Sistema de gestión, producción y distribución de energia térmica con aportación de energias renovables.

Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones que comprende unos circuitos de líquido caliente

(2) y frío (3), unos intercambiadores acumuladores (2a, 3a) con material de cambio de fase, un circuito exterior de captación (5) de calor y/o frío, un circuito exterior de acumulación (6) de calor y/o frío, unas derivaciones (2c, 2d, 2e, 3c, 3d, 3e) de los circuito de líquido caliente (2) y frío (3) a los circuitos exteriores de captación (5) y de acumulación (6), unos medios circulación selectiva de flujo por los circuitos de líquido caliente (2), de líquido frío (3) y sus derivaciones, circuito exterior de captación (5), y circuito exterior de agua para climatización, unos sensores de temperatura, y un control electrónico (8) que regula el funcionamiento del sistema.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201400288.

Solicitante: SÁNCHEZ PÉREZ, Vicente.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: SÁNCHEZ PÉREZ,Vicente.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > REFRIGERACION O ENFRIAMIENTO; SISTEMAS COMBINADOS... > MAQUINAS, INSTALACIONES O SISTEMAS FRIGORIFICOS;... > F25B29/00 (Sistemas combinados de calentamiento y refrigeración, p. ej. que funcionan alternativamente o simultáneamente)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > SISTEMAS DE CALEFACCION DOMESTICA O PARA OTROS LUGARES,... > F24D11/00 (Sistemas de calefacción central que utilizan el calor acumulado en masas de materiales (conjuntos de almacenamiento de calor F24D 15/02; masas de materiales acumuladores, véanse las subclases apropiadas))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > SISTEMAS DE CALEFACCION DOMESTICA O PARA OTROS LUGARES,... > Sistemas de calefacción central que utilizan el... > F24D11/02 (utilizando bombas de calor)
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Sistema de gestión, producción y distribución de energia térmica con aportación de energias renovables.

Fragmento de la descripción:

OBJETO DE LA INVENCION

La presente invención se refiere a un sistema de gestión, producción y distribución de energía térmica de Alta Eficiencia y con aprovechamiento de las energías renovables existentes, en especial susceptible de aprovechar la energía térmica que incide sobre la envolvente de un edificio, autónomo y utilizable para obtención de climatización y agua caliente sanitaria (ACS).

ANTECEDENTES DE LA INVENCION

En la actualidad la forma principal de obtención de climatización y agua caliente sanitaria (ACS) se basa en el consumo de energías fósiles, ya sea por combustión directa a través de calderas o a través de suministro eléctrico de red, de procedencia principalmente fósil para generar calor o frío a través de efecto joule o máquinas térmicas.

Dada la escasez, carestía e impacto ambiental de las fuentes fósiles tradicionales, se está impulsando la utilización de energías renovables a través de directivas, planes estratégicos y decretos por las administraciones, que se está limitando principalmente a la implantación de energía de origen fotovoltaico y eólico, y en menor grado la generación a partir de biocombustibles con balance nulo de C02. Estas limitaciones en la implantación de energías renovables son debidas a su ocupación de espacio, y coste de instalaciones, cuya amortización además se está viendo penalizada por gravámenes que anulan sus posibles ventajas hasta tal punto que se desincentiva su implantación.

Efectivamente, los medios existentes actualmente para generación a partir de energías renovables se limitan a la generación eléctrica, que luego se debe adaptar para su consumo, aunque sea en una instalación local; no hay otros efectos adicionales. Siempre hay transformación de energía, lo que implica las correspondientes pérdidas, y no hay aprovechamiento de la energía incidente en la edificación. Por otro lado, la acumulación de energía se realiza en acumuladores electrolíticos que resultan peligrosos y muy

contaminantes. Otras formas de utilización de la energía solar concretamente, solo son capaces de conseguir aprovechamiento de calor, como los sistemas de apoyo en generación de agua caliente sanitaria.

Por otro lado, en la actualidad, una de las formas de hacer que los edificios sean más eficientes, es aumentar el aislamiento, que si bien al aumentar el aislamiento disminuimos las perdidas, también estamos "disminuyendo" el aporte solar en Invierno al interior del edificio y un posible enfriamiento por la noche en Verano cuando desciende la temperatura.

DESCRIPCION DE LA INVENCION

El sistema de la invención tiene una constitución que soluciona el problema técnico planteado, y aporta las siguientes ventajas, entre otras:

-Ahorro en los costes directos de climatización de los edificios

-Ahorro de costes indirectos de mantenimiento de las unidades dedicadas a la generación térmica

-Reducción de las necesidades de Energía convencional

-Incremento de confort de los usuarios, tanto en temperatura como en reducción de ruidos producidos por los equipos comúnmente utilizados en climatización.

-Facilidad de implantación y modularización.

