ES3040682A1

ES3040682A1 - Evaporative pre-cooling device for the inlet air of an air conditioning machine and method of operation of said device

Info

Publication number: ES3040682A1
Application number: ES202430350A
Authority: ES
Inventors: Martinez Pedro Martinez; Miralles Manuel Lucas; Ramirez Javier Ruiz; Melero Inigo Martin
Original assignee: Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
Current assignee: Universidad Miguel Hernandez de Elche UMH
Priority date: 2024-05-03
Filing date: 2024-05-03
Publication date: 2025-11-03

Abstract

The invention describes a device (1) for evaporatively pre-cooling the air entering the condenser of an air conditioning unit, wherein the outdoor unit (22) of said air conditioning unit comprises a housing (221) having an air inlet (222) to said condenser. This device comprises a plurality of ultrasonic atomizers (2) and a water supply system for said atomizers (2). This device (1) is configured for attachment to said outdoor unit (22) such that the atomizers (2) are positioned opposite the air inlet (22) to spray water into the air stream entering through said air inlet (222). The invention also describes a method comprising spraying water through the atomizers (2) only at times when a significant improvement in the efficiency of the air conditioning unit is achieved. (Machine-translation by Google Translate, not legally binding)

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Dispositivo de preenfriamiento evaporativo del aire de entrada a una máquina de aire acondicionado y método de operación de dicho dispositivo Evaporative pre-cooling device for the inlet air of an air conditioning machine and method of operation of said device

OBJETO DE LA INVENCIÓNOBJECT OF THE INVENTION

La presente invención se enmarca dentro del sector del acondicionamiento de aire. The present invention falls within the field of air conditioning.

Un primer objeto de la presente invención es un dispositivo de preenfriamiento evaporativo del aire que entra al intercambiador de una máquina de aire acondicionado que, cuando funciona en modo refrigeración, funciona como condensador, con el propósito de mejorar la eficiencia de la máquina. A first object of the present invention is an evaporative pre-cooling device for the air entering the heat exchanger of an air conditioning machine which, when operating in cooling mode, functions as a condenser, for the purpose of improving the efficiency of the machine.

Un segundo objeto de la invención es un método de operación del dispositivo mencionado. A second object of the invention is a method of operating the aforementioned device.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION

En la actualidad, la climatización de edificios es responsable de una parte significativa de la demanda final de energía de nuestra sociedad. Se prevé que esta cifra aumente en los próximos años debido a diversos factores, como el calentamiento global, la necesidad de un mayor confort térmico, la evidencia de que la climatización mejora la productividad y el incremento de la carga interna de los edificios por el uso de equipos electrónicos. Este aumento en el consumo de energía de los sistemas de climatización conllevará mayores emisiones de CO<2>a menos que se implementen soluciones alternativas más sostenibles que las actuales. Currently, building climate control accounts for a significant portion of our society's final energy demand. This figure is expected to increase in the coming years due to various factors, including global warming, the need for greater thermal comfort, evidence that climate control improves productivity, and the increased internal energy load of buildings due to the use of electronic equipment. This increase in energy consumption by climate control systems will lead to higher CO2 emissions unless more sustainable alternatives are implemented.

Una posibilidad es la mejora de la eficiencia de los equipos de climatización, entre las cuales las técnicas de preenfriamiento evaporativo aplicadas al condensador de la unidad exterior de las máquinas de aire acondicionado destacan como una de las soluciones más eficaces y de aplicación inmediata para mejorar la eficiencia de los sistemas de aire acondicionado domésticos y comerciales en todo el mundo. Con estas técnicas es posible reducir significativamente, el consumo de energía eléctrica y los picos de potencia demandada, principalmente en países con climas cálidos y secos. One possibility is improving the efficiency of air conditioning equipment. Among these, evaporative pre-cooling techniques applied to the condenser of the outdoor unit of air conditioning machines stand out as one of the most effective and readily applicable solutions for improving the efficiency of domestic and commercial air conditioning systems worldwide. These techniques can significantly reduce electricity consumption and peak power demands, especially in countries with hot, dry climates.

Las técnicas de preenfriamiento evaporativo consisten fundamentalmente en poner en contacto el flujo de aire de entrada al condensador de la unidad exterior de la máquina de aire acondicionado con agua en estado líquido, con el propósito de que el calor absorbido por el agua al cambiar de fase provoque un enfriamiento del flujo de aire. Se consigue así una reducción de la temperatura del aire que entra en el condensador de la máquina, mejorando así sensiblemente su eficiencia. Evaporative pre-cooling techniques essentially involve bringing the airflow entering the condenser of the outdoor unit of an air conditioning system into contact with liquid water. The heat absorbed by the water as it changes phase cools the airflow. This reduces the temperature of the air entering the condenser, significantly improving its efficiency.

Una técnica de preenfriamiento evaporativo en particular está basada en la pulverización del agua cerca de la toma de aire de la unidad exterior de la máquina de aire acondicionado. El aire, al pasar a través del volumen del espacio en que se encuentran las gotas pulverizadas, provoca su evaporación y, en consecuencia, se enfría. One particular evaporative pre-cooling technique is based on spraying water near the air intake of the outdoor unit of the air conditioning machine. As air passes through the space containing the sprayed droplets, it causes them to evaporate and, consequently, cools down.

