ES2305423T3 - Dispositivo de climatizacion. - Google Patents

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ES2305423T3 ES03362018T ES03362018T ES2305423T3 ES 2305423 T3 ES2305423 T3 ES 2305423T3 ES 03362018 T ES03362018 T ES 03362018T ES 03362018 T ES03362018 T ES 03362018T ES 2305423 T3 ES2305423 T3 ES 2305423T3
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Abstract

Dispositivo de climatización que comprende: - un primer circuito (16) en el cual circula un primer fluido caloportador, que comprende unos medios (18) para enfriar y/o calentar el primer fluido, - un segundo circuito (20) en el cual circula un segundo fluido caloportador, que atraviesa por lo menos un intercambiador (22) y que comprende un depósito (24), - una porción (26) de dicho primer circuito (16) dispuesta en dicho depósito (24), - unos medios (30) de medición de la temperatura del segundo fluido caloportador, - unos medios de control de los medios (18) de enfriamiento y/o de calentamiento del primer fluido en función de la temperatura del segundo fluido caloportador medida por dichos medios (30) de medición, - unos medios de agitación del segundo fluido caloportador realizados por unos medios de inyección del segundo fluido caloportador en el depósito (24), caracterizado porque dicho segundo circuito (20) comprende un único orificio de inyección de dicho segundo fluido caloportador en el depósito (24), estando previsto dicho orificio en el extremo de una parte del segundo circuito (20) dispuesta en el interior del depósito, describiendo dicha parte una porción de hélice a fin de obtener un flujo turbulento y perturbado en el interior de dicho depósito (24) que permite un mejor intercambio entre dichos primer y segundo fluidos, teniendo el depósito un diámetro adaptado para obtener un fenómeno de agitación satisfactorio.

Description

Dispositivo de climatización.
La presente invención se refiere a un dispositivo de climatización, preferentemente reversible, más particularmente destinado a las casas de viviendas.
Según la técnica anterior, existen dos familias de dispositivos de climatización.
Los dispositivos de la primera familia comprenden unos medios susceptibles de enfriar un fluido caloportador que circula en un circuito que alimenta uno o varios intercambiadores dispuestos en el interior de la vivienda.
Preferentemente, el fluido caloportador es freón enfriado por un grupo frío, dispuesto en el interior del edificio, funcionando según un régimen estable, a caudal sustancialmente constante.
Esta solución no resulta satisfactoria cuando el circuito comprende varios intercambiadores, debiendo funcionar estos últimos de manera idéntica a un régimen fijo preestablecido. Así, no es posible regular de manera independiente los intercambiadores.
Los dispositivos de la segunda familia más flexible de utilización permiten paliar este inconveniente. A este efecto, comprenden:
-
un primer circuito en el cual circula un fluido caloportador de tipo freón enfriado por un grupo frío, dispuesto en el exterior y susceptible de alimentar un primer intercambiador,
-
un segundo circuito en el cual circula gracias a una bomba, un seguido fluido caloportador, en general agua, susceptible de ser enfriado al atravesar el primer intercambiador y de enfriar el agua presente en un depósito,
-
un tercer circuito unido a dicho depósito, en el cual circula agua susceptible de atravesar unos intercambiadores dispuestos en las diferentes piezas de la vivienda.
En este caso, el tercer circuito permite que se puedan regular los intercambiadores de manera diferente, teniendo al mismo tiempo un régimen constante al nivel del primer circuito.
A pesar de la flexibilidad de utilización procurada, esta solución no resulta plenamente satisfactoria, ya que necesita una instalación compleja y costosa, mal adaptada al mercado de la vivienda.
La patente US nº 5.165.472 describe un intercambiador colocado en un dispositivo de calentamiento que comprende:
-
un primer circuito en el cual circula un primer fluido caloportador, que comprende unos medios para enfriar y/o calentar el primer fluido,
-
un segundo circuito en el cual circula un segundo fluido caloportador con por lo menos un depósito que forma un intercambiador de fluido/fluido,
-
una porción de dicho primer circuito dispuesta en dicho intercambiador,
-
unos medios de agitación del segundo fluido caloportador realizados mediante unos medios de inyección del segundo fluido caloportador en el depósito.
