ES2219005T3 - Procedimiento de climatizacion de edificios y edificio climatizado. - Google Patents

Abstract

Procedimiento de climatización de edificios con reducida pérdida de calor, con los pasos siguientes: a) se proporciona un sistema de aire nuevo-aire de salida con succión del aire de salida, que se conduce a través de un acumulador de calor (20); caracterizado porque b) se conducen aire nuevo y aire de salida según el principio de contracorriente a través de tuberías (36-41) que se tienden al menos en parte una dentro de otra, recuperándose ampliamente la energía calorífica existente en el aire de salida.

Description

Procedimiento de climatización de edificios y edificio climatizado.

La invención concierne a un procedimiento de climatización y un edificio según el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 2, respectivamente.

Se conoce por la patente US-4,384,609 un preclimatizador tierra-aire para edificios en el que se aspira aire exterior llevándolo por debajo del suelo y se le conduce a través de bloques de hormigón. Los bloques de hormigón presentan un par de aberturas, estando el aire exterior y el aire interior en gran proximidad, de modo que se proporciona un intercambiador de calor.

Asimismo, se ha dado a conocer en el documento WO 97/10 474 una instalación energética para edificios empleando absorbedores solares, intercambiadores de calor y acumuladores de calor para calentar o enfriar pasivamente un edificio en caso de que sea necesario. Aparte de las pérdidas de calor por transmisión en invierno desde la zona interior del edificio (o las ganancias de calor por transmisión durante el verano), existen aún pérdidas de calor por ventilación durante el invierno y un calentamiento no deseado en verano. En invierno, esta pérdida de calor por ventilación determina, junto con la pérdida de calor por transmisión, la demanda de calor de un edificio. Para satisfacer las especificaciones del Instituto Fraunhofer o de las ordenanzas de protección del calor (Alemania) para las llamadas "casas de energía cero", las pérdidas de calor por ventilación en un edificio han de mantenerse lo más bajas que sea posible. (Casas de energía cero son por definición edificios con una emisión de calor de menos de 20 KW m^{2}/a). Además, es deseable que no se rebasen tampoco por abajo estos valores de emisión de calor tan bajos.

Las paredes exteriores del edificio descrito en el documento WO 97/10 474 comprenden una capa de hormigón interior y una capa de material aislante exterior (aparte de capas de enlucido) y la energía calorífica es aportada a la pared maciza, la cual está casi tan caliente como el recinto interior. Para satisfacer las especificaciones del Instituto Fraunhofer o de las ordenanzas de protección del calor (Alemania) para las llamadas "casas de energía cero", sería deseable también que se pudiera utilizar energía de baja temperatura (por debajo de la temperatura ambiente) para fines de calefacción afín de poder aprovechar también de esa manera acumuladores de calor o reservorios de calor con temperatura más baja que la temperatura ambiente del edificio que se ha de calentar.

Por consiguiente, la invención se basa en el problema de indicar un procedimiento de climatización y un edificio con los cuales se pueda minizar la pérdida de calor de edificios. Sería deseable también indicar construcciones de edificios para poder alimentar energía de baja temperatura (es decir, calor con valores de temperatura por debajo de la temperatura ambiente) para fines de calefacción.

El problema planteado se resuelve con los pasos del procedimiento de la reivindicación 1 o con la combinación de las características de la reivindicación 2 y se configura y desarrolla adicionalmente con las demás características de las reivindicaciones subordinadas.

Con la invención se crea un sistema de aire nuevo-aire de salida que forma un dispositivo de intercambio de calor a contracorriente. La energía calorífica existente en el aire de salida es recuperada en amplio grado. El sistema de aire nuevo-aire de salida se conecta, además, a un acumulador de calor instalado preferiblemente por debajo del edificio para ceder a dicho acumulador la energía sobrante o absorber energía calorífica del mismo para atemperar de manera correspondiente el aire nuevo introducido en el edificio.

El empleo de calor con valores de temperatura por debajo de la temperatura ambiente del edificio que ha de calentarse se hace posible con las características de la reivindicación 8 y se desarrolla ligeramente con las demás características de las reivindicaciones subordinadas a ella. De manera especialmente ventajosa, se puede aprovechar para fines de refrigeración la baja temperatura del medio portador de calor durante períodos más caliente o períodos cálidos, por ejemplo en los trópicos.

Con la invención se introduce la energía calorífica de un acumulador de calor con baja temperatura en la zona del núcleo de las paredes exteriores de hormigón. En el centro de los muros exteriores la temperatura tiene un valor por debajo de la temperatura ambiente, de modo que, aumentando la temperatura del núcleo, se puede materializar en la pared una distribución del calor que conduce a un aumento de la temperatura interior, aun cuando el portador de energía calorífica alimentado tenga una temperatura ("temperatura de alimentación") que está por debajo de la temperatura ambiente.

Al contrario que en el aislamiento térmico simétrico usual en otros casos (aislamiento térmico exterior), se emplea preferiblemente una calorifugación simétrica para crear con ayuda de esta estructura simétrica una barrera climática, de manera preferida en forma de una obra de fábrica portante.

