ES2262391A1 - Sistema de climatizacion. - Google Patents
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Abstract
Sistema de climatización de un recinto que comprende un equipo acumulador de calor (1) en el interior (5'') del recinto (10) que contiene una sustancia acumuladora de cambio de fase sólido-líquido cuya temperatura de cambio de fase (tcf) es ligeramente inferior a la temperatura máxima (temax) del exterior (5) y superior a la temperatura máxima (t''emax) de las temperaturas mínimas del mes más cálido, y un circuito de conducción forzada de aire que comprende una entrada (3) y una salida (4) de aire y un dispositivo de regulación (6), configurado para tomar aire del exterior (5) cuando su temperatura sea inferior a la temperatura de cambio de fase (tcf), expulsándolo directamente al exterior (5) o introduciéndolo al recinto (10), y para hacer pasar el aire contenido en el recinto (10) a través del equipo acumulador (1), cuando la temperatura exterior (te) sea superior a la temperatura de cambio de fase (tcf).
Description
Sistema de climatización.
La invención se engloba dentro del campo de la
climatización del interior de un recinto y más concretamente se
refiere a un sistema de climatización de recintos cerrados que
dispone de equipos acumuladores de calor que contienen sustancias
acumuladoras de cambio de fase sólido-líquido.
El sistema de enfriamiento más generalizado que
se emplea en climatización o en frío, como es bien conocido, se basa
en comprimir un gas o refrigerante, condensarlo con el frío aportado
por el aire exterior y laminarlo, aprovechando el frío de cambio de
fase líquido-vapor para enfriar el aire del interior
de los recintos a enfriar.
Se necesita por tanto consumir energía en la
compresión, aparte del consumo de los ventiladores del sistema de
condensación y de evaporación. Con los problemas de la disminución
de la capa de ozono por las fugas de los compuestos clorados y
fluorados de los refrigerantes de estas instalaciones, hacen que se
estén cambiando los antiguos refrigerantes por otros menos activos
con dicha capa, pero que al bajar los rendimientos, se consume más
energía y, si es fósil, se esta contribuyendo al efecto invernadero
o calentamiento atmosférico.
Se conocen sistemas de enfriamiento de recintos,
aprovechando la convección forzada, de un fluido, con en enfriador
exterior y otro interior, y los termosifones o tubos de calor, que
emplean un fluido frigorígeno que se condensa en el exterior cae por
gravedad y se evapora en el interior enfriando el recinto,
ascendiendo en forma de vapor hasta el exterior. El aprovechamiento
del enfriamiento evaporativo, sin consumo de energía es conocido,
como lo es, el acoplar termosifones evaporativos a pastillas de
efecto Peltier.
El empleo del cambio de fase
vapor-líquido se sabe que es muy energético, pero
requiere tomar medidas de seguridad por las posibles presiones que
puedan alcanzarse y por el peligro de fugas de los fluidos
elegidos.
En las casetas de telecomunicaciones instaladas
en regiones de climas templados y sobretodo de climas cálidos, se
requieren equipos de climatización para contrarrestar el calor que
desprenden todos los equipos eléctricos que contienen y ara hacer
frente a las posibles entradas de calor por las paredes en épocas
cálidas. Los equipos de climatización que se han instalado y que se
están instalando hasta el momento, son equipos clásicos de frío, los
cuales constan de un condensador de aire, un compresor hermético de
pistón o de tipo helicoidal, un evaporador y los elementos de
expansión o regulación: válvula de laminación, deshidratador,
presostatos de alta y baja, termostatos de trabajo y térmicos de
sobre intensidad, etc.
Se debe tener en cuenta que, en las casetas de
telecomunicaciones, hay características importantes, tales como:
- \bullet
- Ruidos producidos en gran parte, por los sistemas de refrigeración, sobre todos por los compresores y los ventiladores, los cuales se agudizan por los arranques descontrolados periódicos en horas noctumas. Ruidos que en zonas Urbanas pueden ser denunciados por los vecinos próximos a dichas casetas. Con las nuevas instalaciones, cada vez más compactas y con concentración de calor mayores, los ruidos se agudizan, pues requieren instalaciones de climatización de mayor potencia.
- \bullet
- Se trata de instalaciones muy diseminadas y totalmente desasistidas, siendo su mantenimiento costoso y complicado.
