ES2262683T3 - Sistema de refrigeracion. - Google Patents
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Abstract
Unidad de refrigeración que forma un canal de flujo de aire y que comprende una pared que presenta caras internas y externas, medios en la forma de una capa de material con efecto de mecha para desarrollar una capa de líquido sobre la cara interna para exposición a, y evaporación en, el flujo de aire y un depósito de suministro de líquido dispuesto de manera que el nivel de líquido esté por debajo de la capa de material con efecto de mecha, manteniéndose el suministro de líquido a la capa desde el depósito de suministro por la acción con efecto de mecha.
Description
Sistemas de refrigeración.
La presente invención se refiere a sistemas para
la refrigeración de un espacio cerrado para su utilización, por
ejemplo, en sistemas de aire acondicionado y ventilación por
desplazamiento.
Los sistemas de aire acondicionado, de
superficie radiante y de ventilación por desplazamiento se utilizan
en espacios cerrados tales como edificios, vehículos y remolques de
equipos, para proporcionar refrigeración para los equipos y confort
térmico para las personas. Esto se consigue mediante un flujo
adecuado de aire al espacio cerrado con el suministro de aire,
cuando sea necesario, habiendo sido enfriado y deshumidificado; un
estado típico para el aire suministrado podría ser 13ºC y una
humedad relativa del 65%. En los temas convencionales, la carga
térmica del espacio se disipa completamente utilizando
termotransferencia sensible en la corriente de aire y esto determina
el caudal de aire necesario para el espacio; un estado típico para
el aire que abandona el espacio podría ser de 24ºC y humedad
relativa del 35%.
El bajo valor de la humedad relativa en el aire
de escape representa un potencial de refrigeración no utilizado que
se puede emplear, mediante termotransferencia latente, para aumentar
sustancialmente la capacidad de la corriente de aire para eliminar
energía térmica desde el espacio. Este potencial no se puede obtener
mediante evaporación directa en el espacio, porque el mayor
porcentaje de humedad reduciría la condición de confort para
ocupantes y cualquier superficie húmeda podría representar un
peligro con el equipo eléctrico.
Un objetivo de la presente invención consiste en
utilizar el potencial de enfriamiento extra del aire de escape de
baja humedad relativa desde un espacio ventilado o con aire
acondicionado para aumentar la energía térmica extraída del
espacio.
Ejemplos de sistemas de refrigeración
evaporativa de la técnica anterior se proporcionan, por ejemplo, en
el documento DE 19737525.
Según un aspecto de la presente invención, se da
a conocer una unidad refrigerante que forma un canal de flujo de
aire y que comprende una pared que presenta caras internas y
externas, medios en la forma de una capa de material con efecto de
mecha para desarrollar una capa de líquido sobre la cara interna
para exposición y evaporación en el flujo de aire y un depósito de
suministro de líquido dispuesto de manera que el nivel de líquido
esté por debajo de la capa de material con efecto de mecha,
manteniéndose el suministro de líquido a dicha capa desde el
depósito de suministro mediante la acción con efecto de mecha.
La unidad puede ser para su empleo en enfriar un
espacio cerrado que puede comprender: un techo, suelo o pared (en lo
sucesivo referido como "estructura de superficie") que se une
al espacio cerrado. La cara interna de la estructura de superficie
es distante del espacio y se refiere en la presente como la
"superficie distante". Al pasar a lo largo del canal de flujo
de aire, el aire se escapa del espacio y pasa a través de dicha cara
distante de modo que, en condiciones de uso, el aire de escape
efectúa la evaporación de líquido desde dicha capa al flujo de
aire.
De este modo, el enfriamiento de la estructura
de superficie se efectúa permitiendo que se extraiga energía térmica
desde un espacio unido por dicha estructura.
El canal puede ser de configuración alargada y
en el que la capa de líquido se desarrolla a lo largo de por lo
menos una parte importante de su longitud.
El canal puede comprender al menos una pared
generalmente horizontal sobre la que se desarrolla la capa de
líquido.
El canal puede comprender al menos una pared
generalmente vertical, opcionalmente un par de paredes generalmente
verticales espaciadas, sobre las que se desarrolla la capa de
líquido. La altura de la pared o paredes verticales puede formar la
dimensión de sección transversal principal del canal.
En la unidad se dispone de medios para regenerar
la capa de líquido a medida que se evapora. El líquido se puede
suministrar desde el depósito a la capa con efecto de mecha a través
del tubo en el que se extrae líquido desde el depósito de suministro
por la fuerza capilar. Además, se puede proveer medios para recoger
el líquido en exceso. La unidad puede comprender un colector para
recoger el líquido en exceso.
El material con efecto de mecha puede ser un
material de tejido, tal como un paño de algodón.
Dicho material puede adoptar la forma de una
banda o lámina.
La capa de material con efecto de mecha puede
ser una capa continua única o puede comprender varias láminas
separadas, al menos alguna de las cuales pueden estar
interconectadas entre sí. Cuando el material con efecto de mecha
está subdividido en varias láminas separadas, al menos algunas de
ellas pueden compartir un alimentador y/o colector de líquido
común.
Dicho material con efecto de mecha suele estar
en contacto directo con dicha superficie distante.
La estructura de superficie puede comprender una
pluralidad de unidades estructurales, que pueden estar dispuestas en
serie y/o adosadas. Las unidades pueden ser de configuración
alargada, por ejemplo, formando una unidad del tipo de banda. No
todas las unidades estructurales que forman el techo o pared u otra
estructura necesitan ser unidades de refrigeración. Por ejemplo, la
función de refrigeración se puede limitar a una o más áreas de la
superficie
total.
total.
Cada unidad estructural puede comprender una
superficie adicional en relación opuesta espaciada a dicha cara
distante para formar una ruta de flujo de aire a través de dicha
cara distante. La ruta de flujo de aire puede atravesar la cara
distante desde una entrada a una salida de la unidad.
La cara interna de cada unidad de refrigeración
puede estar provista de una capa de material con efecto de mecha y
al menos algunas de las unidades de refrigeración pueden estar
interconectada de manera que el flujo de líquido se realice desde
una unidad a la siguiente. Además, cada unidad de refrigeración
puede comprender una cámara para la descarga de aire después del
paso sobre la capa de líquido y dichas cámaras, de al menos algunas
de las unidades, pueden estar interconectadas para formar un
conducto de descarga de aire.
El colector y/o alimentador de líquido puede
estar adaptado para su unión al alimentador y colector
correspondientes de otras unidades, por ejemplo, a través de
conectores macho y hembra.
El suministro y/o la recogida de líquido, desde
la capa con efecto de mecha, se puede realizar a través de elementos
de absorción de mecha asociados con los bordes opuestos a la capa de
material con efecto de mecha.
Los elementos de absorción de mecha pueden ser
de sección transversal mayor que la capa de material con efecto de
mecha.
La unidad puede comprender una superficie
adicional en relación espaciada opuesta a dicha superficie interna
para formar una ruta de flujo de aire a través de dicha cara
interna. La disposición puede ser tal que el área de la sección
transversal de la ruta de flujo de aire sobre la cara interna
humectada varíe en la dirección del flujo de aire; por ejemplo, se
puede reducir progresivamente en la dirección descendente.
Según un segundo aspecto de la presente
invención, se da a conocer una unidad de refrigeración que comprende
un conducto que forma un paso de flujo de aire que presenta
superficies internas provistas de una capa de material con efecto de
mecha por medio de la cual se puede desarrollar una capa de líquido
en contacto con dicha superficie interna y cuya evaporación se
induce por el flujo de aire a través del conducto, estando, además,
la unidad provista de un depósito de suministro de líquido,
dispuesto de manera que el nivel de líquido esté por debajo de la
capa de material con efecto de mecha, manteniéndose el suministro de
líquido a dicha capa desde el depósito de suministro mediante la
acción con efecto de mecha.
El conducto puede tener una sección transversal
de configuración alargada, correspondiendo al menos una de las
superficies internas al diámetro más largo de la sección transversal
provisto de dicho material con efecto de me-
cha.
cha.
