ES2870273T3 - Sistema de refrigeración y/o calefacción con ventilador axial de paleta - Google Patents

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Abstract

Un sistema de refrigeración y/o calefacción que comprende: una unidad (10) de aire acondicionado en paquete configurada para funcionar en al menos uno de entre un modo de calefacción y un modo de refrigeración, que comprende: una carcasa (14) que tiene al menos dos salidas de flujo de aire; una parte (16) de condensador que incluye un condensador (22) dispuesto en la carcasa (14); una parte (18) de evaporador dispuesta en la carcasa (14) que incluye: un evaporador (24) en comunicación fluida con el condensador (22); y un ventilador (50) de flujo axial de paleta que puede girar alrededor de un eje de ventilador para impulsar el flujo de aire desde un espacio acondicionado (30), a través del evaporador (24) y de regreso hacia el espacio acondicionado (30) a través de las al menos dos salidas (32a, 32b) de flujo de aire en la carcasa (14); y un elemento calentador dispuesto aguas abajo del ventilador (50) de flujo axial de paleta para calentar el flujo de aire (28) cuando la unidad (10) de aire acondicionado en paquete está funcionando en el modo de calefacción; en donde las al menos dos salidas (32a, 32b) de flujo de aire en la carcasas (14) constituyen al menos dos salidas (32a, 32b) de carcasa alternativas a través de las cuales el flujo de aire puede dirigirse hacia el espacio acondicionado (30).

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de refrigeración y/o calefacción con ventilador axial de paleta
Antecedentes
El tema que se describe en esta memoria se refiere a los sistemas de refrigeración y/o calefacción residencial y comercial que comprenden una unidad de aire acondicionado en paquete. Más específicamente, la presente divulgación se refiere a sistemas de ventiladores de aire de suministro para productos de aire acondicionado empaquetados.
El documento US 2293718 A muestra un aparato de aire acondicionado que tiene un condensador y un evaporador en una carcasa, en el que la carcasa comprende una abertura de descarga.
El documento US 3415 074 A muestra un acondicionador de aire de habitación montado en ventana que tiene un evaporador y un condensador. El aire de la habitación es impulsado por un ventilador de aire de habitación a través del evaporador y el aire exterior es aspirado y empujado a través del condensador por un ventilador de condensador. El aire acondicionado de la habitación sale del acondicionador de aire de habitación montado en ventana a través de una salida de aire.
Un producto de acondicionador de aire empaquetado incluye típicamente un circuito de refrigeración que tiene un compresor, condensador y evaporador en comunicación fluida entre sí y que hace circular un flujo de refrigerante o medio de refrigeración a través del mismo. Los componentes suelen estar ubicados en una sola carcasa, a través de la cual el aire fresco y/o el aire de retorno de un espacio acondicionado se hace circular y se emite un flujo de aire de suministro a una temperatura seleccionada al espacio acondicionado. Por lo general, estos productos se instalan en el techo de un edificio, pero también se pueden instalar en otros lugares, como en el suelo.
Generalmente, el flujo del aire de suministro se alimenta a través del acondicionador de aire empaquetado mediante un ventilador centrífugo, que está en una carcasa o no está en una carcasa. Normalmente, con un ventilador centrífugo, el flujo de aire entra en el centro de una rueda de ventilador y gira en ángulo recto para salir del ventilador en una dirección radial. El flujo de aire se somete a una fuerza centrífuga que resulta en un aumento de su presión estática que a su vez mueve el flujo de aire contra la resistencia interna dentro del producto, así como la resistencia externa de los conductos que conducen al espacio acondicionado.
