ES2975321T3

ES2975321T3 - Detección de fugas de refrigerante de valor potencial de calentamiento de moderado a bajo

Info

Publication number: ES2975321T3
Application number: ES18720486T
Authority: ES
Inventors: Lei Chen; Richard Lord
Original assignee: Carrier Corp
Current assignee: Carrier Corp
Priority date: 2017-04-06
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2024-07-04
Anticipated expiration: 2038-04-04
Also published as: US20210108819A1; WO2018187450A1; EP3607250A1; EP4528174A2; EP4361510A2; US11802700B2; CN110462299B; EP4528174A3; CN110462299A; EP3607250B1; US20240060668A1; EP4361510A3

Abstract

Se proporciona un sistema de aire acondicionado e incluye una unidad receptora de refrigerante que tiene un valor de potencial de calentamiento global (GWP) de moderado a bajo para la interacción térmica con un fluido, un recinto, un ventilador dispuesto y configurado para impulsar un flujo del fluido a través de la unidad, un sensor de detección de refrigerante y un controlador. El sensor de detección de refrigerante está dispuesto en el recinto para ser operativo en un primer modo en el que se establece una respuesta de referencia y un segundo modo en el que se ejecuta la detección de fugas de refrigerante en función de la respuesta de referencia. El sensor de detección de refrigerante está configurado además para generar una salida binaria de señales de fuga y de no fuga de acuerdo con el resultado de la detección de fuga de refrigerante. El controlador está configurado para controlar las operaciones del ventilador y la ventilación según la salida binaria. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Detección de fugas de refrigerante de valor potencial de calentamiento de moderado a bajo

La siguiente descripción se refiere a un sistema de acondicionamiento de aire que tiene detección de fugas de refrigerante de valor de potencial de calentamiento global (GWP) de moderado a bajo y, más particularmente, a un detector de fugas de refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo controlable y un método para operar el mismo.

Los sistemas de acondicionamiento de aire para edificios residenciales o comerciales normalmente incluyen una unidad exterior y una unidad interior. La unidad exterior impulsa el flujo de aire dentro de la unidad interior donde ese flujo de aire es enfriado por interacción térmica con un refrigerante. Este refrigerante, históricamente, se ha proporcionado como un fluido con elevado valor de potencial de calentamiento global (GWP) tal como R134A o R410A. Por tanto, aunque los refrigerantes que se han usado previamente son refrigerantes eficaces, el efecto negativo que pueden tener sobre el medio ambiente ha llevado a al establecimiento de requisitos para que se empleen en su lugar nuevos refrigerantes que tengan valores de GWP de moderado a bajo.

Los refrigerantes de valor de GWP de moderado a bajo (es decir, A2L) pueden ser ligeramente inflamables, no obstante, y de este modo su uso en sistemas de acondicionamiento de aire puede presentar riesgo de incendio que precisa consideración. En particular, en la medida en que las fugas de refrigerante son posibles en los sistemas de acondicionamiento de aire, el uso de refrigerantes de valor de GWP de moderado a bajo hace que el uso de detectores de fugas de refrigerante resulte obligatorio, especialmente para unidades interiores de productos de calefacción, ventilación y acondicionamiento de aire para uso residencial por medio de conductos (HVAC) y otros sistemas similares. Con esta finalidad, aunque están disponibles sensores de infrarrojos no dispersivos (NDIR) a nivel comercial, pueden resultar inaceptablemente caros debido a que sus componentes ópticos y electrónicos representan aproximadamente un 40-60 % de los costes y generalmente están sobrediseñados para aplicaciones de detección de fugas.

Es decir, mientras que los componentes ópticos y electrónicos de los sensores NDIR están normalmente diseñados para determinar con precisión las concentraciones de gas para ventilación basada en demanda, aplicaciones de invernadero, etc., la detección de fugas requiere únicamente la detección de la presencia de refrigerante que surge de la fuga y no resulta necesaria una determinación precisa de la concentración de dicho refrigerante.

El documento US 2016/178229 A1 divulga un sensor electroquímico configurado para detectar una fuga de refrigerante procedente de un circuito de refrigerante de un sistema HVAC.

Visto desde un primer aspecto según la presente invención, se proporciona un sistema de acondicionamiento de aire como el de la reivindicación 1.

Opcionalmente, el sensor de detección de refrigerante está dispuesto cerca de una región de acumulación del recinto.

Opcionalmente, el conjunto de detección incluye además un elemento de accionamiento de flujo.

