ES1235739U - THERMOELECTRIC SYSTEM FOR THE THERMAL CONDITIONING OF A VENTILATION PREMISES (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
SISTEMA TERMOELÉCTRICO PARA EL ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO DE UN THERMAL ELECTRICAL SYSTEM FOR THE THERMAL CONDITIONING OF A
LOCAL CON VENTILACIÓNLOCAL WITH VENTILATION
D E S C R I P C I Ó ND E S C R I P C I Ó N
SECTOR DE LA TÉCNICASECTOR OF THE TECHNIQUE
La presente invención se refiere al campo técnico de los sistemas de ventilación y acondicionamiento térmico de la industria de la construcción y, más específicamente, a los sistemas de aprovechamiento energético que tienen por objeto minimizar el impacto negativo que conlleva la necesaria ventilación de un espacio acondicionado térmicamente, cuando las condiciones exteriores son adversas.The present invention relates to the technical field of ventilation and thermal conditioning systems of the construction industry and, more specifically, to the systems of energy use that aim to minimize the negative impact that the necessary ventilation of a conditioned space entails thermally, when outside conditions are adverse.
Ante los cambios de temperatura exterior, la presente invención tiene por objetivo mantener la energía térmica del aire interior, que es la que proporciona la temperatura de confort, mediante un proceso continuado de cesión y recuperación de calor entre las distintas aberturas de entrada y salida del aire de ventilación de cualquier instalación.In view of the changes in outside temperature, the present invention aims to maintain the thermal energy of the indoor air, which is what provides the comfort temperature, by means of a continuous process of transfer and recovery of heat between the different inlet and outlet openings of the Ventilation air of any installation.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓNBACKGROUND OF THE INVENTION
La industria de la climatización y los sistemas de acondicionamiento térmico se encuentra actualmente en una constante evolución, que requiere equipos cada vez más eficientes y de menor consumo energético, empujada principalmente por motivos de respeto y conservación del medio ambiente.The air conditioning and thermal conditioning systems industry is currently in constant evolution, which requires more and more efficient equipment and lower energy consumption, driven mainly by respect and environmental conservation reasons.
En línea con la creciente conciencia medioambiental ciudadana, la tendencia en las legislaciones actuales es la que inevitablemente hace que los fabricantes exploren vías de aprovechamiento energético en búsqueda de la máxima eficiencia posible. Por tanto, el ahorro de energía en el acondicionamiento térmico de los edificios es un objetivo primordial por el beneficio económico que reporta a corto plazo y sobre todo por el beneficio medio ambiental a medio y largo plazo. In line with the growing citizen environmental awareness, the trend in current legislation is the one that inevitably causes manufacturers to explore ways of using energy in search of maximum possible efficiency. Therefore, energy savings in the thermal conditioning of buildings is a primary objective for the economic benefit that it reports in the short term and especially for the medium and long term environmental benefit.
Los edificios están mejorando significativamente su aislamiento térmico y como consecuencia de ello se están minimizando las pérdidas o ganancias por la transmitancia de su envolvente. El estado del arte ofrece multitud de soluciones de aislamiento de edificios que se acercan al ideal de consumo de energía nulo por pérdidas, pero es precisamente en este escenario donde la inevitable tasa higiénica del aire de ventilación, con sus inherentes pérdidas o ganancias de energía, pasa a ser un gasto energético de gran relevancia en cualquier instalación.The buildings are significantly improving their thermal insulation and as a result they are minimizing losses or gains from the transmittance of their envelope. The state of the art offers a multitude of building insulation solutions that approach the ideal of zero energy consumption due to losses, but it is precisely in this scenario that the inevitable hygienic rate of ventilation air, with its inherent energy losses or gains, It becomes an energy expenditure of great relevance in any installation.
El estado del arte contempla soluciones de transferencia de energía compuestas por combinaciones de dispositivos interiores y exteriores de transferencia de energía, ventiladores, sensores, circuitos de fluido refrigerante y bombas que gestionan la climatización de los edificios ejerciendo un control absoluto de los flujos de aire y refrigeración. El resultado es bueno en cuanto a confort, pero energéticamente su eficiencia no es ideal, ya que su funcionamiento también implica cierto gasto energético para el accionamiento de sus elementos como ventiladores o bombas.The state of the art contemplates energy transfer solutions composed of combinations of indoor and outdoor energy transfer devices, fans, sensors, coolant circuits and pumps that manage the air conditioning of buildings, exercising absolute control of air flows and refrigeration. The result is good in terms of comfort, but energy efficiency is not ideal, since its operation also implies some energy expenditure for the operation of its elements such as fans or pumps.
Ninguno de los sistemas conocidos resuelve eficientemente el impacto energético adverso que provoca la ventilación de un local térmicamente acondicionado.None of the known systems efficiently solve the adverse energy impact caused by the ventilation of a thermally conditioned room.
