ES2419630A2 - Water climate control machine (Machine-translation by Google Translate, not legally binding) - Google Patents
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Abstract
Description
Máquina climatizadora de agua Water conditioner
La presente invención se refiere a una máquina climatizadora de agua cuya configuración estructural constituye una mejora en los equipos de tratamiento de agua de las instalaciones de climatización, ya sea, aire acondicionado, calefacción y como sustituta de torres de recuperación. The present invention relates to a water-conditioning machine whose structural configuration constitutes an improvement in the water treatment equipment of the air conditioning installations, whether air conditioning, heating and as a replacement for recovery towers.
En el estado de la técnica son conocidas máquinas climatizadoras de agua incluidas en instalaciones de climatización para ser empleadas en el acondicionamiento de grandes recintos. Estas instalaciones constituyen un circuito cerrado de intercambio térmico que emplea el agua como fluido portador del calor, comúnmente conocido como “fancoil”. In the state of the art, water-conditioning machines included in air conditioning installations are known to be used in the conditioning of large enclosures. These facilities constitute a closed circuit of thermal exchange that uses water as a heat-carrying fluid, commonly known as “fancoil”.
Estas máquinas climatizadoras de agua poseen un evaporador de un circuito de refrigeración. Mediante unos colectores de entrada y salida de agua, el intercambiador de calor se conecta al extremo opuesto de una instalación de climatización. Toda el agua de retorno proveniente de dicha instalación se hace pasar por el evaporador, en donde, el agua cede o absorbe calor antes de regresar a la instalación de climatización. These water conditioners have an evaporator of a cooling circuit. By means of water inlet and outlet manifolds, the heat exchanger is connected to the opposite end of an air conditioning system. All return water from said installation is passed through the evaporator, where the water yields or absorbs heat before returning to the air conditioning system.
Estas máquinas conocidas tienen el inconveniente de que toda el agua de retorno es circulada por el evaporador sin tener en cuenta la demanda real de frio o calor de la instalación de climatización y torres de recuperación. Esto conlleva a una explotación ineficiente de la instalación al tener que enfriar o calentar todo el volumen de agua, es decir, el fluido portador del calor, aun en momentos en que la demanda de la instalación sea menor. These known machines have the disadvantage that all return water is circulated through the evaporator without taking into account the actual demand for cold or heat of the air conditioning system and recovery towers. This leads to inefficient operation of the installation by having to cool or heat the entire volume of water, that is, the heat-carrying fluid, even at times when the demand for the installation is lower.
La máquina climatizadora de agua de la presente invención es de las que usualmente se ubica entre una instalación de climatización y un circuito de refrigeración, empleando el agua pura o con aditivos, como fluido portador del calor, o bien como torres de recuperación para enfriar el agua usada en la condensación de equipos frigoríficos. The water-conditioning machine of the present invention is one that is usually located between an air conditioning system and a cooling circuit, using pure water or with additives, as a heat-carrying fluid, or as recovery towers to cool the water used in the condensation of refrigeration equipment.
La máquina climatizadora de agua esta comprendida por un recipiente de intercambio térmico, el cual alberga en su interior el intercambiador de calor del circuito de refrigeración; este último, mediante una válvula inversora de ciclo, transforma dicho intercambiador de calor en un evaporador o en un condensador según se necesite absorber o ceder calor al fluido portador del calor. The water-conditioning machine is comprised of a heat exchange vessel, which houses inside the heat exchanger of the cooling circuit; The latter, by means of a cycle reversing valve, transforms said heat exchanger into an evaporator or a condenser as heat or heat transfer fluid needs to be absorbed or transferred.
A su vez, comprende un colector de entrada de agua conectado a la tubería de retorno de la instalación de climatización y un colector de salida de agua acoplado a al menos una bomba de circulación que impulsa el agua a través del recipiente de intercambio térmico y la envía de vuelta a dicha instalación de climatización, por medio de su tubería de impulsión. In turn, it comprises a water inlet manifold connected to the return line of the air conditioning system and a water outlet manifold coupled to at least one circulation pump that drives the water through the heat exchange vessel and the sends back to said air conditioning installation, through its discharge pipe.
La máquina climatizadora de agua se caracteriza porque el recipiente de intercambio térmico posee una cámara interior hermética que recibe un caudal de agua a circular por dicho recipiente. Dicho caudal de agua dentro de la cámara interior, conforma un volumen de agua a enfriar o calentar, en donde se encuentra sumergido el intercambiador de calor. The water-conditioning machine is characterized in that the heat exchange vessel has a sealed inner chamber that receives a flow of water to circulate through said container. Said water flow inside the inner chamber forms a volume of water to be cooled or heated, where the heat exchanger is submerged.