Opcionalmente, el conjunto de accionamiento incluye un circuito de conversión de salida analógica a binaria.

Opcionalmente, la calibración de línea base intermitente incluye establecer una respuesta de línea base del sensor de detección de refrigerante a una ejecución de detección de fugas.

Opcionalmente, el sensor de detección de refrigerante se recalibra en determinados momentos y/o a intervalos predefinidos.

Opcionalmente, el sensor de detección de refrigerante ejecuta diagnósticos en momentos determinados y/o intervalos predefinidos.

Opcionalmente, la detección de fugas incluye una determinación iterativa de que la concentración de refrigerante en una muestra extraída del recinto supera el primer o segundo valores umbral definidos según la recalibración más reciente, un ajuste de la salida binaria para corresponder a la señal de fuga en un episodio en donde la concentración supera cualquiera del primer o segundo valores umbral y un ajuste de la salida binaria para corresponder a la señal de no fuga en un episodio en donde la concentración no supera cualquiera del primer o segundo valores umbral.

Opcionalmente, el controlador activa el ventilador durante períodos de tiempo extendidos o abreviados y abre la purga en base a la salida binaria correspondiente a la señal de fuga y en caso de que la concentración supere cualquiera del primer o segundo valores umbral, respectivamente, y desactiva el ventilador y cierra la purga en base a la salida binaria correspondiente a la señal de no fuga.

Opcionalmente, el controlador incluye un relé eléctricamente interpuesto entre el sensor de detección de refrigerante y el ventilador y la purga.

Visto desde otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para operar un sistema de acondicionamiento de aire como en la reivindicación 12.

Estas y otras ventajas y características resultan más evidentes a partir de la siguiente descripción tomada junto con los dibujos.

La materia objeto de la invención, que se considera como la divulgación, se señala particularmente y se reivindica claramente en las reivindicaciones al término de la memoria descriptiva. Lo anterior y otras características y ventajas de la invención resultan evidentes a partir de la siguiente descripción detallada considerada junto con los dibujos que la adjuntos, en los que:

la Figura 1 es una ilustración esquemática de un sistema de acondicionamiento de aire;

la Figura 2 es una ilustración esquemática de otro sistema de acondicionamiento de aire;

la Figura 3 es una ilustración esquemática de un detector de fugas de refrigerante de valor de potencial de calentamiento global de moderado a bajo controlable (GWP) para su uso con el sistema de acondicionamiento de aire de la Figura 1 (o la Figura 2);

la Figura 4 es una vista en perspectiva de un sensor de detección de refrigerante con su propio mini-ventilador acoplado;

la Figura 5 es una ilustración esquemática de un detector de fugas de refrigerante de valor de potencial de calentamiento global de moderado a bajo controlable (GWP) para su uso con el sistema de acondicionamiento de aire de la Figura 1;

la Figura 6 es una ilustración esquemática de un detector de fugas de refrigerante de valor de potencial de calentamiento global moderado a bajo controlable (GWP) para su uso con el sistema de acondicionamiento de aire de la Figura 1 (o la Figura 2);

la Figura 7 es una vista lateral de un recinto de una unidad interior del sistema de acondicionamiento de aire de la Figura 1 (o la Figura 2);

la Figura 8 es una vista lateral de otro recinto de una unidad interior del sistema de acondicionamiento de aire de la Figura 1 (o la Figura 2);

la Figura 9 es un diagrama de flujo que ilustra un método de operación de un sensor óptico de detector de fugas de refrigerante de valor potencial de calentamiento global (GWP) de moderado a bajo de la Figura 3; y

la Figura 10 es un diagrama esquemático de componentes y elementos lógicos constituyentes intercalados en el dispositivo de detección de fugas en forma de soporte lógico inalterable codificado en su propio circuito integrado programado (PIC) independiente del controlador del sistema de acondicionamiento de aire de la Figura 1 (o la Figura 2).

