Colector geotérmico que comprende un conducto de entrada (10),

un conducto de salida (11), y una pluralidad de tubos separados (12) de sección menor que la de los conductos de entrada y salida, estando cada uno de dichos tubos (12) conectado por sus dos extremos al conducto de entrada (10) y al conducto de salida (11), respectivamente. Dichos tubos están configurados en forma de U y están formados preferiblemente de una sola pieza. La conexión de un tubo con el conducto de entrada se realiza por medio de un orificio en el conducto de entrada, cuya área es menor que el área de la sección recta de dicho tubo, con el fin de obstaculizar el flujo y producir turbulencias en el interior del tubo, aunque se puede conseguir el mismo efecto insertando obstáculos a lo largo del tubo

Colector geotérmico.

La presente invención se refiere a un colector geotérmico que comprende un conducto de entrada y un conducto de salida, por los cuales circula un fluido para el intercambio y transporte de calor. Dicho colector funcionará enterrado en una zanja vertical y el fluido intercambiará calor con el terreno circundante.

Estado de la técnica anterior

Es conocida la utilización de colectores de energía geotérmica que funcionan en combinación con bombas de calor semejantes a las empleadas en los aparatos de climatización convencional. Las bombas de calor geotérmico se diferencian de las bombas de calor atmosférico, empleadas en la climatización convencional, en que intercambian calor con el terreno en lugar de con el aire. El colector geotérmico proporciona el intercambio de calor con el terreno.

En general, una bomba de calor es una máquina que absorbe calor de una fuente térmica y lo entrega a un sumidero térmico que está a una temperatura superior. Dependiendo de cuál sea la fuente y cuál sea el sumidero, una bomba de calor puede proporcionar tanto calefacción como refrigeración.

Las bombas de calor atmosférico convencionales ofrecen un rendimiento (energía suministrada/energía absorbida) relativamente bajo tanto en su aspecto de calefactores como en su aspecto de refrigeradores. En efecto, en invierno la bomba ha de absorber calor de un aire que está a una temperatura muy baja, próxima a los 0ºC, y en verano ha de ceder calor a un aire que ya está muy caliente, a más de 30ºC. En ambos casos el consumo de energía necesario para el funcionamiento de la bomba de calor es elevado.

Las bombas de calor geotérmico tienen un rendimiento potencial mucho más alto porque disponen de una fuente térmica o de un sumidero térmico, el terreno, que está a una temperatura prácticamente constante, al menos a partir de una cierta profundidad. En efecto, en la zona mediterránea a partir de 2 ó 3 metros de profundidad el terreno se mantiene a una temperatura de unos 15ºC, con poca diferencia entre el verano y el invierno. En verano, como la temperatura del terreno en realidad es más baja que la del aire, el rendimiento como refrigerador de una bomba de calor geotérmico puede llegar a ser extraordinariamente alto, ya que el terreno actúa como sumidero térmico.

Un colector geotérmico comprende un intercambiador de calor con el terreno que puede adoptar distintas formas y puede ser instalado en diferentes disposiciones. El intercambiador incluye un conducto por el que circula un fluido que entra en el colector a una temperatura y sale de él a otra temperatura. En invierno, la temperatura de salida del intercambiador es más alta que la de entrada, y este aumento de temperatura se aprovecha para proporcionar calefacción. En verano, la temperatura de salida del intercambiador es más baja que la de entrada, y esta disminución de temperatura se aprovecha para proporcionar refrigeración.

Para mejorar el intercambio de calor, normalmente el conducto del intercambiador tiene forma de serpentín. Naturalmente una bomba de calor geotérmico será más eficiente cuanto mayor sea el intercambio de calor entre el intercambiador y el terreno circundante, y este intercambio de calor será más elevado cuanto mayor sea la superficie del intercambiador y cuanto mayor sea el flujo de calor entre el terreno y el intercambiador.

En WO 2005/015095 (IVT INDUSTRIER AB) se describe un colector que incluye una serie de tubos que son paralelos entre sí y se conectan 2 a 2 para formar un único conducto de forma sinuosa, a modo de radiador. Cada par de tubos está conectado por dos piezas de 90º, formando un giro de 180º. Cada par de dichas piezas de 90º adyacentes (no seguidas) están conectadas por unos canales de aireación. Como puede apreciarse, esta forma de montaje es complicada y cara.

En la solicitud de patente P200502293, el propio solicitante presenta un panel de intercambio de calor para colectores geotérmicos que comprende un serpentín y un bloque conductor térmico que aloja al menos una parte de dicho serpentín. Dicho bloque comprende al menos dos perfiles provistos de medios de acoplamiento mutuo, los cuales están dispuestos a modo de entrantes y salientes que se encajan a presión. El acoplamiento entre dos perfiles adyacentes define el alojamiento para al menos un tramo del serpentín. Las caras del bloque conductor térmico están recubiertas por un recubrimiento elástico capaz de compensar las contracciones que podrían reducir el contacto del bloque con el terreno.

Un colector de este tipo tiene un elevado rendimiento pero no es barato, y no siempre su mayor eficiencia compensa su mayor coste.

Descripción de la invención

Un objetivo de la presente invención es el de proporcionar un colector geotérmico que sea de fácil montaje e instalación, y que no requiera la ejecución de una obra complicada.