El conducto puede comprender un elemento de
absorción de mecha para la alimentación de líquido a un borde de la
capa de dicho material con efecto de mecha. El conducto puede
comprender un elemento de sección en U, cuyo lado abierto se cierra
por el elemento de suministro de líquido.
El conducto puede estar provisto de un elemento
de absorción de mecha de recogida de líquido para conducir el
líquido desde el material con efecto de mecha, en dicha superficie
interna, a un punto de recogida de líquido.
El elemento puede comprender un tubo de material
con efecto de mecha, por ejemplo provisto en un tubo de soporte. El
material con efecto de mecha puede enrollarse alrededor de tubo de
soporte e insertarse a través de la hendidura en dicho tubo de
soporte. Este tubo de soporte puede estar al menos en parte
rellenado con líquido para suministro al material con efecto de
mecha.
En los aspectos anteriores de la presente
invención, el área de sección transversal del trayecto de flujo de
aire puede variar en la dirección del flujo de aire y se puede
reducir progresivamente en la dirección corriente abajo del flujo de
aire.
En los aspectos anteriores de la presente
invención, la unidad puede comprender una primera cámara inferior en
la que el aire fluye sobre la capa de líquido y una segunda cámara
superior a través de la cual el aire se escapa después del paso
sobre la capa de líquido.
Según un tercer aspecto de la presente invención
se da a conocer un sistema para su utilización en la refrigeración
de un espacio cerrado que comprende al menos una unidad según los
primer y segundo aspectos de la presente invención y medios para
generar un flujo de aire a través de los conductos.
El sistema puede comprender una pluralidad de
dichas unidades, estando estas unidades dispuestas para conducir el
flujo de aire en serie y/o en paralelo. Una o más unidades pueden
estar unidas en una relación extremo a extremo. Una o más unidades
pueden estar unidas en una relación lado a lado, por ejemplo en
relación adosada espaciada.
Los medios para generar el flujo de aire pueden
comprender una cámara impelente o cámaras en las cuales el aire
extraído del espacio cerrado se hace pasar para su descarga fuera
del espacio cerrado.
Además, según un cuarto aspecto de la presente
invención, se da a conocer un sistema de refrigeración para un
espacio cerrado que comprende: una estructura de superficie expuesta
al aire dentro del espacio cerrado, medios en la forma de una capa
de material con efecto de mecha para desarrollar una capa de líquido
sobre una cara de la estructura de superficie distante desde el
espacio, medios para el escape de aire desde el espacio y para hacer
pasar el aire de escape sobre dicha cara distante de manera que, en
funcionamiento, el aire de escape efectúe la evaporación de líquido
desde dicha capa a través de la estructura de superficie hacia el
flujo de aire y un depósito de suministro de líquido dispuesto de
manera que el nivel de líquido esté por debajo de la capa de
material con efecto de mecha, manteniéndose el suministro de líquido
a dicha capa desde el depósito de suministro mediante la acción con
efecto de mecha.
La estructura de superficie puede comprender una
pluralidad de unidades cada una según los primer o segundo aspectos
de la presente invención, dispuestas de forma en serie y/o en
paralelo de manera adosada. Las unidades pueden ser de configuración
alargada. Cada unidad puede comprender una superficie adicional en
relación opuesta espaciada a dicha cara distante para formar un
trayecto de flujo de aire a través de dicha cara distante.
La cara interna de cada unidad de refrigeración
puede estar provista de una capa de material con efecto de mecha,
estando al menos algunas de las unidades de refrigeración
interconectadas de manera que el flujo de líquido se realice desde
la capa de material con efecto de mecha de una unidad a la capa de
la unidad siguiente.
Cada unidad de refrigeración puede comprender
una cámara para descarga de aire después del paso sobre la capa de
líquido, estando dichas cámaras de al menos alguna de las unidades
interconectadas para formar un conducto de descarga de aire.
Según otro aspecto de la presente invención, se
da a conocer un procedimiento para enfriar un espacio cerrado
poniendo en contacto aire con dicho espacio con al menos una
estructura de superficie, comprendiendo dicho procedimiento las
etapas de: alimentar líquido a una capa de material con efecto de
mecha, de manera que se desarrolle una capa de líquido sobre una
superficie de dicha estructura que sea distinta de (o externa a)
dicho espacio y extrayendo aire desde el espacio y poniéndole en
contacto con la capa de líquido de manera que se asegure la
evaporación de líquido desde la capa de líquido al flujo de aire
enfriando, de este modo, dicha estructura, y de este modo, el
espacio unido, siendo el líquido alimentado a la capa de material
con efecto de mecha desde un depósito de suministro de líquido,
dispuesto de manera que el nivel de líquido esté por debajo de dicha
capa, manteniéndose el suministro de líquido a esa capa desde el
depósito de suministro gracias a la acción con efecto de mecha.
En los diversos aspectos de la presente
invención, el líquido puede ser agua y se puede agregar un aditivo
al líquido para inhibir el crecimiento microbiano. El aditivo
utilizado para inhibir el crecimiento microbiano puede ser cloruro
de sodio o hipoclorito sódico.
En los diversos aspectos de la presente
invención, se puede utilizar agua de mar, como el líquido humectante
y el vapor arrastrado en el flujo de aire puede ser recogido y
condensado para utilizarse como agua dulce.
A continuación se describirá la invención, a
título de ejemplo, haciendo referencia únicamente a los dibujos
esquemáticos adjuntos, en los que:
la Figura 1 ilustra un espacio acondicionado
provisto de un sistema de refrigeración según la invención;
la Figura 2 ilustra un disposición para
alimentación y descarga de líquido al sistema;
la Figura 3 es una sección longitudinal de una
loseta de techo que forma parte de una realización del sistema de
refrigeración según la presente invención;
la Figura 4 es una vista en sección transversal
de una loseta de techo, que ilustra una disposición particular de
las mechas de alimentación y recogida;
la Figura 5 es una vista en sección transversal
que ilustra el montaje de una loseta de techo dentro de una
estructura de techo suspendido;
la Figura 6 ilustra un medio para obtener un
perfil de temperatura y flujo uniforme a lo largo de una loseta o
techo;
la Figura 7 ilustra medios alternativos para
construir los conductos de suministro y escape;
la Figura 8 ilustra otra forma de realización de
la invención;
la Figura 9 ilustra otra forma de realización de
la invención en la que el efecto de enfriamiento se consigue por
medio de uno o más conductos;
la Figura 10 es una vista en planta de la cámara
impelente y banco de conductos representados en la Figura 9;
la Figura 11 es una vista en sección transversal
de uno de los conductos representados en las Figuras 9 y 10;
la Figura 11A es una vista parcial
correspondiente a la de la Figura 11 pero ilustrando una
modificación;
la Figura 12 es una vista parcial que
corresponde a parte de la disposición de la Figura 9, pero
ilustrando otra modificación;
la Figura 13 es una vista aérea parcial que
ilustra la utilización de un tubo de suministro para cada par de
conductos adyacentes
la Figura 14 es una vista que ilustra un tubo de
suministro o colector provisto de accesorios de tubos de contracción
en sus extremos; y
la Figura 15 es una vista en sección que ilustra
una manera de con formar una estructura de absorción de mecha
tubular para su utilización como un tubo alimentador o colector
según la invención.
La invención se ilustra, de forma esquemática,
en las Figuras 1 y 2 y se dispone en un falso techo o pared que esté
seca en el lado enfrentado al espacio acondicionado o ventilado que
se va a enfriar, pero húmeda en la cara distante desde dicha cara,
siendo enfriado el aire de escape desde el espacio al pasar sobre la
superficie húmeda de manera que se realice el enfriamiento
evaporativo del techo o pared. Dicho enfriamiento evaporativo del
techo pared extrae, a su vez, energía térmica desde el espacio
acondicionado o ventilado; por ejemplo mediante termotransferencia
por reacción y convección al lado seco del falso techo o pared.