Estos significa que, por ejemplo, en una vivienda para cuatro personas una ganancia de energía interior de aproximadamente 2500 kWh/año entrega esta energía calorífica en forma muy económica al núcleo de hormigón, es decir, a la barrera climática. De manera especialmente ventajosa, este núcleo de hormigón no tiene nunca temperaturas de invierno, es decir que su temperatura no está nunca por debajo de 0ºC. Por tanto, en el recinto interior de un edificio según la invención reinan ya siempre, sin una calefacción adicional, al menos temperaturas de primavera. Sin embargo, la pérdida de calor del núcleo de hormigón a la baja temperatura exterior está sustancialmente exenta de costes, ya que esta pérdida es cubierta por el acumulador de calor.

Se describe la invención en forma más detallada ayudándose del dibujo adjunto y haciendo referencia a formas de ejecución preferida. Muestran:

La figura 1, una sección transversal esquemática de una casa de energía cero con dispositivos de climatización según la invención,

La figura 2, una válvula de tres vías en posición de invierno,

La figura 3, la válvula de tres vías en posición de verano,

La figura 4, un paso a través de la pared de un tubo,

La figura 5, una fachada antepuesta y

La figura 6, una sección transversal esquemática a través de una casa de energía cero.

La figura 1 representa una casa con una parte de los dispositivos como los que se han descrito, por ejemplo, en el documento WO 97/10 474, así como dispositivos de climatización adicionales que están integrados en el sistema de la casa existente.

El edificio 1 presenta paredes exteriores 2 que comprenden una capa calorífuga exterior 3, una capa calorífuga interior 4 y una zona de núcleo 5 como capa de apoyo de la construcción, es decir, como pared portante, especialmente como pared de hormigón portante.

El tejado 6 comprende una construcción de soporte 7, una capa aislante 8 y un forro de tejado 9 que puede estar constituido por tejas u otros materiales de techado conocidos y que deberá ser lo más oscuro posible. En una forma de ejecución preferida de la invención están dispuestos por debajo del forro 9 del tejado unos absorbedores de calor 10, por ejemplo en ranuras o bien entre las contralatas de la capa aislante 8 que se encuentran por encima de dicha capa aislante.

Asimismo, está dentro del ámbito de la invención el que en otras formas de ejecución preferidas, incluso sin los absorbedores solares o caloríficos, se utilice solamente la aportación de energía pura por irradiación solar del propio edificio, en caso de que esto sea posible debido a la situación climática local y a la energía cedida dentro del edificio durante la utilización de éste.

La casa posee una placa de suelo de fundamento 11 que, por motivos de una representación simplificada, se ha dibujado aquí al mismo nivel que el terreno. Extendiéndose oblicuamente hacia afuera desde esta placa de suelo 11 y entrando en el suelo se muestra una capa calorífuga 12 que delimita por debajo del edificio 1 un denominado acumulador de calor geotérmico 20 con respecto al terreno circundante 21. Se produce aquí una acumulación de calor de la energía geotérmica ascendente a consecuencia del edificio 1.

El acumulador de calor 20 comprende una zona central 22 de más alta temperatura, favorecida por la aportación de calor en este sitio. Se alcanzan permanentemente 20ºC y más. En particular, se han previstos dispositivos de transporte de fluido que comprenden tuberías de unión 13 desde el absorbedor solar 10 hasta serpentines de intercambio de calor 14, 15, que se cargan en función de la temperatura en el absorbedor solar 10. En formas de ejecución sin absorbedor solar la energía calorífica absorbida en las paredes del edificio es ya suficiente para la aportación de energía necesaria.

El sistema 30 de aire nuevo-aire de salida comprende una tubería 31 de aire nuevo y una tubería 32 de aire de salida que conducen a una válvula 33 de tres vías. Estas tuberías se extienden ventajosamente en la pared exterior Sur-Oeste del edificio, eventualmente hasta por encima del tejado, para dejar que siga entrando en el edificio aire nuevo que eventualmente es calentado por el sol a través de la tubería metálica de aire nuevo, y para evacuar el aire de salida. Se puede impartir a estas tuberías una impronta característica a la manera de una marca registrada para una casa de energía cero "climatizada". La válvula 33 de tres vías posee dos etapas 34 y 35 por zona de succión (vivienda, casa, alas del edificio), de las que la etapa 34 está asociada a la distribución de aire nuevo y la tapa 35 está asociada a la distribución de aire de salida. Con esta asociación se evacúa el aire de salida a través de la tubería 32 y se alimenta el aire nuevo a la etapa 34 a través de la tubería 31. Unas tuberías terrestres 36 y 37 conducen desde estas etapas 34 y 35, respectivamente, al terreno 21, en donde estas tuberías terrestres 36, 37 están introducidas una dentro de otra a través de pasos de la pared de los tubos representados en la figura 4, es decir que forman bucles de tubo que se extienden ventajosamente a través de la capa calorífuga 12 en torno a la casa.

La figura 4 muestra un paso a través de la pared de un tubo constituido por dos codos de tubo 45 y 46, así como un manguito de sellado 47 que sella el hueco entre el codo de tubo 45 y la abertura transversal 48 de la pared del tubo.

Asimismo, desde las etapas 34 y 35 unas tuberías de acumulador de calor 38 y 39 conducen hacia adentro de la zona central 22 del acumulador de calor 20, ese decir que también estas tuberías se conducen una dentro de otra, tal como ocurre en lo que se refiere a las tuberías 36, 37.

