación para descongelar el intercambiador de calor exterior al hacer que el intercambiador de calor exterior funcione como un radiador del refrigerante: en el que el circuito de refrigerante comprende adicionalmente una válvula de expansión de almacenamiento de calor (29), configurada para variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor por calor almacenado, y una parte de control (8), configurada para controlar el grado de apertura de la válvula de expansión de almacenamiento de calor (29), y la operación de almacenamiento de calor está caracterizada por que la parte de control (8) está configurada para controlar el grado de ajuste de la válvula de expansión de almacenamiento de calor (29) en la operación de almacenamiento de calor, mediante un grado de ajuste de la apertura de operación de almacenamiento de calor determinado de acuerdo con una función basada en una presión de condensación, que es una presión de saturación que corresponde a una temperatura de condensación del refrigerante en el circuito refrigerante, una presión de líquido en tubo, que es una presión del refrigerante en una salida de la válvula de expansión de almacenamiento de calor, y una entalpía del refrigerante en una entrada y una salida del intercambiador de calor por calor almacenado.

Description

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DESCRIPCION
Acondicionador de aire Campo tecnico
La presente invencion se refiere a un aparato de aire acondicionado y, mas especfficamente, a un aparato de aire acondicionado provisto de un circuito de refrigerante que tiene un intercambiador de calor, con calor almacenado, que intercambia calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, y que puede, durante una operacion de calentamiento, llevar a cabo una operacion de almacenamiento de calor que almacena calor en el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante, y que puede, durante una operacion de descongelacion, llevar a cabo una operacion de uso del calor almacenado para liberar calor desde el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante.
Antecedentes de la invencion
En la tecnica convencional, como se da a conocer en el documento de patente 1 (solicitud de patente japonesa abierta a inspeccion publica n.° 2005-337657), un aparato de aire acondicionado esta provisto de un circuito de refrigerante que tiene un compresor, un intercambiador de calor exterior, un intercambiador de calor interior, y un intercambiador de calor por calor almacenado, que intercambia calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, que puede, durante la operacion de calentamiento, llevar a cabo una operacion de almacenamiento de calor y que puede, durante la operacion de descongelacion, llevar a cabo una operacion de uso del calor almacenado. En este caso, la operacion de calentamiento es una operacion en la que se hace funcionar el intercambiador de calor interior como un radiador del refrigerante. La operacion de almacenamiento de calor es una operacion que almacena calor en el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante. La operacion de descongelacion es una operacion que descongela el intercambiador de calor exterior, haciendo que el intercambiador de calor exterior funcione como un radiador del refrigerante. La operacion de uso del calor almacenado es una operacion que libera calor desde el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante.
El documento JP 2005-337657 A da a conocer un aparato de aire acondicionado que comprende un circuito refrigerante que tiene un compresor, un intercambiador de calor exterior, un intercambiador de calor interior y un intercambiador de calor por calor almacenado, para intercambiar calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, pudiendo llevar a cabo una operacion de almacenamiento de calor para almacenar calor en el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante durante una operacion de calentamiento, en la cual se hace funcionar el intercambiador de calor interior como un radiador del refrigerante, y una operacion de uso del calor almacenado para liberar calor del material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante durante una operacion de descongelacion, para descongelar el intercambiador de calor exterior al hacer que el intercambiador de calor exterior funcione como un radiador del refrigerante: en el que el circuito refrigerante comprende adicionalmente una valvula de expansion de almacenamiento de calor, configurada para variar la cantidad del refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor por calor almacenado.
Sumario de la invencion
En el aparato de aire acondicionado de la tecnica convencional descrito anteriormente, se proporciona adicionalmente una valvula de expansion de almacenamiento de calor en el circuito de refrigerante, con el fin de variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor por calor almacenado y, durante la operacion de almacenamiento de calor, se controla el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, basandose en el grado de subenfriamiento del refrigerante a la salida del intercambiador de calor por calor almacenado (controlando el grado de subenfriamiento mediante la valvula de expansion de almacenamiento de calor).
Sin embargo, cuando se controla el grado de subenfriamiento mediante la valvula de expansion de almacenamiento de calor de esta manera, se dan casos en los que, durante la operacion de almacenamiento de calor, no es posible mantener de manera suficiente la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor por calor almacenado, aumentando el riesgo de que no pueda almacenarse calor suficiente en el material de almacenamiento de calor, a pesar de que haya finalizado la operacion de almacenamiento de calor.
Un objeto de la presente invencion es proporcionar un aparato de aire acondicionado provisto de un circuito de refrigerante, que tenga un intercambiador de calor por calor almacenado que intercambie calor entre el refrigerante y el material de almacenamiento de calor, y que pueda llevar a cabo una operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, y llevar a cabo una operacion de uso del calor almacenado durante la
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operacion de descongelacion, y en el que se elimine el riesgo de almacenamiento de una cantidad insuficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando haya finalizado la operacion de almacenamiento de calor.
Un aparato de aire acondicionado de acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion esta provisto de un circuito de refrigerante que tiene un compresor, un intercambiador de calor exterior, un intercambiador de calor interior y un intercambiador de calor por calor almacenado que intercambia calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, que puede llevar a cabo una operacion de almacenamiento de calor durante una operacion de calentamiento y una operacion de uso del calor almacenado durante una operacion de descongelacion. En este caso, la operacion de calentamiento es una operacion en la que se hace funcionar el intercambiador de calor interior como un radiador del refrigerante. La operacion de almacenamiento de calor es una operacion que almacena calor en el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante. La operacion de descongelacion es una operacion que descongela el intercambiador de calor exterior, haciendo que el intercambiador de calor exterior funcione como un radiador del refrigerante. La operacion de uso del calor almacenado es una operacion que libera calor desde el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador con calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante. Por otra parte, el circuito de refrigerante esta provisto adicionalmente de una valvula de expansion de almacenamiento de calor, con el fin de variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor por calor almacenado. Durante la operacion de almacenamiento de calor en este aparato de aire acondicionado, se controla el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor de modo que sea un grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor determinado de acuerdo con una funcion sobre la base de una presion de condensacion, que es una presion de saturacion que corresponde a una temperatura de condensacion del refrigerante en el circuito refrigerante, una presion de lfquido en tubo, que es una presion del refrigerante en una salida de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, y una entalpfa del refrigerante en una entrada y una salida del intercambiador de calor por calor almacenado.
En este caso, el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor se controla de modo que sea el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, determinado por una funcion basada en la presion de condensacion, la presion de lfquido en tubo, y la entalpfa del refrigerante en la salida y la entrada del intercambiador de calor por calor almacenado. Asf, la determinacion del grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor refleja la pluralidad de cantidades de estado del refrigerante en relacion con el intercambiador de calor por calor almacenado, y puede hacerse que el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, durante la operacion de almacenamiento de calor, sea el grado de apertura que mantenga una cantidad suficiente de refrigerante que fluya hacia el intercambiador de calor por calor almacenado.
De esta manera, puede controlarse de manera adecuada el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor, eliminando el riesgo que no se acumule una cantidad suficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando haya finalizado la operacion de almacenamiento de calor.
Un aparato de aire acondicionado de acuerdo con un segundo aspecto de la presente invencion es el aparato de aire acondicionado de acuerdo con el primer aspecto, en el que la funcion para determinar el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor incluye adicionalmente utilizar la densidad del refrigerante en la salida del intercambiador de calor por calor almacenado.
En este caso, la densidad del refrigerante en la salida del intercambiador de calor por calor almacenado, que es una de las cantidades de estado del refrigerante en relacion con el intercambiador de calor por calor almacenado, se refleja adicionalmente en la determinacion del grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, permitiendo de este modo controlar de manera mas adecuada el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor.
Un aparato de aire acondicionado de acuerdo con un tercer aspecto de la presente invencion es el aparato de aire acondicionado de acuerdo con el primer aspecto o el segundo aspecto, en el que, en la operacion de almacenamiento de calor, cada vez que transcurre un tiempo de almacenamiento de calor con un grado de apertura normal, y solo mientras dura un tiempo de descarga de refrigerante con el grado de apertura, se corrige el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, de manera que sea mayor que durante el tiempo de almacenamiento de calor con un grado de apertura normal.
El intercambiador de calor por calor almacenado se compone principalmente de un deposito de almacenamiento de calor, en el que se almacena el material de almacenamiento de calor, y un grupo de tubos de transferencia de calor, dispuesto de manera sumergida en el material de almacenamiento de calor. El grupo de tubos de transferencia de calor tiene una configuracion en la que multiples tubos de transferencia de calor estan ramificados, y conectados a traves de un tubo colector y/o un distribuidor proporcionado/s en la salida y entrada de refrigerante. Asf, en la operacion de almacenamiento de calor, existe el riesgo de que se produzca un flujo irregular de refrigerante entre los tubos de transferencia de calor, que comprenden el grupo de tubos de transferencia de calor del intercambiador de calor por calor almacenado. Si se produce un flujo irregular de refrigerante entre los tubos de transferencia de calor,
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se producira la irregularidad en la magnitud de almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor contenido en el deposito de almacenamiento de calor, dandose una condicion de coexistencia en la que los tubos de transferencia de calor estan en la proximidad del material de almacenamiento de calor en una condicion en la que la temperature es mas alta que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor (es decir, los tubos de transferencia de calor en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que se ha completado el cambio de fase), y los tubos de transferencia de calor en la proximidad del material de
almacenamiento de calor en una condicion en la que la temperatura es mas baja que la temperatura de cambio de
fase del material de almacenamiento de calor (es decir, los tubos de transferencia de calor en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que no se ha completado el cambio de fase). En este caso, un fenomeno que puede producirse facilmente es que el refrigerante, en un estado gaseoso, fluya a los tubos de transferencia de calor en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que se ha completado el cambio de fase, mientras que el refrigerante lfquido se acumula en los tubos de transferencia de calor en la
proximidad del material de almacenamiento de calor para el que no se ha completado el cambio de fase (un
fenomeno en el que se acumula refrigerante en el intercambiador de calor por calor almacenado). En consecuencia, resulta diffcil resolver el flujo irregular en la magnitud de almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor, lo que puede dar lugar incluso a un almacenamiento insuficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando haya finalizado la operacion de almacenamiento de calor.
Asf, en este caso, como se ha descrito anteriormente, durante la operacion de almacenamiento de calor, cada vez que pasa un tiempo de almacenamiento de calor con un grado de aperture normal, y solo mientras dura un tiempo de descarga de refrigerante con el grado de aperture (es decir, de manera regular), se corrige el grado de ajuste de la aperture de operacion de almacenamiento de calor para aumentarlo. Por ejemplo, el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, mientras dura el tiempo de descarga de refrigerante con el grado de apertura, se establece para que sea 1,5 veces el grado de apertura durante el tiempo de almacenamiento de calor con el grado de apertura normal. Al hacer esto, puede descargarse de manera regular el refrigerante lfquido acumulado en los tubos de transferencia de calor, en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que no se ha completado el cambio de fase, desde el lado de salida del intercambiador de calor por calor almacenado.
De este modo se suprime la ocurrencia del fenomeno de acumulacion de lfquido refrigerante en el intercambiador de calor almacenado, y puede resolverse la irregularidad de un grado de calor almacenado en el material de almacenamiento de calor.
El aparato de aire acondicionado de acuerdo con un cuarto aspecto de la presente invencion es el aparato de aire acondicionado de acuerdo con cualquiera del primer aspecto al tercer aspecto, en el que se juzga que la operacion de descongelacion ha finalizado normalmente o anormalmente en funcion de una temperatura de salida de intercambio de calor exterior, que es una temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor exterior. En este aparato de aire acondicionado, durante la operacion de almacenamiento de calor una vez la operacion de descongelacion ha finalizado anormalmente, se corrige el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor de manera que sea mayor que para la operacion de almacenamiento de calor una vez que la operacion de descongelacion ha finalizado normalmente.
En caso de que la operacion de descongelacion finalice normalmente, es decir, en caso de que la operacion de descongelacion finalice con una temperatura de salida del intercambiador de calor exterior superior o igual a una temperatura final de operacion de descongelacion predeterminada, se puede determinar que en la operacion de almacenamiento de calor efectuada antes de la operacion de descongelacion, no se ha producido una insuficiencia en la cantidad de calor almacenado en el material de almacenamiento de calor. Asf, para una operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de la operacion de descongelacion, resulta adecuado controlar el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor de manera que sea el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor determinado por una funcion basada en la presion de condensacion, la presion de lfquido en tubo y la entalpfa del refrigerante en la salida y la entrada del intercambiador de calor por calor almacenado. Sin embargo, en caso de que la operacion de descongelacion finalice anormalmente, esto es, en caso de que la operacion de descongelacion finalice con una temperatura de salida del intercambiador de calor exterior no superior o igual a la temperatura final de operacion de descongelacion predeterminada, se puede determinar que, en la operacion de almacenamiento de calor efectuada antes de la operacion de descongelacion, se ha producido una insuficiencia en la cantidad de calor almacenado en el material de almacenamiento de calor. Asf, para una operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de la operacion de descongelacion, si simplemente se controla el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, de manera que sea el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor determinado por una funcion basada en la presion de condensacion, la presion del lfquido en tubo y la entalpfa del refrigerante en la salida y la entrada del intercambiador de calor por calor almacenado, puede volver a producirse una cantidad insuficiente del calor almacenado en el material de almacenamiento de calor, aumentando el riesgo de que se produzca repetidamente una finalizacion anormal de la operacion de descongelacion.
Asf, en este caso, como se ha descrito anteriormente, durante una operacion de almacenamiento de calor tras haber finalizado anormalmente la operacion de descongelacion, se corrige el grado de ajuste de la apertura de operacion
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de almacenamiento de calor, de manera que sea mayor que para la operacion de almacenamiento de calor tras una operacion de descongelacion de finalizacion normal. Por ejemplo, el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, durante una operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de que la operacion de descongelacion finalice anormalmente, se establece para que no sea inferior a 1,1 veces el grado de apertura durante una operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de una operacion de descongelacion de finalizacion normal. Al hacer esto, en una operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de que una operacion de descongelacion finalice anormalmente, existe un menor riesgo de almacenamiento de una cantidad de calor insuficiente en el material de almacenamiento de calor.