En referencia más particularmente a las Figuras
1 y 2, el aire enfriado 1 desde un sistema de aire acondicionado (no
representado) entra en el espacio 2 a través de la admisión 29
mientras que el aire de escape 4 de humedad relativamente baja y más
caliente, procedente del espacio 2, puede ser, al menos en parte,
retornado al sistema de aire acondicionado a través de la salida 28
de un conducto que pasa por encima del falso techo 32. Como
alternativa, el aire de escape 4 puede ser humectado. La cara
inferior 3 del falso techo se presenta en el interior del espacio 2
mientras que la cara superior es distante de dicho espacio 2. La
cara distante o superior del techo se mantiene húmeda por medio del
líquido (que suele ser agua, posiblemente con aditivo) suministrado
a una capa de material con efecto de mecha 5, que se extiende sobre
al menos parte del techo (p.e. una de sus partes más importantes) en
contacto con la cara distante del techo 32. El material con efecto
de mecha puede ser cualquier material adecuado, que sea capaz de
desarrollar una capa de líquido sobre la zona deseada del techo; por
ejemplo, un material de tejido tal como un paño de algodón.
El líquido se suministra a la capa 5 desde un
depósito 6 a través de un conducto de suministro 8 (véase Figura 2)
que se extiende sobre una dimensión sustancial de la capa 5 desde un
extremo a otro. En la Figura 2, el conducto de suministro 8 está
situado a lo largo de un lado de la capa 5, de manera que el líquido
se transfiera a la capa 5 en ese lado y a continuación, atraviesa la
capa, a lo ancho, hasta el lado opuesto por acción capilar. Al
atravesar la capa, el líquido humedece la capa 5 y de este modo, la
cara distante del techo manteniéndola, de esta manera,
constantemente humedecida. Parte del líquido se evapora desde la
capa 5 por el flujo de aire de escape 4 de humedad relativamente
baja y relativamente caliente. El líquido en exceso, que alcanza el
lado opuesto de la capa 5, es drenado por un colector 9 y encaminado
hacia un recipiente 7. El conducto de suministro 8 y el colector 9,
en la forma de realización representada en las Figuras 1 y 2,
presentan la forma de elementos alargados de sección transversal
creciente en relación con la lámina de material con efecto de mecha,
que forma la capa 5 y puede ser de un material con efecto de mecha
(por ejemplo, el mismo material del que está constituida la capa 5).
El conducto de suministro 8 y el colector 9 pueden estar cada uno
formado, por ejemplo, por la laminación o el plegado de una banda o
lámina de material con efecto de mecha para obtener, de esta manera,
una sección transversal más grande que la capa 5. El conducto de
suministro 8 y el colector 9 están en contacto adecuadamente o
unidos con los respectivos lados de la capa 5 para asegurar un flujo
ininterrumpido a y desde la capa 5.
El líquido en exceso recogido en el recipiente 7
puede eliminarse o hacerse retornar al depósito 6 para su
reutilización. El depósito de suministro 6 está unido a una fuente
de suministro de agua (no representada) para mantener una carga de
agua. Un controlador de nivel del agua, tal como una disposición de
válvula de flotador se puede utilizar para controlar el flujo de
agua hacia el depósito de suministro 6. El colector 9 termina en un
punto por debajo del nivel de líquido en el depósito de suministro 6
permite que se recojan gotas en el recipiente 7. El caudal de agua a
través de la capa de material con efecto de mecha 5 se determina, a
continuación, por la diferencia en altura entre el nivel de líquido
en el depósito de suministro 6 y el final del tubo de escape 9 por
encima del recipiente de recogida 7, junto con la resistencia
hidráulica a través de la estructura completa. El agua en el
depósito 6 se mantiene a un nivel por debajo del nivel de la capa
con efecto de mecha 5 distribuida a través del falso techo 32 y esta
disposición impide la posibilidad de que se formen gotas sobre la
superficie inferior del techo 3. Como alternativa, el depósito 6 se
puede colocar por encima del material con efecto de mecha del techo
5 si, por ejemplo, el techo 32 está diseñado para impedir el goteo y
el caudal de líquido se controla para permanecer dentro del caudal
admisible de la capa con efecto de
mecha 5.
mecha 5.
La disposición hasta ahora descrita es
especialmente adecuada para el caso en que el líquido contenga un
aditivo sólido soluble (por ejemplo, un biocida tal como NaCl).
Cuando no se utiliza ninguno de dichos aditivos o si el aditivo es
líquido, por ejemplo, un biocida líquido, de manera que no exista
riesgo de cristalización del soluto, se puede omitir la presencia
del colector 9 y del recipiente 7.
En funcionamiento, aire enfriado deshumectado 1
se introduce a través de la entrada 29 en el espacio de aire
acondicionado o ventilado 2 por debajo del falso techo 32. El aire
de escape 4 desde el espacio 2 pasa sobre la capa 5, que mantiene la
cara superior o distante del techo constantemente húmeda, mientras
que la cara inferior 3 del techo permanece seca. El estado del aire
enfriado 1 que penetra en el espacio 2 suele ser de una temperatura
de 13ºC y una humedad relativa de 65% y la del aire de escape 4
cuando abandona el espacio 2 suele ser de una temperatura de 24ºC y
una humedad relativa del 35%. El agua se evapora desde la capa 5 al
aire de escape 4 enfriando, de esta manera, el falso techo 32
mediante el contacto entre la capa 5 y la cara superior del techo.
Como resultado, el falso techo enfriado 32 extrae energía térmica
desde el espacio acondicionado 2, por ejemplo, mediante
termotransferencia de radiación y convección.
El agua en el depósito 6 suele estar a la
temperatura ambiente y todo enfriamiento adicional se obtiene por
evaporación de agua desde la capa 5 con efecto de mecha. Esto está
en contraste con los techos refrigerados convencionales, que
requieren unidades de agua enfriada para suministrar agua a 12ºC o
temperatura más baja. Los paneles de refrigeración convencionales,
tales como los utilizados para techos refrigerados, requieren el uso
de temperaturas bajas del agua y materiales de alta conductividad
térmica, debido a que el trayecto del flujo de energía térmica es
largo y el flujo se concentra a medida que se desplaza a través del
panel desde el espacio al agua de refrigeración. En el sistema de
refrigeración según esta invención, el flujo térmico puede
permanecer a una densidad sustancialmente uniforme y el trayecto de
flujo desde el espacio 2 al agua de evaporación puede ser corto, de
modo que materiales de baja conductividad térmica y coste, tales
como plástico, se pueden utilizar para su construcción. La
condensación formada sobre los tubos, que transportan el agua
enfriada en paneles de refrigeración convencionales, causa, además,
un problema y han de encontrarse medios para tratar la condensación
para evitar goteos en el espacio que se está refrigerando.
En las Figuras 1 y 2, la capa de material con
efecto de mecha 5 se ilustra como una hoja continua única que se
extiende sobre una parte sustancial del techo. En la forma de
realización de la Figura 3, la capa con efecto de mecha 5 está
efectivamente subdividida en varias zonas más pequeñas mediante, por
ejemplo, materialización de la disposición dentro de las losetas de
techo utilizadas para construir el falso techo. La Figura 3 ilustra
una de dichas unidades de losetas o módulos y se entenderá que el
techo como un conjunto o al menos una o más zonas del techo se
pueden construir utilizando dichas losetas, que serán
sustancialmente de apariencia y construcción idénticas y se pueden
realizar en material de plástico adecuadamente rígido. La loseta
ilustrada 11 es generalmente de sección en forma de caja y presenta
una pared inferior 50, cuya superficie inferior 3, en
funcionamiento, está expuesta al espacio que se refrigera (es decir,
el espacio 2 representado en la Figura 1). Sobre su superficie
interna (por ejemplo, la superficie distante desde el espacio 2 que
se va a enfriar), la pared 50 está provista de una capa de material
con efecto de mecha 5, de modo que se pueda desarrollar una capa de
líquido a través de la superficie distante en el interior de la
loseta.
