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ES2390049B1 - Sistema de climatización para estancias. - Google Patents

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ES2390049B1 ES201100126A ES201100126A ES2390049B1 ES 2390049 B1 ES2390049 B1 ES 2390049B1 ES 201100126 A ES201100126 A ES 201100126A ES 201100126 A ES201100126 A ES 201100126A ES 2390049 B1 ES2390049 B1 ES 2390049B1
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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Abstract

Sistema de climatización para estancias.#Sistema que comprenden un circuito (1a, 1b) conformado por al menos un panel (3) plano hueco con una cámara (4a, 4b) de alojamiento de un fluido termodinámico (2a, 2b), para su disposición en paredes, techo y suelo de la estancia a aclimatar y un intercambiador de calor (6a, 6b) conectado a dicha cámara, (4a, 4b). El sistema posibilita que el fluido termodinámico (2a, 2b) pase de un estado líquido a gaseoso o viceversa tras la absorción o cesión de calor al flujo de calor desde el exterior. El fluido termodinámico (2a, 2b) con el estado cambiado circula hacia el intercambiador de calor para recuperar el estado anterior y retorne a la cámara (4a, 4b).

Description

SISTEMA DE CLIMATIZACIÓN PARA ESTANCIAS.
Objeto de la invención
5
La presente invención se refiere a un sistema de climatización
para estancias, el cual permite aclimatar recintos cerrados tales como
despachos, habitaciones domésticas y otros, evitando el intercambio de calor
entre el interior de la estancia. Dicha climatización se consigue mediante un
aislamiento térmico activo como barrera a la transmisión de calor entre el
1o
interior y el exterior de la estancia por paredes, techo y suelo.
Campo de aplicación de la invención.
Esta invención es aplicable en la industria de la climatización
doméstica, de oficinas y de edificios en general.
15
Antecedentes de la invención.
Normalmente en climatización de recintos se actúa aportando o
extrayendo calor del espacio a climatizar, limitando las ganancias o perdidas
de calor mediante la instalación de aislantes pasivos en las paredes y en
20
menor medida los suelos y los techos.
Debido a la transferencia de calor a través de las paredes,
suelos y techos, la temperatura superficial interna de dichas paredes, suelos y
techos es menor a la temperatura de la estancia en invierno y mayor a la
temperatura de la estancia en verano.
25
Ésta forma de actuar solo reduce la cantidad de potencia
frigorífica o calorífica a utilizar en la climatización, pero produce la sensación
de frío en invierno, debido a una temperatura superficial interna de la pared
menor a la de la estancia, creada por radiación entre la pared y los distintos
elementos internos, incluidas las personas y por convección (tiro
30
descendente) con el aire de la estancia. En verano sucede al contrario, la
temperatura superficial interna de la pared es mayor que la de la estancia, lo
que provoca una sensación de calor por radiación entre la pared y los distintos elementos internos, incluidas las personas.
Estos efectos se minimizan con el aumento del aislamiento de las paredes o bien con el aumento de la temperatura ambiente de la estancia por encima de los valores recomendados de confort en invierno, y a disminuir la temperatura de la estancia en verano por debajo de los valores teóricos recomendados.
Se puede conseguir un efecto de barrera térmica de las superficies de una estancia utilizando una tubería que recorra todas las paredes, suelos y techos y por la que circule agua a la temperatura deseada (caliente en invierno y fría en verano) tal y como se realiza en la calefacción y refrigeración por suelo radiante. Esta técnica implica dos defectos consistentes, consistentes en que la temperatura del agua no es constante a lo largo del circuito, lo que ya genera diferencias de temperaturas entre los distintos puntos de las paredes, techos y suelos, volviéndose a producir los efectos antes descritos; y el consumo eléctrico constante debido a las bombas necesarias para mover el agua por los circuitos.
El solicitante de la presente invención desconoce la existencia de antecedentes que resuelvan de forma satisfactoria la problemática expuesta.
Descripción de la invención
El sistema de climatización para estancias, objeto de esta invención, presenta unas particularidades técnicas destinadas a reducir o anular la transmisión térmica a través de las paredes, techo y suelo de la estancia de una forma efectiva y activa.

