ES2263709T3 - Modulo de bomba de calor para una bomba de calor de adsorcion. - Google Patents
Modulo de bomba de calor para una bomba de calor de adsorcion.Info
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Abstract
Módulo de bomba de calor (1) para una bomba de calor de adsorción, compuesto por un adsorbedor/desorbedor (2) y un evaporador/condensador (3) en una caja (4) común estanca, caracterizado porque el adsorbedor/desorbedor (2) está situado en posición central dentro del evaporador/condensador (3).
Description
Módulo de bomba de calor para una bomba de calor
de adsorción.
La invención se refiere a un módulo de bomba de
calor para una bomba de calor de adsorción.
En las bombas de calor de adsorción se desorbe
refrigerante en un desorbedor (principalmente, agua) y este
refrigerante se condensa en un condensador. Desorbedor y condensador
forman un módulo de bomba de calor. Simultáneamente en otro lugar
un adsorbente adsorbe refrigerante, que fue evaporado en un
evaporador. Adsorbedor y evaporador forman un módulo de bomba de
calor de igual construcción que el anteriormente mencionado.
Para poder desorber, el desorbedor debe ser
calentado. El refrigerante se desorbe entonces en el desorbedor,
alcanza el condensador y se condensa en éste. La condensación se
favorece tanto más cuanto más frío esté el condensador. El
desorbedor caliente y el condensador frío deben estar alojados en
una caja estanca. Para reducir los costes de fabricación y el
espacio de montaje, es ventajoso si desorbedor y condensador se
encuentran juntos y estancos en una caja pequeña. Aquí se origina
sin embargo la desventaja de que puede producirse un intercambio
térmico entre desorbedor y condensador en forma de radiación de
calor, lo que reduce la capacidad de condensación del
condensador.
Cuando el módulo de bomba de calor se hace
funcionar en adsorción, puede llegar radiación de calor desde el
adsorbedor caliente al evaporador frío, lo que conduce a que una
parte del calor liberado durante la adsorción vaya al evaporador
por radiación de calor y entonces disminuye la posibilidad del
acoplamiento del calor ambiental.
Son conocidos los módulos de bomba de calor en
los cuales el adsorbedor o el desorbedor y el evaporador o el
condensador se encuentran en una caja. En el documento DE19730698A1
se describe un módulo de bomba de calor en el que el adsorbedor o
desorbedor está dispuesto en forma circular o espiral y el
evaporador o condensador está situado en posición central dentro
del adsorbedor o desorbedor. El adsorbedor o el desorbedor están
siempre más calientes que el evaporador o condensador. Las
temperaturas típicas de trabajo del adsorbedor o desorbedor
alcanzan de 150 a 200°C. Por consiguiente, en un montaje según el
documento DE19730698A1 el adsorbedor o el desorbedor calientes
emiten calor hacia la pared que rodea el módulo de la bomba de
calor. Para reducir las pérdidas de calor, el módulo de la bomba de
calor debe ser aislado de modo suficiente. Adicionalmente, el
documento DE19730698A1 muestra un adsorbedor o desorbedor y
evaporador o condensador plano monocapa que conducen a que la
relación de superficie de la caja del módulo de la bomba de calor
respecto al volumen sea desfavorable en grandes unidades, lo que
repercute generalmente en las pérdidas de calor y en los costes de
fabricación.
El objetivo de la invención es evitar estas
desventajas y proponer un módulo de bomba de calor del tipo
mencionado al principio, en el que las pérdidas del adsorbedor o
desorbedor en las paredes del módulo de bomba de calor se reduzcan
de modo que normalmente en dirección radial se eviten totalmente y
que presente una relación superficie - volumen favorable.
Según la invención, esto se consigue en un
módulo de bomba de calor del tipo mencionado al principio mediante
la parte caracterizadora de la reivindicación independiente.
Mediante las medidas propuestas se consigue que
el adsorbedor o desorbedor calientes no puedan transmitir calor por
radiación a las paredes laterales exteriores del módulo de bomba de
calor. Por consiguiente estas paredes no tienen que ser aisladas,
ya que la temperatura del entorno se sitúa en el nivel (diferencia
de temperatura normalmente menor que 30 K) del evaporador o
condensador.
