Sonda geotérmica de circuito cerrado.

Una sonda geotérmica de circuito cerrado (1), que comprende por lo menos un elemento tubular (9) que puede ser enterrada en un estrato acuífero (10) que contiene agua del estrato (11),

estando delimitado dentro de dicho elemento tubular (9) un espacio de alojamiento (14, 15) para el alojamiento de por lo menos un intercambiador de calor (17) en el que fluye un fluido de funcionamiento (8) adecuado para el intercambio de calor con dicha agua del estrato (11), comprendiendo dicho elemento tubular (9) por lo menos una primera abertura de acceso (20) y por lo menos una segunda abertura de acceso (21) para el flujo de dicha agua del estrato (11) entre dicho estrato acuífero (10) y dicho elemento tubular (9), encontrándose dentro de dicho elemento tubular (9) por lo menos un dispositivo para el bombeo (22) para bombear dicha agua del estrato (11) adecuado para retornar dicha agua del estrato (11) en la entrada de una de dichas aberturas de acceso (20, 21) y para el bombeo de salida a través de la otra de las aberturas de acceso (20, 21), estando asociadas por lo menos una entre dicha primera abertura de acceso (20) y dicha segunda abertura de acceso (21) con unos medios de filtrado, caracterizada por el hecho que se compone de por lo menos una tubería de utilidad (25) adecuada para la limpieza de dichos medios de filtrado.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2011/002681.

Solicitante: Previato, Paolo.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: Via Giovani XXIII° 19/A 45100 Rovigo ITALIA.

Inventor/es: BELLINELLO,DIEGO.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • F24J3/08 SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION; ARMAMENTO; VOLADURA.F24 CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION.F24J PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN OTROS LUGARES (sustancias a este efecto C09K 5/00; motores u otros mecanismos para producir una potencia mecánica a partir del calor, véanse las clases apropiadas, p. ej. F03G para utilización del calor natural). › F24J 3/00 Cualquier otra producción o utilización del calor que no proceda de una combustión (utilización del calor solar F24J 2/00). › geotérmico (dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía geotérmica F03G 4/00).

PDF original: ES-2549627_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Sonda geotérmica de circuito cerrado.

Ámbito técnico 5

La presente invención se refiere a una sonda geotérmica de circuito cerrado.

Antecedentes de la Técnica 10

Es conocido que la energía geotérmica consiste en una forma de energía producida por medio de las fuentes geológicas de calor y está basada en el calor natural de la tierra (geotérmicas) .

Tal energía puede ser explotada, por ejemplo, para producir la energía térmica para el agua caliente en los domicilios y para calentar los edificios en invierno o para refrigerarlos en verano, aprovechando el subsuelo como un 15 depósito de calor.

Esta operación se hace posible por medio de unas bombas de calor adecuadas para explotar el hecho de que el suelo tiene una temperatura que permanece sustancialmente constante a lo largo del año (normalmente ya, a unos pocos metros de profundidad, el suelo tiene una temperatura de alrededor de 10-15° C) y utilizando la diferencia de 20 calor entre el suelo y la atmósfera con el fin de absorber el calor del suelo y hacerlo disponible para los usos humanos o viceversa.

Con la finalidad de transferir el calor desde/hasta el suelo, se utilizan las también llamados "sondas geotérmicas", que puede ser de dos tipos, dependiendo de su tipo de funcionamiento: de circuito abierto o de circuito cerrado. 25

Las sondas geotérmicas de circuito abierto son utilizadas en suelos donde hay estratos acuíferos y estas consisten en tuberías subterráneas (pozos) que toman el agua directamente desde un estrato acuífero o desde otros cursos adecuados de agua.

El agua del estrato es transportada a la bomba de calor, intercambiando calor con esta y luego se devuelve a la fuente, en un pozo separado del anterior.

Las sondas geotérmicas de circuito cerrado, por otra parte, se instalan independientemente de si hay estratos acuíferos o no en la tierra y, usualmente, consisten en tuberías en forma de U compuestas de materiales alto poder 35 de transmisión de calor y a través de las cuales fluye un fluido de funcionamiento distinto del agua del estrato, con la cual el líquido de funcionamiento nunca se mezcla.

El fluido de funcionamiento fluyendo a través de las tuberías subterráneas intercambia calor con el suelo, transportando este a la superficie o en el subsuelo. 40

Además, las sondas geotérmicas pueden ser del tipo vertical u horizontal.

En el primer caso, la sonda penetra en el suelo incluso hasta aproximadamente 130 ó 150 m, encontrando temperaturas más altas y que requieren maquinaria especial un muestreo básico del suelo. 45

En el segundo caso, por el contrario, las tuberías se extienden principalmente de forma horizontal y son enterradas sin alcanzar profundidades muy grandes.

Estas sondas de tipo tradicional tienen un número de inconvenientes. 50

Las sondas geotérmicas de circuito abierto aumentan, de hecho, el riesgo de contaminación de los estratos acuíferos y esto restringe fuertemente su uso y difusión.

