Dispositivo de rayos infrarrojos para calefacción ambiental.

Un dispositivo para calentar el ambiente por medio de rayos infrarrojos,

que comprende

- una carcasa hueca sustancialmente vertical (2), que delimita una cámara central con una entrada (3) en su base, una salida radial (4) y cerrada por una cubierta superior,

- un quemador (6) para la combustión de un gas, colocado en la base de dicha carcasa hueca para la descarga de gas de escape en dicha cámara,

- un orificio al nivel de la entrada de dicha cámara para proporcionar una entrada para el aire de combustión y para mezclarlo con el gas de escape procedente de dicho quemador y dirigido hacia la salida radial de dicha carcasa, y

- medios radiantes (5) colocados entre la entrada (3) y la salida (4) de dicha cámara

caracterizado porque dichos medios radiantes (5) incluyen un colchón de fibra de sílice amorfa para radiación infrarroja que define la salida para el gas de escape, teniendo dicha fibra de sílice amorfa un contenido de sílice (SiO2) superior o equivalente a un 99%, y una densidad, por unidad de superficie, desde entre 90 y 120 g/m2.

Dispositivo de rayos infrarrojos para calefacción ambiental Campo de la invención La presente invención versa acerca de un dispositivo para calentar el ambiente por medio de rayos infrarrojos, en particular para calentar el ambiente por medio de una radiación infrarroja con una longitud de onda entre 3 y 5 micrómetros.

Estado de la técnica

En el campo de los termogeneradores, se conoce el uso de la energía eléctrica o de la energía química potencial de un combustible como energía primaria.

Los termogeneradores eléctricos tienen costes energéticos considerables debido a su baja eficacia final en comparación con la energía eléctrica disponible al usuario, eficacia que no supera normalmente el 30% de la energía del combustible primario utilizado en la central energética termoeléctrica. En la práctica, en la mayoría de entornos normales de trabajo, la demanda de energía eléctrica, incluso para una calefacción infrarroja, tendría entonces un impacto insostenible, en particular debido a la cantidad de energía eléctrica requerida.

De forma alternativa a los termogeneradores eléctricos, hay disponibles termogeneradores de gas que emiten radiaciones infrarrojas obtenidas al convertir el calor generado por la combustión de combustibles gaseosos tales como, por ejemplo, gas natural, metano, gas licuado, LPG, gas urbano de diversas composiciones, gas de cualquier tipo, utilizados normalmente para alimentar quemadores de caldera, estufas y cocinas industriales, para uso público y/o doméstico. Tales dispositivos emiten normalmente radiaciones infrarrojas a la altura de un ser humano, es decir, a una altura desde el suelo ocupada normalmente por los usuarios.

Normalmente, el calor generado por la combustión es convertido en radiación infrarroja por medio de una fibra mineral de sílice amoría, caracterizada por un grado de pureza superior al 99%, asociado con el medio radiante.

A su vez, los termogeneradores de gas pueden ser fijos o amovibles.

En los termogeneradores de gas del tipo fijo, la radiación infrarroja se consigue normalmente mediante una combustión directa de gas en una tubería apropiada. Estos generadores están colocados, en general, a una altura de al menos cuatro metros, para permitir una cierta distribución del calor hacia abajo por medio de parábolas reflectoras, sin hacer daño a las personas más expuestas a ello. Sin embargo, este requisito de una ubicación fija tiene como resultado pérdidas considerables de energía: las parábolas reflectoras irradian calor no solamente hacia abajo sino también hacia el techo del entorno.

Además, la eficacia final de los termogeneradores infrarrojos alimentados por combustible gaseoso también se ve penalizada debido a que los gases de escape son expulsados a la atmósfera a una temperatura relativamente elevada de aproximadamente 250C: esto significa que se pierde una proporción elevada del calor sensible y latente.