La loseta 11 presenta una pared superior 52
espaciada por encima de la pared inferior 50 con paredes frontal,
posterior y laterales 54 que se extienden entre las paredes superior
e inferior 50, 52. Las paredes frontales y laterales 54 no están
representadas. Una pared intermedia 56 está dispuesta entre las
paredes superior e inferior y divide el interior de la loseta en una
cámara inferior 58 y una cámara superior 60. El aire se admite desde
el espacio 2 a través de una entrada o entradas 18 y las cámaras 58,
60 están interconectadas por una o más aberturas 19 de manera que el
aire puede fluir desde las cámaras inferiores 58 después de pasar,
sobre la capa de material con efecto de mecha 5, a la cámara
superior 60. La cámara superior está provista de aberturas 20 y 21
en sus extremos opuestos. Estas aberturas son de configuración
complementaria, de manera que dos losetas se pueden instalar juntas
de forma sellada con la abertura 20 de una loseta acoplada con la
abertura 21 de una loseta adyacente. De este modo, las aberturas
pueden estar dispuestas para su interconexión mediante disposiciones
de conectores macho y hembra, tal como se ilustra por los números de
referencia 62, 64. De este modo, las cámaras superiores 60 de dos o
más losetas se pueden interconectar para formar un conducto continuo
que se extiende a lo largo de las losetas que están de esta manera
interconectadas.
La continuidad entre las capas con efecto de
mecha 5, asociadas con cada loseta, se consigue por medio de
conectores macho y hembra 22, 23 dispuestos de manera que el
conector 22, 23 de una loseta se acopla herméticamente con su
contrapartida en una loseta adyacente. En un extremo de una hilera
de losetas interconectadas de este modo, se suministra líquido con
una disposición de alimentación al conector de entrada 22 de modo
que se puede desarrollar una capa de líquido sobre la cara interior
de las paredes inferiores 50 de las losetas. En el extremo opuesto
de la hilera, el conector de salida 23 está unido a un colector para
retirada del líquido en exceso. El alimentador y el colector estarán
asociado cada uno con un depósito de suministro y recipiente que
corresponden a los ilustrados por las referencias 6 y 7 en las
Figuras 1 y 2 y la disposición será tal que se evite la formación de
gotas sobre la cara inferior de la pared 50, según se describe en
relación con las Figuras 1 y 2.
El flujo de aire desde el espacio a enfriar se
extrae hacia las losetas mediante la conexión de los extremos
corriente abajo de los conductos al conducto de retorno de aire del
sistema de aire acondicionado o de ventilación. De esta manera, el
aire penetra a través de las entradas 18 de las losetas y pasa desde
un extremo de la loseta, a lo largo de la cámara inferior 58, al
extremo opuesto con la consiguiente evaporación de líquido desde la
capa con efecto de mecha y enfriamiento de la pared inferior 50. Al
alcanzar el extremo opuesto, el flujo de aire se encamina a través
de las aberturas 19 en la cámara superior y fluye hacia la abertura
de salida 21 junto con el aire que penetra en dicha cámara a través
de la abertura de entrada 20 acoplada con una loseta corriente
arriba. El aire es recogido en el conducto, formado por las cámaras
superiores 60 de cada hilera de losetas, se descarga en el extremo
corriente abajo del conducto hacia el conducto de retorno de un
sistema de aire acondicionado. La abertura de entrada 20, en el
extremo ascendente del conducto formado, será cerrada o estará
ausente por la correspondiente loseta, mientras que la abertura
superior 21, en el lado opuesto del conducto, se abrirá para
conexión a un escape. La entrada 18 no es continua a través de la
anchura de las losetas de techo 11 puesto que esto perturbaría el
flujo de líquido a lo largo de la mecha 5.
Las losetas 11 se pueden colocar directamente
sobre barras en T que se encuentran típicamente en los edificios
comerciales (ver Figura 5). En una modificación, cada módulo o
unidad de losetas 11 se puede fabricar sin la cámara 60; por
ejemplo, una vez que ha pasado sobre la capa de material con efecto
de mecha 5, en cada unidad de losetas, se puede descargar
directamente a la atmósfera o a un conducto, o conductos, de retorno
de aire comunes o cámara impelente común separada de las unidades de
losetas.
La Figura 4 ilustra un procedimiento para
diseñar el alimentador y colector asociados con la capa con efecto
de mecha, en cada unidad de losetas. La Figura 4 es una vista en
sección transversal perpendicular a la dirección del flujo de aire.
El alimentador de líquido está en la forma de una mecha de
suministro 12 conectada a un depósito de suministro (no
representado) de manera que la mecha de suministro 12 humedece la
capa con efecto de mecha 5 en un lugar adyacente a uno de sus
bordes, estando las mechas de suministro de las losetas de techo
adyacentes 11 unidas en una forma de serie, de manera que
proporcione una mecha continua que se extiende a lo largo de una
hilera de losetas y que alimenta las capas con efecto de mecha 5
asociadas con cada una de las losetas en la hilera. La unión de una
mecha alimentadora, o colectora, a la siguiente se puede conseguir,
por ejemplo, simplemente disponiendo sus extremos en contacto cuando
las losetas se ajusten a ras entre sí. La mecha colectora 13 está
unida a un recipiente de drenaje y sirve para drenar cada una de las
capas con efecto de mecha 5 de una hilera de unidades de losetas, de
manera que el drenaje se efectúe en un lugar adyacente a los bordes
opuestos de las capas con efecto de mecha a los bordes unidos a la
mecha de suministro 12. La mecha de suministro 12 y la mecha
colectora 13 están separadas del contacto directo entre sí por el
separador 10 y están dispuestas para extenderse hacia arriba y en
relación de solapamiento con la pared inferior 50 de manera que se
aumente el área desde la sección transversal del material con efecto
de mecha. Las secciones 12a, 12b y 13a, 13b de las mechas 12 y 13,
que se extienden hacia arriba y en relación de solapamiento con la
superficie inferior 3, están aisladas de la exposición al aire de
escape por las paredes interpuestas 70, 72. Las paredes 70 pueden
estar almenadas en sus bordes inferiores o de otro modo, diseñadas
para permitir el contacto entre la mecha 5 y las mechas 12, 13 de
modo que se mantenga entre ellas la continuidad del flujo
de fluido.
de fluido.
La forma de realización de la Figura 5 es
similar a la representada en la Figura 4 presentando una mecha de
suministro 17 y una mecha colectora 16 pero, en este caso, las
mechas no se extienden en relación de solapamiento con la pared
inferior 50. Esta forma de realización ilustra cómo las unidades de
losetas 11 se pueden montar en una disposición de falso techo
suspendido con cada unidad de losetas soportada alrededor de su
perímetro por barras en T 15 del sistema de techo suspendido.
Los cálculos preliminares indican lo siguiente.
Si la velocidad de evaporación desde la capa con efecto de mecha 5
es 0,01 g.s^{-1}.m^{-2}, correspondiente a una carta térmica de
aproximadamente 25 W.m^{-2} y las losetas son de 1 m de longitud y
0,5 m de anchura, entonces la velocidad de evaporación desde cada
loseta 11 es 0,005 g.s^{-1}. Si el depósito de suministro 5 está
situado al nivel del techo y el recipiente de recogida 7 está
situado a nivel del suelo, la altura desde el recipiente de recogida
7 al depósito 6 es aproximadamente 2,5 m y la presión impelente
disponible para el sistema es aproximadamente 25 kPa. Si
consideramos una banda de losetas de techo 11, con una anchura de
0,5 m con mecha de suministro 17 y mecha de escape 16 incorporadas
en las partes laterales de las losetas 11 y de 30 mm de diámetro, el
flujo a través de las losetas 11 no será uniforme sino que será
mayor a través de la loseta 11 más próxima al depósito de suministro
6 y menor a una distancia más a mitad de camino a lo largo de la
banda desde el depósito de suministro 6. La distancia real del flujo
mínimo depende de la relación de la masa evaporada al caudal másico
total. Si el flujo medio a través de las losetas 11 es el doble al
necesario para la evaporación, limitando entonces la concentración
de aditivos al agua, el caudal mínimo es de aproximadamente 0,67 de
la longitud de la banda desde el extremo de suministro. Si la mecha
5 tiene un espesor de 1 mm y todas las mechas 5 presentan una
permeabilidad de 10^{11}m^{-2}, que es típica de numerosos
tejidos, de la presión impelente de 25 kPa aseguraría un flujo
adecuado a todas las partes de una banda de 5 m de longitud de
losetas 11. Si las losetas 11 fueron configuradas con una mecha de
suministro 12 y una mecha colectora 13, tal como se representa en la
Figura 4, y cada una presentara un área de sección transversal de
0,003 m^{2}, entonces la banda de losetas podría ser de 10 m de
longitud.
