ES2247742T3 - Equipo compacto para produccion de energia. - Google Patents

Abstract

EN UNA INSTALACION PARA GENERACION DE ENERGIA, ESPECIALMENTE INSTALACION COMPACTA DE ENERGIA CON AL MENOS UN GRUPO (2) DE ACCIONAMIENTO, CON EL QUE ESTA COORDINADO AL MENOS UN GENERADOR (5), SE DISPONE EL GRUPO (2) DE ACCIONAMIENTO PARA APROVECHAMIENTO DE CALOR RESIDUAL EN UNA O MULTIPLES CARCASAS (1) CON AISLAMIENTO TERMICO Y/O SONORO.

Description

Equipo compacto para producción de energía.

El presente invento se refiere a un equipo compacto de energía con al menos un grupo motriz, al cual está asignado al menos un generador, en cuyo caso el grupo motriz está colocado dentro de una caja aislado del ruido y/o el calor para el aprovechamiento del calor irradiado, así como también está asignada una unidad de cambiador térmico.

Dichos grupos motrices son actualmente conocidos en el mercado y utilizados en múltiples formas y ejecuciones. Sirven en primer lugar para la producción de energía, especialmente de corriente. Se caracterizan principalmente en que se pueden aplicar de forma flexible e independiente.

Una desventaja de dichos equipos es que los grupos motrices tradicionales presentan una alta pérdida de energía debido a que irradian el calor no utilizado. Además, no son aptos para suministrar completamente todas las energías necesarias en sus diferentes formas a una casa, como por ejemplo corriente, calor, etc.

La US 4,736,111 así como la US 4,657,290 describen sistemas de acoplamiento de calor-fuerza en los cuales un dispositivo motriz primario emite calor en una caja y dicho calor emitido sirve para el calentamiento de agua útil.

Un sistema parecido es presentado en la US 4,503,337 así como también en la US 5,179,990. En estos casos también se utiliza el calor emitido por un grupo motriz para el calentamiento de agua útil en el interior de un cambiador térmico.

El objetivo del presente invento es crear un equipo compacto de energía de la manera anteriormente descrita, el cual permite suministrar energía independiente y completo para por ejemplo una casa, en cuyo caso un receptor de este tipo puede suministrar con energía casas particulares o pisos, completamente independiente de suministradores de energía externos.

Además, se debe de reducir los costes de energía así como utilizar dicha energía según las necesidades. Asimismo un equipo compacto de energía de este tipo debe ser aplicable de forma universal y debe de poder ser instalado a posteriori en casas de construcción tradicional.

La consecución de dicho objetivo conlleva que se apliquen las características que están indicadas en la parte descriptiva de la reivindicación 1.

El presente invento permite que el calor emitido por el grupo motriz y los gases calientes emitidos por dicho grupo motriz puedan ser utilizados en al menos un cambiador térmico. En la caja pueden estar previstos diferentes cambiadores térmicos para utilizar el calor irradiado del grupo motriz.

Un cambiador térmico está ejecutado como un registro permeable para aire y gas, el cual es atravesado por aire caliente o bien por gases calientes de escape del grupo motriz. De este modo se calienta por ejemplo el agua caliente para una caldera, o bien un circuito calefactor de una casa particular, o el depósito de agua caliente para uso particular. Además, la corriente producida por el generador, controlado a través de un control eléctrico, puede operar una bomba de calor o una calefacción eléctrica. De este modo la temperatura deseada para el agua útil o la temperatura deseada para el circuito calefactor en el receptor puede ser regulada y controlada con total exactitud.

Otra característica del presente invento se da en el caso de que dentro o fuera de la caja estén previstos depósitos de energía, como por ejemplo en forma de baterías. Así, se puede renunciar al funcionamiento del grupo motriz en el caso de cargas menores, en cuyo caso los receptores de carga serán suministrados a través de los depósitos de energía.

