Dispositivo y método para enfriar y/o calentar un fluido.

Dispositivo para enfriar y calentar fluido que, para cada una de estas funciones,

proporciona al menosuna abertura (1, 2) destinada a la emisi6n de fluido (3); cuya abertura para el enfriamiento actúa de talforma que el fluido emitido cae, gotea o es pulverizado a traves del aire; que dispone de una cavidad (9)que cuenta con uno a varios canales de aire (10); en el que la cavidad (9) dispone de aberturas (17, 18)por las cuales al menos uno de los canales de aire puede recibir aire y expulsarlo; caracterizado porquese puede generar un flujo de aire a traves de al menos uno de los canales de sire, de modo que tal airesea expulsado desde el canal de aire en una en una posicion mas alta o casi mds alta (18) respecto de 61y, cuando el dispositivo esta instalado, a entrada (17) del canal de aire se proporciona en el mismo nivelo uno superior quo la(s) abertura(s) (1) para el enfriamiento.

Dispositivo y método para enfriar y/o calentar un fluido La presente invención proporciona un dispositivo y un método para el intercambio controlado de energla térmica con el ambiente. Más concretamente, se refiere al enfriamiento y/o calentamiento de un fluido.

Estado de la técnica

Por la patente espanola n.O ES 2 002 921, se conoce una estructura sustitutiva de tejado que proporciona superficies reflectoras y absorbentes dispuestas en cavidades, en la que se puede irrigar con agua tales superficies y exponerlas a la irradiación solar. Dependiendo de la temperatura de la superficie respectiva, el agua que entra en contacto con ella se enfrla o se calienta.

No obstante, en particular en verano y en ambientes calurosos, la capacidad de refrigeración de este sistema puede resultar insuficiente para proporcionar el suficiente enfriamiento. Asimismo, este sistema precisa de una gran cantidad de componentes y materiales, lo que lo convierte en muy pesado, caro y complejo de instalar. Por tanto, parece deseable otra forma de conseguir tanto la refrigeración como el calentamiento.

Para enfriar un fluido, es conocido el uso de torres de refrigeración que se basan en el principio de evaporación. La interacción entre un fluido (normalmente agua) y el aire se utiliza para restar calor de vaporización al fluido. En las torres de refrigeración de tiro natural, la flotabilidad del aire húmedo resultante produce una corriente de aire, la cual incrementa aún más la evaporación. En las torres de refrigeración de tiro mecánico, se emplean ventiladores con objeto de producir una ventilación que permita tanto incrementar el proceso de evaporación como emitir el aire calentado.

Sin embargo, las torres de refrigeración de tiro natural han de ser muy altas para que el efecto chimenea provocado tenga la fuerza necesaria. Asimismo, dependiendo de las condiciones meteorológicas, pueden producir emisiones de vapor voluminosas. Como consecuencia, este tipo de torres puede suponer un factor molesto para aeronaves y aves, asr como resultar cuestionable tanto desde un punto de vista medioambiental como urbenrstico.

Por otra parte, las torres de refrigeración de tiro mecánico consumen energra, ya que los ventiladores de los que se sirven han de ser alimentados con electricidad, e igualmente producen ruido. Además, este tipo de torres se enfrenta al inconveniente de la emisión de gotas de agua procedentes del dispositivo de refrigeración. La diseminación de tales gotas constituye un serio problema en lo referente a ra contaminación bacteriana con legionela, ya que el agua caliente presente en las torres de refrigeración ofrece condiciones favorables para la proliferación de tales bacterias.

El documento WO 2007/112978 revela un método para convertir la energ¡a de un sistema térmico de control de la temperatura de un edifICio, y un aparato.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es, por tanto, proporcionar un dispositivo y un método adecuados para el enfriamiento de un fluido que eviten las mencionadas desventajas del estado de la técnica anterior. En concreto, la presente invención tiene por objeto un dispositivo destinado a la generación o intensificación de la convección, el cual permite tanto el enfriamiento como el calentamiento de un fluido por medio de fuentes de energra naturales.