Como se describe a continuación, se proporciona un sensor de detección de refrigerante. El sensor de detección de refrigerante produce señales discretas, tales como señales binarias, que son indicativas de condiciones de fuga y no fuga de refrigerante, incluyendo condiciones de aviso durante el rastreo de una intensidad diferencial de radiación (por ejemplo, radiación infrarroja (IR)) que es recibida por un detector con respecto a un estado conocido de línea base. El sensor de detección de refrigerante incluye una fuente o emisor, un filtro de paso de banda, un detector y un circuito (por ejemplo, un circuito de función por etapas, un circuito monoestable, un circuito de 1 disparo u otro tipo de circuito similar) que opera mediante conversión de una salida analógica continua en una salida discreta, incluyendo una salida binaria. El filtro de paso de banda se puede sintonizar a refrigerantes clave objetivo mientras que el emisor puede ser una fuente de IR de ancho de banda amplio o una fuente de ancho de banda amplio integrada. Un controlador principal de la unidad de acondicionamiento de aire que comprende un relé recibe salida procedente del circuito para activar un ventilador o soplador, con el fin de hacer circular aire para ventilar y diluir el refrigerante de fuga. Además, la lectura de línea base del detector se puede actualizar de modo que el sensor pueda operar sin calibración incluso aunque el emisor se degrade con el tiempo.

Con referencia a las Figuras 1, 2 y 3, se proporciona un sistema 10 de acondicionamiento de aire para su uso en un edificio 11, tal como un edificio residencial o comercial, y se puede configurar como un sistema con o sin conductos. No obstante, a los efectos de claridad y brevedad, la siguiente descripción se relaciona con el caso a modo de ejemplo del sistema 10 de acondicionamiento de aire que es un sistema con conductos. Más específicamente, el sensor de detección de fugas está dispuesto en una ubicación de la unidad de bobina de ventilador (FCU) donde el refrigerante que experimenta fuga del sistema se puede acumular debido a una densidad más alta que el aire como se ilustra en la Figura 2.

De este modo, como se muestra en las Figuras 1, 2 y 3, el sistema 10 de acondicionamiento de aire incluye una unidad exterior 12 que está dispuesta en el exterior del edificio 11, una unidad interior 13 que incluye un evaporador y está dispuesta en el interior del edificio 11 y un recinto 14. La unidad exterior 12 incluye un ventilador y un condensador, que está acoplado de manera fluida al evaporador de la unidad interior 13 por medio de la tubería de entrada 15 y la tubería de retorno 16. El condensador, el evaporador (es decir, la unidad de bobina de ventilador), la tubería de entrada 15 y la tubería de retorno 16 forman de manera cooperativa un circuito de refrigerante para, en este caso, el refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo (por ejemplo, R32).

Durante las operaciones del circuito de refrigerante, el ventilador de la unidad exterior 12 insufla aire sobre el condensador para eliminar el calor del refrigerante con el fin de expulsar calor y provocar que el vapor de refrigerante se condense en líquido. El refrigerante líquido enfriado se bombea a continuación a través de la tubería de entrada 15 hacia la unidad interior 13 mediante la bomba 17, que está dispuesta de forma operativa en la tubería de entrada 15, con lo que el refrigerante enfriado de la FCU se evapora, enfriando el aire que pasa a través de la FCU. El aire frío se hace circular a continuación al interior del espacio ocupado para garantizar el confort de la persona. Se pueden instalar múltiples FCU en habitaciones individuales para acondicionar la temperatura del espacio. Se pueden producir fugas potenciales de refrigerante al interior del espacio ocupado a través de las FCU o las tuberías. Del mismo modo, se puede producir fuga del refrigerante al interior del conducto de aire y acumulación del mismo en una zona que puede contener de forma potencial una fuente de ignición. Estos episodios poco frecuentes se pueden traducir en consecuencias no deseadas, tales como peligro de incendio y daños sobre los inmuebles.

El recinto 14 incluye una sección principal 140 que rodea la unidad interior 13 y tiene una salida 141 y un conducto 142 de aire de retorno, una purga 143 que se abre y se cierra por medio de un regulador 144 y un conducto 145 de aire acondicionado. Durante la operación normal de enfriamiento, el aire acondicionado se suministra al espacio ocupado a través del conducto 145 de aire acondicionado, el aire de retorno se hace circular parcial o totalmente a través del conducto 142 de aire de retorno para sostener la operación deseada. En casos raros de fuga de refrigerante sustancial para causar condiciones peligrosas, tales como aquellas que superan el límite inferior de inflamabilidad (LFL) de un 25 %, la circulación de aire se activa para diluir el refrigerante en el edificio o el aire se dirige para que abandone el edificio a través del regulador 144 al ambiente exterior. El regulador 144 se acopla en base a la respuesta del dispositivo de detección de fuga y las condiciones peligrosas resultantes para minimizar el riesgo. Específicamente, si la dilución dentro del edificio se considera insuficiente para mitigar el riesgo de inflamabilidad o se ha producido la combustión de refrigerante, la purga al exterior es la mejor opción.