Se entenderá que el aire de escape 4 se hace más
húmedo a medida que circula desde la entrada 18 a la salida 19. De
este modo, la termotransferencia varía a lo largo de la loseta 11 y
en consecuencia, la temperatura del techo varía a lo largo de cada
loseta. Se puede obtener una temperatura de techo más uniforme
disminuyendo adecuadamente la altura de la separación para el aire
de escape 4 a medida que se desplaza a lo largo de la loseta desde
la entrada 18 a la salida 19. Dicha disposición se pone en práctica
en la forma de realización de la Figura 6 (que es una vista
correspondiente a la de la Figura 3) por cuanto que la sección
transversal de la cámara inferior 58 se reduce desde el extremo de
entrada hacia el extremo de salida, por ejemplo, inclinando la pared
intermedia 56 en la forma representada.
Las Figuras 7A y 7B ilustran posibles
variaciones de las disposiciones de alimentador/colector para la
capa con efecto de mecha 5 en la que la alimentación y recogida de
agua se realiza mediante un tubo hueco, de manera que la capa con
efecto de mecha 5 se humedezca directamente desde el tubo de
suministro en lugar de mediante la acción capilar a través de una
mecha, tal como las mechas 12, 13 representadas en la Figura 4, por
ejemplo. En tales disposiciones, es importante asegurar que los
tubos se mantengan llenos con líquido para evitar que se extraiga
aire y que se interrumpa el flujo de fluido.
En la Figura 7A, el tubo alimentador/colector 24
presenta una pared perforada y la capa de material con efecto de
mecha 5 está enrollada alrededor del tubo, de modo que el
suministro de líquido pase a través de las perforaciones
directamente hacia el material con efecto de mecha. Las
perforaciones están, preferentemente, previstas en las zonas más
bajas de la pared del tubo 24.
En la Figura 7B, el tubo alimentador/colector 25
comprende primera y segunda secciones 25a y 25b separadas con un
conformador en espiral 25c que puentea las dos secciones de manera
que la capa de material con efecto de mecha se pueda enrollar de
forma tubular alrededor del conjunto 25a, 25b, 25c con el
conformador 25c soportando la sección del material con efecto de
mecha que separa las secciones 25a, 25b. En cada caso, una parte de
borde de la capa con efecto de mecha 5 se enrolla alrededor del tubo
alimentador/colector 24, 25. Los tubos sucesivos 24, 25 asociados
con las unidades de losetas adyacentes se pueden acoplar juntos
mediante conexiones de cubo y espiga que se pueden acoplar
automáticamente y sellarse juntas cuando las losetas adyacentes se
ponen a ras entre sí. El material con efecto de mecha, enrollado
alrededor de los tubos, se puede disponer para solaparse cuando se
interacoplen los tubos sucesivos para proporcionar una continuidad
del flujo de fluido entre ellos.
Estas disposiciones de tubos, según se ilustra
en las Figuras 7A y 7B, no son autocebadores pero se pueden rellenar
simplemente elevando el nivel de agua en un depósito en el momento
de la puesta en servicio del sistema. Cuando los tubos están llenos
de agua, las fuerzas capilares en la mecha mantendrán el agua en su
lugar, a condición de que la distancia desde la parte inferior del
tubo de escape al punto más alto de los tubos de suministro y
escape, sea menor que la altura a la que las mechas elevarán el
agua. Una altura típica del material con efecto de mecha, para
tejidos, es de 120 mm. Cualquier extremo de las mechas debe sellarse
en las paredes de los tubos para impedir que se extraiga aire en el
interior del tubo entre la mecha y la estructura de soporte. El
cálculo ha demostrado que la caída de presión principal, en este
sistema, es a través de la mecha y tubos de 6 mm en una banda de
losetas de 20 m necesitaría una carga de agua de solamente 30 mm
para un caudal de agua de suministro igual a dos veces la velocidad
de evaporación. Esto permitiría que el nivel de agua en el depósito
de suministro esté 20 mm por debajo del techo con el extremo del
tubo de escape aproximadamente 60 mm por debajo del punto más
elevado del tubo de suministro, que está dentro de la altura del
material con efecto de mecha de tejidos típicos.
Se entenderá que, donde se utilicen unidades o
módulos de losetas, se puede disponer en una forma de matriz
ordenada, por ejemplo, varias hileras de losetas dispuestas adosadas
con cada hilera formando, de este modo, un conducto de flujo de
aire. Los colectores de entrada y salida comunes pueden estar
asociados con dicha matriz ordenada para encaminar aire y hacer
escapar aire desde los conductos. En condiciones normales, el flujo
de aire a lo largo de una hilera de unidades de losetas se separará
del flujo de aire que tiene lugar en hileras adyacentes; sin
embargo, no se excluye la posibilidad de la presencia de
interconexiones entre los conductos asociados con hileras adyacentes
de unidades de losetas.
En otra modificación de la invención, las
unidades 11 pueden ser de configuración alargada en la dirección del
flujo de aire, por ejemplo, de configuración en forma de banda. En
este caso, dos o más unidades de bandas se pueden interconectar en
una forma en serie, de manera que se extiendan a través del espacio
que se va a enfriar o una unidad de banda única puede salvar el
espacio en una dirección (por ejemplo, en la dirección del flujo de
aire a través de las unidades) y pueden estar dos o más de dichas
unidades de banda situadas adosadas de manera que salven el espacio
en la dirección perpendicular a la dirección del flujo de aire.
Cuando las unidades están en la forma de banda, se pueden fabricar
en grandes longitudes con la capa con efecto de mecha unida a la
pared inferior con secciones de mechas alimentadoras y colectoras o
tubos unidos in situ, si así se desea, junto la cámara
superior 60. Esta última disposición se aplica asimismo en caso de
que las unidades estén en la forma de losetas; por ejemplo, las
losetas individuales pueden estar provistas de capas con efecto de
mecha unidas y/o tubos o secciones de mechas alimentadoras y
colectoras in situ.
En la forma de realización ilustrada en la
Figura 8, en lugar de estar localizadas una o más entradas 18 en, o
adyacentes a, un extremo de una unidad de losetas, esta unidad puede
presentar entradas distribuidas en diferentes puntos, (que se
extienden a través de la pared inferior 50 y la capa con efecto de
mecha 5) para permitir que el aire de escape 4 pase al interior de
la unidad en una gama de lugares situados entre extremos opuestos de
la unidad. Análogamente, la pared intermedia 56 puede, si así se
desea, estar provista de salidas 19 distribuidas en diversos lugares
para proporcionar una matriz ordenada de puntos de entrada desde la
cámara 58 a la cámara 60.
Se ha desarrollado un modelo térmico numérico
del sistema y se ha realizado en laboratorio un pequeño modelo
experimental del sistema. El modelo numérico ha sido validado
comparando sus resultados con los obtenidos a partir del modelo
experimental de laboratorio. Las simulaciones con el modelo numérico
han demostrado que el consumo de energía eléctrica para aire
acondicionado en grandes edificios comerciales se puede reducir
notablemente si se instala el sistema de refrigeración de la
presente invención, principalmente porque el caudal de aire en el
sistema se puede reducir sustancialmente con una correspondiente
reducción en la energía para bombear aire a través del sistema de
refrigeración y también con la reducción en la potencia del
compresor.
Los experimentos de laboratorio con mechas de
algodón, durante un período de seis meses, han demostrado que el
crecimiento de hongos o mohos en la mecha se puede eliminar con
soluciones salinas. Evidentemente, el uso adecuado de fungicidas
podría asegurar asimismo que el sistema permanezca sin contaminar.
Si se emplea una solución salina para evitar el crecimiento de
hongos, impediría asimismo la contaminación por legionella
del sistema, porque dichas bacterias necesitan para sobrevivir agua
no salina. Además, puesto que no existe ninguna pulverización
asociada con este sistema, no hay medios para transportar la
legionella a través del sistema. Además, el crecimiento de
hongos se podría inhibir por la falta de luz dentro de las losetas
cerradas y se podría utilizar un inserto de espuma celular abierta
para impedir la penetración de luz a través de las entradas.