El intercambiador de fluido/fluido descrito en este documento comprende unos medios de inyección en forma de un tubo en forma de bucle, dispuesto en la parte inferior de un depósito, en un plano sustancialmente paralelo al fondo de dicho depósito. Este depósito comprende dos series de orificios distribuidos al nivel de su pared lateral. Los orificios de la primera serie están orientados hacia arriba de manera que propulsen el fluido verticalmente, en un plano perpendicular al plano del tubo a fin de obtener un flujo ascendente vertical concéntrico a la pared vertical del depósito.
Los orificios de la segunda serie están orientados hacia el centro y permiten generar flujos perturbados, pero no un movimiento helicoidal.
Asimismo, la presente invención pretende paliar los inconvenientes de la técnica anterior proponiendo un dispositivo de climatización de concepción simple, perfectamente adaptado al mercado de la vivienda y que procura un funcionamiento flexible.
A este efecto, la presente invención tiene por objeto un dispositivo de climatización que comprende un primer circuito en el cual circula un primer fluido caloportador, unos medios para enfriar y/o calentar el primer fluido, así como un segundo circuito en el cual circula un segundo fluido caloportador, que atraviesa por lo menos un intercambiador y que comprende un depósito en el cual está dispuesta una porción del primer circuito, unos medios de medición de la temperatura del segundo fluido caloportador a fin de regular el funcionamiento de los medios de enfriamiento o de calentamiento del primer fluido, unos medios de agitación del segundo fluido caloportador en el depósito, caracterizado porque dicho segundo circuito comprende un único orificio de expulsión de dicho segundo fluido caloportador en el depósito, estando previsto dicho orificio en el extremo de una parte del segundo circuito (20) dispuesta en el interior del depósito, describiendo dicha parte una porción de hélice a fin de obtener un flujo turbulento y perturbado en el interior de dicho depósito, que permite un mejor intercambio entre dichos primer y segundo fluidos, teniendo el depósito un diámetro adaptado para obtener un fenómeno de agitación satisfactorio.
Preferentemente, la porción del primer circuito dispuesta en el depósito se presenta en forma de un serpentín.
Ventajosamente, el primer fluido caloportador es freón y el segundo es agua.
Otras características y ventajas se pondrán más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente del dispositivo de la invención, descripción dada únicamente a título de ejemplo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:
- la figura 1 es una vista esquemática de un dispositivo según la invención,
- la figura 2 es una vista en sección según un plano horizontal del depósito, y
- la figura 3 es una vista esquemática de una variante del dispositivo de la invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Se ha representado esquemáticamente en 10 el exterior de una vivienda y en 12 el interior delimitado por un trazo de puntos 14 que materializa un muro.
Según la invención, el dispositivo de climatización comprende un primer circuito 16 en el cual circula un primer fluido caloportador, por ejemplo freón, unos medios 18 para enfriar el primer fluido, denominados en lo sucesivo grupo frío, así como un segundo circuito 20 que atraviesa por lo menos un intercambiador 22 dispuesto en el interior de la vivienda, en el cual circula un segundo fluido caloportador, preferentemente agua, comprendiendo dicho segundo circuito 20 un depósito 24. Una porción 26 del primer circuito 16, preferentemente en forma de serpentín, está dispuesta en el interior del depósito para asegurar una transferencia térmica entre los primer y segundo fluidos.
Unos medios apropiados, por ejemplo unas bombas 28, están dispuestos al nivel de cada circuito para asegurar la circulación del fluido.
Las características técnicas del grupo frío son determinadas por el experto en la materia en función de los volúmenes a climatizar y de los intercambiadores.
Según una característica esencial del dispositivo, están previstos unos medios 30 de medición de la temperatura del segundo fluido caloportador, que permiten regular el funcionamiento del grupo frío 18 informándole de la temperatura del segundo fluido, así como unos medios 32 de agitación del segundo fluido caloportador en el depósito 24, que permiten un mejor intercambio entre los primer y segundo fluidos caloportadores.
