ES2303007T3

ES2303007T3 - Sistema de climatizacion de edificios.

Info

Publication number: ES2303007T3
Application number: ES04017843T
Authority: ES
Inventors: Albert Vogerl; Martin Forstner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2004-07-28
Publication date: 2008-08-01
Anticipated expiration: 2024-07-28
Also published as: EP1505355B1; EP1505355A3; ATE388377T1; PT1505355E; DE202004006853U1; DE10334951A1; DE502004006382D1; EP1505355A2

Abstract

Sistema de climatización de edificios con un cuerpo de calefacción (1,4,5) previsto para la instalación en un edificio y una cisterna de agua pluvial (15), y con intercambiador de calor (17) dispuesto en la cisterna de agua pluvial (15) para impartir una transferencia de energía entre el agua en la cisterna de agua pluvial (15) y el cuerpo calefactor (1,4,5), caracterizado porque el cuerpo de calefacción (1,4,5) puede utilizarse como cuerpo de calefacción/refrigeración, y porque el intercambiador de calor puede ser atravesado por un medio portador de calor en un circuito cerrado que incluye el cuerpo de calefacción/refrigeración.

Description

Sistema de climatización de edificios.

El invento trata de un sistema de climatización de edificios, según el término genérico de la reivindicación 1.

Un sistema de climatización de edificios de este tipo se conoce, por ejemplo, por el documento DE 30 32 748 A1. Allí, una instalación de calefacción y una cisterna de agua pluvial con intercambiador de calor tienen intercalada una bomba de calor. Un sistema similar se conoce también por el documento DE 198 50 777 A1.

En otro sistema de climatización de edificios conocido por el documento DE 198 36 011 A1, se ha dispuesto un acumulador de agua pluvial con intercambiador de frío incorporado como acumulador de frío y un acumulador intermedio como acumulador de calor. Además, el sistema presenta un intercambiador de calor agua-aire, que puede ser atravesado para el enfriamiento o calentamiento de aire de climatización por agua fría enfriada en el acumulador de agua pluvial y/o agua caliente calentada en el acumulador intermedio. El sistema presenta, además, una red de cuerpos de calefacción que igualmente puede ser atravesado por agua caliente calentada en el acumulador intermedio. Un sistema similar se conoce por el documento US 4.517.958 A.

En una instalación de climatización de edificios conocida por el documento DE 195 36 335 A1 se introduce agua pluvial desde una cisterna directamente a tuberías de enfriamiento dentro de un edificio. De este modo, el enfriamiento está configurado como sistema abierto. La alimentación de agua pluvial eventualmente sucia a tuberías de enfriamiento, por ejemplo tendidas en techos de edificios o cielorrasos, es problemática y frecuentemente no fundado en la práctica.

Además, por los documentos 298 16 006 U1, DE 298 08 531 U1 y DE 298 01 213 U1 se conocen acumuladores intermedios para instalaciones de calefacción y de aguas industriales. Finalmente, por el documento DE 297 15 643 U1 se conocen unidades modulares para la construcción de una instalación de calefacción o refrigeración de recintos.

El invento tiene el objetivo de crear un sistema de climatización de edificios especialmente efectivo y sencillo constructivamente. En especial, el sistema debe permitir un aprovechamiento fiable de una cisterna de agua pluvial como fuente de calor o disipador térmico, de manera que sea posible transferir energía térmica del cuerpo de calefacción a la cisterna de agua pluvial o bien a la inversa.

Este objetivo se consigue, según el invento, mediante un sistema de climatización de edificios con las características de la reivindicación 1. En este caso, dentro de una cisterna de agua pluvial se encuentra dispuesto un intercambiador de calor, que es parte de un circuito cerrado que incluye un cuerpo de calefacción/refrigeración instalado en un edificio. Consecuentemente, el agua pluvial no es conducida al interior del edificio. De este modo, el sistema de climatización es relativamente insensible a un ensuciamiento del agua pluvial. El medio portador de calor, en especial agua, que atraviesa el intercambiador de calor y al menos un cuerpo de calefacción es trasegado por bomba a un circuito cerrado, de forma similar al medio portador de calor en una calefacción central de agua caliente convencional. Preferentemente, el sistema de climatización de edificios presenta una conexión con una instalación de calefacción del edificio, de forma que el o los cuerpo(s) de calefacción puede(n) ser calentado(s) por medio de la instalación de calefacción. También la calefacción simultánea de locales individuales dentro de un edificio y la refrigeración de otros locales del edificio es posible con el sistema de climatización de edificios. De esta manera, es posible prescindir de una instalación separada de refrigeración o bomba de calor.