Otra característica especialmente ventajosa del presente invento es que muestra un dispositivo cambiador térmico adicional, el cual introduce en el edificio aire caliente para la calefacción de recintos, especialmente a través de un sistema de aireación. En este dispositivo cambiador térmico se introduce aire a través de un tubo de admisión, y se conduce el aire caliente a un sistema de aireación a través de un tubo de emisión. Desde aquí se pueden calentar numerosos recintos.

Con el presente invento se crea en general un equipo, especialmente un equipo compacto de energía, que puede suministrar con energía una casa o un recinto habitado de forma autónoma e independiente de energías externas y ajenas. El grupo motriz se apaga automáticamente cuando los receptores, como por ejemplo el agua útil, la caldera, o el circuito calefactor, no son utilizados durante la noche y si en una casa se gasta muy poca energía. El resto de la energía necesitada está cubierto a través de los depósitos de energía, especialmente de baterías.

Asimismo, con un equipo de este tipo se evitan los gastos habituales de limpieza de chimenea, así como los gastos de conexión al proveedor de energía, que se encuentran en torno a los 2000 o 3000

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para una casa unifamiliar. Se puede evitar así el uso de radiadores caros tradicionales, calderas, equipos de suministro de corriente, etc.

Por medio de la utilización de equipos de aireación también se suministra el aire fresco necesario al recinto habitado. Además, gracias a la utilización de carburantes biológicos como fuente de energía para el grupo motriz, se puede aprovechar de forma muy barata y respetuosa con el medio ambiente un suministro de energía en un espacio limitado.

En otro ejemplo de ejecución del presente invento se extrae energía, por ejemplo de una central calefactora para un bloque de viviendas, a través de un dispositivo cambiador térmico tal y como ha sido descrito anteriormente. El dispositivo cambiador térmico se opera también a través de un medio, especialmente de agua, y conduce calor a un receptor, especialmente a un calentador de agua. Dicho calentador de agua, o al menos una parte del mismo, puede ser calentada intensamente a través de preferiblemente energía externa, y a través de preferiblemente una caldera, de modo que dentro del receptor o bien del calentador de agua tiene lugar la generación de vapor. Esta sobre-presión, y en particular este vapor de agua, será transformada en corriente en un cambiador de energía asignado al receptor, especialmente un generador de vapor. De este modo, se puede utilizar el calor perdido, por ejemplo de una central calefactora para bloques de viviendas, para la producción directa de corriente, lo que aumenta sustancialmente su grado de eficiencia.

Las turbinas de vapor que se utilizan para la producción de corriente pueden ser operadas con un esfuerzo energético adicional mínimo. Simplemente es necesario cubrir la diferencia de temperatura entre la temperatura del calor perdido y la temperatura necesaria para la producción de vapor. Además la condensación se conduce nuevamente al receptor, y en particular al calentador de agua, dicha condensación se produce en el generador de vapor y su temperatura se encuentra alrededor de los 90ºC.

De este modo se aprovecha el calor perdido de una central de calefacción de este tipo para un bloque de viviendas, la cual quema por ejemplo según la manera tradicional carburantes fósiles como gas o gasoil, carburantes biológicos como chips de madera o aceite usado, u otros carburantes fósiles.

Además, dichas centrales calefacción para bloques de viviendas han de ser enfriadas, para lo cual se utiliza agua útil fresca. Esta agua, es introducida de nuevo al circuito. Se calienta y ha de ser conducida sobre superficies de enfriamiento para ser enfriada por aire. Para ello, pueden estar previstas toberas o ventiladores, los cuales conducen el aire ambiental directamente por debajo de las superficies que conducen el aire caliente, de modo que el agua se puede enfriar mejor. Esta agua puede ser recogida por medio de fosas, hoyos en la tierra, u otros depósitos. Dichos depósitos están colocados a determinadas distancias para garantizar el enfriamiento desde una fosa a la siguiente hasta alcanzar así la temperatura deseada en el agua. Dicho agua, una vez enfriada, se conduce desde la última fosa para la refrigeración de la central de calefacción, tras lo cual es conducida nuevamente al circuito. Además, el depósito de agua puede ser rellenado por ejemplo mediante la utilización del agua de lluvia, para que siempre hay suficiente agua fresca en el circuito. Las salidas correspondientes regulan el depósito de agua.

