ES1289224U

ES1289224U - Multiplicador de eficiencia para unidad exterior de maquinas de calor de ciclo carnot

Info

Publication number: ES1289224U
Application number: ES202230433U
Authority: ES
Inventors: Salinas Manuel Jose Paz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2022-03-16
Filing date: 2022-03-16
Publication date: 2022-04-11
Anticipated expiration: 2032-03-16
Also published as: ES1289224Y

Abstract

Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot, del tipo de máquinas que comprenden una unidad exterior (20), una unidad interior, un circuito de circulación de gas portador de calor, un compresor y válvulas de expansión y circulación, caracterizado por que comprende unos reflejadores de luz (3, 4) dispuestos en haces de luz solar (5) reflejada hacia la unidad exterior (20).

Description

DESCRIPCIÓN

MULTIPLICADOR DE EFICIENCIA PARA UNIDAD EXTERIOR DE MÁQUINAS DE CALOR

DE CICLO CARNOT

OBJETO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un multiplicador de eficiencia para unidad exterior de máquinas de calor de ciclo Carnot, de las utilizables para climatización mediante aerotermia o acondicionamiento de aire.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Se conocen unas máquinas de producción de frío o calor llamadas máquinas de Carnot, que comprenden una unidad exterior, una unidad interior, un circuito de circulación de gas portador de calor, un compresor y válvulas de expansión y circulación, donde mediante el compresor se eleva la presión y temperatura del gas, mediante la válvula de expansión se produce la expansión y enfriamiento del gas, disponiendo en la unidad interior y en la unidad exterior intercambiadores de calor por cuyos primarios circula el gas enfriado o calentado y por cuyos secundarios circulan sendos flujos de aire generados por turbinas o ventiladores para extraer calor o frío del gas en las unidades interior y exterior a conveniencia (en ciclos de gas calentado en la unidad interior en estaciones frías, pudiendo opcionalmente invertir el ciclo o flujo para dirigir gas enfriado por la unidad interior en estaciones calurosas). De esta manera, gracias al trabajo realizado por el compresor, es posible conseguir un salto térmico suficiente antes de la entrada en la unidad exterior o interior, según funcionamiento, para que la temperatura en el intercambiador correspondiente en comparación con la temperatura ambiente circundante permita el intercambio de calor con dicho ambiente circundante haciendo pasar un flujo de aire por el intercambiador, por lo que se consigue acondicionar el ambiente interior con frio o con calor. Es lo que se llama aerotermia.

En la definición convencional de los componentes de máquinas de Carnot, como es sabido, una de las unidades funciona por tanto como evaporador (absorbe calor) otra como condensador (cede calor), el compresor consume electricidad para el aumento de presión y temperatura y la válvula de expansión libera presión para volver a convertir en gas al líquido refrigerante. En algunas versiones, la unidad interior y la exterior pueden funcionar invertiblemente como condensador o como evaporador, sirviendo para aportar en la unidad interior frio o calor, lo que comercialmente se conoce como “bomba de calor”.

Una utilización muy favorable en la actualidad consiste en aprovechar el calor o frio generado en la unidad interior para enfriar, pero sobre todo para calentar agua de un circuito embebido por el suelo (suelo radiante). Es muy eficiente porque con poco calentamiento o enfriamiento del agua se obtiene la puesta en temperatura adecuada del suelo y el primer metro y medio o dos metros de altura, a diferencia de los radiadores o convectores clásicos, donde el calor sobre todo tiende a subir. Esto, es, con el calentamiento del suelo el llenado de calor se hace de abajo a arriba, siendo la parte de abajo la habitable, al revés que en el caso de radiadores o convectores.

Este funcionamiento, siendo satisfactorio, podría ser potenciado con aprovechamiento de energía adicional, lo que se consigue con el multiplicador de eficiencia de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

El multiplicador de eficiencia para unidad exterior de máquinas de calor de ciclo Carnot de la invención, se aplica a máquinas del tipo que comprenden una unidad exterior, una unidad interior, un circuito de circulación de gas portador de calor, un compresor y válvulas de expansión y circulación, donde mediante el compresor se eleva la presión y temperatura del gas, mediante la válvula de expansión se produce la expansión y enfriamiento del gas, disponiendo en la unidad interior y en la unidad exterior intercambiadores de calor por cuyos primarios circula el gas enfriado o calentado y por cuyos secundarios circulan sendos flujos de aire generados por turbinas o ventiladores para extraer calor o frío del gas en las unidades interior y exterior a conveniencia, y de acuerdo con la invención comprende unos reflejadores de luz (espejos) dispuestos en haces de luz solar reflejada hacia la unidad exterior (entendiendo como tal, que están orientados para reflejar la luz solar hacia dicha unidad exterior)

De este modo se consigue hacer incidir energía calorífica, en forma de radiación solar reflejada, hacia la unidad exterior, por lo que, en ciclos de funcionamiento donde se extrae frío del interior para calentar el gas en la unidad exterior, el calor procedente de la radiación solar reflejada por un lado eleva la temperatura en el entorno e interior de la carcasa de la unidad exterior, y por tanto en el propio intercambiador, y por otro lado también eleva la temperatura del flujo de aire que pasa por el intercambiador de la unidad exterior, aumentando la diferencia de temperatura con respecto a la del gas enfriado, y por tanto aumentando el rendimiento al aumentar el salto térmico.