De acuerdo con la invención, el sistema de climatización comprenden un circuito conformado por al menos un panel plano hueco con una cámara de alojamiento de un fluido termodinámico, para su disposición en paredes, techo y suelo de la estancia a aclimatar y un intercambiador de calor conectado a dicha cámara. El sistema posibilita que el fluido
termodinámico pasa de un estado líquido a gaseoso o viceversa tras la
absorción o cesión de calor al del flujo de calor proveniente desde el exterior.
El fluido termodinámico con el estado cambiado circule hacia el
intercambiador para recuperar el estado anterior y retorne a la cámara.
5
La invención se aprovecha la capacidad de los fluidos para
realizar el cambio de estado a una temperatura constante, dependiendo de la
presión.
El fluido termodinámico puede ser cualquier fluido que tenga el
rango de cambio de estado deseado para la aplicación a unas presiones no
1o
excesivas para optimizar la resistencia mecánica del panel. Por ejemplo, para
climatización (de 20°C a 25°C) se puede usar el Solkane® SES36 que tiene
un rango de presión de cambio de estado para éstas temperaturas des de
0,58 a 0,65 bares absolutos, lo que corresponde a una ligera depresión
respecto a la atmósfera).
15
Así, por ejemplo, en verano la cámara del panel comprende el
fluido termodinámico en estado líquido, y el flujo de calor que entra del
exterior del recinto a través de la pared provoca el paso a estado gaseoso o
evaporación de dicho fluido termodinámico, absorbiendo dicho flujo de calor.
El fluido termodinámico en estado gaseoso pasa al intercambiador donde
20
vuelve a pasar a estado líquido para retornar a la cámara del panel en un
circuito cerrado.
A su vez, en invierno la cámara del panel contiene el fluido
termodinámico en estado gaseoso y cede calor al exterior evitando que sea la
estancia la que reduzca su temperatura, produciéndose el paso del fluido
25
térmico de estado gaseoso al estado líquido. Este fluido termodinámico en
estado líquido circula al intercambiador donde pasa a estado gaseoso para
retornar a la cámara del panel y reiniciar el circuito.
Varios de estos paneles dispuestos cubriendo las paredes y en
menor cantidad el techo y el suelo son capaces de aislar térmicamente y de
30
forma activa una estancia manteniendo constante la temperatura interior
respecto al entorno exterior.
Un panel con una sola cámara conectada al intercambiador es
adecuado para regular la temperatura en invierno o en verano dependiendo
de la disposición de dicho intercambiador respecto a la cámara. Así, si el
intercambiador está dispuesto por encima o en la parte superior de la cámara,
5
dicho intercambiador recogerá el fluido termodinámico en estado gaseoso
devolviéndolo en estado líquido a la cámara, idóneo para refrigerar una
estancia en verano. A su vez, si el intercambiador está dispuesto en por
debajo o en la parte inferior de la citada cámara, dicho intercambiador
recogerá el fluido termodinámico en estado líquido devolviéndolo en estado
1o
gaseoso a la cámara, idóneo para calefacción en invierno.
En una realización el panel comprende dos circuitos, dispuestos
paralelos entre sus caras mayores y en sentido inverso. Esta disposición
posibilita que el mismo panel sea funcional tanto en invierno como en verano.
En un ejemplo de realización integral, una vivienda comprende
15
dos circuitos de paneles que cubren todas las superficies a climatizar, a
saber:
El primer circuito de paneles trabaja lleno de fluido
termodinámico en estado líquido en las cámaras, a excepción de un
intercambiador en la parte superior, dónde deben poder ir el fluido
20
termodinámico en estado gaseoso al producirse la evaporación en caso de
recibir un aporte de calor. Un equipo de refrigeración extrae el calor recogido
y transportado por el fluido termodinámico, condensando el mismo y
restableciendo el equilibrio del circuito.
El segundo circuito de paneles trabaja lleno de fluido
25
termodinámico en estado gas, a excepción de un intercambiador en la parte