Una complicación de utilizar ventiladores centrífugos en esta aplicación es que los ventiladores centrífugos imparten un momento angular al flujo de aire cuando el flujo de aire sale del ventilador. Los productos generalmente requieren un amplio intervalo de caudales, así como aumentos de presión contra los cuales debe trabajar el ventilador y un aumento en el flujo de aire y/o la resistencia requiere un aumento en la velocidad de ventilador. Los cambios en la velocidad de ventilador varían la cantidad de momento angular a la salida del ventilador, variando así el ángulo de flujo del flujo de aire que sale del ventilador. Tales variaciones a lo largo del entorno de funcionamiento del producto provocan desafíos para mantener un rendimiento regular a lo largo del mismo entorno de funcionamiento. Estas variaciones del ángulo de flujo conducen a un mayor coste de producto debido a la adición de deflectores de aire para forzar un ángulo de flujo constante y/o el coste adicional debido a diseños suboptimizados para abordar el peor de los casos de variaciones de flujo.
Además, algunos productos están diseñados para ser convertibles para conductos de suministro que se conectan a la parte inferior de la caracas o en un lateral de la carcasa. Esta configuración convertible tiene un impacto adicional en el diseño y el funcionamiento del producto, ya que la presión de sistema total contra la que está funcionando el ventilador cambia según la ubicación del conducto de suministro, lo que cambia la potencia de ventilador del ventilador de suministro y, por lo tanto, la eficiencia de funcionamiento general del producto. Además, con una sección calefactora colocada aguas abajo del ventilador, el patrón del flujo de aire a través de la sección calefactora cambia según la ubicación del conducto de suministro, lo que da como resultado un punto caliente que cambia según la orientación del conducto de suministro. Además, los diferentes patrones del flujo de aire a través de la sección calefactora dan como resultado diferentes eficiencias térmicas y respuestas a los dispositivos de detección de sobrecalentamiento de seguridad según la orientación del conducto de suministro.
Sumario
Según la presente invención se proporciona un sistema de refrigeración y/o calefacción como se define en la reivindicación 1. Las realizaciones preferidas se definen en las reivindicaciones dependientes. En una realización, una unidad de aire acondicionado en paquete incluye una carcasa, una parte de condensador que incluye un condensador ubicado en la carcasa y una parte de evaporador ubicada en la carcasa. La parte de evaporador incluye un evaporador en comunicación fluida con el condensador y un ventilador de flujo axial de paleta que puede girar alrededor de un eje de ventilador para impulsar el flujo de aire desde un espacio acondicionado, a través del evaporador y de regreso hacia el espacio acondicionado.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, el ventilador de flujo axial de paleta está posicionado aguas abajo del evaporador.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, la carcasa incluye al menos dos salidas de carcasa alternativas a través de las cuales el flujo de aire puede dirigirse hacia el espacio acondicionado.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, un conducto de suministro se extiende desde una salida de flujo de aire de las al menos dos salidas de carcasa alternativas para dirigir el flujo de aire desde el ventilador de flujo axial de paleta hasta el espacio acondicionado.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, el ventilador de flujo axial de paleta incluye un rotor de ventilador carenado que tiene una pluralidad de álabes de ventilador que se extienden desde un cubo de rotor y que pueden girar alrededor del eje de ventilador y un carenado de ventilador que se extiende circunferencialmente alrededor del rotor de ventilador asegurado a un diámetro de punta exterior de la pluralidad de álabes de ventilador. Un conjunto de estator está ubicado aguas abajo del rotor de ventilador, en relación con la dirección del flujo de aire a través del ventilador de flujo axial de paleta. El conjunto de estator incluye una pluralidad de paletas de estator que se extienden entre un cubo de estator y un carenado de estator.