El sistema de climatización de edificios es apropiado tanto para la renovación de edificios viejos como para todo tipo de construcciones nuevas, por ejemplo viviendas uni- y multifamiliares, edificios de oficinas, edificios industriales y edificios públicos, también naves y salones de espectáculos, no importando las medidas de los locales ni los materiales. El sistema de climatización de edificios es especialmente apropiado especialmente para casas de bajo consumo de energía y casas pasivas, que permiten típicamente la ganancia elevada de energía. Justamente, estas ganancias solares generalmente deseadas frecuentemente producen en el verano un fuerte calentamiento del edificio, que debe ser compensado mediante medidas de refrigeración y/o de sombreado. Mediante el sistema de climatización de edificios existe una posibilidad especialmente ahorradora de energía.

La entrega de energía térmica del edificio a la cisterna de agua refrigerante es realizable con poco esfuerzo, en especial en los casos en que de todos modos existe o está planificada una cisterna. La naturaleza del terreno en el lugar de emplazamiento del edificio prácticamente no tiene importancia, porque, en especial en comparación con intercambiadores de calor geotérmicos casi no es necesario tender tuberías adicionales en la tierra. Consecuentemente, el sistema de climatización de edificios presenta también una buena aptitud para clases elevadas de suelos con suelos rocosos o fuertemente aglutinantes. Además, es favorable el disistimiento de zanjados costosos y en total el poco espacio necesario para el sistema de climatización de edificios, resultando de ello, la aptitud del sistema para los más diversos conceptos constructivos de arquitectura urbana, incluso en la forma de construcción compacta.

El intercambiador de calor en la cisterna de agua pluvial es, preferentemente, configurado como un intercambiador de calor de tubos. Sin embargo, alternativamente, también puede utilizarse cualquier otro intercambiador de calor, por ejemplo un intercambiador de calor de placas. La superficie del intercambio de calor es, preferentemente, de al menos 10 m^{2}, especialmente en función de las superficies habitables y útiles a enfriar, así como del perfil del usuario. La cisterna de agua pluvial es, por ejemplo, realizada como un cilindro vertical, cilindro horizontal o de forma esférica. El contenido de la cisterna de agua pluvial es preferentemente de al menos 3000 litros, en cada caso en función de los requerimientos, ajustado a la capacidad de transferencia térmica del intercambiador de calor. Cualquier cisterna comercial es apta para el montaje del intercambiador de calor del tipo de construcción básicamente conocido.

Según una primera configuración preferente, el intercambiador de calor de forma preferentemente más o menos cilíndrica, es suspendido en la cisterna en posición aproximadamente céntrica. De esta forma, el intercambiador de calor puede montarse en la cisterna en forma especialmente sencilla y, dado el caso, ser extraído de la cisterna para su limpieza o reparación.

Según una configuración alternativa, el intercambiador de calor puede disponerse sobre la pared interna de la cisterna de agua pluvial. Mediante la instalación del intercambiador de calor en la pared lateral y/o sobre el fondo de la cisterna, no se limita su accesibilidad, por ejemplo con el propósito de inspección.

Como cuerpo de calefacción/refrigeración en el edificio se dispone, preferentemente, una calefacción de pared y/o techo. Alternativa o adicionalmente también es apropiada una calefacción de suelo. En todos los casos, en el edificio están dadas superficies de transferencia térmica de grandes dimensiones, que posibilitan el aprovechamiento de pequeñas diferencias de temperatura para la calefacción o refrigeración.

En el funcionamiento refrigerador del sistema de climatización de edificios, mediante el medio portador de calor que fluye a través del circuito es calentada el agua pluvial en la cisterna, al menos en pequeña medida. En relación al edificio, la cisterna de agua pluvial debe dimensionarse de tal modo, que al menos durante la mayor parte del tiempo de funcionamiento no se produzca un calentamiento sustancial del agua en la cisterna. Según un perfeccionamiento ventajoso, para crear una posibilidad adicional de refrigeración, una tubería de realimentación de agua fría llega a la cisterna de agua pluvial.

No está prevista una toma de aguas grises de la cisterna de agua pluvial típicamente. Más bien, en una configuración preferente, una tubería de conexión conduce de la cisterna de agua pluvial a una cisterna auxiliar, de la que del mismo modo se toman aguas grises. Con esta estructura, el sistema de climatización de edificios es operado preferentemente de modo, que el nivel de temperatura del agua completada en la cisterna de agua pluvial por medio de la tubería de realimentación de agua fría está por debajo del nivel de temperatura en la cisterna auxiliar. De este modo, también con temperaturas de ambiente temporalmente elevadas y precipitaciones reducidas, es posible una refrigeración del edificio sin una instalación de refrigeración adicional. Además, en función del diseño de la capacidad refrigerante útil del sistema de climatización de edificios puede prescindirse en el edificio de medidas de sombreado costosas.

