ES2401618A1 - Equipo autónomo de climatización. - Google Patents

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ES2401618A1 ES201131441A ES201131441A ES2401618A1 ES 2401618 A1 ES2401618 A1 ES 2401618A1 ES 201131441 A ES201131441 A ES 201131441A ES 201131441 A ES201131441 A ES 201131441A ES 2401618 A1 ES2401618 A1 ES 2401618A1
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Abstract

Equipo autónomo de climatización. El equipo se constituye a partir de un contenedor portátil (1), en cuyo interior va montada una bomba de calor geotérmica (2) de alta eficiencia, capaz de transmitir el calor del terreno o del aire para utilizarse tanto para calefacción como para agua caliente sanitaria, conectada a un depósito acumulador de agua caliente sanitaria (9) y a un depósito de inercia de climatización (10), con entradas/salidas de suministro de agua caliente sanitaria y de agua de climatización, respectivamente. El dispositivo comprende un intercambiador de calor de condensación por agua en conexión con unos pozos geotérmicos con una sonda geotérmica para realizar el intercambio térmico con el terreno, el cual está conectado a una batería de condensación conectada a la bomba de calor. La batería de condensación por aire está asociada a su vez a respectivos grupos de ventiladores de admisión de aire de condensación y de expulsión de aire de condensación, todo ello con un cuadro eléctrico y un sistema de control que permite utilizar el equipo en dos modos de funcionamiento.

Description

Equipo autónomo de climatización
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un equipo autónomo de climatización, el cual está concebido para determinar una central térmica con bomba de calor, utilizando tanto la “aerotermia” como la “geotermia” para la producción conjunta de agua fría y/o caliente utilizable para climatización, así como agua caliente sanitaria y/o para consumo.
El objeto de la invención es conseguir un importante ahorro en los costes directos de climatización de los lugares en los que se implante el equipo, así como reducir las necesidades de combustibles fósiles y evitar con ello problemas geoestratégicos que suelen llevar aparejados este tipo de suministro, disminuyendo en definitiva los elevados costes de los combustibles.
El equipo encuentra aplicación preferentemente en el campo militar, (plataformas militares, bases, campamentos, etc), sin descartar su aplicación en diversas situaciones del ámbito civil, como por ejemplo casetas de personal dispuestas en obras, edificaciones terciarias o comerciales, instalaciones de tipo educativo o deportivo, en vestuarios y casetas de seguridad y personal, e incluso para la climatización de paradas cerradas de autobús, dependencias de estaciones ferroviarias o climatización de estaciones de transporte, tales como metro, autobús, intercambiadores de transporte, etc.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Como es sabido, el uso de equipos de climatización en dependencias de ejercito y en cualquier tipo de edificación, así como el uso de calderas de GLP (gases licuados del petróleo), gasóleo o gas natural, utilizan combustibles de origen fósil.
Pues bien, el empleo de estos tipos de climatización significa por un lado la utilización de una tecnología con bajos ratios de eficiencia energética, con toda la problemática de consumos y costes, con la dificultad además de que utilizar suministro de combustibles fósiles en misiones extranjeras puede resultar altamente relevante, llegando a tener consideración hasta de objetivo militar enemigo, todo ello sin olvidar el elevado coste económico que suponen los combustibles fósiles.
En definitiva, los sistemas o equipos actualmente utilizados para climatización suponen un altísimo consumo energético y muy baja eficiencia energética, a lo que hay que añadir problemas de un elevado material en las instalaciones militares, así como problemas de mantenimiento debido a la diversidad de aparatos de aire acondicionado, con una vida útil muy escasa, numerosos problemas de gestión, etc.
Por ello, dada la situación energética global existente en la actualidad, conseguir una disminución de la demanda de energía primaria así como de la dependencia geopolítica de combustibles fósiles es un hito de marcada importancia, de manera que el estado de disminución representa dos aspectos de una alto valor añadido en la optimización de los gastos corrientes de las bases y dependencias dentro del territorio nacional, así como en las labores de naturaleza logística y en las misiones exteriores, disminuyendo costes, aumentando tanto la operatividad como la seguridad de medios humanos y materiales, además de hacer desaparecer un elevado porcentaje del consumo energético destinado a los equipos de climatización, agua caliente sanitaria y refrigeración alimentada.