De acuerdo con un aspecto de la invención, el colector geotérmico comprende una pluralidad de tubos separados de sección menor que la de los conductos de entrada y salida, estando cada uno de dichos tubos conectado por sus dos extremos al conducto de entrada y al conducto de salida, respectivamente.

Así, con una configuración muy sencilla se obtiene un intercambiador de calor de un rendimiento aceptable. Los tubos están separados para distribuir el caudal de forma homogénea, y su sección es menor que la de los conductos de entrada y salida para propiciar también un buen reparto del caudal entre todos los tubos.

Preferiblemente, los tubos están configurados en forma de U. De este modo, lo tubos pueden ser relativamente largos y, al mismo tiempo, manejables. Además pueden enterrarse verticalmente en una zanja estrecha.

Preferiblemente, al menos un tubo está formado de una sola pieza, aunque también puede estar formado de dos o más piezas.

En una realización, la conexión de al menos un tubo con el conducto de entrada se realiza por medio de un orificio en el conducto de entrada, cuya área es menor que el área de la sección recta de dicho tubo. Preferiblemente, el área del orificio es al menos 10 veces menor que el área de la sección recta del tubo. De este modo se puede ajustar adecuadamente la pérdida de carga en cada tubo y se pueden provocar turbulencias que mejoren el intercambio de calor entre el fluido y las paredes del tubo.

En una realización, al menos un tubo contiene un obstáculo para producir turbulencias y provocar una pérdida de carga, aunque dicho al menos un tubo puede contener una pluralidad de obstáculos.

En una realización, la longitud de al menos un tubo es de al menos 6 metros, y en otra realización, la longitud de al menos un tubo es de al menos 20 metros. De este modo se pueden aprovechar bien zanjas relativamente profundas.

En una realización, la separación entre el conducto de entrada y el conducto de salida, es, al menos en un tramo, menor de 120 cm, aunque es preferible que sea menor de 60 cm y, por consiguiente, adecuada para que el intercambiador de calor se introduzca en una zanja vertical estrecha.

En una realización, el fluido entra al conducto de entrada en la vecindad del primero de los tubos, y sale del conducto de salida en la vecindad del último de los tubos, de cara a conseguir una circulación más estable y uniforme.

En una realización, los tubos están hechos de polietileno, que es un material resistente, elástico, barato y de fácil manejo.

Breve descripción de los dibujos

A continuación se describirán, a título de ejemplo no limitativo, varias realizaciones de la invención, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 es una vista parcial en perspectiva de un intercambiador de calor;

la figura 2 es una vista parcial en planta del intercambiador de la figura 1;

la figura 3 es un detalle de de la figura 2;

la figura 3A es una vista en sección tomada sobre la línea A-A de la figura 3;

la figura 4 es una vista esquemática de unos obstáculos que pueden insertarse en un tubo; y

la figura 5 es una vista esquemática en planta de un colector geotérmico.

Descripción de realizaciones preferidas

En la figura 1 se representa un tramo de un intercambiador de calor de un colector geotérmico. El intercambiador de calor...

1. Colector geotérmico que comprende un conducto de entrada (10) y un conducto de salida (11), por los cuales circula un fluido para el intercambio y transporte de calor, caracterizado por el hecho de que también comprende una pluralidad de tubos separados (12) de sección menor que la de los conductos de entrada (10) y salida (11), estando cada uno de dichos tubos (12) conectado por sus dos extremos al conducto de entrada (10) y al conducto de salida (11), respectivamente.

2. Colector geotérmico según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que al menos un tubo (12) está configurado en forma de U.

3. Colector geotérmico según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que al menos un tubo (12) está formado de una sola pieza.

4. Colector geotérmico según la reivindicación 1 ó la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que al menos un tubo (12) está formado de al menos dos piezas.

5. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la conexión de al menos un tubo (12) con el conducto de entrada (10) se realiza por medio de un orificio (20) en el conducto de entrada (10), cuya área es menor que el área de la sección recta de dicho tubo (12).

6. Colector geotérmico según la reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que el área del orificio (20) es al menos 10 veces menor que el área de la sección recta del tubo (12).

7. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que al menos un tubo (12) contiene un obstáculo para producir turbulencias y provocar una pérdida de carga.

8. Colector geotérmico según la reivindicación 7, caracterizado por el hecho de que al menos un tubo (12) contiene una pluralidad de obstáculos (31, 32; 33).

9. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la longitud de al menos un tubo (12) es de al menos 6 metros.

10. Colector geotérmico según la reivindicación 9, caracterizado por el hecho de que la longitud de al menos un tubo (12) es de al menos 20 metros.

11. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la separación entre el conducto de entrada (10) y el conducto de salida (11), es, al menos en un tramo, menor de 120 cm.

12. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que la separación entre el conducto de entrada (10) y el conducto de salida (11), es, al menos en un tramo, menor de 60 cm.

13. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el fluido entra al conducto de entrada (10) en la vecindad del primero de los tubos (12), y sale del conducto de salida (11) en la vecindad del último de los tubos (12).

14. Colector geotérmico según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los tubos (12) están hechos de polietileno.