Con referencia continua a las Figuras 1, 2 y 3, el sistema de acondicionamiento de aire 10 incluye además un ventilador 17, un sensor 30 de detección de refrigerante y un controlador 40. El ventilador 17 se puede proporcionar en forma de una unidad de ventilador-bobina del evaporador y está dispuesto y configurado para suministrar aire al espacio ocupado del edificio 11. El sensor 30 de detección de refrigerante está dispuesto en el recinto 14 y, en algunos casos, a lo largo del conducto de muestra 147 y está configurado para operar en los modos primero y segundo. En el primer modo, el sensor de detección de refrigerante 30 ejecuta de manera intermitente un proceso de calibración o recalibración mediante el cual el sensor 30 de detección de refrigerante establece una respuesta de línea base para sí mismo a los ensayos realizados en la muestra extraída del conducto de muestra 147. En el segundo modo, el sensor 30 de detección de refrigerante ejecuta operaciones de detección de fuga con respecto a la presencia de refrigerante en muestras extraídas del conducto de muestra 147. Las operaciones de detección de fuga se basan, por tanto, en comparaciones entre las respuestas del sensor 30 de detección de refrigerante y la respuesta de línea base según una recalibración más reciente. Cuando se opera en el segundo modo, el sensor 30 de detección de refrigerante está configurado además para proporcionar una salida binaria de señales de fuga y no fuga. El controlador 40 del acondicionador de aire está configurado para controlar las operaciones del ventilador 17, la purga 143 y el regulador 144, basándose en la salida binaria del sensor 30 de detección de refrigerante que está físicamente cableado al controlador o se comunica con el controlador a través de comunicación alámbrica o inalámbrica. Los detalles estructurales de al menos el sensor 30 de detección de refrigerante y el controlador 40 y sus diversas funciones y operaciones respectivas se describen con mayor detalle a continuación.

Como se muestra en la Figura 3, el sensor 30 de detección de refrigerante incluye un conjunto 31 de detección óptica y electrónica de soporte y un soporte 32 lógico inalterable asociado.

El conjunto de detección 31 incluye un emisor 310, un detector 311, un elemento óptico 312 y un filtro 313 de paso de banda. El emisor 310 se puede proporcionar como un emisor de longitud de onda amplia de radiación electromagnética o como un emisor de banda estrecha de radiación electromagnética a longitudes de onda específicas (por ejemplo, de 2,8 a 3,2 micrómetros para refrigerante R32, difluorometano). En cualquier caso, la radiación electromagnética puede ser radiación IR y, para fines de claridad y brevedad, la siguiente descripción se relaciona con este caso a modo de ejemplo. El detector 311 se puede proporcionar como un detector de IR, tal como una termopila u otro dispositivo similar. El elemento óptico 312 se puede proporcionar como un espejo o superficie especular y está dispuesto y configurado para reflejar la radiación IR emitida por el emisor 310 hacia el detector 311, de manera que la radiación IR pase a través de una sección alargada 314 del recinto 14. El filtro 313 de paso de banda está dispuesto a lo largo de una trayectoria de radiación IR entre el emisor 310 y el detector 311 y sirve para filtrar las señales de radiación IR que no están asociadas a la respuesta que el refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo muestra a la radiación IR emitida por el emisor 310 mientras que permite que las señales de radiación IR que están asociadas a la respuesta que el refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo muestra a la radiación IR emitida por el emisor 310 se propaguen al detector 311. El filtro 313 de paso de banda se puede proporcionar como una ventana de vidrio y puede estar dispuesto próximo al emisor 310 (es decir, aguas arriba del elemento óptico 312) o próximo al detector 311 (es decir, aguas abajo del elemento óptico 312).

Con la construcción descrita anteriormente e ilustrada en la Figura 3, la trayectoria de radiación proporcionada por el elemento óptico 312 es sustancialmente más larga de lo que de otro modo se podría proporcionar a la anchura del recinto 14. Es decir, puesto que la trayectoria de radiación tiene un componente delantero desde el emisor 310 hasta el elemento óptico 312 y un componente inverso desde el elemento óptico 312 hasta el detector 311, la trayectoria de radiación tiene realmente una longitud del doble que lo sería sin el elemento óptico 312. Esta longitud adicional proporciona una exposición adicional del refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo a la radiación IR emitida por el emisor 310 y de este modo una respuesta mayor y más fiable del detector 311.