Asf, en este caso, se controla apropiadamente el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor, teniendo en cuenta si la operacion de descongelacion efectuada antes de que la operacion de almacenamiento de calor finalizara normalmente o anormalmente, lo que permite eliminar la aparicion repetida de operaciones de descongelacion finalizadas anormalmente.
El aparato de aire acondicionado de acuerdo con un quinto aspecto de la presente invencion es el aparato de aire acondicionado de acuerdo con cualquiera del primer aspecto al cuarto aspecto, en el cual el circuito de refrigerante esta configurado de tal manera que, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, el refrigerante descargado desde el compresor pueda suministrarse en paralelo al intercambiador de calor interior y al intercambiador de calor por calor almacenado. Adicionalmente, con este aparato de aire acondicionado, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se limita la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior, de manera que disminuya en etapas a medida que disminuye la temperatura de condensacion.
La disminucion de la temperatura de condensacion en la operacion de almacenamiento de calor, durante la operacion de calentamiento, supone la disminucion de la cantidad de calor liberado al material de almacenamiento de calor desde el refrigerante, a traves del intercambiador de calor por calor almacenado, y dificulta el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor. A medida que se dificulta el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor, es mas facil que se produzca un almacenamiento insuficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando finalice la operacion de almacenamiento de calor.
En este caso, como se ha descrito anteriormente, se limita la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior de manera que disminuya en etapas, a medida que disminuye la temperatura de condensacion. De esta manera, la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor por calor almacenado puede aumentarse justo en la magnitud en que disminuya la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior.
Por consiguiente, en este caso, la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior se limita teniendo en cuenta la temperatura de condensacion en la operacion de almacenamiento de calor, durante la operacion de calentamiento, lo que permite suprimir el riesgo de un almacenamiento insuficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando finalice la operacion de almacenamiento de calor.
El aparato de aire acondicionado de acuerdo con un sexto aspecto de la presente invencion es el aparato de aire acondicionado de acuerdo con el quinto aspecto, en el que el circuito de refrigerante esta provisto adicionalmente de una valvula de expansion interior, para variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor interior y, en la operacion de calentamiento, se controla la valvula de expansion interior (se controla el grado de subenfriamiento mediante la valvula de expansion interior) de manera que el grado de subenfriamiento del refrigerante, en las salidas del intercambiador de calor interior, alcance el grado destino de subenfriamiento para el intercambio de calor interior. Adicionalmente, este aparato de aire acondicionado esta provisto adicionalmente de un ventilador interior para suministrar aire al intercambiador de calor interior. Con este aparato de aire acondicionado, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se lleva a cabo la restriccion de la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior mediante el aumento del grado destino de subenfriamiento para intercambio de calor interior, mediante la disminucion de la velocidad de rotacion del ventilador interior, y/o mediante la reduccion del lfmite superior del grado de apertura de la valvula de expansion interior. La restriccion de la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se puede llevar a cabo utilizando una combinacion de los tres metodos anteriores, o uno cualquiera de estos metodos.
Breve descripcion de los dibujos
La FIG. 1 muestra un diagrama estructural esquematico del aparato de aire acondicionado de acuerdo con una
realizacion de la presente invencion;
la FIG. 2 muestra un diagrama estructural esquematico del intercambiador de calor por calor almacenado;
la FIG. 3 muestra un diagrama de bloques de control del aparato de aire acondicionado;
la FIG. 4 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante, durante la operacion de refrigeracion;
la FIG. 5 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante, durante la operacion de calentamiento;
la FIG. 6 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante, durante la operacion de almacenamiento
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la FIG. 7 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante, durante la operacion de descongelacion (operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion);
la FIG. 8 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante, durante la operacion de descongelacion (operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion);
la FIG. 9 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante, durante la operacion de descongelacion (operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion);
la FIG. 10 es un diagrama de flujo que muestra las etapas para determinar que la operacion de almacenamiento de calor ha finalizado;
la FIG. 11 es un diagrama de flujo que muestra la operacion de retencion de calor posterior a la operacion de almacenamiento de calor;
la FIG. 12 es un diagrama de flujo que muestra la correccion del grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor, en el aparato de aire acondicionado de acuerdo con la modificacion 2;
la FIG. 13 es un diagrama de flujo que muestra la restriccion de la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior, durante la operacion de almacenamiento de calor, en el aparato de aire acondicionado de acuerdo con la modificacion 3;
la FIG. 14 es un diagrama de flujo que muestra la operacion de retencion de calor posterior a la operacion de almacenamiento de calor, en el aparato de aire acondicionado de acuerdo con la modificacion 4; y la FIG. 15 es un diagrama de flujo que muestra reanudacion de la operacion de almacenamiento de calor tras la operacion de almacenamiento de calor, en el aparato de aire acondicionado de acuerdo con la modificacion 5.
Descripcion de realizaciones
A continuacion, se describiran las realizaciones del aparato de aire acondicionado de acuerdo con la presente invencion con referencia a los dibujos. Cabe observar que la configuracion basica del aparato de aire acondicionado de acuerdo con la presente invencion, en las siguientes realizaciones y modificaciones, es ilustrativa y no restrictiva. Por tanto, debe comprenderse que pueden concebirse numerosas modificaciones y variaciones sin apartarse del alcance de la invencion.
(1) Configuracion basica del aparato de aire acondicionado
La FIG. 1 muestra un diagrama estructural esquematico del aparato de aire acondicionado 1 de acuerdo con una realizacion de la presente invencion. El aparato de aire acondicionado 1 es un dispositivo que se utiliza para acondicionar el aire dentro de un edificio, por ejemplo efectuando un ciclo de refrigeracion del tipo por compresion de vapor. El aparato de aire acondicionado 1 comprende principalmente una unidad exterior 2, conectada a una pluralidad (en este caso, dos) de unidades interiores 4a, 4b. En este caso, la unidad exterior 2 y la pluralidad de unidades interiores 4a, 4b estan conectadas a traves de un tubo de comunicacion 6 de refrigerante lfquido y un tubo de comunicacion 7 de refrigerante gaseoso. Es decir, el circuito 10 de refrigerante de tipo por compresion de vapor del aparato de aire acondicionado 1 esta configurado de tal manera que la unidad exterior 2, y la pluralidad de unidades interiores 4a, 4b, esten conectadas a traves de los tubos de comunicacion 6 y 7 de refrigerante.
<Unidad interior>
Las unidades interiores 4a, 4b estan instalados en un espacio interior. Las unidades interiores 4a, 4b estan conectadas a la unidad exterior 2 a traves de los tubos de comunicacion 6, 7 de refrigerante, y comprenden una parte del circuito 10 de refrigerante.
Ahora se describira la configuracion de las unidades interiores 4a, 4b. Cabe observar que, como la unidad interior 4b tiene la misma configuracion que unidad interior 4a, a continuacion solo se describe la configuracion de la unidad interior 4a, y se omite la configuracion de cada parte de la unidad interior 4b, quedando claro que el caracter de referencia "a", que indica las respectivas partes de la unidad interior 4a, se sustituira por el caracter de referencia "b" en el caso de la unidad interior 4b.
La unidad interior 4a tiene principalmente un circuito interior 10a de refrigerante (en el caso de la unidad interior 4b, un circuito interior 10b de refrigerante), que comprende una parte del circuito 10 de refrigerante. El circuito interior 10a de refrigerante tiene principalmente una valvula de expansion interior 41a y un intercambiador de calor interior 42a.
La valvula de expansion interior 41a es una valvula que despresuriza el refrigerante que fluye hacia el circuito interior 10a de refrigerante, y que varfa la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor interior 42a. La valvula de expansion interior 41a es una valvula de expansion electronica, conectada en el lado del intercambiador de calor interior 42a al que fluye el refrigerante lfquido (el lado de lfquido).
Por ejemplo, el intercambiador de calor interior 42a esta formado como un intercambiador de calor del tipo de aletas transversales y tubos. Un ventilador interior 43a, para dirigir aire interior al intercambiador de calor interior 42a, esta
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dispuesto en las proximidades del intercambiador de calor interior 42a. A medida que el ventilador interior 43a suministra el aire interior al intercambiador de calor interior 42a, el intercambiador de calor interior 42a intercambia calor entre el refrigerante y el aire interior. Un motor 44a de ventilador interior acciona las rotaciones del ventilador interior 43a. Asf, el intercambiador de calor interior 42a funciona como un radiador del refrigerante, o como un evaporador del refrigerante.
Adicionalmente, se proporcionan diversos tipos de sensor en la unidad interior 4a. En el lado de lfquido del intercambiador de calor interior 42a se proporciona un sensor de temperatura 45a del lado de lfquido, para detectar la temperatura Trla del refrigerante en un estado lfquido o en un estado gaseoso-lfquido de dos fases. En el lado del intercambiador de calor interior 42a al que fluye el refrigerante gaseoso se proporciona un sensor de temperatura 45a del lado de gas, para detectar la temperatura Trga del refrigerante en un estado lfquido gaseoso. En el lado de la unidad interior 4a en el que esta situado el lado de admision de aire interior se proporciona un sensor de temperatura interior 47a, para detectar la temperatura (la temperatura interior Tra) del aire interior en la zona de aire correspondiente a la unidad interior 4a. Adicionalmente, la unidad interior 4a tiene una parte de control 48a de lado interior para controlar la operacion de cada parte que comprende la unidad interior 4a. La parte de control 48a de lado interior tiene un microordenador, o memoria o similar, proporcionado para llevar a cabo el control de la unidad interior 4a, y que puede intercambiar senales de control y similares con un controlador remoto 49b, para facilitar la operacion individual de la unidad interior 4a, e intercambiar senales de control y similares con la unidad exterior 2. El controlador remoto 49a es un dispositivo operado por un usuario para emitir instrucciones, para operar o detener la operacion del aparato de aire acondicionado, o para implementar distintos tipos de ajustes relacionados con las operaciones de acondicionamiento de aire.
<Unidad exterior>
La unidad exterior 2 esta instalada al aire libre. La unidad exterior 2 esta conectada a las unidades interiores 4a, 4b a traves de los tubos de comunicacion 6 y 7 de refrigerante, y comprende una parte del circuito 10 de refrigerante.
A continuacion se describira la configuracion de la unidad exterior 2.
La unidad exterior 2 tiene principalmente un circuito 10c de refrigerante de lado exterior que comprende una parte del circuito 10 de refrigerante. Este circuito 10c de refrigerante de lado exterior presenta principalmente un compresor 21, un primer mecanismo de conmutacion 22, un intercambiador de calor exterior 23, una valvula de expansion exterior 24, un segundo mecanismo de conmutacion 27, un intercambiador de calor 28 por calor almacenado, y una valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor.
El compresor 21 es un compresor hermeticamente cerrado que aloja unos elementos de compresion en una carcasa, que no se muestra en el dibujo, y un motor 20 de compresor que impulsa la rotacion de los elementos de compresion. Puede suministrarse energfa al motor 20 de compresor a traves de un dispositivo inversor, que no se muestra en el dibujo, y, cambiando la frecuencia (es decir, la velocidad de rotacion) del dispositivo inversor, puede variarse la capacidad operativa del motor 20 de compresor.
El primer mecanismo de conmutacion 22 es una valvula de conmutacion de cuatro vfas, para conmutar la direccion del flujo del refrigerante. Cuando el primer mecanismo de conmutacion 22 hace que el intercambiador de calor exterior 23 funcione como un radiador del refrigerante, el primer mecanismo de conmutacion 22 lleva a cabo una conmutacion que conecta el lado de descarga del compresor 21 y el lado de gas del intercambiador de calor exterior 23, y conecta el lado de gas del intercambiador de calor 28 por calor almacenado y el lado de admision del compresor 21 (vease la lfnea continua del primer mecanismo de conmutacion 22 en la FIG. 1, condicion de conmutacion de liberacion de calor exterior). En este caso, cuando se conmuta el primer mecanismo de conmutacion 22 a la condicion de conmutacion de liberacion de calor exterior, el intercambiador de calor 28 por calor almacenado puede hacerse funcionar como un evaporador del refrigerante. Adicionalmente, cuando el primer mecanismo de conmutacion 22 hace que el intercambiador de calor exterior 23 funcione como un evaporador del refrigerante, el primer mecanismo de conmutacion 22 lleva a cabo una conmutacion que conecta el lado de admision del compresor 21 y el lado de gas del intercambiador de calor exterior 23, y conecta el lado de gas del intercambiador de calor 28 por calor almacenado y el lado de descarga del compresor 21 (vease la lfnea discontinua del primer mecanismo de conmutacion 22 en la FlG. 1, condicion de conmutacion de evaporacion exterior). En este caso, cuando se conmuta el primer mecanismo de conmutacion 22 a la condicion de conmutacion de evaporacion exterior, el intercambiador de calor 28 por calor almacenado puede hacerse funcionar como un radiador del refrigerante. Cabe observar que tambien resulta adecuado configurar el primer mecanismo de conmutacion 22 de modo que realice la misma funcion que una combinacion de una valvula de tres vfas, o valvula electromagnetica, o similar.
El intercambiador de calor exterior 23 esta formado, por ejemplo, por un intercambiador del tipo de aletas transversales y tubos. En la proximidad del intercambiador de calor exterior 23 esta instalado un ventilador exterior 25, para dirigir el aire exterior al intercambiador de calor exterior 23. A medida que el ventilador exterior 25 suministra el aire exterior al intercambiador de calor exterior 23, el intercambiador de calor exterior 23 intercambia calor entre el refrigerante y el aire exterior. Un motor 26 de ventilador exterior acciona las rotaciones del ventilador exterior 25. Asf, el intercambiador de calor exterior 23 viene a funcionar como un radiador de refrigerante o como un
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evaporador de refrigerante.
La valvula de expansion exterior 24 despresuriza el refrigerante, que fluye al intercambiador de calor exterior 23, del circuito 10c de refrigerante del lado exterior, y es una valvula que puede variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor exterior 23. La valvula de expansion exterior 24 es una valvula de expansion electronica conectada en el lado de lfquido del intercambiador de calor exterior 23.