Según un perfeccionamiento especialmente preferente, el nivel de temperatura imperante en la cisterna auxiliar es utilizado para la climatización del edificio, mediante la disposición en la cisterna auxiliar de un intercambiador de calor acoplado, al menos térmicamente, a los cuerpos calefactores/refrigeradores. Mientras que la cisterna de agua pluvial es utilizada preferentemente para refrigerar, la cisterna auxiliar sirve preferentemente para la calefacción del edificio. Por un lado, el agua calentada en la cisterna de agua pluvial puede trasegarse a la cisterna auxiliar. Por otra parte, preferentemente están dispuestos otros medios para aumentar la temperatura en la cisterna auxiliar. Especialmente para este fin es apropiada una planta de energía térmica solar, cuyo medio portador de calor sirve para la calefacción de la cisterna auxiliar mediante el intercambiador de calor instalado en la misma. En este caso, el medio portador de calor que fluye en la planta de energía térmica solar no es necesariamente idéntico al medio portador de calor que fluye a través del intercambiador de calor en la cisterna auxiliar. Más bien, preferentemente, está dispuesto un intercambiador de calor configurado especialmente como acumulador de calor de capas, que puede calentarse por medio de la planta de energía solar, realizándose la transferencia de calor del acumulador de calor a la cisterna auxiliar por medio de otro intercambiador de calor instalado en el acumulador de calor. En este caso, una entrega de energía del acumulador de calor a la cisterna auxiliar solamente está prevista cuando la capacidad acumuladora de calor del acumulador de calor está agotada, es decir, cuando la energía térmica entregada por la planta de energía solar ya no puede ser absorbida. De este modo, la cisterna auxiliar instalada fuera del edificio, con un volumen múltiples veces el del acumulador de calor instalado en el edificio directamente conectado a la planta de energía solar, puede aumentar efectivamente las capacidades de acumulación de energía de la planta de energía solar. El nivel de temperatura en la cisterna auxiliar es, típicamente, más elevado que en la cisterna de agua pluvial, pero más bajo que en el acumulador de calor en el edificio.

Según un perfeccionamiento favorable, el mayor nivel de temperatura de la cisterna auxiliar en comparación al de la cisterna de agua pluvial es utilizado para el funcionamiento de una bomba de calor agua/agua. Es así, que el agua tomada de la cisterna auxiliar, conducida a la bomba de calor y enfriada por la misma, es conducida a continuación a la cisterna de agua pluvial que sirve como cisterna de enfriamiento. Así, el sistema de dos cisternas de la instalación de climatización de edificios pone a disposición acumuladores de calor y frío, especialmente efectivos energéticamente, conectados entre sí. El volumen de la cisterna auxiliar como acumulador de calor difiere del volumen de la cisterna de agua pluvial como acumulador de calor preferentemente en no más que el factor dos, en especial los volúmenes de ambos acumuladores son aproximadamente idénticos. En comparación con el acumulador de calor instalado dentro del edificio, el volumen de llenado máximo de cada cisterna es sustancialmente superior, en especial el volumen de una cisterna es, al menos el cuádruplo, por ejemplo el óctuplo, del volumen útil de acumulación del acumulador de calor dentro del edificio. De este modo, en comparación con el acumulador de calor mencionado en último término, las cisternas absorben mayores cantidades de líquidos con menores diferencias de temperatura respecto al ambiente, y son apropiadas especialmente para la acumulación por largo tiempo de energía de calor o frío, por ejemplo, por un tiempo de múltiples semanas. Especialmente, con el apoyo de la bomba de calor se pueden utilizar de este modo ganancias energéticas por medio de, por ejemplo, una planta de energía térmica solar instalada sobre el techo de la casa, utilizables aun en tiempos en los que la planta de energía solar por sí sola no entregaría la capacidad de calefacción requerida. La bomba de calor posibilita un calentamiento especialmente ahorrativo de energía del acumulador de calor, que puede calentarse también directamente por medio de la planta de energía solar, aun a una temperatura del agua acumulada en la cisterna sólo ligeramente superior, por ejemplo, menos de 5 K por encima de la del agua subterránea o de la tierra circundante. De este modo, se forma un circuito energético, que posibilita la utilización diferida de la energía térmica solar obtenida. En primer lugar, con la planta de energía solar se calienta directamente el acumulador de calor instalado típicamente en el interior del edificio a climatizar. En el caso de energía solar remanente, se transfiere calor del acumulador de calor a la cisterna auxiliar y se almacena allí a un nivel de temperatura disminuido por un lapso de múltiples días y hasta de semanas. En caso de necesidad, es decir, ante un déficit de energía solar inmediatamente disponible, el nivel de temperatura en la cisterna auxiliar todavía aumentado en comparación con la temperatura ambiente es aprovechado para, mediante la bomba de calor, conseguir un nivel de temperatura suficiente para la calefacción del edificio y/o el calentamiento del agua con un consumo energético lo menor posible.