Aunque las tuberías se han representado como redondas a título de ejemplo, la invención no se limita a esto y pueden emplearse también ventajosamente secciones transversales rectangulares, poligonales o elípticas, y lo mismo ocurre también con el mezclador, que puede realizarse con una construcción de tubos interiores-tubos exteriores cuadrada o rectangular, de modo que en lugar de un movimiento de giro se puede utilizar también un movimiento de desplazamiento o un movimiento de carrera.

Por último, desde las etapas 34, 35 una tubería 40 del espacio de aire nuevo y una tubería 41 de aspiración de aire de salida conducen al interior del edificio para conseguir aquí, al contrario de la sobrepresión convencional en instalaciones de ventilación, una ventajosa depresión regulada. La tubería de aire nuevo presenta entradas 42 de aire nuevo en la zona de los listones de base y la tubería de aspiración de aire de salida presenta aberturas 43 de aspiración de aire de salida cerca de los techos. Estas aberturas de aspiración de aire de salida están provistas de válvulas o compuertas de retención para desacoplar el sistema de aire de salida en caso de ventilación del recinto correspondiente. Adaptados al tamaño, la naturaleza y la carga de aire del respectivo recinto, están previstos unos juegos de diafragmas fijos, de los cuales se instala un tamaño adecuado en la derivación de aire nuevo del respectivo recinto para calibrar la corriente alimentada del aire nuevo.

Las figuras 2 y 3 muestran una representación esquemática de la etapa 34 de la válvula 33 de tres vías. Esta contiene una carcasa envolvente 50 de forma cilindrocónica con seis acometidas 51 a 56, de las cuales la acometida 51 discurre en dirección axial y alimenta el aire nuevo, mientras que las restantes acometidas 52 a 56 discurren en dirección radial. La acometida 52 está unida con la acometida 53 a través de la tubería 36, la acometida 54 está unida con la acometida 55 a través de la tubería 38 y la acometida 56 está unida con la tubería 40. Dentro de la carcasa 50 está previsto un distribuidor giratorio 57 con dos aberturas de diafragma 58 y 59 que pueden ponerse en superposición o en superposición parcial con las acometidas 52 y 56. La figura 2 muestra una posición de invierno y la figura 3 una posición de verano. El distribuidor giratorio 57 presenta un recinto interior 60 abierto hacia arriba al que se alimenta el aire nuevo a través de la acometida 51. En la posición de invierno de la figura 2 el aire nuevo pasa al recinto cubierto 61 de la válvula 33 de tres vías a través de las tuberías terrestres 36 y la acometida 53 y desde allí pasa a otro recinto cubierto 62 de la válvula a través de la acometida 54 y la tubería 38 del acumulador de calor, así como la acometida 55, y desde allí pasa a la tubería 40 de aire nuevo en el interior del edificio 1 a través de la acometida 56. Respecto de la etapa 35 de la válvula 33 de tres vías, la dirección de flujos es exactamente la contraria. La tubería 41 de aspiración de aire de salida desemboca en el recinto 62 a través de la acometida 56 y el aire de salida llega desde allí al recinto 61 a través de la acometida 55, la tubería 38 y la acometida 54, y desde allí llega a la acometida 52 a través de la acometida 53 y la tubería 57 y desde allí llega a la tubería 32 de aire de salida a través del recinto 60 de la etapa 35. Por tanto, el aire nuevo y el aire de salida son conducidos en contracorriente, estando configurados en lo posible todos los segmentos 36/37, 38/39 y 40/41 como tuberías conducidas al menos en parte una dentro de otra. Por este motivo, el aire nuevo sale en 42 con una temperatura que casi corresponde a la del aire de salida aspirado.

Con ayuda de la figura 3 se ilustra el funcionamiento de verano. A través de la acometida 51 se vuelve a alimentar aire nuevo que puede presentar una elevada temperatura en verano. Este aire llega a la tubería 38 del acumulador de calor a través de la abertura de diafragma 58 y la acometida 55, pasa al recinto 61 a través de la acometida 54 y llega a la acometida 52 y al recinto 62 a través de la acometida 63 y la tubería terrestre 36. Este último recinto está unido, a través de la acometida 56, con la tubería 40 de aire nuevo, la cual conduce a los recintos interiores que han de climatizarse. Desde allí se efectúa la contracorriente del aire de salida a través de la tubería 41, la tubería terrestre 37 y la tubería 39 del acumulador de calor hacia el recinto interior 60 de la etapa 35 de la válvula 33 de tres vías y a través de la tubería 32 de salida de aire hacia el exterior.

El distribuidor giratorio 57 puede conmutarse a las dos posiciones representadas. Por consiguiente, existe un servomotor 65 para poder ajustar la posición deseada del distribuidor giratorio 57 a través de un árbol 66. Las aberturas de diafragma 38 y 39 hacen posible una superposición parcial con acometidas asociadas cuando se elige un motor de conmutación paso a paso.

En la figura 1 se ha dibujado aún esquemáticamente un soplante de aspiración 66 como dispositivo de succión que actúa con respecto a la tubería 32 y que impulsa el aire de salida hacia afuera. Se produce de este modo en el edificio 1 una depresión que deja que siga circulando constantemente aire exterior hacia adentro a través de junturas en ventanas y puertas. Dado que este aire externo no es calentado en invierno por el sistema 30 de aire nuevo-aire de salida, se aspira a construir las puertas y ventanas con pérdidas de sellado lo más pequeñas posible. En casas de energía cero se prefieren ventanas sin marco que no resulten ostensibles.

