ES2568643T3 - Sistema de bombas de calor - Google Patents

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Abstract

Instalación de bombas de calor con justamente un circuito (9) de fuentes de calor ambiental con un agua salina, en el cual están integradas como fuente de calor varias fuentes de calor ambiental (1, 2, 3, 8), caracterizada por que evaporadores (14) dispuestos en paralelo de al menos dos circuitos (11) de agente frigorífico de bombas de calor (6) constructivamente separadas unas de otras están conectados con el un circuito (9) de fuentes de calor ambiental, por que fuentes de calor ambiental individuales (1, 2, 3, 8) pueden ser desactivadas mediante válvulas de conmutación o válvulas de desconexión (12), por que en bombas de calor (6), en las cuales no existe demanda de calor ninguna, el agua salina fluye a través de los correspondientes evaporadores (14) sin con ello ceder calor, y por que en el circuito (9) de fuentes de calor ambiental se encuentra justamente una bomba de circulación (13).

Description

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DESCRIPCION
Sistema de bombas de calor
Segun el estado de la tecnica en la tecnica de las bombas de calor un circuito de agente frigorlfico de una bomba de calor mediante un circuito de fuentes de calor ambiental es conectado con una o varias fuentes de calor ambiental.
Si una bomba de calor es hecha funcionar en conexion con varias unidades de vivienda, el circuito de agente frigorlfico de la bomba de calor se encuentra por regla general en el sotano; las unidades de vivienda son entonces abastecidas de calor mediante el conducto de salida y el conducto de retorno de un circuito de calefaccion as! como el conducto de agua para uso domestico. En el recorrido desde la bomba de calor al consumidor (cuerpo caliente y / o punto de toma de agua para uso domestico) se producen por lo tanto perdidas de calor.
El documento DE 20 2009 007 774 U1 muestra una bomba de calor, que puede ser conectada simultaneamente con varias fuentes de calor. Segun la temperatura de las fuentes puede por lo tanto ser aprovechado el calor optimizado.
El documento CH 236 721 muestra una instalacion de bombas de calor con varios circuitos de bomba de calor, en los cuales los evaporadores y condensadores estan conectados respectivamente en series. El evaporador atravesado en primer lugar segun la tecnica de fluidos en el lado de la fuente de calor esta conectado mediante su circuito de bomba de calor con el condensador atravesado en ultimo lugar en el lado del medio a calentar. El evaporador atravesado en ultimo lugar segun la tecnica de fluidos en el lado de la fuente de calor esta conectado mediante su circuito de bomba de calor con el condensador atravesado en primer lugar en el lado del medio a calentar. De este modo es posible mediante una instalacion de bombas de calor obtener una diferencia de temperatura en el medio a calentar mayor que en una bomba de calor de una sola etapa. Es desventajoso sin embargo que de este modo tambien en el lado de la fuente de calor es necesaria una correspondiente diferencia de temperatura, de manera que la temperatura minima de entrada de la fuente de calor forzosamente es relativamente alta.
El documento JP 2006292313 muestra una instalacion de bomba de calor segun el preambulo de la reivindicacion 1 con varias bombas de calor constructivamente separadas unas de otras, que sirven para la climatizacion. El calor de espacios puede ser transmitido mediante bombas de calor asignadas a este o respectivamente a estos espacios a un circuito comun disipador de calor ambiental y disipadores de calor comunes.
El objeto del invento es calentar mediante una bomba de calor varias unidades de vivienda con perdidas de calor lo mas pequenas posible.
Esto es solucionado segun el invento de acuerdo con las caracterlsticas de la reivindicacion independiente 1 por que en una instalacion de bomba de calor con justamente un circuito de fuentes de calor ambiental, en el cual esta integrada como fuente de calor al menos una fuente de calor ambiental, evaporadores de al menos dos circuitos de agente frigorlfico de bombas de calor constructivamente separadas unas de otras estan conectados en paralelo con el un circuito de fuentes de calor ambiental. Esto ofrece la ventaja de que el circuito de fuentes de calor ambiental puede ser llevado casi libre de perdidas a las unidades de vivienda individuales y alli solo ante el lugar en el punto de la necesidad de calor el calor ambiental es elevado a un nivel mas alto. No es necesario - al contrario que en un circuito de calefaccion - un aislamiento del circuito de fuentes de calor en el recorrido hacia las unidades de vivienda individuales. Se evitan de este modo perdidas por transporte de calor en sitios en los cuales no existe ninguna necesidad de calor, puesto que por ejemplo los vecinos tienen diferentes costumbres de calefaccion.
