ES2381236B1 - Elemento de calefacción - Google Patents

Abstract

Elemento de calefacción modular (fig. 1B) que permite aunar, frente a otros productos existentes (fig. 1A), las ventajas y posibilidades caloríficas conocidas de la radiación, convección natural y convección forzada que permitirá obtener, potencias y rendimientos superiores incluido el aprovechamiento efectivo y seguro del confort calorífico que proporciona la radiación de superficies a temperaturas entre 80° - 140°.#El elemento de calefacción conjuga al mismo tiempo una constructiva de un cuerpo central extruido portante de las canalizaciones de fluido calefactor y superficies planas previstas para recibir aletas por pegado u otro sistema, una utilización eficiente de la radiación del cuerpo central con una capa radiante del lado del habitáculo a temperatura próxima a la del fluido calefactor y más alta que la superficie exterior, una protección frente al riesgo de contacto directo con las partes más calientes para el usuario que a su vez se encuentra perforada para permitir el paso de la radiación emitida, un concepto con tubos longitudinales de fabricación en aluminio u otro producto extruido (precio y peso bajo) con posibilidad de adaptarse el diseño/gusto del cliente con poca inversión, capacidad alta en dimensiones pequeñas.#La flexibilidad para trabajar también con o sin ventiladores integrados en las dimensiones principales permiten a este producto obtener elevadas potencias caloríficas y conseguir siempre el denominado principio de confort térmico expresado como ?pies calientes y cabeza fría? deseable en este tipo de productos.

Description

Elemento de calefacción.

Sector de la técnica

El sector de la técnica al que pertenece la presente invención es el de los sistemas de calefacción constituidos con elementos de idéntica sección montados en la parte baja de la pared, y una longitud variable en relación de la longitud disponible para su colocación, y que pueden ser incorporados en un rango amplio de habitáculos a acondicionar sin apenas variación, desde edificios hasta medios de locomoción.

El elemento de calefacción objeto de la presente solicitud proporciona un ambiente confortable produciendo el calor a nivel del suelo y consiguiendo la combinación de calor por radiación, convección y convección forzada más adecuada en cada momento y según sea requerido, permitiendo el aprovechamiento efectivo de la radiación obtenida a temperaturas altas a la vez que el usuario queda protegido del contacto directo con dicho cuerpo radiante. El sistema tiene gran capacidad de adaptación a las condiciones ambiente así como una posible configuración variable del sistema completo. Además puede trabajar en distintas ubicaciones con la misma unidad base, incluso siendo aquellas muy diversas.

Es un producto fácil de fabricar y producir cerca del lugar a ser empleado que mantiene un diseño sencillo y unos sistemas de fijación y unión rápidos y cómodos con posibilidad de ser personalizado según el lugar en el que vaya a ser instalado. Estado de la técnica

Los elementos de calefacción, instalados en la parte baja de la pared son bien conocidos.

Existe a menudo una confusión terminológica en este sector de la técnica que lleva en muchas ocasiones a encontrar nombrados o denominados como radiador o elemento radiante a cualquier elemento calefactor a pesar de que el calor producido no se transmita mediante el fenómeno físico de radiación propiamente dicha sino mediante otros tipos de modos de generación o transmisión del calor como por ejemplo los puramente convectivos (transmisión de calor entre un cuerpo caliente y un fluido en contacto con el primero, normalmente el aire que toma el calor del primero transportándolo consigo).

La radiación por el contrario es emitida por un cuerpo adecuado a temperatura dada recibiéndose en el punto de destino o receptor sin que sea necesario que exista medio fluido alguno entre ambos cuerpos. La radiación puede combinarse con otros tipos de medios de generación de calor como la convección para obtener un producto de características conjuntas mejoradas siempre y cuando se les permita coexistir de manera eficaz y segura permitiendo el paso al calor generado por ambos medios para que éste llegue al usuario final.

Hay que diferenciar entre el elemento o medio calefactor (una resistencia caliente, un tubo de cuarzo, un conducto con fluido caliente en su interior tal como agua, aceite, etc.) que genera o de donde se obtiene el calor que el elemento calefactor transmitirá al habitáculo, del medio fluido usado para transmitir o hacer llegar al usuario o receptor final parte de dicho calor (el aire circulante normalmente cuando se habla de convección).

A continuación se van a describir los antecedentes conocidos en el mismo ámbito de aplicación del producto objeto de la presente solicitud poniendo en relieve las diferencias de la propuesta actual frente a los antecedentes descritos.

Algunos productos e invenciones existentes describen o proponen perfiles de aluminio extruido para generar calor por radiación pero dicho perfil está accesible al usuario y por tanto están presentes los riesgos de quemaduras por contacto directo, a la vez que la mayoría de los sistemas propuestos no permiten simultanear eficazmente a elevadas potencias los diferentes medios de transmisión del calor tales como convección natural o forzada a diferencia de la solicitud actual que con la coexistencia de su sistema de aletas intercambiables en anchura y paso permiten modificar la potencia térmica emitida por dichos modos de transmisión de calor.

Por su parte otros productos intentan aumentar la convección natural del elemento calefactor con la utilización de perfiles extraídos en ciertos casos complejos que permiten el paso de aire en dirección vertical por su interior. Dichos perfiles extruidos son utilizados por tanto en disposición vertical y como sustitutos de aletas de chapa, no teniendo nada que ver con el perfil extruido para disposición horizontal central con capacidad radiante planteado en esta invención. En dichos modelos existentes por tanto la capacidad calorífica por radiación, normalmente escasa suele estar anulada al estar el foco de calor (tubería) más lejos del perfil frontal (caso de existir) y estar la radiación obstaculizada por la última capa del perfil. De igual forma el planteamiento descrito limita la potencia emitida por convección natural ya que la superficie de pared interior es muy inferior a la que se propone en la presente solicitud. Finalmente la complejidad de la geometría de esos perfiles hace de ellos elementos caros de manufacturar y difíciles de manipular.

