MX382091B

Apparatus and method for hybrid water heating and air cooling and control thereof

Abstract

A system for conditioning air circulated from inside a building includes a refrigerant path, an air-cooled condenser in the refrigerant path, a water-cooled condenser in the refrigerant path that transfers heat from the refrigerant into the refrigerant path to the building's water, an evaporator in the refrigerant path, and a control system. The control system moves the system between the operation of the air-cooled condenser and the water-cooled condenser based on the predetermined system conditions.

MX382091B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 26

Term

10.4 yearsleft in the term

Expires 27 February 2037.

  1. Priority
  2. Filed
  3. Granted
  4. Today
  5. Expires

21 claims: 21 independent, 0 dependent

  1. 1
    Un sistema para acondicionar aire y para calentar agua, caracterizado porque comprende:una trayectoria de refrigerante;un primer condensador en la trayectoria de refrigerante y dispuesto en una trayectoria de flujo de aire de modo que el primer condensador transfiera calor al aire en la trayectoria de flujo de aire desde el refrigerante que se mueve a través del primer condensador en la trayectoria de refrigerante;un segundo condensador en la trayectoria de refrigerante y que define una trayectoria de flujo de agua de modo que el segundo condensador transfiere calor al agua en la trayectoria de flujo de agua desde el refrigerante que se mueve a través del segundo condensador en la trayectoria de refrigerante;un evaporador en la trayectoria de refrigerante y dispuesto en una segunda trayectoria de flujo de aire de modo que el aire en la segunda trayectoria de flujo de aire transfiere el calor al refrigerante que se mueve a través del evaporador;un compresor en la trayectoria de refrigerante y configurado para mover el refrigerante en la trayectoria de refrigerante;una válvula de tres vías que comprende una primera conexión a una primera línea de salida en la trayectoria de refrigerante desde el compresor, una segunda conexión a una línea de entrada en la trayectoria de refrigerante al primer condensador y una tercera conexión a una línea de entrada en la trayectoria de refrigerante al segundo condensador;un puerto en la válvula de tres vías, que comprende una cuarta conexión distinta de cada una de la primera conexión, la segunda conexión y la tercera conexión, la cuarta conexión conectada a una trayectoria de desviación de refrigerante conectada a una entrada al compresor en la trayectoria de refrigerante donde dicha entrada está corriente abajo desde el evaporador con respecto a la trayectoria de refrigerante;una segunda línea de salida en la trayectoria de refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador;y un sistema de control en comunicación operativa con la trayectoria de refrigerante y la válvula de tres vías configurado para MX/E/2021/005351 dirigir de manera selectiva el flujo de refrigerante desde la primera conexión, a través de la segunda conexión al primer condensador o a través de la tercera conexión al segundo condensador, tras dirigir el flujo de refrigerante a través de la tercera conexión al segundo condensador sin dirigir el flujo de refrigerante a través de la segunda conexión al primer condensador, drenar el refrigerante desde el primer condensador en respuesta a la presión en el primer condensador o la segunda línea de salida, y MX/E/2021/005351 abrir de manera selectiva el puerto en la válvula de tres vías en respuesta a la presión en la primera línea de salida.
  2. 2
    El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye un sensor de temperatura en la trayectoria de flujo de agua y en donde el sistema de control se configura para dirigir de manera selectiva el flujo de refrigerante desde la primera conexión, a través de la segunda conexión al primer condensador o a través de tercera conexión al segundo condensador en respuesta a una señal de salida del sensor de temperatura.
  3. 3
    El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque incluye una bomba en la trayectoria de flujo de agua de modo que la bomba mueve agua a través de la trayectoria de flujo de agua.
  4. 4
    El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema de control se configura para drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador.
  5. 5
    El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque el sistema de control se configura para drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador en respuesta a una diferencia entre una presión en el evaporador y la presión en el primer condensador o la segunda línea de salida.
  6. 6
    El sistema de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque comprende un sensor de temperatura dispuesto con respecto a la segunda línea de salida para detectar una temperatura de aire ambiente a la segunda línea de salida, en donde el sensor de temperatura produce una señal al sistema de control que corresponde con la temperatura ambiente, y en donde el sistema de control se configura para comparar la temperatura ambiente representada por la señal producida desde el sensor de temperatura hasta una temperatura predeterminada en la que la diferencia es suficiente para permitir que el refrigerante se drene desde el primer condensador o la segunda línea de salida hasta el evaporador y, si la temperatura ambiente representada por la señal es mayor que la temperatura predeterminada, para drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador.
  7. 7