Puesto que el techo en este sistema está húmedo,
serviría para inhibir la propagación del fuego. Si el nivel de agua
en el depósito de suministro se incrementara cuando estuviera
presente el fuego en el edificio, entonces el techo sería inundado y
podría formar una parte activa del sistema de control del fuego del
edificio, por ejemplo, el sistema de detección de incendios puede
estar conectado a la alimentación de agua, para el sistema de
refrigeración de la presente invención, de manera que inunde la cara
normalmente húmeda del sistema de refrigeración en respuesta a la
detección de un fuego.
Se ha utilizado en el laboratorio una solución
salina al 10%, que es similar al agua de mar, para inhibir el
crecimiento de hongos. Puesto que el aire que abandona un sistema de
techo refrigerante, según la presente invención, puede estar casi
saturado, el sistema se puede enfriar para suministrar agua dulce a
partir del agua de mar por desalinización, por ejemplo en edificios
con aire acondicionado. El agua de mar se podría suministrar a un
edificio con aire acondicionado y ser distribuida al sistema de
techo refrigerado y se podría utilizar el sistema de refrigeración
del aire acondicionado para condensar el vapor de agua a partir del
aire de retorno casi saturado y de este modo, generar agua dulce,
efectivamente como un subproducto. Los cálculos indican que si la
carga térmica disipada a través del sistema del techo fuera de 28
W/m^{2} del área del suelo, entonces el sistema generaría
aproximadamente 1 litro de agua dulce por metro cuadrado de área del
suelo para cada período de funcionamiento de 24 horas.
En los sistemas de aire acondicionado
convencionales, un 80% del aire es reciclado dentro del sistema
siendo el resto ventilado a la atmósfera. La presente invención
facilita su empleo de la misma manera, pero es también capaz de
utilizar aire puro al 100%, es decir sin ningún reciclado. Puesto
que el uso de aire reciclado ha estado vinculado al denominado
"síndrome de edificio enfermo", la capacidad para utilizar aire
puro al 100% puede ser ventajosa, por ejemplo, para los fines de la
calidad del aire.
En las formas de realización descritas hasta
ahora, la superficie de enfriamiento comprende parte o forma una
estructura de pared sustancialmente ininterrumpida (por ejemplo,
techo) que se une a un espacio que se va a enfriar. Sin embargo, la
superficie de unión no necesita estar ininterrumpida y se puede
formar mediante varias superficies espaciadas. Dichas superficies
espaciadas pueden formar colectivamente un límite separador del
espacio cerrado que se va a enfriar. Por ejemplo, pueden formar una
estructura aérea o falso techo de forma de rejillas. Una forma de
realización, que se puede utilizar en tales circunstancias, se
ilustra en las Figuras 9 a 15 a las que se hace ahora
referencia.
En esta forma de realización, un banco de
conductos de evaporación separados 70, generalmente en paralelo,
está montado en relación aérea con la habitación u otro espacio que
se va a enfriar, inmediatamente por debajo del techo 71. Cada
conducto 70 comprende un elemento alargado de sección generalmente
en forma de U que suele comprender paredes laterales de extensión
vertical 72 y una pared inferior generalmente horizontal 74. El
extremo superior abierto de cada elemento se cierra con una
disposición de suministro de líquido 75 de manera que cada conducto
70 forma un canal para conducir el flujo de aire a través del
interior del conducto. En un extremo, cada conducto 70 está abierto
de manera que forme una entrada para admisión de aire y en el
extremo opuesto, está unido a una cámara impelente común 76 que
puede montarse en el patio que se va a enfriar o en el exterior de
dicho espacio. Las caras internas de las paredes laterales 72 están
provistas de una capa 78 de material con efecto de mecha, tal como
tejido de algodón, de modo que un líquido adecuado, tal como agua,
se pueda absorber por mecha a través de las superficies internas
desarrollando, de este modo, una capa del líquido en contacto y
humedeciendo dichas superficies. Aunque no se representa en la
Figura 11, la pared inferior 74 puede estar provista, de forma
análoga, de una capa u otra estructura de material con efecto de
mecha sobre la superficie interna 80 para permitir que se desarrolle
una capa del líquido a través de la pared inferior 74 aunque, tal
como se indica a continuación, no es esencial hacerlo. El material
con efecto de mecha 78 y la superficie 80 se suelen extender sobre
casi toda la longitud de cada conducto 70.
El líquido se suministra a las estructuras de
absorción de mecha 78 y sobre la superficie 80 (si está presente)
mediante la disposición 75 que, en este caso, comprende un tubo de
suministro 82 de material de absorción de mecha, sobre el cual está
provista una cubierta 84 para impedir la evaporación de líquido en
la zona circundante. El tubo de material con efecto de mecha 82 se
extiende sobre sustancialmente toda la longitud del conducto
asociado 70, de manera que exista un suministro de líquido a los
bordes superiores de las capas de material con efecto de mecha 78, a
través de casi toda la longitud del conducto. El tubo 82, en un
extremo, se sumerge en un depósito de líquido 86 y la disposición es
tal que el punto abierto más alto en el tubo de suministro de
líquido 82 no debe exceder la altura del material de la mecha (que
suele ser de aproximadamente 150-200 mm).
Una vez que el tubo de absorción de mecha 82 y
la estructura de absorción de mecha 78 y sobre la superficie 80 se
hayan cebado con líquido, se observará que las paredes 72 y 74 se
pueden mantener continuamente húmedas, mientras se impide el goteo
si el nivel de líquido en el depósito 86 es adecuadamente situado,
por ejemplo, por debajo de los bordes inferiores de las capas con
efecto de mecha verticalmente dispuestas 78. Puede existir un
depósito 86 asociado con cada tubo de suministro 82 o varios tubos
de absorción de mecha 82 pueden ser servidos por un solo depósito
86, por ejemplo, todos los tubos de absorción de mecha 82 se pueden
alimentar a través de un depósito común único 86.
En funcionamiento, el aire procedente del
espacio que se va a enfriar circula a través de los conductos 70
desde sus extremos de entrada 77 hacia la cámara impelente 76 desde
la que se puede escapar. El flujo de aire se crea desarrollando un
diferencial de presión entre el espacio que se va a enfriar y las
partes interiores de los conductos 70. Se puede efectuar, por
ejemplo, por medio de un ventilador (no representado) conectado a la
cámara impelente 76 y dispuesto para succionar aire desde el espacio
que debe enfriarse dentro de los conductos o se puede crear
desarrollando una presión positiva, que necesita solamente ser
relativamente pequeña, dentro del espacio que debe enfriarse de modo
que el diferencial de presión resultante sea efectivo para inducir
el flujo de aire deseado. El flujo de aire a través de los conductos
70 da lugar a la evaporación de líquido desde las estructuras de
absorción de mecha 78 y sobre su superficie 80 enfriando, de este
modo, al menos las paredes laterales 72 y también la pared inferior
74 (si la superficie 80 está provista de una estructura de absorción
de mecha). Estas paredes sirven, a su vez, para enfriar el aire que
circula, por ejemplo, verticalmente hacia abajo (o arriba), más allá
de sus superficies exteriores, con el consiguiente enfriamiento del
espacio en el que está instalado el sistema de refrigeración. El
flujo de aire exterior puede ser un flujo forzado, por ejemplo,
creado por un soplante o soplantes o puede ser el resultado de la
circulación natural del aire.
Los conductos se pueden realizar en material
plástico adecuado o en metal. Cuando la pared inferior 74 presente
una anchura relativamente pequeña, en comparación con la altura de
las paredes 72, la capa con efecto de mecha o la estructura asociada
por la pared 74 se pueden omitir sin afectar significativamente a la
potencia de enfriamiento, todavía más si los conductos 70 están
realizados en material que tenga una buena conductividad térmica,
tal como un metal adecuado. Las dimensiones típicas para los
conductos 70 son:
- paredes laterales 72-50 mm hasta 200 mm, por ejemplo 100 mm
- pared inferior 74-6 a 24 mm, por ejemplo 12 mm
- Paso entre conductos adyacentes (línea de centros a línea de centros)-15 a 35 mm, por ejemplo 25 mm.