inferior, dónde deben poder ir el líquido generado al producirse la
condensación de dicho fluido termodinámico, en caso de recibir un aporte de
frío. Un equipo de calefacción aporta el calor cedido por el fluido
termodinámico, evaporando el mismo y restableciendo el equilibrio del
30
circuito.
Estos dos circuitos de paneles se incorporan dentro del
aislamiento de las paredes, suelos y techos, pero cerca de su cara interna, de
forma que cualquier aporte o pérdida de calor desde o hacia el exterior, es
minimizado por el aislamiento térmico, es drenado o aportado por el sistema y
no por la estancia a climatizar.
5
En una realización, el panel comprende integrados en una sola
estructura la cámara y el intercambiador de calor, presentando este
intercambiador de calor unos medios de refrigeración o calefacción externa
con los que realiza las operaciones de evaporación o condensación que
permite la renovación del proceso llevado a cabo en el circuito.
1o
En este caso, el panel con el intercambiador incorporado se
puede utilizar para la refrigeración o la calefacción de la estancia según el
intercambiador se disponga en la parte superior o inferior. Por lo tanto se
varía el funcionamiento del panel con solo invertirlo verticalmente,
desplazándose el líquido de la parte superior a la inferior por gravedad.
15
En una realización el sistema comprende unas tuberías de
interconexión de las cámaras de distintos paneles, posibilitando la
transferencia de fluido termodinámico en diferentes estados proporcionando
un flujo de calor entre dichos paneles.
Las tuberías de interconexión citadas pueden comprender uno o
20
dos tubos de conducción del fluido termodinámico.
Si se realiza la instalación con una sola tubería de circulación del
fluido termodinámico en forma de gas y de líquido simultáneamente, ésta
tubería debe tener el diámetro adecuado para permitir que circulen al mismo
tiempo y en sentidos opuestos sin impedimentos o formaciones de sifones o
25
similares.
En otra alternativa de realización, en la que la instalación
presenta dos tuberías, se debe realizar de forma que el gas salga por la parte
superior y el líquido retorne por la parte inferior de la cámara o del
intercambiador.
30
Estos dos tipos de instalaciones de tuberías y paneles también
permiten transportar el calor desde unas zonas a otras del recinto o vivienda.
Por ejemplo, el calor aportado por la insolación de una pared situada al sur, permite calefactar una pared situada al norte, bombeando el calor absorbido por el panel llena de fluido termodinámico en estado líquido hasta el panel lleno de fluido termodinámico en estado gas.
En otra realización se pueden realizar tantos circuitos con paneles distintos como estancias a diferentes temperaturas se necesiten o deseen, por ejemplo los cuartos de baño necesitan un circuito calculado a una temperatura superior al de las habitaciones en invierno.
Los medios de fijación de los paneles son diversos según el emplazamiento en el que se van a colocar. Por ejemplo en un caso los paneles comprenden unas orejetas para su sujeción a paredes mediante tornillos, tacos o similares. Otra solución que es adoptable comprende unas guías de fijación sobre las cuales están montados los paneles con posibilidad de desplazamiento al dilatarse o contraerse.
También se puede realizar la fijación de los paneles mediante un sistema de guías, las cuales están fijadas a la estructura y que permite al panel dilatarse y contraerse, deslizándose por dichas guía.
Los paneles pueden ser de medidas normalizadas, por ejemplo 2000x1 000 milímetros, con tomas para la salida y entrada de líquido y gas normalizadas, que permiten su instalación de forma vertical u horizontal según se desee. Las conexiones pueden ser roscadas o soldadas entre si o con las tuberías de interconexión. Las conexiones que no se usen pueden ser condenadas mediante tapones o paneles finales.
En otra realización física, los paneles están realizados a medida bajo pedido, con las tomas necesarias para conformar las conexiones necesarias previstas en el proyecto.