El documento US4028906A constituye un ejemplo de este tipo de sistemas. Esta técnica, sin embargo, presenta el inconveniente de que puede producirse corrosión e incrustaciones por precipitación de sales minerales presentes en el agua sobre diferentes elementos de la unidad exterior de la máquina de aire acondicionado si la corriente de aire de entrada a la misma contiene gotas no evaporadas. US patent 4028906A is an example of this type of system. However, this technique has the drawback that corrosion and scaling can occur due to the precipitation of mineral salts present in the water on different components of the outdoor unit of the air conditioning machine if the incoming airflow contains unevaporated droplets.

En definitiva, existe aún en este campo la necesidad de sistemas de preenfriamiento evaporativo que permitan asegurar una completa evaporación de todas las gotas para evitar daños en los componentes de la unidad exterior de la máquina de aire acondicionado. In short, there is still a need in this field for evaporative pre-cooling systems that ensure complete evaporation of all droplets to prevent damage to the components of the outdoor unit of the air conditioning machine.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invención resuelve los problemas anteriores mediante un dispositivo de preenfriamiento evaporativo basado en atomizadores ultrasónicos. Los atomizadores ultrasónicos, por ejemplo, los basados en transductores piezoeléctricos, permiten obtener tamaños de gota mucho menores que los que se pueden obtener utilizando boquillas convencionales de pulverización a presión. The present invention solves the aforementioned problems by means of an evaporative pre-cooling device based on ultrasonic atomizers. Ultrasonic atomizers, for example, those based on piezoelectric transducers, allow for much smaller droplet sizes than those achievable using conventional pressurized spray nozzles.

La principal ventaja de este nuevo dispositivo es que facilita la completa evaporación de todas las gotas, reduciendo así los problemas causados por la corrosión. Aunque el factor principal que promueve la evaporación completa de las gotas es su tamaño reducido, también contribuye la baja velocidad de las gotas emitidas por los atomizadores ultrasónicos, ya que ello incrementa el tiempo de contacto de las gotas con el aire. The main advantage of this new device is that it facilitates the complete evaporation of all droplets, thus reducing problems caused by corrosion. Although the primary factor promoting complete evaporation is the droplets' small size, the low velocity of the droplets emitted by the ultrasonic atomizers also contributes, as this increases the contact time between the droplets and the air.

Una segunda ventaja tiene que ver con el método de operación del dispositivo mencionado, que permite realizar un control completo y optimizado del proceso de preenfriamiento, realizando la puesta en marcha o desconexión del sistema de preenfriamiento en función de las condiciones ambientales y siendo capaz de regular la cantidad de agua evaporada mediante la activación/desactivación de cada uno de los atomizadores ultrasónicos de forma individual. A second advantage relates to the operating method of the aforementioned device, which allows for complete and optimized control of the pre-cooling process, starting or disconnecting the pre-cooling system according to the ambient conditions and being able to regulate the amount of water evaporated by activating/deactivating each of the ultrasonic atomizers individually.

A continuación, se describen los dos aspectos de la invención mencionados anteriormente, concretamente el dispositivo de preenfriamiento evaporativo y el método de operación de dicho dispositivo. The two aspects of the invention mentioned above are described below, specifically the evaporative pre-cooling device and the method of operation of said device.

Primer aspecto: dispositivo de preenfriamiento evaporativoFirst aspect: evaporative pre-cooling device

El dispositivo de preenfriamiento evaporativo del aire de entrada al condensador de una máquina de aire acondicionado se utiliza en combinación con una máquina de aire acondicionado preexistente. Como es convencional, la máquina de aire acondicionado comprende una unidad interior y una unidad exterior, siendo ésta última la que aloja el intercambiador de calor que funciona como condensador cuando la máquina trabaja en modo de refrigeración. Como también es bien conocido, la unidad exterior comprende una carcasa que está dotada de una entrada de aire hacia dicho condensador. La entrada de aire suele tener una forma cuadrada o rectangular protegida por una rejilla o similar, aunque la presente invención no está limitada a esas formas. The evaporative pre-cooling device for the incoming air to the condenser of an air conditioning unit is used in conjunction with a pre-existing air conditioning unit. As is conventional, the air conditioning unit comprises an indoor unit and an outdoor unit, the latter housing the heat exchanger that functions as a condenser when the unit operates in cooling mode. As is also well known, the outdoor unit comprises a housing with an air inlet to the condenser. The air inlet is usually square or rectangular and protected by a grille or similar structure, although the present invention is not limited to these shapes.

En este contexto, el dispositivo de la invención comprende fundamentalmente los siguientes elementos: una pluralidad de atomizadores ultrasónicos y un sistema de alimentación de agua a dichos atomizadores ultrasónicos. A continuación, se describe cada uno de estos elementos con mayor detalle. In this context, the device of the invention essentially comprises the following elements: a plurality of ultrasonic atomizers and a water supply system for said ultrasonic atomizers. Each of these elements is described in more detail below.

a. Atomizadores ultrasónicos a. Ultrasonic atomizers

Los atomizadores ultrasónicos pueden ser de cualquier tipo siempre que sean capaces de pulverizar el agua con un tamaño de gota suficientemente pequeño, concretamente más pequeño que las boquillas convencionales basadas en la inyección de agua a presión. Ultrasonic atomizers can be of any type as long as they are capable of spraying water with a sufficiently small droplet size, specifically smaller than conventional nozzles based on pressurized water injection.