Ventajosamente, los medios 30 en forma de un sensor de temperatura dispuesto al nivel del depósito 24 informan a los medios de control de dicho grupo.
Según el caso, la regulación del grupo puede realizarse en "todo o nada", funcionando por intervalo de tiempo o de manera variable ajustando la potencia del grupo.
Como se ilustra en particular por la figura 2, los medios 32 de agitación están realizados por unos medios de inyección del segundo fluido caloportador en el depósito, desembocando el segundo circuito 20 en el depósito 24 en forma de un codo 34 que permite obtener para el segundo fluido caloportador un flujo turbulento y perturbado en el depósito 24. Esta disposición permite no tener un flujo laminar en el interior del depósito y contribuye a mejorar los intercambios térmicos entre los primer y segundo fluidos caloportadores y a incrementar con ello el rendimiento del intercambiador térmico así formado por el depósito 24 y el serpentín 26.
Para mejorar los intercambios térmicos entre los fluidos caloportadores, estos últimos tienen unos flujos a contracorriente, siendo por ejemplo el segundo fluido caloportador inyectado en la parte inferior del depósito 24 y saliendo por la parte superior, mientras que el primer fluido caloportador circula por el serpentín desde la parte superior del depósito hacia la parte inferior.
Según un modo de realización preferido, se utiliza un grupo frío que tiene una potencia de 11 kW, como primer fluido caloportador se usa freón y se emplea un serpentín de 45 metros de longitud y aproximadamente 9 mm de diámetro, introduciéndose dicho serpentín en un depósito de 80 litros. Las dimensiones del depósito, en particular su diámetro, están adaptadas para obtener un fenómeno de agitación satisfactorio.
El segundo circuito 20 puede presentarse en forma de un bucle simple que atraviesa uno o varios intercambiadores 22 o comprender unas porciones de circuito en paralelo al nivel de las cuales están dispuestos los intercambiadores 22.
Por intercambiador 22, se entiende cualquier dispositivo susceptible de asegurar una transferencia térmica entre el segundo fluido caloportador que circula en el segundo circuito 20 y su entorno, en particular el aire ambiente presente en la proximidad de dicho intercambiador. A título de ejemplo, el o los intercambiadores pueden presentarse en forma de un radiador estático secaservilletas o mural, una caja plafón, un ventiloconvector, un suelo radiante/refrescante o análogo.
Según un modo de funcionamiento utilizando una regularización "todo o nada", el sensor de temperatura 30 mide la temperatura del segundo fluido. En cuanto la temperatura se vuelve superior a un umbral alto predeterminado, se activa el grupo frío 18 y el primer fluido circula con un caudal sustancialmente constante, adecuado al régimen de dicho grupo, con el fin de enfriar el segundo fluido. De manera similar, en cuanto la temperatura se vuelve inferior a un umbral bajo predeterminado, se desactiva el grupo frío 18 y ya no circula el primer fluido. El depósito 24 permite obtener un efecto tampón, si bien es posible regular, con ayuda de medios apropiados 36, de manera independiente, los diferentes intercambiadores 22 y obtener un caudal variable del segundo fluido, mientras que el caudal del primer fluido permanece constante durante el funcionamiento del grupo frío.
De manera ventajosa, el dispositivo de climatización de la invención es reversible y puede utilizarse tanto para enfriar, como se ha mencionado anteriormente, como para calentar.
En este caso, están previstos unos medios para calentar el primer fluido caloportador. De manera ventajosa, el grupo 18 es de tipo reversible y puede también calentar o enfriar el primer fluido caloportador.
Según otra característica, están previstos unos medios de calentamiento 38 anexos, por ejemplo, de tipo resistencia eléctrica, para calentar el segundo fluido caloportador cuando el dispositivo de la invención se utiliza para calentar. Como complemento, están previstos unos medios de regulación para controlar el funcionamiento de los medios de calentamiento 38 según la temperatura del primer fluido y/o del segundo fluido y/o la temperatura ambiente.