De acuerdo a todo lo anterior, se echa en falta en el estado del arte un sistema eficiente que solucione el gasto energético causado por la imprescindible ventilación y prevenir así que se altere la cantidad de energía del aire interior, que es la que proporciona las condiciones de confort térmico.According to all of the above, an efficient system is lacking in the state of the art that solves the energy expenditure caused by the essential ventilation and thus prevents the amount of indoor air energy, which is what provides the conditions of thermal comfort.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓNDESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención soluciona los problemas mencionados anteriormente con una configuración y disposición de elementos que resultan en un proceso continuado de cesión y recuperación de calor entre las distintas aberturas de entrada y salidas del aire de ventilación de un local, lo que mantiene las condiciones de energía en el interior inalteradas. The present invention solves the aforementioned problems with a configuration and arrangement of elements that result in a continuous process of transfer and recovery of heat between the different inlet and outlet openings of the ventilation air of a room, which maintains the energy conditions Inside unchanged.
Para ello, en un primer aspecto, la presente invención se refiere a un sistema termoeléctrico para acondicionar térmicamente un local, donde el local dispone de al menos una salida y una entrada de ventilación, que comprende:For this, in a first aspect, the present invention relates to a thermoelectric system for thermally conditioning a room, where the room has at least one outlet and one ventilation inlet, comprising:
- un dispositivo de transferencia energética dispuesto en cada una de las entradas y salidas de ventilación del local, donde cada uno de los dispositivos de transferencia energética comprende:- an energy transfer device arranged in each of the premises ventilation inlets and outlets, where each of the energy transfer devices comprises:
- una primera abertura, dispuesta en un primer extremo del dispositivo, configurada para estar en contacto con aire exterior al local;- a first opening, arranged at a first end of the device, configured to be in contact with air outside the premises;
- una compuerta, dispuesta a continuación de la primera abertura, configurada para controlar un caudal de ventilación que atraviesa el dispositivo;- a gate, arranged after the first opening, configured to control a ventilation flow through the device;
- un transductor termoeléctrico, dispuesto a continuación de la compuerta, configurado para transformar una energía térmica del caudal de ventilación que lo atraviesa, en energía eléctrica y viceversa; y- a thermoelectric transducer, arranged next to the gate, configured to transform a thermal energy from the ventilation flow through it, into electrical energy and vice versa; Y
- una segunda abertura, dispuesta en un segundo extremo del dispositivo a continuación del transductor termoeléctrico, configurada para estar en contacto con aire interior del local; y- a second opening, arranged at a second end of the device following the thermoelectric transducer, configured to be in contact with indoor air of the premises; Y
- un circuito cerrado eléctrico interconectado con todos los dispositivos de transferencia energética para distribuir la energía eléctrica producida en el transductor termoeléctrico;- an electric closed circuit interconnected with all energy transfer devices to distribute the electrical energy produced in the thermoelectric transducer;
donde la energía térmica que el transductor termoeléctrico transforma en energía eléctrica es resultado de la diferencia térmica entre el aire exterior y el aire interior del local, de manera que la distribución de dicha energía eléctrica entre los transductores termoeléctricos de los dispositivos de transferencia energética impide que el caudal de ventilación altere la energía térmica inicial del aire interior del local.where the thermal energy that the thermoelectric transducer transforms into electrical energy is a result of the thermal difference between the outside air and the indoor air of the premises, so that the distribution of said electrical energy between the thermoelectric transducers of the energy transfer devices prevents the ventilation flow alters the initial thermal energy of the indoor air of the room.
Ventajosamente la presente invención recupera la energía del aire que se expulsa en invierno procedente del interior y rechaza la energía del aire exterior que entra en verano en el espacio interior. Advantageously, the present invention recovers the energy of the air that is expelled in winter from the interior and rejects the energy of the outside air that enters the interior space in summer.
La presente invención contempla la posibilidad de disponer un filtro de contaminación atmosférica y de contaminación acústica en la primera abertura del dispositivo de transferencia energética. Así, ventajosamente, se atenúan o incluso eliminan los inconvenientes efectos de la contaminación atmosférica y acústica en el interior del local.The present invention contemplates the possibility of having an air pollution and noise pollution filter in the first opening of the energy transfer device. Thus, advantageously, the inconvenient effects of air and noise pollution inside the premises are attenuated or even eliminated.
De acuerdo a una de las realizaciones de la invención, el circuito cerrado eléctrico está formado por un conductor eléctrico en forma de anillo.According to one of the embodiments of the invention, the electric closed circuit is formed by a ring-shaped electric conductor.
Opcionalmente, en la presente invención se diferencia entre locales secos y locales húmedos. De acuerdo a dicha diferenciación, se contempla que al menos en una de las salidas de la ventilación de un local húmedo se disponga una campana extractora de humos, donde a su vez, uno de los dispositivos de transferencia energética se dispone en un conducto de ventilación que atraviesa el aire expulsado por dicha campana extractora de humos. Así, ventajosamente, el calor expulsado por el aire de ventilación que atraviesa la campana extractora de humos, es aprovechado por el sistema de la presente invención en invierno.Optionally, in the present invention it is differentiated between dry and wet premises. According to said differentiation, it is contemplated that at least one of the ventilation outlets of a humid room is provided with a fume hood, where in turn, one of the energy transfer devices is arranged in a ventilation duct which passes through the air expelled by said fume hood. Thus, advantageously, the heat expelled by the ventilation air that passes through the fume hood is taken advantage of by the system of the present invention in winter.