Según las características de la reivindicación 2
se obtiene la ventaja de que no puede llegar ningún calor por
radiación desde el adsorbedor/desorbedor caliente al
evaporador/condensador frío. Con el calor por radiación se
reduciría la capacidad de condensación del condensador. Por el calor
por radiación, en el evaporador disminuye la posibilidad del
acoplamiento del calor ambiental.
Las características de la reivindicación 3
describen una configuración ventajosa del evaporador/
condensador, que favorece la disposición del evapo-
rador/condensador alrededor del adsorbedor/de-
sorbedor en un montaje no plano. En la condensación en el condensador, el condensado puede acumularse en canales o huecos en distintos niveles, para luego volverse a evaporar en una superficie mayor.
condensador, que favorece la disposición del evapo-
rador/condensador alrededor del adsorbedor/de-
sorbedor en un montaje no plano. En la condensación en el condensador, el condensado puede acumularse en canales o huecos en distintos niveles, para luego volverse a evaporar en una superficie mayor.
Según las características de la reivindicación
4, el adsorbedor/desorbedor y el evaporador/condensador se han
montado aproximadamente de forma rotacionalmente simétrica. Con la
palabra aproximadamente se considera que pueden existir variaciones
respecto a la pura simetría, por ejemplo, por empalmes (tomas,
escapes), formas espirales o similares, o también puede tener
sentido la estructura como polígono (por ejemplo, cuatro o más
intercambiadores planos de calor forman el
evaporador/condensador).
Según las características de la reivindicación 5
se describe una forma ventajosa de la protección frente a
radiación, que se distingue porque no necesita ningún componente
adicional. Aún más, se han incorporado láminas largas al
evaporador/condensador en el lado orientado al adsorbedor/desorbedor
que han sido conformadas de modo que estas láminas evitan una
radiación del adsorbedor/desorbedor hacia el refrigerante almacenado
y al conducto de intercambio de calor. Las láminas disponen de un
así llamado rendimiento del nervio, que significa que la longitud
creciente de las láminas o nervios rebajan la corriente de calor.
Por consiguiente, si la lámina es suficientemente larga, entonces
tiene lugar todavía menos corriente de calor desde el nervio que
aloja la radiación de calor al conducto de intercambio de calor.
Según la reivindicación 6, la protección frente
a la radiación consiste en múltiples placas dispuestas oblicuamente,
lo que tiene como consecuencia que el vapor del refrigerante fluya
de manera uniforme desde el desorbedor al condensador a través de
la protección frente a radiación y viceversa desde el evaporador
hasta el absorbedor.
Aunque según la reivindicación 6 las placas
están dispuestas preferentemente unas sobre otras, según la
reivindicación 7 están dispuestas preferentemente en disposición
circular.
Según las características de la reivindicación 8
se tiene el mismo efecto que con la reivindicación 6, aunque se
consigue con estructura simétricamente rotacional.
Las características de la reivindicación 9
describen una nueva forma de realización ventajosa de protección
frente a la radiación que se distingue porque no puede pasar ninguna
radiación a través de la protección frente a radiaciones, por
ejemplo, al contrario que con placas planas paralelas. Si la punta
está hacia arriba, o sea la abertura hacia abajo, no se puede
acumular condensado en el interior del pliegue, por ejemplo, en
estado de reposo.
Según las características de la reivindicación
10 se tiene el mismo efecto, aunque se consigue con estructura
rotacionalmente simétrica.
Según las características de la reivindicación
11 puede conseguirse que durante la adsorción pueda llegar vapor de
refrigerante a través de la protección frente a radiación desde el
evaporador al adsorbedor. Las perforaciones deben ser, sin embargo,
pequeñas para que con la desorción llegue muy poca radiación de
calor a través de las perforaciones.
Según las características de la reivindicación
12 se genera la ventaja de que se minimiza la radiación de calor
del adsorbedor/desorbedor caliente a través de paredes exteriores
que no limitan con el evaporador/condensador.
Las características de la reivindicación 13
generan la ventaja de que mucha radiación de calor de la protección
frente a radiación es reflejada en lo posible de nuevo hacia el
desorbedor o adsorbedor. Con ello se calienta menos la protección
frente al calor y a su vez emite menos radiación de calor al
condenador o evaporador.
A continuación se explican ejemplos de
realización de la invención en conexión con los dibujos de las fig.