- \bullet
- El consumo de electricidad de los equipos de climatización, es relativamente grande con respecto al total y cada vez es más compleja su contratación cuando aumentan las potencias, pues se necesitaran máquinas trifásicas y contrataciones semindustriales, en lugar de las domésticas de baja potencia.
- \bullet
- Los tamaños de las casetas son variables, las más usuales son de: 5, 7, 10 m^{2}, tendiendo a su aumento lo que presentara problemas de transporte, de ubicación y de incorporación de equipos de climatización mayores.
El enfriamiento del aire interior de la caseta se
hace a través de una batería aleteada, donde se enfría el aire que
posteriormente se impulsa por una rejilla a la caseta, retornando
dicho aire al equipo mediante otra rejilla dispuesta a tal efecto.
Muchas de estas máquinas disponen de un sistema de "free
cooling", el cual permite ahorrar energía introduciendo a la
caseta aire del ambiente exterior, cuando las condiciones son
favorables.
La vida media de estas instalaciones es corta,
por encontrarse en la intemperie en el caso de casetas de telefonía,
trabajar con grandes variaciones de temperatura a lo largo del año y
ser generalmente desasistidas o de reducido mantenimiento.
Por ello, se ha detectado una necesidad de
proporcionar un sistema de climatización de recintos cerrados, el
cual aproveche el frío del ambiente en el exterior del recinto
acumulándolo cuando la temperatura en el exterior este por debajo de
la temperatura deseada en el interior del recinto, para lo cual se
ha diseñado un equipo acumulador de calor el cual contiene una
sustancia acumuladora de cambio de fase
sólido-líquido que se encargue de acumular el frío,
solidificando la sustancia acumuladora cuando dicha sustancia pasa
por el exterior del recinto, para posteriormente liberar el frío con
el fin de mantener en el interior del recinto una temperatura
determinada, siempre que la temperatura en el exterior del recinto
sea superior a dicha temperatura requerida en el interior del mismo.
La transmisión del frío del ambiente exterior hacia la sustancia
acumuladora se realiza a través de una gran superficie de contacto
constituida por una pluralidad de tubos conductores del calor
dotados de una serie de aletas disipadoras.
Este objetivo se consigue por medio de la
invención tal y como está definida en la reivindicación 1 y 8; en
las reivindicaciones dependientes se definen realizaciones
preferidas de la invención.
La presente invención se refiere a un sistema de
climatización de un recinto que comprende un equipo acumulador de
calor dispuesto en el interior del recinto a climatizar, un equipo
de circulación de aire y un circuito de conducción forzada de aire
conectado al equipo acumulador de calor, el cual dispone de entradas
y salidas de aire desde y hacia al exterior de dicho recinto y de un
dispositivo de regulación. El mencionado sistema de climatización se
caracteriza porque el equipo acumulador de calor contiene una
sustancia acumuladora de cambio de fase
sólido-líquido cuya temperatura de cambio de fase es
ligeramente inferior a la temperatura máxima deseada en el interior
del recinto y superior a la temperatura máxima de las temperaturas
mínimas del mes más cálido y porque el circuito de conducción
forzada de aire esta configurado para tomar aire del exterior del
recinto cuando su temperatura sea inferior a la temperatura de
cambio de fase, expulsándolo directamente al exterior o
introduciéndolo en el recinto, saliendo el exceso de aire del
recinto por sobrepresión, y está configurado para recircular el aire
contenido en el recinto, haciéndolo pasar a través del equipo
acumulador, en el caso de que la temperatura exterior sea superior a
la temperatura de cambio de fase.
De esta manera se define un sistema que no
necesita de circuitos y recipientes que deban mantener un fluido a
altas presiones en su interior, no existiendo peligro de sobre
presiones y que además tenga un bajo consumo energético. Entre las
ventajas principales de este sistema se pueden destacar las que se
citan a continuación:
- \bullet
- Aumento en el rendimiento del sistema, en los casos de colocación de las unidades en suelo y/o en techo, al mejorar la circulación del aire en los equipos de comunicaciones, pudiéndose incluso eliminar sus sistemas propios de aireación y bajar hasta en 5ºC las temperaturas de trabajo de sus componentes.