-Aprovechamiento combinado de la geotermia, energía solar térmica, y energía incidente en la edificación,

-Mayor Aislamiento y control de este aislamiento en la edificación

-Aprovechamiento opcional de recursos procedentes de sistemas como biomasa, mini cogeneración, frío por absorción o de residuos térmicos industriales.

-Alta eficiencia energética.

-Reducción emisiones C02.

-Disminución consumo energía primaria.

-Mantenimiento sencillo.

De acuerdo con la invención, el sistema comprende:

-un circuito de líquido caliente conectado al primario de, al menos, un primer intercambiador

acumulador con material de cambio de fase (PCM), cuyo secundario se encuentra conectado

a un circuito exterior de agua para climatización;

-un circuito de líquido frío conectado al primario de, al menos, un segundo intercambiador acumulador con material de cambio de fase, cuyo secundario se encuentra conectado al circuito exterior de agua para climatización, con funciones análogas al anterior, pero previsto para la acumulación de frío;

-al menos, un circuito exterior de captación de calor y/o frío;

-al menos, un circuito exterior de acumulación de calor y frío;

-unas derivaciones del circuito de líquido caliente a los circuitos exteriores de captación y de acumulación, destinados a la captación, recuperación o envío de líquido caliente a dichos circuitos exteriores;

-unas derivaciones del circuito de líquido frío a los circuitos exteriores de captación y de acumulación, con idénticas prestaciones que el anterior, pero con líquido frío;

-unas bombas de circulación de flujo por los circuitos de líquido caliente, de líquido frío, por sus derivaciones, por el circuito exterior de captación, y por el circuito exterior de agua para climatización;

-unas primeras válvulas selectoras de flujo, dispuestas en los circuitos de líquido caliente, de líquido frío, por los circuitos exteriores de captación y de acumulación, y por el circuito exterior de agua para climatización;

-unos sensores de temperatura de fluido dispuestos en el primer intercambiador acumulador, en el segundo intercambiador acumulador, en el circuito de captación y en el circuito de acumulación;

-un control electrónico asociado a dichos sensores de temperatura, que regula el

funcionamiento combinado de las bombas y primeras válvulas para producir intercambio,

acumulación y desacumulación en los intercambiadores acumuladores, del calor y frío

procedente del circuito exterior de captación, y del circuito exterior de acumulación, para

obtención de calor y/o frío en el circuito exterior de agua para climatización. Este control

electrónico, además, dispone de medios telemáticos para operar el mismo a través de telegestión.

Los intercambiadores acumuladores disponen de un intercambiador interno que permite el paso rápido de calor entre primario y secundario, y en el caso de disminuir o de no existir demanda de transferencia de calor entre primario y secundario, el material de cambio de fase cumple la función de acumulación.

El sistema de captación exterior puede ser múltiple, aprovechando todo tipo de energías existentes (solar térmica, micro-cogeneración, calderas, etc), pero lo más destacado según la invención, es el aprovechamiento del calor o el frío existente en la envolvente de un edificio, por medio de un circuito, que podrá ser de aire o de agua. Este aprovechamiento produce un efecto adicional de apantallado del interior del edificio respecto del exterior, de forma que el rendimiento térmico del sistema es máximo

Adicionalmente se ha previsto la implantación de una bomba de calor agua-aire-agua, que en su funcionamiento agua-agua está conectada siempre en su lado frío al circuito de líquido frío y en su lado calor al circuito de líquido caliente por medio de intercambiadores de placas Gas- Agua convencionales en el interior de la misma. Entra en funcionamiento en los momentos de mayor demanda, y sus modos de funcionamiento son:

-primer intercambiador acumulador contra segundo intercambiador acumulador: el trabajo de la bomba de calor produce frió en el circuito de líquido frío, y calor en el circuito de líquido caliente, uno de los cuales es demandado por el sistema, y el otro acumulado.

-primer intercambiador acumulador o segundo intercambiador acumulador contra circuito exterior de acumulación, de funcionamiento idéntico al anterior, solo...

 


Reivindicaciones:

1.-Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones caracterizado porque comprende:

-un circuito de líquido caliente (2) conectado al primario de, al menos, un primer intercambiador acumulador (2a) con material de cambio de fase (PCM), cuyo secundario se encuentra conectado a un circuito exterior de agua para climatización, a través de una conexión caliente (50c)

-un circuito de líquido frío (3) conectado al primario de, al menos, un segundo intercambiador acumulador (3a) con material de cambio de fase, cuyo secundario se encuentra conectado al circuito exterior de agua para climatización, a través de una conexión fría (50f)

-al menos, un circuito exterior de captación (5) de calor y/o frío,

-al menos, un circuito exterior de acumulación (6) de calor y frío,

-unas derivaciones (2c, 2d, 2e) del circuito de líquido caliente (2) a los circuitos exteriores de captación (5) y de acumulación (6)