El soplante de aspiración 67 lleva asociado un miembro de ajuste, por ejemplo un potenciómetro, que está dispuesto en el interior del edificio 1 y que hace posible que se regule el número de revoluciones del soplante 67 a través de una línea de mando. Tales potenciómetros pueden estar instalados con relación a todo el edificio o bien por habitaciones. En el último caso, se puede realizar también un aumento - correspondiente al ajuste del potenciómetro - del tamaño de una abertura de salida o de entrada de flujo del dispositivo de climatización de la respectiva habitación afectada. Se puede ajustar así la corriente de aire según las necesidades de cada momento.

Asimismo, está también dentro del ámbito de la invención el emplear en lugar del potenciómetro unos dispositivos de regulación electrónicos que regulen una temperatura ambiente prefijada por medio de la cantidad de aire circulante.

Para contribuir a la regulación de la temperatura, es decir, para lograr un calentamiento más rápido o para lograr un calentamiento con acumulador de calor frío, por ejemplo en el caso de una terminación de la obra hacia el final del año, puede estar dispuesto también en la tubería de aire de entrada un elemento calentador eléctrico, tal como es conocido, por ejemplo, para el experto en ventiladores calefactores eléctricos. Un dispositivo calentador adicional de esta clase puede estar presente en una sola unidad por edificio o bien por habitaciones. Tales calefacciones adicionales se pueden obtener dentro de un surtido múltiple (eléctrico, a gas, aceite y otros). Sin embargo, la demanda de energía de calentamiento eléctrico será en general sensiblemente más pequeña que en los procedimientos de climatización convencionales.

En el interior de una casa habitada existen fuentes de calor (cocina, lámparas, aparatos eléctricos y otros), cuya fuerza de calentamiento es del orden de las pérdidas de calor por transmisión cuando el espesor del material aislante de las capas 3 y 5 es de 25 centímetros y se alcanzan valores k de 0,14 W/m^{2}K. A la temperatura exterior de -16ºC, rara en Europa Central, y con una diferencia de temperatura de +40 o +38 o +32ºC entre el interior y el exterior, se calcula una temperatura del núcleo de +4,5 o +3,5 o +0,4ºC cuando se eligen espesores de capa de 12 cm en el interior y 13 cm en el exterior. Con espesores de capa de 10 cm en el interior y 15 cm en el exterior se alcanzan temperaturas del núcleo de +7,6 o +6,4 o +2,85ºC. Unas tuberías de fluido 15, que se han indicado esquemáticamente en 16, se extienden desde la zona del acumulador de calor 20 hasta esta capa de núcleo 5. Como alternativa, las tuberías de fluido pueden estar dispuestas también total o parcialmente en una capa calorífuga 3 o una capa calorífuga 4 que comprende preferiblemente Styropor.

El terreno tiene en Europa Central una temperatura entre +7 y +9ºC a una profundidad de aproximadamente 2 m. Mediante la instalación del acumulador de calor 20 se alcanza una temperatura media más alta debido a la geotermia y a que en verano se alimenta energía a este acumulador de calor. Por consiguiente, se puede alimentar calor a la capa de núcleo 5 desde el acumulador 20 para calentarla a una temperatura de +9ºC a +15ºC. Se obtiene así en la pared exterior 2 un calor que se hace perceptible para el interior del edificio con una reducida demanda de calentamiento y que regula la temperatura interior llevándola a las temperaturas ajustables deseadas. En la instalación de climatización puede disponerse adicionalmente una bomba de calor miniatura o bien el registro de calentamiento anteriormente descrito.

Las tuberías de fluido 16 tendidas en la capa de núcleo 5 pueden ceder calor en verano al acumulador de calor 20 a través de los serpentines 15. Lo mismo rige respecto de los absorbedores solares 10, los cuales están preferiblemente unidos con la zona de núcleo 22 del acumulador de calor 20 para descargar allí el calor sobrante.

La ventilación controlada de recintos de vivienda, posible con la instalación de climatización, no sólo proporciona un clima confortable de los recintos, sino que reduce también la demanda de calor del edificio en una cuantía considerable. De este modo, pueden rebasarse netamente por abajo las especificaciones del Instituto Fraunhofer de la República Federal de Alemania para casas de energía cero.

La climatización de edificios se puede materializar también durante el saneamiento de edificaciones antiguas, especialmente en la modalidad de construcción por placas. Una pared de placas de esta clase está esbozada en 70 en la figura 5 y contiene una placa de hormigón exterior 71, una placa de hormigón interior 72 y una capa aislante 73. Los techos de los pisos están indicados en 74. En la zona de estos pisos existen usualmente junturas 75 entre las distintas placas de piso 70, que están asentadas aquí a tope una sobre otra. Las junturas discurren en dirección horizontal y están ensanchadas en forma de cuña en la salida para recibir una masa de sellado. Se ha visto que el calentamiento y enfriamiento constantes hace que esta masa de sellado no se mantenga a la larga hermética, de modo que agua que escurra por la fachada llega por efecto capilar a la zona 73 de la capa aislante y humedece esta zona de la capa aislante. Otro inconveniente estriba en que la zona de punto de rocío está situada también en la zona 73 de la capa aislante, ya que la calorifugación de las capas de hormigón 71 y 72 no satisface los requisitos físicos. El rebasamiento del punto de rocío por abajo conduce a la deposición de agua en la zona aislante 73, con lo que aumenta su permeabilidad al calor. Sin embargo, esto significa un desplazamiento adicional de la zona del punto de rocío en dirección hacia adentro del edificio, es decir, hacia la capa 72, de modo que la capa completa 73 del material aislante se humedece paulatinamente de parte a parte. Esto conduce no sólo a una fuerte reducción del valor de calorifugación de estas construcciones de placas, sino que lleva también a daños por corrosión de hierros de unión o similares entre las dos capas de hormigón 71 y 72. Esto no sólo conduce a enormes daños por corrosión.

