Sistema recuperativo de acondicionamiento de clima.

Un dispositivo para el intercambio de energía térmica entre un primer flujo de medio desde el exterior hasta un área interior que se ha de acondicionar y un segundo flujo de medio desde el interior del área que se ha de acondicionar hasta el exterior,

que comprende:

• un intercambiador de calor (2) colocado entre un exterior y un interior;

• un primer conducto (3) de suministro para la conducción del primer flujo de medio desde el exterior hasta el intercambiador de calor (2);

• un primer conducto de escape (4) para la conducción del primer flujo de medio desde el intercambiador de calor (2) hasta el interior;

• un segundo conducto (5) de suministro para la conducción de un segundo flujo de medio que se conecta desde el interior al intercambiador del calor (2), en el cual la dirección de flujo es opuesta a la del primer flujo de medio;

• y un segundo conducto (6) de escape para la conducción del segundo flujo de medio desde el intercambiador de calor (2) hasta el exterior, en el que:

• un primer elemento (7) del intercambiador de calor está colocado en uno de los conductos (3; 6) en el exterior;

• un segundo elemento (8) del intercambiador de calor está colocado en uno de los conductos (4; 5) en el interior;

• en el que los elementos primero y segundo (7, 8) del intercambiador de calor están ambos incluidos en un circuito de Carnot (9) que comprende además un dispositivo (10) de expansión y un compresor (11), caracterizado por que el intercambiador de calor (2) está adaptado para el intercambio tanto de energía térmica como de energía de transición de fase alternando los flujos de medio a través del intercambiador de calor (2) y por que las conexiones del compresor (11) y el dispositivo (10) de expansión del circuito de Carnot (9) son intercambiables con respecto a los elementos (7, 8) del intercambiador de calor, y por que el circuito de Carnot (9) está adaptado para la transferencia de energía térmica en la misma dirección que la transferencia de energía del primer flujo de medio.

Sistema recuperativo de acondicionamiento de clima La invención en cuestión se refiere a un dispositivo para el intercambio de energía térmica entre un primer flujo de medio desde el exterior al interior de un área que ha de ser acondicionada y un segundo flujo de medio desde el interior del área que ha de ser acondicionada hasta el exterior, con lo que el dispositivo contiene: un intercambiador de calor colocado entre un exterior y un interior, un primer conducto de suministro para la conducción del primer flujo de medio que se conecta con el exterior del intercambiador de calor, un primer conducto de escape para la conducción del primer flujo de medio que se conecta con el interior del intercambiador de calor, un segundo conducto de suministro para la conducción de un segundo medio de flujo que se conecta con el interior del intercambiador del calor, en el cual la dirección de flujo es opuesta a la del primer flujo de medio, y un segundo conducto de escape para la conducción del segundo medio de flujo que se conecta con el exterior del intercambiador de calor, que está provisto de un primer elemento del intercambiador de calor colocado en uno de los conductos en el exterior, y un segundo elemento del intercambiador de calor colocado en uno de los conductos del interior, en donde los elementos primero y segundo del intercambiador de calor están ambos incluidos en un circuito de Carnot que comprende además un dispositivo de expansión y un compresor.

Se conoce un dispositivo de esta clase por el documento EP-A-0 846 923.

Tal sistema recuperativo de acondicionamiento de clima se usa normalmente para enfriar aire húmedo caliente con el fin de climatizar áreas. En el enfriamiento de un área, el elemento del intercambiador de calor para el enfriamiento se coloca generalmente en el conducto para el suministro de aire al área, y el elemento del intercambiador de calor para el calor que se ha de eliminar de la máquina de frío-calor se coloca generalmente en el conducto para el escape de aire hacia el exterior. En el calentamiento de un área, el elemento del intercambiador de calor para calentar se coloca generalmente en el conducto para el suministro de aire al área, y el elemento del intercambiador de calor para extraer el calor del aire exterior hacia la máquina frío-calor se coloca generalmente en el conducto para el escape de aire hacia el exterior.