El sistema también es idóneo para su utilización en la refrigeración de cámaras frigoríficas o de congelación. Los paneles se fabricarían y transportarían vacíos de fluido termodinámico, y el instalador los llena in situ una vez completada la
instalación.
Descripción de las figuras.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de facilitar la comprensión de las características de la invención, se acompaña a la presente memoria descriptiva un juego de dibujos en los que, con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1 muestra una representación esquematizada de un sistema con dos circuitos de paneles simples conectados entre sí y con el intercambiador de calor correspondiente mediante una única tubería.
La figura 2 muestra una representación esquematizada de un sistema con dos circuitos de paneles simples conectados entre sí y con el intercambiador de calor correspondiente mediante parejas de tuberías.
La figura 3 muestra una representación esquematizada del sistema con varios paneles dobles, los cuales comprenden los intercambiadores de calor integrados junto con las cámaras de fluido termodinámico.
La figura 4 muestra un detalle seccionado de una pared en la que se ha colocado un panel de doble cámara junto al revestimiento interior y separado de la pared exterior por el aislamiento térmico, estando en funcionamiento la cámara para absorber calor exterior en verano.
La figura 5 es análoga a la anterior pero está activada la cámara para ceder calor al exterior en invierno.
Realización preferente de la invención

Como se puede observar en las figuras referenciadas el sistema comprende unos circuitos (1a, 1b) de circulación de un fluido termodinámico (2a, 2b), en este caso el fluido refrigerante Solkane® SES36 de la firma Solvay concretamente. Estos circuitos (1a, 1b) comprenden unos paneles (3) para su disposición en las paredes, techo y suelo para ejercer un aislamiento activo frente al flujo de calor entre el interior y el exterior climatizando dicha estancia. Estos paneles (3) presentan interiormente una cámara (4a, 4b) de alojamiento del fluido termodinámico (2a, 2b) en estado líquido y gaseoso en diferentes proporciones, para que, mediante el flujo de calor desde el exterior de la estancia, dicho fluido termodinámico (2a, 2b) cambie de estado, cediendo o absorbiendo calor. Esta cesión o absorción de calor por parte del fluido termodinámico (2a, 2b) evita que sea el interior de la estancia climatizada la que intercambie calor con el exterior, manteniendo su temperatura constante. Dichas cámaras (4a, 4b) están conectadas mediante unas tuberías (5a, 5b) con unos intercambiadores de calor (6a, 6b) donde el fluido termodinámico (2a, 2b) es devuelto al estado original. Estos intercambiadores de calor (6a, 6b) actúan de evaporador o de condensador según la configuración del circuito (1a, 1b). En este caso, el sistema comprende dos circuitos (1a, 1 b) para conseguir climatización tanto en verano como en invierno. El circuito (1 a) presenta el intercambiador de calor (6a) en una posición superior respecto a los paneles (3) para la recogida del fluido termodinámico (2b) gaseoso que se produce en las cámaras (4a) de los paneles (3) y condensarlo en fluido termodinámico (2a) líquido que se devuelve por gravedad a los paneles (3). Este circuito (1a) es idóneo para la climatización de la estancia en verano, mediante la asistencia de unos medios de refrigeración del intercambiador de calor (6a).
A su vez el circuito (1b) presenta el intercambiador de calor (6b) en una posición inferior respecto a los paneles (3) para la recogida de fluido termodinámico (2a) líquido que se produce en las cámaras (4b) de los paneles (3) y evaporarlo en fluido termodinámico (2b) gaseoso que se devuelve por gravedad a los paneles (3). Este circuito (1b) es idóneo para la climatización de la estancia en invierno, mediante la asistencia de unos medios de calefacción del intercambiador de calor (6b).