    El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende una línea de drenaje de MX/E/2021/005351 refrigerante entre el primer condensador y el evaporador, y una válvula en la linea de drenaje de refrigerante, en donde el sistema de control se encuentra en comunicación operativa con la válvula de linea de drenaje para abrir y cerrar de manera selectiva la válvula de linea de drenaje en respuesta a la comparación entre la temperatura ambiente representada por la señal producida desde el sensor de temperatura y la temperatura predeterminada.
  8. 8
    El sistema de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende un sensor de presión en la trayectoria de refrigerante en el evaporador que produce una señal al sistema de control que corresponde con la presión de refrigerante en el evaporador, en donde el sistema de control se configura, si la temperatura ambiente representada por la señal desde el sensor de temperatura es mayor que la temperatura predeterminada, para comparar una presión de umbral con base en la temperatura ambiente representada por la señal desde el sensor de temperatura hasta la presión de refrigerante en el evaporador, y drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador si la comparación de la presión de umbral con la presión de refrigerante en el evaporador cumple un criterio predeterminado.
  9. 9
    Un sistema para acondicionar aire y para calentar agua, caracterizado porque comprende:MX/E/2021/005351 una trayectoria de refrigerante;un primer condensador en la trayectoria de refrigerante y dispuesto en una primera trayectoria de flujo de aire de modo que el primer condensador transfiera calor al aire en la primera trayectoria de flujo de aire desde el refriqerante que se mueve a través del primer condensador en la trayectoria de refriqerante;un sequndo condensador en la trayectoria de refriqerante y que define una trayectoria de flujo de aqua de modo que el sequndo condensador transfiera calor al aqua en la trayectoria de flujo de aqua desde el refriqerante que se mueve a través del sequndo condensador en la trayectoria de refriqerante;un evaporador en la trayectoria de refriqerante y dispuesto en una sequnda trayectoria de flujo de aire de modo que el aire en la sequnda trayectoria de flujo de aire transfiera calor al refriqerante que se mueve a través del evaporador;un compresor en la trayectoria de refriqerante y confiqurado para mover el refriqerante en la trayectoria de refriqerante;una válvula de tres vías que comprende una primera conexión a una primera línea de salida en la trayectoria de refriqerante desde el compresor, una sequnda conexión a una línea de entrada en la trayectoria de refriqerante al primer condensador y una tercera conexión a una línea de entrada en la trayectoria de refriqerante al sequndo condensador;MX/E/2021/005351 IMPI» INSTITUTO MEXICANO θ DE LA PROPIEDAD CD INDUSTRIAL un puerto en la válvula de tres vías, que comprende una cuarta conexión distinta de cada una de la primera conexión, la segunda conexión y la tercera conexión, la cuarta conexión conectada a una trayectoria de desviación de refrigerante conectada a una entrada al compresor en la trayectoria de refrigerante donde dicha entrada está corriente abajo desde el evaporador con respecto a la trayectoria de refrigerante;una segunda línea de salida en la trayectoria de MX/E/2021/005351 refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador, la segunda línea de salida tiene una válvula de expansión;y un sistema de control en comunicación operativa con la trayectoria de refrigerante y la válvula de tres vías configurado para dirigir de manera selectiva el flujo de refrigerante desde la primera conexión, a la segunda conexión al primer condensador o a la tercera conexión al segundo condensador, tras dirigir el flujo de refrigerante a la tercera conexión al segundo condensador sin dirigir el flujo de refrigerante a la segunda conexión al primer condensador, drenar el refrigerante desde el primer condensador en un flujo entre el segundo condensador y el evaporador, en respuesta a la presión en el primer condensador o la segunda línea de salida, y abrir de manera selectiva el puerto en la válvula de tres vías en respuesta a la presión en la primera línea de salida.
  10. 10
    El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque incluye un sensor de temperatura en la trayectoria de flujo de agua y en donde el sistema de control se configura para dirigir de manera selectiva el flujo de refrigerante a través de la segunda conexión al primer condensador o de la tercera conexión al segundo condensador en respuesta a una señal de salida del sensor de temperatura.
  11. 11
    El sistema de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque el sistema de control se configura para drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador.
  12. 12
    El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el sistema de control se configura para drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador en respuesta a una diferencia entre una presión en el evaporador y la presión en el primer condensador o la segunda línea de salida.
  13. 13
    El sistema de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque comprende un sensor de temperatura dispuesto con respecto a la segunda línea de salida para detectar una temperatura ambiente a la segunda línea de salida, en donde el sensor de temperatura produce una señal al sistema de control que corresponde con la temperatura ambiente, y MX/E/2021/005351 en donde el sistema de control se configura para comparar la temperatura ambiente representada por la señal producida desde el sensor de temperatura hasta una temperatura predeterminada en la que la diferencia es suficiente para permitir que el refrigerante se drene desde el primer condensador o la segunda línea de salida hasta el evaporador y, si la temperatura ambiente representada por la señal es mayor que la temperatura predeterminada, para drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador.