En otros casos, otras invenciones utilizan también otros perfiles extruido para generar un elemento calefactor pero con mermadas capacidades de emisión de calor por convección al tener en estos casos todos los pasos de aire vertical cortados. Se plantea a veces el concepto de un protector para el perfil de aluminio pero a diferencia de la presente solicitud el rendimiento del elemento calefactor queda con una potencia total efectiva muy reducida al no disponer el calefactor de medios para poder contar con convección adicional y estar la radiación altamente mermada o anulada por perfiles protectores colocados que no disponen de orificios de salida para la radiación.

Se pueden también encontrar referencias a otros sistemas donde el perfil frontal, destinado exclusivamente a canalizar el flujo forzado de aire cuando este existe no tiene tampoco orificios que permitan utilizar y emitir al exterior la radiación generada en la zona central del calefactor. El uso de ventiladores en este caso presenta marcados inconvenientes como el de no integrar los mismos dentro del espacio contenido dentro del perfil frontal, siendo necesario por tanto una modificación o ampliación de dicho perfil en esos lugares y también mayores complicaciones constructivas, de montaje y de espacio. Asimismo la capacidad calorífica por convección estaría limitada por la escasa superficie caliente conseguida en contacto con el flujo de aire en circulación.

Otros por su parte plantean placas o perfiles de aluminio unidos por contacto puntual a unos tubos de cobre portantes del fluido calefactor destinados a la confección de suelos o techos radiantes por ejemplo. Estos elementos de calefacción también presentan el inconveniente frente a la invención objeto de esta solicitud de contar con la propia caída térmica fruto del escaso contacto puntual de los tubos portantes del fluido con el perfil radiante de aluminio que hace que la distribución de la temperatura y la siguiente emisión calorífica y rendimiento se vean altamente mermados.

Llegados este punto es importante terminar resaltando por tanto que las invenciones anteriormente descritas no resuelven satisfactoriamente el problema de combinar en un mismo producto potencia, economía y confort, al no conjugar los diferentes tipos de transmisión de calor (radiación, convección natural y convección forzada) a unos niveles elevados a la vez que obvian en su mayoría la protección del usuario (pasajero, habitante) frente al contacto con las altas temperaturas del perfil radiante. Del análisis de las conclusiones individuales para cada antecedente se extrae que en ninguna de ellas se describe un sistema económico que permita obtener altos índices de potencia por convección que complementen los grados térmicos de “confort” generados por la radiación del perfil central. El sistema presentado en esta invención conjuga varios elementos, todos ellos de sencilla fabricación y montaje que permite obtener un aparato calefactor económico y de altas prestaciones.

Una clara característica complementaria de esta invención frente a las anteriores citadas es la versatilidad de configuraciones posibles combinando elementos modulares como el paso de las aletas, longitud de los tramos o uso o no de ventiladores, regulación independiente por tramos y la fácil adaptación del proceso de fabricación a distintas configuraciones de soportes de sujeción (paredes con ángulo, de acceso difícil, anclaje horizontal o vertical) manteniendo los mismos elementos principales.

No hay que olvidar a este respecto que el grado de confort y satisfacción del usuario de un aparato calefactor de este tipo estriba en el adecuado reparto del calor a lo largo de su cuerpo.

Descripción detallada de la invenciónProblema técnico planteado

Calentar un habitáculo puede lograrse de diferentes modos. Los medios conocidos y pertenecientes al estado actual de la técnica se basan principalmente en uno o varios de estos elementos combinados entre sí: radiadores de pared clásicos abastecidos con agua u otro fluido calefactor caliente y una constructiva y diseño con capacidad radiante, elementos de radiación en el techo (techo radiante) alimentados con vapor u otra sustancia a alta temperatura, sistemas centralizados de calefacción por ciclo frigorífico invertido, convectores en suelo o en pared, suelos calentados por serpentines de agua caliente o resistencias eléctricas (suelos radiantes), unidades de aire acondicionado y bomba de calor trabajando con aire del exterior y/o aire recirculado del interior, y por último, calefactores eléctricos que usan como medio calefactor resistencias eléctricas, tubos de cuarzo o lámparas de infrarrojos.

Debido a que el aire caliente se eleva a lo más alto dentro de un recinto y el aire frío baja casi todos los sistemas que no incluyen ventilación forzada tienen tendencia a tener un gradiente de temperatura según la altura a la que nos encontremos, estando siempre la parte superior más caliente. Además ha de tenerse en cuenta que las superficies calientes activan la convección natural ya que el aire en su proximidad se va calentando lo que hace que su peso específico baje por la expansión haciendo que suba. El aire caliente reemplaza al frío que en su trayectoria también se calienta y de esta forma se activa una corriente constante de aire frío que se va calentando y elevando a la parte superior del elemento a calentar. Los usuarios perciben que se les calienta antes la parte alta del cuerpo que las piernas y los pies. El concepto de confort no existe. Se va calentando el habitáculo de arriba a abajo aunque los calefactores se coloquen a la altura de los pies.

Los radiadores clásicos que usan como medio calefactor el agua caliente utilizados en aplicaciones domésticas pueden tener más capacidad de convección que de radiación pero a diferencia de los convectores puros se caracterizan por el calor emitido por radiación compensando las superficies frías cercanas como las de las ventanas.

