1. Sistema de bomba de calor con proceso de múltiple evaporación,

formado por un compresor (5), un elemento de expansión (7), un condensador (6) y los elementos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento, y caracterizado por contar con un evaporador formado por uno o varios captadores solares (1), que llevarán a cabo la evaporación gracias a la captación de energía solar y ambiental; seguido de una sonda geotérmica (2), que capta calor de la tierra y finalizando en un evaporador forzado (3) constituido por un intercambiador a través del que se hace pasar aire mediante un ventilador (4), siendo este proceso regulado por los medios de control del equipo.2. Sistema de bomba de calor con proceso de múltiple evaporación, igual a la reivindicación anterior y caracterizado por incorporar un sistema compuesto por una válvula de cuatro vías (9) que realiza la inversión del ciclo de bomba de calor, 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 (10) que permiten aislar los captadores solares (1) empleándose como condensador solo el evaporador secundario (2) y el evaporador terciario (3).3. Sistema de bomba de calor con proceso de múltiple evaporación, igual a la reivindicación anterior y caracterizado por incorporar tres mecanismos de evaporación diferentes complementarios, con la posibilidad de suprimir uno de ellos y por tanto quedar el evaporador formado por dos etapas de evaporación

Equipo de bomba de calor con proceso múltiple de evaporación.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con los sistemas de bomba de calor para calentamiento y/o enfriamiento de fluidos.

Antecedentes de la invención

De sobra son conocidos los sistemas de bombas de calor, cuya función es calentar o enfriar un fluido siguiendo un ciclo de compresión de vapor. Los componentes básicos funcionales de una bomba de calor y su función son: compresor, que succiona y eleva la presión del fluido refrigerante; condensador, que condensa el gas proveniente del compresor; elemento de expansión, donde el fluido refrigerante pierde presión y temperatura y evaporador, donde el fluido evapora extrayendo calor de uno o varios focos. Como evaporador podemos hallar diferentes tipos.

Un tipo de evaporador de uso muy frecuente, consiste en una batería por la cual circula refrigerante, frente a la cual se proyecta una corriente de fluido, normalmente aire, para aumentar la convección y forzar el intercambio de calor. El intercambio de calor de este evaporador es principalmente ambiental, debido a la diferencia de temperatura entre el fluido refrigerante y el fluido que lo rodea.

Otro tipo de evaporador es aquel consistente en un captador térmico, cuya peculiaridad consiste en la circulación de un fluido refrigerante por su interior, de forma que la captación de calor se realiza en gran parte gracias a la radiación solar incidente y otra parte a través del intercambio ambiental, debido a la diferencia de temperatura del fluido refrigerante circulante por el captador y la temperatura del ambiente.

Otro tipo de evaporador es aquel consistente en una sonda geotérmica introducida en la tierra, de forma que hay un intercambio de energía entre el medio terrestre y el fluido refrigerante de la bomba de calor. A través de este tipo de evaporador se consigue una temperatura de evaporación constante, al ser la tierra una fuente/sumidero de calor de temperatura estable.

Sin embargo, por parte del inventor se desconoce la existencia de un equipo como el aquí presentado, consistente en la combinación de tres evaporadores, siendo el primer evaporador aquel consistente en un captador térmico con circulación de refrigerante, el cual permite la captación de la radiación solar además de la captación ambiental; el segundo evaporador consisten en una sonda geotérmica subterránea, cuya disposición puede ser variable (horizontal o vertical); y un tercer evaporador consistente en una batería inmersa en un fluido (aire, agua,...), cuyo mecanismo de convección puede ser acelerado y que capta principalmente el calor ambiental. De esta forma se dispone de tres sistemas de evaporación en un mismo conjunto, aumentando el rango de funcionamiento y el rendimiento global del equipo. El funcionamiento del conjunto puede variar, según el uso que se desee, pudiéndose colocar los evaporadores como complementarios, auxiliares, simultáneos o de refuerzo.

Descripción de la invención

El objeto de la invención es un equipo para calentamiento de agua u otro fluido mediante un equipo de bomba de calor, cuya novedad es la incorporación de un sistema de evaporación múltiple consistente en un evaporador, al que llamaremos primer evaporador, consistente a su vez en uno o varios captadores térmicos, por cuyo interior circular fluido refrigerante, y que toman el calor proveniente tanto de la radiación solar (calor por radiación) como el calor del ambiente (calor por convección) y lo transmiten al fluido refrigerante del sistema de bomba de calor. A continuación del primer evaporador se sitúa el segundo evaporador, consistente en una sonda geotérmica introducida en la tierra, por cuyo interior puede circular refrigerante directamente, de manera que se realiza un intercambio directo de calor entre el fluido refrigerante y la tierra, o también puede circular una mezcla de agua por la sonda, realizándose un intercambio entre la tierra y la mezcla de agua y un segundo intercambiador entre la mezcla de agua y el fluido refrigerante. Por último se encuentra el tercer evaporador, consistente en una batería evaporadora, por cuyo interior circula refrigerante, y un ventilador o cualquier otro elemento que fuerce la circulación de fluido en torno a la batería para aumentar el intercambio de calor.