  14. 14
    El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende una línea de drenaje de refrigerante entre el primer condensador y el evaporador, y una válvula en la línea de drenaje de refrigerante, en donde el sistema de control se encuentra en comunicación operativa con la válvula de línea de drenaje para abrir y cerrar de manera selectiva la válvula de línea de drenaje en respuesta a la comparación entre la temperatura ambiente representada por la señal producida desde el sensor de temperatura y la temperatura predeterminada.
  15. 15
    El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende un sensor de presión en la trayectoria de refrigerante en el evaporador que produce una señal al sistema de control que corresponde con la presión de refrigerante en el evaporador, MX/E/2021/005351 en donde el sistema de control se configura, si la temperatura ambiente representada por la señal desde el sensor de temperatura es mayor que la temperatura predeterminada, para comparar una presión de umbral con base en la temperatura ambiente representada por la señal desde el sensor de temperatura hasta la presión de refrigerante en el evaporador, y drenar el refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador si la comparación de la presión de umbral con la presión de refrigerante en el evaporador cumple un criterio predeterminado.
  16. 16
    Un sistema para acondicionar aire y para calentar agua caracterizado porque comprende:una trayectoria de refrigerante;un primer condensador en la trayectoria de refrigerante y dispuesto en una primera trayectoria de flujo de aire de modo que el primer condensador transfiera calor al aire en la primera trayectoria de flujo de aire desde el refrigerante que se mueve a través del primer condensador en la trayectoria de refrigerante;un segundo condensador en la trayectoria de refrigerante y que define una trayectoria de flujo de agua de modo que el segundo condensador transfiera calor al agua en la trayectoria de flujo de agua desde el refrigerante que se mueve a través del segundo condensador en la trayectoria de refrigerante;MX/E/2021/005351 un evaporador en la trayectoria de refrigerante y dispuesto en una segunda trayectoria de flujo de aire de modo que el aire en la segunda trayectoria de flujo de aire transfiera calor al refrigerante que se mueve a través del evaporador;un compresor en la trayectoria de refrigerante y configurado para mover el refrigerante en la trayectoria de refrigerante;una válvula de tres vias que comprende una primera conexión a una primera linea de salida en la trayectoria de refrigerante desde el compresor, una segunda conexión a una linea de entrada en la trayectoria de refrigerante al primer condensador y una tercera conexión a una linea de entrada en la trayectoria de refrigerante al segundo condensador;un puerto en la válvula de tres vias, que comprende una cuarta conexión distinta de cada una de la primera conexión, la segunda conexión y la tercera conexión, la cuarta conexión conectada a una trayectoria de desviación de refrigerante conectada a una entrada al compresor en la trayectoria de refrigerante donde dicha entrada está corriente abajo desde el evaporador con respecto a la trayectoria de refrigerante;una segunda linea de salida en la trayectoria de refrigerante desde el primer condensador hasta el evaporador, la segunda linea de salida tiene una válvula de expansión;MX/E/2021/005351 IMPI» INSTITUTO MEXICANO θ DE LA PROPIEDAD CD INDUSTRIAL una línea de drenaje de refrigerante desde la segunda línea de salida hasta el evaporador, corriente abajo desde la válvula de expansión con respecto a la trayectoria de refrigerante;un sensor dispuesto con respecto a la segunda línea de salida de modo que el sensor produce una señal que corresponde con la presión en la segunda línea de salida;y un sistema de control en comunicación operativa con el sensor, y la línea de drenaje de refrigerante para abrir y cerrar de manera selectiva la línea de drenaje de refrigerante, y la válvula de tres vías, MX/E/2021/005351 en donde el sistema de control se configura para controlar la abertura de la línea de drenaje de refrigerante en respuesta a la señal, y en donde el sistema de control se configura para abrir de manera selectiva el puerto en la válvula de tres vías en respuesta a la presión en la primera línea de salida.
  17. 17
    El sistema de control de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el sistema de control comprende una válvula de tres vías configurada de modo que la válvula de tres vías dirige de manera selectiva el refrigerante desde la primera conexión hasta la segunda conexión al primer condensador o a la tercera conexión al segundo condensador, y IMPI» INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL <ο una válvula en la linea de drenaje de refrigerante, y en donde el sistema de control se encuentra en comunicación MX/E/2021/005351 operativa con la válvula de línea de drenaje para abrir y cerrar de manera selectiva la válvula de línea de drenaje, en donde el sistema de control se configura para accionar la válvula de tres vías en al menos un primer estado y un segundo estado, en donde la válvula de tres vías, en el primer estado, dirige el refrigerante desde la primera conexión hasta la segunda conexión al primer condensador y, en el segundo estado, dirige el refrigerante desde la primera conexión hasta la tercera conexión al segundo condensador y no a la segunda conexión al primer condensador, y en donde el sistema de control se configura, tras el accionamiento de la válvula de tres vías en el segundo estado, para controlar la válvula de línea de drenaje para abrir la línea de drenaje, en respuesta a la presión en la segunda línea de salida como se representa por la señal.