1 a 3. Se muestra:
Fig. 1: un módulo de bomba de calor
según la invención con dos variantes de la protección frente a la
radiación según la invención,
Fig. 2: un módulo de bomba de calor
según la invención con dos variantes adicionales de la protección
frente a la radiación según la invención, y
Fig. 3: un módulo de bomba de calor
según la invención de otra variante de la protección frente a la
radiación según la invención.
Un módulo de bomba de calor 1 para una bomba de
calor de adsorción según la fig. 1 consiste en un
adsorbedor/desorbedor 2 y un evaporador/conden-
sador 3 en una caja común estanca 4. El adsorbedor/
desorbedor 2 está dispuesto en posición central entre el evaporador/condensador 3. El evaporador/conden-
sador 3 está compuesto por conductos 6, sobre los cuales se han dispuesto láminas 12 con pliegues 13. Las láminas 12 con los pliegues 13 forman nervios 14. Entre el adsorbedor/desorbedor 2 y el evaporador/condensador 3 se encuentra en el lado izquierdo una protección frente a radiación 5, que al menos evita en gran parte una unión óptica directa entre el adsorbedor/desorbedor 2 y el evaporador/condensador 3. La estructura puede ser rotacionalmente simétrica (por ejemplo adsorbedor/desorbedor 2 cilíndrico y evaporador/condensador 3 en forma de un cuerpo cilíndrico hueco) o multicapa (por ejemplo adsorbedor/desorbedor 2 rectangular y evaporador/condensador 3 con forma de cuatro cuerpos planos). En el lado derecho se puede observar un evaporador/condensador 3 con láminas largas 13' entre el adsorbedor/desorbedor 2 y el evaporador/condensador 3. Las láminas 13' se solapan en dirección radial. Entre la pared inferior de la caja 20 y el adsorbedor/desorbedor 2 se encuentra una protección adicional frente a la radiación 19.
sador 3 en una caja común estanca 4. El adsorbedor/
desorbedor 2 está dispuesto en posición central entre el evaporador/condensador 3. El evaporador/conden-
sador 3 está compuesto por conductos 6, sobre los cuales se han dispuesto láminas 12 con pliegues 13. Las láminas 12 con los pliegues 13 forman nervios 14. Entre el adsorbedor/desorbedor 2 y el evaporador/condensador 3 se encuentra en el lado izquierdo una protección frente a radiación 5, que al menos evita en gran parte una unión óptica directa entre el adsorbedor/desorbedor 2 y el evaporador/condensador 3. La estructura puede ser rotacionalmente simétrica (por ejemplo adsorbedor/desorbedor 2 cilíndrico y evaporador/condensador 3 en forma de un cuerpo cilíndrico hueco) o multicapa (por ejemplo adsorbedor/desorbedor 2 rectangular y evaporador/condensador 3 con forma de cuatro cuerpos planos). En el lado derecho se puede observar un evaporador/condensador 3 con láminas largas 13' entre el adsorbedor/desorbedor 2 y el evaporador/condensador 3. Las láminas 13' se solapan en dirección radial. Entre la pared inferior de la caja 20 y el adsorbedor/desorbedor 2 se encuentra una protección adicional frente a la radiación 19.
El módulo de bomba de calor 1 puede trabajar
desorbiendo o adsorbiendo. A continuación, se describe la desorción:
el medio de transporte de calor caliente fluye en el desorbedor 2,
que a continuación se satura de agua con el refrigerante. El calor
conducido provoca que el agua sea desorbida y abandone el desorbedor
2. El vapor de agua así formado se condensa en el condensador 3 y
con ello entrega calor a un sistema de conducción de salmuera. La
radiación de calor del desorbedor 2 caliente, que radia
lateralmente, es captada por la protección frente a radiación 5.
Según la representación izquierda la radiación de calor es captada
por la protección frente a la radiación. Según la representación
derecha, la radiación de calor es captada por las láminas 13'. Su
forma evita que la radiación pueda llegar directamente al conducto
6. Por la longitud de las láminas, la conducción de calor hacia el
conducto 6 es escasa. La radiación de calor del desorbedor 2 hacia
la pared de la caja 20 es captada por la protección frente a
radiación 19.
En caso de adsorción, en primer lugar el
adsorbedor 2 está relativamente seco. Se alimenta calor ambiental
al evaporador 3. Aquí se evapora agua, que se encuentra alrededor
del evaporador 3. El vapor de agua así generado llega al adsorbedor
2, con lo que el adsorbedor 2 se calienta. Este calor introduce al
adsorbedor 2 en un ciclo adsorbedor-desorbedor. Con
la adsorción el adsorbedor se calienta; está siempre más caliente
que el evaporador. La protección frente a radiación 5 o 13' evita
que el calor en forma de radiación llegue de nuevo desde el
adsorbedor al evaporador. La protección frente a radiación 19 evita
la radiación de calor del adsorbedor 2 a la pared de la caja
20.