Hasta el momento se desconoce que puedan existir equipos en la línea en que está concebido el equipo autónomo de climatización que la invención propone.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
El equipo que se preconiza brinda una serie de ventajas comparativas de carácter innovador en relación a las opciones que presentan los equipos destinados al mismo fin y que han sido y son comúnmente utilizados, por ejemplo por el Ministerio de Defensa.
Mas concretamente, el equipo de la invención se basa en la disposición dentro de un contenedor estándar, de una serie de componentes premontados e integrados, proporcionando una versatilidad en su transporte muy interesante, haciéndolo incluso transportable tanto por tierra como por mar e incluso por aire. Es decir, el equipo constituye una unidad móvil e independiente de fácil transporte, y que integra en si misma una solución única que satisface las necesidades de calefacción, refrigeración y agua caliente sanitaria, pudiéndose incorporar el suministro de frío industrial para cámaras frigoríficas.
Además de las ventajas logístico-operativas, hay que añadir la alta eficiencia del equipo, reduciendo el consumo energético y monetario de su utilización, así como en las labores de mantenimiento y la simplificación de las tareas de puesta en marcha, con la particularidad de que el equipo tiene posibilidad de ser telegestionado y controlado de forma remota, actuando con anticipación ante posibles incidencias o variaciones en las necesidades energéticas del lugar en el que esté implantado.
El equipo utiliza tecnologías de alta eficiencia energética en combinación con el aprovechamiento de energías renovables, en particular con aplicaciones de energía geotérmica de muy baja entalpía, pudiendo utilizar también energía aerotérmica, todo ello según tres diferentes formas de actuación destacables y que corresponden a:
1.- Actuación inmediata, ya que el equipo puede implantarse en modo aerotérmico, con lo que los
tiempos de espera son prácticamente nulos, siendo inmediata su conexión y prestación de
servicios a los lugares en los que se implante.
2.- Larga duración del equipo, teniendo en esta categoría cabida las instalaciones de carácter permanente dentro del territorio nacional o bien las misiones estables de larga duración en el extranjero. El sistema óptimo sería la conexión del equipo con un sistema geotérmico de muy baja entalpía, de modo que la captación geotérmica sea la base energética de la climatización, obteniendo así un sistema de muy alta eficiencia energética y de carácter renovable, con el valor añadido que ello conlleva.
3.- Es un equipo híbrido, ya que actúa de manera combinada, gestionando el modo de funcionamiento y adaptándolo al óptimo en cada situación. Es decir, se goza de la dualidad de ofrece la posibilidad de utilizar el modo aerotérmico o bien el modo geotérmico, según convenga, optimizando de esta forma la gestión y eficiencia energética del sistema.
Estructuralmente, los componentes que participan en el equipo de la invención y que van integrados en el interior del contenedor estándar, corresponden a una bomba de calor geotérmica, con condensación remota, la cual transmite el calor del terreno, o en su caso del aire, hacia las dependencias que se pretenden calefactar o refrigerar, de manera que el calor generado puede utilizarse para calefacción y agua caliente sanitaria. El principio de funcionamiento es el mismo que usa un aparato frigorífico pero a la inversa, es decir enfriando el aire exterior y calentando el interior.
En el interior del contenedor, además de la comentada bomba de calor, van situados dos depósitos, uno como acumulador de agua caliente sanitaria, y otro como depósito de inercia de climatización, conectados ambos a la bomba de calor a través de conductos con conexiones rápidas.
También se incluye un intercambiador de calor de condensación por agua asociado a una bomba de pozos geotérmicos, con la particularidad de que ese intercambiador de calor está conectado a una batería de condensación por aire, con ventiladores de expulsión de aire de condensación y ventiladores de admisión de aire de condensación.
Los depósitos de calentamiento y acumulación de agua sanitaria, así como de acumulación de inercia de climatización, presentan las correspondientes entradas y salidas tanto para suministro de agua caliente sanitaria como para suministro de agua de climatización, todo ello con conexiones rápidas. Entre la bomba de calor y el depósito de inercia de climatización se ha previsto una bomba de circuito de evaporación a climatización, correspondiente al circuito primario, mientras que a la salida del agua de climatización se ha previsto una bomba de impulsión que forma parte del circuito secundario, mientras que a la salida del depósito acumulador de agua caliente sanitaria se ha previsto una bomba de impulsión.