Los atomizadores pueden ser atomizadores piezoeléctricos constituidos por un anillo piezoeléctrico acoplado a una placa metálica delgada con micro aperturas. La cara exterior de la placa micro-perforada, es decir, aquella a través de la cual se emiten las microgotas, está en contacto con la atmósfera, mientras que la cara interior está conectada a un conducto hidráulico y, por tanto, en contacto con el líquido. Cuando el dispositivo está en funcionamiento, se alimenta eléctricamente el anillo piezoeléctrico, el cual convierte la energía eléctrica en energía mecánica mediante una vibración por resonancia de alta frecuencia de la placa perforada, que presenta pequeñas y periódicas deformaciones. Este movimiento periódico libera energía en el líquido alimentado a través del conducto hidráulico, lo que rompe su tensión superficial y produce gotitas que son expulsadas, produciendo así la atomización. Este efecto de bombeo generado al salir el líquido por las micro-aperturas permite producir un tamaño homogéneo de gotas y hace que el proceso de atomización sea más controlable. Atomizers can be piezoelectric atomizers consisting of a piezoelectric ring coupled to a thin metal plate with micro-perforations. The outer surface of the micro-perforated plate, through which the microdroplets are emitted, is in contact with the atmosphere, while the inner surface is connected to a hydraulic conduit and, therefore, in contact with the liquid. When the device is in operation, the piezoelectric ring is electrically energized, converting electrical energy into mechanical energy through high-frequency resonant vibration of the perforated plate, which exhibits small, periodic deformations. This periodic movement releases energy into the liquid fed through the hydraulic conduit, breaking its surface tension and producing droplets that are expelled, thus creating atomization. This pumping effect generated as the liquid exits through the micro-perforations allows for the production of a homogeneous droplet size and makes the atomization process more controllable.

Como se describirá más adelante, preferentemente los atomizadores ultrasónicos estarán acoplados a unos conductos de agua provenientes de un sistema de alimentación, que puede o no incluir una bomba. Este acoplamiento se puede llevar a cabo mediante un tapón de material poroso a través del cual el agua entra a dichos atomizadores ultrasónicos por capilaridad. As will be described later, the ultrasonic atomizers are preferably connected to water lines from a supply system, which may or may not include a pump. This connection can be made using a porous plug through which the water enters the ultrasonic atomizers by capillary action.

b. Sistema de alimentación de agua b. Water supply system

Se trata de un sistema de alimentación de agua a dichos atomizadores ultrasónicos. Este sistema puede implementarse de muy diferentes maneras tal y como se describirá con detalle a lo largo de este documento. This is a water supply system for these ultrasonic atomizers. This system can be implemented in many different ways, as will be described in detail throughout this document.

Este dispositivo está así configurado para su fijación a dicha unidad exterior de manera que los atomizadores ultrasónicos quedan frente a la entrada de aire. Ello permite que dichos atomizadores pulvericen agua en el seno de la corriente de aire que entra a través de la entrada de aire de la unidad exterior. Las gotas de agua pulverizadas tienen baja velocidad y muy pequeño tamaño, por ejemplo, tamaño micrométrico, de manera que se evaporan completamente antes de entrar en la unidad exterior de la máquina de aire acondicionado. This device is configured to be attached to the outdoor unit so that the ultrasonic atomizers face the air inlet. This allows the atomizers to spray water into the airflow entering through the outdoor unit's air inlet. The sprayed water droplets are very small and have a low velocity, for example, micrometer size, so they evaporate completely before entering the outdoor unit of the air conditioner.

En principio, la disposición específica de los atomizadores puede adoptar diversas formas siempre que el agua pulverizada abarque sustancialmente toda la superficie situada frente a la entrada de aire. Por ejemplo, de acuerdo con una realización particularmente preferida de la invención, los atomizadores ultrasónicos pueden estar alineados horizontal y verticalmente para formar una matriz. Así, cuando el dispositivo está fijado a la carcasa de la unidad exterior, la matriz de atomizadores queda situada perpendicularmente frente a la entrada de aire y abarca toda la superficie de dicha entrada de aire. Los atomizadores ultrasónicos estarán preferentemente orientados hacia la entrada de aire en perpendicular a su superficie, de manera que conformen una configuración en isocorriente. Sin embargo, también sería posible que estén orientados en sentido opuesto a la entrada de aire, en cuyo caso la configuración sería de tipo equicorriente. In principle, the specific arrangement of the atomizers can take various forms, provided that the sprayed water covers substantially the entire surface facing the air inlet. For example, according to a particularly preferred embodiment of the invention, the ultrasonic atomizers can be aligned horizontally and vertically to form an array. Thus, when the device is attached to the outdoor unit housing, the array of atomizers is positioned perpendicularly facing the air inlet and covers its entire surface. The ultrasonic atomizers are preferably oriented toward the air inlet perpendicular to its surface, forming an equal-flow configuration. However, it is also possible for them to be oriented away from the air inlet, in which case the configuration would be equal-flow.

En cuanto al sistema de alimentación de agua, también puede configurarse de diversos modos siempre que sea capaz de proporcionar una corriente de agua a los atomizadores en aquellos momentos en que éstos van a funcionar. Para ello, preferentemente el sistema de alimentación de agua comprende una bomba que impulsa el agua hacia los atomizadores ultrasónicos. The water supply system can also be configured in various ways, provided it can supply a water flow to the atomizers when they are in operation. Preferably, the water supply system includes a pump that propels water to the ultrasonic atomizers.