En la Figura 9 se ilustra un banco único o
matriz ordenada de conductos; sin embargo, se apreciará que puede
existir más de una matriz ordenada de conductos que tenga la misma
función dispuesta una sobre otra para proporcionar un mayor
rendimiento térmico y/o para producir un efecto visual deseado. La
disposición puede ser tal que los conductos en una matriz ordenada
estén alineados sustancialmente de manera vertical con los de las
matrices adyacentes o los conductos en matrices adyacentes pueden
estar escalonados, por ejemplo de modo que los conductos en una
matriz estén superpuestos a los espacios en la matriz adyacente. En
dicha disposición, cada matriz ordenada puede requerir estar
provista de su propio depósito de suministro debido a las
consideraciones de la altura del material con efecto de mecha.
La disposición representada en la Figura 11 es
adecuada para situaciones en las que no exista ningún riesgo de
precipitación de material desde el líquido, por ejemplo agua o agua
que contenga un biocida líquido. Sin embargo, si existe riesgo de
dicha precipitación, como sería el caso en que el líquido incorpore
un biocida soluble sólido (tal como NaCl) u otro aditivo disuelto,
puede ser deseable asegurar que se evite la cristalización del
soluto en las extremidades del material con efecto de mecha, por
ejemplo, los bordes inferiores de las capas 72. Esto se puede
conseguir proporcionando un colector de líquido en la parte inferior
de cada conducto 70 que, según se ilustra en la Figura 11A, pueda
adoptar la forma de un tubo con efecto de mecha 90 dispuesto para
recoger y alimentar el líquido a un recipiente de recogida 92
adecuadamente dispuesto con su nivel de líquido por debajo del
depósito de suministro 86 (ver Figura 12). El líquido recogido en el
recipiente 92 se puede reciclar en depósito de suministro 86. Un
recipiente de recogida único 92 puede servir a la totalidad de los
tubos colectores 90 o más de un recipiente de recogida 92 se puede
proveer con cada recipiente prestando servicio a dos o más tubos
colectores 90. Aunque no está ilustrado en la Figura 11 puede
existir también una capa de material con efecto de mecha sobre la
superficie interna de la pared 74.
Un tubo de suministro de líquido 82 puede estar
dispuesto para alimentar el líquido a más de un conducto 70. Una de
tales disposiciones se ilustra en la Figura 13 en la que pares de
conductos 70 son alimentados por un tubo de suministro en forma de U
único 82 que presenta una rama 94 que se superpone y sella el
extremo abierto superior de un conducto 70 y una rama paralela 96
que se superpone a un conducto adyacente 70, estando las ramas 94 y
96 interconectadas por partes herméticas 98 y presentando sus
extremos libres sumergidos en el depósito de suministro 86. Los
tubos colectores 90 se pueden configurar de forma similar para
extenderse sobre más de un conducto 70, por ejemplo, un par de
conductos adyacentes y recoger, de este modo, líquido para el
recipiente colector 92. La parte curvada 98 del tubo alimentador o
colector puede presentar continuidad de la alimentación de absorción
de mecha entre las ramas 94 y 96.
Los tubos de suministro y/o los tubos de
recogida 90 pueden fabricarse ventajosamente en la forma ilustrada
en las Figuras 14 y 15 en las que una capa con efecto de mecha 100,
por ejemplo, tejido de algodón, está enrollada alrededor de un tubo
de soporte 102, por ejemplo, de un material plástico que se fabrica
con una hendidura longitudinal 104 a través de la cual se puede
insertar el material con efecto de mecha. El material plástico puede
ser de una naturaleza elástica tal que la hendidura tienda a
cerrarse cuando el tubo no esté sometido a esfuerzos, pero puede
forzarse a mantenerse abierta para los fines de insertar el material
con efecto de mecha. Al insertar la mecha en la hendidura 104 se
mantiene la separación cuando la mecha se enrolla alrededor del tubo
y con el solapamiento de la mecha, en la separación, se asegura que
el tubo esté sellado respecto al aire cuando la mecha esté húmeda.
La separación sería, por ejemplo, de 0,1 mm si la mecha fuera de un
espesor de 0,1 mm y si el tubo 102 presentara un diámetro de 12 mm,
normalmente se podría suministrar una succión de 1500 Pa en un
extremo de un tubo seco de 4 m de longitud para succionar agua desde
un depósito situado 150 mm por debajo del tubo. La fuga de aire al
interior del tubo, a través de la mecha seca, sería insuficiente
para impedir que el agua se succionara a lo largo de toda la
longitud de la mecha. A continuación, el tubo 102 se puede rellenar
con agua y la mecha humedecerse para alimentar los conductos de
evaporación 70. Puesto que la disposición puede ser tal que el tubo
102 esté siempre por debajo de la presión atmosférica, esto permite
que se cargue el sistema completo con agua sin ninguna posibilidad
de formación de gotas. Esto es muy importante si el sistema está
instalado en situaciones donde no se puede tolerar ninguna
interrupción en el uso de un recinto, tal como un central
telefónica. Un extremo del tubo 102 está sumergido en el depósito de
suministro de líquido, mientras que el extremo opuesto puede estar
sellado (después de su relleno) o sumergirse en un depósito de
líquido, que puede ser el depósito de suministro 86 u otro depósito
de líquido, que podía estar a un nivel ligeramente más bajo para
inducir el flujo a través del tubo 102 desde el depósito más alto al
depósito más bajo. Dicho flujo inducido no es esencial, pero puede
ayudar a comprobar que el flujo de líquido está teniendo lugar
(según se observa a través de una sección transparente del tubo) y
puede servir para efectuar una eliminación por barrido de las
burbujas de gases que puedan producirse por desorción desde el
líquido.
Para un funcionamiento eficiente se debe evitar
la entrada de aire en los tubos de suministro y/o recogida 82/90.
Para proporcionar un sellado de la mecha en los extremos de los
tubos 82, 90, se puede utilizar un tubo termocontraíble 110 según se
ilustra en la Figura 14 en los extremos donde los tubos de absorción
de mecha se sumergen en los depósitos 86, 92. Cuando los tubos 82,
90 presentan una forma en U, tal como en la forma de realización
representada en la Figura 13, las partes curvadas 98 se pueden
formar por un tubo 110 enlazando juntas las dos ramas 94, 96 de un
tubo de absorción de mecha.
El sistema de refrigeración aquí descrito no
está limitado a su uso exclusivamente para edificios, sino que
podría asimismo utilizarse en vehículos tales como automóviles,
vagones, camiones refrigerados, barcos, trenes y aeroplanos y otros
recintos en los que pueda requerir refrigeración.
Además, se apreciará que algunas características
de la invención que se describen, con el fin de una mayor claridad,
en el contexto de formas de realización separadas, pueden
proporcionarse asimismo en combinación en una forma de realización
única. A la inversa, varias características de la invención que se
describen, con el fin de una mayor brevedad, en el contexto de una
forma de realización única se pueden proporcionar asimismo por
separado o en cualquier subcombinación adecuada. Por ejemplo, aunque
la característica de la Figura 6 (cambio de sección transversal) no
se ilustra para la forma de realización de la Figura 11 y sus
variantes, se apreciará que ésta y otras características descritas
en la presente memoria son aplicables a la forma de realización de
la Figura 11 y sus variantes.
Claims (40)
1. Unidad de refrigeración que forma un canal de
flujo de aire y que comprende una pared que presenta caras internas
y externas, medios en la forma de una capa de material con efecto de
mecha para desarrollar una capa de líquido sobre la cara interna
para exposición a, y evaporación en, el flujo de aire y un depósito
de suministro de líquido dispuesto de manera que el nivel de líquido
esté por debajo de la capa de material con efecto de mecha,
manteniéndose el suministro de líquido a la capa desde el depósito
de suministro por la acción con efecto de mecha.
2. Unidad según la reivindicación 1, en la que
el canal es de configuración alargada y en la que la capa de líquido
está desarrollada a lo largo de al menos una mayor parte de su
longitud.