Aplicando el procedimiento de climatización según la invención estas construcciones antiguas no sólo se pueden modernizar, sino también sanear. Se colocan placas de fachada 80 a cierta distancia por delante de la fachada del edificio antiguo sobre un fundamento de bandas que se ciñe en torno al edificio antiguo existente y al que está asignada una capa calorífuga 12 de la clase de la figura 1. Debajo de esta capa calorífuga 12 y del edificio antiguo existente se obtendrá el acumulador de calor 20, al cual se alimenta calor de la manera ya descrita por efecto de la geotérmica o la geotermia, los absorbedores solares y el aire de salida. Las nuevas placas de fachada 80 contienen una capa de hormigón exterior 81 y una capa calorífuga interior 83 de espesor suficiente para que la pared exterior total 2 pueda clasificarse como fuertemente calorífuga, es decir que tiene que presentar valores de 40 hasta por debajo de 20 kWm^{2}/a. Dado que la capa de hormigón 81 no necesita soportar paredes de pisos, puede fabricarse a base de hormigón ligero (Bio-Por-Beton)^{R}, el cual presenta considerable valores de calorifugación. Esto conduce a que el punto de rocío esté situado dentro de la zona 81 de hormigón y pueda progresar como máximo hasta el límite dibujado en 84. El desplazamiento del punto de rocío en hormigón, y sobre todo en hormigón poroso, tiene la ventaja de que el hormigón puede acumular una cierta cantidad de agua sin que se produzcan repercusiones nocivas. Por lo demás, se ajusta un estado de equilibrio por difusión.

Para proteger la capa 83 de material aislante contra la penetración de humedad, las junturas entre las distintas placas 80 están configuradas en forma escalonada y con pendiente hacia abajo, pudiendo colocarse una cinta de sellado dentro del segmento plano y pudiendo incorporarse una masa de sellado 86 con buen anclaje en la parte descendente que se ensancha.

Entre las placas 70 de la construcción antigua y las placas 80 de la nueva fachada se extiende un recinto 90 de ventilación posterior a través del cual se extienden la tubería 40 de aire nuevo y la tubería de succión 41. Naturalmente, puede entenderse también otras tuberías, como las que se han comentado en relación con la figura 1, y otras tuberías de suministro que no necesitan estar relacionadas con la climatización. Los tubos se conducen a través de los espacios intermedios de distanciadores 91 de forma de pesas de gimnasia que presentan ciertamente almas relativamente delgadas 92, pero superficies de unión grandes en forma de plato para que puedan encontrar una trabazón segura con elementos contiguos. Las construcciones antiguas, sobre todo las construcciones de placas del antiguo bloque del Este, no se han realizado habitualmente con la precisión deseable que se puede encontrar en la economía de mercado, por lo que las nuevas placas de fachada 80 no sólo se tienden simplemente paralelas a los edificios existentes, sino que se acotan con láser en direcciones vertical y horizontal. A este fin, puede ser necesario pegar arandelas en la pared exterior del edificio antiguo y hacer que se conecte a ellas el elemento de unión 91 en forma de pesas de gimnasia.

Por demás, en la construcción de la nueva fachada se procede convenientemente de piso en piso. Se emplean elementos angulares 95, 96, 97 que se solapan y que presentan agujeros alargados en la zona de solapamiento para poder mantener la distancia correcta entre la construcción antigua y la nueva fachada. Los elementos angulares 95 se anclan en la zona de los techos 74 de los pisos, lo que al mismo tiempo asegura adicionalmente las placas de hormigón exteriores 71 de la construcción antigua. Los angulares 96 y 97 están atornillados con tacos para cargas pesadas.

La invención es ampliable en otros aspectos. Se puede equipar el sistema de alimentación de aire nuevo con dispositivos de filtrado, por ejemplo con filtros activos, filtros de ozono, filtros de insectos, filtros de polen y filtros de bacterias o virus. Asimismo, el dispositivo de succión puede hacerse funcionar de modo que satisfaga los respectivos requisitos, es decir que en los recintos que han de climatizarse pueden estar previstas sondas que provoquen una regulación del aire de entrada y del aire de salida. En este contexto, puede estar previsto en la abertura de succión un avisador de humo que, al reaccionar, bloquee al menos la tubería de alimentación de aire nuevo con respecto a las entradas de aire nuevo del recinto. Como es sabido, los incendios de las habitaciones arden en llamaradas cuando se proporciona una entrada libre de oxígeno por apertura de una puerta o una ventana. Mientras que la succión de humo representa una propiedad deseable del sistema, se aumentará primero la potencia de succión en el caso de mayores secciones transversales de entrada de aire hacia dentro de la habitación para generar una mayor depresión, ya que, como es sabido, sin oxígeno apenas es posible un incendio. Asimismo, se puede bloquear también la tubería de succión para mantener el intercambio de aire lo más pequeño posible y sofocar así el incendio en la mayor medida posible.