Con referencia a la Figura 4, el conjunto de detección 31 puede incluir además un elemento 33 de accionamiento de flujo. El elemento 33 de accionamiento de flujo puede incluir un elemento de ventilador, como se muestra en la Figura 4, un elemento de calentamiento u otro dispositivo similar. En cualquier caso, el elemento 33 de accionamiento de flujo atrae aire a través del conjunto de detección 31 y puede servir para diluir impurezas o refrigerantes con el fin de establecer respuestas de línea base y para mejorar el seguimiento histórico para la calibración.

Con referencia a las Figuras 5 y 6, el conjunto de detección 31 está configurado para detectar múltiples tipos de refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo. Como se muestra en la Figura 5, un divisor de haz 315 está dispuesto a lo largo de la trayectoria de radiación IR para dividir la radiación IR en al menos el primer y el segundo componentes de haz dirigidos a través de los filtros 313 de paso de banda primero y segundo correspondientes y hacia los detectores 311 primero y segundo correspondientes. En este caso, los filtros 313 de paso de banda primero y segundo se pueden configurar para permitir que la radiación IR de diferentes longitudes de onda pase a través del primer y segundo detectores 311 de manera que se permite la propagación de las señales de radiación IR que están asociadas a la respuesta de múltiples refrigerantes de valor de<g>W<p>de moderado a bajo a la radiación IR emitida por el emisor 310 al primer y segundo detectores 311. Mientras tanto, como se muestra en la Figura 6, se puede disponer el elemento de conmutación 316 para conmutar manual o automáticamente el filtro 313 de paso de banda por otro, de manera que el tipo de refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo que se detecta se pueda conmutar de manera correspondiente por otro tipo.

Con referencia de nuevo a la Figura 3, el detector (o detectores) 311 recibe señales de radiación IR cuyos espectros se muestran como reflectivos de una condición, ya sea de fuga de refrigerante o de no fuga de refrigerante. En ambos casos, el detector 311 emite señales correspondientes a las condiciones de fuga o no fuga de refrigerante para la electrónica de soporte y el soporte lógico 32 lógico inalterable asociado. La electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable asociado son receptivos frente a estas señales y están configurados para la generación de la salida binaria basada en los mismos y para la emisión de la salida binaria al controlador 40 por medio del relé 45. La electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable asociado pueden incluir un circuito de conversión de salida de analógico a binario o, más particularmente, un circuito de función por etapas, un circuito monoestable, un circuito de 1 disparo u otro tipo de circuito similar. La Figura 10 ilustra un diseño particular de la electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable asociado.

De acuerdo con las realizaciones, en un caso en donde el detector (o detectores) 311 recibe una señal de radiación IR cuyo espectro es reflejo de una condición de fuga de refrigerante, el detector 311 emite las señales correspondientes a la condición de fuga de refrigerante a la electrónica de soporte y soporte 32 lógico inalterable asociado y la electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable genera una salida binaria "1" para su emisión al controlador 40 de manera que se puedan activar los esfuerzos de mitigación. Por el contrario, en un episodio el detector (o detectores) 311 recibe una radiación IR cuyo espectro se muestra reflectivo de una condición de no fuga de refrigerante, el detector 311 emite señales correspondientes a la condición de no fuga de refrigerante a la electrónica de soporte y al soporte 32 lógico inalterable asociado y la electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable asociado genera una salida binaria "0" para emisión al controlador 40, de manera que se pueden desactivar o mantener los esfuerzos de mitigación en estado desactivado. Como tal, dado que la salida binaria es todo lo que se requiere para la emisión al controlador 40, el conjunto de detección 31 y la electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable asociado no precisan incluir componentes ópticos o electrónicos complejos que evalúen una concentración de refrigerante de fuga y no fuga en el recinto 14.

Con referencia a las Figuras 7 y 8, el sensor 30 de detección de refrigerante puede estar dispuesto en una región de acumulación 50 del recinto 14 o en las proximidades de la misma. Esta región de acumulación 50 se puede definir en la región más baja o cerca de ella en el interior del recinto 14 (véase la Figura 7) o en una sección elevada 51 del interior del recinto 14 donde los líquidos y/o el vapor tienden a acumularse y agruparse de manera conjunta (véase la Figura 8).