Adicionalmente, los dispositivos de transferencia energética dispuestos en las salidas de ventilación de locales húmedos, pueden disponer de un ventilador, configurado para extraer aire del interior hacia el exterior del local. Así, ventajosamente, se impide que el aire de este tipo de locales se trasvase a locales secos o limpios.Additionally, the energy transfer devices arranged in the ventilation outlets of damp rooms can have a fan, configured to extract air from the inside to the outside of the room. Thus, advantageously, the air of this type of premises is prevented from being transferred to dry or clean premises.
En una de las realizaciones de la presente invención, se añaden al sistema termoeléctrico unos medios de control y regulación configurados para controlar y regular el caudal de ventilación del local. Concretamente, de acuerdo a una realización específica, los medios de control y regulación comprenden: unos medios sensores para controlar la calidad del aire, como por ejemplo un detector de CO2 , y para detectar el ensuciamiento de los filtros, por ejemplo mediante un sensor configurado para obtener mediciones del ensuciamiento del filtro; un sensor de consumo de energía, configurado para obtener mediciones del consumo de energía del sistema; y unos actuadores en comunicación con los sensores anteriores, donde los actuadores controlan la activación del ventilador y el grado de apertura de la compuerta del dispositivo en función de las mediciones obtenidas por los sensores, para regular el caudal de ventilación. Además, de acuerdo a otra realización específica, también se contempla la posibilidad de añadir sensores adicionales a los medios de control y reguladores, específicamente un sensor de temperatura y un sensor de presión, en comunicación con los actuadores, donde los actuadores además tienen en cuenta las mediciones obtenidas por el sensor de temperatura y de presión para regular el caudal de ventilación.In one of the embodiments of the present invention, control and regulation means configured to control and regulate the ventilation flow of the premises are added to the thermoelectric system. Specifically, according to a specific embodiment, the control and regulation means comprise: sensor means for controlling air quality, such as a CO 2 detector, and for detecting filter fouling, for example by means of a sensor configured to obtain filter fouling measurements; a power consumption sensor, configured to obtain measurements of system power consumption; and actuators in communication with the previous sensors, where the actuators control the activation of the fan and the degree of opening of the gate of the device according to the measurements obtained by the sensors, to regulate the flow of ventilation. In addition, according to another embodiment specifically, the possibility of adding additional sensors to the control and regulating means, specifically a temperature sensor and a pressure sensor, is also contemplated, in communication with the actuators, where the actuators also take into account the measurements obtained by the sensor temperature and pressure to regulate the flow of ventilation.
La presente invención contempla básicamente dos escenarios que se detallan a continuación.The present invention basically contemplates two scenarios that are detailed below.
En un primer escenario, típico de verano, la energía térmica del aire exterior es mayor que la del aire interior del local, el transductor termoeléctrico de un primer dispositivo de transferencia energética, dispuesto en la entrada de ventilación del local, está configurado para transformar la diferencia de energía térmica en energía eléctrica, esta energía eléctrica es transportada por el circuito eléctrico cerrado hasta el dispositivo de transferencia energética dispuesto en la salida de ventilación del local, donde su transductor termoeléctrico está configurado para transformarla de nuevo en energía térmica, de forma que el caudal de ventilación arrastra dicha energía térmica al exterior del local, manteniéndose la energía térmica inicial del aire interior del local inalterada.In a first scenario, typical of summer, the thermal energy of the outside air is greater than that of the indoor air of the premises, the thermoelectric transducer of a first energy transfer device, arranged at the ventilation inlet of the premises, is configured to transform the Unlike thermal energy in electrical energy, this electrical energy is transported by the closed electrical circuit to the energy transfer device arranged at the ventilation outlet of the premises, where its thermoelectric transducer is configured to transform it back into thermal energy, so that The ventilation flow draws said thermal energy to the outside of the room, maintaining the initial thermal energy of the indoor air of the room unaltered.
Y en un segundo escenario, típico de invierno, la energía térmica del aire interior es mayor que la del aire exterior del local, el transductor termoeléctrico de un primer dispositivo de transferencia energética dispuesto en la salida de ventilación del local, está configurado para transformar la diferencia de energía térmica en energía eléctrica, esta energía eléctrica es transportada por el circuito eléctrico cerrado hasta el dispositivo de transferencia energética dispuesto en la entrada de ventilación del local, donde su transductor termoeléctrico está configurado para transformarla de nuevo en energía térmica, de forma que el caudal de ventilación arrastra dicha energía térmica al interior del local, manteniéndose la energía térmica inicial del aire interior del local inalterada.And in a second scenario, typical of winter, the thermal energy of the indoor air is greater than that of the outdoor air of the premises, the thermoelectric transducer of a first energy transfer device arranged in the ventilation outlet of the premises, is configured to transform the Unlike thermal energy in electrical energy, this electrical energy is transported by the closed electrical circuit to the energy transfer device arranged at the ventilation inlet of the premises, where its thermoelectric transducer is configured to transform it back into thermal energy, so that The ventilation flow draws said thermal energy into the room, maintaining the initial thermal energy of the indoor air of the room unaltered.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOSBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, se acompaña como parte integrante de dicha descripción tres dibujos en donde, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being made and in order to help a better understanding of the features of the invention, it is accompanied as part integrating said description three drawings where, for illustrative and non-limiting purposes, the following has been represented:
Figura 1.- Muestra un esquema de los componentes básicos del sistema de la presente invención, concretamente un número ilimitado de dispositivos de transferencia de energía; un circuito eléctrico cerrado que los une con un conductor que transporta la energía térmica en forma de energía eléctrica; y un módulo de complementos de control y regulación. Figure 1.- Shows a diagram of the basic components of the system of the present invention, specifically an unlimited number of energy transfer devices; a closed electrical circuit that links them with a conductor that transports thermal energy in the form of electrical energy; and a module of control and regulation complements.