Empleando ventiladores se eleva el flujo de aire sobre las superficies calientes lo que hace posible controlar la capacidad de calentamiento regulando la velocidad de los mismos y así se permite que el aire caliente se dirija a las direcciones deseadas.

Un concepto importante a tener en cuenta a la hora de calentar un habitáculo como se ha mencionado es el confort. La percepción del confort está negativamente influenciada por varios factores, entre ellos están los siguientes: corriente de aire al nivel de los tobillos y el cuello, sensación de calor más elevada en la cabeza que en los pies, superficie del suelo fría, calor emitido asimétricamente desde las superficies que nos rodean y en general temperaturas calientes en los niveles altos mientras que los bajos permaneces más fríos. Por ello a menudo se habla de confort en la estación fría, cuando se tienen “los pies calientes y la cabeza fría”.

La calefacción por suelo radiante es una de las posibles soluciones para alcanzar el confort. Una superficie de suelo relativamente caliente hace que la gente se sienta más confortable. Así el resultado es, pies calientes por el suelo radiante y cabeza más fría por la temperatura menor que hay en las zonas altas.

Otra forma de producir ese calor que hace sentirse más cómodo, es proporcionar grandes superficies que emitan calor por radiación en las zonas bajas de la habitación. Este método puede complementarse con otros, por ejemplo con convección forzada que ayude a conseguir el calor necesario ante bajas temperaturas exteriores. El aire caliente de la convección forzada se reparte de preferencia a nivel del suelo para conseguir el principio de confort de pies calientes y cabeza fría.

El uso de elementos de calefacción largos, a nivel del suelo, como los típicos radiadores pero de un diseño menos alto, pero más largo, hace que aumente la superficie de suelo caliente y también más superficie de pared caliente por el flujo de aire que sube desde el elemento de calefacción. En esto se basa la solución al problema planteado que propone esta invención.

Además, se conoce el uso de perfiles extruidos para los elementos de calefacción y hay variantes que quedan cubiertas como se menciona en el estado de la técnica.

Las ventajas de este tipo de perfiles es que son fáciles de fabricar y puede obtenerse el producto final con pocas piezas.

En cuanto al riesgo de quemaduras, en algunas invenciones tales como las citadas anteriormente en el estado de la técnica, la superficie frontal es parte del conducto que conduce el fluido calefactor lo que hace a esta superficie calentarse casi a la misma temperatura que el fluido portante. Cuando este fluido va relativamente caliente aumenta el riesgo de quemaduras en la piel para las personas que puedan entrar en contacto con dichas superficies, más aún para permanencias largas de tiempo cerca de estos elementos entre otros riesgos (p.e. posibilidad de deformación de materiales cercanos, generación de olores al contacto con ciertos materiales.) Temperaturas de superficie superiores a 60ºC son especialmente peligrosas y deben ser evitadas, aunque como es bien sabido en numerosas aplicaciones el fluido portante fluye a temperaturas superiores a esa temperatura límite, en superficies expuestas al contacto con los ocupantes del habitáculo. Los motores refrigerados por agua portan temperaturas medias del agua entre los 80ºC y los 95ºC, pudiendo llegar hasta los 105ºC y más, y los motores refrigerados por aceite portan el fluido a temperaturas de hasta 130ºC y superiores. El vapor se emplea en un rango entre los 100 y los 135ºC o incluso superiores. La temperatura del fluido de calefacción procedente de los procesos industriales de plantas de generación puede variar entre los 70 y los 140ºC o más. Se obtendría un calor radiante más elevado cuando la superficie radiante estuviese lo más cercana posible a la temperatura del fluido portante y así se podría aprovechar ese “calor” del fluido portante, pero la superficie en contacto con los ocupantes debe vigilarse con miras a no elevar el riesgo de quemaduras, de posibles accidentes derivados de reacciones reflejas al entrar en contacto con las superficies calientes y los otros inconvenientes citados en el párrafo anterior. Debe tenerse en cuenta que los sistemas de calefacción que emplean líquidos o gases transportados a altas temperaturas podrían causar daño a los ocupantes si se pusieran en contacto con las superficies portantes. Estas temperaturas elevadas son las más habituales en muchos sectores de actividad (automoción, industrial,...). Sólo en uso doméstico el fluido suele circular a baja temperatura (35ºC-65ºC). Otra ventaja de la presente invención que utiliza conductos de aluminio, aleación de aluminio u otros materiales es la posibilidad de poder seguir utilizando al igual que sucede con otros aparatos existentes, sin más que adecuar el dimensionado de los espesores y diámetros de las conducciones y uniones, diferentes fluidos caloríficos como pueden ser entre otros agua caliente de una caldera, líquido refrigerante de los motores (agua

o aceite), energía liberada de las plantas industriales

o de plantas de cogeneración de energía. Así pues el medio de transporte puede ser vapor, aceite, agua u otro líquido o sustancia gaseosa.

Solución técnica aportada por esta invención

Con la exposición anterior y el estado del arte, el planteamiento es cómo poder desarrollar un elemento calefactor de altas potencias efectivas que posea la propiedad de emitir calor radiante confortable a la zona baja próxima al piso y permita al usuario tener los pies calientes y piso seco a la vez que este último no corra el riesgo de quemaduras por el contacto directo. Riesgo inexorablemente presente en habitáculos o estancias con gran afluencia o aglomeración de gente,

o en otros con ubicación preasignada de los pasajeros próximos a dichos elementos donde el espacio no permite otras configuraciones (trenes, autocares, etc).