El proceso de evaporación es uno de los cuatro procesos principales del ciclo de compresión de vapor (evaporación, compresión, condensación y expansión). En la evaporación entra un fluido refrigerante en estado líquido o mezcla líquido gas, que va evaporando conforme va avanzando por el evaporador gracias al calor captado en el evaporador (calor por radiación, convección o conducción). A la salida del proceso de evaporación el fluido refrigerante debe estar en estado de gas ligeramente sobrecalentado. La función del evaporador múltiple consiste en estabilizar el estado del fluido refrigerante a la salida, tratando de situarse siempre en un punto óptimo para el rendimiento del ciclo. La disposición de los evaporadores que componen el conjunto de evaporación es variable, pudiendo situarse en serie, en paralelo y en el orden deseado, según convenga.

Tras la etapa de evaporación, se traspasa el calor captado a un fluido a calentar (agua, aire,...) gracias al sistema de compresión, que aspira el fluido refrigerante y eleva su presión y temperatura. A la salida del sistema de compresión se encuentra el condensador, donde el fluido refrigerante va condensando al ceder calor al fluido que se desea calentar. A la salida del condensador, el fluido refrigerante expansiona en el sistema de expansión, perdiendo presión y temperatura para volver a entrar en el evaporador y continuar el ciclo.

El circuito de bomba de calor, incluye además de los cuatro elementos principales mencionados (evaporador, compresor, condensador y elemento de expansión) todos los elementos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento.

Adicionalmente, el sistema llevará incorporado un sistema de control encargado de regular el funcionamiento del sistema de evaporación, de forma que entre en funcionamiento el primer evaporador, el segundo evaporador o/y el tercer evaporador según sea necesario.

Así mismo, es posible equipar el equipo con los elementos necesarios para invertir el ciclo de bomba de calor de forma que funcione como sistema enfriador. Al invertir el ciclo, el intercambiador que actuaba como condensador pasa a ser el evaporador, y el evaporador pasa a ser el condensador. La circulación de refrigerante en el denominado como primer evaporador, se corta mediante unas válvulas de corte, evitando la el paso de fluido refrigerante, puesto que el funcionamiento del captador térmico es contraproducente como condensador ya que la disipación de energía se ve dificultada por la incidencia de la captación solar. De esta forma el condensador queda limitado al que anteriormente era el segundo evaporador y el tercer evaporador. Este sistema de inversión, permite además la función de desescarche, para aquellos momentos en que cualquiera de los evaporadores se congele, se puede invertir el ciclo e inyectar fluido refrigerante en el evaporador para que se descongele.

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

Se entiende, que la mejora producida por el sistema de evaporación aquí propuesto tiene 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 particularidades del sistema de bomba de calor con proceso múltiple de evaporación, se presenta la siguiente memoria descriptiva acompañada de un dibujo con carácter explicativo y no limitativo en cualquier caso, se ha representado lo siguiente:

Figura 1, en la que se ha representado un esquema del sistema de bomba de calor de múltiple evaporación.

Descripción de una forma de realización preferida

La descripción detallada de la realización preferida del procedimiento de la presente invención y de los elementos que lo componen, se realiza a la vista de...

1. Sistema de bomba de calor con proceso de múltiple evaporación, formado por un compresor (5), un elemento de expansión (7), un condensador (6) y los elementos auxiliares necesarios para su correcto funcionamiento, y caracterizado por contar con un evaporador formado por uno o varios captadores solares (1), que llevarán a cabo la evaporación gracias a la captación de energía solar y ambiental; seguido de una sonda geotérmica (2), que capta calor de la tierra y finalizando en un evaporador forzado (3) constituido por un intercambiador a través del que se hace pasar aire mediante un ventilador (4), siendo este proceso regulado por los medios de control del equipo.

2. Sistema de bomba de calor con proceso de múltiple evaporación, igual a la reivindicación anterior y caracterizado por incorporar un sistema compuesto por una válvula de cuatro vías (9) que realiza la inversión del ciclo de bomba de calor, 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 (10) que permiten aislar los captadores solares (1) empleándose como condensador solo el evaporador secundario (2) y el evaporador terciario (3).

3. Sistema de bomba de calor con proceso de múltiple evaporación, igual a la reivindicación anterior y caracterizado por incorporar tres mecanismos de evaporación diferentes complementarios, con la posibilidad de suprimir uno de ellos y por tanto quedar el evaporador formado por dos etapas de evaporación.