Más ventajas, características y detalles del presente invento pueden ser deducidos de la siguiente descripción de ejemplos preferidos de realización con referencia al dibujo; el cual muestra en

Fig. 1 una representación esquemática de un circuito de un equipo para la producción de energía conforme al presente invento;

Fig. 2 una sección parcial de una vista lateral de un circuito conforme a la figura 1;

Fig. 3 una representación esquemática de un circuito de otro equipo conforme a la figura 1.

Conforme a la figura 1 un equipo R para la producción de energía conforme al presente invento, y en particular un equipo compacto de energía, presenta una caja 1 que está preferiblemente ejecutada de forma aislante para el ruido y el calor. La caja 1 está también preferiblemente ejecutada de forma impermeable al aire. Aproximadamente en el centro de la caja 1 está previsto el grupo motriz 2, el cual está conectado con un depósito de energía 4 a través de un conducto de unión 3 que está indicado aquí mediante una línea discontinua. En el presente ejemplo de ejecución el depósito de energía 4 está colocado de forma externa a la caja 1. Sin embargo, también se pensó en integrar el depósito de energía 4 en la caja 1. Dicho depósito suministra la energía necesaria para el grupo motriz 2. Para ello se considera el uso de gasolina, gasoil, aceite de nabo, aceite biológico de otros vegetales, u otros materiales biológicos.

El grupo motriz 2 está conectado con el generador 5. Dicho generador 5 está en contacto con un dispositivo de control 6 que tiene como función la distribución y el control de la corriente a través de conductos 7.1, 7.2, los cuales se indican aquí solamente mediante líneas discontinuas. El conducto 7.1 conduce a cualquier tipo de receptor, como por ejemplo de una casa. Si se requiere poca carga, por ejemplo durante la noche, el dispositivo de control 6 cambia al depósito de energía 8, el cual está colocado en el interior de la caja 1. Los depósitos de energía 8 están colocados preferiblemente cerca de la base de la caja 9, y están aislados a través de una pared divisoria.

El equipo R suministra permanentemente, por ejemplo durante la noche, energía del depósito de energía 8 sin que el generador 5, y así tampoco el grupo motriz 2 tengan que estar en funcionamiento. El dispositivo de control 6 se ocupa del control y de la coordinación necesaria para ello. Si un determinado potencial de tensión del depósito de energía 8 cae, el grupo motriz 2 arranca automáticamente a través del dispositivo de control 6 y carga los depósitos de energía 8 colocados preferiblemente en el interior de la caja 1. Al mismo tiempo, el generador 5 suministra suficiente corriente, cuando hay mayores cargas, para suministrar a todos los receptores, por ejemplo una casa unifamiliar, la energía suficiente.

Otra característica del presente invento es que se utiliza el calor perdido del grupo motriz 2. En el interior de la caja 1 se produce mucho calor debido al aislamiento de la misma. Este calor es utilizado a través de cambiadores térmicos 11.1, 11.2.

El cambiador térmico 11.1 está preferiblemente ejecutado como un registro permeable para el aire y los gases de combustión. Éste está colocado preferiblemente por encima del grupo motriz 2, a través del cual el aire caliente de en caja 1 puede salir hacia el exterior. El cambiador térmico 11.1 tiene asignado un elemento de extracción de gases 12. El elemento de extracción de gases 12 conduce inmediatamente al exterior y libera el calor, o bien los gases, del grupo motriz 2 a través de un canal de gases 13. El aire fresco es introducido a través de una entrada 19 asignada a la caja 1. Dicho aire puede ser también aire ambiental precalentado o aire fresco.