En términos de rendimiento, si utilizamos el COP (coeficiente de rendimiento), la energía que gastamos para mover los paneles solares es mínima (200 watios día por ejemplo) y la energía que aportamos mediante radiación de luz solar a la máquina es de miles de watios día. Eso hace reducir el consumo de la máquina, que sigue aportando calor a la vivienda consumiendo mucho menos. Eso da un COP>=10 donde conseguimos multiplicar la eficiencia.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

La figura 1.-Muestra una vista esquemática de una realización del multiplicador de la invención, donde se disponen dos primeros reflejadores de luz montados en sendos seguidores solares de un eje, adyacentes a la unidad exterior para reflejar directamente la luz solar sobre la misma.

La figura 2.-Muestra una vista esquemática de una realización del multiplicador de la invención, donde se disponen dos primeros reflejadores de luz montados en sendos seguidores solares de un eje, adyacentes a la unidad exterior para reflejar directamente la luz solar sobre la misma y otro segundo reflejador solar, distanciado y montado en un segundo seguidor solar de dos ejes, para reflejar la luz solar sobre los primeros reflejadores o directamente sobre la unidad exterior. En esta realización también se dispone un pozo canadiense con salida de aire atemperado en la entrada de aire aspirado de la unidad exterior, para aprovechar la geotermia en la invención.

La figura 3.- Muestra una vista similar a la de la figura 2, pero con un solo primer reflejador o espejo superior, donde también hay un segundo reflejador solar, distanciado y montado en un segundo seguidor solar de dos ejes, y donde se dispone una cubierta en forma de toldo para tapar la unidad exterior y evitar que reciba luz solar en caso de estaciones calurosas

REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN

El multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot, se utiliza en máquinas del tipo que comprenden una unidad exterior (20), una unidad interior, un circuito de circulación de gas portador de calor, un compresor y válvulas de expansión y circulación, y de acuerdo con la invención comprende unos espejos reflejadores de luz (3, 4) dispuestos en haces de luz solar (5) reflejada hacia la unidad exterior (20).

Principalmente la invención ha previsto la disposición de unos primeros reflejadores de luz (3) , que se encuentran dispuestos adyacentes a la unidad exterior (20) para reflejar directamente hacia la misma la luz solar. Dichos primeros reflejadores de luz (3) se encuentran preferentemente montados en primeros seguidores solares (30), para permitir en todo momento dirigir la luz solar reflejada directamente sobre la unidad exterior. Entre estos primeros reflejadores, puede apreciarse un primer reflejador de luz (3) dispuesto superiormente (en las figs. 1, 2 y 3) y/o un primer reflejador de la luz (3) dispuesto lateralmente (solo en la fig. 1).

Idealmente, los primeros seguidores solares (30) comprenden un eje de orientación (31) ya que al estar adyacentes a la unidad exterior (20), solo sería necesario realizar una orientación.

Para evitar molestias a las personas circundantes, se prefiere la disposición de los primeros seguidores solares (30) (y por tanto de los primeros reflejadores de luz (3)) como máximo a dos metros de altura.

Adicionalmente se ha previsto la posible disposición de unos segundos reflejadores de luz (4) (ver figs. 2 y 3) que se encuentran distanciados de la unidad exterior (20) y orientados hacia los primeros reflejadores de luz (3) o hacia la unidad exterior (20) para reflejar hacia los primeros reflejadores de luz (3) la luz solar o hacia dicha unidad exterior (20), de forma que se aumenta la capacidad de dirigir la luz solar hacia la misma. Dichos segundos reflejadores de luz (4) se encuentran preferentemente montados en segundos seguidores solares (40), con dos ejes de orientación (41,42), azimutal e inclinación.

También según la invención, se ha previsto la posible disposición (ver fig. 3) de una cubierta removible (50) opaca sobre la unidad exterior (20) o primeros reflejadores de luz (3), e interpuesta en la dirección de incidencia directa de la luz solar. Esto permite impedir el acceso a la unidad exterior de luz solar en épocas de calor, ya que sería contraproducente y disminuiría el salto térmico con el ambiente exterior, justo al contrario del efecto buscado. Dicha cubierta removible (50) comprende en este ejemplo un toldo y un enrollador (51) de dicho toldo, quedando espacios de respiración (52) de la unidad exterior (20). Esto es, en verano, cuando la máquina está funcionando al revés (la unidad exterior actúa como evaporador) entonces lo que nos interesa es bajar la temperatura de la calle en vez de a 40° cuando hace sol, y mediante la cubierta lo bajamos por ejemplo a 20°, aumentando la eficiencia (el COP de la máquina). En la fig. 3 puede ver se también cómo los segundos seguidores solares (40) se encuentran desalineando los haces de luz solar (5) de los primeros reflejadores (3) y de la unidad exterior (20).