Estos objetos se cumplen mediante el dispositivo de la reivindicación 1 y el método de la reivindicación 14. Las realizaciones preferidas se detallan en las reivindicaciones dependientes. El dispositivo de la reivindicación 1 es capaz tanto de enfriar como de calentar fluido. Proporciona al menos una (es decir, una o varias) abertura para la emisión de fluido con el propósito de enfriarlo (en adelante, «la abertura para el enfriamiento.) , y al menos una (es decir, una o varias) abertura para la emisión de fluido con el propósito de calentarlo (en adelante, «la abertura para el calentamiento.) . En el dispositivo, la primera abertura permite que el fluido emitido siga un recorrido que incluye una parte en la que el fluido cae o vuela por el aire. Mediante esta carda o vuelo se puede intensificar la interacción del

fluido con el aire (en concreto, la evaporación o el intercambio de calor) . Como censecuencia, parte del fluido se evapora, mientras que el fluido restante (es decir, el no evaporado) pasa a estar más fria que antes de entrar en centacto con el aire. Esta reacción se ve especialmente potenciada en una realización preferida de la invención, en la que la abertura para el enfriamiento emite el fluido pulverizándolo, de tal forma que la superficie de contacto del fluido con el aire se ve aumentada por la producción de una gran cantidad de pequenas gotas, las cuales, en su conjunto, proporcionan una superficie mayor para la evaporación. Para esta finalidad en concreto, se pueden proporcionar una o varias boquillas de pulverización. Además, la emisión del fluido correspondiente al enfriamiento se puede efectuar a través de distintas aberturas, de modo que los respectivos chorros o gotas de fluido emitido choquen entre si y se produzcan pequenas gotas. Gracias a la evaporación, tiene lugar un enfriamiento adiabátice del fluido.

Posibles realizaciones de la invención Se hace constar que el dispositivo de la reivindicación 1 constituye una realización preferida de la invención, ya que puede ser utilizado para ajustar la temperatura en épocas frias o cálidas. No obstante, la invención no está limitada a esta realización combinada. En concreto, los componentes encargados del enfriamiento del fluido, tal y como se detalla a continuación, pueden ser igualmente dispuestos sin ninguna abertura para el calentamiento de fluido y sin la capacidad de calentarlo.

Como fluido puede utilizarse un liquido, por ejemplo agua, al que se pueden agregar aditivos tales cemo un agente anticongelante, un agente suavizante o un desinfectante.

Para el enfriamiento y el calentamiento del fluido, puede proporcionarse un circuito de circulación mediante el cual el fluido emitido se pueda recoger y conducir de vuelta a la abertura para el enfriamiento o calentamiento, respectivamente, estando la (s) abertura (s) celocadas en una parte del circuito de circulación. En cencreto, puede instalarse un colector que recoja el fluido, que constituirla el final del recorrido del fluido a través del aire, ylo un canalón que recibirla el fluido circulante. Asimismo, el fluido puede ser recogido mediante una superficie, tal como la de un tejado, en la que esté instalado el dispositivo. Si se proporciona la caracterlstica de calentamiento de fluido, el fluido total para el enfriamiento o el calentamiento puede ser cempartido y canalizado tanto a la (s) abertura (s) para el enfriamiento como a la (s) abertura (s) para el calentamiento, y ser tratado cenforme al propósito perseguido. Otra alternativa es emplear dos volúmenes de fluidos independientes, para el enfriamiento y el calentamiento, respectivamente. Tales fluidos independientes pueden tener una composición qulmica diferente. Por ejemplo, pueden ser agua con aditivos diferentes.

El dispositivo puede contar con una estructura capaz de proteger un espacio del cielo. Tal estructura, en adelante también denominada «estructura protectora», puede incluir o censistir en, por ejemplo, un panel, o bien un tejido extendido, una membrana o una pellcula plástica, cuya posición sea tal que ofrezca sombra en un espacio situado por debajo de la estructura mientras el sol irradia esta, y/o que proteja algún espacio situado por debajo de la estructura contra la entrada de la lluvia. En adelante, al espaCio a la sombra o bajo la protección de tal estructura durante todo el dla se lo denomina «espacio protegido por la estructura». El panel, la membrana o similar incluidos en la estructura protectora se pueden instalar de modo que se obtenga una superficie inclinada respecto del suelo; asimismo, se pueden combinar o ensamblar varios de estos paneles, membranas, etc. para formar la estructura protectora.