En otra realización, un sistema de refrigeración y/o calefacción incluye una unidad de aire acondicionado en paquete que tiene una carcasa, una parte de condensador que incluye un condensador ubicado en la carcasa y una parte de evaporador ubicada en la carcasa. La parte de evaporador incluye un evaporador en comunicación fluida con el condensador y un ventilador de flujo axial de paleta que puede girar alrededor de un eje de ventilador para impulsar el flujo de aire desde un espacio acondicionado, a través del evaporador y de regreso hacia el espacio acondicionado a través de una o más salidas de flujo de aire en la carcasa. Un elemento calentador está ubicado aguas abajo del ventilador de flujo axial de paleta para calentar el flujo de aire cuando la unidad de aire acondicionado en paquete está funcionando en un modo de calefacción.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, el ventilador de flujo axial de paleta está posicionado aguas abajo del evaporador.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, la carcasa incluye al menos dos salidas de carcasa alternativas a través de las cuales el flujo de aire puede dirigirse hacia el espacio acondicionado.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, las dos salidas de carcasa alternativas están ubicadas aguas abajo de los elementos calentadores.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, el elemento calentador es uno de entre un intercambiador de calor de gas, calentadores de resistencia eléctrica o un serpentín de agua caliente.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones, el ventilador de flujo axial de paleta incluye un rotor de ventilador carenado que tiene una pluralidad de álabes de ventilador que se extienden desde un cubo de rotor y que pueden girar alrededor del eje de ventilador y un carenado de ventilador que se extiende circunferencialmente alrededor del rotor de ventilador y asegurado a un diámetro de punta exterior de la pluralidad de álabes de ventilador. Un conjunto de estator está ubicado aguas abajo del rotor de ventilador, en relación con la dirección del flujo de aire a través del ventilador de flujo axial de paleta. El conjunto de estator incluye una pluralidad de paletas de estator que se extienden entre un cubo de estator y un carenado de estator.
Adicional o alternativamente, en esta u otras realizaciones al menos una salida de flujo de aire de una o más salidas de flujo de aire está conectada operativamente a un conducto de suministro para dirigir el flujo de aire desde el ventilador de flujo axial de paleta hasta el espacio acondicionado.
Breve descripción de los dibujos
El objeto se indica particularmente y se reivindica claramente en la conclusión de la memoria descriptiva. Lo anterior y otras características y ventajas de la presente divulgación resultan evidentes a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos adjuntos, en los cuales:
La FIG. 1 es una ilustración esquemática de una realización de un sistema de aire acondicionado en paquete;
La FIG. 2 es una vista parcialmente despiezada de una realización de un soplador para un sistema de aire acondicionado en paquete; y
La FIG. 3 es una ilustración esquemática de otra realización de un sistema de aire acondicionado en paquete;
Descripción detallada
Se muestra en la FIG. 1 una unidad 10 de aire acondicionado en paquete. La unidad 10 de aire acondicionado está configurada para montarse, por ejemplo, en un tejado o alternativamente en el suelo junto a un edificio. La unidad de aire acondicionado está contenida en una carcasa 14 e incluye una parte 16 de condensador y una parte 18 de evaporador. La parte 16 de condensador incluye un compresor 20 para aumentar la presión de un refrigerante y dirigir el refrigerante a un condensador 22 ubicado en la parte 16 de condensador. La parte 18 de evaporador incluye un evaporador 24 y un soplador 26 para el movimiento de un flujo de aire 28 de suministro que regresa desde un espacio acondicionado 30 a través del evaporador 24 a través del cual fluye el refrigerante para enfriar el flujo de aire 28 de suministro. El flujo de aire 28 de suministro se dirige luego al espacio acondicionado 30 a través de una salida 32 de carcasa y un conducto 34 de suministro.
La parte 16 de condensador incluye una entrada 36 de parte de condensador y una salida 38 de parte de condensador. Un ventilador 40 de condensador impulsa un flujo de aire 42 exterior hacia la entrada 36 de parte de condensador, a través del condensador 22 y fuera de la salida 38 de parte de condensador para rechazar el calor del condensador 22.
En algunas realizaciones, la unidad 10 de aire acondicionado incluye una sección aguas abajo del soplador 26, que incluye un intercambiador de calor 44 de gas, o alternativamente una serpentín calentadora o un calentador de resistencia eléctrica, ubicado en una vía 46 de flujo de aire de suministro entre el soplador 26 y la salida 32 de carcasa. Por tanto, la unidad 10 de aire acondicionado puede funcionar tanto en modo de refrigeración como en modo de calefacción. Cuando funciona en modo de refrigeración, el flujo de aire 28 de suministro se enfría fluyendo a través del evaporador 24, mientras que cuando funciona en modo de calefacción, el intercambiador de calor 44 de gas se activa para calentar el flujo de aire 28 de suministro aguas abajo del soplador 26.