Esto permite que dicho volumen de agua se someta a un pre-enfriamiento o pre-calentamiento, en dependencia de si la máquina climatizadora está al extremo de un circuito cerrado de aire acondicionado o calefacción, antes de ceder o absorber calor en el interior del intercambiador de calor. This allows said volume of water to undergo a pre-cooling or pre-heating, depending on whether the air conditioner is at the end of a closed air conditioning or heating circuit, before assigning or absorbing heat inside the exchanger of heat
Así mismo, el colector de entrada comprende unos primeros medios de regulación del caudal de agua a circular por el recipiente de intercambio térmico, ubicados aguas abajo de una tubería de desvío que une el colector de entrada y el colector de salida, aguas arriba de la bomba de circulación. Likewise, the inlet manifold comprises first means of regulating the flow of water to be circulated through the heat exchange vessel, located downstream of a diverting pipe that joins the inlet manifold and the outlet manifold, upstream of the circulation pump
De esta manera, se logra retirar, del circuito cerrado de agua tratada de la instalación de climatización, una parte de agua de retorno para hacerla circular a través del recipiente de intercambio térmico. In this way, it is possible to remove, from the closed circuit of treated water of the air conditioning system, a part of return water to circulate it through the heat exchange vessel.
Así, solo dicha parte del agua de retorno circula por del recipiente de intercambio térmico y, posteriormente, se mezcla en el colector de salida, con la otra parte del agua de retorno que discurre por la tubería de desvío, igualando sus temperaturas y dirigiéndose hacia la instalación de climatización. Thus, only said part of the return water circulates through the heat exchange vessel and, subsequently, is mixed in the outlet manifold, with the other part of the return water that flows through the bypass pipe, matching its temperatures and heading towards the air conditioning installation.
De manera ventajosa, los medios de regulación del caudal de la parte del agua de retorno que circula por el interior del recipiente de intercambio térmico, pueden ser accionados por un termostato ubicado en la tubería del agua de retorno de la instalación de climatización. Advantageously, the means for regulating the flow of the part of the return water that circulates inside the heat exchange vessel can be operated by a thermostat located in the return water line of the air conditioning system.
Es decir, el porcentaje de agua de retorno a circular por el recipiente de intercambio térmico es variable y estará en función de la temperatura del agua de retorno, en otras palabras, dependerá de la demanda de frío o calor existente, en cada momento, en la instalación de climatización. That is, the percentage of return water to circulate through the heat exchange vessel is variable and will depend on the temperature of the return water, in other words, it will depend on the demand for existing cold or heat, at any time, in the air conditioning installation.
Por otro lado, de manera ventajosa, a la maquina climatizadora se le podría instalar, mediante algunas modificaciones, una batería de pre-enfriamiento por aire para aprovechar la temperatura exterior en un tratamiento previo del agua, cuando la máquina este trabajando en régimen de aire acondicionado. On the other hand, advantageously, the air conditioning machine could be installed, by some modifications, an air pre-cooling battery to take advantage of the outside temperature in a pre-treatment of the water, when the machine is working in air regime conditioned.
De esta forma, se obtiene un ahorro importante de energía, convirtiendo la maquina climatizadora en un modelo hibrido. La batería de pre-enfriamiento por aire, formará parte del circuito cerrado y estará constituida por unas baterías convencionales de tubos de cobre y láminas difusoras de aluminio, totalmente lacadas en blanco. Dicha batería, será asistida por ventiladores axiales o turbinas. In this way, an important energy saving is obtained, turning the air conditioning machine into a hybrid model. The air pre-cooling battery will be part of the closed circuit and will consist of conventional batteries of copper tubes and aluminum diffuser sheets, completely lacquered in white. Said battery will be assisted by axial fans or turbines.
La batería de pre-enfriamiento por aire se ubicará en el conducto de entrada al recipiente de intercambio térmico, haciendo puente entre los primeros medios de regulación y el recipiente de intercambio térmico. The air pre-cooling battery will be located in the inlet conduit to the heat exchange vessel, bridging between the first regulating means and the thermal exchange vessel.