El sensor 30 de detección de refrigerante se puede configurar para operar por sí solo o el controlador 40 se puede configurar para operar el sensor 30 de detección de refrigerante. En cualquier caso, la calibración de línea base intermitente del sensor de detección de refrigerante 30 incluye el establecimiento de una respuesta de línea base del sensor de detección de refrigerante 30 a una ejecución de detección de fugas en determinados momentos (por ejemplo, cuando los componentes del sistema 10 de acondicionamiento de aire se activan, cuando la unidad interior 13 se activa, cuando el ventilador 20 se activa) y/o a intervalos predefinidos. La autocalibración del sensor 30 se puede llevar a cabo a la longitud de onda utilizada para fijar la detección de fugas de refrigerante o a una longitud de onda diferente habilitada por un segundo - filtro de trayectoria de banda, por ejemplo, la longitud de onda a la que el dióxido de carbono tiene absorción detectable. En cualquier caso, dado que cabe esperar que el sensor 30 de detección de refrigerante se degrade con el tiempo, la calibración de línea base intermitente del sensor 30 de detección de refrigerante permite que el conjunto de detección 31 y la electrónica de soporte y el soporte 32 lógico inalterable asociado continúen operando de manera fiable. De acuerdo con realizaciones adicionales, no obstante, el sensor 30 de detección de refrigerante puede ejecutar (por sí solo o en respuesta a las órdenes emitidas por el controlador 40) diagnósticos en determinados momentos y/o intervalos predefinidos.

También se proporciona un método para operar el sistema 10 de acondicionamiento de aire anteriormente descrito. El método incluye recalibrar de forma intermitente el sensor 30 de detección de refrigerante en determinados tiempos y/o intervalos predefinidos, ajustar el sensor de detección de refrigerante a un modo de detección y determinar de manera iterativa, en el sensor 30 de detección de refrigerante, que la concentración del refrigerante en una muestra extraída del recinto 14 supera un valor umbral definido según la recalibración más reciente del sensor 30 de detección de refrigerante. El método incluye además establecer una salida binaria del sensor de detección de refrigerante para que corresponda a una señal de fuga en caso de que la concentración supere el valor umbral o una señal de no fuga en caso de que la concentración no supere el valor umbral y ya sea mitigar la fuga de refrigerante basado en la salida binaria correspondiente a la señal de fuga o bien detener la mitigación.

Según las realizaciones, la mitigación de la fuga de refrigerante incluye una activación del ventilador 17 y una apertura de la purga 143 por medio del regulador 144, que puede ser opcional para algunos sistemas. En este caso, el fluido (por ejemplo, aire) que es insuflado por el ventilador 17 se mezcla con el refrigerante de fuga y expulsa el refrigerante de fuga del edificio 11 a través de la purga 143. Al hacerlo, los esfuerzos de mitigación reducen el riesgo de incendio debido al refrigerante, que en este caso es ligeramente inflamable, y que permanece en el edificio 11. Por el contrario, la detención de la mitigación incluye la desactivación del ventilador 17 y el cierre de la purga 143 por medio del regulador 144. Una variante de esta realización puede lograr los mismos resultados de mitigación sin tener el regulador, haciendo circular aire dentro del edificio o lugar de residencia para diluir el refrigerante que se acumula en el conducto o cualquier espacio confinado. Esto resulta aplicable cuando la concentración de refrigerante que se dispersa por completo en la construcción conduce a una situación no inflamable, es decir, menor que el límite inflamable inferior (LFL) o incluso más estrictamente menor que un 25 % de LFL.

Con referencia a la Figura 9, se proporciona un método adicional para operar el sistema 10 de acondicionamiento de aire descrito con anterioridad. Como se muestra en la Figura 9, en una operación inicial, se almacena una salida VIRB del detector 311 (bloque 901) que se ha actualizado en base a una tasa predeterminada de cambio de valor umbral tal como -2 mV/mes (bloque 902). Posteriormente, se toma una lectura presente de la salida V IRO del detector 311 (bloque 903) y se determina si la diferencia entre las dos salidas supera un cambio de salida de valor umbral del detector 311 para activar el ventilador 17 en un episodio de fuga de refrigerante AVT (bloque 904). Si esta diferencia supera el cambio de salida de valor umbral<a>V<t>, se envía una señal al relé 45 y posteriormente al controlador de sistema 40, de manera que el ventilador 17 se enciende durante un período de tiempo extendido dado (bloque 906) y a continuación se apaga (bloque 907). Si la diferencia no supera el valor umbral de AVT pero supera un valor umbral de alarma de anomalía AVN (bloque 909), se registra una alarma de anomalía por medio del controlador 40 (bloque 910) y se determina de nuevo si la salida VIRB se ha actualizado de manera reciente (bloque 911.). Si no, el ventilador 17 se enciende durante el período de tiempo abreviado (bloque 908) y a continuación se apaga (bloque 907). Si es así, se almacena la salida VlRB del detector 311 (bloque 901).