El agua que alimenta el dispositivo de la invención puede tomarse de la red y/o de la bandeja de alimentación que habitualmente tiene la unidad interior de la máquina de aire acondicionado. Por ello, el sistema de alimentación de agua preferentemente comprende un primer conducto de alimentación conectado a la red de agua. Alternativamente, o en combinación, el sistema de alimentación de agua puede comprender un segundo conducto de alimentación conectado a la bandeja de almacenamiento de agua de condensación de la unidad interior de la máquina de aire acondicionado. The water supplying the device of the invention can be taken from the mains water supply and/or from the condensate tray typically found in the indoor unit of the air conditioning machine. Therefore, the water supply system preferably comprises a first supply line connected to the mains water supply. Alternatively, or in combination, the water supply system may comprise a second supply line connected to the condensate water storage tray of the indoor unit of the air conditioning machine.

En una realización particularmente preferida de la invención, el sistema de alimentación de agua comprende ambos conductos, y por lo tanto puede tomar agua tanto de la red como de la bandeja de agua de condensación de la unidad interior. En este caso, el sistema de alimentación de agua comprende además un depósito de agua, normalmente cerrado para evitar la aparición de legionela, al cual están conectados ambos conductos, y la bomba está conectada a dicho depósito de agua. In a particularly preferred embodiment of the invention, the water supply system comprises both pipes and can therefore draw water from both the mains supply and the condensate drain pan of the indoor unit. In this case, the water supply system further comprises a water tank, normally sealed to prevent the growth of Legionella, to which both pipes are connected, and the pump is connected to said water tank.

Además de los elementos mencionados, el dispositivo de la invención naturalmente tendrá un sistema de control configurado para controlar su funcionamiento. Así, en una realización preferida más de la invención, el dispositivo comprende una placa electrónica de control conectada eléctricamente a la bomba y los atomizadores ultrasónicos para controlar su funcionamiento de manera automática. Si es necesario, esta placa electrónica de control podrá estar también conectada eléctricamente a las diferentes válvulas ubicadas en el circuito de alimentación de agua a los atomizadores, abriéndolas y cerrándolas en aquellos momentos que sea necesario. In addition to the aforementioned elements, the device of the invention will naturally have a control system configured to manage its operation. Thus, in a further preferred embodiment of the invention, the device comprises an electronic control board electrically connected to the pump and the ultrasonic atomizers to automatically control their operation. If necessary, this electronic control board may also be electrically connected to the various valves located in the water supply circuit to the atomizers, opening and closing them as required.

La placa electrónica de control puede ser de cualquier tipo e incluir cualesquiera componentes que sean necesarios para su correcto funcionamiento. Por ejemplo, la placa puede tener un medio de procesamiento, como por ejemplo un microprocesador, microcontrolador, DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), u otros. La placa electrónica también puede sustituirse por un componente de control tal como un autómata programable o similar. Si es necesario, la placa electrónica puede incluir también, o estar conectada a, medios de almacenamiento tales como una memoria ROM, RAM, EPROM, EEPROM u otros, a medios de alimentación tales como baterías, o a medios de comunicación tales como un módulo Bluetooth, Wifi, o similares. The electronic control board can be of any type and include any components necessary for its proper operation. For example, the board may have a processing component, such as a microprocessor, microcontroller, DSP (Digital Signal Processor), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), FPGA (Field Programmable Gate Array), or others. The electronic board may also be replaced by a control component such as a programmable logic controller (PLC) or similar device. If necessary, the electronic board may also include, or be connected to, storage media such as ROM, RAM, EPROM, EEPROM, or others, power sources such as batteries, or communication devices such as a Bluetooth module, Wi-Fi, or similar.

En una primera realización preferida de la invención, la placa electrónica de control está configurada para activar la alimentación eléctrica a la bomba y los atomizadores ultrasónicos de acuerdo con una secuencia de programación predeterminada. Esta secuencia puede grabarse en una memoria de la placa electrónica. Por ejemplo, la secuencia puede estar formada por unas franjas horarias de funcionamiento más convenientes en función de temperaturas y humedades ambientales promedio en el lugar de la instalación. In a first preferred embodiment of the invention, the electronic control board is configured to activate the power supply to the pump and the ultrasonic atomizers according to a predetermined programming sequence. This sequence can be stored in a memory on the electronic board. For example, the sequence may consist of operating time slots that are most convenient based on average ambient temperatures and humidity at the installation site.

Alternativamente, el dispositivo de la invención puede comprender sensores configurados para obtener las condiciones ambientales en tiempo real conectados eléctricamente a la placa electrónica de control. Estos sensores pueden incluir, por ejemplo, un sensor de temperatura y un sensor de humedad, entre otros. De ese modo, la placa electrónica de control está en este caso configurada para activar la alimentación eléctrica a la bomba y los atomizadores ultrasónicos en función de las condiciones ambientales en tiempo real obtenidas por los sensores. Alternatively, the device of the invention may comprise sensors configured to obtain real-time environmental conditions, electrically connected to the electronic control board. These sensors may include, for example, a temperature sensor and a humidity sensor, among others. In this case, the electronic control board is configured to activate the power supply to the pump and the ultrasonic atomizers based on the real-time environmental conditions obtained by the sensors.