Una vez desarrollado el problema técnico plantea

do, la solución obtenida por esta invención consiste en elementos de calefacción extraídos de perfil alargado pensados para disposición horizontal y peso reducido. Empleándolos a nivel del suelo hace que el calor emitido se lo más cercano al calor “confortable” del que hablábamos anteriormente y además que sean adecuados para paredes largas y lisas. Las características diferenciadoras de este elemento calefactor le permiten obtener y mejorar las condiciones de confort habitualmente obtenidas con otros calefactores sin radiación a 20º-22º de temperatura interior del habitáculo con sólo 18º-20º grados, que repercute en un mayor aprovechamiento de la energía, mayores rendimientos y menores pérdidas por transmisión y ventilación. El aprovechamiento eficaz de la radiación también permite contrarrestar el efecto negativo en el confort de ventanas o cerramientos acristalados cercanos.

Dado su pequeño tamaño en altura y profundidad resultan muy favorables para aprovechar el espacio ya que no sobresalen o sobresalen apenas de la superficie en la que se instalan. En el caso de uso en partes bajas del baño, el calefactor no sobresale y mantiene dicho espacio libre para los pies.

La inclusión de los conductos de fluido en el propio perfil central disminuye los costes de fabricación e instalación de los sistemas de conducción y optimiza el aprovechamiento de la energía.

En la mayoría de los casos el fluido a emplear será agua, sin limitación a otros tipos de fluidos como se ha mencionado anteriormente. La elección de uno u otro fluido térmico en este sistema y el problema de las temperaturas de trabajo se ve amparado en esta invención por el perfil de protección existente en el producto que permite proteger al usuario a la vez que se eligen los parámetros de trabajo más óptimos para el funcionamiento del equipo.

El objeto de la invención es proporcionar medios de calefacción de aquellos que estando empotrados a la pared hacen alcanzar el confort óptimo basándose en un fluido calefactor que no quedando en contacto cercano con los ocupantes impide las quemaduras en la piel y otros daños personales.

El elemento de calefacción de acuerdo con la presente invención es el resultado de la obtención de una alta cantidad de calor por radiación directa e indirecta en la parte baja del habitáculo. En este aspecto el elemento de calefacción que nos ocupa se diferencia de los productos existentes por su superficie radiante de alta temperatura protegida por una cobertura frontal integrada. La parte frontal se fabrica de preferencia del mismo material que la parte conductora del fluido calefactor siendo también un perfil obtenido por extrusión. Esta parte frontal no tiene no obstante que ser forzosamente del mismo material tan conductora del calor porque es en principio una protección contra el contacto directo. Se puede fabricar por tanto igualmente en plástico extruido, piezas termo formadas o en chapa doblada. La pieza frontal estará siempre perforada para dejar pasar el calor generado por radiación en el perfil central.

El elemento de calefacción consiste en diferentes realizaciones con el mismo contorno exterior delgado y basado en la misma parte central.

La realización puede depender entre otros de la capacidad de calor requerida localmente en función del espacio disponible, de los requerimientos de trabajo en distintas zonas empleando en algunos casos ventiladores por ejemplo, etc.

Como ya se ha indicado este elemento de calefacción también permite adaptar o complementar la potencia calorífica efectiva total del aparato en función de la carga térmica generada por convección (uso de aletas de geometría variable) o por convección forzada (uso de ventiladores perfectamente integrados con regulación de velocidad variable) que confiere a esta invención una potencia efectiva total de valores por encima de los requisitos de mercado más exigentes a diferencia de otras patentes existentes que no resuelven satisfactoriamente dicha convivencia de modos de generación de calor.

La concepción y diseño de la presente invención permite la fácil incorporación de elementos auxiliares como resistores eléctricos, o circuitos eléctricos impresos sobre el perfil central, que permitan calentar los fluidos involucrados (fluido calefactor o aire) y mejorar la potencia y rendimientos por radiación y convección del equipo y permite también otros elementos como bandas de iluminación o tendidos eléctricos o de datos.

Los principales aspectos de la invención son los siguientes:

Calor por radiación optimizado: máximo calor emitido por radiación desde una superficie a la temperatura máxima disponible mediante la concepción y disposición de una capa radiante en el cuerpo central.

Es bien conocido en la teoría y de tablas publicadas que la capacidad o potencia calorífica por radiación aumenta más que linealmente con la diferencia de la temperatura radiante (calefactor) y la temperatura de la superficie receptora de la radiación (personas ocupando el espacio, paredes, piso y techo). Para optimizar la potencia calorífica por radiación, hay que tener las superficies radiantes a la temperatura más alta posible. Ventaja indirecta es que la temperatura de las superficies receptoras de la radiación se calientan más que sin su presencia. Con los elementos radiantes cerca del suelo, parte del suelo en proximidad de los radiadores se calienta, resultando en otro incremento de confort.

La fracción de calor suministrado por radiación es a menudo mucho más baja de lo normalmente esperado. Sin embargo, el confort del calor generado por radiación a nivel del suelo es superior que el que es posible obtener por convección a ese nivel debido al efecto ascendente del valor generado por convección. Comparado con la convección natural, el calor obtenido por radiación tiene las ventajas:

-

Menor corriente de aire en movimiento a nivel de los pies.

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Mayores temperaturas de superficie a nivel del suelo. El calor radiado a los piesyala zona baja del habitáculo eleva la temperatura del aire del interior a la de confort. Se favorece el secado del suelo alrededor de los radiadores en invierno o condiciones húmedas, hecho positivo en lugares con gran aglomeración y tránsito de gente como puede ser el caso de trenes ó autobuses. Se mantiene el principio de confort térmico de pies calientes y cabeza fría.