El sistema de climatización de edificios, que comprende la cisterna de agua pluvial como acumulador de frío de largo plazo y la cisterna auxiliar como acumulador de calor de largo plazo, es especialmente apropiado para al mismo tiempo, poner a disposición capacidad de calefacción y de refrigeración para diferentes partes o instalaciones del edificio. Para ello, favorablemente, está dispuesta al menos una válvula de inversión, que posibilita integrar un cuerpo de calefacción/refrigeración a un circuito de calefacción o a un circuito de refrigeración, a elección. Preferentemente, existe una pluralidad de válvulas de inversión, a las que, en cada caso, está conectado un cuerpo de calefacción/refrigeración individual o un grupo de cuerpos de calefacción/refrigeración. En un modelo de fabricación preferente, las válvulas de inversión pueden operarse a control remoto, especialmente mediante un accionamiento electromotor.

Según un perfeccionamiento especialmente preferente, la cisterna de agua pluvial está envuelta por una capa acumuladora de humedad, que aumenta la evacuación de calor de la cisterna de agua pluvial a la tierra circundante. La capa acumuladora de humedad está formada, por ejemplo, por un lecho de un material de relleno esencialmente firme, como arcilla expansiva. Alternativamente, la cisterna de agua pluvial está rodeada de un revestimiento adicional de líquido, con lo que está dada una construcción de doble pared de la cisterna. En este caso, la cisterna de agua pluvial y el revestimiento que rodea la misma no contienen necesariamente líquidos iguales. Por ejemplo, un elevado grado de suciedad del agua acumulada en el revestimiento no constituye un problema. Además, la altura de llenado del agua en la cisterna de agua pluvial, por un lado, y del líquido en el revestimiento que rodea la misma, por otro lado, no es necesariamente idéntica. Por ejemplo, debido a un nivel de líquido especialmente elevado en el revestimiento se posibilita una transferencia de calor especialmente buena a la tierra circundante.

La ventaja del invento consiste especialmente en que, en lo esencial, con poco gasto constructivo adicional, una instalación de calefacción central convencional puede aprovecharse simultáneamente, para la refrigeración del edificio, debido al aprovechamiento como disipador térmico de una cisterna de agua pluvial con intercambiador de calor incorporado.

A continuación, sobre la base de un dibujo se explican en detalle múltiples ejemplos de realización del invento. En este caso, respectivamente en vista esquemática muestra la:

figura 1, un sistema de climatización de edificios, con un intercambiador de calor instalado en la pared interna de una cisterna de agua pluvial,

figura 2, un sistema de climatización de edificios, con un intercambiador de calor instalado en forma central en una cisterna de agua pluvial,

figura 3, un sistema de climatización de edificios, con un intercambiador de calor instalado en la pared interna de una cisterna de agua pluvial y un revestimiento de líquido que circunda la cisterna de agua pluvial,

figura 4, un sistema de climatización de edificios, con una cisterna de agua pluvial con intercambiador de calor central y un revestimiento de líquido que circunda la cisterna de agua pluvial,

figura 5, un sistema de climatización de edificios, con una cisterna de agua pluvial y una cisterna de calor como cisterna auxiliar,

figura 6, una válvula de inversión en un sistema de climatización de edificios, según la figura 5.

Los elementos correspondientes entre sí, están dotados en todas las figuras de las mismas referencias.

Las figuras 1 a 4 muestran, en cada caso en sección esquematizada, un sistema de climatización de edificios con una casa en la que para la calefacción o refrigeración conforme a las necesidades existe como cuerpo de calefacción/refrigeración, una superficie de calefacción/refrigeración de techo 1, una superficie de calefacción/refrigeración de pared 4 y una superficie de calefacción/refrigeración de suelo 5. Un sensor de humedad 2, así como un termostato de local 3 se encuentran, en cada caso, en uno o múltiples locales del edificio. Cada termostato de local 3 actúa, en cada caso, junto con un distribuidor de piso 3a, que comprende accionamientos del regulador 3b, y solamente está representado en un caso, a modo de ejemplo, en la figura 1. En un sótano del edificio se encuentran instalados un acumulador 6, una equipo calefactor 7, una unidad de mando y control 8, un desviador hidráulico 9, un bloque de bombas y mezcladores 10, así como válvulas de inversión 11. Con ello, se produjo una conexión entre cualquier instalación de calefacción del edificio, por ejemplo, instalación de calefacción a fuel oil, gas, madera o energía solar, y la instalación de refrigeración descrita a continuación con mayor detalle. Del mismo modo, puede existir una conexión con una bomba de calor y/o una instalación fotovoltaica. Las bombas existentes para el circuito de calefacción también pueden usarse para la refrigeración del edificio, de modo que el requerimiento de energía para la refrigeración está limitado prácticamente a las válvulas de inversión 11 necesarias para la inversión entre el funcionamiento de calefacción y refrigeración. Especialmente, en el funcionamiento de refrigeración se utilizan las masas del edificio como acumuladores de energía. Preferentemente, se prescinde de techos huecos o canales de aire, de modo que los riesgos relacionados con los mismos, como la formación de moho o bacterias, los ataques de polvo y suciedad son imposibles por principio. Mientras el edificio presenta una instalación de ventilación también es posible una conexión del sistema de climatización de edificios a la instalación de ventilación. Tanto con, como sin instalación de ventilación, el sistema de climatización de edificios regulado con la ayuda, entre otros, de los sensores de humedad 2, conectado con la calefacción del edificio, posibilita un enfriamiento cuidadoso, de modo que la formación de agua condensada, como la que aparece en sistemas de climatización convencionales debido al cambio de temperatura demasiado brusco, puede evitarse fiablemente.