Debido a la colocación de los elementos del intercambiador de calor según la técnica anterior en los flujos de medio que salen del intercambiador de calor, sólo se usa parte de la entalpía potencial en el intercambiador de calor.

Se logra una mayor diferencia de temperatura a través del intercambiador de calor y, por tanto, también un mayor rango en el que se transfiere el calor latente colocando el elemento de enfriamiento del intercambiador de calor en el flujo de medio que va hacia el interior del intercambiador de calor en el lado frío del intercambiador de calor y colocando el elemento de calentamiento del intercambiador de calor en el flujo de medio que sale del intercambiador de calor en el lado caliente del intercambiador de calor. Con este dispositivo bien conocido, sólo se intercambia calor perceptible entre los dos flujos de medio. Mediante la aplicación del circuito de Carnot se aumentan reconocidamente la diferencia de temperatura entre los flujos de medio y, por tanto, la transferencia de calor, pero esto requiere un intercambiador de calor con una transferencia de calor aún mayor. Se obtiene tal intercambiador de calor con una transferencia de calor grandemente aumentada debido a que el intercambiador de calor se ajusta para el intercambio tanto de energía térmica como de energía de transición de fase. Se conoce también como recuperador de entalpía un intercambiador de calor que está ajustado para la transferencia de energía de transición. Tal dispositivo es en sí conocido por los documentos EP-A-1 485 657 y EP-A-1 408 287.

Según la invención, las conexiones del compresor y el dispositivo de expansión en el circuito de Carnot son intercambiables con respecto a los elementos del intercambiador de calor y el circuito de Carnot está adaptado para transferir energía térmica en la misma dirección que la transferencia de energía del primer flujo de medio.

La máquina de frío-calor, también denominada bomba de calor, consiste usualmente en un compresor que comprime la fase de gas, un dispositivo de expansión y dos elementos del intercambiador de calor, de los cuales el que emite calor y en el que se condensa el medio se denomina condensador, y el otro, que absorbe calor y en el que el medio se evapora, se denomina evaporador.

Según la invención en cuestión, en el enfriamiento de un área se coloca preferiblemente el evaporador en el flujo de medio que entra en el intercambiador de calor desde el área que se ha de acondicionar y se coloca el condensador en el flujo de medio que entra en el intercambiador de calor desde el exterior.

Según la invención en cuestión, en el calentamiento de un área el evaporador se coloca preferiblemente en el flujo de medio que entra en el intercambiador de calor desde el exterior y el condensador y se coloca en el flujo de medio que abandona el intercambiador de calor hacia el área que se ha de acondicionar.

El evaporador con enfriamiento y el condensador con calentamiento pueden ser el mismo elemento del intercambiador de calor, y el condensador con enfriamiento y el evaporador con calentamiento también pueden ser el mismo elemento del intercambiador de calor si la dirección de flujo en la máquina de frío-calor se cambia por una válvula de cuatro vías cuando se conmuta de enfriamiento a calentamiento, y viceversa.

Según la invención, el dispositivo se conmuta para calentar el área que se ha de calentar y el primer elemento del

intercambiador de calor se coloca en el primer conducto de suministro. Cuando se calienta el área que se ha de acondicionar, existe una posibilidad termodinámica de colocar el primer elemento del intercambiador de calor en el primer conducto de suministro o en el segundo conducto de escape. Al inventor le ha parecido que, en este último caso, existe el peligro de que se congele el primer elemento del intercambiador de calor, de modo que se prefiere colocar el primer elemento del intercambiador de calor en el primer conducto de suministro.

Se proporciona aún otra realización preferida colocando el segundo elemento del intercambiador de calor en el primer conducto de escape.