Figura 2.- Muestra un dispositivo de transferencia energética de una de las realizaciones de la invención, el cual comprende: una entrada/salida del aire exterior; un filtro contra la contaminación atmosférica; una compuerta de regulación del caudal; un transductor termoeléctrico con una gran superficie de intercambio con el aire; y una entrada/salida de aire del interior. Figure 2.- Shows an energy transfer device of one of the embodiments of the invention, which comprises: an outside air inlet / outlet; a filter against air pollution; a flow regulation gate; a thermoelectric transducer with a large air exchange surface; and an interior air inlet / outlet.
Figura 3.- Muestra un ejemplo de aplicación en el que se representa esquemáticamente una vivienda con tres dormitorios, un cuarto de estar-comedor, una cocina y dos cuartos de baño. Sobre esta planta se representa simbólicamente el sistema de la presente invención con correspondientes dispositivos de transferencia energética y las flechas que indican la diversidad de movimientos del aire de ventilación. Además se detalla un dispositivo de transferencia específico de locales húmedos con la restricción de que dicho dispositivo no admite la entrada del aire exterior al interior, evitando que su contaminación afecte al resto de habitaciones. Figure 3.- It shows an application example in which a house with three bedrooms, a living room, a kitchen and two bathrooms is schematically represented. On this plant the system of the present invention is symbolically represented with corresponding energy transfer devices and the arrows indicating the diversity of movements of the ventilation air. In addition, a specific device for the transfer of humid rooms is detailed with the restriction that said device does not admit the entry of outside air into the interior, preventing its contamination from affecting the rest of the rooms.
A continuación se proporciona una lista de los distintos elementos representados en las figuras que integran la invención:Below is a list of the different elements represented in the figures that make up the invention:
1. Dispositivo de transferencia energética.1. Energy transfer device.
2. Circuito cerrado eléctrico portador de energía.2. Electric closed circuit carrier of energy.
3. Conjunto de complementos de control y regulación.3. Control and regulation complement set.
4. Abertura del dispositivo de transferencia en contacto con el aire exterior.4. Opening of the transfer device in contact with the outside air.
5. Filtro contra contaminación atmosférica. 5. Air pollution filter.
6. Compuerta de regulación del caudal de aire pasante.6. Gate for regulating the through air flow.
7. Transductor termoeléctrico con gran superficie de intercambio con aire para captar o disipar el calor.7. Thermoelectric transducer with large exchange surface with air to capture or dissipate heat.
8. Abertura del dispositivo de transferencia en contacto con el aire interior.8. Opening of the transfer device in contact with the indoor air.
9. Variante de dispositivo de transferencia energética específico para locales húmedos. 9. Variant of specific energy transfer device for wet rooms.
10. Estar-comedor.10. Living room.
11. Dormitorio.11. Bedroom.
12. Cocina.12. Kitchen.
13. Baño.13. Bath.
14. Ventilador.14. Fan.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓNDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
La presente invención divulga un sistema termoeléctrico para el acondicionamiento térmico de un local ventilado, el cual reduce el gasto energético causado por dicha ventilación manteniendo la energía térmica del aire interior, que es la que proporciona la temperatura de confort.The present invention discloses a thermoelectric system for the thermal conditioning of a ventilated room, which reduces the energy expenditure caused by said ventilation while maintaining the thermal energy of the indoor air, which is what provides the comfort temperature.
Las condiciones iniciales del local se asume que son que el local está acondicionado térmicamente, es decir, tiene unas condiciones de temperatura que son resultado de la cantidad de energía que contiene el aire interior, y el local tiene algún tipo de ventilación, ya sea natural, mecánica o híbrida. Por ello, el acondicionamiento térmico que realiza la presente invención consiste en el mantenimiento de la energía del aire interior de local y, por tanto, de las condiciones de confort iniciales.The initial conditions of the premises are assumed to be that the premises are thermally conditioned, that is, it has temperature conditions that are the result of the amount of energy contained in the indoor air, and the premises have some type of ventilation, whether natural , mechanical or hybrid. Therefore, the thermal conditioning carried out by the present invention consists in the maintenance of the energy of the indoor air of the premises and, therefore, of the initial comfort conditions.
El sistema de la presente invención provoca un proceso continuado de cesión y recuperación de calor, entre las distintas aberturas de entrada y salida del aire de ventilación, que resulta en el mantenimiento de las condiciones de energía en el interior basado principalmente en el principio de conservación de la energía y el efecto Thomson. The system of the present invention causes a continuous process of transfer and recovery of heat, between the different openings of entry and exit of the ventilation air, which results in the maintenance of the energy conditions in the interior based mainly on the conservation principle of energy and the Thomson effect.