Una cisterna de agua pluvial 15, designada también como cisterna de refrigeración, contiene un intercambiador de calor 17, designado también como colector de cisterna. Una sonda pirométrica 18 presenta una conexión activa, no mostrada, con la unidad de regulación 8. En los ejemplos de fabricaciónn conforme a las figuras 1 y 3, el intercambiador de calor 17 está instalado lateralmente en la pared interior de la cisterna de agua pluvial 15 con la ayuda de rieles de montaje y abrazaderas, no mostrados en detalle, y en las figuras 2 y 4 en forma central en la cisterna de agua pluvial 15. El intercambiador de calor 17 es montado durante la fabricación de la cisterna de agua pluvial 15 o bien "in situ" después de la instalación de la cisterna de agua pluvial 15. En todos los casos, el intercambiador de calor 17 es conectado a la instalación de calefacción anteriormente mencionada por medio de una tubería de conexión 14 y forma así parte de un circuito para un medio portador de calor, en especial agua. En el edificio, la capacidad de calefacción y la capacidad refrigerante disponible pueden distribuirse a voluntad. Por ejemplo, el local en el desván es refrigerado, mientras que, al mismo tiempo, el local en la planta baja es calefaccionado. En este caso, la temperatura en cada local puede regularse del modo más sencillo con la exactitud de un grado. Para la transferencia del calor de los cuerpos de calefacción/refrigeración 1, 4, 5 a la cisterna de agua pluvial no está previsto un intercambiador de calor dentro del edificio. De este modo, se da una inercia del sistema especialmente reducida. Ello fomenta la economía del sistema de climatización de edificios, lo mismo que el hecho de que no son necesarios agentes anticongelantes o aditivos para el circuito de refrigeración.

Una tubería de alimentación de agua pluvial 12 conduce agua desde el techo del edificio a la cisterna de agua pluvial 15. Adicionalmente, en caso de necesidad se puede llevar agua fría, en especial agua de grifo, a la cisterna de agua pluvial 15 mediante la tubería de realimentación 13. Mientras el agua fría se conduce directamente, sin más filtrado, al agua almacenada en la cisterna de agua pluvial 15 mediante la tubería de realimentación 13, el agua conducida mediante la tubería de agua pluvial 12 es filtrada por medio del filtro 16.

La temperatura del agua en la cisterna de agua pluvial 15 es, típicamente, de 12 a 14ºC, aproximadamente. Básicamente, el sistema de climatización de edificios es apropiado para todas las zonas climáticas. Mediante agua pluvial que sigue fluyendo y, dado el caso, mediante agua adicionada llevada a través de la tubería de realimentación 13, la cisterna de agua pluvial 15 es autolimpiante. Una limpieza del filtro 16 es posible con poco esfuerzo. Por lo demás, la cisterna de agua pluvial 15 es, al menos en lo esencial, libre de mantenimiento, siendo, en caso de necesidad, accesible el intercambiador de calor 17 y, en especial en las construcciones conforme a las figuras 2 y 4, también de modo sencillo, puede ser tomado de la cisterna de agua pluvial 15.

De la cisterna de agua pluvial 15 sale una tubería de conexión 20, que determina el nivel máximo de líquido, a una cisterna auxiliar 21. Cada cisterna 15, 21 presenta, además, un rebosadero 19. Una toma de agua, es decir, una toma de aguas grises se hace, generalmente, exclusivamente de la cisterna auxiliar 21. El volumen de la cisterna auxiliar 21 supera el volumen de la cisterna de agua pluvial y de enfriamiento 15. Debido a que una alimentación de agua adicionada se realiza mediante la tubería de realimentación de agua fría 13 exclusivamente a la cisterna de enfriamiento 15 relativamente pequeña, la temperatura del agua en la cisterna de agua pluvial 15, determinante para la utilidad del intercambiador 17, puede bajarse muy rápidamente mediante la entrada de agua adicionada. Agua ya calentada es conducida a través de la tubería de conexión 20 a la cisterna auxiliar 21, de modo que en la misma se presenta un mayor nivel de temperatura que en la cisterna de enfriamiento 15.