El equipo se complementa además con un cuadro eléctrico de control, determinando en conjunto un equipo innovador y altamente eficiente que utiliza recursos energéticos de carácter renovable, y que supone una solución para aquellos usuarios que requieran de movilidad, rapidez de implantación, modularidad y eficiencia energética en climatización, aportando importantes ahorros en las labores de montaje, operación, suministro y mantenimiento, con notable reducción del empleo de combustibles fósiles.
El equipo puede utilizarse en cualquier parte del mundo, incluyendo un sistema de control que permite utilizar tanto la “aerotermia” como la “geotermia”, en función de los parámetros medioambientales y geotérmicos mas favorables, y con ello utilizar la energía mas eficiente en cada caso.
Teniendo en cuenta que la energía geotérmica de baja entalpía está considerada como la energía mas eficiente, ecológica y económica para la producción de climatización, sin embargo para su explotación requiere una serie de perforaciones (en el caso de sondas verticales) o movimientos de terreno (en el caso de sondas horizontales), por lo que no siempre es factible. Pues bien, en este caso o bien en el de requerir una utilización de la climatización inmediata, el equipo puede funcionar en la versión “aerotérmica”, mientras se realiza la captación geotérmica y posteriormente funcionar en esta modalidad.
Por último decir que el sistema de control está diseñado para que puedan ensamblarse fácilmente varios contenedores en serie, es decir equipos, y así aumentar o disminuir la potencia que se requiera en las diferentes instalaciones, sin necesidad de fabricar contenedores específicos para cada localización. Además, el sistema de control permite su monitorización vía Web, facilitando así las tareas de mantenimiento preventivo, predictivo y correctivo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.- Muestra una representación esquemática correspondiente a un alzado del equipo autónomo de climatización objeto de la invención.
La figura 2.- Muestra una vista en planta superior del mismo equipo representado en la figura anterior.
REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Como se puede ver en las figuras referidas, el equipo de la invención se constituye a partir de un contenedor estándar (1) que permite un fácil transporte y una rápida utilización del equipo, ya que en dicho contenedor (1) van montados los diferentes componentes que participan en el equipo, entre cuyos componentes cabe destacar en primer lugar una bomba de calor geotérmica (2) con condensación remota, la cual es de alta eficiencia y transmite el calor del terreno en el que se han previsto unos pozos geotérmicos (4), de manera que para facilitar el intercambio térmico del fluido con estos pozos geotérmicos (4) se instala una bomba de circulación de agua de caudal variable, funcionando a demanda del sistema, de manera que la circulación del fluido caloportador se realiza a través de sondas geotérmicas (3), realizándose así el intercambio térmico con el terreno.
Dicho intercambio térmico del fluido con los pozos geotérmicos (4) se ve facilitado por medio de un intercambiador de calor de agua (5) asociado a una batería de condensación por aire (6), prevista para que cuando el sistema de control requiera, bien por mejores condiciones o por no estar instalado el circuito geotérmico, entre en el modo de funcionamiento “aerotermia”, de manera que esa batería de condensación por aire (6) es de cobre aleteada y realiza el intercambio térmico con el aire, previéndose unos ventiladores (7) de admisión de aire y unos ventiladores (8) de expulsión de aire de condensación, siendo esos ventiladores de caudal variable, haciendo circular tanto hacia el interior como hacia el exterior el aire de la batería de condensación de aire (6).
En el interior del contenedor (1) se incluyen además un depósito de calentamiento y acumulación de agua caliente sanitaria (9), así como un depósito de inercia de climatización (10), estando ambos depósitos conectados a la bomba de calor geotérmica (2) por medio de conexiones rápidas, con la participación de válvulas y demás componentes necesarios, así como una bomba (11) entre la bomba de calor (2) y el depósito de inercia y climatización (10), correspondiendo esa bomba (11) al circuito primario de climatización y está prevista para facilitar el intercambio térmico del fluido con el comentado depósito de climatización (10), siendo tal bomba (11) de caudal constante y funcionando a la demanda del sistema, al objeto de realizar el intercambio térmico con el agua destinada a la climatización de la zona interior que se desee.