Los elementos del intercambiador de calor se utilizan hasta un máximo cuando el flujo de medio en el lado del aire es opuesto al del flujo de medio en el lado de la máquina de frío-calor. Con esta finalidad, una válvula de cuatro vías conecta preferiblemente el elemento del intercambiador de calor en el que el medio fluye desde el exterior del intercambiador de calor hasta la máquina de frío-calor en el lado del medio de esta máquina. En el calentamiento se coloca el evaporador en el flujo de medio que fluye desde el exterior hasta el intercambiador de calor, de modo que el medio pueda ser enfriado hasta un máximo de la temperatura de condensación, con lo que, incluso con una temperatura exterior por debajo de cero, puede extraerse calor del aire exterior sin congelación.

En la configuración según la técnica anterior, en la que el evaporador se coloca en el flujo de medio que abandona el intercambiador de calor hacia el exterior, esto no es posible, considerando que el medio abandona el intercambiador de calor a la temperatura de condensación y, con una temperatura exterior por debajo de cero grados, se congela inmediatamente en el elemento del intercambiador de calor.

Se proporciona aún otra realización preferida por la característica que permite que la conexión del primer conducto de suministro al intercambiador de calor y la conexión del segundo conducto de escape se conecten una a otra por una conexión de derivación.

Se señala aquí que en vez de usar el conducto de derivación especialmente aplicado antes mencionado, que incluye una válvula especial, la conexión de derivación también puede implementarse mediante una posición parcialmente abierta de válvulas entre el primer conducto de suministro y el intercambiador de calor, o entre el segundo conducto de escape y el intercambiador de calor, en donde se ajusten unos dispositivos de control para controlar las válvulas en esta posición parcialmente abierta. Deberá quedar claro que está realización puede lograr los mismos efectos que la realización previamente mencionada, pero la realización técnica es mucho más sencilla, aunque el control de las válvulas tendrá que modificarse en gran medida.

El estado de la válvula reguladora en... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para el intercambio de energía térmica entre un primer flujo de medio desde el exterior hasta un área interior que se ha de acondicionar y un segundo flujo de medio desde el interior del área que se ha de acondicionar hasta el exterior, que comprende:

ï?­ï?  un intercambiador de calor (2) colocado entre un exterior y un interior;

ï?­ï?  un primer conducto (3) de suministro para la conducción del primer flujo de medio desde el exterior hasta el intercambiador de calor (2) ;

ï?­ï?  un primer conducto de escape (4) para la conducción del primer flujo de medio desde el intercambiador de calor (2) hasta el interior;

ï?­ï?  un segundo conducto (5) de suministro para la conducción de un segundo flujo de medio que se conecta desde el interior al intercambiador del calor (2) , en el cual la dirección de flujo es opuesta a la del primer flujo de medio;

ï?­ï?  y un segundo conducto (6) de escape para la conducción del segundo flujo de medio desde el intercambiador de calor (2) hasta el exterior, en el que:

ï?­ï?  un primer elemento (7) del intercambiador de calor está colocado en uno de los conductos (3; 6) en el exterior;

ï?­ï?  un segundo elemento (8) del intercambiador de calor está colocado en uno de los conductos (4; 5) en el interior;

ï?­ï?  en el que los elementos primero y segundo (7, 8) del intercambiador de calor están ambos incluidos en un circuito de Carnot (9) que comprende además un dispositivo (10) de expansión y un compresor (11) , caracterizado por que el intercambiador de calor (2) está adaptado para el intercambio tanto de energía térmica como de energía de transición de fase alternando los flujos de medio a través del intercambiador de calor (2) y por que las conexiones del compresor (11) y el dispositivo (10) de expansión del circuito de Carnot (9) son intercambiables con respecto a los elementos (7, 8) del intercambiador de calor, y por que el circuito de Carnot (9) está adaptado para la transferencia de energía térmica en la misma dirección que la transferencia de energía del primer flujo de medio.

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo es conmutado para calentar el área que se ha de acondicionar y por que el primer elemento (7) del intercambiador de calor está colocado en el primer conducto (3) de suministro.

3. Un dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado por que el segundo elemento (8) del intercambiador de calor está colocado en el primer conducto (4) de escape.

4. Un dispositivo según las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado por que la conexión del primer conducto (3) de suministro con el intercambiador de calor (2) y la conexión del segundo conducto (6) de escape pueden conectarse una a otra mediante una conexión (25) de derivación.