Además, existen termogeneradores de gas dotados de placas cerámicas en las que se quema el gas directamente en la superficie de las placas a una temperatura elevada de aproximadamente 700C. Estos generadores están deficientemente adaptados a entornos de trabajo, debido a que, por razones de seguridad, deben colocarse muy elevados, más allá del alcance de cualquier contacto accidental con los usuarios. Las placas cerámicas, calentadas hasta una temperatura elevada, emiten radiaciones con una longitud de onda de aproximadamente 3 micrómetros, siendo desfavorable este valor para su absorción por el cuerpo humano irradiado, que absorbe más fácilmente longitudes de onda de aproximadamente 4-5 micrómetros. Por lo tanto, su aportación térmica en su conjunto y también la sensación de bienestar térmico en las superficies irradiadas del cuerpo son pequeñas.

También hay disponibles termogeneradores amovibles, alimentados por una botella de combustible y dotados de superficies para la llama y paneles metálicos radiantes sujetos en una posición elevada y orientados hacia abajo. Estos tipos de generadores son utilizados a menudo en lugares públicos para calentar áreas que están al aire libre o expuestas a corrientes de aire. Estos tipos de generadores también tienen una eficacia reducida. Ciertamente, la necesidad de limitar la temperatura de las superficies calientes a las que pueden acceder los individuos y, por lo tanto potencialmente peligrosas debido a contactos accidentales, tiene un impacto negativo sobre la eficacia.

Se describen algunos generadores conocidos en el modelo de utilidad alemán DE 29915469U1, que describe las características del preámbulo de la reivindicación 1, al igual que en los documentos FR-A-1375471 y FR-A-1450282.

Objeto y sumario de la invención El objeto de la presente invención es superar las limitaciones operativas mencionadas anteriormente y, por lo tanto, proporcionar un dispositivo para calentar el ambiente por medio de rayos infrarrojos, con una eficacia térmica elevada, que también pueda ser utilizado de forma segura a altura humana.

Este objeto se consigue, según la invención, con un dispositivo según la reivindicación 1.

En particular, el dispositivo según la presente invención comprende:

- una carcasa hueca sustancialmente vertical, que delimita una cámara central con una entrada en su base, una salida radial y cerrada por una cubierta superior, -un quemador para la combustión de un gas, colocado en la base de dicha carcasa hueca para la descarga de gas de escape en dicha cámara, -un orificio al nivel de la entrada de dicha cámara para proporcionar una entrada para el aire de combustión y para mezclarlo con el gas de escape que proviene de dicho quemador y dirigido hacia la salida radial de dicha carcasa, y -medios radiantes colocados entre la entrada y la salida de dicha cámara, incluyendo dichos medios radiantes un colchón de fibra de sílice amoría para radiación infrarroja que define la salida para el gas de desecho, y en el que dicha fibra de sílice amoría tiene un contenido de sílice (SiO2) superior o equivalente a 99%, y una densidad, por unidad de superficie, desde entre 90 y 120 g/m2.

De forma ventajosa, los gases calientes de desecho de la combustión pasan a través de un colchón de múltiples capas de fibra de sílice amoría para convertir el calor del gas de combustión que pasa a través de él en una radiación infrarroja dirigida hacia el ambiente. El uso de sílice amoría maximiza la eficacia del intercambio térmico y la cantidad de irradiación de la radiación infrarroja difundida en el ambiente calentado, y minimiza los consumos de combustible y las emisiones de monóxido de carbono.

Preferentemente, la carcasa hueca es sustancialmente cilíndrica y comprende una pared reticular interna y una pared reticular externa separadas concéntricamente; el colchón de fibra de sílice amoría está colocado y sujeto entre dichas paredes.

Según una realización preferente de la invención, dicha fibra de sílice amoría tiene un contenido (SiO2) de sílice de aproximadamente un 99, 99%. El contenido elevado de sílice evita la desvitrificación de las fibras del colchón, lo que es sumamente ventajoso para la vida útil del dispositivo. De hecho, la desvitrificación de las fibras de sílice reduce sustancialmente la eficacia de intercambio térmico y hace que el dispositivo sea poco rentable.

Además, el contenido de iones OH en el colchón es inversamente proporcional al grado de pureza de la fibra de sílice. En el caso en el que el contenido de sílice amoría es de 99% o más, los iones OH están ausentes casi por completo; esta característica hace que sea posible mantener la eficacia de la transmisión infrarroja del colchón con el paso del tiempo, minimizando, de esta manera, el consumo de combustible del dispositivo.