En los ejemplos de fabricación conforme a las figuras 3 y 4, el agua pluvial adicionada, dado el caso, de agua de grifo almacenado en la cisterna 15, circundado por un revestimiento de líquido 22, es designada generalmente como capa acumuladora de humedad. Alternativamente, como capa acumuladora de humedad 22 también puede utilizarse un material de relleno acumulador de agua, por ejemplo, arcilla expansiva. Según otra alternativa favorable, el revestimiento de líquido 22 mostrado está rodeado adicionalmente de un material, en lo esencial firme, acumulador de humedad. En todo caso, la capa acumuladora de humedad 22 sirve para acelerar la transferencia de calor del agua en la cisterna de agua pluvial 15 a la tierra que la rodea. El diámetro exterior de la pared exterior 23 que incluye el revestimiento de líquido 22 está indicado con D_{a} y supera en como mínimo un 20% el diámetro interior D_{i} del revestimiento de líquido 22, que corresponde al diámetro exterior de la cisterna de agua pluvial 15, esencialmente cilíndrica. En el caso de la conformación de la capa acumuladora de humedad de un material de relleno esencialmente firme, se suprime la pared exterior 23. En ambos casos, es decir tanto en revestimiento de líquido como en un lecho de capa acumuladora de humedad 22, la superficie de contacto de transferencia de calor a la tierra circundante es ostensiblemente mayor en comparación a la superficie exterior de la cisterna de agua pluvial 15. Por ello, la cisterna de agua pluvial 15 es suficiente como única disipadora térmica para la refrigeración del edificio, aun con temperaturas exteriores elevadas.

La figura 5 muestra en una representación análoga a las figuras 1 a 4 un perfeccionamiento de un sistema de climatización de edificios, que principalmente se diferencia de los ejemplos de fabricación anteriormente nombrados, porque la cisterna auxiliar 21 está configurada como una así llamada cisterna de calor, comunicada con una bomba de calor agua-agua 7a, que reemplaza el calefactor 7. Asimismo, también son realizables sistemas de climatización de edificios que presentan tanto un calefactor 7, por ejemplo calefactor a fuel oil o a gas, así como una bomba de calor 7a.

La cisterna auxiliar 21 del sistema de climatización de edificios, según la figura 5, designada igualmente como cisterna de agua pluvial, está conectada, conforme a las cisternas auxiliares 21 de los sistemas de climatización de edificios, según las figuras 1 a 4, a la cisterna de enfriamiento 15 mediante una tubería de conexión 20. Contrariamente a los ejemplos de realización según las figuras 1 a 4, la cisterna auxiliar 21 del sistema de climatización de edificios presenta, según la figura 5, los siguientes elementos montados posteriormente:

Un intercambiador de calor 17a, en total aproximadamente anular, está dispuesto en forma ampliamente concéntrica dentro de la cisterna auxiliar 21, a distancia reducida de su pared interior. Con ello, el intercambiador de calor 17a también denominado como colector de cisterna tiene básicamente la misma forma constructiva que el intercambiador de calor 17 de los sistemas de enfriamiento 15, según la figura 5, así como el intercambiador de calor 17, según las figuras 1 y 3. Asimismo, en lugar del intercambiador de calor 17a puede utilizarse un intercambiador de calor 17a de la construcción según las figuras 2 y 4.

El equipamiento de la cisterna auxiliar 21 con una sonda de colector 18 corresponde al equipamiento de la cisterna de enfriamiento 15. De forma no mostrada, en caso de necesidad la cisterna auxiliar 21 puede presentar también un filtro 16. Mediante una bomba sumergible 30 también puede tomarse agua pluvial de la cisterna auxiliar 21, por ejemplo para el riego de jardín. Otra bomba sumergible 43 está conectada mediante una tubería de suministro 24 a la bomba de calor 7a. La tubería de retorno 25 correspondiente conecta la bomba de calor 7a con la cisterna de enfriamiento 15. De este modo la bomba de calor 7a aprovecha la cisterna auxiliar 21 como fuente de calor y la cisterna de enfriamiento 15 como disipadora de calor. Con ello, el sistema de climatización de edificios es especialmente apropiado para poner a disposición, al mismo tiempo o a distancias temporales breves, tanto capacidad de calefacción como capacidad refrigeradora. En ello, el nivel de temperatura en la cisterna auxiliar 21 funcionando como cisterna de calor está ajustado, preferentemente en más de 5 K, en especial en más de 10 K, por encima del nivel de temperatura en la cisterna de enfriamiento 15. La bomba de calor 7a está conectada mediante una tubería de avance 26 y una tubería de retorno 27 al acumulador de calor 6, para calentar el agua almacenada en el mismo.