- \bullet
- Reducción de la energía eléctrica requerida, con lo que se puede hacer contrataciones monofásicas o domésticas en casetas de telecomunicación o de obra.
- \bullet
- Reducción de los gastos de explotación, ya que se puede acumular el frío por la noche empleando tarifas eléctricas reducidas.
- \bullet
- Simplificación de los gastos de mantenimiento, no requiriéndose personal altamente cualificado, ni elementos de repuesto complicados y difíciles de conseguir como ocurre en las instalaciones de frío conocidas hasta ahora.
- \bullet
- Disminución de peligros de contaminación, por un lado al no emplear compuestos clorados y fluorados que pueden dañar a la capa de ozono y por otro al disminuir el consumo energético, disminuyendo la producción de CO^{2} resultante por ejemplo en equipos autogeneradores de la luz necesario para hacer funcionar el sistema de climatización.
- \bullet
- Disminución de la contaminación acústica al tratarse de equipos que no necesitan de compresores para su funcionamiento.
- \bullet
- Posibilidad de construir casetas en serie, mejorando la calidad, reduciendo costos y permitiendo acortar tiempos totales y "stock" de piezas y casetas.
El equipo acumulador de calor podrá estar
constituido de diferentes formas, en primer lugar, podrá estar
compuesto por una pluralidad de tubos conductores que presentan
adosadas exteriormente una pluralidad de aletas disipadoras,
conteniendo los mencionados tubos conductores la sustancia
acumuladora de cambio de fase. Los tubos conductores tendrán un
diámetro comprendido entre 20 y 40 mm.
El sistema podrá contar adicionalmente con un
colector solar, situado en una zona acristalada del recinto y
configurado para aportar, durante las horas del día de mayor
insolación, el calor necesario para producir el cambio de fase
cuando la sustancia acumuladora se encuentra en estado sólido,
devolviéndose dicho calor acumulado al interior del recinto cuando
sea preciso. El calor acumulado por la sustancia acumuladora se
devuelve al interior del recinto durante las horas del día en las
que no hay insolación.
De esta manera se puede aprovechar el calor
emitido por el sol para conseguir que la sustancia acumuladora se
funda transfiriéndose el calor de las radiaciones solares a dicha
sustancia acumuladora de calor que será liberado posteriormente en
el interior del recinto. Este sistema es idóneo para su empleo en
países de clima cálido, en edificios de oficinas dotados de zonas
acristaladas, en los cuales se presentan cargas térmicas elevadas
debido a la acumulación del calor de la energía radiante de los
rayos solares especialmente para orientaciones sur y este. El
sistema de climatización cuenta, en este caso particular, con las
siguientes ventajas a destacar:
- \bullet
- Reducción de las cargas solares en fachadas soleadas, ya que el calor es empleado en el cambio de fase de la sustancia acumuladora de calor.
- \bullet
- Reducción de costes derivados del tratamiento de aire del exterior.
Por otro lado, el dispositivo de regulación del
circuito de conducción forzada del aire esta configurado para hacer
pasar alternativa e intermitentemente aire del interior y del
exterior del recinto a través de los tubos conductores del equipo
acumulador de calor dependiendo de las necesidades de temperatura
requeridas en el interior del recinto.
De esta manera se regula la cantidad de aire
necesaria tanto del exterior como del interior que en cada momento
requieren las condiciones de temperatura en el interior del recinto,
pudiendo el sistema coger aire del exterior, o del interior
recirculándolo, o de ambos a la vez en las proporciones
estimadas.
Una instalación ventajosa del sistema objeto de
la presente invención consiste en que el equipo acumulador de calor
se instale en el techo del recinto, y las entradas de aire del
exterior del recinto se sitúen en los lados del mismo mientras que
la salida de aire del interior se sitúe en el centro de dicho
recinto, siendo la ubicación del equipo acumulador de calor
transversal con respecto a la dimensión mayor del recinto.
De esta manera se consigue que la circulación del
aire tanto proveniente del exterior como del interior del recinto
sea más idónea y el rendimiento del sistema, en lo que se refiera a
perdidas de energía y consumo de la instalación, sea mayor.