5. Un dispositivo según la reivindicación 4, caracterizado por que la conexión de derivación se implementa por una posición parcialmente abierta de unas válvulas (20, 22) presentes entre el primer conducto (3) de suministro y el intercambiador de calor (2) o entre el segundo conducto (6) de escape y el intercambiador de calor (2) , y por que unos dispositivos de control para las válvulas están adaptados para controlar las válvulas (20, 22) hacia esta posición parcialmente abierta.

6. Un dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo se conmuta para enfriar el área que se ha de acondicionar y por que el primer elemento (7) del intercambiador de calor está colocado en el primer conducto (3) de suministro.

7. Un dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado por que el primer elemento (7) del intercambiador de calor se conmuta para transferir calor desde el circuito de Carnot (9) al aire procedente del exterior.

8. Un dispositivo según las reivindicaciones 6 o 7, caracterizado por que el intercambiador de calor (2) se ajusta para el control de contrafase de sus válvulas (20, 22) en el interior.

9. Un dispositivo según las reivindicaciones 6, 7 u 8, caracterizado por unos medios (13) para invertir la dirección de flujo del circuito de Carnot (9) en el primer elemento (7) del intercambiador de calor.

10. Un dispositivo según una de las reivindicaciones 7-9, caracterizado por que está presente una conexión de 50 derivación entre el primer elemento del intercambiador de calor y el segundo elemento del intercambiador de calor.

11. Un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el segundo conducto (5) de suministro y el segundo conducto (6) de escape están conectados uno a otro por una conexión (24) de derivación cerrable.

12. Un dispositivo según una de las reivindicaciones 1-10, caracterizado por que el primer conducto (4) de escape y el primer conducto (3) de suministro están conectados uno a otro por una conexión (24) de derivación cerrable.

13. Un dispositivo según las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que el dispositivo de control está adaptado para cerrar al menos parcialmente las válvulas (20, 22; 21, 23) presentes en un lado del intercambiador de calor (2) cuando se abre una conexión de derivación.

14. Un dispositivo según las reivindicaciones 11, 12 o 13, caracterizado por que el primer conducto (3) de suministro se puede conectar a ambos lados del intercambiador de calor (2) y por que el primer conducto (4) de escape se puede conectar a ambos lados del intercambiador de calor (2) .

15. Un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un evaporador (14) está colocado en el primer conducto (4) de escape entre el intercambiador de calor (2) y el primer elemento (8) del intercambiador de calor.

16. Un dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado por que un evaporador (14) está colocado en el segundo conducto (5) de suministro.

17. Un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que una bomba de transporte (26, 27) para el medio está colocada en el primer conducto (3) de suministro y en el segundo conducto (6) de escape, y por que la bomba (26) de medio colocada en el primer conducto (3) de suministro está colocada aguas arriba del primer elemento (7) del intercambiador de calor.

18. Un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo se conmuta como un dispositivo de acondicionamiento de aire.

19. Un dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado por que el dispositivo de acondicionamiento de aire está preparado para su instalación en un vehículo de camping.

20. Un dispositivo según la reivindicación 18, caracterizado por que el dispositivo de acondicionamiento de aire está preparado para su instalación en un edificio.

21. Un dispositivo según las reivindicaciones 19 o 20, caracterizado por que, en el calentamiento del área que se ha de acondicionar, el primer conducto (4) de escape está adaptado para dirigir el primer medio hacia el techo del área que se ha de acondicionar y el segundo conducto (5) de suministro está ajustado para evacuar el medio en las cercanías de la parte inferior del área que se ha de acondicionar, y por que, en el enfriamiento del área que se ha de acondicionar, el primer conducto (4) de escape está ajustado para dirigir el primer medio hacia la parte inferior del área que se ha de acondicionar y el segundo conducto (5) de suministro está ajustado para evacuar el medio de las cercanías del techo del área que se ha de acondicionar.