El segundo mecanismo de conmutacion 27 es una valvula de conmutacion de cuatro vfas, para conmutar la direccion del flujo del refrigerante. Cuando el segundo mecanismo de conmutacion 27 hace que los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b funcionen como evaporadores del refrigerante, el segundo mecanismo de conmutacion 27 lleva a cabo una conmutacion que conecta el lado de admision del compresor 21 y el tubo de comunicacion 7 de refrigerante (vease la lfnea solida del segundo mecanismo de conmutacion 27 en la FIG. 1, condicion de conmutacion de evaporacion interior). Adicionalmente, cuando el segundo mecanismo de conmutacion 27 hace que los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b funcionen como radiadores del refrigerante, el segundo mecanismo de conmutacion 27 lleva a cabo una conmutacion que conecta el lado de descarga del compresor 21 y el tubo de comunicacion 7 de refrigerante (vease la lfnea discontinua del segundo mecanismo de conmutacion 27 en la FIG. 1, condicion de conmutacion de liberacion de calor interior). En este caso, una de las bocas de entre las cuatro bocas del segundo mecanismo de conmutacion 27 (la boca hacia la derecha de la pagina en la FIG. 1), que esta conectada de manera continua a la boca conectada al lado de admision del compresor 21 (la boca situada de manera superior en la pagina de la FIG. 1) a traves de un tubo capilar 271, no se utiliza de manera efectiva. Cabe observar que tambien resulta adecuado configurar el segundo mecanismo de conmutacion 27 de modo que lleve a cabo la misma funcion que una combinacion de una valvula de tres vfas, o valvula electromagnetica, o similar.
El intercambiador de calor 28 por calor almacenado es un intercambiador de calor que intercambia calor entre el refrigerante y el material de almacenamiento de calor. El intercambiador de calor 28 por calor almacenado, aunque cuando se hace funcionar como un radiador para el refrigerante almacena calor en el material de almacenamiento de calor, al hacerlo funcionar como un evaporador del refrigerante, se utiliza para llevar a cabo la liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor (uso del calor almacenado). El intercambiador de calor 28 por calor almacenado presenta principalmente un deposito de almacenamiento de calor 281, en el que se almacena el material de almacenamiento de calor, y un grupo 282 de tubos de transferencia de calor dispuesto de manera que este sumergido en el material de almacenamiento de calor. En este caso, como se muestra en la FIG. 2, el deposito de almacenamiento de calor 281 es una caja que tiene una forma de paralelepfpedo sustancialmente rectangular, dentro de la cual se almacena el material de almacenamiento de calor. En este caso, a modo de material de almacenamiento de calor se utiliza una sustancia que facilita el almacenamiento de calor a traves del cambio de fase. Especfficamente, el material de almacenamiento de calor utilizado es, por ejemplo, polietilenglicol, hidrato de sulfato de sodio o parafina, o similar, que tenga una temperatura de cambio de fase de entre 30 °C y 40 °C, de manera que el cambio de fase (fusion) almacene calor cuando se usa el intercambiador de calor 28 por calor almacenado como un radiador del refrigerante, y el cambio de fase (coagulacion) utilice calor almacenado cuando se use el intercambiador de calor 28 por calor almacenado como un evaporador del refrigerante. Como se muestra en la FIG. 2, el grupo 282 de tubos de transferencia de calor tiene una configuracion en la que estan ramificados y conectados a traves de un tubo colector 283 y un distribuidor 284, proporcionados en la salida y entrada de refrigerante de una pluralidad de tubos de transferencia de calor 285. En este caso, cada uno de la pluralidad de tubos de transferencia de calor 285 tiene una forma que se pliega hacia arriba y abajo, estando formado el grupo de tubos de transferencia de calor por la conexion de los extremos de la pluralidad de tubos de transferencia de calor 285 con el distribuidor 284 y el tubo colector 283. El lado de gas del intercambiador de calor 28 por calor almacenado (es decir, un extremo del grupo de tubos de transferencia de calor) esta conectado al primer mecanismo de conmutacion 22, mientras que el lado de lfquido del intercambiador de calor 28 por calor almacenado (que es el otro extremo del grupo 282 de tubos de transferencia de calor) esta conectado, a traves de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, con la porcion situada entre el tubo de comunicacion 6 de refrigerante y la valvula de expansion exterior 24 del circuito 10 de refrigerante (el circuito 10c de refrigerante de lado exterior). La FIG. 2 muestra un diagrama estructural esquematico del intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
La valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor es una valvula que despresuriza el refrigerante que fluye a traves del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, del refrigerante contenido en el circuito 10c de refrigerante de lado exterior, y varfa la cantidad de refrigerante que fluye al intercambiador de calor 28 por calor almacenado. La valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor es una valvula de expansion electronica conectada al lado de lfquido del intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
En la unidad exterior 2 se proporcionan varios tipos de sensores. En la unidad exterior 2 estan instalados un sensor de presion de admision 31, para detectar la presion de admision Ps del compresor 21, un sensor de presion de descarga 32 para detectar la presion de descarga Pd del compresor 21, un sensor de temperatura de admision 33 para detectar la temperatura de admision Ts del compresor 21, y un sensor de temperatura de descarga 34 para detectar la temperatura de descarga Td del compresor 21. En el intercambiador de calor exterior 23 esta instalado un sensor de temperatura 35 de intercambio de calor exterior, para detectar la temperatura Tol1 del refrigerante en un estado gaseoso-lfquido de dos fases. En el lado de lfquido del intercambiador de calor exterior 23 esta instalado
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un sensor de temperature 36 de lado del liquido, para detectar la temperature Tol2 del refrigerante en un estado liquido o en un estado gaseoso-lfquido de dos fases. En el lado de admision de aire exterior de la unidad exterior 2 se proporciona un sensor de temperature 37 de aire exterior, para detectar la temperature (esto es, la temperature exterior Ta) del aire exterior en el espacio exterior en el que esta dispuesta la unidad exterior 2 (esto es, el intercambiador de calor exterior 23 o el intercambiador de calor 28 por calor almacenado). Adicionalmente, la unidad exterior 2 tiene una parte de control 38 de lado exterior para controlar la operacion de cada parte de la que la unidad exterior 2 esta comprendida. La parte de control 38 de lado exterior tiene un microordenador, o memoria, que se proporciona para controlar la unidad exterior 2, y un dispositivo inversor o similar para controlar el motor 25 de compresor, y por tanto puede intercambiar senales de control y similares, con las partes de control 48a, 48b de lado interior de las unidades interiores 4a y 4b.
<Tubos de comunicacion de refrigerante >
Los tubos de comunicacion 6 y 7 de refrigerante son tubos de refrigerante que se construyen en el sitio de instalacion del aparato de aire acondicionado 1, y pueden tener varias longitudes y diametros, dependiendo de las condiciones de instalacion de la unidad exterior 2 y las unidades interiores 4a y 4b.
<Parte de control>
Como se muestra en la FIG. 1, los controladores remotos 49a y 49b de control individual de las unidades interiores 4a, 4b, las partes de control 48a, 48b de lado interior de las unidades interiores 4a, 4b, y la parte de control 38 de lado exterior de la unidad exterior 2 comprenden la parte de control 8, que efectua el control operativo de todo el aparato de aire acondicionado 1. Como se muestra en la FIG. 3, la parte de control 8 esta conectada de manera que pueda recibir senales de deteccion de cada uno de los sensores 31-37, 45a, 45b, 46a, 46b, 47a y 48b, etc. La parte de control 8 esta configurada de manera que pueda llevar a cabo operaciones de acondicionamiento de aire (operacion de refrigeracion y operacion de calentamiento), mediante el control de cada uno de los dispositivos y valvulas 20, 22, 24, 26, 41a, 41b, 44a y 44b, basandose en cada una de estas senales de deteccion. La FIG. 3 muestra un diagrama de bloques de control del aparato de aire acondicionado 1.
Como se ha descrito anteriormente, el circuito 10 de refrigerante del aparato de aire acondicionado 1 se configura mediante la conexion de la pluralidad (en este caso, dos) de unidades interiores 4a, 4b con la unidad exterior 2. En el aparato de aire acondicionado 1, la parte de control 8 lleva a cabo los controles operativos descritos a continuacion.
(2) Operaciones basicas del aparato de aire acondicionado
Se describiran ahora las operaciones basicas de la operacion de refrigeracion, la operacion de calentamiento, la operacion de almacenamiento de calor y la operacion de descongelacion del aparato de aire acondicionado 1, con referencia a las FIGS. 4 a 9. En este caso, la FIG. 4 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante durante la operacion de refrigeracion. La FIG. 5 muestra el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante durante la operacion de calentamiento. La FIG. 6 muestra el flujo de refrigerante en el circuito refrigerante durante la operacion de almacenamiento de calor (operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento). Las FIGS. 7 a 9 muestran el flujo de refrigerante en el circuito de refrigerante para la operacion de descongelacion (operacion de uso del calor almacenado durante la operacion de descongelacion).
<Operacion de refrigeracion>
Cuando se emite una instruccion para la operacion de refrigeracion desde los controladores remotos 49a, 49b, el primer mecanismo de conmutacion 22 conmuta para implementar la condicion de conmutacion de liberacion de calor exterior (la condicion indicada por la lfnea continua del primer mecanismo de conmutacion 22 en la FIG. 4), y el segundo mecanismo de conmutacion 27 conmuta para implementar la condicion de conmutacion de evaporacion interior (la condicion indicada por la lfnea continua del segundo mecanismo de conmutacion 27 en la FIG. 4), la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor se pone en el estado cerrado (es decir, la condicion en la que no se utiliza el intercambiador de calor 28 por calor almacenado), y se inician el compresor 21, el ventilador exterior 25, y los ventiladores interiores 43a, 43b.
En este momento, se lleva el refrigerante gaseoso a baja presion del interior del circuito 10 de refrigerante hacia el compresor 21 y se comprime el mismo, convirtiendolo en refrigerante gaseoso a alta presion. Este refrigerante gaseoso a alta presion se suministra al intercambiador de calor exterior 23, a traves del primer mecanismo de conmutacion 22. El refrigerante gaseoso a alta presion, suministrado al intercambiador de calor exterior 23, se condensa al refrigerar el mismo mediante intercambio de calor con el aire exterior suministrado por el ventilador exterior 25, en el intercambiador de calor exterior 23 que funciona como un radiador del refrigerante, convirtiendose en refrigerante liquido a alta presion. Este refrigerante liquido a alta presion se suministra desde la unidad exterior 2 a las unidades interiores 4a, 4b, a traves de la valvula de expansion exterior 24 y el tubo de comunicacion 6 de refrigerante.
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El refrigerante a alta presion, suministrado a las unidades interiores 4a, 4b, se despresuriza mediante las valvulas de expansion interiores41a, 41b, para convertirse en refrigerante a baja presion en un estado gaseoso-lfquido de dos fases, que se suministra a continuacion a los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b. Este refrigerante a baja presion en un estado gaseoso-lfquido de dos fases, suministrado a los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, se evapora al calentar el mismo mediante intercambio de calor con el aire interior suministrado por los ventiladores interiores 43a, 43b, en los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b que funcionan como evaporadores del refrigerante, para convertirse en refrigerante gaseoso a baja presion. Este refrigerante gaseoso a baja presion se suministra desde las unidades interiores 4a, 4b a la unidad exterior 2, a traves del tubo de comunicacion 7 de refrigerante.
El refrigerante de gas a baja presion, suministrado a la unidad exterior 2, se lleva de nuevo hacia el compresor 21 a traves del segundo mecanismo de conmutacion 27.
<Operacion de calentamiento>
Cuando se emite una instruccion para la operacion de calentamiento desde los controladores remotos 49a, 49b, el primer mecanismo de conmutacion 22 conmuta para implementar la condicion de conmutacion de evaporacion exterior (la condicion indicada por la lmea discontinua del primer mecanismo de conmutacion 22 en la FIG. 5), y el segundo mecanismo de conmutacion 27 conmuta para implementar la condicion de conmutacion de liberacion de calor interior (la condicion indicada por la lmea discontinua del segundo mecanismo de conmutacion 27 en la FIG. 5), la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor se pone en el estado cerrado (es decir, la condicion en la que no se utiliza el intercambiador de calor 28 por calor almacenado), y se inician el compresor 21, el ventilador exterior 25, y los ventiladores interiores 43a, 43b.
En este momento, se lleva el refrigerante gaseoso a baja presion del interior del circuito 10 de refrigerante hacia el compresor 21 y se comprime el mismo, convirtiendolo en refrigerante gaseoso a alta presion. Este refrigerante gaseoso a alta presion se suministra desde la unidad exterior 2 a las unidades interiores 4a, 4b, a traves del segundo mecanismo de conmutacion y el tubo de comunicacion 7 de refrigerante.
El refrigerante gaseoso a alta presion, suministrado a las unidades interiores 4a, 4b, se suministra los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, y allf se condensa al refrigerar el mismo mediante intercambio de calor con el aire interno suministrado por los ventiladores interiores 43a, 43b, en los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b que funcionan como radiadores del refrigerante, convirtiendose en refrigerante lfquido a alta presion. Este refrigerante lfquido a alta presion se despresuriza mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b. El refrigerante despresurizado mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b se suministra desde las unidades interiores 4a, 4b a la unidad exterior 2, a traves del tubo de comunicacion 7 de refrigerante.
El refrigerante suministrado a la unidad exterior 2 se lleva entonces a la valvula de expansion exterior 24, en la que se despresuriza, convirtiendose en refrigerante a baja presion en un estado gaseoso-lfquido de dos fases, que se suministra entonces al intercambiador de calor exterior 23, en el que este refrigerante se evapora al calentar el mismo mediante intercambio de calor con el aire exterior suministrado por el ventilador exterior 25, en el intercambiador de calor exterior que funciona como un evaporador del refrigerante, para convertirse en refrigerante gaseoso a baja presion. El refrigerante gaseoso a baja presion se lleva de nuevo hacia el compresor 21 a traves del primer mecanismo de conmutacion 22.