En otra realización de la invención, el sistema
de climatización comprenderá un primer, un segundo y un tercer
intercambiador de calor, comprendiendo el primer y el segundo
intercambiadores de calor una pluralidad de tubos conductores que
presentan adosadas exteriormente una pluralidad de aletas
disipadoras, por el interior de cuyos tubos conductores circula
agua, además comprenderán sendos equipos de circulación de aire
configurados para hacer pasar aire a través de los respectivos tubos
conductores, estando conectados ambos intercambiadores por un
circuito de circulación del agua, situándose el primer
intercambiador en el exterior del recinto y el segundo en el
interior.
Este segundo sistema de climatización se
caracteriza porque el tercer intercambiador situado entre el primer
y el segundo intercambiador comprende una pluralidad de tubos
conductores que presentan adosadas exteriormente una pluralidad de
aletas disipadoras, por el interior cuyos tubos conductores circula
agua, estando situados dichos tubos conductores en el interior de un
recipiente que contiene a la sustancia acumuladora de calor de
cambio de fase sólido-líquido cuya temperatura de
cambio de fase será ligeramente inferior a la temperatura máxima
posible en el exterior del recinto y superior a la temperatura
máxima de las temperaturas mínimas del mes más cálido. El tercer
intercambiador se situará indistintamente en el interior o en el
exterior del recinto.
De esta manera se consigue que el polvo que hay
en el aire proveniente del exterior del recinto no se introduzca en
el propio recinto al producirse un intercambio de calor desde el
exterior al interior de forma indirecta gracias un fluido
secundario. Esto se consigue haciendo pasar el aire por un
intercambiador de un fluido secundario, en este caso el tercer
intercambiador, y este fluido secundario se encarga de transmitir el
calor o frío, según las condiciones ambientales externas, al
interior del recinto, no habiendo necesidad de que pase aire del
exterior al interior del recinto como en la primera realización del
sistema y por lo tanto evitando el paso de polvo y suciedad.
Como fluido secundario se utiliza agua la cual
queda contenida en un circuito cerrado, transportándose el calor
desde el primer intercambiador situado en el exterior al tercer
intercambiador, en el cual actúa la sustancia acumuladora de cambio
de fase sólido-liquido, transmitiéndose el calor
desde este tercer intercambiador al segundo intercambiador situado
en el interior del recinto.
Los tubos conductores de la sustancia acumuladora
de cambio de fase sólido-líquido normalmente serán
de cobre, pudiendo ser de cualquier material de características
térmicas análogas. Por otra parte las aletas disipadoras que van
adosadas a los tubos conductores serán normalmente de aluminio,
pudiendo ser de cualquier material de características térmicas
análogas.
El sistema de climatización, objeto de la
presente invención, se podrá emplear en casetas en las que se
disponen instalaciones de telecomunicaciones, en edificios de
viviendas, en edificios de oficinas, o en cualquier otro tipo de
construcción susceptible de ser climatizada.
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con unas realizaciones de
dicha invención que se presentan como ejemplos ilustrativos y no
limitativos de ésta.
La figura 1 representa un esquema de principio de
una primera realización del sistema de climatización objeto de la
presente invención, en la que además se muestra una sección parcial
transversal del recinto.
La figura 2 representa un esquema de principio de
una segunda realización del sistema de climatización objeto de la
presente invención, en la que además se muestra una sección parcial
transversal del recinto.
La figura 3 representa una vista esquemática en
planta y sección de la primera realización para el caso de que el
sistema se instale en la cubierta de una caseta.
La figura 4 representa un esquema de principio de
la primera realización para el caso de un edificio de oficinas en el
momento de la carga del equipo acumulador de calor, en la que además
se muestra una sección parcial transversal del recinto.
La figura 5 representa un esquema de principio de
la primera realización para el caso de un edificio de oficinas en el
momento de la descarga del equipo acumulador, en la que además se
muestra una sección parcial transversal del recinto.
La figura 6 representa un esquema de principio de
una tercera realización del sistema de climatización en la que
adicionalmente se dispone un equipo de captación de energía solar
para el caso de un edificio de oficinas, en la que además se muestra
una sección parcial transversal del recinto.
La figura 7 representa un esquema de principio de
la primera realización para el caso de que el sistema se instale en
un falso suelo de una caseta, para el funcionamiento en régimen de
verano, en la que además se muestra una sección transversal del
recinto.
La figura 8 representa un esquema de principio de
la primera realización para el caso de que el sistema se instale en
un falso suelo de una caseta, para el funcionamiento en régimen de
invierno, en la que además se muestra una sección transversal del
recinto.