Con referencia a la sondas geotérmicas de circuito cerrado, por otro lado, debe ser subrayado que los fluidos de 55 funcionamiento utilizados en tales sistemas consisten usualmente en agua mezclada con una solución de anticongelante como el etileno o el glicol propileno, lo que implica grandes problemas tales como los referentes a la eliminación de los mismos en el medio ambiente y a la seguridad para los seres humanos, así como los problemas vinculados a la posible contaminación de los estratos acuíferos en caso de rotura de la tubería.

Todas las sondas geotérmicas tradicionales están afectados por costes de fabricación y de instalación bastante altos, sobre todo en el caso de tener que llegar a profundidades de enterrado particularmente profundas.

En este sentido, debe ser subrayado que la cantidad y la complejidad de las excavaciones para el enterrado dependen de la capacidad de intercambio de calor del sistema que se pretende obtener y en muchos casos tienen 65 que ser hechas e instaladas varias sondas con el fin de dimensionar de manera correcta el sistema desde un punto de vista térmico.

Además, no debe ser olvidado que todas las sondas geotérmicas tradicionales están diseñadas para ser enterradas y cementadas de manera estable en el suelo, sin posibilidad alguna de realizar el mantenimiento o los trabajos reconstrucción sin demoler la sonda pre existente, con los problemas consecuentes ligados a la eliminación de los 5 residuos/escombros asociados.

En este sentido, se subraya que las sondas tradicionales tienen una duración de la vida media de trabajo bastante limitada (alrededor de 10 años) .

Algunos tipos de sondas geotérmicas están mostrados en los documentos de patente WO 2009/043548 y US 3.938.592. El documento WO 2009/043548 divulga el preámbulo de la reivindicación 1.

Descripción de la invención

El principal objetivo de la presente invención es proporcionar una sonda geotérmica de circuito cerrado que permite encontrar una alternativa válida para el uso de las sondas tradicionales, permitiendo que la capacidad térmica productiva sea igual a la reducción de la cantidad y la profundidad de las excavaciones, con la detención consecuente de los costes de compra e instalación del sistema y que siendo el coste igual, aumente la eficiencia y la productividad del sistema. 20

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una sonda geotérmica de circuito cerrado que permite evitar todo riesgo de contaminación del medio ambiente y la seguridad para los seres humanos y, al mismo tiempo, es capaz de funcionar durante un período considerablemente más largo que las sondas tradicionales.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una sonda geotérmica de circuito cerrado que permite superar los inconvenientes mencionados del estado de la Técnica en el ámbito de un solución de utilización sencilla, racional, fácil y eficaz así como de bajo costo.

Los objetivos mencionados más arriba son logrados mediante la presente sonda geotérmica de circuito cerrado, que 30 comprende por lo menos un elemento tubular que puede ser enterrado en un estrato acuífero que contiene el agua del estrato, estando delimitado dentro de dicho elemento tubular un espacio de alojamiento para por lo menos un intercambiador de calor, en el cual fluye un fluido de funcionamiento adecuado para el intercambio de calor con el agua de dicho estrato, comprendiendo dicho elemento tubular por lo menos una primera abertura de acceso y por lo menos una segunda abertura de acceso para el flujo de agua de la mencionado agua del estrato entre dicho estrato 35 acuífero y dicho elemento tubular, estando alojado dentro de dicho elemento tubular por lo menos un dispositivo de bombeo para bombear la mencionada agua del estrato y conveniente para retornar dicha agua del estrato en la entrada de una de las aberturas de acceso y para bombear la salida a través de la otra de dichas aberturas de acceso, estando asociada a unos medios de filtración, en por lo menos una, entre dicha primera abertura de acceso y dicha segunda abertura de acceso, caracterizada por el hecho de que se compone de por lo menos una tubería de 40 utilidad conveniente para la limpieza de dichos medios de filtración.

Breve descripción de los dibujos

Otras características y ventajas de la presente invención serán más evidentes de la descripción de una preferente, 45 pero no única, realización de la sonda geotérmica de circuito cerrado, ilustrada como un ejemplo pero que no se limita a los dibujos anexos en los que:

La figura 1 es una vista en perspectiva de un sistema doméstico que utiliza la sonda geotérmica de acuerdo con la invención,

La figura 2 es una vista en sección esquemática y parcial, de la sonda geotérmica de acuerdo con la 50 invención.

Realizaciones de la invención

Con referencia especial a estas ilustraciones y de manera general indicada por 1 es una sonda geotérmica de 55 circuito cerrado.

En la realización particular de la invención que se muestra en las ilustraciones, la sonda geotérmica 1 está conectada a un sistema de acondicionado doméstico 2 de un edificio 3 que comprende:

- una máquina de acondicionamiento 4, del tipo de una bomba de calor o las similares, la cual calienta o enfría 60 el agua para los usos domésticos,

- un tanque de almacenamiento 5 para el agua caliente y

- una serie de unidades 6, 7, tanto para la calefacción doméstica 6 (radiadores o suelos radiantes) y para el suministro de agua caliente doméstica 7 (duchas, lavabos o los similares) .