A la salida del depósito de inercia y climatización (10) se ha previsto una bomba de impulsión (12) correspondiente al circuito secundario de climatización, siendo esta bomba (12) de caudal variable y es la encargada de recircular el agua por el futuro circuito interior para climatizar el ambiente a través de emisores interiores como pueden ser suelo radiante, Fan-coil, etc.
A la salida del depósito de acumulación de agua caliente sanitaria (9) se ha previsto una bomba
(13) de impulsión del agua caliente.
La entrada/salida correspondiente a las tuberías de suministro de agua de climatización del depósito de inercia de climatización (10), corresponden a las referenciadas con el número (14), mientras que la entrada/salida de tuberías de suministro de agua caliente sanitaria del depósito de acumulación (9), corresponden a la referencia (15), siendo en este caso la de salida de agua caliente y la de entrada de agua fría.
El equipo ofrece notables y numerosas ventajas, tanto desde el punto de vista de utilizar el sistema geotérmico, cuyas ventajas pueden resumirse en un beneficio medioambiental y económico, en una reducción de emisiones de CO2, una disminución de consumo de energía primaria, una suavización de los picos de demanda eléctricos, una climatización invisible, energía limpia, sostenibilidad, comfort, disminución y optimización del consumo en climatización, destacar las ventajas que proporciona el equipo propiamente dicho pueden resumirse en las siguientes:
-
Supone un sistema con altos rendimientos con reducción de consumo.
-
Bajo costes de operación y mantenimiento, resultando éste además sencillo.
-
Estandarización y armonización en diseño de, por ejemplo, campamentos militares.
-
Disminución del nivel acústico.
-
Seguridad, ya que disminuye la emisión de combustible y reduce problemas de coste de suministro de combustible.
-
Mejora el impacto estético, suponiendo una solución integral.
-
Posibilidades de funcionamiento de forma independiente (acumulación y/o con energía geotérmica).
-
Integración de todos los componentes dentro de un mismo contenedor, resultando el equipo totalmente premontado.
-
Fácil transporte, tanto por vía terrestre como marítima y aire.
-
Modularidad.
-
Versatilidad.
-
Rápida implantación.
-Reutilización. -Operativo bajo condiciones climáticas extremas. -Posibilidad de telegestión y mantenimiento remoto.

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Equipo autónomo de climatización, que estando previsto para conseguir agua caliente para climatización, así como agua caliente sanitaria, utilizando como fuente de energía la “geotermia” o la “aerotermia”, se caracteriza porque se constituye a partir de un contenedor (1) portátil, en cuyo interior va montada una bomba de calor geotérmica (2) de alta eficiencia, capaz de transmitir el calor del terreno o del aire para utilizarse tanto para calefacción como para agua caliente sanitaria, cuya bomba de calor está conectada a un depósito acumulador de agua caliente sanitaria (9) y a un depósito de inercia de climatización (10), asociados estos depósitos a respectivas entradas/salidas de suministro de agua caliente sanitaria y de agua de climatización, respectivamente; habiéndose previsto además un intercambiador de calor de condensación por agua en conexión con unos pozos geotérmicos (4) con una sonda geotérmica para realizar el intercambio térmico con el terreno, estando conectado dicho intercambiador de calor por condensación de agua (5) a una batería de condensación por aire (6) conectada igualmente a la bomba de calor, estando dicha batería de condensación por aire asociada a respectivos grupos de ventiladores (7) de admisión de aire de condensación y de expulsión de aire de condensación, todo ello con un cuadro eléctrico y un sistema de control que permite utilizar el equipo en el modo “geotermia” y en el modo “aerotermia”.
  2. 2.- Equipo autónomo de climatización, según reivindicación 1, caracterizado porque entre la bomba de calor y el depósito de inercia de climatización (10) se ha previsto una bomba de caudal constante para la circulación del agua entre la bomba de calor y el depósito de inercia de climatización, mientras que a la salida de dicho depósito se ha previsto una bomba de impulsión (12) de agua de caudal variable, para la impulsión del agua de climatización, existiendo a la salida del depósito de acumulación de agua caliente sanitaria una bomba de suministro de agua caliente sanitaria.