El sistema de climatización de un recinto 10
objeto de la presente invención, mostrado en su primera realización
en la figura 1, comprende un equipo acumulador de calor 1 dispuesto
en el interior 5' del recinto a climatizar, un equipo de circulación
de aire 2 y un circuito de conducción forzada de aire conectado al
equipo acumulador de calor 1, el cual dispone de una entrada 3 y una
salida 4 de aire desde y hacia al exterior 5 de dicho recinto 10 y
de un dispositivo de regulación 6.
El equipo acumulador de calor 1 contiene una
sustancia acumuladora de cambio de fase
sólido-líquido, cuya temperatura de cambio de fase
t_{cf} es ligeramente inferior a la temperatura máxima t_{emax},
deseada en el exterior 5 del recinto 10 y superior a la temperatura
máxima t'_{emax} de las temperaturas mínimas del mes más
cálido.
En esta primera realización de la invención, el
equipo acumulador de calor 1 está constituido por una pluralidad de
tubos conductores 7 situados uno al lado del otro formando una
batería que en este caso particular define una sección
aproximadamente rectangular y que está situada en el interior 5' del
recinto 10. Los citados tubos conductores 7 presentan adosadas
exteriormente una pluralidad de aletas disipadoras (no representadas
en la figura). Los mencionados tubos conductores 7 van a ser los
encargados de contener a la sustancia acumuladora de cambio de fase.
Para un rendimiento óptimo de la instalación se ha comprobado que el
rango de diámetro de funcionamiento de los tubos conductores 7
estará comprendido entre 20 y 40 mm.
Por su parte, el circuito de conducción forzada
de aire esta configurado para tomar aire del exterior 5 del recinto
10, como indican las flechas situadas al lado de la entrada 3,
cuando dicha temperatura exterior t_{e} sea inferior a la
temperatura de cambio de fase t_{cf}, expulsándolo directamente al
exterior 5 a través de la salida 4 o introduciéndolo en el recinto a
través de la rejilla 9, saliendo el exceso de aire del recinto por
sobrepresión a través de la salida 4. El aire del interior 5' es
tomado por el equipo acumulador de calor 1 a través de la compuerta
11.
Con esta configuración del circuito de
conducción, el aire contenido en el interior 5' del recinto 10 será
recirculado, haciéndolo pasar a través de los tubos conductores 7
del equipo acumulador de calor 1, en el caso de que la temperatura
exterior t_{e} sea superior a la temperatura de cambio de fase
t_{cf}.
El dispositivo de regulación 6 consiste
básicamente en una compuerta 12 la cual se puede accionar, pudiendo
adoptar dos posiciones, una primera posición, tal y como se observa
en la figura 1, cerrando la entrada de aire del exterior 5 del
recinto 10 al equipo acumulador de calor 1 y una segunda posición
cerrando la entrada de aire del interior 5' del recinto 10 al equipo
acumulador de calor 1. Dependiendo del grado de apertura en cada una
de las comentadas posiciones de la compuerta, el cual es regulable
por medios conocidos, se puede variar la relación de aire del
exterior 5 y del aire del interior 5' del recinto 10 que entra en
cada momento en el equipo acumulador de calor 1.
Esta configuración permite que se pueda controlar
la cantidad de aire necesaria tanto del exterior 5 como del interior
5' del recinto 10, haciendo pasar alternativa e intermitentemente
aire del interior 5' y del exterior 5 a través de los tubos
conductores 7 dependiendo de las necesidades de climatización en el
interior 5' del recinto 10 y de las diferencias de temperatura entre
el interior 5' y el exterior 5 del recinto 10.
El equipo de circulación del aire consiste en un
ventilador 13 que se coloca de manera que emite una corriente de
aire que avanza en sentido transversal a los tubos conductores 7,
cubriendo dicha corriente la mayor parte de la longitud de tales
tubos conductores (7) e incidiendo el aire directamente sobre las
aletas disipadoras adosadas a los mismos.
A la hora de elegir la sustancia acumuladora de
cambio de fase sólido-líquido han de tenerse en
cuenta los siguientes factores:
- \bullet
- Tiene que tener una gran cantidad de calor latente durante el cambio de fase a las temperaturas de trabajo indicadas.