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Permite obtener y mejorar las condiciones de confort habitualmente obtenidas con otros calefactores sin radiación a 20º-22º de temperatura interior del habitáculo con sólo 18º-20º grados, que repercute en un mayor aprovechamiento de la energía, mayores rendimientos y menores pérdidas por transmisión y ventilación. El aprovechamiento eficaz de la radiación también permite contrarrestar el efecto negativo en el confort de ventanas o cerramientos acristalados cercanos.

Calor por convección, aumentando la potencia del calefactor en las mismas dimensiones exteriores por medio de la instalación de aletas: las aletas en contacto con la parte central del elemento de calefacción aumentan la superficie calentada. Proporcionando orificios en la parte alta y baja se consigue que el aire fluya sobre las aletas y así produce calor extra por convección. El elemento básico sin aletas produce también parte del calor por convección aunque menor cantidad que con ellas.

Aumento local de la potencia por la instalación de ventiladores: en localizaciones específicas pueden instalarse ventiladores y medios extra para el intercambio de calor. Esto proporciona una capacidad variable en función del funcionamiento de los ventiladores. De esta forma, con el uso del mismo fluido calefactor suministrado sobre toda la longitud del elemento se consigue incrementar la capacidad según los requisitos locales. Además el aire puede dirigirse a los lugares deseados por medio de los ventiladores. La aplicación de ventiladores solo limita la capacidad radiante en pequeñas áreas pero esa disminución queda compensada largamente por la convección forzada con distribución de aire en la parte baja del habitáculo. Ventajas de la invención

Como primera ventaja se debe señalar que el objeto a patentar es un elemento de calefacción continuo y largo lo que es muy adecuado para su fabricación por extrusión, tanto que puede incluir todo o parte de las líneas de suministro como las de retorno del fluido calefactor. La extrusión es un procedimiento de fabricación sencillo y bien conocido que permite obtener elementos largos con perfil constante, es decir sin variación en sus dimensiones trasversales en toda su longitud. Además esta configuración permite una adecuada instalación en hospitales, edificios de oficinas y otros lugares donde los elementos puedan instalarse a lo largo de las paredes.

En cuanto al material a emplear, se destaca también que el elemento de calefacción que nos ocupa está hecho de aluminio lo que permite en muchas aplicaciones combinar la función de tubería de alimentación y retorno con la función de elemento radiante, convectivo y convectivo forzado con dimensiones reducidas y con un peso de material muy bajo lo que supone un coste de material muy reducido. Por ello el producto es interesante para automóviles, barcos, y otras aplicaciones dónde el peso es altamente importante en las especificaciones del producto.

La combinación de materiales y orificios es tal que permite que el calor se propague óptimamente entre el perfil central y el frontal por radiación del primero y absorción del segundo, y no por conducción entre ambos, y que a su vez permita una radiación óptima al exterior a través de los orificios frontales llegando de forma efectiva al ocupante del habitáculo y manteniendo en todo momento una superficie frontal exterior templada pero no demasiado caliente que evite los riesgos asociados al contacto directo.

Otra ventaja importante es la posibilidad de variar la potencia sin necesidad de variar el aspecto exterior del producto. La combinación de radiación continua con aplicación de aletas para incrementar el proceso de convección y ventiladores para provocar convección forzada para reforzar localmente la capacidad, permite que el aspecto exterior del elemento de calefacción descrito sea idéntico para todas las aplicaciones posibles, independientemente de la capacidad necesaria en cada una de ellas.

En cuanto al funcionamiento calorífico de la instalación se puede citar como otra ventaja relevante la posibilidad por optar por un control individualizado de cada zona actuando sobre la velocidad del ventilador o ventiladores (convección forzada).

Otra de las ventajas del objeto a patentar es la facilidad de fabricación y el bajo coste de inversión. El uso de perfiles extruidos conlleva un bajo coste y la facilidad de mecanización de los mismos permite obtener rápidamente los orificios necesarios para la salida del aire y también adecuar dichos perfiles al fluido portante y al necesario aislamiento de la parte central y la parte frontal del elemento calefactor. Todo ello permite que este objeto pueda ser fácilmente producido en las inmediaciones del lugar dónde vaya a ser utilizado lo que reduciría a su vez los costes de transporte, o bien realizar la fabricación en países con bajo coste de producción. Además el uso de secciones extruidas con coste de ejecución (fabricación) relativamente bajo permite un diseño y estilo personalizados. Las dimensiones y la forma del elemento de calefacción pueden ajustarse a los requerimientos del cliente en función del espacio disponible y del aspecto general deseado.

El elemento de calefacción descrito permite la instalación en su superficie exterior de equipos de acondicionamiento tales como iluminación, cableado y enchufes para equipos de audio y vídeo y conexiones de Internet o intranet, que por su ubicación en la pared resulta cómodo y adecuado en todas las aplicaciones posibles.

Por último el objeto de patente que nos ocupa puede adaptarse en gran número de aplicaciones, entre ellas se encuentran algunos ejemplos concretos donde el producto se comporta con mayor eficiencia, por ejemplo:

Edificios, viviendas, oficinas, tiendas etc., especialmente en pasillos y en las paredes que dan al exterior.

Complejos industriales.

En el sector transporte, furgonetas, caravanas, autobuses, trenes, barcos, etc.

Descripción de las figuras

Figura 1A, Vista de un elemento calefactor clásico con indicación del circuito del flujo de aire habitual donde las flechas oscuras indican el flujo caliente y las claras el flujo frío.