El paso, a través de la batería de pre-enfriamiento, del caudal de agua a circular por el recipiente de intercambio térmico será controlado por una válvula de tres vías y un termostato que censará la temperatura ambiente. Cuando la temperatura censada exceda el rango programado, se accionará la válvula de tres vías para direccionar el caudal de agua a tratar directamente al recipiente de intercambio térmico, sin pasar por las baterías de pre-enfriamiento. The passage, through the pre-cooling battery, of the water flow to be circulated through the heat exchange vessel will be controlled by a three-way valve and a thermostat that will censor the ambient temperature. When the censored temperature exceeds the programmed range, the three-way valve will be operated to direct the flow of water to be treated directly to the heat exchange vessel, without going through the pre-cooling batteries.
De esta manera, se rentabiliza la instalación de climatización, con un mayor aprovechamiento de la energía y un aumento de su capacidad, sin costo adicional. In this way, the air conditioning installation is profitable, with greater use of energy and an increase in its capacity, at no additional cost.
Para complementar la descripción que seguidamente se va a realizar y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de sus características, se acompaña a la presente memoria descriptiva, de un juego de planos en cuyas figuras, de forma ilustrativa y no limitativa, se representan los detalles más significativos de la invención. To complement the description that is going to be carried out below and in order to help a better understanding of its characteristics, this descriptive report is accompanied by a set of drawings in whose figures, in an illustrative and non-limiting manner, the most significant details of the invention.
La figura 1 representa una vista lateral en perspectiva de la máquina enfriadora de agua. Figure 1 represents a perspective side view of the water chiller.
La figura 2 representa una vista lateral en perspectiva explotada del recipiente de intercambio térmico. Figure 2 represents an exploded perspective side view of the heat exchange vessel.
A la vista de las figuras se describe seguidamente un modo de realización preferente de la invención propuesta. In view of the figures, a preferred embodiment of the proposed invention is described below.
La máquina climatizadora de agua comprende un recipiente de intercambio térmico (1), el cual comprende a su vez en su interior un intercambiador de calor (8) de un circuito de refrigeración (este último no mostrado en las figuras).Por ejemplo, el intercambiador de calor (8) podría ser de placas soldadas. The water-conditioning machine comprises a heat exchange vessel (1), which in turn comprises a heat exchanger (8) of a cooling circuit (the latter not shown in the figures). Heat exchanger (8) could be welded plates.
Como puede verse en la figura 2, el recipiente de intercambio térmico (1) posee una cámara interior (7) hermética que recibe, a través de una primera toma de entrada de agua (9), un caudal de agua a circular por el recipiente de intercambio térmico (1). As can be seen in Figure 2, the heat exchange vessel (1) has a sealed inner chamber (7) that receives, through a first water inlet (9), a water flow to circulate through the container heat exchange (1).
Dicho caudal de agua contenido en la cámara interior (7), conforma un volumen de agua en donde queda sumergido el intercambiador de calor (8). Mediante radiación térmica, dicho volumen de agua se somete a un preenfriamiento o pre-calentamiento antes de introducirse en el intercambiador de calor (8) por su toma inferior (10), en donde finalmente cede o absorbe calor en su intercambio con el líquido refrigerante, este último entra y sale del intercambiador de calor (8) a través de las tuberías (13) y (14) respectivamente. Said water flow contained in the inner chamber (7), forms a volume of water where the heat exchanger (8) is submerged. By means of thermal radiation, said volume of water is subjected to precooling or preheating before being introduced into the heat exchanger (8) by its lower intake (10), where it finally yields or absorbs heat in its exchange with the cooling liquid , the latter enters and exits the heat exchanger (8) through the pipes (13) and (14) respectively.
A su vez, la primera toma de entrada de agua (9) está en comunicación con un colector de entrada de agua (2) conectado a la tubería de retorno de una instalación de climatización (no mostrada en las figuras). La salida de agua del recipiente es la toma superior (12) del intercambiador de calor (8), la cual está en comunicación con un colector de salida de agua (3) acoplado a al menos una bomba de circulación (4) que impulsa el agua a través del recipiente de intercambio térmico (1), y la envía nuevamente hacia dicha instalación de climatización, por medio de su tubería de impulsión. In turn, the first water inlet (9) is in communication with a water inlet manifold (2) connected to the return line of an air conditioning installation (not shown in the figures). The water outlet of the container is the upper intake (12) of the heat exchanger (8), which is in communication with a water outlet manifold (3) coupled to at least one circulation pump (4) that drives the water through the heat exchange vessel (1), and sends it back to said air conditioning installation, through its discharge pipe.