El nivel de temperatura en la cisterna de calor 21 puede aumentarse de diferentes maneras:

Por un lado, el agua que fue calentada en la cisterna de enfriamiento 15 debido a que a la cisterna de enfriamiento 15 se incorporó energía térmica por medio de un intercambiador de calor 17, puede alimentar desde la misma la cisterna auxiliar 21, mediante la tubería de conexión 20. Además, existe la posibilidad de alimentar la cisterna auxiliar 21 con agua caliente obtenida con la planta de energía solar 42. Esta posibilidad se utiliza generalmente cuando la capacidad del acumulador de calor 6, configurado como acumulador de calor de capas, ya no es suficiente para almacenar la energía térmica entregada por la planta de energía solar 42. Para alimentar la energía térmica, obtenida mediante la planta de energía solar 22, a la cisterna auxiliar 21 se aprovecha el intercambiador de calor 17a. Las tuberías que conectan la cisterna auxiliar 21 con el acumulador de calor 6 que puede calentarse mediante la planta de energía solar 21, se designan como tubería de alimentación 28 y tubería de retorno 29. El agua contenida en la cisterna auxiliar 21 sólo es conducida a la bomba de calor 7a, cuando tiene una temperatura de 6ºC, cómo mínimo. Preferentemente, el nivel de temperatura en la cisterna auxiliar 21 es mantenida a como mínimo 12 - 14ºC. La bomba de calor 7a aprovecha este nivel de temperatura para aumentar la temperatura del agua en el acumulador 6. Al mismo tiempo, mediante el funcionamiento de la bomba de calor 7a, se baja el nivel de temperatura en la cisterna de enfriamiento 15, de modo que el sistema de climatización de edificios pone a disposición, de manera especialmente racional y energéticamente favorable, tanto una capacidad de calefacción como una capacidad refrigeradora.

La conmutación entre la función de calefacción y de refrigeración es posibilitada por válvulas de inversión 11, cuya estructura se visibiliza en detalle en la figura 6. La válvula de inversión 11 se encuentra, en lo esencial, compuesta de un cuerpo de válvula 33 en el que un émbolo de desplazamiento 32 puede desplazarse mediante una unidad de regulación 31. El émbolo de desplazamiento 32 presenta tres secciones de émbolo 41, fijadas inmovibles una respecto de las otras sobre un vástago de émbolo 40. El cuerpo de válvula 33 presenta en total seis orificios de entrada o de salida 34, 35, 36, 37, 38, 39, que se pueden abrir o cerrar, en parte por medio de las secciones de émbolo 41. En este caso, las conexiones "Alimentación bomba" 34 y "Retorno bomba" 35 situadas arriba, según las figuras 5 y 6, orientadas hacia el bloque de válvulas y mezcladores 10, siempre están abiertas. De las cuatro conexiones 36, 37, 38, 39 situadas abajo en las representaciones se encuentran abiertas dos conexiones, tanto con el vástago de émbolo 40 desplazado hacia la izquierda, como se muestra en la figura 6, como con el vástago de émbolo 40 desplazado hacia la derecha. Por medio de la selección entre estas posiciones del vástago de émbolo 40 puede elegirse entre el funcionamiento de calefacción y el funcionamiento de refrigeración. En el ajuste según la figura 6 se seleccionó el funcionamiento de calefacción. En este caso, las conexiones "Avance calefacción" 38 y "Retorno calefacción" 36 están abiertas, mientras que las conexiones "Avance refrigeración" 39 y "Retorno refrigeración" 37 están cerradas. Cuando el vástago de émbolo 40 es desplazado hacia la derecha mediante la unidad de regulación 31, las conexiones 36, 37, 38, 39 están cerradas o abiertas de manera inversa, es decir, se ha conmutado al funcionamiento de refrigeración. Debido a que se han dispuesto como mínimo dos válvulas de inversión 11, como puede verse en la figura 5, es posible un funcionamiento simultáneo de calefacción y de refrigeración del sistema de climatización de edificios.