Se muestra en la FIG. 2 una vista en perspectiva parcialmente despiezada de una realización del soplador 26, que es un ventilador 50 de flujo axial de paleta. El ventilador 50 de flujo axial de paleta está ubicado a través de la vía 46 del flujo de aire de suministro y puede ser accionado por un motor 48 eléctrico conectado directamente al ventilador 50 de flujo axial de paleta o por un árbol (no mostrado), o alternativamente por una correa (no mostrada) u otra disposición. En funcionamiento, el motor 48 acciona el giro del ventilador 50 de flujo axial de paleta para impulsar el flujo de aire 28 de suministro a través del ventilador 50 de flujo axial de paleta y a lo largo de la vía 46 del flujo de aire de suministro, por ejemplo, desde el evaporador 24. El ventilador 50 de flujo axial de paleta incluye una carcasa 52 con un rotor 54 de ventilador, o un impulsor ubicado de forma giratoria en la carcasa 52. El funcionamiento del motor 48 acciona la rotación del rotor 54 de ventilador alrededor de un eje 56 de ventilador. El rotor 54 de ventilador incluye una pluralidad de álabes 58 de ventilador que se extienden desde un cubo 60 y que terminan en un carenado 62 del ventilador. El carenado 62 de ventilador está conectado a uno o más álabes 58 de ventilador de la pluralidad de álabes 58 de ventilador y gira alrededor del eje 56 de ventilador con ellos. El ventilador 50 de flujo axial de paleta incluye además un conjunto de estator 64 que incluye una pluralidad de paletas 66 de estator, ubicadas aguas abajo del rotor 54 de ventilador. La pluralidad de paletas 66 de estator se extienden sustancialmente de forma radial desde un cubo 68 de estator hasta un carenado 70 de estator.
Refiriéndose ahora a la FIG. 3, en algunas realizaciones la carcasa 14 incluye dos salidas de carcasa, con una primera salida 32a de carcasa en un panel 72 inferior de la carcasa 14 y una segunda salida 32b de carcasa en una pared 74 lateral de la carcasa 14. La unidad 10 de aire acondicionado es convertible en campo de modo que se pueda utilizar cualquiera de las salidas 32a o 32b de carcasa. La salida 32a o 32b de carcasa no utilizada está cerrada con un panel (no mostrado) para evitar fugas de la carcasa 14. La salida 32a de carcasa está conectada al conducto 34a de suministro para dirigir el flujo de aire 46a de suministro al espacio acondicionado 30 mientras que la salida 32b de carcasa está conectada al conducto 34b de suministro para dirigir el flujo de aire 46b de suministro al espacio acondicionado 30.
En ambas realizaciones, el ventilador 50 de flujo axial de paleta está posicionado de tal manera que el ventilador 50 esté ubicado aguas arriba del intercambiador de calor 44 de gas, y las vías 46a y 46b de flujo de aire de suministro estén ubicadas aguas abajo del intercambiador de calor 44 de gas.