El cambiador térmico 11.1 está en contacto con al menos un receptor 15.1, 15.2 a través de los conductos térmicos 14.1, 14.2. Las válvulas y bombas de calor correspondientes, regulables, y aquí no enumeradas regulan el volumen de aire en el intercambio de calor del cambiador térmico 11.1. Los receptores 15.1, 15.2 pueden ser por ejemplo calderas para agua útil o calderas para un circuito calefactor, tal y como se indica en el presente invento. Además, pueden estar previstos elementos calefactores eléctricos 16.1, 16.2 en las calderas, las cuales pueden ser puestas en funcionamiento a través de los depósitos de energía 8 o directamente a través del generador 5.

Otro cambiador térmico 11.2 está previsto preferiblemente en un lateral de la caja 1. Éste tiene como función principal la de calentar el aire, tal y como está especialmente indicado en la figura 2, en cuyo caso el aire entra en la caja 1 a través de un tubo de entrada 20, y que a través del cambiador térmico 11.2 es transportado con corriente continua o contra-corriente, siendo conducido a un sistema de aireación 18 a través de un tubo de salida 17. El tubo de salida 17 puede desembocar, por ejemplo, directamente en un recinto. A través del sistema de aireación 18, algunos recintos que están conectados directamente a dicho sistema de aireación pueden ser calentados de forma regulable.

Otro equipo R está presentado también aquí conforme a la figura 3, el cual posee básicamente las mismas piezas que están indicadas en las figuras 1 y 2. La diferencia es que al receptor 15.1 continúa por ejemplo en un elemento calentador 16.3, como un dispositivo quemador, en vez del elemento calefactor 16.1. A través del elemento calefactor externo 16.3 se puede calentar el receptor 15.1.

Especialmente en este ejemplo de ejecución, el agua precalentada por medio del calor perdido llega al receptor 15.1 que está representado en el presente ejemplo de ejecución como una caldera.

El agua calentada por medio del calor perdido en el receptor 15.1 puede seguir calentándose por el elemento calefactor 16.3. El agua es entonces conducida a un cambiador térmico 21 a través de otros conductos térmicos 14.3, 14.4. El cambiador térmico 21 está preferiblemente ejecutado como un generador de vapor.

La temperatura en el receptor 15.1, en particular en la caldera, está tan caliente que es adecuada para la producción de energía, especialmente para la producción de corriente en el cambiador térmico 21, en particular en el generador de vapor.

El calor perdido, el cual se consigue a través de por ejemplo centrales de calefacción de bloques de viviendas, calienta el agua en el receptor 15.1 hasta aproximadamente 70 u 80ºC. A través de un quemador o bien del elemento calefactor 16.3, sólo hay que introducir la diferencia de temperatura en forma de energía, la cual es necesaria para el generador de vapor o bien el cambiador térmico 21.

Para ello la temperatura se incrementa en el receptor 15.1 simplemente hasta alcanzar la temperatura de la producción de vapor, y dicho vapor de agua es conducido a continuación hasta el generador de vapor para la producción de energía. La condensación que sale del generador de vapor tiene una temperatura de aproximadamente 90ºC, y puede ser conducido directamente al receptor 15.1 a través del conducto térmico 14.4. De este modo se genera un circuito, en cuyo caso simplemente la diferencia de temperatura entre la temperatura de producción de vapor y la temperatura en el receptor 15.1 tiene que ser cubierta por medio del elemento calefactor 16.3.

En el ejemplo de ejecución del presente invento conforme a la figura 3 el cambiador térmico 11.1 está asignado a una central de calefacción de bloques de vivienda. Este calor perdido, mediante el cual se realiza el calentamiento de apartamentos u otros edificios en el caso de centrales de calefacción de bloques de viviendas tradicionales, puede ser directamente utilizado ahora para la producción de corriente. Esto mejora sustancialmente el grado de eficiencia de centrales de calefacción para bloques de viviendas. Las grandes pérdidas de temperatura, debido a conductos a distancia o similares, son así eliminadas.