En la figura 1 se representa un esquema completo de una de las realizaciones en el que pueden verse las tres partes principales que comprende la presente invención:A complete diagram of one of the embodiments in which the three main parts comprising the present invention can be seen is shown in Figure 1:
- una pluralidad de dispositivos de transferencia energética 1: se dispone un dispositivo de transferencia energética 1 en cada una de las entradas y salidas de ventilación que tenga el local (por local se hace referencia a una vivienda, oficina o en general cualquier local habitable). La figura 2 representa uno de dichos dispositivos de transferencia energética 1, el cual comprende: una primera abertura 4 en contacto con el aire exterior; un filtro 5 para retener la contaminación atmosférica; una compuerta 6 para controlar el caudal de aire que deja pasar; un transductor termoeléctrico 7, con un formato que presenta una gran superficie de intercambio energético con el aire que lo atraviesa, para disipar o captar calor; una segunda abertura 8 en contacto con el aire interior. Se contempla una variante de este dispositivo que incluya además un ventilador 14 para asegurar un caudal de aire determinado. También se prevé que los dispositivos de transferencia contengan un atenuador acústico para ambientes exteriores ruidosos.- a plurality of energy transfer devices 1: an energy transfer device 1 is disposed in each of the ventilation entrances and exits that the premises have (by reference it refers to a dwelling, office or in general any habitable premises) . Figure 2 represents one of said energy transfer devices 1, which comprises: a first opening 4 in contact with the outside air; a filter 5 to retain air pollution; a gate 6 to control the flow of air that it lets through; a thermoelectric transducer 7, with a format that has a large area of energy exchange with the air that passes through it, to dissipate or capture heat; a second opening 8 in contact with the indoor air. A variant of this device is contemplated which also includes a fan 14 to ensure a certain air flow. Transfer devices are also expected to contain an acoustic attenuator for noisy outdoor environments.
- Un circuito eléctrico cerrado 2, interconectado con todos los dispositivos de transferencia energética 1 del sistema, por ejemplo en forma de anillo dentro de una canalización ex profeso. El circuito eléctrico cerrado está configurado para transportar energía eléctrica, mediante un conductor eléctrico, entre los dispositivos de transferencia energética interconectados.- A closed electrical circuit 2, interconnected with all the energy transfer devices 1 of the system, for example in the form of a ring within an ex-professed pipeline. The closed electrical circuit is configured to transport electrical energy, by means of an electrical conductor, between the interconnected energy transfer devices.
- Unos medios de control y regulación 3, configurados para mantener una calidad del aire interior y ahorrar la mayor energía convencional posible para el acondicionamiento térmico. En una de las realizaciones de la invención, los medios de control y regulación comprenden unos sensores específicos de calidad del aire, los cuales están en comunicación con unos actuantes que determinan la apertura/cierre y encendido/apagado de compuertas y ventiladores de los locales húmedos, en función de las medidas obtenidas por dichos sensores. En una realización de la invención, los medios de control y regulación comprenden unos sensores de temperatura y de presión para optimizar el control energético, incluyendo el aprovechamiento gratuito del frio y calor exteriores. Los sensores de temperatura y de presión están en comunicación con unos actuantes que determinan la apertura/cierre y el encendido/apagado de compuertas y ventiladores de los locales húmedos, en función de las medidas obtenidas por dichos sensores. - Control and regulation means 3, configured to maintain indoor air quality and save as much conventional energy as possible for thermal conditioning. In one of the embodiments of the invention, the control and regulation means comprise specific air quality sensors, which are in communication with actuators that determine the opening / closing and switching on / off of dampers and fans of damp rooms. , depending on the measurements obtained by said sensors. In one embodiment of the invention, the control and regulation means comprise temperature and pressure sensors to optimize energy control, including the free use of external cold and heat. The temperature and pressure sensors are in communication with actuators that determine the opening / closing and switching on / off of dampers and fans in damp rooms, depending on the measurements obtained by said sensors.
Los medios de control y regulación maximizan los beneficios del sistema de la presente invención adaptando el caudal de ventilación a las condiciones de cada momento. Por ejemplo, en un día de invierno en el que la temperatura exterior sea, en algún momento, superior a la de confort (detectado por el diferencial de los sensores de temperatura) y con ventilación cruzada natural (detectado por el diferencial de los sensores de presión) provoca que se abran a tope las compuertas de los dispositivos de transferencia energética para aprovechar el calor gratuito exterior. Además, en el supuesto de que ese día fuera de calma, sin ventilación cruzada natural, los medios de regulación y control ordenarían la conexión del ventilador (en el caso de que se haya dispuesto un ventilador en los dispositivos de transferencia energética) para forzar el movimiento del aire.The control and regulation means maximize the benefits of the system of the present invention by adapting the ventilation flow to the conditions of each moment. For example, on a winter day when the outside temperature is, at some point, higher than that of comfort (detected by the temperature sensor differential) and with natural cross ventilation (detected by the sensor differential of the pressure) causes the doors of the energy transfer devices to open fully to take advantage of the free outdoor heat. In addition, in the event that that day was calm, without natural cross ventilation, the regulation and control means would order the connection of the fan (in the event that a fan has been arranged in the energy transfer devices) to force the air movement
Análogamente, en el caso de los días de verano, en los que la temperatura interior sea superior a la de confort, en caso de que en algún instante el aire exterior posea una temperatura menor que la interior, las compuertas de los dispositivos de transferencia energética se abrirían a tope para conseguir por este procedimiento una refrigeración gratuita.Similarly, in the case of summer days, when the indoor temperature is higher than that of comfort, in case at any time the outside air has a lower temperature than the interior, the gates of the energy transfer devices they would open to the fullest to get free cooling through this procedure.