Según otra realización preferida de la invención, el dispositivo comprende además una primera válvula de corte de ubicada en el primer conducto de alimentación y una segunda válvula de corte ubicada en el segundo conducto de alimentación. En este caso, la placa electrónica de control está configurada para: According to another preferred embodiment of the invention, the device further comprises a first shut-off valve located in the first feed line and a second shut-off valve located in the second feed line. In this case, the electronic control board is configured to:

- Cerrar la primera válvula y abrir la segunda válvula cuando hay agua en la bandeja de almacenamiento de agua de condensación de la unidad interior. Es decir, cuando la bandeja de agua de condensación tiene agua, se cierra la válvula que conecta la red de abastecimiento de agua con el depósito para alimentar el dispositivo solo con agua procedente de la unidad interior de la propia máquina de aire acondicionado. - Close the first valve and open the second valve when there is water in the condensate drain pan of the indoor unit. In other words, when the condensate drain pan contains water, close the valve connecting the water supply to the tank, ensuring the unit is supplied only with water from the indoor unit of the air conditioner itself.

- Cerrar la segunda válvula y abrir la primera válvula cuando no hay agua en la bandeja de almacenamiento de agua de condensación de la unidad interior. Es decir, cuando el agua de la bandeja de almacenamiento de agua de condensación de la unidad interior se agota, se abre la válvula que permite la entrada de agua de la red en dirección al depósito. La segunda válvula se cierra para evitar que el agua de la red pueda inundar y desbordar la bandeja de recogida de agua de condensación. - Close the second valve and open the first valve when there is no water in the condensate drain pan of the indoor unit. That is, when the water in the condensate drain pan of the indoor unit is empty, the valve opens, allowing mains water to flow into the tank. The second valve closes to prevent mains water from flooding and overflowing the condensate drain pan.

Además, preferentemente el dispositivo tiene unos medios anti-desbordamiento configurados para evitar el desbordamiento del depósito de agua. Los medios anti-desbordamiento pueden implementarse de diferentes maneras, aunque preferentemente comprenden una válvula configurada para cerrarse automáticamente cuando el nivel en el depósito de agua llega a un umbral superior predeterminado. Furthermore, the device preferably has overflow prevention mechanisms configured to prevent the water tank from overflowing. These mechanisms can be implemented in various ways, but preferably include a valve configured to close automatically when the water level in the tank reaches a predetermined upper threshold.

En una realización preferida más de la invención, el dispositivo comprende además un filtro ubicado aguas abajo de la bomba para filtrar el agua que llega a los atomizadores ultrasónicos. In a further preferred embodiment of the invention, the device further comprises a filter located downstream of the pump to filter the water that reaches the ultrasonic atomizers.

El dispositivo puede comprender también una tercera válvula ubicada adyacente a la bomba para cerrar selectivamente la alimentación de agua a los atomizadores ultrasónicos. The device may also include a third valve located adjacent to the pump to selectively shut off the water supply to the ultrasonic atomizers.

Por último, este primer aspecto de la invención también está dirigido a una máquina de aire acondicionado que comprende una unidad interior y una unidad exterior, y que además comprende un dispositivo fijado a la unidad exterior. Finally, this first aspect of the invention is also directed to an air conditioning machine comprising an indoor unit and an outdoor unit, and further comprising a device attached to the outdoor unit.

Segundo aspecto: método de operación del dispositivoSecond aspect: device operating method

Un segundo aspecto de la invención está dirigido a un método de operación del dispositivo descrito en los párrafos anteriores. Este método comprende fundamentalmente pulverizar agua a través de los atomizadores ultrasónicos únicamente en aquellos momentos en que se consiga una mejora sensible de la eficiencia de la máquina de aire acondicionado. Esto se puede conseguir pulverizando agua de acuerdo con una secuencia de programación predeterminada, o alternativamente pulverizando el agua en función de las condiciones ambientales en tiempo real obtenidas por los sensores. A second aspect of the invention relates to a method of operating the device described in the preceding paragraphs. This method essentially comprises spraying water through the ultrasonic atomizers only when a significant improvement in the efficiency of the air conditioning unit is achieved. This can be accomplished by spraying water according to a predetermined programmed sequence, or alternatively, by spraying water based on real-time ambient conditions detected by the sensors.

En otra realización preferida de la invención, el paso de pulverizar agua comprende: In another preferred embodiment of the invention, the step of spraying water comprises:

- Cerrar la primera válvula y abrir la segunda válvula cuando hay agua en la bandeja de almacenamiento de agua de condensación de la unidad interior. - Close the first valve and open the second valve when there is water in the condensate water storage tray of the indoor unit.

- Cerrar la segunda válvula y abrir la primera válvula cuando no hay agua en la bandeja de almacenamiento de agua de condensación de la unidad interior. - Close the second valve and open the first valve when there is no water in the condensate water storage tray of the indoor unit.

En una realización aún más preferida, el método comprende controlar de manera individual la activación de los atomizadores ultrasónicos en función de las condiciones de operación. Es decir, si fuera necesario debido a las condiciones ambientales, o bien de acuerdo con la secuencia de programación, sería posible activar solo una parte de los atomizadores, por ejemplo la mitad. In a further preferred embodiment, the method comprises individually controlling the activation of the ultrasonic atomizers based on the operating conditions. That is, if necessary due to environmental conditions, or according to the programming sequence, it would be possible to activate only a portion of the atomizers, for example, half.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

La Fig. 1 es un diagrama esquemático de un ejemplo de dispositivo de acuerdo con la presente invención. Fig. 1 is a schematic diagram of an example device according to the present invention.

La Fig. 2 es una vista en perspectiva esquemática del ejemplo de dispositivo según la invención de la Fig. 1. Fig. 2 is a schematic perspective view of the example device according to the invention of Fig. 1.

