1. Sistema termodinámico de doble evaporación, constituido por un equipo termodinámico (2) compuesto por un compresor (10),

un elemento de expansión (11), un condensador (5) en contacto con el fluido a calentar así como los elementos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento, y caracterizado por contar con un evaporador doble constituido por uno o varios paneles exteriores (4), que llevarán a cabo la evaporación gracias a la captación de energía solar y ambiental; seguidos de un evaporador forzado (3) constituido por un intercambiador a través del que se hace pasar aire mediante un ventilador (13), ubicado en el interior del equipo, el cual garantiza la evaporación cuando las condiciones exteriores no permitan que se den en el evaporador solar, siendo este proceso regulado por los medios de control del equipo.

2. Sistema termodinámico de doble evaporación, igual a la reivindicación anterior y caracterizado por incorporar un sistema compuesto por una válvula de cuatro vías (6) la cual realiza la inversión del ciclo termodinámico, permitiendo que el equipo se utilice para el enfriamiento de fluidos, así como que realice la función de desescarche del evaporador cuando éste trabaje a temperaturas tan bajas que genere hielo en su exterior, siendo regulados estos procesos por los medios de control del equipo, los cuales a la vez que invierten el ciclo, actúan sobre las válvulas de corte que permiten aislar los paneles, y únicamente el gas a alta presión y temperatura alcance la unidad evaporadora forzada

Sistema termodinámico de doble evaporación.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con los sistemas termodinámicos de bomba de calor para calentamiento y/o enfriamiento de fluidos, y concretamente con los sistemas termodinámicos de bomba de calor cuyo evaporador permite la captación de energía solar y ambiental.

Antecedentes de la invención

Son sobradamente conocidos los problemas medioambientales a los que nos enfrentamos en la actualidad, tales como la contaminación o el calentamiento global generados por la acción del hombre, lo que obliga al desarrollo de sistemas que además de avanzar tecnológicamente lo hagan de forma eficiente y limpia.

Los equipos de generación de energía térmica que utilizan bombas de calor para conseguir tal fin, son conocidos en el estado actual de la técnica, y consisten en un ciclo de compresión en el que el condensador es un intercambiador en contacto con el fluido a calentar, siendo el evaporador generalmente un intercambiador de calor forzado por aire.

Análogamente, existen sistemas de producción de energía térmica que utilizan una bomba de calor cuyo evaporador es un panel exterior de expansión directa expuesto a la radiación solar y energía ambiental. Estos equipos consiguen aumentar el rendimiento del proceso gracias a que las condiciones ambientales externas sumadas a la ganancia solar favorecen la evaporación, si bien esta eficiencia se ve disminuida cuando las temperaturas son bajas, ya que la fuerza impulsora de tal cambio de estado, es decir, la diferencia de temperatura entre el fluido refrigerante y el ambiente es menor, afectando a la producción energía.

Sin embargo, por parte del inventor no se tiene conocimiento alguno de un dispositivo como el que presenta dicha solicitud ideado para producir energía térmica con un alto rendimiento y bajo consumo energético, al presentar un doble evaporador, configurado por un panel solar de expansión directa y una unidad intercambiadora de tiro forzado, de modo que la primera parte del evaporador tomará la energía solar y ambiental cuando esta esté disponible, mientras que el evaporador forzado, trabajará cuando las condiciones de temperatura y radiación solar no sean lo suficientemente altas para que el equipo cuente con un rendimiento apropiado. De este modo se obtiene la ventaja de disponer de un sistema de bomba de calor capaz de trabajar en un amplio rango de condiciones climáticas, siempre asegurando un máximo aprovechamiento tanto de la radiación solar como de la energía ambiental, y contando con un funcionamiento estable que garantice una eficiencia óptima.

Como resultado final se ha obtenido un equipo de bomba de calor con aprovechamiento solar, cuya evaporación se dará prioritariamente en la parte solar del evaporador siempre que las condiciones de radiación solar y temperatura ambiente sean adecuadas, y cuando las temperaturas sean bajas y se dificulte tal cambio de fase en el exterior, podrá darse de forma óptima el la segunda parte del evaporador, forzada por aire. De este modo, el equipo resultante es capaz de generar energía térmica destinada al calentamiento de aire o agua con una superior independencia de las condiciones climatológicas, ya que se garantiza siempre la correcta evaporación. Esta etapa es fundamental ya que condiciona la eficiencia del equipo en condiciones externas desfavorables. Tales características sumadas al bajo consumo que proporcionan los ciclos de compresión, en función a la potencia térmica que son capaces de suministrar, convierten a este equipo en un medio limpio y eficaz para obtener aire o agua caliente, generando un ahorro energético, que se traduce en económico. Además el mismo equipo puede incorporar un sistema inversor de ciclo, el cual le permita generar frío.

Descripción de la invención

Concretamente, el objeto de la invención es un equipo para generar agua o aire caliente mediante un ciclo de compresión termodinámico, el cual contará con un doble evaporador compuesto en primer lugar por uno o varios paneles evaporadores exteriores seguidos de un evaporador de tiro forzado, para asegurar el correcto funcionamiento del proceso según las condiciones ambientales que existan.