El funcionamiento del sistema conserva ventajosamente la energía del aire interior del local, que es la que proporciona la temperatura de confort inicial, al mismo tiempo que la ventilación del local renueva el aire interior con aire exterior. Evidentemente, el cambio sin más de aire interior por aire exterior implicaría una variación en la energía interior (salvo la situación excepcional en que interior y exterior se encuentren exactamente a la misma temperatura) que es precisamente la que evita la presente invención.The operation of the system advantageously conserves the energy of the indoor air of the room, which is what provides the initial comfort temperature, at the same time that the ventilation of the room renews the indoor air with outside air. Obviously, the exchange of indoor air for outdoor air would imply a variation in indoor energy (except for the exceptional situation in which indoor and outdoor are at exactly the same temperature) which is precisely what avoids the present invention.
Para evitar esa variación de energía o, lo que es lo mismo, para conservar la energía del aire interior, la presente invención contempla dos posibles situaciones: que la temperatura exterior sea superior a la temperatura interior (típica situación de verano) o que la temperatura exterior sea inferior a la temperatura interior (típica situación de invierno).To avoid this variation of energy or, what is the same, to conserve indoor air energy, the present invention contemplates two possible situations: that the outside temperature is higher than the indoor temperature (typical summer situation) or that the temperature outside is lower than the inside temperature (typical winter situation).
En la situación de verano (temperatura exterior superior a la interior), el funcionamiento de la presente invención comprende el acceso de aire caliente al interior del local a través de los dispositivos de transferencia energética 1. El aire caliente, al penetrar en dicho dispositivo de transferencia energética 1, cede su calor al transductor termoeléctrico 7. El calor transportado por el aire caliente, al ser cedido al transductor termoeléctrico, se transforma en energía eléctrica por el efecto Thomson, debido a la diferencia entre la temperatura exterior y la temperatura interior que acusa el propio transductor. Esta energía eléctrica es transportada por el conductor eléctrico del circuito eléctrico cerrado a un segundo transductor termoeléctrico 7 de un segundo dispositivo de transferencia energética 1 por el que sale el aire de ventilación que ha entrado previamente. En este segundo transductor, la energía eléctrica recibida se convierte en calor que es arrastrado por el aire de ventilación al exterior del local. De esta manera, la indeseable energía térmica no ha entrado en el espacio interior. Ha sido captada en el mismo momento de la admisión, se ha transportado por el conductor eléctrico y ha sido devuelta en el aire de expulsión.In the summer situation (outside temperature higher than the inside), the operation of the present invention comprises the access of hot air to the interior of the room through the energy transfer devices 1. The hot air, when penetrating into said device of energy transfer 1, yields its heat to the thermoelectric transducer 7. The Heat transported by hot air, when transferred to the thermoelectric transducer, is transformed into electrical energy by the Thomson effect, due to the difference between the outside temperature and the inside temperature that the transducer itself accuses. This electrical energy is transported by the electrical conductor of the closed electrical circuit to a second thermoelectric transducer 7 of a second energy transfer device 1 through which the previously entered ventilation air exits. In this second transducer, the electrical energy received is converted into heat that is carried by the ventilation air outside the premises. In this way, the undesirable thermal energy has not entered the interior space. It has been captured at the same time of admission, has been transported by the electric conductor and has been returned in the expulsion air.
En la situación de invierno (temperatura exterior inferior a la interior) el funcionamiento de la presente invención sigue el mismo proceso explicado anteriormente para la situación de verano, pero con la diferencia de que ahora el calor excedente en lugar de expulsarlo interesa mantenerlo. Así, al salir el aire caliente del interior del local hacia el exterior (como se explicó anteriormente, cada una de las salidas y entradas de ventilación lleva instalado un dispositivo de transferencia energética), cede el calor al transductor termoeléctrico 7 del dispositivo de transferencia energética instalado en la salida. Este calor se transforma en energía eléctrica por el efecto Thomson, tal cual se ha explicado en la situación de verano, y se transporta a un segundo transductor termoeléctrico de otro dispositivo de transferencia energético instalado en una entrada de ventilación, de manera que el calor será cedido nuevamente al aire de ventilación que entra en el local para compensar la diferencia de temperatura. Por tanto, la deseable energía térmica interior no se ha expulsado con el aire de ventilación al espacio exterior, sino que ha sido captada en el mismo momento de la expulsión, se ha transportado por el conductor eléctrico y ha sido devuelta en el aire de admisión a través del transductor termoeléctrico del dispositivo de transferencia energético instalado en la entrada.In the winter situation (outside temperature below the inside) the operation of the present invention follows the same process explained above for the summer situation, but with the difference that now the excess heat instead of expelling it is of interest to maintain it. Thus, when the hot air from inside the premises goes out (as explained above, each of the ventilation outlets and inlets has an energy transfer device installed), the heat transfers to the thermoelectric transducer 7 of the energy transfer device installed at the exit. This heat is transformed into electrical energy by the Thomson effect, as explained in the summer situation, and is transported to a second thermoelectric transducer of another energy transfer device installed in a ventilation inlet, so that the heat will be ceded again to the ventilation air entering the premises to compensate for the temperature difference. Therefore, the desirable internal thermal energy has not been expelled with the ventilation air into the outer space, but has been captured at the same time of expulsion, has been transported by the electric conductor and has been returned in the intake air through the thermoelectric transducer of the energy transfer device installed at the entrance.