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓNPREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION

Se describen a continuación ejemplos de dispositivos según la presente invención haciendo referencia a las figuras adjuntas. Examples of devices according to the present invention are described below with reference to the accompanying figures.

Las Figs. 1 y 2 muestran un ejemplo de dispositivo (1) de preenfriamiento evaporativo del aire de entrada al condensador de una máquina de aire acondicionado. En este contexto, se supone que la máquina de aire acondicionado comprende, como es bien conocido, una unidad interior (21) y una unidad exterior (22), como se puede observar en la Fig.2. La unidad interior (21), entre otros elementos, dispone de una bandeja de acumulación de agua condensada. Por otra parte, la unidad exterior (22) tiene una carcasa (221) dotada de una entrada de aire (222) hacia un condensador ubicado en su interior. Figures 1 and 2 show an example of a device (1) for evaporative pre-cooling the air entering the condenser of an air conditioning unit. In this context, the air conditioning unit is assumed to comprise, as is well known, an indoor unit (21) and an outdoor unit (22), as can be seen in Figure 2. The indoor unit (21), among other elements, has a condensate collection tray. Furthermore, the outdoor unit (22) has a casing (221) equipped with an air inlet (222) leading to a condenser located inside it.

El dispositivo mostrado en la Fig. 1 comprende una red de atomizadores ultrasónicos (2) en forma de matriz 5x5, donde los atomizadores ultrasónicos (2) de cada fila están dispuestos en serie en conductos de alimentación paralelos unidos por sus extremos. Una bomba (3) conectada al extremo inferior de los conductos de alimentación impulsa agua hacia los mismos desde un depósito (6) de agua. The device shown in Fig. 1 comprises a network of ultrasonic atomizers (2) in a 5x5 array, where the ultrasonic atomizers (2) in each row are arranged in series in parallel feed conduits joined at their ends. A pump (3) connected to the lower end of the feed conduits supplies water to them from a water reservoir (6).

El depósito (6), a su vez, es alimentado por dos vías independientes entre sí. Por un lado, un primer conducto (4) conecta el depósito (6) con una red de agua que puede suministrar agua a voluntad en todo momento. Por otra parte, un segundo conducto (5) conecta el depósito (6) con la bandeja de recogida de agua de condensación de la unidad interior (21) de la máquina de aire acondicionado. Ambos conductos (4, 5) tienen una correspondiente válvula de corte (9, 10) y convergen en un tercer conducto que tiene una válvula (11) anti-desbordamiento. The tank (6) is fed by two independent lines. First, a pipe (4) connects the tank (6) to a water supply that can provide water as needed. Second, a pipe (5) connects the tank (6) to the condensate drain pan of the indoor unit (21) of the air conditioning machine. Both pipes (4, 5) have corresponding shut-off valves (9, 10) and converge into a third pipe equipped with an anti-overflow valve (11).

Así, la alimentación de agua al depósito (6) se llevará a cabo a través del segundo conducto (5) siempre que sea posible, asegurando así el vaciado de la bandeja de acumulación de agua de condensación de la unidad interior (21) de la máquina de aire acondicionado. Solo cuando esta bandeja esté vacía, se alimentará el depósito (6) a través del primer conducto (4) conectado a la red de agua. Este funcionamiento se consigue accionando adecuadamente las respectivas válvulas de corte (9, 10), como se describe con mayor detalle más adelante en este documento. La válvula anti-desbordamiento (11) sirve para cerrar toda alimentación de agua cuando el depósito (6) está próximo a desbordarse en función de la información obtenida de uno o varios sensores de nivel instalados en dicho depósito. Thus, water will be supplied to the tank (6) via the second pipe (5) whenever possible, ensuring that the condensate drain pan of the indoor unit (21) of the air conditioning machine is emptied. Only when this pan is empty will the tank (6) be supplied via the first pipe (4) connected to the water supply. This operation is achieved by properly operating the respective shut-off valves (9, 10), as described in more detail later in this document. The anti-overflow valve (11) serves to shut off all water supply when the tank (6) is close to overflowing, based on information obtained from one or more level sensors installed in the tank.

La alimentación al depósito (6) a través de los conductos descritos en el párrafo anterior se hace por la parte superior del mismo. La salida de suministro de agua del depósito (6), por su parte, está ubicada en el fondo del mismo y se dirige a la bomba (3) que, como se ha mencionado anteriormente, impulsa el agua hacia los atomizadores ultrasónicos (2). En el conducto que conecta el depósito (6) con la bomba (3) hay una válvula anti-retorno (14) y una válvula (13) de corte para cortar la alimentación a los atomizadores (2). Aguas abajo de la bomba (3) se dispone un filtro (12). The water supply to the tank (6) is located at the top of the tank via the conduits described in the previous paragraph. The water supply outlet from the tank (6) is located at the bottom and leads to the pump (3), which, as mentioned earlier, pumps the water to the ultrasonic atomizers (2). The conduit connecting the tank (6) to the pump (3) contains a non-return valve (14) and a shut-off valve (13) to cut off the water supply to the atomizers (2). A filter (12) is located downstream of the pump (3).