En la figura 1, se representa como la conexión entre las cámaras de los paneles (3) de cada circuito (1a, 1b) y sus respectivos intercambiadores (6a, 6b) gt;utilizan unas tuberías (5a) conformadas por un único conducto de diámetro considerable, de forma que por dichas tuberías (5a) pasa de forma simultánea el flujo de fluido termodinámico (2a, 2b) en estado gas, una vez evaporado, y en estado líquido, una vez condensado, en sentido opuesto.
En la figura 2, se representa como dos circuitos comprende la conexión de los intercambiadores de calor (6a, 6b) mediante dos tuberías (5a, 5b) independientes, de forma que el fluido termodinámico (2a, 2b) pasa por cada tubería (5a, 5b) en un estado únicamente.
En la figura 3 se observa como los circuitos (1a, 1b) comprende los intercambiadores de calor (6a, 6b) integrado en cada uno de los paneles
(3) junto con las cámaras (4a, 4b). Presentando los paneles (3) unos medios de conexión (7a, 7b) a una refrigeración o calefacción externa.
En las figuras 4 y 5 se observa la instalación de un panel (3) en la pared (8) de una estancia. En ambas figuras el panel (3) está dispuesto entre el revestimiento (9) interior de dicha pared y el aislamiento (1 O) térmico convencional de la pared (8). En ambos casos el panel (3) presenta interiormente dos cámaras (4a, 4b) de alojamiento del fluido termodinámico (2a, 2b) en distintas proporciones. La cámara (4a) comprende una mayor proporción de fluido termodinámico (2a) en estado líquido para absorber flujo de calor desde el exterior. La cámara (4b) comprende una mayor proporción de fluido termodinámico (2b) en estado gaseoso para ceder flujo de calor hacia el exterior en invierno.
Más concretamente, la figura 4 muestra el funcionamiento del panel (3) en verano, cuando la cámara (4a) está activa y produce fluido termodinámico (2b) gaseoso, que es conducido por la conexión (11a) al intercambiador de calor (6a).
A su vez, la figura 5 muestra el funcionamiento del panel (3) en invierno, cuando la cámara (4b) está activa y produce fluido termodinámico (2a) líquido, que es conducido por la conexión ( 11 b) al intercambiador de calor (6b).

Una vez descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como un ejemplo de realización preferente, se hace constar a los efectos
oportunos que los materiales, forma, tamaño y disposición de los elementos descritos podrán ser modificados, siempre y cuando ello no suponga una alteración de las características esenciales de la invención que se reivindican a continuación.

Claims (5)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Sistema de climatización para estancias, caracterizado porque comprenden un circuito (1 a, 1b) conformado por al menos un panel (3) plano hueco con una cámara (4a, 4b) de alojamiento de un fluido termodinámico (2a, 2b), para su disposición en paredes, techo y suelo de la estancia a aclimatar y un intercambiador de calor (6a, 6b) conectado a dicha cámara, (4a, 4b) siendo el sistema operativamente apto para que el fluido termodinámico (2a, 2b) pasa de un estado líquido a gaseoso o viceversa tras la absorción o cesión de calor al flujo de calor desde el exterior, y que el fluido termodinámico (2a, 2b) con el estado cambiado circule hacia el intercambiador de calor (6a, 6b) para recuperar el estado anterior y retorne a la cámara (4a, 4b).
  2. 2.-Sistema, según la reivindicación 1, caracterizado porque el panel (3) comprende dos circuitos (1a, 1b), dispuestos paralelos entre sus caras mayores y en sentido inverso.
  3. 3.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el panel (3) comprende integrados en una sola estructura la cámara (4a, 4b) y el intercambiador de calor (6a, 6b), presentando este intercambiador de calor (6a, 6b) unos medios de conexión (?a, 7b) a una refrigeración o calefacción externa.
  4. 4.-Sistema, según la reivindicación 3, caracterizado porque el panel (3) presenta el intercambiador de calor (6a, 6b) en una posición superior
    o inferior respecto la cámara (4a, 4b), para provocar la circulación de líquido o gas por gravedad, según efectúe refrigeración o calefacción.
  5. 5.-Sistema, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende unas tuberías (5a, 5b) de interconexión de las cámaras (4a, 4b) de distintos paneles (3), posibilitando la transferencia de

    fluido termodinámico (2a, 2b) en diferentes estados proporcionando un flujo de calor entre dichos paneles (3).
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