De acuerdo a los dos escenarios descritos arriba, queda claro que la función como captador o como disipador de calor del transductor termoeléctrico de un dispositivo de transferencia energética de la presente invención, lo determina el diferencial de temperaturas entre el interior y el exterior, así como la dirección del aire de ventilación, sea de admisión o de expulsión. According to the two scenarios described above, it is clear that the function as a collector or as a heat sink of the thermoelectric transducer of an energy transfer device of the present invention, is determined by the temperature differential between inside and outside, as well as the direction of the ventilation air, be it admission or expulsion.
Como cualquier transformación física, su eficiencia está determinada fundamentalmente por el rendimiento de los reiterados transductores termoeléctricos. Conseguir el 100% de rendimiento implicaría un consumo de energía nulo a efectos de la ventilación.Like any physical transformation, its efficiency is determined primarily by the performance of repeated thermoelectric transducers. Achieving 100% performance would imply zero energy consumption for the purpose of ventilation.
El sistema termoeléctrico para acondicionamiento térmico de un local con ventilación, es compatible con cualquier tipo de ventilación, sea natural, mecánica o híbrida. Tampoco tiene ninguna contraindicación en el caso de concentrar las salidas del aire de ventilación a través de un único dispositivo de extracción mecánica del aire viciado, de manera que el mismo aire de ventilación sea el que entre por los locales más limpios o secos y se extraiga por los más contaminados o húmedos. Incluso, en una de las realizaciones de la invención se aprovecha el calor del aire canalizado a través de las campanas extractoras o cualquier otro elemento que expulse aire al exterior.The thermoelectric system for thermal conditioning of a room with ventilation is compatible with any type of ventilation, be it natural, mechanical or hybrid. Nor does it have any contraindication in the case of concentrating the ventilation air outlets through a single mechanical extraction device of the stale air, so that the same ventilation air is the one that enters through the cleanest or driest premises and is extracted for the most contaminated or wet. In one of the embodiments of the invention, the heat of the channeled air through the extractor hoods or any other element that expels air to the outside is used.
El sistema de la presente invención también es susceptible del aprovechamiento de calor y frío gratuitos del aire exterior, bien a través de una ventilación cruzada natural o en su defecto con apoyo mecánico. En estos casos habría que deshabilitar el transvase energético entre dispositivos de entrada y salida del aire.The system of the present invention is also susceptible to the use of free heat and cold from outside air, either through natural cross ventilation or, failing that, with mechanical support. In these cases, energy transfer between air inlet and outlet devices should be disabled.
Ejemplos de aplicación de la invenciónExamples of application of the invention
La presente invención resulta especialmente ventajosa en el sector residencial, pero es aplicable igualmente en el sector terciario y en general a cualquier instalación en la que ventilación suponga un impacto energético adverso en el acondicionamiento térmico de dicha instalación.The present invention is especially advantageous in the residential sector, but it is equally applicable in the tertiary sector and in general to any installation where ventilation has an adverse energy impact on the thermal conditioning of said installation.
La figura 3 representa la aplicación concreta del sistema de la invención en una vivienda, donde resulta de gran utilidad por su simplicidad material con prestaciones tendentes al edificio de "consumo de energía casi nulo” ; por su versatilidad a la hora de adaptarse a cualquier diseño; por su gestión totalmente personalizada y al tiempo compatible con sistemas colectivos de evacuación del aire de extracción; y por su implementación tanto en obra nueva como en reformas o en rehabilitaciones. Figure 3 represents the concrete application of the system of the invention in a house, where it is very useful for its material simplicity with benefits tending to the "almost zero energy consumption"building; for its versatility when adapting to any design ; for its fully personalized management and at the same time compatible with collective exhaust air evacuation systems; and for its implementation in both new construction and renovations or renovations.
En el ejemplo de dicha figura 3 representa una vivienda común con diferentes estancias, entre las que se incluye, una sala de estar 10, tres dormitorios 11, una cocina 12 y dos baños 13. T odas las estancias reciben ventilación (directamente desde el exterior o a través de otra estancia), donde el aire de ventilación entra y sale de la vivienda por un número limitado de entrada y salidas en las que se ha dispuesto un dispositivo de transferencia energética 1.In the example of said figure 3, it represents a common dwelling with different rooms, including a living room 10, three bedrooms 11, a kitchen 12 and two bathrooms 13. All rooms receive ventilation (directly from outside) or through another room), where the ventilation air enters and leaves the house for a limited number of entry and exits in which an energy transfer device 1 has been arranged.