- \bullet
- No se deben producir grandes esfuerzos mecánicos en el cambio de fase para evitar poner en peligro los elementos (tubos, bomba de recirculación, etc.) que contienen a la sustancia acumuladora.
- \bullet
- Ha de tener compatibilidad con los elementos contenedores es decir con metales, en particular con el cobre.
- \bullet
- No ha de ser tóxica ni inflamable, ni cancerígena y deber ser de fácil manipulación, sin necesidad de protecciones especiales.
- \bullet
- No ha de envejecer con el tiempo, ni con los ciclos térmicos.
- \bullet
- Ha de tener un precio moderado con el fin de que el equipo completo instalado sea de igual o menor precio de los sistemas de climatización existentes que va a sustituir.
En otra realización de la invención, como se
puede apreciar en la figura 2, el sistema de climatización
comprenderá un primer 14, un segundo 15 y un tercer 16
intercambiadores de calor, comprendiendo el primer 14 y el segundo
15 intercambiadores de calor una pluralidad de tubos conductores 17
que presentan adosadas exteriormente una pluralidad de aletas
disipadoras (no representadas en la figura), por el interior de los
citados tubos conductores 17 circula agua.
Ambos, primer 14 y segundo 15 intercambiador,
comprenden además sendos equipos de circulación de aire configurados
para hacer pasar aire a través de los respectivos tubos conductores
17 del primer 14 y segundo 15 intercambiadores, estando conectados
ambos intercambiadores por un circuito de circulación del agua,
representado esquemáticamente en la figura 2 por la línea 18
situándose el primer intercambiador 14 en el exterior 5 del recinto
10 y el segundo intercambiador 15 en el interior 5'. El circuito de
circulación es un circuito cerrado en el que el agua contenida en su
interior se mueve gracias a la ayuda una bomba 20 de
circulación.
Este segundo sistema de climatización se
caracteriza porque el tercer intercambiador 16 situado entre el
primer 14 y el segundo intercambiador 15 comprende una pluralidad de
tubos conductores 17' que presentan adosadas exteriormente una
pluralidad de aletas disipadoras, por el interior de cuyos tubos
conductores 17' circula agua, estando situados dichos tubos
conductores 17' en el interior de un recipiente 19 que contiene a
la sustancia acumuladora de calor de cambio de fase
sólido-líquido siendo su temperatura de cambio de
fase t_{cf} ligeramente inferior a la temperatura máxima
t_{emax} deseada en el exterior 5 del recinto 10 y superior a la
temperatura máxima t'_{emax} de las temperaturas mínimas del mes
más cálido.
La sustancia acumuladora rodea por lo tanto a los
tubos conductores 17' produciéndose la transmisión de calor desde la
sustancia acumuladora al agua contenida en el interior de los tubos
conductores 17'. El tercer intercambiador 16 se situará
indistintamente en el interior 5' o en el exterior 5 del recinto
10.
En la figura 3 se muestra una instalación
ventajosa del sistema de climatización, el cual consiste básicamente
en que el equipo acumulador de calor se instala en el techo del
recinto, en este caso se han instalado dos equipos acumuladores 21 y
21'. Las entradas 22a-22b y
22'a-22'b de aire del exterior 5 del recinto 10 se
sitúan en los lados del mismo y la salida 23 de aire del interior 5'
se sitúa en el centro de dicho recinto 10, siendo la ubicación del
equipo acumulador de calor transversal con respecto a la dimensión
mayor del recinto 10. Cada uno de los equipos acumuladores 21 y 21'
cuenta con un par de baterías de tubos conductores y con un
ventilador.
En las figuras 4 y 5 se ha querido representar el
caso de un edificio de oficinas indicando el flujo de aire en el
momento de la carga del equipo acumulador de calor en la figura 4 y
en el momento de descarga del equipo acumulador de calor en la
figura 5.
En el primer caso el aire que proviene del
exterior 5, entra por la parte inferior del recinto 10 a través la
entrada 24 y debido a que la compuerta 25 cierra el paso del aire
hacia el interior 5' del recinto 10 el aire exterior pasa, impulsado
por el ventilador 26, a través de los tubos conductores 27
empleándose la energía que porta el aire, ya sea en forma de calor o
de frío, en el cambio de estado la sustancia acumuladora contenida
en los tubos conductores 27, quedando entonces captada o acumulada
dicha energía por dicha sustancia acumuladora.