Grosso modo, el dispositivo cubierto por la estructura protectora del cielo puede tener el aspecto externo de un prisma colocado sobre una de sus caras laterales (no sobre la base) . En concreto, puede parecer un prisma tumbado, con su base triangular como cara, en el que la estructura protectora se corresponde con dos de los tres paralelogramos que forman las caras del prisma.

Como ejemplo concreto, la estructura puede tener la apariencia de la cubierta de un tejado, en la que el espacio protegida del cielo se corresponde con un átice cubierto por el tejado. La altura de este tejado puede ser de 2 metros o menos, preferentemente 1 metro o menos, y su área de censtrucción puede tener una anchura... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para enfriar y calentar fluido que, para cada una de estas funciones, proporciona al menos una abertura (1, 2) destinada a la emisión de fluido (3) ; cuya abertura para el enfriamiento actúa de tal forma que el fluido emitido cae, gotea o es pulverizado a través del aire; que dispone de una cavidad (9) que cuenta con uno o varios canales de aire (10) ; en el que la cavidad (9) dispone de aberturas (17, 18) por las cuales al menos uno de los canales de aire puede recibir aire y expulsarlo; caracterizado porque se puede generar un flujo de aire a través de al menos uno de los canales de aire, de modo que tal aire sea expulsado desde el canal de aire en una en una posición más alta o casi más alta (18) respecto de él y, cuando el dispositivo está instalado, la entrada (17) del canal de aire se proporciona en el mismo nivel

o uno superior que la (s) abertura (s) (1 ) para el enfriamiento.

2. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la abertura para la emisión de fluido para el enfriamiento ylo la abertura para la emisión de fluido para el calentamiento emiten el fluido pulverizándolo, es decir, con una o varias boquillas de pulverización.

3. Dispositivo, según las reivindicaciones 1 ó 2, que además incluye una estructura protectora (4) capaz de proteger un espacio (5) del cielo, y en el que la abertura para el enfriamiento (1) emite el fluido de modo que, al menos parcialmente, cae, gotea o es pulverizado dentro del espacio protegido.

4. Dispositivo, según la reivindicación 3, que además incluye una o varias aberturas (7, 8) para el aire que pueden servir de entrada o salida de aire hacia o desde el espaciO protegido, respectivamente, y que preferentemente se puede instalar o es instalado de modo que al menos una abertura (8) para el aire se encuentra en un nivel inferior al de al menos una abertura para el enfriamiento, asl como al menos una abertura (7) para el aire se encuentra en un nivel superior al de al menos una abertura para el calentamiento

5. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 4, en el que al menos una cavidad, o bien (si el dispoSitivo incluye las caracterlsticas de la reivindicación 3) la estructura protectora, incluye una o varias superficies corrugadas (6) u ópticamente transparentes (20) , o se encuentra cubierto al menos parcialmente por ellas, ylo en el que, dentro de la cavidad (10) , se utiliza un material electrostático para atraer y recoger las gotas de fluido.

6. Dispositivo, según la reivindicación 1, en el que la cavidad incluye varias capas que constituyen los limites de uno o varios canales de aire situados dentro de dicha cavidad, de modo que una de las primeras capas (1 1) puede ser expuesta a la irradiación solar; en el que la exposición de dicha capa a la irradiación solar preferentemente genera o intensifica un flujo de aire dentro de la cavidad, y en el que la primera capa es preferentemente de un material que absorbe ylo conduce el calor, tal como un metal, ylo en el que una segunda capa (12) del material hueco es preferentemente de un material aislante térmico, tal como plástico o espuma.

7. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 6, con la caracterlstica adicional de la reivindicación 3, en el que la cavidad constituye la estructura protectora o parte de ella, y en el que el aire se puede llevar preferentemente desde el espacio (5) protegido por la estructura protectora a través de los canales de aire (10) hasta el exterior del espacio protegido, preferentemente generando o intensificando asl un flujo de aire dentro del espacio protegido.

8. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la abertura (1) para el enfriamiento puede emitir fluido dentro de la cavidad (9) o puede emitir fluido haciendo que gotee o sea pulverizado dentro de la cavidad, de modo que el fluido cae, gotea o es pulverizado dentro de al menos parte de los canales de aire (10) situados en el interior de la cavidad.

9. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la cavidad (9) incluye en su interior al menos un tubo o parte de él, o es bordeada parcialmente por dicho tubo o parte de él, y en el que el tubo tiene la finalidad de llevar fluido hacia o desde la abertura (1) para el enfriamiento.

10. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 9, que dispone de una o varias SOlapas de cierre (13, 13a, 13b) que, al ser accionadas, son capaces de reducir la entrada de viento en el espacio

protegido (5) , cuando el dispositivo cuenta con la carac!erlstica de la reivindicación 3, y/o de reducir un flujo de aire dentro de la cavidad (9) cerrando o estrechando una o varias aberturas de la cavidad, y/o de proporcionar una vía de escape para el aire, y/o de proporcionar acceso para facilitar las tareas de mantenimiento.

11. Dispositivo, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que la abertura para el calentamiento puede emitir fluido sobre la estructura protectora (4) o sobre la cavidad (9) , respectivamente, de modo que el fluido puede adquirir calor del ambiente y/o del dispositivo.

12. Dispositivo, según una de las reivindicaciones 1 a 11, que además incluye al menos un colector (14) y/o canalón (15) para recoger el fluido emitido desde la abertura para el calentamiento y/o enfriamiento de fluido,

13, Estructura compuesta por dos o más dispositivos, según una de las reivindicaciones 1 a 12, instalados, en la que al menos uno de los dispositivos se instala preferentemente de modo que una parte de su superficie pueda reflejar la irradiación solar sobre otro de los dispositivos,

14, Método para cambiar la temperatura de un fluido, en el que se utiliza un dispositivo para el enfriamiento y calentamiento de fluido (3) que incluye una o varias aberturas (2) para el calentamiento y/o una o varias aberturas (1) para el enfriamiento; en el que el fluido es emitido por las aberturas (1) para el enfriamiento de modo que cae, gotea o es pulverizado a través del aire y asl se intensifica la evaporación del fluido emitido, con lo que se extrae el calor del fluido y, por consiguiente, este se enfrla; y por el que además el dispositivo es expuesto a la irradiación solar; caracterizado porque, debido a que una parte del dispositivo es calentada por la irradiación solar, se genera o intensifica un flujo de aire que, a su vez, intensifica la evaporación del fluido emitido y, por ende, el enfriamiento de este; en el que el aire circula a través de uno o varios canales de aire (10) situados dentro de una cavidad (9) que forma parte del dispositivo, y dicha cavidad cuenta con aberturas (17, 18) por las cuales el canal de aire recibe aire y lo expulsa; y porque el aire es expulsado desde los canales de aire en una posición más alta o casi más alta (18) respecto de ellos, y la entrada (17) del canal de aire se proporciona en el mismc nivel o uno superior que la (s) abertura (s) para el enfriamiento,

15, Método, según la reivindicación 14, en el que el fluido se preenfrla conduciéndolo a través de al menos un tubo incluido dentro de la cavidad, y/o en el que el aire se conduce desde otra ubicación hacia la (s) abertura (s) (17) de la cavidad o, cuando el dispositivo cuenta con una estructura protectora (4) capaz de proteger un espacio (5) del cielo, hacia al menos una abertura (8) que sirve como entrada de aire al espacio protegido; yen el que preferentemente el aire, por ejemplo aquel que sale de un edificio o un motor, con más o menos entalpla que el ambiente es expulsado desde la otra ubicación y dirigido e in troducido en el dispositivo,