<Operacion de almacenamiento de calor (Operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento)>
Durante la operacion de calentamiento, se lleva a cabo la operacion de almacenamiento de calor que almacena calor en el material de almacenamiento de calor al hacer que el intercambiador de calor 28 por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante. Esto es, durante la operacion de calentamiento en la que se hace funcionar el intercambiador de calor exterior 23 como un evaporador del refrigerante, haciendo funcionar adicionalmente los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b como radiadores del refrigerante, se lleva a cabo la operacion de almacenamiento de calor (operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento), que almacena calor en el material de almacenamiento de calor, al hacer funcionar el intercambiador de calor 28 por calor almacenado como un radiador del refrigerante. Esta operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento se efectua al abrir la valvula de expansion 29 de almacenamiento de calor, conmutandose los mecanismos de conmutacion 22, 27 a la misma condicion que la condicion aplicable a la operacion de calentamiento (vease la FIG. 6).
En este caso, el refrigerante gaseoso a baja presion del interior del circuito 10 de refrigerante se lleva hacia el compresor 21, y se comprime el mismo, convirtiendolo en refrigerante gaseoso a alta presion. Se suministra parte de este refrigerante gaseoso a alta presion, de la misma manera que durante la operacion de calentamiento, a las unidades interiores 4a, 4b desde la unidad exterior 2, a traves del segundo mecanismo de conmutacion 27 y del tubo de comunicacion 7 de refrigerante. Este refrigerante gaseoso a alta presion, suministrado a las unidades interiores 4a, 4b, se condensa al refrigerar el mismo mediante el intercambio de calor con el aire interior suministrado por los
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ventiladores interiores 43a, 43b, en los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b que funcionan como radiadores del refrigerante, convirtiendolo en refrigerante liquido a alta presion. Este refrigerante liquido a alta presion se despresuriza mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b. El refrigerante despresurizado por las valvulas de expansion interiores 41a, 41b se suministra desde las unidades interiores 4a, 4b a la unidad exterior 2, a traves del tubo de comunicacion 7 de refrigerante.
Adicionalmente, se suministra el resto del refrigerante gaseoso a alta presion descargado desde el compresor 21, a traves del primer mecanismo de conmutacion 22 al intercambiador de calor por calor almacenado 28, en donde este refrigerante se condensa mediante refrigeracion efectuada a traves del intercambio de calor con el material de almacenamiento de calor, en el intercambiador de calor 28 por calor almacenado que funciona como un radiador del refrigerante, convirtiendolo en refrigerante liquido a alta presion. Este refrigerante liquido a alta presion se despresuriza mediante la valvula de expansion 29. A continuacion, el material de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado almacena calor mediante el cambio de fase (fusion), al verse calentado mediante el intercambio de calor con el refrigerante.
Entonces, el refrigerante despresurizado en la valvula de expansion 29 de almacenamiento de calor se mezcla con el refrigerante suministrado desde las unidades interiores 4a, 4b a la unidad exterior 2, suministrandose luego el flujo resultante a la valvula de expansion exterior 24, en donde se despresuriza el refrigerante, convirtiendose en refrigerante a baja presion en un estado gaseoso-lfquido de dos fases. Este refrigerante a baja presion en estado gaseoso-lfquido de dos fases se suministra al intercambiador de calor exterior 23, en donde el refrigerante se evapora al calentar el mismo mediante el intercambio de calor con el aire exterior suministrado por el ventilador exterior 25, en el intercambiador de calor exterior 23 que funciona como un evaporador del refrigerante, convirtiendose en refrigerante gaseoso a baja presion. Este refrigerante gaseoso a baja presion se lleva entonces de nuevo hacia el compresor 21, a traves del primer mecanismo de conmutacion 22. De esta manera, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, el intercambiador de calor 28 por calor almacenado puede funcionar como un radiador del refrigerante en paralelo con los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b. Es decir, el circuito 10 de refrigerante esta configurado de tal manera que, durante la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, el refrigerante gaseoso a alta presion, descargado desde el compresor 21, pueda suministrarse en paralelo a los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b y al intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
<Operacion de descongelacion (Operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion)>
Durante la operacion de calentamiento, se lleva a cabo la operacion de descongelacion que efectua la descongelacion del intercambiador de calor, haciendo que el intercambiador de calor exterior 23 funcione como un radiador del refrigerante. Durante la operacion de descongelacion, se lleva a cabo la operacion de uso de calor almacenado que libera calor desde el material de almacenamiento de calor, haciendo que el intercambiador de calor 28 por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante. Es decir, se lleva a cabo la operacion de uso de calor almacenado (operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion, operacion de descongelacion con operacion de uso de calor almacenado) en la que se hace funcionar el intercambiador de calor exterior 23 como un radiador del refrigerante, haciendose funcionar adicionalmente el intercambiador de calor 28 por calor almacenado como un evaporador del refrigerante. Ademas, en este caso tambien se efectua la operacion de calentamiento simultaneamente, haciendo que los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b funcionen como radiadores del refrigerante. Es decir, en este caso, durante la operacion de descongelacion, pueden llevarse a cabo la operacion de uso de calor almacenado y la operacion de calentamiento de manera simultanea (o, en la operacion de descongelacion con la operacion de uso de calor almacenado, se lleva a cabo la operacion de calentamiento de forma simultanea). Esta operacion uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion (u operacion de descongelacion con operacion de uso de calor almacenado) se lleva a cabo mediante la apertura de la valvula de expansion 29 de almacenamiento de calor, con la conmutacion del mecanismo de conmutacion 22 para implementar la condicion de conmutacion de liberacion de calor, con la conmutacion adicional del segundo mecanismo de conmutacion 27 para poner implementar la condicion de conmutacion de liberacion de calor interior (vease la FIG. 7). Adicionalmente, durante la operacion de descongelacion se detiene el ventilador exterior 25.
En momento, se lleva el refrigerante gaseoso a baja presion del interior del circuito 10 de refrigerante hacia el compresor 21, y se comprime el mismo, convirtiendolo en refrigerante gaseoso a alta presion. Se suministra parte de este refrigerante gaseoso a alta presion, de la misma manera que durante la operacion de calentamiento, a las unidades interiores 4a, 4b de la unidad exterior 2 a traves del segundo mecanismo de conmutacion 27 y del tubo de comunicacion 7 de refrigerante. Este refrigerante gaseoso a alta presion, suministrado a las unidades interiores 4a, 4b, se condensa al refrigerar el mismo mediante el intercambio de calor con el aire interior suministrado por los ventiladores interiores 43a, 43b, en los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b que funcionan como radiadores del refrigerante, convirtiendose en refrigerante liquido a alta presion. Este refrigerante liquido a alta presion se despresuriza mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, suministrandose entonces el refrigerante despresurizado desde las unidades interiores 4a, 4b a la unidad exterior 2, a traves del tubo de comunicacion 7 de refrigerante.
Adicionalmente, se suministra el resto del refrigerante gaseoso a alta presion descargado desde el compresor 21, a
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traves del primer mecanismo de conmutacion 22, al intercambiador de calor exterior 23, para su refrigeracion mediante el intercambio de calor con la escarcha o el hielo adherido al intercambiador de calor exterior 23, que funciona como un radiador del refrigerante. Este refrigerante a alta presion se despresuriza mediante la valvula de expansion exterior 24. En este caso, la escarcha o el hielo adherido al intercambiador de calor exterior 23 se funde por calentamiento, mediante el intercambio de calor con el refrigerante, de manera que se lleva a cabo la descongelacion del intercambiador de calor exterior 23.
A continuacion, el refrigerante a alta presion despresurizado por la valvula de expansion exterior 24 se mezcla con el refrigerante, suministrado desde las unidades interiores 4a, 4b a la unidad exterior 2, suministrandose entonces el flujo resultante a la valvula de expansion 29 de almacenamiento de calor, en donde se despresuriza el refrigerante, convirtiendose en refrigerante a baja presion en estado gaseoso-lfquido de dos fases. Este refrigerante a baja presion en estado gaseoso-lfquido de dos fases se suministra al intercambiador de calor 28 por calor almacenado, en donde el refrigerante se evapora al verse calentado por el intercambio de calor con el material de almacenamiento de calor, en el intercambiador de calor 28 por calor almacenado que funciona como un evaporador del refrigerante, convirtiendose en refrigerante gaseoso a baja presion. Este refrigerante gaseoso a baja presion se lleva entonces nuevamente hacia el compresor 21, a traves del primer mecanismo de conmutacion 22. El material de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado sufre un cambio de fase (coagulacion), al verse refrigerado por el intercambio de calor con el refrigerante, utilizandose el calor almacenado. De esta manera, cuando, en la operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion (o la operacion de descongelacion con operacion de uso de calor almacenado), se lleva a cabo de forma simultanea la operacion de calentamiento, los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b pasan a funcionar como evaporadores de refrigerante en paralelo con el intercambiador de calor exterior 23. Esto es, el circuito 10 de refrigerante esta configurado de manera que, cuando, en la operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion (o la operacion de descongelacion con la operacion de uso de calor almacenado), se lleva a cabo simultaneamente la operacion de calentamiento, el refrigerante gaseoso a alta presion descargado desde el compresor 21 se puede suministrar en paralelo al intercambiador de calor exterior 23 y a los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b.
Adicionalmente, la operacion de descongelacion con la operacion de uso de calor almacenado no se limita a la descripcion anterior (vease la FIG. 7), y tambien resulta adecuado hacer funcionar el intercambiador de calor exterior 23 como un radiador del refrigerante, haciendo funcionar adicionalmente el intercambiador con calor almacenado 28 como un evaporador del refrigerante. Por ejemplo, resulta conveniente cerrar las valvulas de expansion interiores 41a, 41b y no efectuar la operacion de calentamiento (vease la FIG. 8), o, mediante la conmutacion del segundo mecanismo de conmutacion 27 a la condicion de conmutacion de evaporacion interior, hacer que los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b funcionen como evaporadores del refrigerante en paralelo con el intercambiador de calor 28 por calor almacenado (vease la FIG. 9).
<Control de la operacion de refrigeracion, la operacion de calentamiento y la operacion de descongelacion>
- Control durante la operacion de refrigeracion -
En la operacion de refrigeracion anteriormente mencionada, la parte de control 8 implementa el control mediante la determinacion del grado de apertura de cada una de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, de modo que los grados de sobrecalentamiento SHra, SHrb del refrigerante en la salida de cada uno de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b pasen a ser los grados diana de sobrecalentamiento SHras, SHrbs. En este caso, los grados de sobrecalentamiento SHra, SHrb se calculan a partir de la presion de admision Ps detectada por el sensor de presion de admision 31, y las temperaturas Trga, Trgb del refrigerante en el lado de gas de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, detectadas por los sensores de temperatura 46a, 46b de lado de gas. Mas especfficamente, en primer lugar, la parte de control 8 convierte la presion de admision Ps en la temperatura de saturacion del refrigerante, y obtiene la temperatura de evaporacion Te, que es la cantidad equivalente en ese estado correspondiente a la presion de evaporacion Pe en el circuito 10 de refrigerante (es decir, la presion de evaporacion Pe y la temperatura de evaporacion Te, aunque difieren semanticamente, a efectos practicos suponen cantidades correspondientes en diferentes estados). En este caso, la presion de evaporacion Pe supone la presion que representa el refrigerante a baja presion que fluye desde las salidas de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, a traves de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, para alcanzar el lado de admision del compresor 21, en la operacion de refrigeracion. Por otra parte, los grados de sobrecalentamiento SHra, SHrb se obtienen al deducir la temperatura de evaporacion Te de las temperaturas Trga y Trgb del refrigerante, en el lado de gas de los respectivos intercambiadores de calor interiores 42a, 42b.
Cabe senalar que, en la operacion de refrigeracion, el control de cada dispositivo de las unidades interiores 4a, 4b, incluyendo las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, se lleva a cabo mediante las partes de control 48a, 48b de lado interior de la parte de control 8. Adicionalmente, el control de cada dispositivo de la unidad interior 2, incluyendo la valvula de expansion exterior 24, se lleva a cabo mediante la parte de control 38 de lado exterior de la parte de control 8.
- Control durante la operacion de calentamiento -
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En la operacion de calentamiento anteriormente mencionada, la parte de control 8 implementa el control mediante la determinacion del grado de apertura de cada una de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, de modo que los grados de sobreenfriamiento SCra, SCrb del refrigerante en la salida de cada uno de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b pasen a ser los grados diana sobreenfriamiento SCras, SCrbs. En este caso, los grados de sobreenfriamiento SCra, SCrb se calculan a partir de la presion de descarga Pd detectada por el sensor de presion de descarga 32, y las temperaturas Trla, Trlb del refrigerante en el lado de lfquido de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, detectadas por los sensores de temperatura 45a, 45b de lado de lfquido. Mas especfficamente, en primer lugar, la parte de control 8 convierte la presion de descarga Pd en la temperatura de saturacion del refrigerante, y obtiene la temperatura de condensacion Tc, que es la cantidad equivalente en ese estado correspondiente a la presion de condensacion Pc en el circuito 10 de refrigerante (es decir, la presion de condensacion Pc y la temperatura de condensacion Tc, aunque difieren semanticamente, a efectos practicos suponen cantidades correspondientes en diferentes estados). La presion de condensacion Pc supone la presion que representa el refrigerante a alta presion que fluye desde el lado de descarga del compresor 21, a traves de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, para alcanzar las valvulas de expansion interiores 41a, 41b durante la operacion de calentamiento. Por otra parte, los grados de sobreenfriamiento SCra, SCrb se obtienen al deducir de la temperatura de condensacion Pc las temperaturas Trla y Trlb del refrigerante, en el lado de lfquido de los respectivos intercambiadores de calor interiores 42a, 42b.
Cabe senalar que, en la operacion de calentamiento, el control de cada dispositivo de las unidades interiores 4a, 4b, incluyendo las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, se lleva a cabo mediante las partes de control 48a, 48b de lado interior de la parte de control 8. Adicionalmente, el control de cada dispositivo de la unidad interior 2, incluyendo la valvula de expansion exterior 24, se lleva a cabo mediante la parte de control 38 de lado exterior de la parte de control 8.