Figura 1B, Vista del elemento de calefacción objeto de la invención con indicación del circuito del flujo de aire mejorado incorporando efecto de la radiación al piso bajo donde las flechas oscuras indican el flujo caliente, las claras el flujo frío y las ralladas la incidencia de la radiación.

Figura 2, Vista isométrica de un elemento básico radiador-convector.

Figura 3, Vista isométrica del elemento combinado con aletas para convección natural y posible aplicación en cuartos de baño.

Figura 4, Vista isométrica del elemento combinado con aletas para convección natural para otras aplicaciones y con fijación al suelo por la parte inferior.

Figura 5, Vista general del elemento radiante con inclusión de ventilador para convección forzada y con indicación de los flujos de aire absorbiendo el calor de las aletas y distribución de aire en zona baja del habitáculo.

Figura 6, Vista general del elemento radiante con incorporación de resistores eléctricos como medio calefactor adicional a los conductos calefactores situados en el interior del mismo.

Figura 7, Vista general del elemento radiante con incorporación en el perfil frontal de bandas de iluminación continúas para iluminación el suelo.

Figura 8, Vista general del elemento radiante con incorporación de líneas de suministro eléctrico y enchufes y líneas de datos que permitan la conexión de equipos electrónicos cerca de su ubicación. Modo preferente de realización de la invención

El elemento de calefacción según la presente invención necesita contener al menos, una parte central que incluya al menos un conducto para el fluido conductor del calor. Esta parte central tendrá por tratarse del mismo cuerpo directamente unida a los conductos portantes del fluido calefactor una superficie radiante con una cara frente al espacio habitado y parcialmente expuesta a él para permitir que el calor por radiación sea emitido desde la parte central hacia el espacio habitado. También debe contener una parte frontal a menor temperatura que el cuerpo radiante central provista de orificios que permitan que el calor por radiación vaya de la parte central al interior del habitáculo al mismo tiempo que protegerá a los ocupantes de posibles daños físicos por contacto con el foco caliente que es la parte central que puede alcanzar altas temperaturas (80º-140º) produciendo quemaduras o actos reflejos entrañando peligro.

Según la figura 2, el elemento de calefacción permitiría obtener en una sola pieza un radiador-convector sin más que realizar en un único perfil extruido las zonas central y frontal. La figura mantiene la diferenciación no obstante de ambos perfiles. En esta figura se puede ver el conducto (1) por el que discurre el fluido portante, así como el nervio central radiante conductor del calor (2) y la parte frontal (3). En esta configuración la parte central y la cobertura frontal pueden estar o no realizados en la misma extrusión de un material buen conductor y la disposición de los tubos calculada para optimizar la distribución de temperatura a lo largo y ancho del perfil y mantener dicha temperatura lo más elevada posible. La parte frontal

(3)

lleva orificios para que pase a su través el calor radiado. En la parte de atrás se observa el aislamiento

(4)

sujeto a la pared. En los límites superior e inferior del elemento se incluyen bordes (5) para sujetarlo a la pared (8). El lado correspondiente a la radiación (6) de la parte central queda situado frente al habitáculo

(7)

normalmente un poco por encima del suelo (9).

Cuando se desea emplear aletas para convección natural para aumentar la potencia calorífica, por ejemplo en baños, cocinas, autobuses (figura 3), el elemento base incluye dos conductos (1) para el fluido portante. En este caso se ha dejado espacio libre para los pies dejando empotrado el elemento según se observa. Las aletas (12) irán colocadas entre los dos conductos y adheridas al mismo por pegamento de contacto térmico.

El perfil central está térmicamente muy aislado del perfil frontal bien sea por tratarse de dos piezas diferentes en cuyo caso la propia unión producirá una caída de la temperatura, actuando como fusible o resistencia térmica, o la utilización de diferentes materiales para el perfil central (mejor conductor) y el frontal (peor conductor), bien sea porque tratándose de un perfil único disponga de desahogos/orificios sobre el mismo que disminuyan o limiten la difusión del calor por conducción entre ambos elementos o zonas, garantizando que el perfil frontal se encuentre a menor temperatura que el central y dentro de los márgenes de seguridad frente a contactos directos de las personas.

En los casos donde sea difícil la fijación a la pared tanto por las zonas superior y/o la inferior (figura 4) el anclaje podrá realizarse directamente al suelo por soportes (13) y piezas de unión rápida (14) incorporadas a tal efecto.

Si se quieren incluir ventiladores para la convección forzada (figura 5) ha de incluirse de preferencia también dos conductos (1) para el fluido así como el lado correspondiente a la radiación (6) de la parte central situada frente al habitáculo debe llevar aletas (11, 12) tanto en la parte frontal (11) como en la parte trasera (12) para incrementar la superficie de intercambio, estas aletas emiten calor por radiación aunque sea a una temperatura mas baja que la temperatura del medio calefactor o de la parte central extruída. El ventilador (10) se emplea para activar la convección forzada. El aire entra al elemento calefactor a través de las ventanas de la parte frontal dirigiéndose a través de las aletas frontales (11) hacia el ventilador (10) que lo pasa a la parte posterior del perfil central, continuando el aire su camino atravesando las aletas traseras (12) cogiendo temperatura para salir al exterior por los laterales en orientación horizontal u optativamente con orientación diferente según deseo del cliente.