En el caso de la descarga, figura 5, la compuerta
25 cierra el paso de aire del exterior 5 a través de la entrada 24,
permitiendo la entrada en el equipo acumulador de calor 1 de aire
del interior 5', el cual es impulsado por el ventilador a través de
los tubos conductores 27 produciéndose un intercambio de energía
devolviendo la sustancia acumuladora la energía captada en el cambio
de estado anterior, produciéndose la descarga del equipo acumulador
de calor 1, pasando el aire resultante al interior 5' del recinto a
través de la salida 28.
En la figura 6 se muestra un sistema de
climatización instalado en el interior 5' de un recinto 10,
concretamente un edificio de oficinas, el sistema cuenta
adicionalmente con un colector solar 29, situado en una zona
acristalada 30 del recinto 10 y configurado para aportar, durante
las horas del día de mayor insolación, el calor necesario para
producir el cambio de fase cuando la sustancia acumuladora se
encuentra en estado sólido.
Lo que hace realmente este colector solar 29 es
precalentar el aire que viene del exterior 5 del recinto 10,
aprovechando el calor emitido por el sol para conseguir que la
sustancia acumuladora se funda transfiriéndose el calor de las
radiaciones solares a dicha sustancia acumuladora de calor. El calor
acumulado por la sustancia acumuladora se devuelve al interior 5'
del recinto 10 durante las horas del día en las que no hay
insolación.
En la figura 6 se ha representado el sistema en
carga, para lo cual la compuerta 31 esta cerrada e impide el paso
del aire del exterior 5 directamente al interior 5' del recinto 10 y
lo conduce hacia el equipo acumulador de calor 1 con la ayuda del
ventilador 23 pasando a través de los tubos conductores 32
transfiriéndose el calor a la sustancia acumuladora, pasando
posteriormente el aire al interior 5' del recinto 10 a través de la
rejilla 33.
Finalmente en las figuras 7 y 8 se muestra un
sistema de climatización instalado en el suelo de una caseta de
telecomunicaciones, concretamente en la figura 7 se muestra el
funcionamiento del sistema en régimen de invierno en el cual las
compuertas 34 y 34' están abiertas dejando la compuerta 34 entrar al
mismo tiempo aire del exterior 5 y del interior 5' del recinto 10 al
suelo de la caseta en el cual se dispone el equipo acumulador de
calor 1, que en este caso cuenta con dos baterías 35 y 35' de tubos
conductores y entre ellas un ventilador 36. Una vez que el aire pasa
por los tubos conductores la compuerta 34' permite que parte del
aire salga al interior 5' y parte al exterior 5 del recinto 10.
Por su parte la figura 8 muestra la misma
instalación trabajando en régimen de verano, pudiéndose apreciar
como las compuertas 34 y 34' cierran respectivamente la entrada y la
salida desde y hacia el exterior 5 del recinto 10.
Claims (15)
1. Sistema de climatización de un recinto que
comprende un equipo acumulador de calor (1) dispuesto en el interior
(5') del recinto (10) a climatizar, un equipo de circulación de aire
(2) y un circuito de conducción forzada de aire conectado al equipo
acumulador de calor el cual dispone de una entrada (3) y una salida
(4) de aire desde y hacia al exterior (5) de dicho recinto (10) y de
un dispositivo de regulación (6), caracterizado porque el
equipo acumulador de calor (1) contiene una sustancia acumuladora de
cambio de fase sólido-líquido cuya temperatura de
cambio de fase (t_{cf}) es ligeramente inferior a la temperatura
máxima (t_{emax}) del exterior (5) del recinto (10) y superior a
la temperatura máxima (t'_{emax}) de las temperaturas mínimas del
mes más cálido y porque el circuito de conducción forzada de aire
esta configurado para tomar aire del exterior (5) del recinto (10)
cuando su temperatura sea inferior a la temperatura de cambio de
fase (t_{cf}), expulsándolo directamente al exterior (5) o
introduciéndolo en el recinto (10), saliendo el exceso de aire del
recinto por sobrepresión, y está configurado para recircular el aire
contenido en el recinto (10), haciéndolo pasar a través del equipo
acumulador de calor (1), en el caso de que la temperatura exterior
(t_{e}) sea superior a la temperatura de cambio de fase
(t_{cf}).