Unos medios de calorifugación están previstos ventajosamente al nivel del depósito 24, de los primer y segundo circuitos a fin de limitar las pérdidas térmicas.
Según otra variante ilustrada por la figura 3, una parte de un tercer circuito 40 está dispuesta en el depósito 24, circulando un tercer fluido caloportador en el tercer circuito 40, por ejemplo agua caliente destinada a alimentar una vivienda. Preferentemente, la parte del tercer circuito dispuesta en el depósito 24 está dispuesta para asegurar un buen intercambio térmico entre los segundo y tercer fluidos caloportadores cuando los medios 18 funcionando en modo de calentamiento. Como se ilustra en la figura 3, según un modo de realización preferido, la parte del tercer circuito dispuesta en el depósito está constituida por un recinto dispuesto al nivel de la pared lateral del depósito 24, permitiendo unos deflectores o unos medios análogos crear un camino para el tercer fluido caloportador apropiado para los intercambios térmicos entre los segundo y tercer fluido. Según esta disposición, antes de ser calentada por un calentador de agua 42, el agua es precalentada, lo que permite reducir el aporte de calorías de dicho calentador de agua 42 y confiere una ganancia de energía. Ventajosamente, el depósito 24 comprende una doble envolvente, conteniendo la envolvente interior el segundo fluido y circulando el tercer fluido entre las dos envolventes.
Resulta evidente que la invención no está limitada al modo de realización representado y descrito anteriormente, sino que, por el contrario, cubre todas sus variantes, en particular en lo que se refiere a las dimensiones del depósito, los fluidos caloportadores, los medios de calentamiento o de enfriamiento de los fluidos, la forma de los circuitos así como el tipo de intercambiador.
Por último, se puede utilizar un grupo 18 que comprende varias salidas para calentar o enfriar otros dispositivos, en particular varios fluidos caloportadores que circulan cada uno en un depósito, tal como se ha descrito anteriormente.

Claims (7)

1. Dispositivo de climatización que comprende:
-
un primer circuito (16) en el cual circula un primer fluido caloportador, que comprende unos medios (18) para enfriar y/o calentar el primer fluido,
-
un segundo circuito (20) en el cual circula un segundo fluido caloportador, que atraviesa por lo menos un intercambiador (22) y que comprende un depósito (24),
-
una porción (26) de dicho primer circuito (16) dispuesta en dicho depósito (24),
-
unos medios (30) de medición de la temperatura del segundo fluido caloportador,
-
unos medios de control de los medios (18) de enfriamiento y/o de calentamiento del primer fluido en función de la temperatura del segundo fluido caloportador medida por dichos medios (30) de medición,
-
unos medios de agitación del segundo fluido caloportador realizados por unos medios de inyección del segundo fluido caloportador en el depósito (24),
caracterizado porque dicho segundo circuito (20) comprende un único orificio de inyección de dicho segundo fluido caloportador en el depósito (24), estando previsto dicho orificio en el extremo de una parte del segundo circuito (20) dispuesta en el interior del depósito, describiendo dicha parte una porción de hélice a fin de obtener un flujo turbulento y perturbado en el interior de dicho depósito (24) que permite un mejor intercambio entre dichos primer y segundo fluidos, teniendo el depósito un diámetro adaptado para obtener un fenómeno de agitación satisfactorio.
2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque la porción (26) del primer circuito dispuesto en el depósito (24) se presenta en forma de un serpentín.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el primer fluido caloportador y el segundo fluido caloportador tienen unos flujos a contracorriente.
4. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el primer fluido caloportador es freón.
5. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segundo fluido caloportador es agua.
6. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque comprende unos medios (38) de calentamiento del segundo fluido caloportador dispuestos en el depósito (24).
7. Dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque una parte de un tercer circuito en el cual circula un tercer fluido caloportador, en particular agua destinada a alimentar un calentador de agua (42), está dispuesta en el interior del depósito (24) o al nivel de su o sus paredes a fin de permitir un intercambio térmico entre los caloportadores segundo y tercer fluidos.
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