Lista de referencias

1: Superficie de calefacción/refrigeración de techo

2: Sensor de humedad

3: Termostato de recinto

3a: Distribuidor de piso

3b: Accionamiento del regulador

4: Superficie de calefacción/refrigeración de pared

5: Superficie de calefacción/refrigeración de suelo

6: Acumulador

7: Equipo calefactor

7a: Bomba de calor

8: Unidad de control

9: Desviador

10: Bloque de mezcladores

11: Válvula de inversión

12: Tubería de alimentación de agua pluvial

13: Tubería de realimentación

14: Tubería de conexión

15: Cisterna de agua pluvial

16: Filtro

17: Intercambiador de calor

17a: Intercambiador de calor

18: Sonda pirométrica

19: Rebosadero

20: Tubería de conexión

21: Cisterna auxiliar

22: Revestimiento/capa de líquido

23: Pared exterior

24: Tubería de suministro

25: Tubería de retorno

26: Tubería de avance

27: Tubería de retorno

28: Tubería de alimentación

29: Tubería de retorno

30: Bomba sumergible

31: Unidad de regulación

32: Émbolo de desplazamiento

33: Cuerpo de válvula

34: Avance de bomba

35: Retorno de bomba

36: Retorno de calefacción

37: Retorno de refrigeración

38: Avance de calefacción

39: Avance refrigeración

42: Planta de energía solar

43: Bomba sumergible

D_{a}: Diámetro exterior

D_{i}: Diámetro interior.

Claims

1. Sistema de climatización de edificios con un cuerpo de calefacción (1,4,5) previsto para la instalación en un edificio y una cisterna de agua pluvial (15), y con intercambiador de calor (17) dispuesto en la cisterna de agua pluvial (15) para impartir una transferencia de energía entre el agua en la cisterna de agua pluvial (15) y el cuerpo calefactor (1,4,5), caracterizado porque el cuerpo de calefacción (1,4,5) puede utilizarse como cuerpo de calefacción/refrigeración, y porque el intercambiador de calor puede ser atravesado por un medio portador de calor en un circuito cerrado que incluye el cuerpo de calefacción/refrigeración.

2. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 1, caracterizado porque el intercambiador de calor (17) está configurado como intercambiador de calor tubular.

3. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el intercambiador de calor (1,4,5) es enganchado al menos en forma aproximadamente céntrica en la cisterna de agua pluvial (15).

4. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el intercambiador de calor (17) está dispuesto al menos en forma aproximadamente céntrica en la cisterna de agua pluvial (15).

5. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 4, caracterizado porque el intercambiador de calor (17) está dispuesto en el fondo de la cisterna de agua pluvial (15).

6. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el cuerpo de calefacción/refrigeración (1,4,5) está configurado como calefactor de pared (4).

7. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el cuerpo de calefacción/refrigeración (1,4,5) está configurado como calefactor de techo (1).

8. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por una tubería de realimentación de agua fría (13) conectada a la cisterna de agua pluvial (15).

9. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado por una cisterna auxiliar (21) conectada a la cisterna de agua pluvial (15) por medio de una tubería de conexión (20).

10. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 9, caracterizado por un intercambiador de calor (17a) instalado en la cisterna auxiliar (21).

11. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 10, caracterizado por una planta de energía térmica solar (42) dispuesta para el calentamiento de la cisterna auxiliar (21) por medio del intercambiador de calor (17a) instalado en la misma.

12. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 11, caracterizado porque para la absorción de la energía obtenida mediante la planta de energía térmica solar (42) está dispuesto un intercambiador de calor (6), desde el que es posible transferir energía a la cisterna auxiliar (21).

13. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado por una tubería de alimentación (24) que posibilita el calentamiento de los cuerpos de calefacción/refrigeración (1,4,5), conectada a la cisterna auxiliar (21) y dispuesta para la toma de agua de la misma.

14. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 13, caracterizado por una bomba de calor (7), destinada para el calentamiento de los cuerpos de calefacción/refrigeración (1,4,5), conectada mediante una tubería de alimentación (24) a la cisterna auxiliar (21).

15. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 14, caracterizado porque la bomba de calor (7) está configurada como bomba de calor agua/agua y está conectada mediante una tubería de retorno (25) a la cisterna de agua pluvial (15).

16. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado por una válvula de inversión (11) dispuesta en un circuito que incluye los cuerpos de calefacción/refrigeración (1,4,5), que permite la inversión entre el funcionamiento de calefacción y el funcionamiento de refrigeración.

17. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 16, caracterizado porque se encuentran dispuestas múltiples válvulas de inversión (11) que posibilitan el funcionamiento de refrigeración de uno de los cuerpos de calefacción/refrigeración (1,4,5) y el funcionamiento simultáneo de calefacción de otro de los cuerpos de calefacción/refrigeración (1,4,5).

18. Sistema de climatización de edificios, según una de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado por una capa acumuladora de humedad (22) que envuelve la cisterna de agua pluvial (15).

19. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 18, caracterizada porque la capa (22) está compuesta de un material de relleno, esencialmente firme.

20. Sistema de climatización de edificios, según la reivindicación 18 ó 19, caracterizada porque la capa (22) está compuesta de un revestimiento de líquido.