El sistema puede equiparse también como sistema de seguro antirrobo. Cuando se irrumpe violentamente desde fuera en un recinto, se varía la depresión en este recinto a causa de la "alimentación de aire falso". La válvula de retención en el racor de succión es activada por ello y, cuando se acciona un interruptor en una posición de reacción, esto puede ser notificado a un puesto de seguridad. Según las necesidades, el sistema puede estar armado o bien se puede desconectar en el caso de la ventilación deseada del recinto.

En Europa Central el aire exterior está en promedio bastante por debajo de la temperatura de las habitaciones, de modo que la humedad absoluta alimentada con el aire nuevo al recinto interior conduce a aire relativamente seco. En los dispositivos de intercambio de calor según la invención, especialmente en construcciones de tubo dentro de tubo en canal terrestre se evita un condensado, ya que la diferencia de temperatura entre el aire nuevo y el aire de salida está en general por fuera del punto de rocío. Esto no es lo que ocurre con las instalaciones de ventilación convencionales de canal terrestre unidireccional.

El dispositivo de intercambio de calor a contracorriente puede estar configurado de modo que se recupere una parte de la humedad extraída con el aire de salida y se agregue al aire nuevo. Cuando el aire de salida se enfría cada vez más al recorrer el dispositivo de intercambio de calor, se rebasa por abajo el punto de formación de niebla y la niebla que se forma puede llegar a la corriente de aire nuevo a través de un dispositivo de difusión adecuado. Como tal dispositivo de difusión puede servir, por ejemplo, un cuerpo de material espumado cilíndrico giratorio en el que un lado envolvente está dispuesto en el aire de salida y su otro lado envolvente está dispuesto en el aire nuevo. En el lado del aire de salida se empaña el cuerpo del material espumado con humedad y, después de girar hasta el lado de aire nuevo, se evapora esta humedad. Se puede emplear también otros dispositivos de rehumectación. Debido a la depresión, se evita que la humedad del recinto conduzca, por penetración en partes de la construcción, a un condensado no deseado, con lo que se evitan daños en la construcción.

La figura 6 muestra una casa de otra forma de ejecución preferida según la invención con una parte de los dispositivos como los que se han descrito en el documento WO 97/10 474, así como con dispositivo de climatización adicionales que están integrados en el sistema de la casa existente.

El edificio 1' presenta paredes exteriores 2' que comprenden una capa calorífuga exterior 3', una capa calorífuga interior 4' y una zona de núcleo 5' como pared portante, preferiblemente como pared de hormigón. El tejado 6' comprende una construcción de soporte 7', una capa aislante 8' y un forro 9' que puede estar constituido por tejas u otros materiales de sellado conocidos y que deberá ser lo más oscuro posible. Por debajo del forro 9' del tejido están dispuestos absorbedores de calor 10', por ejemplo en ranuras de la capa aislante 8' o entre las contralatas. La casa posee una placa de suelo 10' que, por motivos de una representación simplificada, se ha representado aquí también al mismo nivel que el terreno. Conduciendo desde esta placa de suelo 11' oblicuamente hacia afuera y hacia adentro del terreno, se muestra una capa calorífuga 12' que delimita por debajo del edificio 1' un denominado acumulador de calor geotérmico 20' con respecto al terreno circundante 21'.

Se produce aquí una acumulación de calor de la energía geotérmica ascendente a consecuencia del edificio 1'. El acumulador de calor 20' comprende una zona central 22' de temperatura más alta, favorecida por la aportación de calor en este sitio. Se alcanzan permanentemente 20ºC y más. En particular, están previstos unos dispositivos transportadores de fluido, incluyendo tuberías de unión 13', que van del absorbedor solar 10' a serpentines intercambiadores de calor 14', 15' y que se cargan en función de la temperatura en el absorbedor solar 10'.

El sistema 30' de aire nuevo-aire de salida comprende una tubería 31' de aire nuevo y una tubería 32' de aire de salida que conducen a una válvula de paso 33'. Ventajosamente, en la pared exterior Sur-Oeste del edificio estas tuberías conducen eventualmente hasta por encima del tejado para hacer que siga pasando al edificio aire nuevo que eventualmente es calentado por el sol a través de la tubería metálica de aire nuevo, y para evacuar el aire de salida. Se puede impartir a estas tuberías una impronta característica a la manera de una marca registrada para una "casa de energía cero" climatizada. La válvula de paso 33' posee dos etapas 34' y 35' por zona de succión (vivienda, casa, alas del edificio), de las que la etapa 34' está asociada a la distribución de aire nuevo y la etapa 35' está asociada a la distribución de aire de salida. Con esta asociación se evacúa el aire de salida a través de la tubería 32' y se alimenta el aire nuevo a la etapa 34' a través de la tubería 31'. Desde estas etapas 34', 35', una tuberías terrestres 36' o 37' conducen al terreno 21', estando conducidas estas tuberías terrestres 36', 37' una dentro de otra a través de aberturas de paso en la pared del tubo, es decir que forman bucles de tubo que se extienden ventajosamente en torno a la casa a través de la capa calorífuga 12'.

Asimismo, desde las etapas 34' y 35', unas tuberías 38' y 39' de acumulador de calor conducen hacia adentro de la zona central 22' del acumulador de calor 20', es decir que estas tuberías se conducen también una dentro de otra, tal como ocurre respecto de las tuberías 36', 37'.