El equipo consta de un circuito de compresión que se encargará de captar y transportar la energía exterior cediéndola al fluido que precise ser calentado. Este circuito se compone de un compresor encargado de aspirar gas refrigerante procedente del evaporador e impulsarlo a alta presión y temperatura hasta un intercambiador que ejerce de condensador. Al entrar en contacto el gas con el fluido a calentar, a menor temperatura, el refrigerante cambia de estado a fase líquida cediendo su calor latente al fluido a calentar. Una vez líquido, el refrigerante alcanza la válvula de expansión situada el interior del equipo y al disminuir su presión, comienza su evaporación.

La evaporación tiene lugar en el evaporador, en este caso doble, de modo que el gas alcanzará en primer lugar el panel o paneles solares de expansión directa, captando la energía disponible, y pasando a continuación al evaporador forzado, donde terminará de captar energía, en caso de que la evaporación no haya tenido lugar anteriormente.

De este modo, en condiciones climatológicas favorables y altas temperaturas, la evaporación del fluido tendrá lugar en el panel o paneles solares, alcanzado el evaporador forzado ya en estado gaseoso, por el que circulará recalentándose sin ayuda del tiro forzado. Sin embargo, en lugares fríos o estaciones invernales, donde se alcanzan bajas temperaturas, no podrá tener lugar un intercambio suficiente de energía a través del panel o paneles exteriores, por lo que el fluido al no poder evaporarse en éstos, logrará este cambio de estado en el intercambiador forzado.

El equipo termodinámico incluirá además del compresor y el elemento de expansión, todos los elementos auxiliares, eléctricos y de control, necesarios para su correcto funcionamiento.

El sistema de control de la unidad regulará el funcionamiento del ventilador del evaporador forzado, de modo que si el gas se ha evaporado completamente en el panel o paneles exteriores no deberá arrancar dicho ventilador, y sí lo hará en caso contrario.

Así mismo, el equipo puede incorporar un dispositivo para invertir el ciclo termodinámico de modo que actúe como sistema enfriador de agua o aire. De este modo el intercambiador que actúa como condensador será el evaporador, y el doble evaporador actuará como condensador. Unas válvulas de corte evitarán que el gas pase por el panel o conjunto de paneles exteriores, quedando el condensador limitado a la unidad intercambiadora forzada. Esto es debido a que para que la condensación tenga lugar de forma eficiente ha de disiparse la energía contenida en el fluido refrigerante, por lo que al pasar por los paneles exteriores generalmente calentados por la radiación solar, el efecto seria contrario al deseado. Este sistema de válvula inversora y válvulas de corte permiten al equipo disponer además de función de desescarche, de modo que cuando esté trabajando para generar calor, y el evaporador forzado se congele debido a las bajas temperaturas de evaporación, se invierte el ciclo y se inyecta gas caliente en el evaporador forzado para permitir su descongelación. Las válvulas de corte aislarán los paneles de la entrada de gas caliente a alta presión, para evitar sobrepresiones en las mismas que puedan dañar su estructura.

La estética final del sistema termodinámico de doble evaporación, puede ser tan diversa como diseños se quieran hacer del mismo manteniendo siempre los requisitos técnicos indispensables para su funcionamiento.

Entendemos por lo tanto, que la mejora con elementos accesorios o diferentes formas del objeto que aquí se presenta no son elementos que vengan a crear de éste invento otro nuevo y distinto con suficiente novedad inventiva.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma.

Descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las peculiaridades del sistema termodinámico de doble evaporación que proponemos, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de los dibujos dispuestos en las páginas siguientes en los cuales, con carácter explicativo...

1. Sistema termodinámico de doble evaporación, constituido por un equipo termodinámico (2) compuesto por un compresor (10), un elemento de expansión (11), un condensador (5) en contacto con el fluido a calentar así como los elementos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento, y caracterizado por contar con un evaporador doble constituido por uno o varios paneles exteriores (4), que llevarán a cabo la evaporación gracias a la captación de energía solar y ambiental; seguidos de un evaporador forzado (3) constituido por un intercambiador a través del que se hace pasar aire mediante un ventilador (13), ubicado en el interior del equipo, el cual garantiza la evaporación cuando las condiciones exteriores no permitan que se den en el evaporador solar, siendo este proceso regulado por los medios de control del equipo.

2. Sistema termodinámico de doble evaporación, igual a la reivindicación anterior y caracterizado por incorporar un sistema compuesto por una válvula de cuatro vías (6) la cual realiza la inversión del ciclo termodinámico, permitiendo que el equipo se utilice para el enfriamiento de fluidos, así como que realice la función de desescarche del evaporador cuando éste trabaje a temperaturas tan bajas que genere hielo en su exterior, siendo regulados estos procesos por los medios de control del equipo, los cuales a la vez que invierten el ciclo, actúan sobre las válvulas de corte (7) que permiten aislar los paneles, y únicamente el gas a alta presión y temperatura alcance la unidad evaporadora forzada.