- Control durante la operacion de descongelacion -
En la operacion de descongelacion anteriormente mencionada, en el caso en el que la temperatura de salida To del intercambiador de calor exterior, que es la temperatura del refrigerante en la salida del intercambiador de calor exterior 23, sea superior o igual a una temperatura de acabado de operacion de descongelacion Tdefe predeterminada, o en el caso en el que haya transcurrido un tiempo de operacion de descongelacion tdefe predeterminado, se finaliza la operacion de descongelacion y se pasa a la operacion de calentamiento, o a la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento.
Como se ha descrito anteriormente, el aparato de aire acondicionado 1 puede conmutar entre llevar a cabo la operacion de refrigeracion y la operacion de calentamiento. Al llevar a cabo la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se almacena calor en el material de almacenamiento de calor mientras continua la operacion de calentamiento, y al llevar a cabo la operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion, puede efectuarse la operacion de descongelacion mientras se utiliza calor almacenado del material de almacenamiento de calor.
(3) Control durante la operacion de almacenamiento de calor
La operacion de almacenamiento de calor anteriormente mencionada (que incluye la operacion de calentamiento tras la operacion de almacenamiento de calor) se ha ideado para llevar a cabo el control de la siguiente manera.
- Control del grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor -
En la operacion de almacenamiento de calor anteriormente mencionada, debera mantenerse la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, mediante el control del grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor. Sin embargo, cuando el control del grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor implica en controlar el grado de subenfriamiento mediante la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, como en el documento de patente 1, en el caso en el que no sea posible mantener de manera suficiente la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor 28 por calor almacenado durante la operacion de almacenamiento de calor, existe el riesgo de que el calor almacenado en el material de almacenamiento de calor sea insuficiente a pesar de que haya finalizado la operacion de almacenamiento de calor.
Asf, en la operacion de almacenamiento de calor, se controla el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, como se muestra en la formula 1, para que sea el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor determinado por una funcion basada en la presion de condensacion Pc, que es la presion de saturacion equivalente a la temperatura de condensacion Tc del refrigerante en el circuito 10 de refrigerante, la presion P1 de lfquido en tubo, que es la presion del refrigerante en la salida de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, y la entalpfa hi, ho del refrigerante en la entrada y en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
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Formula 1: MVACs = k1 * CVac - k2
La formula 1 describe las caracterfsticas de la cantidad de flujo del refrigerante en la valvula de expansion 29. k1, k2 son coeficientes. CVac es un coeficiente de flujo de la valvula de expansion 29.
El coeficiente de flujo CVac de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor se expresa en la formula 2.
Formula 2: CVac = k3 / Ah / 27,9 * (AP * SLD) 05)
En este caso, k3 es el coeficiente correspondiente a la capacidad de almacenamiento de calor del material de almacenamiento de calor. Ah es la diferencia de entalpfa del refrigerante en la salida y en la entrada del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, tal como se expresa en la formula 3.
Formula 3: Ah = hi - ho
En este caso, hi es la entalpfa del refrigerante en la entrada del intercambiador de calor 28 por calor almacenado (el lado de gas del intercambiador de calor 28 por calor almacenado), y ho es la entalpfa del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado (el lado de lfquido del intercambiador de calor 28 por calor almacenado). La entalpfa hi de entrada utiliza una entalpfa del refrigerante que preve el caso en el que el grado de sobrecalentamiento del refrigerante en la entrada del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, para la presion de condensacion Pc, es el grado de sobrecalentamiento del refrigerante (por ejemplo, 10 °C) que se utiliza para ajustar el grado de apertura. La entalpfa ho de salida utiliza una entalpfa del refrigerante que contempla el caso en el que el grado de subenfriamiento del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, para la presion de condensacion Pc, es el grado de subenfriamiento del refrigerante (por ejemplo, 3 °C) que se utiliza para ajustar el grado de apertura. Cabe observar que, cuando hay sensores de temperatura instalados en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, resulta adecuado utilizar la temperatura detectada por estos sensores de temperatura para obtener la entalpfa del refrigerante en la entrada y en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
Adicionalmente, en la formula 2, AP es la diferencia de presion correspondiente a la diferencia de presion de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, expresada por la formula 4.
Formula 4: AP = Pc - P1
En este caso, Pc es la presion de condensacion. P1 es la presion del lfquido en tubo correspondiente a la presion del refrigerante en el lado de salida de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, en este caso, expresada por la siguiente formula 5 que se deriva de la funcion de presion de condensacion Pc.
Formula 5: Pl = k4 * Pc2 + k5 * Pc + k6
En este caso, k4-k6 son coeficientes. En el caso en el que se proporciona un sensor de presion en la salida de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, resulta adecuado utilizar el valor de la presion detectada por este sensor de presion para la presion de lfquido en tubo.
Adicionalmente, en la formula 2 SLD es la densidad del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. El valor para la densidad del refrigerante utilizado contempla el caso en el que el grado de subenfriamiento del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, para la presion de condensacion Pc, es el grado de subenfriamiento del refrigerante (por ejemplo, 3 °C) que se utiliza para ajustar el grado de apertura. Cabe observar que, en el caso en el que se proporciona un sensor de temperatura en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, resulta adecuado utilizar el valor de temperatura detectado por este sensor de temperatura para obtener la densidad del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
Asf, al obtener la presion P1 de lfquido en tubo a partir de la presion de condensacion Pc y la formula 5, es posible obtener la diferencia de presion AP a partir de la presion de lfquido en tubo y la formula 4. Adicionalmente, al obtener la densidad SLD y la entalpfa hi y ho del refrigerante en la salida y en la entrada del intercambiador de calor 28 por calor almacenado a partir de la presion de condensacion Pc, es posible obtener la diferencia de entalpfa Ah a partir de la entalpfa hi, ho y la formula 3. Por otra parte, al obtener el coeficiente de cantidad de flujo CVac de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor a partir de la diferencia de entalpfa Ah, el diferencial de presion AP, SLD, y la formula 2, es posible obtener el grado de ajuste de abertura de operacion de almacenamiento de calor MVACs a partir del coeficiente de flujo CVac y la formula 1. A continuacion, durante la operacion de almacenamiento de calor, puede controlarse el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor de manera que sea el grado de ajuste de abertura de operacion de almacenamiento de calor MVACs.
Asf, en la operacion de almacenamiento de calor se controla el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, de manera que sea el grado de ajuste de abertura de operacion de almacenamiento de
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calor MVACs, determinado por la funcion basada en la presion de condensacion Pc, la presion P1 de liquido en tubo y la entalpfa hi, ho del refrigerante en la entrada y en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Por consiguiente, la determinacion del grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor refleja la pluralidad de cantidades de estado del refrigerante en relacion con el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, y puede hacerse que el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, durante la operacion de almacenamiento de calor, sea un grado de apertura que permita mantener de manera suficiente la cantidad de flujo de refrigerante al intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
Asf, se controla de manera apropiada el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor, y puede suprimirse el riesgo de almacenar una cantidad insuficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando finalice la operacion de almacenamiento de calor.
Adicionalmente, la densidad SLD del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado tambien puede utilizarse en la funcion de determinacion del grado de ajuste de abertura de operacion de almacenamiento de calor MVACs. La densidad SLD del refrigerante en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, que es una de las cantidades de estado del refrigerante en relacion con el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, viene a reflejarse en la determinacion del grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, lo que permite controlar de manera mas apropiada el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor durante la operacion de almacenamiento de calor.
- Determinar si la operacion de almacenamiento de calor ha finalizado -
Adicionalmente, resulta preferible determinar de manera apropiada el momento de finalizacion de la operacion de almacenamiento de calor anteriormente mencionada, tras comprobar si se ha llevado a cabo un almacenamiento suficiente de calor en el material de almacenamiento de calor. Sin embargo, en este caso, dado que se usa un material de calor de almacenamiento que sufre un cambio de fase, habiendo poca diferencia de temperatura en el material de almacenamiento de calor durante el cambio de fase y tras el cambio de fase, y al estar dispuestos de manera densa los tubos de transferencia de calor 285 que comprenden el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, debido a la baja conductividad termica, resulta diffcil determinar de manera apropiada el momento en el que finaliza la operacion de almacenamiento de calor.
Asf, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, cuando el tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac, que es el valor integrado para el tiempo que la temperatura de condensacion Tc del refrigerante en el circuito 10 de refrigerante es superior o igual a una primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1 como la temperatura de condensacion de finalizacion de almacenamiento de calor, es superior o igual al tiempo acumulativo de finalizacion de almacenamiento de calor tace, se finaliza la operacion de almacenamiento de calor.
Especfficamente en este caso, la determinacion de que la operacion de almacenamiento de calor ha finalizado se lleva a cabo de acuerdo con las etapas ST1-ST4, como se muestra en el diagrama de flujo de la FIG. 10.
Una vez que se inicia la operacion de almacenamiento de calor, en la etapa ST1 en primer lugar, se reestablece el tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac.
En caso de que la operacion de almacenamiento de calor cumpla las condiciones de inicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor, se efectua una transicion a las etapas ST2, y comienza el conteo del tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac. En este caso, las condiciones de inicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor son las condiciones para determinar si la condicion es que, en efecto, se ha llevado a cabo el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor. Las condiciones de inicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor se veran satisfechas cuando se efectue la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, adicionalmente la temperatura de condensacion Tc sea mayor que una primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1 prescrita (en este caso, una temperatura mayor que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 41 °C), adicionalmente la temperatura de condensacion Tc sea superior o igual a una segunda temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc2, que sea ligeramente menor que la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1 (en este caso, sustancialmente la misma temperatura que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 35 °C) durante un tiempo que sobrepase un tiempo predeterminado tac2 (por ejemplo, 10 minutos).
Adicionalmente, en caso de que se cumpla la condicion de finalizacion de conteo de tiempo de almacenamiento de calor, siendo esta condicion que el tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac desde el comienzo del conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac, en la etapa ST2, sea superior o igual al tiempo acumulativo de finalizacion de almacenamiento de calor tace predeterminado, se efectua una transicion a los procesos de la etapa ST3, finaliza el conteo del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac (conteo ascendente) y finaliza la operacion de almacenamiento de calor.
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Una vez que ha comenzado el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac, en la etapa ST2, en el caso en el que la operacion de almacenamiento de calor cumpla la condicion de espera de tiempo de almacenamiento de calor, se pasa a la etapa ST4, y se interrumpe (se pone en espera) el conteo del tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac. En este caso, la condicion de espera de tiempo de almacenamiento de calor es la condicion para determinar si no puede afirmarse que, en efecto, se ha llevado a cabo el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor. En este caso, la condicion de espera de tiempo de almacenamiento de calor se cumplira cuando la temperatura de condensacion Tc sea inferior a una tercera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc3 que sea ligeramente inferior a la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1 (en este caso, la temperatura entre la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1 y la segunda temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc2, por ejemplo 40 °C).
Por otra parte, despues de interrumpir el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de
almacenamiento de calor tac, en la etapa ST4, en el caso en el que la operacion de almacenamiento de calor
cumpla la condicion de reinicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor, se regresa a los procesos de la etapa ST2, y se reinicia el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac. En este caso, la condicion de reinicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor es la condicion para determinar si ha habido un retorno a la condicion en la que, en efecto, se llevo a cabo el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor. En caso de que la temperatura de condensacion Tc sea superior a la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1, se cumple la condicion de reinicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor. De esta manera, el conteo del tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac se lleva a cabo solo cuando la temperatura de condensacion Tc sea superior o igual a la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1, como la temperatura de condensacion de finalizacion de almacenamiento de calor.
Adicionalmente, despues de interrumpir el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de
almacenamiento de calor tac, en la etapa ST4, en caso de que la operacion de almacenamiento de calor cumpla la
condicion de reinicio de conteo de tiempo de almacenamiento de calor, se regresa a los procesos de la etapa ST1, y se reestablece el tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac. En este caso, la condicion de restablecimiento de tiempo de almacenamiento de calor es la condicion para determinar si es necesario volver a hacer el conteo de tiempo de acumulacion de tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac, porque ha continuado durante largo tiempo la condicion en la que no puede afirmarse que, en efecto, se ha llevado a cabo el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor. En este caso, la condicion de restablecimiento de tiempo de almacenamiento de calor se cumple cuando, durante un tiempo que sobrepasa un tiempo predeterminado tac4 (por ejemplo, 15 minutos), la temperatura de condensacion Tc siga siendo superior o igual a una cuarta temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc4 que sea ligeramente menor que la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1 (en este caso, sustancialmente la misma temperatura que la temperatura de cambio de fase de material de almacenamiento de calor, por ejemplo 35 °C). Adicionalmente, en el caso en el que la operacion de descongelacion haya comenzado, incluso durante los procesos de la etapa ST2 y la etapa ST4, se fuerza un retorno a los procesos de la etapa ST1, y se restablece el tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac.
De esta manera, durante la operacion de almacenamiento de calor, se determina si la condicion en la que, en efecto, se ha llevado a cabo el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor, en funcion de si la temperatura de condensacion Tc es superior o igual a la primera temperatura de condensacion de almacenamiento de calor Tcc1, como la temperatura de condensacion de finalizacion de almacenamiento de calor, y la determinacion de si esta operacion de almacenamiento de calor se ha llevado a cabo, en efecto, durante un tiempo suficiente sera en funcion de si el tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac es superior o igual al tiempo acumulativo de finalizacion de almacenamiento de calor tace. Asf, puede determinarse de manera apropiada el momento de la finalizacion de la operacion de almacenamiento de calor. Cuando se utiliza un material de almacenamiento de calor que sufre cambio de fase, aunque la determinacion apropiada del tiempo de finalizacion de la operacion de almacenamiento de calor puede presentar dificultades, en este caso, puede hacerse una determinacion apropiada del tiempo de la finalizacion de la operacion de almacenamiento de calor, dado que se ha anadido el indicador de determinacion del tiempo acumulativo de almacenamiento de calor tac.