3. Unidad según la reivindicación 1 ó 2, en la
que el canal comprende al menos una pared generalmente horizontal
sobre la que se desarrolla una capa de líquido.
4. Unidad según la reivindicación 1, 2 ó 3, en
la que el canal comprende al menos una pared generalmente vertical,
opcionalmente un par de paredes generalmente verticales espaciadas,
sobre la que se desarrolla la capa de líquido.
5. Unidad según la reivindicación 4, en la que
la altura de la pared o de las paredes verticales forma la dimensión
principal de la sección transversal del canal.
6. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en la que el líquido se suministra desde el
depósito de suministro a la capa de material con efecto de mecha a
través del interior de un tubo en el que el líquido es succionado
desde el depósito de suministro por la fuerza capilar.
7. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6, en la que el material con efecto de mecha es
un material de tejido tal como una tela de algodón.
8. Unidad según la reivindicación 6 ó 7, en la
que el material con efecto de mecha presenta la forma de una banda o
lámina.
9. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 8, en la que el material con efecto de mecha
forma una capa continua única.
10. Unidad según las reivindicaciones 1 a 9, en
la que el material con efecto de mecha comprende varias secciones
discretas.
11. Unidad según la reivindicación 10, en la que
al menos algunas de las secciones discretas comparten un alimentador
y/o colector de líquido comunes.
12. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende un suministro de líquido
para mantener el nivel de líquido en el depósito de suministro.
13. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, que comprende un colector para recoger
el exceso de líquido.
14. Unidad de refrigeración que comprende un
conducto que forma un paso de flujo de aire que presenta una
superficie o varias superficies internas del mismo provistas de una
capa de material con efecto de mecha por medio del cual se puede
desarrollar una capa de líquido en contacto con dicha superficie
interna y a partir del cual se induce la evaporación por el flujo de
aire a través del conducto, estando la unidad provista además de un
depósito de suministro de líquido dispuesto de manera que el nivel
de líquido esté por debajo de la capa de material con efecto de
mecha, manteniéndose el suministro de líquido a la capa con efecto
de mecha desde el depósito de suministro por la acción con efecto de
mecha.
15. Unidad según la reivindicación 14, en la que
el conducto presenta una sección transversal de configuración
alargada y en la que al menos una de las superficies internas que
está en correspondencia con el diámetro de sección transversal más
largo está provisto de dicho material con efecto de mecha.
16. Unidad según la reivindicación 14 ó 15, en
la que el conducto comprende un elemento con efecto de mecha de
suministro de líquido para suministrar líquido a un borde de la capa
de material con efecto de mecha.
17. Unidad según la reivindicación 16, en la que
el conducto comprende un elemento de sección en U, cuyo lado abierto
está cerrado por el elemento de suministro de líquido.
18. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones 14 a 17, en la que el conducto está provisto de un
elemento con efecto de mecha de recogida de líquido para conducir el
líquido desde el material con efecto de mecha, sobre dicha
superficie interna, hacia un punto de recogida de líquido.
19. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones 16 a 18 en la que dicho elemento comprende un tubo
de material con efecto de mecha.
20. Unidad según la reivindicación 19, en la que
el tubo de material con efecto de mecha está provisto sobre un tubo
de soporte.
21. Unidad según la reivindicación 20, en la que
el material con efecto de mecha está enrollado alrededor del tubo de
soporte e insertado a través de la hendidura en el tubo de
soporte.
22. Unidad según la reivindicación 21, en la que
el tubo de soporte está al menos parcialmente rellenado con líquido
para el suministro al material con efecto de mecha.
23. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que el área de la sección
transversal del trayecto de flujo de aire varía en la dirección del
flujo de aire.
24. Unidad según la reivindicación 23, en la que
el área de la sección transversal del trayecto de flujo de aire se
reduce progresivamente en la dirección corriente abajo del flujo de
aire.
25. Unidad según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en la que la unidad comprende una
primera cámara inferior en la que fluye aire sobre la capa de
líquido y una segunda cámara superior a través de la cual se escapa
el aire después de pasar sobre la capa de líquido.
26. Sistema para su utilización en la
refrigeración de un espacio cerrado, que comprende al menos una
unidad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores y medios
para generar un flujo de aire a través del conducto o de los
conductos.
27. Sistema según la reivindicación 26, en el
que existe una pluralidad de dichas unidades, estando dispuestas las
unidades para conducir el flujo de aire en serie y/o en
paralelo.
28. Sistema según la reivindicación 27, en el
que una o más unidades están conectadas en una relación de extremo a
extremo.
29. Sistema según la reivindicación 26 ó 27, en
el que una o más unidades están conectadas en una relación lado a
lado.
30. Sistema según la reivindicación 29, en el
que las unidades están conectadas en una relación lado a lado
espaciada.
31. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 27 a 30, en el que los medios para generar el flujo
de aire comprende una cámara o cámaras impelentes en las que el aire
extraído desde el espacio cerrado se hace pasar para su descarga en
el exterior del espacio cerrado.
32. Sistema de refrigeración para un espacio
cerrado que comprende: una estructura de superficie expuesta al aire
dentro del espacio cerrado, medios en la forma de una capa de
material con efecto de mecha para desarrollar una capa de líquido
sobre una cara de la estructura de superficie distante del espacio,
medios para el escape de aire desde el espacio y para hacer pasar el
aire de escape sobre dicha cara distante de manera que, durante su
utilización, el aire de escape efectúe la evaporación de líquido
desde dicha capa a través de la estructura de superficie en el flujo
de aire y un depósito de suministro de líquido dispuesto de manera
que el nivel del líquido esté por debajo de la capa de material con
efecto de mecha, manteniéndose el suministro de líquido a la capa
con efecto de mecha desde el depósito de suministro, por la acción
con efecto de mecha.
33. Sistema según la reivindicación 32, en el
que la estructura de superficie comprende una pluralidad de
unidades, cada una según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25,
dispuestas en serie y/o en paralelo lado a lado.
34. Sistema según la reivindicación 33, en el
que las unidades son de configuración alargada.
35. Sistema según la reivindicación 33 ó 34, en
el que cada unidad comprende una superficie adicional en relación
opuesta espaciada a dicha cara distante para formar un trayecto de
flujo de aire a través de dicha cara distante.
36. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 33 a 35, en el que la cara interna de cada unidad
de refrigeración está provista de una capa de material con efecto de
mecha y al menos algunas de las unidades de refrigeración están
interconectadas, de manera que el flujo de líquido es conducido
desde la capa de material con efecto de mecha de una mitad hacia la
capa del material con efecto de mecha de la unidad siguiente.
37. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 33 a 36, en el que cada unidad de refrigeración
comprende una cámara para la descarga de aire después del paso sobre
la capa del líquido y dichas cámaras de al menos alguna de las
unidades están interconectadas para formar un conducto de descarga
de aire.
38. Procedimiento para enfriar un espacio
cerrado poniendo en contacto el aire con dicho espacio con al menos
una estructura de superficie, comprendiendo dicho procedimiento las
etapas de: alimentar líquido a una capa de material con efecto de
mecha, de manera que desarrolle una capa de líquido sobre una
superficie de dicha estructura que sea distante de dicho espacio; y
eliminar el aire desde el espacio y poner en contacto el mismo con
la capa de líquido de manera que esté asegurada la evaporación de
líquido desde la capa de líquido en flujo de aire enfriando, de esta
manera, dicha estructura y por lo tanto, el espacio así delimitado,
siendo alimentado el líquido a la capa de material con efecto de
mecha desde un depósito de suministro líquido dispuesto de manera
que el nivel de líquido esté por debajo de la capa de material con
efecto de mecha, manteniéndose el suministro de líquido a la capa
con efecto de mecha desde el depósito de suministro por la acción
con efecto de mecha.
39. Unidad, sistema o procedimiento de
refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
en los que el líquido comprende un aditivo para inhibir el
crecimiento microbiano.
40. Unidad, sistema o procedimiento de
refrigeración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
en los que se utiliza agua de mar como el líquido humectante y el
vapor arrastrado en el flujo de aire se recoge y condensa para su
uso como agua dulce.
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