  18. 18
    El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque un sensor de temperatura se configura para detectar una temperatura ambiente a la línea de salida, y en donde el sistema de control se configura para convertir la temperatura ambiente en una presión de refrigerante en la línea de salida.
  19. 19
    El sistema de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque además comprende un ventilador dispuesto con respecto al primer condensador para mover el aire en la primera trayectoria de flujo de aire a través del primer condensador, en donde el sistema de control se configura para mover la válvula de tres vías desde el primer estado hasta el segundo estado, y en donde, antes de mover la válvula de tres vías desde el primer estado hasta el segundo estado, el sistema de control determina, con base en una salida desde el sensor, si la presión de refrigerante en la segunda línea de salida se encuentra por encima de un umbral predeterminado, si la presión del refrigerante en la segunda línea de salida se encuentra por encima del umbral predeterminado, controla la válvula de tres vías para llevar a cabo la transición del primer estado al segundo estado, y controla la válvula de línea de drenaje para abrir la línea de drenaje, y si la presión del refrigerante en la segunda línea de salida se encuentra por debajo del umbral predeterminado, desactiva el ventilador al momento que acciona el compresor con la válvula de tres vías en el primer estado durante un periodo de tiempo antes de controlar la válvula de tres vías para llevar a cabo la transición desde el primer estado hasta el segundo estado y controlar la válvula de línea de drenaje para abrir la línea de drenaj e.
  20. 20
    El sistema de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque la válvula de expansión es una sola válvula. MX/E/2021/005351 IMPI» INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL <ο
  21. 21
    Un sistema para acondicionar aire y para calentar agua, caracterizado porque comprende:una trayectoria de refriqerante;un primer condensador en la trayectoria de refriqerante y dispuesto en una primera trayectoria de flujo de aire de modo que el primer condensador transfiera calor al aire en la primera trayectoria de flujo de aire desde el refriqerante que se mueve a través del primer condensador en la trayectoria de refriqerante;un sequndo condensador en la trayectoria de refriqerante y que define una trayectoria de flujo de aqua de modo que el sequndo condensador transfiera calor al aqua en la trayectoria de flujo de aqua desde el refriqerante que se mueve a través del sequndo condensador en la trayectoria de refriqerante;un evaporador en la trayectoria de refriqerante y dispuesto en una sequnda trayectoria de flujo de aire de modo que el aire en la sequnda trayectoria de flujo de aire transfiera calor al refriqerante que se mueve a través del evaporador;un compresor en la trayectoria de refriqerante y confiqurado para mover el refriqerante en la trayectoria de refriqerante;una válvula de tres vias que comprende una primera conexión a una linea de salida en la trayectoria de refriqerante desde el compresor, una sequnda conexión a una linea de entrada en la trayectoria de refriqerante al primer condensador y una tercera MX/E/2021/005351 IMPI» INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL <ο conexión a una línea de entrada en la trayectoria de refrigerante al segundo condensador;MX/E/2021/005351 un puerto en la válvula de tres vías, que comprende una cuarta conexión distinta de cada una de la primera conexión, la segunda conexión y la tercera conexión, la cuarta conexión conectada a una trayectoria de desviación de refrigerante conectada a una entrada al compresor en la trayectoria de refrigerante donde dicha entrada está corriente abajo desde el evaporador con respecto a la trayectoria de refrigerante;un sensor de temperatura dispuesto con respecto a la trayectoria de refrigerante para detectar una temperatura ambiente de aire a la trayectoria de salida;y un sistema de control en comunicación operativa con la trayectoria de refrigerante, la válvula de tres vías y el sensor de temperatura, y configurado para dirigir de manera selectiva el flujo de refrigerante desde la primera conexión, a través de la segunda conexión al primer condensador o a través de la tercera conexión al segundo condensador, y tras llevar a cabo la transición del flujo de refrigerante desde uno del primer condensador y el segundo condensador hasta el otro del primer condensador y el segundo condensador, controlar el flujo de refrigerante en la trayectoria de refrigerante en respuesta a la temperatura ambiente detectada por el sensor de temperatura, y IMPI» INSTITUTO MEXICANO DE LA PROPIEDAD INDUSTRIAL <ο abrir de manera selectiva el puerto en la válvula de tres vías en respuesta a la presión en la línea de salida en la MX/E/2021/005351 trayectoria de refrigerante desde el compresor.
Independent claims21