Preferentemente, el colchón de fibra de sílice amoría contiene fibras largas con un diámetro de entre 2 y 13 micrómetros, más preferentemente con un diámetro medio de aproximadamente 9 micrómetros.

Preferentemente, la fibra de sílice amoría que forma el colchón tiene una densidad, por unidad de área superficial, de 110 g/m2.

Los anteriores valores de diámetro y/o de densidad para la fibra de sílice permiten que se minimicen las pérdidas de presión encontradas por el flujo de combustible y de comburente en el quemador, en beneficio de una combustión completa y una conformidad con los límites fijados para las emisiones de monóxido de carbono. Preferentemente, las emisiones de monóxido de carbono son inferiores 210 ppm.

Preferentemente, la superficie del colchón de fibra de sílice amoría está expuesta hacia la salida radial de la carcasa del dispositivo, y está rodeada por un tejido también... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo para calentar el ambiente por medio de rayos infrarrojos, que comprende -una carcasa hueca sustancialmente vertical (2) , que delimita una cámara central con una entrada (3) en su base, una salida radial (4) y cerrada por una cubierta superior.

5. un quemador (6) para la combustión de un gas, colocado en la base de dicha carcasa hueca para la descarga de gas de escape en dicha cámara, -un orificio al nivel de la entrada de dicha cámara para proporcionar una entrada para el aire de combustión y para mezclarlo con el gas de escape procedente de dicho quemador y dirigido hacia la salida radial de dicha carcasa, y -medios radiantes (5) colocados entre la entrada (3) y la salida (4) de dicha cámara caracterizado porque dichos medios radiantes (5) incluyen un colchón de fibra de sílice amoría para radiación infrarroja que define la salida para el gas de escape, teniendo dicha fibra de sílice amoría un contenido de sílice (SiO2) superior o equivalente a un 99%, y una densidad, por unidad de superficie, desde entre 90 y 120 g/m2.

2. Un dispositivo según la reivindicación 1, en el que dicha carcasa hueca (2) es sustancialmente cilíndrica y comprende una pared reticular interna (35) y una pared reticular externa (36) separadas de forma concéntrica y en el que el colchón de fibra de sílice amoría está colocado y sujeto entre dichas paredes.

3. Un dispositivo según la reivindicación 1 o 2, en el que el colchón de fibra de sílice amoría (5) contiene fibras largas con un diámetro de entre 2 y 13 micrómetros, preferentemente con un diámetro medio de 9 micrómetros.

4. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la fibra de sílice amoría que forma el colchón tiene una densidad, por unidad de superficie, de aproximadamente 110 g/m2.

5. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el colchón de fibra de sílice amoría tiene la superficie expuesta hacia la salida radial (4) rodeada por un tejido (37) , fabricado de fibra de sílice amoría con un contenido de sílice (SiO2) de al menos un 99%, haciendo contacto dicho tejido con la pared externa de la carcasa hueca (2) .

6. Un dispositivo según la reivindicación 5, en el que dicho tejido (37) tiene una densidad de entr.

80. 180 gramos/m2, preferentemente 140 40 gramos/m2.

7. Un dispositivo según la reivindicación 2, en el que la pared reticular interna (35) y la pared reticular externa (36)

que rodean el colchón de fibra de sílice amoría (5) tienen una relación entre vacío y lleno desde entre 80% 30 hasta 90%, preferentemente 88%.

8. Un dispositivo según la reivindicación 2, en el que el colchón de fibra de sílice amoría (5) tiene una porción interna (38) orientada hacia la pared reticular interna (35) , cubierta por metales nobles, pertenecientes, preferentemente, al grupo del platino.

9. Un dispositivo según la reivindicación 8, en el que la porción (38) del colchón de fibra de sílice amoría (5) 35 tratada con un metal noble tiene una anchura de entre 5-30 mm, preferentemente de entre 20 mm y 30 mm.

10. Un dispositivo según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en el que el quemador (6) es alimentado con cualquier tipo de gas combustible, preferentemente gas licuado de petróleo (LPG) y/o gas natural, metano.