Claims (13)

1. Equipo compacto de energía con al menos un grupo motriz (2), al cual está asignado al menos un generador (5), en cuyo caso el grupo motriz (2) está colocado dentro de una caja (1) aislado del ruido y/o el calor para el aprovechamiento del calor irradiado, así como también está asignada una unidad de cambiador térmico (11.1, 11.2),

caracterizado en que,

en la caja (1) está prevista una entrada (19) para una entrada de aire fresco, en que el cambiador térmico (11.1) está colocado por encima del grupo motriz (2) en la caja (1), que continúa en al menos un receptor (15.1, 15.2), y en que el cambiador térmico (11.2) está en contacto con el sistema de aireación (18), en cuyo caso dicho cambiador térmico (11.2) está colocado lateralmente en la caja (1), en cuyo caso un tubo de entrada (20) y un tubo de salida (17) se introducen en la caja (1).

2. Equipo compacto de energía conforme a la reivindicación 1, caracterizado en que al cambiador térmico (11.1) le sigue un elemento receptor de fuga (12) en forma de embudo, en caso de que fuera necesario, y el otro cambiador térmico (11.2) está diseñado como un registro permeable para el aire.

3. Equipo compacto de energía conforme a la reivindicación 2, caracterizado en que el elemento de emisión (12) está colocado en el exterior de la caja (1) y presenta un canal de emisión de aire (13).

4. Equipo compacto de energía conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que el cambiador térmico (11.2) puede ser conectado a un sistema de aireación (18), en cuyo caso el cambiador térmico (11.2) en la caja (1) se puede poner en funcionamiento con corriente continua y/o con el procedimiento de contracorriente.

5. Equipo compacto de energía conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que el generador (5) está en contacto con un control eléctrico (6) para la alimentación de al menos un depósito interno de energía (8) y/o un receptor externo de carga.

6. Equipo compacto de energía conforme a la reivindicación 5, caracterizado en que al menos un depósito de energía (8) está colocado en el interior de la caja (1) y aislado por medio de una pared divisoria (10) si así fuera necesario.

7. Equipo compacto de energía conforme a la reivindicación 5 o 6, caracterizado en que los depósitos de energía (8) están previstos cerca del fondo de la caja (9).

8. Equipo compacto de energía conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado en que el grupo motriz (2) está conectado con un depósito de energía (4) externo y/o interno, especialmente un depósito de carburante.

9. Equipo compacto de energía conforme con al menos una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado en que el calor irradiado del grupo motriz (2) en los cambiadores térmicos (11.1, 11.2) puede ser transportado a través de los más variados medios, como el aire, el agua, o el aceite.

10. Equipo compacto de energía que conduce calor irradiado, desde una central de calefacción hasta un bloque de viviendas si así fuera necesario, caracterizado en que la temperatura dentro del receptor (15.1, 15.2) se incrementa por medio de al menos un elemento calentador (16.3) y en que un cambiador de energía (21) puede ser propulsado para la producción de energía debido al aumento de temperatura en el receptor (15.1, 15.2).

11. Equipo compacto de energía conforme a la reivindicación 10, caracterizado en que al receptor (15.1, 15.2) está asignado al menos un cambiador de energía (21).

12. Equipo compacto de energía conforme a la reivindicación 10 u 11, caracterizado en que el cambiador de energía (21) está conectado con el receptor (15.1) a través de conductos de calor (14.1, 14.2) y se forma un circuito en caso de que fuera necesario.

13. Equipo compacto de energía conforme con al menos una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado en que el cambiador de energía (21) está ejecutado como un generador propulsado por vapor para la producción de corriente.