En aplicaciones específicas como habitaciones estrechas, pasillos, automoción (caravanas, autobuses, trenes) etc, son necesarias propiedades concretas, tales como una relación de aspecto uniforme (lo que se logra por el empleo de perfiles extraídos), el que puedan incluirse bandas de alumbrado (figura 7) (16) que en ocasiones pueden alumbrar el suelo con mínimo coste energético por ejemplo empleando LED acoplados al elemento de calefacción. Las características del objeto descrito ampliamente en esta memoria hacen que el sistema puede asimilarse a suelo radiante en las proximidades del elemento de calefacción y que sobre él haya una superficie de pared que radia calor indirectamente, todo ello proporciona un calor confortable con sensación de calor en los pies y frescor en la cabeza.

Para aplicaciones que lo requieran el elemento permite fácilmente la incorporación de otros elementos auxiliares como resistores eléctricos (figura 6)

(15) para calentar los fluidos involucrados (fluido calefactor o aire) mejorando el rendimiento y prestaciones del equipo y otros elementos como tendidos eléctricos o de datos (Figura 8) (17) sujetos a alojamientos en los perfiles (18) permitiendo la colocación de tomas (19).

Otro modo de realización consistiría en hacer el perfil frontal fácilmente desmontable para limpieza o inspección mediante un sistema de clipado al perfil central como tipo diente de sierra o similar y donde además el perfil central deberá incluir los elementos de fijación al suelo o la pared en vez de llevarlos el perfil frontal.

Claims (13)

1. REIVINDICACIONES

   1.

   Elemento de calefacción capaz de combinar, ensamblados conjuntamente, en primer lugar un perfil radiante extruido para generar radiación, en segundo lugar un segundo perfil protector extruido y aislado mediante fusible térmico del anterior para proteger de quemaduras en la piel del contacto con el primero y a la vez capaz de permitir la transmisión de la radicación generada por él y en tercer lugar de paquetes de aletas utilizadas para generar calor por convección con uso conjunto destinado a calentar habitáculos, cuyo medio calefactor o “generador” principal de calor son fluidos conductores a alta temperatura (80º-140º), que podrían producir quemaduras en la piel si no estuvieran bien aislados, que produce calor por radiación y por convección, caracterizado por tener una superficie central radiante alargada, con 1, 2 ó más tubos longitudinales de disposición horizontal por los que circula el fluido calefactor, y cubierto el conjunto con un segundo perfil protector exterior perforado frontalmente para permitir el paso, hacia el hacia el interior del habitáculo y hacia el piso, del calor emitido por radiación y convenientemente aislado térmicamente del perfil central lo cual le permite encontrarse a “menor” temperatura que dicho perfil radiante central, y que adicionalmente posee también los bien conocidos orificios inferiores y superiores para permitir en este caso el paso o tiro de aire en sentido vertical, necesario para que el conjunto pueda también transmitir también simultáneamente calor por convección con o sin aletas que incrementen la superficie calentada en contacto con el aire que la rodea y favorecer así la convección natural y la potencia calefactora.

2. 2.

   Elemento de calefacción según reivindicación 1 caracterizado porque podrá albergar en el interior de su contorno original, sin incrementar sus dimensiones exteriores y muy significativamente su altura, uno

   o varios ventiladores y una configuración adaptada de aletas o superficies de intercambio directa o indirectamente conectadas a la parte central y dispuestas de manera que la dirección del flujo del aire calentado se pueda disponer según preferencia del cliente de manera a incrementar el flujo de aire y también la potencia calefactora combinada del conjunto cuando se conecten dichos ventiladores.
3. 3. Elemento de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, e incorporando las características descritas en dichas reivindicaciones donde la parte protectora exterior y parte central están hechas conjuntamente de una sola pieza extraída pero provista de un número suficiente de orificios en hilera destinados a romper la conducción del calor entre la parte central y la exterior protectora que impidan que esta última alcance altas temperaturas y que a su vez siga permitiendo mediante la funcionalidad de las perforaciones frontales descrita en las reivindicaciones 1 a 2 que el calor radiado desde la parte central sea emitido al interior del habitáculo y hacia el piso del mismo.

4. 4.

   Elemento de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones1a2, donde la parte frontal no es de material extruido sino que es una rejilla fijada a la parte central emisora del calor.

5. 5.

   Elemento de calefacción según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde la superficie en contacto con el habitáculo está realizada en un material no conductor del calor tal como el plástico u otros provista de orificios que impidan que la superficie frontal alcance altas temperaturas y que a su vez permita que el calor radiado desde la parte central sea emitido al interior del habitáculo.

6. 6.

   Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, donde una de las partes frontal, central o trasera está equipada con resistores eléctricos diseñados para producir calor cuando se conectan de forma que calienten el espacio por radiación y/o convección natural y/o forzada. Estos resistores pueden estar adheridos a las extrusiones de aluminio o pueden fijarse a ellos con medios mecánicos u otros. El resistor eléctrico puede actuar también de calentador del agua cuando esta circula entre diferentes elementos calefactores.

7. 7.

   Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, donde la cubierta frontal contiene bandas de iluminación continuas para iluminar el suelo.

8. 8.

   Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, donde la parte central o cubierta frontal contiene líneas de suministro eléctrico y enchufes y/o líneas de datos que permitan a los ocupantes conectar sus equipos electrónicos cerca de su ubicación.

9. 9.

   Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, en el que los conductos de transporte del fluido conductor son de sección oval u elípticos.

10. 10.

    Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, en el que la fijación del producto se realizará únicamente contra el suelo y cuya parte trasera por tanto está adaptada y fabricada a semejanza de la frontal para que el elemento pueda radiar y transmitir calor de igual forma hacia ambos lados del mismo para su colocación por ejemplo dentro de estancias o habitáculos con cerramientos acristalados y a cierta distancia de los mismos.