Finalmente, desde las etapas 34', 35', una tubería 40' del recinto de aire nuevo y una tubería 41' de aspiración de aire de salida conducen al interior del edificio. La tubería de aire nuevo presenta entradas 42' de aire nuevo en la zona de los listones de base y la tubería de aspiración de aire de salida presenta aberturas 43' de aspiración de aire de salida cerca de los techos. Estas aberturas de aspiración de aire de salida están provistas de válvulas o compuertas de retención para desacoplar el sistema de aire de salida en caso de ventilación del recinto correspondiente. Adaptados al tamaño, la naturaleza y la carga de aire del respectivo recinto están previstos unos juegos de diafragmas fijos, de los que se inserta un tamaño adecuado en la derivación de aire nuevo del respectivo recinto para calibrar la corriente alimentada del aire nuevo.

En la figura 6 se ha dibujado también esquemáticamente un soplante de aspiración 67' en forma de un dispositivo de succión que actúa con respecto a la tubería 32' e impulsa el aire de salida hacia afuera. De este modo, se produce en el edificio 1' una depresión que deja que siga circulando constantemente aire exterior hacia dentro a través de junturas en puertas y ventanas. Dado que este aire externo no es calentado en invierno por el sistema 30' de aire nuevo-aire de salida, se aspira a construir las puertas y ventanas con las menores pérdidas de sellado posibles. En casas de energía cero se prefieren ventanas sin marco que no resulten ostensibles. El soplante de aspiración 67' lleva asociado un miembro de ajuste, por ejemplo un potenciómetro, que está dispuesto en el interior del edificio 1' y que hace posible que se regule el número de revoluciones del soplante 67' a través de una línea de mando. Por tanto, se puede ajustar la corriente de aire según las necesidades de cada momento.

Desde la zona del acumulador de calor 20', unas tuberías de fluido 15' conducen a esta capa de núcleo 5', la cual está indicada esquemáticamente en 16'. El terreno tiene generalmente en Centro Europa una temperatura entre +7ºC y +9ºC a una profundidad de 2 m. Mediante la instalación del acumulador de calor 20' se alcanza una temperatura media más alta a causa de la geotermia y porque en verano se alimenta energía a este acumulador de calor. Por consiguiente, se puede alimentar calor a la capa de núcleo 5' desde el acumulador 20' para calentar ésta a una temperatura de +9ºC a +15ºC. Se obtiene de este modo en la pared exterior 2' un efecto de acumulación de calor o una distribución de temperatura que se hace perceptible para el interior del edificio con una demanda de calentamiento reducida y que aumenta netamente la temperatura interna en el interior del edificio.

Las tuberías de fluido 16' tendidas en la capa de núcleo 5' pueden ceder calor en verano al acumulador de calor 20' a través de los serpentines 15'. Lo mismo rige respecto de los absorbedores solares 10', los cuales están preferiblemente unidos con la zona de núcleo 22' del acumulador de calor 20 para descargar allí el calor sobrante. Según enseña la experiencia, en esta forma de ejecución se puede prescindir también del absorbedor solar 10' en muchos casos cuando sea ya suficiente el aislamiento junto con la aportación de calor restante del edificio y la emisión de calor producida en el interior y se posibiliten agradables temperaturas del recinto interior.

Con la invención se puede utilizar de manera provechosa energía calorífica con una temperatura por debajo de la del recinto que se ha de calentar.

Claims (21)

1. Procedimiento de climatización de edificios con reducida pérdida de calor, con los pasos siguientes:

a) se proporciona un sistema de aire nuevo-aire de salida con succión del aire de salida, que se conduce a través de un acumulador de calor (20);

caracterizado porque

b) se conducen aire nuevo y aire de salida según el principio de contracorriente a través de tuberías (36-41) que se tienden al menos en parte una dentro de otra, recuperándose ampliamente la energía calorífica existente en el aire de salida.

2. Edificio con un sistema de climatización para la puesta en práctica del procedimiento según la reivindicación 1, con las características siguientes:

i) debajo del edificio (1) o junto al mismo está colocado un acumulador de calor (20) del que se sustrae calor en caso de una demanda de calentamiento del edificio y al que se puede alimentar calor en caso de exceso de calor;

ii) el edificio (1) dispone de paredes exteriores aisladas (2);

iii) el edificio (1) está construido con reducidas pérdidas por fugas en ventanas y puertas para poder mantener una depresión predeterminada del aire en el interior del edificio;

iv) un sistema (30) de aire nuevo-aire de salida forma un dispositivo de intercambio de calor a contracorriente que comprende tuberías (36/37, 38/39, 40/41) tendidas una dentro de otra, las cuales conducen, por un lado, el aire nuevo a los recintos que han de climatizarse a través de entradas (42) de aire nuevo del recinto y, por otro lado, el aire de salida al sistema de aire de salida a través de aberturas (43) de aspiración de salida de aire y desde allí hacia el exterior.

3. Edificio según la reivindicación 2, caracterizado porque una parte de las tuberías (38, 39) del sistema (30) de aire nuevo-aire de salida se extiende a través del acumulador de calor (20).