Durante su funcionamiento, los atomizadores (2) introducen pequeñas burbujas de aire en la instalación hidráulica que ascienden a través de los conductos verticales y que se acumulan en la parte superior del circuito hidráulico. El dispositivo (1) de la invención incluye una línea (15) conectada a los extremos superiores de las líneas en las que se encuentran los atomizadores (2) para facilitar la purga de ese aire. During operation, the atomizers (2) introduce small air bubbles into the hydraulic system, which rise through the vertical conduits and accumulate at the top of the hydraulic circuit. The device (1) of the invention includes a line (15) connected to the upper ends of the lines containing the atomizers (2) to facilitate the purging of this air.

El dispositivo (1) de la invención comprende además un sistema de control formado fundamentalmente por una placa electrónica de control (7) conectada eléctricamente a un conjunto de sensores (8) y a los diferentes elementos del dispositivo (1), tales como los atomizadores (2), la bomba (3), y las diferentes válvulas (9, 10, 11, 13). The device (1) of the invention further comprises a control system consisting primarily of an electronic control board (7) electrically connected to a set of sensors (8) and to the different elements of the device (1), such as the atomizers (2), the pump (3), and the different valves (9, 10, 11, 13).

Los sensores (8) adquieren información acerca de las condiciones atmosféricas actuales, por ejemplo, al menos humedad relativa y temperatura, y la envían a la placa electrónica de control (7). En función de esa información, la placa electrónica de control (7) determina cuáles son los momentos en que es conveniente pre-enfriar el aire que entra en el condensador, y en función de eso acciona la bomba (3) y los atomizadores ultrasónicos (2). Nótese que, como se ha comentado anteriormente, los atomizadores (2) pueden ser activados/desactivados de manera individual por la placa de control (7) en función de las necesidades de operación en cada momento. The sensors (8) acquire information about the current atmospheric conditions, such as relative humidity and temperature, and send it to the electronic control board (7). Based on this information, the electronic control board (7) determines when it is appropriate to pre-cool the air entering the condenser, and accordingly activates the pump (3) and the ultrasonic atomizers (2). Note that, as mentioned previously, the atomizers (2) can be individually activated/deactivated by the control board (7) depending on the operational requirements at any given time.

Aunque no se muestran en el esquema de la Fig. 1, los sensores (8) pueden incluir también un sensor de nivel de la bandeja de acumulación de agua de condensación de la unidad interior (21). Así, cuando hay agua en la bandeja de acumulación de agua de condensación, la placa electrónica de control (7) mantiene cerrada la primera válvula (9) y abre la segunda válvula (10), de manera que el depósito (6) es alimentado por el agua de dicha bandeja. En caso contrario, la placa electrónica de control (7) cierra la segunda válvula (10) y abre la primera válvula (9), y el depósito (6) es alimentado por la red de agua. La válvula (11) se cierra cuando el nivel en el depósito (6) está cerca de su límite superior. Para ello, puede disponerse un sensor de nivel en el depósito (6) conectado a la placa electrónica de control (7), de manera que cuando éste es excesivo ordene el cierre de la válvula (11). Alternativamente, la válvula (11) puede estar mecánicamente conectada con el sensor de nivel, por ejemplo, implementando un sensor de nivel con flotador conectado a la válvula (11) de manera que ésta se cierre de manera automática cuando se alcanza un cierto nivel. En este caso, el control de desbordamiento se llevaría a cabo de manera autónoma sin necesidad de actuación de la placa electrónica de control (7). En cualquier caso, aunque la válvula anti-desbordamiento (11) funcione de forma automática, debe estar conectada al sistema de control para proporcionar información de su estado (abierto/cerrado) que servirá para ejecutar la secuencia de actuación programada. Although not shown in the diagram in Fig. 1, the sensors (8) may also include a level sensor for the condensate water collection tray of the indoor unit (21). Thus, when there is water in the condensate water collection tray, the electronic control board (7) keeps the first valve (9) closed and opens the second valve (10), so that the tank (6) is supplied with water from the tray. Otherwise, the electronic control board (7) closes the second valve (10) and opens the first valve (9), and the tank (6) is supplied by the mains water supply. The valve (11) closes when the level in the tank (6) is close to its upper limit. For this purpose, a level sensor may be installed in the tank (6) connected to the electronic control board (7), so that when the level is too high, it commands the closure of the valve (11). Alternatively, the valve (11) can be mechanically connected to the level sensor, for example, by implementing a float-type level sensor connected to the valve (11) so that it closes automatically when a certain level is reached. In this case, overflow control would be carried out autonomously without requiring action from the electronic control board (7). In any case, even if the overflow valve (11) operates automatically, it must be connected to the control system to provide information about its status (open/closed), which will be used to execute the programmed action sequence.

La Fig. 2 muestra de manera esquemática el dispositivo (1) de la invención ya instalado en una máquina de aire acondicionado. Como se puede apreciar, el depósito (6) está fijado a una superficie superior de la carcasa (221) de la unidad exterior (22), y recibe agua a través de los conductos (4, 5) mencionados procedente respectivamente de la red de agua y de la bandeja de condensación de la unidad interior (21). Los atomizadores ultrasónicos (2) están dispuestos según una matriz que, aunque no se representa de manera explícita en esta figura, es de un tamaño 5x5 para abarcar esencialmente la totalidad de la superficie de la entrada de aire (222) de la unidad exterior (22). Es decir, los atomizadores (2) están situados frente a dicha entrada de aire (222) y están orientados en dirección a la misma, de manera que las partículas de agua se desplazan en la dirección de la corriente de aire que entra en dicha unidad exterior (22) según una configuración en isocorriente. En este contexto nótese que, como se ha mencionado anteriormente, también sería posible una configuración en contracorriente. Figure 2 schematically shows the device (1) of the invention already installed in an air conditioning unit. As can be seen, the reservoir (6) is attached to an upper surface of the casing (221) of the outdoor unit (22) and receives water through the aforementioned pipes (4, 5) from the water supply and the condensate tray of the indoor unit (21), respectively. The ultrasonic atomizers (2) are arranged in a 5x5 grid, although not explicitly shown in this figure, to cover essentially the entire surface of the air inlet (222) of the outdoor unit (22). In other words, the atomizers (2) are positioned opposite the air inlet (222) and are oriented towards it, so that the water particles move in the direction of the airflow entering the outdoor unit (22) in an equal-flow configuration. In this context, note that, as mentioned above, a countercurrent configuration would also be possible.