- Operacion de retencion de calor tras la operacion de almacenamiento de calor -
Adicionalmente, cuando se finaliza el almacenamiento de calor anteriormente mencionado en el material de almacenamiento de calor, debido al rendimiento de la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento (vease la FIG. 6), podrfa considerarse que solo ha finalizado la operacion de almacenamiento de calor (es decir, mediante el cierre de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor de tal manera que el refrigerante no fluya hacia el intercambiador con calor almacenado 28), y que solo debe llevarse a cabo la operacion de calentamiento anteriormente mencionada (vease la FIG. 5). Sin embargo, si tras finalizar la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, conmutar simplemente de tal modo que solamente se lleve a cabo la operacion de calentamiento presenta el riesgo de que se produzca la liberacion de calor del material de almacenamiento de calor, debido a los efectos de la temperatura de aire exterior Ta del espacio exterior
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en el que esta instalado el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, causando una disminucion en la cantidad de calor que puede utilizarse en la subsiguiente operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion.
Asf, en este caso, tras finalizar la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, puede llevarse a cabo la operacion de retencion de calor para retener calor del material de almacenamiento de calor, mientras se efectua la operacion de calentamiento.
Mas especfficamente, la operacion de retencion de calor tras la operacion de almacenamiento de calor se lleva a cabo de acuerdo con las etapas ST5, ST6, mostradas en el diagrama de flujo de la FIG. 11. Es decir, en la etapa ST5, si ha finalizado la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento (la determinacion de que la operacion de almacenamiento de calor ha finalizado de la FlG. 10), se pasa a la operacion de retencion de calor de la etapa ST6. La operacion de retencion de calor se lleva a cabo abriendo ligeramente la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor (si adoptamos que el grado de apertura cuando la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor esta en la condicion totalmente abierta es el 100 %, un grado de apertura no superior a aproximadamente el 15 %).
De esta manera, al llevar a cabo la operacion de retencion de calor despues de que la operacion de almacenamiento de calor haya finalizado, puede compensarse la aparicion de una disminucion de la cantidad de calor debida a la liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor, despues de que finalice la operacion de almacenamiento de calor. De esta manera puede suprimirse la disminucion en la cantidad de calor que puede utilizarse en la operacion de uso de calor almacenado, durante la operacion de descongelacion. Adicionalmente, la operacion de retencion de calor se lleva a cabo abriendo ligeramente la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, para que fluya una pequena cantidad de refrigerante al intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Por consiguiente, resulta diffcil que disminuya la cantidad de refrigerante que fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b durante la operacion de calentamiento, de manera que puede suprimirse al mfnimo el impacto adverso sobre la operacion de calentamiento. Asf, puede llevarse a cabo la operacion de retencion de calor al tiempo que se minimiza el impacto adverso sobre la operacion de calentamiento.
Como se ha descrito anteriormente, mediante el control del grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, puede llevarse a cabo la operacion de almacenamiento de calor al tiempo que se controla apropiadamente el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor, y al determinar la finalizacion de la operacion de almacenamiento de calor y llevar a cabo la operacion de retencion de calor tras la operacion de almacenamiento de calor, como se ha descrito anteriormente, puede suprimirse la disminucion de la cantidad de calor a utilizar en la operacion de uso de calor almacenado, durante la operacion de descongelacion, a la vez que se determina adecuadamente el tiempo de finalizacion de la operacion de almacenamiento de calor.
(4) Modificacion 1
En la realizacion descrita anteriormente, en el caso en el que la operacion de descongelacion finaliza normalmente, es decir, en el caso en el que la operacion de descongelacion finaliza cuando la temperatura de salida Tol2 del intercambiador de calor exterior es superior o igual a la temperatura de finalizacion de operacion de descongelacion Tdefe, es posible determinar que no se ha dado una insuficiencia en la cantidad de calor almacenado en el material de almacenamiento de calor, en la operacion de almacenamiento de calor efectuada antes de la operacion de descongelacion. Asf, para la operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de la operacion de descongelacion, resulta adecuado controlar el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor de manera que sea el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, determinado por una funcion basada en la condensacion de presion Pc, la presion P1 de lfquido en tubo, y la entalpfa hi, ho del refrigerante en la entrada y en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado anteriormente mencionadas. Sin embargo, en el caso en el que la operacion de descongelacion finaliza anormalmente, es decir, en el caso en el que la operacion de descongelacion finaliza cuando la temperatura de salida Tol2 del intercambiador de calor exterior no es superior o igual a la temperatura de finalizacion de operacion de descongelacion Tdefe, es posible determinar que se ha dado una insuficiencia en la cantidad de calor almacenado en el material de almacenamiento de calor, en la operacion de almacenamiento de calor efectuada antes de la operacion de descongelacion. Asf, para la operacion de almacenamiento de calor efectuada despues de la operacion de descongelacion, cuando simplemente se controla el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor de manera que sea el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, determinado por una funcion basada en la condensacion de presion Pc, la presion P1 de lfquido en tubo, y la entalpfa hi, ho del refrigerante en la entrada y en la salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, puede producirse de nuevo la insuficiencia en la cantidad de calor almacenado en el material de almacenamiento de calor, aumentando el riesgo de que se produzca repetidamente una finalizacion anormal de la operacion de descongelacion.
Asf, en este caso, para la operacion de almacenamiento de calor despues de que la operacion de descongelacion haya finalizado anormalmente, como se ha mencionado anteriormente, se corrige el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, de manera que sea mayor que el grado de apertura de
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operacion de almacenamiento de calor una vez que la operacion de descongelacion haya finalizado con normalidad.
Especfficamente, en este caso, la correccion del grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor se lleva a cabo como sigue. En este caso, el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor se expresa en la formula 6 usando el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor y el coeficiente de correccion a.
Formula 6: Grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor = MVacs x a
Cuando comienza la operacion de almacenamiento de calor, se determina el coeficiente de correccion a para el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor. En el caso en el que la operacion de descongelacion finaliza normalmente, el coeficiente de correccion es a = 1, por lo que el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor pasa a ser el mismo que el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor (es decir, el grado de apertura de valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor = grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor x 1). Por otro lado, cuando la operacion de descongelacion finaliza anormalmente, el coeficiente de correccion pasa a ser a ^ 1,1, por lo que el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor pasa a ser al menos a veces (por ejemplo, a ^ 1,1) el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor (es decir, el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor = grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor x a), siendo mayor que el grado de apertura de la operacion de almacenamiento de calor despues de que la operacion de descongelacion finalice normalmente. Al hacer esto, en la operacion de almacenamiento de calor una vez que la operacion de descongelacion ha finalizado anormalmente, es menos probable que se produzca una insuficiencia en la cantidad de calor que se almacena en el material de almacenamiento de calor.
De esta manera, al determinar si la operacion de descongelacion llevada a cabo antes de la operacion de almacenamiento de calor ha finalizado normalmente o anormalmente, puede controlarse de manera apropiada el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor en la operacion de almacenamiento de calor, lo que permite suprimir la aparicion repetida de una finalizacion anormal de la operacion de descongelacion.
(5) Modificacion 2
En la realizacion y la modificacion 1 anteriormente descritas, el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, como se muestra en la FIG. 2, presenta principalmente el deposito de almacenamiento de calor 281, en el que se almacena el material de almacenamiento de calor, y el grupo 282 de tubos de transferencia de calor esta dispuesto de manera sumergida en el material de almacenamiento de calor. El grupo 282 de tubos de transferencia de calor tiene una configuracion en la que multiples tubos de transferencia de calor 285 estan ramificados y conectados a traves de un tubo colector 283 y un distribuidor 284, proporcionados en la salida y la entrada de refrigerante. Asf, en la operacion de almacenamiento de calor, existe el riesgo de que pueda producirse un flujo irregular de refrigerante entre los tubos de transferencia de calor 285, que componen el grupo 282 de tubos de transferencia de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Si se produce el flujo irregular de refrigerante entre los tubos de transferencia de calor 285, la irregularidad se producira en la magnitud de almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor en el deposito de almacenamiento de calor 281, dandose una condicion de coexistencia en la que los tubos de transferencia de calor 285 estan en la proximidad del material de almacenamiento de calor en una condicion en la que la temperatura es mas alta que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor (es decir, los tubos de transferencia de calor 285 en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que se ha completado el cambio de fase), y los tubos de transferencia de calor 285 en la proximidad del material de almacenamiento de calor en una condicion en la que la temperatura es mas baja que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor (es decir, los tubos de transferencia de calor en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que no se ha completado el cambio de fase). En esta condicion, se produce un facilmente fenomeno en el que el refrigerante, en el estado gaseoso, fluye a los tubos de transferencia de calor 285 en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que se ha completado el cambio de fase, mientras que el refrigerante lfquido se acumula en los tubos de transferencia de calor 285 en la proximidad del material de almacenamiento de calor para el que no se ha completado el cambio de fase (un fenomeno en el que se acumula refrigerante en el intercambiador de calor 28 por calor almacenado). Este fenomeno de acumulacion de refrigerante en el intercambiador de calor 28 por calor almacenado se produce facilmente porque cada uno los multiples tubos de transferencia de calor 285 tiene una forma que se pliega hacia arriba y hacia abajo. En consecuencia, resulta diffcil resolver el flujo irregular en la magnitud de almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor, lo que puede dar lugar incluso a un almacenamiento insuficiente de calor en el material de almacenamiento de calor cuando haya finalizado la operacion de almacenamiento de calor.
Asf, en la operacion de almacenamiento de calor, como se ha descrito anteriormente, cada vez que pasa un tiempo tacn de almacenamiento de calor con el grado de apertura normal, y solo mientras dura un tiempo tacd de descarga de refrigerante con el grado de apertura (es decir, de manera regular), se corrige el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor para aumentarlo.
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En concreto, el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor se corrige siguiendo las etapas ST11-ST13 mostradas en el diagrama de flujo de la FIG. 12. En este caso, la formula 7 muestra el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor utilizando el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor y el coeficiente de correccion p.
Formula 7: Grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor = MVacs x p
En la etapa ST11, cuando comienza la operacion de almacenamiento de calor se determina el coeficiente de correccion P para el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor. En la etapa ST12, primero se hace que el coeficiente de correccion sea p=1, y con ello el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor resulta igual al grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor (es decir, grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor = grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor MVacs x 1). Tomando el coeficiente de correccion p=1, cuando ha transcurrido el tiempo tacn de almacenamiento de calor con el grado de apertura normal, en la etapa ST13 se toma el coeficiente de correccion p > 1,5, por lo que el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor resulta no inferior a P veces (por ejemplo, p > 1,5) el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor (es decir, grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor = grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor MVacs x p), resultando mayor que el grado de apertura en la etapa 12. Entonces, mientras el coeficiente de correccion es p > 1,5, cuando ha transcurrido el tiempo tacd de descarga de refrigerante con el grado de apertura, se retorna a la etapa ST12, y el coeficiente de correccion resulta p=1. De este modo, en la operacion de almacenamiento de calor, cada vez que pasa el tiempo tacn de almacenamiento de calor con grado de apertura normal, y solo mientras dura el tiempo tacd de descarga de refrigerante con el grado de apertura, se corrige el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor para aumentarlo. Esto permite al refrigerante lfquido que se acumula en los tubos 285 de transferencia de calor, en las cercanfas del material de almacenamiento de calor, y que no ha completado el cambio de fase, descargarse con regularidad en el lado de salida del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Observese que, en este caso, inmediatamente despues de haber comenzado la operacion de almacenamiento de calor, el coeficiente de correccion es P=1 y, a continuacion, este se convierte en el coeficiente de correccion p > 1,5, aunque esto es ilustrativo y no restrictivo, y tambien es adecuado, inmediatamente despues del comienzo de la operacion de almacenamiento de calor, hacer que el coeficiente de correccion sea p > 1,5 y a continuacion que el coeficiente de correccion sea P=1.
De esta manera, se suprime la aparicion del fenomeno de acumulacion de refrigerante en el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, y puede resolverse la irregularidad en la magnitud de almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor.
Adicionalmente, en caso de que se use la modificacion 2 en combinacion con la correccion del grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor de la modificacion 1, el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor utiliza el grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor y los coeficientes de correccion a, p, como se muestra en la formula 7'.
Formula 7': Grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor = MVacs x a x p
En este caso, en la operacion de almacenamiento de calor, la correccion del grado de ajuste MVacs de la apertura de operacion de almacenamiento de calor se lleva a cabo utilizando los coeficientes de correccion a, p, que permiten controlar el grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor teniendo en cuenta el fenomeno de acumulacion de refrigerante en el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, y la condicion en la que haya finalizado la operacion de descongelacion.
(6) Modificacion 3
En la realizacion y las modificaciones 1 y 2 anteriormente descritas, la operacion de almacenamiento de calor se lleva a cabo durante la operacion de calentamiento. En esta operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se produce una disminucion de la temperatura de condensacion Tc. Sin embargo, la disminucion de la temperatura de condensacion Tc en la operacion de almacenamiento de calor, durante la operacion de calentamiento, significa que disminuye la cantidad de calor liberado al material de almacenamiento de calor desde el refrigerante, a traves del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, dificultandose el almacenamiento de calor al material de almacenamiento de calor. A medida que se dificulta el almacenamiento de calor al material de almacenamiento de calor, resulta mas facil que se produzca el problema de insuficiencia de almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor cuando finalice la operacion de almacenamiento de calor.
Asf, en este caso, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se restringe la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, con el fin de disminuir la misma en etapas a medida que disminuye la temperatura de condensacion Tc.
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Especfficamente en este caso, la restriccion de la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b durante la operacion de almacenamiento de calor se limita siguiendo las etapas ST21-ST24, que se muestran en el diagrama de flujo de la FIG. 13.
Una vez que se inicia la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, en primer lugar, en la etapa ST21 se mantiene la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, mediante el control del grado de apertura de la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor de modo que sea el grado de ajuste de abertura de operacion de almacenamiento de calor MVACs, determinado por la funcion basada en la presion de condensacion Pc, la presion P1 de lfquido en tubo y la entalpfa hi, ho del refrigerante, (o, adicionalmente, el grado de apertura en su version corregida por los coeficientes de correccion, a, U). Adicionalmente, de la misma manera que cuando solo se lleva a cabo la operacion de calentamiento, se mantiene la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b mediante el control del grado de apertura de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, de tal manera que los grados de subenfriamiento SCra, SCrb del refrigerante en las salidas de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b sean los grados diana de subenfriamiento SCras, SCrbs (por ejemplo, 3 °C). De acuerdo con ello, la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b pasa a controlarse mediante las partes de control 48a, 42b de lado interior, sin relacion con la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado.
