Colector.

Colector de un solo tubo para una instalación de bomba de calor,

que comprende un tubo (12) destinado para su instalación en un sistema de bomba de calor, tubo en el que puede circular un líquido de transferencia de calor en un ciclo cerrado para transportar el calor que se absorbe de una fuente de calor a una bomba de calor y devolver el líquido de transferencia de calor a la fuente de calor, en el que la superficie (14) interna del tubo (12) tiene una estructura superficial irregular que comprende indentaciones y/o elevaciones (16) que se extienden de manera helicoidal en la dirección longitudinal (L) del tubo, estando adaptadas las indentaciones y/o elevaciones para crear un flujo turbulento de un fluido en el tubo, caracterizado porque la dirección de las indentaciones y/o elevaciones (16) que se extienden de manera helicoidal está alterada al menos en alguna parte en la dirección longitudinal (L) del tubo.

Colector Campo técnico La presente invención se refiere a un colector de un solo tubo para una instalación de bomba de calor. La presente invención también se refiere a un sistema de bomba de calor que comprende el colector de un solo tubo.

Antecedentes En el agua, el suelo y hasta en el lecho rocoso hay una fuente de calor sin coste. El uso del calor procedente del mar, el calor del subsuelo y el calor del lecho rocoso es una técnica de calentamiento asegurada, segura y medioambiental. La energía calorífica puede transmitirse a un sistema de calentamiento por agua convencional existente y usarse también para la producción de agua caliente.

En un sistema de calentamiento geotérmico, el calor se extrae de una perforación, un denominado pozo de energía perforado. El colector es el tubo, que comprende un medio de transferencia de calor en forma de un denominado líquido de transferencia de calor, que transporta el calor a través del medio de transferencia de calor calentado y que también transporta el medio de transferencia de calor enfriado de vuelta en un ciclo cerrado.

En una central térmica de subsuelo, se entierra una tubería de varios cientos de metros de longitud hasta una profundidad resistente a la helada y se dispone en espiras. La tubería de colector capta el calor que se produce en el suelo y lo usa para vaporizar el agente de enfriamiento de la bomba de calor.

El calor del mar funciona fundamentalmente de la misma manera que el calor del subsuelo. Se utiliza la energía que existe almacenada en el agua de mar y en la capa de fondo. La tubería de colector se pone en el fondo de una corriente de agua.

Existen diversas clases de colectores de bomba de calor. La clase de colector más frecuentemente usada en la actualidad se denomina colector de tubo en U. Según ese principio, un tubo cerrado separado está dispuesto en un orificio perforado. Esto se lleva a cabo, por ejemplo, de modo que un tubo alargado continuo de plástico, de manera adecuada polietileno, se acoda por el centro de modo que forma una forma de U. La parte más inferior de la "U" del tubo se dispone sobre el orificio perforado, y posteriormente hace descender el tubo al interior del orificio perforado. Por tanto, el tubo en U forma una única tubería continua para el líquido de transferencia de calor en un ciclo cerrado, en el sentido desde la bomba de calor bajando por el interior del orificio perforado y de vuelta saliendo del orificio perforado y más aún hasta la bomba de calor en el mismo tubo.

Para instalaciones de calentamiento geotérmico existe también un denominado colector de tres tubos, que es una variante de un colector que comprende un tubo para transportar hacia abajo el líquido de transferencia de calor por el interior del orificio perforado, tubo que tiene una ramificación en dos tubos que lleva el líquido de transferencia de calor de vuelta desde el orificio perforado y adicionalmente hasta la bomba de calor. El término "colector de un solo tubo" en esta memoria es un término común para las espiras de colectores y la tubería de colector mencionados anteriormente que están destinados para el calor del mar y el calor del subsuelo. En el colector de un solo tubo, el líquido de transferencia de calor puede conducirse en un tubo con esencialmente la misma área de sección transversal por toda la extensión longitudinal del colector.

Otro tipo de colector según la técnica anterior es el denominado colector coaxial. Un tubo interno está dispuesto en un tubo externo. Los tubos se sueldan conjuntamente a una unidad que se instala posteriormente en un orificio perforado. El propósito de esta técnica, que tiene "un tubo en un tubo", es que es deseable evitar el mezclado durante demasiado tiempo del líquido de transferencia de calor enfriado, que se hace descender por el interior de la perforación, con el líquido de transferencia de calor calentado, que deberá portarse hacia arriba en el colector. Al proporcionar un tubo externo con un diámetro grande, se consigue un flujo más lento en el tubo externo que tiene un diámetro grande, mediante lo cual se alcanza un rendimiento positivo en lo que respecta a la calidad de absorción de calor. El colector coaxial no se encuentra en ningún grado considerable en el mercado actualmente, puesto que esta técnica implica grandes costes de instalación y producción. Sin embargo, generalmente se considera que el colector coaxial es más eficaz que el colector de un solo tubo convencional.

El documento DE 20 2004 007 567 U1 da a conocer un colector coaxial según la clase bien conocida, descrita anteriormente. Éste comprende un tubo de conexión para el flujo de entrada de líquido de transferencia de calor a un tubo externo, que comprende una estructura superficial irregular en el interior del tubo externo. El líquido de transferencia de calor calentado se devuelve a través de un tubo interno subiendo por un tubo de conexión.