Adicionalmente se ha previsto la disposición de un pozo canadiense (6) (ver fig. 2), cuya salida (60) se encuentra dispuesta en la zona de aspiración de aire de la unidad exterior (20). De este modo se combina el aprovechamiento de la geotermia con la aerotermia, al cooperar en el atemperamiento del flujo de aire que pasa por el intercambiador de la unidad exterior. Por ejemplo, en invierno por las noches frías obtenemos el calor de debajo de la tierra , al comparar el consumo eléctrico de un ventilador 100W frente a las miles de calorías que obtenemos de bajo tierra y aportando al evaporador obtenemos también una mejora de rendimiento. Esto es, en invierno durante el día se aprovecha más la obtención de calor mediante radiación solar, y en la noche aprovecha el calor latente del suelo. En verano aprovecha el refrescamiento latente del suelo, y el estar a la sombra por la cubierta, para refrescar lo máximo posible.

También se ha previsto la disposición de un controlador (7) asociado a los seguidores solares (30, 40) para controlar su movimiento. Además, los segundos seguidores solares (40) comprenden idealmente un GPS (80) para saber su ubicación exacta y de ahí saber los movimientos del sol con respecto a la tierra. Asociados al controlador (7), éste calculara la trayectoria, y se configurara una sola vez con el punto de destino al que dirigir la radiación solar (el espejo que está encima de la máquina o el lateral según la hora del día, o directamente a la unidad exterior).

Además, se pueden disponer unos sensores de luz (8) en los reflejadores de luz (3, 4) y asociados al controlador (7) para buscar la orientación de máxima incidencia hacia el punto deseado. Idealmente, los primeros reflejadores de luz (3) llevarán cuatro sensores de luz (8) en las esquinas para autoconfigurarse.

También se ha previsto la disposición de un sensor de temperatura (9) (o varios) asociado al controlador (7) y dispuesto en la unidad exterior (20) para para verificar que están funcionando correctamente en conjunto (entre reflejadores y con la máquina cuando lo reclame por funcionamiento).

El enrollador (51) de la cubierta removible (50) y los ventiladores del pozo canadiense llevarán relojes horarios, sensores de temperatura y medición de consumo de la máquina, no representados, para adaptar su uso a las necesidades de cada momento del día (en verano cuando hay que calentar el termo ACS se tiene que recoger la cubierta y orientar reflejadores; después cuando pasa a refrigeración, tiene que poner la cubierta y activar el ventilador del pozo para refrescar el ambiente.

Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, se indica que la descripción de la misma y de su forma de realización preferente debe interpretarse de modo no limitativo, y que abarca la totalidad de las posibles variantes de realización que se deduzcan del contenido de la presente memoria y de las reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot, del tipo de máquinas que comprenden una unidad exterior (20), una unidad interior, un circuito de circulación de gas portador de calor, un compresor y válvulas de expansión y circulación, caracterizado por que comprende unos reflejadores de luz (3, 4) dispuestos en haces de luz solar (5) reflejada hacia la unidad exterior (20).

2. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 1, que comprende unos primeros reflejadores de luz (3) que se encuentran dispuestos adyacentes a la unidad exterior (20) para reflejar directamente hacia la misma la luz solar.

3. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 2, donde los primeros reflejadores de luz (3) se encuentran montados en primeros seguidores solares (30).

4. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 2 o 3, que comprende un primer reflejador de luz (3) dispuesto superiormente

5. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, que comprende un primer reflejador de la luz (3) dispuesto lateralmente.

6. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, donde los primeros seguidores solares (30) comprenden un eje de orientación (31).

7. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende unos segundos reflejadores de luz (4) que se encuentran distanciados de la unidad exterior (20) y orientados hacia los primeros reflejadores de luz (3) o hacia la unidad exterior (20).

8. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 7, donde los segundos reflejadores de luz (4) se encuentran montados en segundos seguidores solares (40).

9. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 8, donde los segundos seguidores solares (40) comprenden dos ejes de orientación (41,42), azimutal y de inclinación

10. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una cubierta removible (50) opaca dispuesta sobre la unidad exterior (20) o primeros reflejadores de luz (3) e interpuesta en la dirección de incidencia directa de la luz solar.

11.-Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 10, donde la cubierta removible (50) comprende un toldo y un enrollador (51) de dicho toldo, quedando espacios de respiración (52) de la unidad exterior (20).

12. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un pozo canadiense (6) cuya salida (60) se encuentra dispuesta en la zona de aspiración de aire de la unidad exterior (20).

13. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un controlador (7) asociado a los seguidores solares (30, 40) para controlar su movimiento.

14. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 13, donde los segundos seguidores solares (40) comprenden un GPS (80) asociado al controlador (7).

15. -Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según reivindicación 13 o 14, que comprende cuatro sensores de luz (8) dispuestos en las esquinas de los primeros reflejadores de luz (3) y asociados al controlador (7).

16.-Multiplicador (1) de eficiencia para unidad exterior (20) de máquinas de calor de ciclo Carnot según cualquiera de la reivindicaciones 13 a 15, que comprende un sensor de temperatura (9) asociado al controlador (7) y dispuesto en la unidad exterior (20).