Por su parte, el colector de entrada (2) comprende unos primeros medios de regulación (5) del caudal de agua a circular por el recipiente de intercambio térmico (1). Dichos primeros medios de regulación (5) del caudal de agua están dispuestos aguas abajo de una tubería de desvío (6), la cual une el colector de entrada (2) al colector de salida (3). La unión de la tubería de desvío (6) al colector de salida (3) se encuentra ubicada aguas arriba de la bomba de circulación (4). For its part, the inlet manifold (2) comprises first means for regulating (5) the flow of water to be circulated through the heat exchange vessel (1). Said first means of regulation (5) of the water flow are arranged downstream of a bypass pipe (6), which joins the inlet manifold (2) to the outlet manifold (3). The junction of the bypass pipe (6) to the outlet manifold (3) is located upstream of the circulation pump (4).
De manera ventajosa, la cantidad de agua que circula a través del recipiente de intercambio térmico (1) puede representar entre 40 y 60 % del volumen total del agua de retorno de la instalación de climatización. Advantageously, the amount of water circulating through the heat exchange vessel (1) can represent between 40 and 60% of the total volume of the return water of the air conditioning system.
En el colector de salida (3) del recipiente de intercambio térmico (1), pasando la bomba de circulación (4), el agua enfriada o calentada en dicho recipiente es mezclada con la otra parte del agua de retorno que discurre por la tubería de desvío (6). El contacto directo de ambas partes o volúmenes de agua hace que sus temperaturas se igualen a la temperatura consignada, aguas arriba de la instalación de climatización. In the outlet manifold (3) of the heat exchange vessel (1), passing the circulation pump (4), the water cooled or heated in said vessel is mixed with the other part of the return water that flows through the water pipe. diversion (6). The direct contact of both parts or volumes of water makes their temperatures equal to the set temperature, upstream of the air conditioning system.
Los primeros medios de regulación (5) del caudal de agua pueden ser, por ejemplo, un regulador de caudal o una válvula de tres vías, los cuales son accionados por un termostato (no mostrado en las figuras) ubicado en la tubería del agua de retorno de la instalación de climatización. The first means of regulating (5) the water flow can be, for example, a flow regulator or a three-way valve, which are operated by a thermostat (not shown in the figures) located in the water pipe of return of the air conditioning system.
Es decir, el porcentaje de agua de retorno a circular por el recipiente de intercambio térmico (1) es variable y estará en función de la temperatura del agua de retorno; en otras palabras, dependerá de la demanda de frío o calor existente, en cada momento, en la instalación de climatización. That is, the percentage of return water to circulate through the heat exchange vessel (1) is variable and will be a function of the temperature of the return water; in other words, it will depend on the demand for existing cold or heat, at any time, in the air conditioning installation.
Adicionalmente, la máquina climatizadora puede poseer en el colector de salida (3), entre la bomba de circulación (4) y la tubería de desvío (6), unos segundos medios de regulación (15) que permiten, de manera selectiva, en dependencia también de la demanda de frío o calor, continuar con la circulación del caudal de agua por el colector de salida (3) para su posterior mezclado con la otra parte del agua de retorno que discurre por la tubería de desvío (6), o regresar, por medio de una tubería de retorno (16), dicho caudal de agua al recipiente de intercambio térmico (1) para su mezclado con el volumen de agua depositado en su cámara interior (7). Additionally, the air conditioning machine can have, in the outlet manifold (3), between the circulation pump (4) and the diverting pipe (6), a second means of regulation (15) that allow, selectively, depending also of the demand for cold or heat, continue with the circulation of the water flow through the outlet manifold (3) for later mixing with the other part of the return water that flows through the bypass pipe (6), or return , by means of a return pipe (16), said water flow to the heat exchange vessel (1) for mixing with the volume of water deposited in its inner chamber (7).
Estos segundos medios de regulación (15) pueden ser una válvula de tres vías accionada por un termostato (no mostrado en las figuras) ubicado en la tubería de impulsión de la instalación de climatización. These second regulating means (15) can be a three-way valve operated by a thermostat (not shown in the figures) located in the discharge pipe of the air conditioning system.
Es decir, mientras que la temperatura del agua que circula por la tubería de impulsión no cubra la demanda de frio o calor de la instalación de climatización, en otras palabras, no sea la temperatura consignada, el caudal de agua tratada en el recipiente de intercambio térmico (1) circulará por el colector de salida (3) para mezclarse con la otra parte del agua de retorno no tratada en el recipiente (1), en dirección a la instalación de climatización. That is, while the temperature of the water flowing through the supply pipe does not cover the demand for cold or heat of the air conditioning system, in other words, it is not the set temperature, the flow of water treated in the exchange vessel thermal (1) will circulate through the outlet manifold (3) to mix with the other part of the untreated return water in the container (1), in the direction of the air conditioning system.