El uso del ventilador 50 de flujo axial de paleta como soplador en la unidad 10 de aire acondicionado en paquete tiene numerosos beneficios para la unidad 10 de aire acondicionado sobre el soplador centrífugo típico. Las paletas 66 del estator del ventilador 50 de flujo axial de paleta tienen la ventaja de enderezar el flujo de aire que sale del rotor 54 de ventilador, reduciendo así la variación en la dirección de flujo debido al momento angular impartido al flujo de aire debido al funcionamiento del ventilador 50 de flujo axial de paleta. Existe un beneficio secundario en el ventilador 50 de flujo axial de paleta de eliminación de la variación de flujo debido a la velocidad de ventilador y de reducción de la variación en la pérdida de presión debido a la orientación de la salida de carcasa con respecto al eje de ventilador. La reducción en la variación de la dirección de flujo reduce la variación de temperatura a través del intercambiador de calor 44 de gas y reduce los cambios en la eficiencia térmica del intercambiador de calor 44 de gas que depende de la velocidad del ventilador y de las dos vías de flujo de aire de suministro alternativas. La reducción en la variación de la dirección de flujo hace que la caída de presión a través de las dos vías de flujo de aire de suministro alternativas sea la misma, lo que hace que la capacidad y la eficiencia de la unidad sea la misma para las dos vías de flujo de aire de suministro alternativas.
Aunque la invención se ha descrito en detalle solo en relación con un número limitado de realizaciones, debe entenderse fácilmente que la presente invención no se limita a dichas realizaciones divulgadas. Por tanto, la invención no debe verse como limitada por la anterior descripción, sino que solo está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Un sistema de refrigeración y/o calefacción que comprende:
una unidad (10) de aire acondicionado en paquete configurada para funcionar en al menos uno de entre un modo de calefacción y un modo de refrigeración, que comprende:
una carcasa (14) que tiene al menos dos salidas de flujo de aire;
una parte (16) de condensador que incluye un condensador (22) dispuesto en la carcasa (14);
una parte (18) de evaporador dispuesta en la carcasa (14) que incluye:
un evaporador (24) en comunicación fluida con el condensador (22); y
un ventilador (50) de flujo axial de paleta que puede girar alrededor de un eje de ventilador para impulsar el flujo de aire desde un espacio acondicionado (30), a través del evaporador (24) y de regreso hacia el espacio acondicionado (30) a través de las al menos dos salidas (32a, 32b) de flujo de aire en la carcasa (14); y
un elemento calentador dispuesto aguas abajo del ventilador (50) de flujo axial de paleta para calentar el flujo de aire (28) cuando la unidad (10) de aire acondicionado en paquete está funcionando en el modo de calefacción;
en donde las al menos dos salidas (32a, 32b) de flujo de aire en la carcasas (14) constituyen al menos dos salidas (32a, 32b) de carcasa alternativas a través de las cuales el flujo de aire puede dirigirse hacia el espacio acondicionado (30).
2. El sistema de la reivindicación 1, en el que el ventilador (50) de flujo axial de paleta está posicionado aguas abajo del evaporador (24).
3. El sistema de la reivindicación 1, en el que las al menos dos salidas (32a, 32b) de carcasa alternativas están conectadas operativamente a un conducto (34a) de suministro que se extiende desde el mismo para dirigir el flujo de aire desde el ventilador (50) de flujo axial de paleta hasta el espacio acondicionado (30).
4. El sistema de la reivindicación 1, en el que el ventilador (50) de flujo axial de paleta incluye:
un rotor (54) de ventilador carenado que incluye:
una pluralidad de álabes (58) de ventilador que se extienden desde un cubo (60) de rotor y pueden girar alrededor del eje de ventilador; y
un carenado (62) de ventilador que se extiende circunferencialmente alrededor del rotor (54) de ventilador y asegurada a un diámetro de punta exterior de la pluralidad de álabes (58) de ventilador; y
un conjunto de estator (64) situado aguas abajo del rotor (54) de ventilador, en relación con la dirección del flujo de aire a través del ventilador (50) de flujo axial de paleta, incluyendo el conjunto de estator (64) una pluralidad de paletas (66) de estator que se extienden entre un cubo (68) de estator y una carenado (70) de estator.
5. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en el que las dos salidas (32a, 32b) de carcasa alternativas están ubicadas aguas abajo de los elementos calentadores.
6. El sistema de cualquiera de las reivindicaciones 1-5, en el que el elemento calentador es uno de un intercambiador de calor (44) de gas, calentadores de resistencia eléctrica o un serpentín de agua caliente.
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