El documento US 2007/0023163 A1 da a conocer un colector coaxial según la clase bien conocida descrita anteriormente. Éste comprende un tubo de conexión para el flujo de entrada de líquido de transferencia de calor en un tubo interno, que termina justo por encima del fondo de un tubo externo, dispuesto fuera del tubo interno. El líquido de transferencia de calor se calienta durante su circulación en el espacio entre el tubo externo y el tubo interno, mientras se guía por medio de una estructura helicoidal ("generador de turbulencia" o "estructura generadora de turbulencia") dispuesta en el exterior del tubo interno y se transporta adicionalmente hasta un intercambiador de calor por medio de una bomba. Un colector de un solo tubo adicional según la técnica anterior se muestra mediante el documento DE 20 2007 008 907 U.

El grosor de pared en el tubo de colector se optimiza de modo que el medio de transferencia de calor obtenga una absorción de calor máxima, los tubos sean fáciles de manejar y de modo que el peso devuelto caiga directamente al interior de la perforación, en el caso de un pozo de energía perforado. La longitud se adapta según se desee.

Sin embargo, un problema con el colector de un solo tubo tradicional es que la absorción de energía desde el agua circundante en el pozo de energía no es óptima. Existe una gran necesidad de una utilización más eficiente de la energía. Esto también es aplicable a los colectores de un solo tubo que están destinados para sistemas marinos y centrales térmicas de subsuelo.

Descripción de la invención Un objeto de la presente invención es eliminar al menos parcialmente aquellos inconvenientes que están asociados con los aparatos según el estado de la técnica. Además, un objeto es conseguir una absorción de energía mejorada para el medio de transferencia de calor en un colector de un solo tubo desde el suelo circundante en una central térmica de subsuelo, o desde el agua circundante en un pozo de energía para un sistema de calentamiento geotérmico o en un sistema de calentamiento marino.

Este objeto se ha conseguido con un colector de un solo tubo para una instalación de bomba de calor según la presente invención de acuerdo con las características de la reivindicación 1.

Mediante el colector de un solo tubo, y una planta de bomba de calor que comprende el colector de un solo tubo, según la presente invención, se logra una absorción de energía mejorada puesto que la estructura superficial irregular crea un flujo turbulento, en comparación con los colectores según la técnica anterior para calor del mar, una central térmica de subsuelo o pozos de energía, que tienen una superficie interna lisa que proporciona un flujo laminar del medio de transferencia de calor a través del colector.

Mediante el término "tubo" en esta descripción, también quiere decirse tubo flexible, conducto o similares.

Las indentaciones y/o elevaciones pueden estar distribuidas uniformemente alrededor de la superficie circunferencial interna del tubo, visto en una sección transversal del tubo.

La dirección de la forma helicoidal está alterada al menos en alguna parte en la dirección longitudinal del tubo, de manera adecuada al menos cada dos metros, preferiblemente cada metro, en la dirección longitudinal del tubo.

Características, ventajas y realizaciones favorables preferidas adicionales de la invención, resultan evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes, y también en lo sucesivo a partir de la descripción de las realizaciones.

Descripción de los dibujos La presente... [Seguir leyendo]

1. Colector de un solo tubo para una instalación de bomba de calor, que comprende un tubo (12) destinado para su instalación en un sistema de bomba de calor, tubo en el que puede circular un líquido de transferencia de calor en un ciclo cerrado para transportar el calor que se absorbe de una fuente de calor a una bomba de calor y devolver el líquido de transferencia de calor a la fuente de calor, en el que la superficie (14) interna del tubo (12) tiene una estructura superficial irregular que comprende indentaciones y/o elevaciones (16) que se extienden de manera helicoidal en la dirección longitudinal (L) del tubo, estando adaptadas las indentaciones y/o elevaciones para crear un flujo turbulento de un fluido en el tubo, caracterizado porque la dirección de las indentaciones y/o elevaciones (16) que se extienden de manera helicoidal está alterada al menos en alguna parte en la dirección longitudinal (L) del tubo.

2. Colector de un solo tubo según la reivindicación 1, caracterizado porque las indentaciones y/o elevaciones (16) están distribuidas uniformemente alrededor de la superficie circunferencial interna del tubo, visto en una sección transversal del tubo (12) .

3. Colector de un solo tubo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la dirección de las indentaciones y/o elevaciones (16) que se extienden de manera helicoidal está alterada al menos cada dos metros, en la dirección longi15 tudinal (L) del tubo.

4. Colector de un solo tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque las indentaciones y/o elevaciones (16) están dentro del intervalo de 0, 2-5 mm, preferiblemente 0, 2-2 mm.

5. Colector de un solo tubo según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el tubo es un to bo (12) continuo con un área de sección transversal que es esencialmente similar por toda la dirección longitudinal (L) 20 del tubo.

6. Sistema de bomba de calor, caracterizado porque comprende un colector de un solo tubo según cualquiera de las reivindicaciones 1-5.