Sin embargo, si al mantener la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b la temperatura de condensacion Tc disminuye, surge el riesgo de una capacidad de almacenamiento de calor insuficiente del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Asf, durante los procesos de la etapa ST21, si se cumplen las condiciones de restriccion de los grados de subenfriamiento, se pasa a la etapa ST22 y se incrementan los grados diana de subenfriamiento SCras, SCrbs (denominandose ambos SCr, a modo generico) del control de grados de subenfriamiento mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b. En este caso, las condiciones de restriccion de los grados de subenfriamiento son las condiciones para determinar si la condicion es tal que existe el riesgo de una capacidad de almacenamiento de calor insuficiente del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Las condiciones de restriccion de los grados de subenfriamiento se cumplen cuando se lleva a cabo la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, adicionalmente la temperatura exterior Ta es inferior a una temperatura exterior de restriccion de capacidad interior Tpa predeterminada (por ejemplo, 4 °C), adicionalmente la temperatura de condensacion Tc es inferior a una primera temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc1 predeterminada (una temperatura superior a la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 41 °C), adicionalmente la capacidad operativa del compresor 21 es mayor que una primera capacidad de restriccion de capacidad interior fp1 predeterminada (por ejemplo, que la frecuencia del compresor 21 sea el 98 % de la frecuencia maxima). Si en los procesos de la etapa ST21 se cumplen las condiciones de restriccion de los grados de subenfriamiento, el grado diana de subenfriamiento SCs del control de grados de subenfriamiento mediante las valvulas de expansion interior 41a, 41b sera mayor que en el caso en el que solo se lleva a cabo la operacion de calentamiento (por ejemplo, el grado diana de subenfriamiento SCs sera 9 °C). En este caso, la instruccion para aumentar el grado diana de subenfriamiento SCrs del control de grados de subenfriamiento mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b se efectua desde la parte de control 38 de lado exterior, a diferencia del caso en el que solo se lleva a cabo la operacion de calentamiento. Al hacer esto, disminuye el grado de apertura de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, disminuye la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b y puede aumentarse la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, en un grado correspondiente.
Despues de pasar desde la etapa ST21 a la etapa ST22, si se cumplen las condiciones de liberacion de restriccion de los grados de subenfriamiento, se pasa a los procesos de la etapa ST21, y se reduce el grado diana de subenfriamiento SCrs para el control de grados de subenfriamiento por parte de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b. En este caso, las condiciones de liberacion de restriccion de grados de subenfriamiento son las condiciones para determinar si la condicion es tal que no existe el riesgo de una capacidad de almacenamiento de calor insuficiente del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Las condiciones de liberacion de restriccion de grados de subenfriamiento se cumplen cuando la temperatura de condensacion Tc es mayor que una segunda temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc2 (una temperatura ligeramente mas alta que la primera temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc1, por ejemplo 42 °C), adicionalmente la capacidad operativa del compresor 21 es menor que una segunda capacidad de restriccion de capacidad interior fp2 predeterminada (por ejemplo, que la frecuencia del compresor 21 sea el 90 % de la frecuencia maxima), adicionalmente cuando ha transcurrido un tiempo predeterminado tp2 desde la transicion a la etapa ST22 (por ejemplo, 3 minutos), o cuando la temperatura de condensacion Tc es superior a una temperatura que es mas alta (en este caso, una temperatura lo suficientemente mas alta que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 50 °C) solo por una temperatura predeterminada ATpc2 (por ejemplo, 8 °C) que la segunda temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc2. Si en los procesos de la etapa ST22 se cumplen las condiciones de liberacion de restriccion de grados de subenfriamiento, se cancela la instruccion para aumentar el grado diana de subenfriamiento SCs para efectuar el subenfriamiento mediante las valvulas de expansion interiores 41a, 41b en la etapa ST22, y el grado diana de subenfriamiento SCrs sera el mismo que cuando solo se efectua la operacion de calentamiento (por ejemplo, 3 °C). Al hacer esto, aumenta el grado de
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apertura de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b y, aunque se mantiene la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, al mismo tiempo puede aumentarse la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b.
Adicionalmente, incluso durante los procesos de la etapa ST22, en caso de que no haya una capacidad suficiente de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado y se cumplan las condiciones de restriccion de los ventiladores interiores, se pasa a los procesos de la etapa ST23, y se reduce la velocidad rotacional de los ventiladores interiores 43a, 43b, reduciendo el caudal de aire. En este caso, las condiciones de restriccion de los ventiladores interiores son, incluso cuando se lleven a cabo los procesos de la etapa ST22, las condiciones para determinar si la condicion es tal que existe el riesgo de una capacidad insuficiente de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Asf, en este caso, las condiciones de restriccion de los ventiladores interiores se cumplen cuando la temperatura de condensacion Tc es inferior a una tercera temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc3 predeterminada (una temperatura ligeramente superior a la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 41 °C), adicionalmente cuando ha transcurrido un tiempo predeterminado tp3 desde la transicion a la etapa ST22 (por ejemplo, 5 minutos), adicionalmente la capacidad operativa del compresor 21 es mayor que una tercera capacidad de restriccion de capacidad interior fp3 predeterminada (por ejemplo, que la frecuencia del compresor 21 sea el 98 % de la frecuencia maxima). Entonces, si durante los procesos de la etapa ST22 se cumplen las condiciones de restriccion de los ventiladores interiores, se reduce la velocidad rotacional de los ventiladores interiores 43a, 43b, reduciendo el caudal de aire (por ejemplo, una reduccion a la velocidad rotacional minima de los ventiladores interiores 43a, 43b). En este caso, la instruccion para reducir la velocidad rotacional de los ventiladores interiores 43a, 43b se efectua mediante la parte de control 38 de lado exterior, a diferencia del caso en el que solo se lleva a cabo la operacion de calentamiento. Al hacer esto, se suprime el intercambio de calor en los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, y se reduce la capacidad de almacenamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, y puede aumentarse la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, en un grado correspondiente.
Despues de pasar desde la etapa ST22 a la etapa ST23, si se cumplen las condiciones de liberacion de restriccion de los ventiladores interiores, se pasa a los procesos de la etapa sT22, y se aumenta la velocidad rotacional de los ventiladores interiores 43a, 43b, aumentando el caudal de aire. En este caso, las condiciones de liberacion de restriccion de los ventiladores interiores son las condiciones para determinar si la condicion es tal que no existe el riesgo de una capacidad de almacenamiento de calor insuficiente del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Las condiciones de liberacion de restriccion de los ventiladores interiores se cumplen cuando la temperatura de condensacion Tc es mayor que una cuarta temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc4 (una temperatura ligeramente mas alta que la primera temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc1, por ejemplo 42 °C), adicionalmente la capacidad operativa del compresor 21 es menor que una cuarta capacidad de restriccion de capacidad interior fp4 predeterminada (por ejemplo, que la frecuencia del compresor 21 sea el 90 % de la frecuencia maxima), adicionalmente cuando ha transcurrido un tiempo predeterminado tp4 desde la transicion a la etapa ST23 (por ejemplo, 3 minutos), o cuando la temperatura de condensacion Tc es superior a una temperatura que es mas alta (en este caso, una temperatura lo suficientemente mas alta que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 48 °C) solo por una temperatura predeterminada ATpc4 (por ejemplo, 6 °C) que la cuarta temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc4. Si en los procesos de la etapa ST23 se cumplen las condiciones de liberacion de restriccion de los ventiladores interiores, se cancela la instruccion para disminuir la velocidad rotacional de los ventiladores interiores 43a, 43b en la etapa ST23, haciendo que la velocidad rotacional de los ventiladores interiores 43a, 43b sea la misma que cuando solo se efectua la operacion de calentamiento. Al hacer esto, se promueve el intercambio de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado y, aunque se mantiene la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, puede aumentarse la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b.
Adicionalmente, incluso durante los procesos de la etapa ST23, en caso de que no haya una capacidad suficiente de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado y se cumplan las condiciones de restriccion de grado de apertura limite superior, se pasa a los procesos de la etapa ST24, y se dan instrucciones a las valvulas de expansion interiores 41a, 41b para un grado de apertura limite superior. En este caso, las condiciones de restriccion de grado de apertura limite superior son, incluso cuando se lleven a cabo los procesos de la etapa ST23, las condiciones para determinar si la condicion es tal que existe el riesgo de una capacidad insuficiente de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Asf, en este caso, las condiciones de restriccion de grado de apertura limite superior se cumplen cuando la temperatura de condensacion Tc es inferior a una quinta temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc5 predeterminada (una temperatura superior a la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 41 °C), adicionalmente cuando ha transcurrido un tiempo predeterminado tp5 desde la transicion a la etapa ST23 (por ejemplo, 5 minutos), adicionalmente la capacidad operativa del compresor 21 es mayor que una quinta capacidad de restriccion de capacidad interior fp5 predeterminada (por ejemplo, que la frecuencia del compresor 21 sea el 98 % de la frecuencia maxima). Entonces, si durante los procesos de la etapa ST23 se cumplen las condiciones de restriccion de grado de apertura limite superior, se emite una instruccion de reduccion de grado de apertura limite superior a las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, y se reduce la cantidad de refrigerante que
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fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b (por ejemplo, haciendo que el limite superior del grado de apertura maximo de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b sea el 50 %). En este caso, la instruccion a las valvulas de expansion interiores 41a, 41b para restringir el grado de apertura limite maximo se efectua mediante la parte de control 38 de lado exterior, a diferencia del caso en el que solo se lleva a cabo la operacion de calentamiento. Al hacer esto, se reduce la cantidad de refrigerante que fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, se reduce la capacidad de almacenamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, y puede aumentarse la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, en un grado correspondiente.
Despues de pasar desde la etapa ST23 a la etapa ST24, si se cumplen las condiciones de liberacion de restriccion de grado de apertura limite superior, se pasa a los procesos de la etapa ST23, y se aumenta el grado de apertura de las valvulas de expansion interiores 41a, 41b. En este caso, las condiciones de liberacion de restriccion de grado de apertura limite superior son las condiciones para determinar si la condicion es tal que no existe el riesgo de una capacidad de almacenamiento de calor insuficiente del intercambiador de calor 28 por calor almacenado. Las condiciones de liberacion de restriccion de grado de apertura limite superior se cumplen cuando la temperatura de condensacion Tc es mayor que una sexta temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc6 (una temperatura ligeramente mas alta que la primera temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc1, por ejemplo 42 °C), adicionalmente la capacidad operativa del compresor 21 es menor que una sexta capacidad de restriccion de capacidad interior fp6 predeterminada (por ejemplo, que la frecuencia del compresor 21 sea el 90 % de la frecuencia maxima), adicionalmente cuando ha transcurrido un tiempo predeterminado tp6 desde la transicion a la etapa ST24 (por ejemplo, 3 minutos), o cuando la temperatura de condensacion Tc es superior a una temperatura que es mas alta (en este caso, una temperatura lo suficientemente mas alta que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 46 °C) solo por una temperatura predeterminada ATpc6 (por ejemplo, 4 °C) que la sexta temperatura de condensacion de restriccion de capacidad interior Tpc6. Si en los procesos de la etapa ST24 se cumplen las condiciones de liberacion de restriccion de grado de apertura limite superior, se cancela la instruccion de restriccion de grado de apertura limite superior a las valvulas de expansion interiores 41a, 41b en la etapa ST24, generando la condicion en la que no existe restriccion de grado de apertura limite superior para las valvulas de expansion interiores 41a, 41b, de la misma manera que cuando solo se efectua la operacion de calentamiento. Al hacer esto, se aumenta la cantidad de refrigerante que fluye hacia los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b y, aunque se mantiene la capacidad de almacenamiento de calor del intercambiador de calor 28 por calor almacenado, puede aumentarse la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b.
De esta manera, teniendo en cuenta la temperatura de condensacion Tc en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se restringe la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, lo que permite suprimir la aparicion de un almacenamiento de calor insuficiente en el material de almacenamiento de calor cuando finalice la operacion de almacenamiento de calor.
Adicionalmente, la restriccion de la capacidad de calentamiento de los intercambiadores de calor interiores 42a, 42b, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, puede llevarse a cabo con una combinacion de las tres tecnicas de la instruccion para el grado diana de subenfriamiento SCrs, la instruccion de caudal de aire a los ventiladores interiores 43a, 43b y la instruccion de grado de apertura limite superior a las valvulas de expansion interiores 41a, 41b. Cabe observar que este tipo de restriccion de capacidad de calentamiento no solo puede efectuarse mediante la combinacion de las tres tecnicas anteriores, y que tambien resulta adecuado combinar dos cualesquiera de dichas instrucciones, adicionalmente, resultando adecuado tambien usar cualquiera de esas instrucciones. Por ejemplo, cuando solo se utiliza la instruccion para el grado diana de subenfriamiento SCrs, puede incrementarse el grado diana de subenfriamiento SCrs por etapas.
(7) Modificacion 4
En la realizacion y las modificaciones 1 a 3 anteriormente descritas, la operacion de retencion de calor se lleva a cabo despues de la operacion de almacenamiento de calor. Sin embargo, la operacion de retencion de calor es una operacion que se hace necesaria cuando resulta necesario llevar a cabo la operacion de descongelacion con la operacion de uso de calor almacenado. Asf, cuando la temperatura exterior Ta es elevada y no se requiere la operacion de descongelacion en si, no es necesario efectuar la operacion de retencion de calor. Adicionalmente, la operacion de retencion de calor es una operacion que se hace posible cuando se mantiene la temperatura de condensacion Tc, en la operacion de calentamiento tras la operacion de almacenamiento de calor, a una temperatura que pueda compensar la disminucion de la cantidad de calor debida a la liberacion de calor del material de almacenamiento de calor. En consecuencia, en el caso en el que la temperatura de condensacion Tc en la operacion de calentamiento tras la operacion de almacenamiento de calor sea baja, por ejemplo cuando la temperatura de condensacion Tc sea inferior a la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, incluso si se llevara a cabo la operacion de retencion de calor, el refrigerante no podrfa liberar calor al material de almacenamiento de calor sino que, por el contrario, serfa el material de almacenamiento de calor el que liberarfa calor.