4. Edificio según la reivindicación 3, caracterizado porque el sistema (30) de aire nuevo-aire de salida comprende una válvula de paso (33) que hace posible que se conecten tuberías (36-41) del aire nuevo y del aire de salida de modo que en verano se alimente el aire nuevo caliente primero al acumulador de calor (20), luego a tuberías terrestres (36) y, finalmente, al interior del edificio, mientras que en invierno se alimenta el aire nuevo frío primero a las tuberías terrestres (36), luego al acumulador geotérmico (20) y, finalmente, al interior del edificio, siguiendo el aire de salida los caminos opuestos.

5. Edificio según la reivindicación 4, caracterizado porque la válvula de paso (33) comprende un distribuidor giratorio (57) en dos etapas (34, 35) por cada zona de succión, estando las tuberías (36-41) del aire nuevo y del aire de salida tendidas una dentro de otra por fuera de la válvula de paso (33) a través de aberturas (45-48) de paso de la pared del tubo.

6. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque ciertos recintos ventilables están provistos de entradas (42) de aire nuevo bloqueables y/o aberturas (43) de succión de aire de salida bloqueables para desacoplar el respectivo recinto ventilado respecto de las tuberías del sistema (30) de aire nuevo-aire de salida.

7. Edificio según la reivindicación 6, caracterizado porque las aberturas de aspiración de aire de salida están equipados con avisadores de humo que disparan al menos los dispositivos de bloqueo de las entradas (42) de aire nuevo.

8. Edificio según la reivindicación 6, caracterizado porque las aberturas (43) de aspiración de aire de salida están provistas de válvulas o compuertas de retención.

9. Edificio según la reivindicación 8, caracterizado porque las válvulas o compuertas de retención llevan asociados unos interruptores de aviso que están unidos con un dispositivo emisor de alarma que puede armarse o desconectarse.

10. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque las entradas (42) de aire nuevo del recinto y/o las aberturas (43) de aspiración de aire de salida están provistas de dispositivos de dimensionamiento del paso de aire para poder adaptar la renovación del aire del recinto al tamaño, la naturaleza y la carga de aire del respectivo recinto.

11. Edificio según la reivindicación 10, caracterizado porque ciertos dispositivos de dimensionamiento del paso de aire son regulables para que sean controlados por respectivos termostatos o sondas de medida de carga de aire asociados.

12. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 11, caracterizado porque el sistema de alimentación de aire nuevo está provisto de dispositivos de filtrado.

13. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 12, caracterizado porque el sistema de alimentación de aire nuevo presenta un dispositivo generador de aire caliente.

14. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 13, caracterizado porque el sistema (30) de aire nuevo-aire de salida comprende un soplante de aspiración controlable (67) que puede hacerse funcionar por medio de un miembro de ajuste de modo que pueda regularse la corriente de aire transportada.

15. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 14, caracterizado porque el tejado (6) comprende una instalación de absorbedores solares (10) que está construida para suministrar discrecionalmente calor al acumulador de calor (20).

16. Edificio según la reivindicación 15, caracterizado porque las paredes exteriores (2) del edificio (1) presentan cada una de ellas unas capas calorífugas exterior e interior (3,4), así como una zona de núcleo (5) en calidad de apoyo de la construcción, y porque en esta zona de núcleo (5) están incorporadas tuberías de fluido (16) en calidad de intercambiadores de calor para elevar la temperatura en esta zona de núcleo (5) en momentos de demanda de calentamiento y reducir la temperatura en esta zona de núcleo (5) en momentos de demanda de refrigeración.

17. Edificio según una de las reivindicaciones 2 a 15, caracterizado porque delante de una construcción antigua se han colocado placas de fachada calorífugas (80), dejando un espacio intermedio (90), sobre un fundamento de bandas, porque en el espacio intermedio (90) están tendidas tuberías de suministro, entre ellas unas tuberías (40, 41) del sistema de aire nuevo-aire de salida tendidas una dentro de otra, y porque el acumulador de calor (20) está colocado debajo del fundamento de bandas.

18. Edificio, especialmente una casa de baja energía, según una de las reivindicaciones 2 a 17 precedentes, con las características siguientes:

preferiblemente, un absorbedor solar (10') alojado junto al tejado (6') o debajo del mismo;

un acumulador de calor (20') dispuesto por debajo del edificio (1') o a un lado del mismo;

dispositivos de transporte de fluido incluyendo tuberías de unión (13') entre el absorbedor solar (10') y el acumulador de calor (20');

paredes exteriores (2') del edificio (1') con una capa aislante exterior (3'), una capa aislante interior (4') y una zona de núcleo (5') que está construida preferiblemente como una pared de hormigón portante;

tuberías de fluido (16') que están dispuestas en la zona de núcleo (5') y unidas con el absorbedor solar (10') y el acumulador de calor (20').

19. Edificio según la reivindicación 18, caracterizado porque las tuberías de fluido (16') de la zona de núcleo (5') pueden unirse con las zonas exteriores del acumulador de calor (20') para sustraer calor de las paredes exteriores (2') en verano y alimentarlo al acumulador (20').

20. Edificio según la reivindicación 18 ó 19, caracterizado porque la capa aislante exterior (3') se ha elegido algo más gruesa que la capa aislante interior (4') para alimentar calor de baja temperatura en un lugar óptimo respecto de la característica de temperatura descendente de dentro a fuera.

21. Edificio según una de las reivindicaciones 18 a 20, caracterizado porque la zona de núcleo (5') está construida como una capa de hormigón con insertos y porque la zona del punto de rocío está colocada por dentro de esta capa de hormigón.