  3. 3.- Equipo autónomo de climatización, según reivindicaciones anteriores, caracterizado porque tanto las conexiones entre la bomba de agua y los depósitos de acumulación de agua caliente sanitaria y de climatización, así como las conexiones de las bombas, están realizadas mediante conexiones rápidas.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201131441
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 01.09.2011
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : Ver Hoja Adicional
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    A
    JP 2006125769 A (DENSO CORP) 18.05.2006, resumen; descripción traducida a través de EPOQUE; figuras. 1-3
    A
    JP 2009276029 A (DENSO CORP) 26.11.2009, resumen; descripción traducida a través de EPOQUE; figuras. 1-3
    A
    CN 201811380 U (UNIV ZHONGYUAN TECHNOLOGY) 27.04.2011, resumen; figuras. 1-3
    A
    DE 3823390 A1 (MOELLER HANS PROF DIPL ING) 11.01.1990, resumen; figuras. 1-3
    A
    KR 100926480 B1 (BUMYANG A T S CO LTD) 13.11.2009, resumen; figuras. 1-3
    A
    RO 126435 A0 (STANCU IULIAN) 30.06.2011, resumen; figuras. 1-3
    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 26.03.2013
    Examinador M. P. Prytz González Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201131441
    CLASIFICACIÓN OBJETO DE LA SOLICITUD F24H4/04 (2006.01)
    F24D15/04 (2006.01) F24J3/08 (2006.01) Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación)
    F24H, F24D, F24J
    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: 201131441
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 26.03.2013
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 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: 201131441
    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
    JP 2006125769 A (DENSO CORP) 18.05.2006
    D02
    JP 2009276029 A (DENSO CORP) 26.11.2009
    D03
    CN 201811380 U (UNIV ZHONGYUAN TECHNOLOGY) 27.04.2011
    D04
    DE 3823390 A1 (MOELLER HANS PROF DIPL ING) 11.01.1990
    D05
    KR 100926480 B1 (BUMYANG A T S CO LTD) 13.11.2009
    D06
    RO 126435 A0 (STANCU IULIAN) 30.06.2011
  4. 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
    La presente solicitud de patente hace referencia a un equipo autónomo de climatización. Consta la solicitud de 3 reivindicaciones siendo la primera de ellas independiente y la segunda y la tercera dependientes de la primera.
    La reivindicación 1, independiente, describe un equipo autónomo de climatización para conseguir agua caliente para climatización y agua caliente sanitaria utilizando como fuente de energía la geotermia o la aerotermia. Está constituido a partir de un contenedor portátil en cuyo interior va montada una bomba de calor geotérmica de alta eficiencia que está conectada a un depósito acumulador de agua caliente sanitaria y a un depósito de inercia de climatización; habiéndose previsto, además, un intercambiador de calor de condensación por agua en conexión con unos pozos geotérmicos con una sonda geotérmica para realizar el intercambio térmico con el terreno, estando conectado dicho intercambiador de calor a una batería de condensación por aire conectada igualmente a la bomba de calor, estando dicha batería de condensación por aire asociada a respectivos grupos de ventiladores de admisión y expulsión de aire de condensación, todo ello con un sistema de control que permite utilizar el equipo en modo geotermia o en modo aerotermia.
    Los documentos D01 a D06 son una representación del estado de la técnica al que pertenece la invención reivindicada. Ninguno de los documentos citados, tomados de forma aislada o en combinación, divulga una invención como la que se reivindica en la reivindicación 1 de la solicitud. Por ejemplo, el documento D01 presenta un sistema de climatización con un funcionamiento muy similar al de la invención reivindicada en la reivindicación 1, pero presenta respecto a él ciertas diferencias significativas, como por ejemplo la característica de no ser un equipo portátil así como de no ir provisto de un depósito de de inercia de climatización. Ninguno de los documentos citados como estado de la técnica contempla la provisión de dos tanques o depósitos de acumulación de agua caliente y de inercia, respectivamente.
    Por tanto, a la vista de estado de la técnica divulgado por los documentos D01 a D06, la invención reivindicada en la reivindicación 1 puede considerarse que es nueva y que implica actividad inventiva, todo ello en el sentido de los Artículos 6 y 8, respectivamente, de la Ley 11/1986 de Patentes.
    Al ser nueva y con actividad inventiva la reivindicación 1, también lo son las reivindicaciones 2 y 3 por ser dependientes de ella, todo ello, igualmente, en el sentido de los Artículos 6 y 8, respectivamente, de la Ley 11/1986 de Patentes.
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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