Claims

1. Device (1) for evaporative pre-cooling of the air entering an air conditioning machine, wherein the air conditioning machine comprises an indoor unit (21) and an outdoor unit (22) housing the heat exchanger which, when the machine operates in cooling mode, functions as a condenser, the outdoor unit (22) comprising a casing (221) provided with an air inlet (222) to said condenser, characterized in that it comprises:

- a plurality of ultrasonic atomizers (2); and

- a water supply system to said ultrasonic atomizers (2), the device (1) being configured for attachment to said outdoor unit (22) so that the ultrasonic atomizers (2) are positioned in front of the air inlet (222) to spray water into the air stream entering through said air inlet (222).

2. Device (1) according to claim 1, wherein the ultrasonic atomizers (2) are aligned horizontally and vertically to form an array which, when the device (1) is attached to the housing (221) of the outdoor unit (22), is positioned perpendicularly in front of the air inlet (222) and covers the entire surface of said air inlet (222).

3. Device (1) according to claim 2, wherein the ultrasonic atomizers (2) are oriented towards the air inlet (222) perpendicular to its surface.

4. Device (1) according to any of the preceding claims, wherein the water supply system comprises a pump (3) that propels water towards the ultrasonic atomizers (2).

5. Device (1) according to any of the preceding claims, wherein the ultrasonic atomizers (2) are coupled to water conduits coming from the pump (3) by means of a plug of porous material through which the water enters said ultrasonic atomizers (2) by capillary action.

6. Device (1) according to any of the preceding claims, wherein the water supply system further comprises a first supply conduit (4) connected to the water network.

7. Device (1) according to any of the preceding claims, wherein the water supply system comprises a second supply conduit (5) connected to a condensate water storage tray of the indoor unit (21) of the air conditioning machine.

8. Device (1) according to claim 7 when dependent on claim 6, further comprising a water tank (6) to which the first and second feed pipes (4, 5) are connected, the pump (3) being connected to said water tank (6).

9. Device (1) according to any of the preceding claims, further comprising an electronic control board (7) electrically connected to the pump (3) and the ultrasonic atomizers (2) to control their operation automatically.

10. Device (1) according to claim 9, wherein the electronic control board (7) is configured to operate the pump (3) and the ultrasonic atomizers (2) according to a predetermined programming sequence.

11. Device (1) according to claim 9, further comprising sensors (8) configured to obtain real-time environmental conditions electrically connected to the electronic control board (7), the electronic control board (7) being configured to operate the pump (3) and the ultrasonic atomizers (2) based on the real-time environmental conditions obtained by the sensors (8).

12. Device (1) according to any of claims 9-11, further comprising a first shut-off valve (9) located in the first feed conduit (4) and a second shut-off valve (10) located in the second feed conduit (5), wherein the electronic control board (7) is configured to:

- close the first valve (9) and open the second valve (10) when there is water in the condensate water storage tray of the indoor unit (21); and - open the first valve (9) when there is no water in the condensate water storage tray of the indoor unit (21).

13. Device (1) according to any of claims 8-12, further comprising anti-overflow means configured to prevent overflow of the water tank (6).

14. Device (1) according to claim 13, wherein the anti-overflow means comprise a valve (11) configured to close automatically when the level in the water tank (6) reaches a predetermined upper threshold.

15. Device (1) according to any of the preceding claims, further comprising a filter (12) located downstream of the pump (3) for filtering the water that reaches the ultrasonic atomizers (2).

16. Device (1) according to any of the preceding claims, further comprising a third valve (13) located adjacent to the pump (3) for selectively shutting off the water supply to the ultrasonic atomizers (2).

17. Air conditioning machine comprising an indoor unit (21) and an outdoor unit (22), characterized in that it comprises the device (1) according to any of the preceding claims fixed to the outdoor unit (21).

18. Method of operating a device (1) according to any of the preceding claims, characterized in that it comprises spraying water through the ultrasonic atomizers (2) only at those times when a significant improvement in the efficiency of the air conditioning machine is achieved.

19. Method according to claim 18, comprising spraying water according to a predetermined programming sequence.

20. Method according to claim 18, comprising spraying water based on real-time environmental conditions obtained by the sensors (8).

21. Method according to any of claims 18-20, comprising individually controlling the activation of the ultrasonic atomizers (2) according to the operating conditions.

22. Method according to any of claims 18-21, wherein the step of spraying water comprises:

- close the first valve (9) and open the second valve (10) when there is water in the condensate water storage tray of the indoor unit (21); and - close the second valve (10) and open the first valve (9) when there is no water in the condensate water storage tray of the indoor unit (21).