11. 11.

    Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, cuya parte trasera está aislada mediante paneles de fibras o materiales aislantes limitando así las pérdidas de calor hacia dicho lado.

12. 12.

    Elemento de calefacción según las reivindicaciones anteriores, donde la superficie frontal es instalada de forma que sea fácilmente desmontable para su limpieza y/o inspección y la parte central contiene los elementos de sujeción.

    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS

    N.º solicitud: 201250007

    ESPAÑA

    Fecha de presentación de la solicitud: 17.09.2009

    Fecha de prioridad:

    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA

    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional

    DOCUMENTOS RELEVANTES

    Categoría

    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas

    Y

    FR 2878024 A1 (KALORI SOC PAR ACTIONS SIMPLIF)19/05/2006, resumen; figuras. 1-12

    Y

    US 4157731 A (DENHART NORBERT J ) 12/06/1979, figuras. 1-12

    A

    US 3162243 A (DZIEKONSKI JAMES P ) 22/12/1964, figuras. 1

    A

    EP 0826527 A2 (SCHULTZ GMBH AURORA ) 04/03/1998, resumen; figuras. 1,3

    A

    GB 1593840 A (ELPAN APS ) 22/07/1981, página 2, líneas 9 - 44, líneas 74 - 85; figuras. 1,6,8

    WO 2008108726 A1 (VEHTEC AB ET AL.) 12/09/2008,

    A

    resumen; figura 3a,3b. 1,3,9

    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud

    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:

    Fecha de realización del informe 26.04.2012

    Examinador C. Piñero Aguirre Página 1/4

    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA

    Nº de solicitud: 201250007

    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD

    B60H1/00 (2006.01) F28D1/02 (2006.01) F28F1/16 (2006.01) F24D19/00 (2006.01) F24D19/04 (2006.01) F24D3/12 (2006.01)

    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)

    F24D, F28D, F28F, B60H

    Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de búsqueda utilizados)

    INVENES, EPODOC

    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201250007

    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 26.04.2012

    Declaración

    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)

    Reivindicaciones 1-12 Reivindicaciones SI NO

    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)

    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-12 SI NO

    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).

    Base de la Opinión.-

    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.

    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4

    OPINIÓN ESCRITA

    Nº de solicitud: 201250007

    1. Documentos considerados.-

    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.

    Documento

    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación

    D01

    FR 2878024 A1 (KALORI SOC PAR ACTIONS SIMPLIF) 19.05.2006

    D02

    US 4157731 A (DENHART NORBERT J) 12.06.1979

    D03

    US 3162243 A (DZIEKONSKI JAMES P) 22.12.1964

    D04

    EP 0826527 A2 (SCHULTZ GMBH AURORA) 04.03.1998

    D05

    GB 1593840 A (ELPAN APS) 22.07.1981

    D06

    WO 2008108726 A1 (VEHTEC AB et al.) 12.09.2008

13. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración

    El documento D01 describe un elemento de calefacción que combina un perfil radiante extruido (2), un segundo perfil protector (24) y aislado mediante fusible térmico (entendiendo por fusible térmico la caída de temperatura producida por la unión de dos piezas diferentes que actúa como resistencia térmica), y en tercer lugar un conjunto de aletas (40). Dicho elemento de calefacción de D01 también incluye una superficie radiante alargada con 2 o más tubos longitudinales de disposición horizontal (5,6) y está cubierto con el perfil frontal protector (24) (ver figuras).

    Las diferencias entre dicho documento y la solicitud con respecto a la reivindicación 1 independiente, radica en que el perfil frontal protector no posee un perfil perforado frontalmente con orificios inferiores y superiores adicionales para permitir el paso de aire y no es un perfil fabricado por extrusión. Este tipo de orificios los vemos descritos tanto en el documento D02 (ver figura 3) como en el documento D03 (ver figura 1). Por otra parte el hecho de que este perfil sea fabricado por extrusión

    o no, se considera de conocimiento común en el campo de la técnica, que además está presente en el documento D04 donde tanto el perfil radiante, como el panel protector están hechos por extrusión. Por lo tanto se concluye que ambas características son de conocimiento común dentro de este campo de la técnica para el experto en la materia y, por consiguiente, la reivindicación 1 carece de actividad inventiva de acuerdo con los criterios del Artículo 8.1 de la LP.

    Con respecto a la reivindicación 2, dependiente, en el documento D01 vemos que el calefactor está equipado con un ventilador (38) y una configuración adaptada de emisores de calor (40), por lo que dicha reivindicación carece de actividad inventiva de acuerdo con los criterios del Artículo 8.1 de la LP.

    La reivindicación 3, dependiente, describe una variante en la cual la parte frontal y parte central están hechas de una sola pieza extruida, provista de orificios. Esta forma constructiva aparece descrita en D04 (ver figuras), por lo que también se considera de conocimiento común dentro del campo de la técnica para el experto en la materia y, por consiguiente, la reivindicación 3 carece de actividad inventiva de acuerdo con los criterios del Artículo 8.1 de la LP.

    El resto de reivindicaciones 4-12 se consideran opciones normales de diseño. Ejemplos de las características de la reivindicaciones 6 y 8, referente a la utilización de resistencias eléctricas, líneas de suministro eléctrico y enchufes, aparece en el documento D05 (ver figuras 2y 4); y otro ejemplo de conductos con sección ovalada, según reivindicación 9, aparece en el documento D06 (ver figuras 3a y 3b). Por tanto dichas reivindicaciones no implican actividad inventiva de acuerdo con los criterios del Artículo 8.1 de la LP.

    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4