En la fig. 2 se puede observar un módulo de
bomba de calor 1 con dos variantes adicionales de la protección
frente a radiación. La protección frente a radiación 15 está
compuesta por múltiples placas 17 dispuestas unas sobre otras, que
se solapan radialmente. La protección frente a radiación 16 está
compuesta por múltiples chapas angulares 18 dispuestas unas sobre
otras, que se solapan radialmente.
Tanto con la protección frente a radiación 15
como también 16, la protección frente a radiación puede ser
atravesada mejor por la corriente de vapor de refrigerante -en
comparación con la protección frente a radiación 5- mientras la
radiación de calor sea limitada.
La fig. 3 muestra una variante adicional de una
protección frente a radiación según la invención, compuesta por
múltiples placas 21, que están dispuestas de modo circular alrededor
del adsorbedor/de-
sorbedor 2.
sorbedor 2.
Claims (13)
1. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción, compuesto por un adsorbedor/desorbedor
(2) y un evaporador/condensador (3) en una caja (4) común estanca,
caracterizado porque el adsorbedor/desorbedor (2) está
situado en posición central dentro del evaporador/condensador
(3).
2. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 1,
caracterizado porque entre adsorbedor/desorbedor (2) y
evaporador/condensador (3) se encuentra una protección frente a
radiación (5, 13', 15, 16) que al menos evita en su mayor parte una
conexión óptica directa entre el adsorbedor/desorbedor (2) y el
evaporador/condensador (3).
3. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 1 ó 2,
caracterizado porque el evaporador/condensador (3) dispone de
láminas (12) que presentan pliegues (13, 13'), que forman huecos o
canales (14) abiertos hacia arriba.
4. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 1 a
3, caracterizado porque adsorbedor/desorbedor (2) y
evaporador/condensador (3) están montados al menos aproximadamente
de forma rotacionalmente simétrica.
5. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 3,
caracterizado porque las láminas (13') del
evaporador/condensador (3) del lado orientado al
adsorbedor/desorbedor (2) tienen al menos 20mm de largo y están
formadas de tal modo que se solapan radialmente en zonas
parciales.
6. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 2 a
5, caracterizado porque la protección frente a radiación (15)
está compuesta por múltiples placas (17) dispuestas oblicuamente,
que se solapan radialmente en zonas parciales.
7. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 2 a
5, caracterizado porque la protección frente a radiación (5,
13', 15, 16) está compuesta por múltiples placas (21) dispuestas
oblicuamente, que se solapan axialmente en zonas parciales.
8. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 2 a
6, caracterizado porque la protección frente a radiación (5,
13', 15, 16) está compuesta por múltiples envolturas troncocónicas,
que se solapan radialmente en zonas parciales.
9. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 2 a
7, caracterizado porque la protección frente a radiación (16)
está compuesta por múltiples chapas angulares (18) abiertas hacia
abajo, que se solapan radialmente en zonas parciales.
10. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según la reivindicación 9,
caracterizado porque las chapas angulares (18) abiertas
hacia abajo forman preferentemente anillos, que están dispuestos
alrededor del adsorbedor/desorbedor (2).
11. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 2 a
10, caracterizado porque la protección frente a radiación (5,
13', 15, 16) está perforada, presentando las perforaciones
preferentemente un diámetro de 1 mm como máximo.
12. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 1 a
11, caracterizado porque entre adsorbedor/desorbedor (2) y al
menos una de las paredes de la caja (20) o partes de esta pared de
la caja (20) que no limitan con el evaporador/condensador (3) se
encuentra una protección frente a radiación (19) que al menos evita
en su mayor parte una conexión óptica directa entre el
adsorbedor/desorbedor (2) y esta pared de la caja (20).
13. Módulo de bomba de calor (1) para una
bomba de calor de adsorción según una de las reivindicaciones 2 a
12, caracterizado porque la protección frente a radiación (5,
13', 15, 16, 19) presenta un alto grado de reflexión en el lado
orientado al adsorbedor/desorbedor (2).
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2002
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