-unas derivaciones (3c, 3d, 3e) del circuito de líquido frío (3) a los circuitos exteriores de captación (5) y de acumulación (6),

-unas bombas (2f, 3f, 5a, 2ba, 3ba) de circulación de flujo por los circuitos de líquido caliente (2), de líquido frío (3) y sus derivaciones, circuito exterior de captación (5), y circuito exterior de agua para climatización,

-unas primeras válvulas (7, 7c, 7f) selectoras de flujo dispuestas en los circuitos de líquido caliente (2), de líquido frío (3), circuitos exteriores de captación (5) y de acumulación (6), y circuitos exteriores de agua para climatización,

-unos sensores de temperatura de Fluido dispuestos en el primer intercambiador acumulador (2a), en el segundo intercambiador acumulador (3a), en el circuito de captación (5) y en el

circuito de acumulación (6),

-un control electrónico (8) asociado a los sensores de temperatura, que regula el funcionamiento combinado de las bombas (2f, 3f, 5a, 2ba, 3ba) y primeras válvulas (7, 7c, 7f) para producir intercambio, acumulación y desacumulación en los intercambiadores acumuladores (2a, 3a), del calor y frío procedente del circuito exterior de captación (5) de calor y/o frío, y del circuito exterior de acumulación (6) de calor y/o frío, para obtención de calor y/o frío en el circuito exterior de agua para climatización.

2.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones según reivindicación 1 caracterizado porque adicionalmente comprende, al menos, una bomba de calor (4) agua-aire-agua susceptible de generar salto térmico aumentado selectivamente entre: el circuito de líquido caliente (2) y el circuito de líquido frío (3), entre el circuito de líquido caliente (2) y el aire, y entre el circuito de líquido frío (3) y el aire, de funcionamiento controlado por el control electrónico (8) en combinación con sensores de temperatura exterior y segundas válvulas (9).

3.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el circuito exterior de captación (5) comprende unas conducciones (5a) de líquido embebidas en el material constitutivo de la envolvente (21) de la edificación (20).

4.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el circuito exterior de acumulación (6) comprende, al menos, dos campos geotérmicos (60, 61) que comprenden sendas canalizaciones (6a) enterradas bajo tierra, (6b) que contienen una mezcla líquida de agua y anticongelante, que absorbe o cede la temperatura del subsuelo, y estando destinado un primer campo (60) a la acumulación de calor y un segundo campo (61) a la acumulación de frío, y comprendiendo el circuito de acumulación (6) un ramal caliente (6c) y un ramal frío (6d).

5.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables según reivindicación 4 caracterizado porque el líquido de intercambio

geotérmico comprende propileno con glicol.

6.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las derivaciones (2c, 2d, 2e) del circuito de líquido caliente (2) comprenden una primera derivación (2c) para recuperación directa de calor conectada al circuito exterior de captación (5), una segunda derivación (2d) para envío de calor conectada al circuito exterior de captación (5), y una tercera derivación (2e) para intercambio de calor y/o frío conectada al circuito exterior de acumulación (6), mientras que las derivaciones (3c, 3d, 3e) del circuito de líquido frío (3) comprenden una cuarta derivación (3c) para recuperación directa de frío conectada al circuito exterior de captación (5), una quinta derivación (3d) para envío de frío conectada al circuito exterior de captación (5), y una sexta derivación (3e) para intercambio de calor y/o frío conectada al circuito exterior de acumulación (6).

7.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables, aplicable a edificaciones según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque el circuito de líquido caliente (2) adicionalmente comprende una séptima derivación (2f) hacia un depósito (30) de agua caliente sanitaria, así como válvulas (31) de desviación de líquido caliente por dicha séptima derivación (2f).

8.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque las bombas (2f, 3f, 5a, 2ba, 3ba) tienen funcionamiento por caudal variable.

9.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables según reivindicación 7 caracterizado porque, al menos, el circuito de líquido caliente (2), el circuito de líquido frío (3), el primer y segundo intercambiadores acumuladores (2a, 3a), las bombas (2f, 3f, 5a, 2ba, 3ba), primeras y segundas válvulas (7, 9), control electrónico, bomba de calor (4), depósito (30) de agua caliente sanitaria y derivaciones (2c, 2d, 2e, 2f, 3c, 3d, 3e) se encuentran agrupados en una sala técnica (10) transportable modular.

10.- Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado

porque adicionalmente el circuito exterior de captación (5) comprende canalizaciones de líquido conectables a:

Sistemas de cogeneración Sistemas de Biomasa,

Sistemas de frío por Absorción,

Sistemas de incineración de residuos

11.-Sistema (1) de gestión, producción y distribución de energía térmica con aportación de energías renovables según cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizado porque adicionalmente comprende, al menos, un circuito fotovoltaico (70) susceptible de alimentar el funcionamiento de la bomba de calor en presencia de luz solar.