Con referencia a la Figura 10, el controlador 40 incluye un soporte 401 lógico inalterable intercalado en el componente PIC 403, un convertidor 402 de analógico a digital y un controlador de sistema. Otra lógica de control de sensor incluye un temporizador de ciclo de trabajo del emisor que está acoplado al sensor 30 de detección de refrigerante, un amplificador que está configurado para amplificar señales emitidas por el sistema 30 de detección de refrigerante y un convertidor A/D. El soporte 401 lógico inalterable procesa señales del convertidor A/D y regula un temporizador de medición, un valor de medición (es decir, medición de muestra), un valor de medición de referencia y un temporizador de referencia. Se comparan el valor de medición de muestra y el valor de medición de referencia en el comparador de riesgos 404 y la salida del comparador de riesgos 404, el valor de temporizador de referencia y un programa de control 403 del componente PIC se calculan y comparan como se hace referencia en la Figura 9, donde se examinan dos valores umbral AVT y/o AVN para acciones o el ventilador del sistema o el ventilador en miniatura asociado al sensor se enciende para el período de tiempo dado abreviado (bloque 908) para la actualización de VIRB. El temporizador de referencia se utiliza para regular si la re-asignación de línea base es obligatoria al tiempo que se considera el registro más reciente de la actualización de VIRB activada por un episodio de fuga o simplemente la acción de actualización de línea base. La lógica general también puede incluir compensación de temperatura de la respuesta de detector basada en una entrada de sensor de temperatura dispuesto con el dispositivo de detección o unido a la FCU. La salida de la unidad de compuerta OR 405 se retroalimenta a continuación al componente 403 de control de sistema como una característica de control de retroalimentación. El controlador de sistema de AC proporciona el estado del sistema de manera que el dispositivo de detección de fugas PIC puede determinar si la lógica anteriormente mencionada se implementa o lo hace solo de forma parcial. Esto es así porque cuando el sistema opera en modo de enfriamiento, se supone que el ventilador del sistema opera de manera que el dispositivo de detección de fugas permanezca en estado de espera, exceptuando que la lógica de actualización de línea base (bloque 911) se acopla si el temporizador de referencia determina que la última actualización se produjo en más de un intervalo predeterminado (es decir, 1 mes).

Con las configuraciones descritas en la presente memoria, el sistema 10 de acondicionamiento de aire y el sensor 30 de detección de refrigerante en particular permiten una configuración y funciones mínimas pero suficientes del dispositivo, problemas de deriva y degradación inherentes a los sensores NDIR superados sin sacrificar suficientes márgenes de seguridad en caso de que se produzcan fugas peligrosas y la eliminación de la necesidad de calibración del sensor.

Aunque la divulgación se proporciona con detalle en relación únicamente con un número limitado de realizaciones, se debe comprender fácilmente que la divulgación no está limitada a dichas realizaciones divulgadas. Más bien, la invención se puede modificar para incorporar cualquier número de variaciones, alteraciones, sustituciones o configuraciones equivalentes no descritas anteriormente, pero que se corresponden con el alcance de la invención, como se define en las reivindicaciones. Por consiguiente, la invención no ha de verse como limitada por la descripción anterior, sino que está únicamente limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de acondicionamiento de aire, que comprende:

una unidad (13) receptora de un refrigerante que tiene un valor de potencial de calentamiento global de moderado a bajo, GWP, para interacción térmica con un fluido;

un recinto (14) que comprende una sección principal (140) que rodea la unidad y que tiene una purga (143), una salida (141) y una entrada, un conducto de escape que conduce desde la salida hasta la purga y un conducto (142) de aire de retorno que se extiende desde el conducto de escape hasta la entrada;

un ventilador (17) dispuesto y configurado para impulsar el flujo del fluido a través de la unidad;

un sensor (30) de detección de refrigerante dispuesto en el recinto y configurado para operar en un primer modo en el que se establece una respuesta de línea base y un segundo modo en el que se ejecuta la detección de fugas de refrigerante en base a la respuesta de línea base; el sensor de detección de refrigerante está configurado además para generar una salida binaria de señales de fuga y no fuga según un resultado de detección de fugas de refrigerante; y

un dispositivo de control y soporte lógico inalterable configurados para comunicarse con un controlador principal (40) del sistema de acondicionamiento de aire para operaciones del ventilador y la purga basado en la salida; caracterizado por que:

el sensor (30) de detección de refrigerante comprende: un conjunto de detección (31); y un conjunto de accionamiento receptivo de una señal del conjunto de detección y configurado para la generación de la salida binaria basado en la señal y para la emisión de la salida binaria al controlador (40);

el conjunto de detección (31) comprende: un emisor (310); un detector (311); un elemento óptico (312) para reflejar la radiación emitida por el emisor hacia el detector de manera que la radiación pase a través de una sección alargada del recinto (14); y un filtro de paso de banda dispuesto a lo largo de una trayectoria de radiación entre el emisor y el detector; y

el conjunto de detección (31) está configurado para detectar múltiples tipos de refrigerante de valor de GWP de moderado a- bajo, y en donde un divisor de haz (315) está dispuesto a lo largo de la trayectoria de radiación IR para dividir la radiación IR en al menos primer y segundo componentes de haz dirigidos a través de filtros de paso de banda primero y segundo (313) correspondientes y hacia detectores primero y segundo (311) correspondientes.

2. El sistema de acondicionamiento de aire según la reivindicación 1, en donde el sensor (30) de detección de refrigerante está dispuesto en una región de acumulación (50) del recinto (14).

3. El sistema de acondicionamiento de aire según la reivindicación 1 o 2, en donde el conjunto de detección (31) comprende además un elemento (33) de accionamiento de flujo.

4. El sistema de acondicionamiento de aire según cualquier reivindicación anterior, en donde el conjunto de accionamiento (30) comprende un circuito de conversión de salida analógica a binaria.

5. El sistema de acondicionamiento de aire según cualquier reivindicación anterior, en donde el sensor (30) de detección de refrigerante está configurado para ser utilizado para la calibración de línea base intermitente, que comprende establecer una respuesta de línea base del sensor de detección de refrigerante a una ejecución de detección de fugas.

6. El sistema de acondicionamiento de aire según cualquier reivindicación anterior, en donde el sensor (30) de detección de refrigerante está configurado para recalibración en determinados momentos y/o a intervalos predefinidos.

7. El sistema de acondicionamiento de aire según la reivindicación 6, en donde el sensor (30) de detección de refrigerante está configurado para ejecutar diagnósticos en determinados momentos y/o los intervalos predefinidos.

8. El sistema de acondicionamiento de aire según cualquier reivindicación anterior, en donde el sensor de detección de refrigerante está configurado para operar en el segundo modo, en el que la detección de fugas comprende además:

una determinación iterativa de que la concentración de refrigerante en una muestra extraída del recinto (14) supera el primer o el segundo valores umbral definidos según la recalibración más reciente;

un ajuste de la salida para que corresponda a la señal de fuga en caso de que la concentración supere cualquiera del primer o segundo valores umbral; y

un ajuste de la salida para que corresponda a la señal de no fuga en caso de que la concentración no supere cualquiera del primer o segundo valores umbral.

9. El sistema de acondicionamiento de aire según la reivindicación 8, en donde el controlador principal (40) está configurado para activar el ventilador (17) durante períodos de tiempo prolongados o abreviados y abrir la purga (143), basándose en la salida discreta correspondiente a la señal de fuga y en caso de que la concentración supere cualquiera del primer o segundo valores umbral, respectivamente, y para desactivar el ventilador (17) y cerrar la purga (143) basándose en la salida binaria correspondiente a la señal de no fuga.

10. El sistema de acondicionamiento de aire según cualquier reivindicación anterior, en donde el controlador principal (40) comprende un relé eléctricamente interpuesto entre el sensor (30) de detección de refrigerante y el ventilador (17) y la purga (143).

11. El sistema de acondicionamiento de aire según cualquier reivindicación anterior, en donde un elemento de conmutación (316) está dispuesto para conmutar manual o automáticamente un filtro de paso de banda (313) por otro con el fin de que el tipo de refrigerante de valor de GWP de moderado a bajo que se detecta se conmute de manera correspondiente por otro tipo.

12. Un método de operación de un sistema de acondicionamiento de aire según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el método:

recalibrar el sensor (30) de detección de refrigerante;

ajustar el sensor de detección de refrigerante al segundo modo;

determinar de manera iterativa, en el sensor de detección de refrigerante, que la concentración de refrigerante en una muestra extraída del recinto (14) supera un valor umbral definido según la recalibración más reciente; ajustar una salida binaria del sensor de detección de refrigerante para que corresponda a señales de fuga o no fuga en caso de que la concentración supere o no el valor umbral, respectivamente; y

mitigar la fuga de refrigerante basándose en la salida binaria correspondiente a la señal de fuga.