Asf, si en la operacion de retencion de calor la temperatura exterior Ta, del espacio exterior en el que esta dispuesto
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el intercambiador de calor 28 por calor almacenado, es superior o igual a una temperature exterior de interrupcion de retencion de calor Tka, o la temperature de condensacion Tc es inferior o igual a una temperature de condensacion de interrupcion retencion de calor Tkc, se interrumpe la operacion de retencion de calor.
Especfficamente en este caso, la operacion de retencion de calor tras la operacion de almacenamiento de calor se lleva a cabo de acuerdo con las etapas ST31-ST33, que se muestran en el diagrama de flujo de la FIG. 14.
En primer lugar, en la etapa ST31, si finaliza la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, comienza la operacion de retencion de calor de la etapa ST32 (en este caso, la operacion con la valvula 29 de expansion de almacenamiento de calor ligeramente abierta).
Si la operacion de retencion de calor cumple las condiciones para interrumpir la operacion de retencion de calor, se pasa a los procesos de la etapa ST33, y se interrumpe la operacion de retencion de calor. En este caso, las condiciones de interrupcion de operacion de retencion de calor se cumplen cuando la temperatura exterior Ta es superior o igual a la temperatura exterior de interrupcion de retencion de calor Tka (una temperatura a la que hay poco riesgo de helada en el intercambiador de calor exterior 23, por ejemplo 6 °C), o la temperatura de condensacion Tc es inferior o igual a la temperatura de condensacion de interrupcion retencion de calor Tkc (una temperatura ligeramente inferior a la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 38 °C). La operacion de retencion de calor se interrumpe mediante el cierre completo de la valvula de expansion 29.
Despues de interrumpir la operacion de retencion de calor en la etapa ST33, si la temperatura exterior Ta o la temperatura de condensacion Tc no han cumplido las condiciones de interrupcion de operacion de retencion de calor (exclusion de la condicion de operacion de interrupcion de retencion de calor), se regresa a los procesos de la etapa ST32, y vuelve a comenzar la operacion de retencion de calor.
Asf, en este caso, si la temperatura exterior Ta pasa a ser superior o igual a la temperatura exterior de interrupcion de retencion de calor Tka, mediante la interrupcion de la operacion de retencion de calor, el proceso finaliza sin llevar a cabo innecesariamente la operacion de retencion de calor. Adicionalmente, si la temperatura de condensacion Tc pasa a ser inferior o igual a la temperatura de condensacion de interrupcion retencion de calor Tkc, mediante la interrupcion de la operacion de retencion del calor, se suprimen el problema de que el material de almacenamiento de calor libere calor al refrigerante y la reduccion innecesaria de la cantidad de calor en el material de almacenamiento de calor. Asf, no se lleva a cabo innecesariamente la operacion de retencion de calor.
(8) Modificacion 5
En la realizacion y las modificaciones 1 a 4 anteriormente descritas, una vez que finaliza la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, puede ocurrir que, a pesar de llevar a cabo la operacion de retencion de calor, se produzca la liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor en un grado que no pueda compensarse mediante la operacion de retencion de calor.
En este caso, una vez que ha finalizado la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se determina si la condicion es de liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor en funcion de si la temperatura de condensacion Tc es inferior o igual a una primera temperatura de condensacion de reinicio de almacenamiento de calor Trc, mientras que la determinacion de si dicha liberacion de calor, desde el material de almacenamiento de calor, es para una duracion de tiempo que requiera reanudar la operacion de almacenamiento de calor sera en funcion de si un tiempo acumulativo de retencion de calor trc, que es un valor integrado para el tiempo en el que la temperatura de condensacion Tc es inferior o igual a la primera temperatura de condensacion de reinicio de almacenamiento de calor Trc, es superior o igual a un tiempo acumulativo de reinicio de almacenamiento de calor trce.
En concreto, la determinacion de reinicio de almacenamiento de calor tras la operacion de almacenamiento de calor se lleva a cabo de acuerdo con las etapas ST41-ST44, que se muestran en el diagrama de flujo de la FIG. 15.
Una vez que finaliza la operacion de almacenamiento de calor (es decir, se pasa a la operacion de calentamiento con la operacion de retencion de calor), en primer lugar, en la etapa ST41, se restablece el tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc.
En el caso en el que la operacion de calentamiento con la operacion de retencion de calor cumpla las condiciones para comenzar un conteo de tiempo de reanudacion del almacenamiento de calor, se pasa a los procesos de la etapa ST42, y comienza un conteo del tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc. En este caso, las condiciones para comenzar el conteo de tiempo de reanudacion del almacenamiento de calor son las condiciones para determinar si la condicion es tal que, en efecto, se ha producido la liberacion de calor del material de almacenamiento a pesar de llevar a cabo la operacion de retencion de calor. Las condiciones para comenzar el conteo de tiempo de reanudacion del almacenamiento de calor se cumplen cuando ha finalizado la operacion de almacenamiento de calor, adicionalmente la temperatura de condensacion Tc es inferior a una primera temperatura
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de condensacion de reanudacion de almacenamiento de calor Trc1 predeterminada (una temperature ligeramente inferior a la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 37 °C).
En el caso en el que se cumple la condicion para completar el conteo de tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor, siendo esta condicion que el tiempo acumulativo de retencion de calor trc desde el comienzo del conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc, en la etapa ST42, es superior o igual al tiempo acumulativo de reinicio de almacenamiento de calor trce, se pasa a los procesos de la etapa ST43, se finaliza el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc (conteo ascendente), y vuelve a comenzar la operacion de almacenamiento de calor.
Adicionalmente, cuando, tras volver a comenzar el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc en la etapa ST42, la operacion de calentamiento con la operacion de retencion de calor cumple las condiciones para poner en espera el conteo de tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor (condicion de puesta en espera de conteo tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor), se pasa a la etapa ST44, y se interrumpe el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc (puesta en espera). En este caso, la condicion de puesta en espera de conteo tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor es la condicion para determinar si se recupera la condicion en la que no puede afirmarse que, en efecto, se ha producido la liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor. En este caso, la condicion de puesta en espera de conteo de tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor se cumple cuando la temperatura de condensacion Tc es mayor que la segunda temperatura de condensacion de reanudacion de almacenamiento de calor Trc2 (por ejemplo, 38 °C), que es ligeramente mas alta que la primera temperatura de condensacion de reanudacion de almacenamiento de calor Trc2.
Adicionalmente, tras interrumpir el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc en la etapa ST44, si la operacion de calentamiento con la operacion de retencion de calor cumple la condicion para reanudar el conteo de tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor, se regresa a los procesos de la etapa ST42, y vuelve a comenzar el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc. La condicion para reanudar el conteo de tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor es la condicion para determinar si, en efecto, ha vuelto a producirse la condicion en la que se libera calor desde el material de almacenamiento de calor. La condicion para reanudar el conteo de tiempo de reanudacion de almacenamiento de calor se cumple cuando la temperatura de condensacion Tc pasa a ser menor que la primera temperatura de condensacion de reanudacion de almacenamiento de calor Trc1. De este modo, el conteo de tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc solo se lleva a cabo cuando la temperatura de condensacion Tc es superior o igual a la primera temperatura de condensacion de reanudacion de almacenamiento de calor Trc1. Adicionalmente, en el caso en el que se haya iniciado la operacion de almacenamiento de calor o en el caso en el que la temperatura de condensacion Tc siga siendo una tercera temperatura de condensacion de reanudacion de almacenamiento de calor Trc3 (una temperatura mas alta que la temperatura de cambio de fase del material de almacenamiento de calor, por ejemplo 41 °C) durante un tiempo predeterminado Trc3 (por ejemplo, 30 minutos), incluso durante los procesos de la etapa ST42 y la etapa ST44, se da un retorno forzado a los procesos de la etapa ST41, y se restablece el tiempo de acumulacion del tiempo acumulativo de retencion de calor trc.
Asf, en este caso, durante la operacion de calentamiento con la operacion de retencion de calor, es posible determinar adecuadamente si es necesario volver a comenzar la operacion de almacenamiento de calor. Al reanudar la operacion de almacenamiento de calor, es posible suprimir el problema de que se produzca una liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor en un grado que no pueda compensarse mediante la operacion de retencion de calor. Asf, es posible suprimir la aparicion de la disminucion en la cantidad de calor que puede utilizarse en la operacion de uso de calor almacenado durante la operacion de descongelacion.
Aplicabilidad industrial
La presente invencion esta provista de un circuito de refrigerante que tiene un intercambiador de calor por calor almacenado, para llevar a cabo un intercambio de calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, y puede aplicarse ampliamente a un aparato de aire acondicionado que lleve a cabo una operacion de almacenamiento de calor mediante el almacenamiento de calor en el material de almacenamiento de calor, al hacer que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante durante una operacion de calentamiento, y que lleve a cabo una operacion de uso con calor almacenado mediante la liberacion de calor desde el material de almacenamiento de calor, al hacer que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante durante una operacion de descongelacion.
Lista de signos de referencia
1 Aparato de aire acondicionado
10 Circuito de refrigerante
21 Compresor
23 Intercambiador de calor exterior
28 Intercambiador de calor por calor almacenado
29 Valvula de expansion de almacenamiento de calor
41a, 41b Valvula de expansion interior 42a, 42b Intercambiador de calor interior 43a, 43b Ventilador interior 5
Literatura de patente
Documento de patente 1
10 Solicitud de Patente de Japon Abierta a Inspeccion Publica n.° 2005-337657

Claims (6)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un aparato de aire acondicionado (1), que comprende un circuito (10) de refrigerante que tiene un compresor (21), un intercambiador de calor exterior (23), un intercambiador de calor interior (42a, 42b), y un intercambiador de calor por calor almacenado (28) para intercambiar calor entre un refrigerante y un material de almacenamiento de calor, pudiendo llevar a cabo una operacion de almacenamiento de calor para almacenar calor en el material de almacenamiento de calor, al hacer que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un radiador del refrigerante durante una operacion de calentamiento, en la que se hace funcionar el intercambiador de calor interior como un radiador del refrigerante, y una operacion de uso de calor almacenado para liberar calor desde el material de almacenamiento de calor al hacer que el intercambiador de calor por calor almacenado funcione como un evaporador del refrigerante, durante una operacion de descongelacion para descongelar el intercambiador de calor exterior al hacer que el intercambiador de calor exterior funcione como un radiador del refrigerante: en el que
    el circuito de refrigerante comprende adicionalmente una valvula de expansion de almacenamiento de calor (29), configurada para variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor por calor almacenado, y una parte de control (8), configurada para controlar el grado de apertura de la valvula de expansion de almacenamiento de calor (29), y la operacion de almacenamiento de calor esta caracterizada por que la parte de control (8) esta configurada para controlar el grado de ajuste de la valvula de expansion de almacenamiento de calor (29) en la operacion de almacenamiento de calor, mediante un grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor determinado de acuerdo con una funcion basada en una presion de condensacion, que es una presion de saturacion que corresponde a una temperatura de condensacion del refrigerante en el circuito refrigerante, una presion de lfquido en tubo, que es una presion del refrigerante en una salida de la valvula de expansion de almacenamiento de calor, y una entalpfa del refrigerante en una entrada y una salida del intercambiador de calor por calor almacenado.
  2. 2. El aparato de aire acondicionado (1) de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que;
    la funcion para determinar el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor utiliza, adicionalmente, una densidad del refrigerante en la salida del intercambiador de calor por calor almacenado (28).
  3. 3. El aparato de aire acondicionado (1) de acuerdo con una cualquiera de la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el que;
    en la operacion de almacenamiento de calor, cada vez que pasa un tiempo de apertura de almacenamiento de calor con un grado normal, solo mientras dura un tiempo de grado de apertura de descarga de refrigerante, se corrige el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor de manera que sea mayor que durante el tiempo de almacenamiento de calor con grado de apertura normal.
  4. 4. El aparato de aire acondicionado (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que;
    se determina si la operacion de descongelacion ha finalizado normalmente o ha finalizado anormalmente, en funcion de una temperatura de salida de intercambio de calor exterior, que es una temperatura del refrigerante en una salida del intercambiador de calor exterior (23), y
    en la operacion de almacenamiento de calor una vez que la operacion de descongelacion ha finalizado anormalmente, se corrige el grado de ajuste de la apertura de operacion de almacenamiento de calor, de manera que sea mayor que para la operacion de almacenamiento de calor una vez que la operacion de descongelacion ha finalizado normalmente.
  5. 5. El aparato de aire acondicionado (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que;
    el circuito (10) de refrigerante esta configurado de tal manera que, en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, el refrigerante descargado desde el compresor (21) puede suministrarse en paralelo al intercambiador de calor interior (42a, 42b) y al intercambiador de calor por calor almacenado (28), y en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento, se restringe una capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior de manera que disminuya por etapas, a medida que disminuye la temperatura de condensacion.
  6. 6. El aparato de aire acondicionado (1) de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que;
    el circuito (10) de refrigerante comprende adicionalmente una valvula de expansion interior (41a, 41b), configurada para variar la cantidad de refrigerante que fluye hacia el intercambiador de calor interior (42a, 42b), la valvula de expansion interior esta configurada para su control en la operacion de calentamiento, de tal manera que, en la salida del intercambiador de calor interior, un grado de subenfriamiento del refrigerante alcance un grado diana de subenfriamiento, para el intercambio de calor interior,
    un ventilador interior (43a, 43b) esta configurado para suministrar aire al intercambiador de calor interior, y en la operacion de almacenamiento de calor durante la operacion de calentamiento se restringe la capacidad de calentamiento del intercambiador de calor interior, mediante el aumento del grado diana de subenfriamiento para el intercambio de calor de interior, al disminuir la velocidad de rotacion del ventilador interior, y/o al reducir un grado de apertura lfmite superior de la valvula de expansion interior.
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