Una vez que el agua que circula por la tubería de impulsión logre la temperatura consignada, los segundos medios de regulación (15) hacen regresar el caudal de agua tratada al recipiente de intercambio térmico (1) para mezclarse con el volumen de agua contenido en su interior. Once the water flowing through the supply pipe reaches the set temperature, the second regulating means (15) return the flow of treated water to the heat exchange vessel (1) to mix with the volume of water contained in its inside.
El caudal de agua continuará regresando al recipiente de intercambio térmico (1) hasta que el volumen de agua almacenado en la cámara interior (7) logre la temperatura consignada, o hasta que el caudal de agua que circula por la tubería de impulsión vuelva a perder dicha temperatura consignada. The water flow will continue to return to the heat exchange vessel (1) until the volume of water stored in the inner chamber (7) reaches the set temperature, or until the flow of water flowing through the discharge pipe loses again said set temperature.
La temperatura consignada, en el volumen de agua contenido en dicha cámara interior (7), es controlada mediante un termostato (no mostrado en las figuras) ubicado en el interior del recipiente (1) que pone en marcha el circuito de refrigeración y mantiene la bomba de circulación (4) funcionado hasta que dicho volumen de agua logre la temperatura consignada. The set temperature, in the volume of water contained in said inner chamber (7), is controlled by a thermostat (not shown in the figures) located inside the container (1) that starts the cooling circuit and maintains the circulation pump (4) operated until said volume of water reaches the set temperature.
En el caso que se mantenga la temperatura consignada tanto en la tubería de impulsión como en el recipiente de intercambio térmico (1), la bomba de circulación (4) se detendrá y la totalidad del caudal de agua de retorno discurrirá por la tubería de desvío (6). In the event that the temperature set in both the supply pipe and the heat exchange vessel (1) is maintained, the circulation pump (4) will stop and the entire return water flow will flow through the bypass pipe (6).
De manera ventajosa, el conducto de salida (3), entre los segundos medios de regulación (15) y la tubería de desvío (6), puede poseer una tubería de conexión (17) que permite regresar, al recipiente (1), parte del agua que circula por el conducto de salida (3), cuando el sistema de climatización no demande la totalidad del agua tratada que circula por el conducto de salida (3). Dicha tubería de conexión (17) esta acoplada a una segunda toma de entrada (18) del recipiente de intercambio térmico (1). Advantageously, the outlet duct (3), between the second regulating means (15) and the diverting pipe (6), can have a connecting pipe (17) that allows the return (to the container (1), part of the water that circulates through the outlet duct (3), when the air conditioning system does not demand all the treated water that circulates through the outlet duct (3). Said connecting pipe (17) is coupled to a second inlet socket (18) of the heat exchange vessel (1).
El ciclo comienza nuevamente cuando el termostato ubicado en la tubería de retorno de la instalación de climatización detecta que la temperatura del caudal de agua de retorno difiere de la temperatura consignada y envía la señal a los primeros medios de regulación (5) para que controlen el paso de la parte de dicho caudal que es necesario tratar en el recipiente de intercambio térmico (1) para alcanzar la temperatura consignada en la tubería de impulsión. The cycle starts again when the thermostat located in the return line of the air conditioning system detects that the temperature of the return water flow differs from the set temperature and sends the signal to the first regulating means (5) to control the passage of the part of said flow that is necessary to treat in the heat exchange vessel (1) to reach the temperature set in the discharge pipe.
Al mismo tiempo, se activa la bomba de circulación (4) y los segundos medios de regulación (15) hacen circular, por el colector de salida (3), el caudal de agua tratada que se encuentra, a la temperatura consignada, en la cámara interior (7) del recipiente de intercambio térmico (1). At the same time, the circulation pump (4) is activated and the second regulating means (15) circulate, through the outlet manifold (3), the flow of treated water that is, at the set temperature, in the inner chamber (7) of the heat exchange vessel (1).
En el colector de salida (3), el agua tratada es mezclada con el resto del caudal de agua de retorno discurrido por la tubería de desvío (6), en dirección a la instalación de climatización, consiguiéndose una respuesta eficaz a la demanda de frio o calor de la instalación de climatización. In the outlet manifold (3), the treated water is mixed with the rest of the return water flow through the bypass pipe (6), in the direction of the air conditioning system, achieving an effective response to the cold demand or heat of the air conditioning system.
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Owner name: ALARCON GONZALEZJOSE ALARCON GONZALEZ Effective date: 20170605 |
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Effective date: 20211001 |