El ejemplo de la figura 3 contempla una distinción entre las estancias, dicha distinción diferencia las estancias secas (sala de estar y dormitorios) de las estancias húmedas o polucionadas (baños y cocina). Se añade así una restricción al flujo de aire de ventilación para que éste no pueda dirigirse de un local húmedo hacia un local seco. Esta restricción implica por tanto que los locales húmedos (baños y cocina en este caso) sean estancias por las que se expulse el aire directamente al exterior o estén comunicados con otras estancias húmedas que expulsen el aire directamente al exterior. La solución técnica de la presente invención, de acuerdo a una realización particular, comprende disponer un único dispositivo de transferencia energética 9 del tamaño apropiado para canalizar el aire de expulsión de todos los locales húmedos de la vivienda (baños 13 y cocina 12). Los conductos necesarios para comunicar las estancias húmedas es prácticamente el único requisito a tener en cuenta en la fase constructiva de la vivienda, ya que el circuito que une los dispositivos de transferencia será exclusivamente eléctrico de escasa o nula repercusión constructiva.The example in Figure 3 contemplates a distinction between rooms, this distinction differentiates dry rooms (living room and bedrooms) from wet or polluted rooms (bathrooms and kitchen). A restriction is thus added to the flow of ventilation air so that it cannot be directed from a humid room to a dry place. This restriction therefore implies that damp rooms (bathrooms and kitchen in this case) are rooms through which the air is expelled directly to the outside or are connected to other wet rooms that expel the air directly to the outside. The technical solution of the present invention, according to a particular embodiment, comprises providing a single energy transfer device 9 of the appropriate size to channel the expulsion air from all the damp rooms of the house (bathrooms 13 and kitchen 12). The conduits necessary to communicate the wet rooms is practically the only requirement to take into account in the construction phase of the house, since the circuit linking the transfer devices will be exclusively electrical with little or no constructive impact.
El dispositivo de transferencia energética 9 es una variación del dispositivo de transferencia energética 1 representado en la figura 2, en el que se añade únicamente un ventilador 14 para extraer el aire de ventilación, con lo que además de asegurar una depresión respecto a los locales secos o limpios, también puede utilizarse cuando se produzcan situaciones meteorológicas que impidan o dificulten la ventilación cruzada natural.The energy transfer device 9 is a variation of the energy transfer device 1 shown in Figure 2 , in which only one fan 14 is added to extract the ventilation air, thereby ensuring a depression with respect to dry places or clean, it can also be used when meteorological situations occur that prevent or hinder natural cross ventilation.
En una realización de la invención, el dispositivo de transferencia energética instalado en la cocina, se dispone en la campana extractora de humos, de manera que al extraer en aire por ella permite, en la situación de invierno, el aprovechamiento del calor que canaliza la campana. In one embodiment of the invention, the energy transfer device installed in the kitchen is arranged in the fume hood, so that when it is extracted by air, it allows, in the winter situation, the use of the heat that channels the Bell.
La aplicación del sistema de la presente invención para viviendas es completamente extensible a un establecimiento comercial, en el que también fuese deseable que, en los locales más contaminados, sus dispositivos de transferencia trabajaran exclusivamente expulsando aire de ventilación al exterior. El resto de dispositivos de transferencia energética deberían emplazarse en las fachadas, si bien en este tipo de locales pueden darse situaciones complejas que exijan canalizar las entradas y salidas de aire a través de conductos.The application of the system of the present invention for homes is fully extensible to a commercial establishment, in which it would also be desirable that, in the most polluted premises, their transfer devices work exclusively by expelling outside ventilation air. The rest of the energy transfer devices should be located on the facades, although in this type of premises there may be complex situations that require channeling the air inlets and outlets through ducts.
De forma análoga a lo anterior, la aplicación del sistema de la presente invención en unas oficinas sigue los mismos criterios, dado que la ventilación de despachos es equivalente a la ventilación de habitaciones de viviendas. En todo caso se sigue priorizando la extracción del aire por los locales de servicio con los dispositivos apropiados, y el libre movimiento del aire entre despachos y en general entre el resto de espacios de trabajo limpios, todo ello a través de los dispositivos de transferencia distribuidos adecuadamente. Similarly to the above, the application of the system of the present invention in offices follows the same criteria, since office ventilation is equivalent to the ventilation of residential rooms. In any case, the extraction of air by the service premises with the appropriate devices is still prioritized, and the free movement of air between offices and in general between the rest of the clean workspaces, all through the distributed transfer devices adequately.
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES201931240U ES1235739Y (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | THERMOELECTRIC SYSTEM FOR THE THERMAL CONDITIONING OF A VENTILATION PREMISES |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES201931240U ES1235739Y (en) | 2018-11-21 | 2018-11-21 | THERMOELECTRIC SYSTEM FOR THE THERMAL CONDITIONING OF A VENTILATION PREMISES |
Publications (2)
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| ES1235739Y ES1235739Y (en) | 2020-01-02 |
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ID=68084074
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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|---|---|
| ES (1) | ES1235739Y (en) |
-
2018
- 2018-11-21 ES ES201931240U patent/ES1235739Y/en active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1235739Y (en) | 2020-01-02 |
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