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el equipo acumulador de calor (1) esta
formado por una pluralidad de tubos conductores (7) que presentan
adosadas exteriormente una pluralidad de aletas disipadoras,
conteniendo los mencionados tubos conductores (7) a la sustancia
acumuladora de cambio de fase.
3. Sistema según la reivindicación 2,
caracterizado porque el equipo acumulador de calor (1) está
formado por un conjunto de tubos conductores (7) de diámetro
comprendido entre 20 y 40 mm que contienen a la sustancia
acumuladora de cambio de fase.
4. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores caracterizado porque además
comprende un colector solar (26), situado en una zona acristalada
(30) del recinto (10) y configurado para aportar, durante las horas
del día de mayor insolación, el calor necesario para producir el
cambio de fase cuando la sustancia acumuladora se encuentra en
estado sólido, devolviéndose dicho calor acumulado al interior (5')
del recinto (10) cuando sea preciso.
5. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque el calor acumulado por la sustancia
acumuladora se devuelve al interior (5') del recinto (10) durante
las horas del día en las que no hay insolación.
6. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dispositivo de regulación (6) del
circuito de conducción forzada del aire esta configurado para hacer
pasar alternativa e intermitentemente aire del interior (5') y del
exterior (5) del recinto (10) a través de los tubos conductores (7)
del equipo acumulador de calor (1) dependiendo de las necesidades de
temperatura requeridas en el interior (5') del recinto (10).
7. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el equipo
acumulador de calor (1) se instala en el techo del recinto (10), y
las entradas (22a-22b, 22'a-22'b)
de aire del exterior (5) del recinto (10) se sitúan en los lados del
mismo y la salida (23) de aire del interior (5') se sitúa en el
centro de dicho recinto (10), siendo la ubicación del equipo
acumulador de calor (21,21' ) transversal con respecto a la
dimensión mayor del recinto (10).
8. Sistema de climatización de un recinto que
comprende un primer (14), un segundo (15) y un tercer (16)
intercambiadores de calor, comprendiendo el primer (14) y el segundo
(15) intercambiadores de calor una pluralidad de tubos conductores
(17) que presentan adosadas exteriormente una pluralidad de aletas
disipadoras, por cuyos tubos conductores (17) circula agua y sendos
equipos de circulación de aire configurados para hacer pasar aire a
través de los respectivos tubos conductores (17) del primer (14) y
segundo (15) intercambiadores, estando conectados ambos
intercambiadores (14, 15) por un circuito de circulación del agua
(20), situándose el primer intercambiador (14) en el exterior (5)
del recinto (10) y el segundo (15) en el interior (5'),
caracterizado porque el tercer intercambiador (16) situado
entre el primer (14) y el segundo (15) intercambiador comprende una
pluralidad de tubos conductores (17') que presentan adosadas
exteriormente una pluralidad de aletas disipadoras, por cuyos tubos
conductores (17') circula agua, estando situados dichos tubos
conductores (17') en el interior de un recipiente (19) que contiene
una sustancia acumuladora de calor de cambio de fase
sólido-líquido cuya temperatura de cambio de fase
(t_{cf}) es ligeramente inferior a la temperatura máxima
(t_{emax}) deseada en el exterior(5) del recinto (10) y
superior a la temperatura máxima (t'_{emax}) de las temperaturas
mínimas del mes más cálido.
9. Sistema según la reivindicación 8,
caracterizado porque el tercer intercambiador (16) se sitúa
indistintamente en el interior (5') o en el exterior (5) del recinto
(10).
10. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque los tubos
conductores (7) son de cobre.
11. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las aletas
adosadas a los tubos conductores son de aluminio.
12. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema
se emplea en casetas en las que se disponen instalaciones de
telecomunicaciones.
13. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema
se emplea en edificios de viviendas.
14. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema
se emplea en oficinas.
15. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema
se emplea en cualquier tipo de construcción susceptible de ser
climatizada.
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|---|---|---|---|
| ES200401086A ES2262391B1 (es) | 2004-05-06 | 2004-05-06 | Sistema de climatizacion. |
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| FD1A | Patent lapsed |
Effective date: 20100315 |