Para el correcto funcionamiento del sistema 2, la bomba de calor 4 también... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una sonda geotérmica de circuito cerrado (1) , que comprende por lo menos un elemento tubular (9) que puede ser enterrada en un estrato acuífero (10) que contiene agua del estrato (11) , estando delimitado dentro de dicho elemento tubular (9) un espacio de alojamiento (14, 15) para el alojamiento de por lo menos un intercambiador de 5 calor (17) en el que fluye un fluido de funcionamiento (8) adecuado para el intercambio de calor con dicha agua del estrato (11) , comprendiendo dicho elemento tubular (9) por lo menos una primera abertura de acceso (20) y por lo menos una segunda abertura de acceso (21) para el flujo de dicha agua del estrato (11) entre dicho estrato acuífero (10) y dicho elemento tubular (9) , encontrándose dentro de dicho elemento tubular (9) por lo menos un dispositivo para el bombeo (22) para bombear dicha agua del estrato (11) adecuado para retornar dicha agua del estrato (11) 10 en la entrada de una de dichas aberturas de acceso (20, 21) y para el bombeo de salida a través de la otra de las aberturas de acceso (20, 21) , estando asociadas por lo menos una entre dicha primera abertura de acceso (20) y dicha segunda abertura de acceso (21) con unos medios de filtrado, caracterizada por el hecho que se compone de por lo menos una tubería de utilidad (25) adecuada para la limpieza de dichos medios de filtrado.

2. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que dichas aberturas de acceso, (20, 21) están sustancialmente separadas a lo largo de la dirección longitudinal de dicho elemento tubular (9) , estando definido dicho espacio de alojamiento (14, 15) por el espacio comprendido entre dichas aberturas de acceso (20, 21) .

3. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho de que dicho espacio (15, 16) está dividido en por lo menos un primer compartimiento (15) que se comunica con dicha primera abertura de acceso (20) y en por lo menos un segundo compartimiento (16) que se comunica con dicha segunda abertura de acceso (21) , estando separados dichos compartimientos (15, 16) el uno del otro y colocados en comunicación fluídica por la interposición de dicho dispositivo de bombeo (22) . 25

4. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizada por el hecho de que por lo menos uno entre dicho intercambiador de calor (17) y dicho dispositivo de bombeo (22) está alojado en dicho primer compartimiento (15) .

5. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por hecho que dicho elemento tubular (9) es sustancialmente vertical, estando dicha primera abertura de acceso (20) sustancialmente en la parte superior y estando dicha segunda abertura de acceso (21) sustancialmente en el fondo.

6. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el 35 hecho que dicho intercambiador de calor (17) se asocia a por lo menos un conducto de entrada (18) del fluido de funcionamiento (8) con el fin de ser calentado/enfriado y con por lo menos un conducto de entrega (19) del fluido de funcionamiento calentado/enfriado (8) .

7. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el 40 hecho que comprende por lo menos un pozo de utilidad (13) montado en el suelo desde el que un extremo superior (9a) de dicho elemento tubular (9) aparece en la superficie.

8. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 6 y 7, caracterizada por el hecho de que los conductos (18, 19) están alojados, por lo menos parcialmente, dentro de dicho elemento tubular (9) y salen a través de dicho 45 extremo superior (9a) . .

9. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho que comprende unos medios de cierre (14) de dicho extremo superior (9a) .

10. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 9, caracterizada por el hecho de que dichos medios de cierre (14) comprende por lo menos una pared partición estanca al agua. .

11. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con una o más de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el hecho que comprende por lo menos un unidad de procesamiento y de control (26) del funcionamiento de dicho 55 dispositivo de bombeo (22) .

12. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizada por el hecho de que se compone de unos medios de detección primarios (27) , que son adecuados para detectar la presión de dicho agua del estrato (11) saliendo de dicho dispositivo de bombeo (22) y están asociados para el funcionamiento con dicha unidad de 60 procesamiento y de control (26) .

13. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12, caracterizada por el hecho de que se compone de unos medios secundarios de detección (28) , que son adecuados para detectar la temperatura de dicho agua del estrato (11) que sale de dicho intercambiador de calor (17) y están asociados para el funcionamiento con 65 dicha unidad de procesamiento y de control (26) . .

14. La sonda geotérmica (1) de acuerdo con la reivindicación 11 ó 12 ó 13 pero por lo menos con la reivindicación 11, caracterizada por el hecho de que se compone de unos medios terciarios de detección (29) que es conveniente para detectar la temperatura de dicho fluido de funcionamiento (8) que sale de dicho elemento tubular (9) y están asociados para el funcionamiento con dicha unidad de procesamiento y de control (26) . 5


 

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