Configuraciones ventajosas del invento resultan por las caracteristicas de las reivindicaciones 2 a 6. Asi en el caso de las fuentes de calor ambiental puede tratarse de intercambiadores de calor de aire-agua salina, sondas de tierra, un absorbedor solar, intercambiadores de calor de aire de salida y / o cisternas de agua de lluvia con intercambiadores de calor. Puesto que existen varias fuentes de calor ambiental, pueden estas ser desactivadas mediante valvulas de conmutacion o valvulas de desconexion. Ademas con el circuito de fuentes de calor ambiental puede estar conectado un acumulador de calor de baja temperatura para la absorcion de calor ambiental. Para cubrir una necesidad de calor elevada bombas de calor individuales pueden ser apoyadas por un aparato de calefaccion adicional conectado en paralelo o en serie. El aparato de calefaccion y la bomba de calor pueden ser unidos constructivamente el uno con la otra.
La reivindicacion 7 protege un edificio con una correspondiente instalacion de bombas de calor.
La Figura 1 muestra un edificio con una instalacion de bombas de calor con justamente un circuito 9 de fuentes de calor ambiental, que mediante un conducto de salida y conducto de retorno 5 esta conectado con los evaporadores 14 de cuatro bombas de calor 6 y en el cual circula agua salina. El circuito 9 de fuentes de calor ambiental, en el cual se encuentra una bomba de circulation 13, esta ademas conectado con dos intercambiadores de calor de aire-agua salina 3, una sonda de tierra 2, un absorbedor solar 8 y una cisterna de agua de lluvia con intercambiador de calor 1, pudiendo ser desactivada cada una de estas fuentes de calor ambiental mediante una valvula de desconexion 12. Alternativamente tambien podria ser tomada la funcion de las valvulas de desconexion 12 por valvulas de conmutacion, las cuales conducen el circuito de agua salina o a traves de la correspondiente fuente de calor ambiental o junto a ella. Tambien segun el invento pueden emplearse otras fuentes de calor como por ejemplo un intercambiador de calor de aire de salida.
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Las cuatro bombas de calor 6 disponen en cada caso de un circuito de agente frigorlfico 11 con un evaporador 14, un compresor 15, un condensador 16 as! como una valvula de expansion 17. El condensador 16 esta conectado con un circuito de calefaccion 7 a traves de una bomba de calefaccion 4. Una disposicion opcional de agua de uso domestico es posible segun el invento, sin embargo en las Figuras no esta representada expllcitamente.
Con las bombas de calor individuales 6 estan conectadas regulaciones 10, estas regulaciones 10 estan a su vez conectadas unas con otras y con las valvulas de desconexion 12 as! como con la bomba de circulacion 13 del circuito 9 de fuentes de calor ambiental mediante conductos de datos 18. En la Figura no estan representadas todas las conexiones de datos.
Si en al menos una unidad de vivienda con bomba de calor 6 separada existe una demanda de calor, la correspondiente regulation 10 pone en marcha la bomba de circulacion 13 del circuito 9 de fuentes de calor ambiental. Por lo menos una valvula de desconexion 12 de una fuente de calor ambiental se abre, de manera que se absorbe calor ambiental en el circuito 9 de fuentes de calor ambiental. El agua salina calentada del circuito 9 de fuentes de calor ambiental fluye hacia los evaporadores 14 de las bombas de calor 6 dispuestos en paralelo. En las bombas de calor 6, en las cuales se solicita una demanda de calor, se transfiere calor ambiental en el evaporador 14 al correspondiente circuito frigorlfico 11. El fluido as! calentado del circuito de agente frigorlfico 11 es comprimido en el correspondiente compresor 15, con ello calentado de nuevo y conducido hacia el correspondiente condensador 16, donde se transfiere calor al correspondiente circuito de calefaccion 7. El agente frigorlfico enfriado es expandido en la valvula de expansion 17 y con ello enfriado, de manera que de nuevo puede absorber calor en el evaporador 14.
En las unidades de vivienda con bomba de calor 6 separada en las cuales no existe demanda de calor ninguna, el agua salina fluye a traves de los correspondientes evaporadores 14 sin con ello ceder calor.
Las fuentes de calor ambiental pueden alternativamente o en comun ser hechas funcionar en serie o en paralelo. Aqul en caso de muy diferentes temperaturas de las fuentes de calor ambiental debe prestarse atencion a que de nuevo no se descargue calor desde una fuente de calor ambiental a traves otra fuente de calor ambiental.
Mientras que segun el estado de la tecnica usualmente la carga de base es cubierta con gas, petroleo o corriente y solo es apoyada regenerativamente en caso deseado o disponible, segun el presente invento la carga de base es cubierta de preferencia regenerativamente y solo en caso de ser necesario es calentada con gas, petroleo o corriente.
La Figura 2 se diferencia de la Figura 1 en que las bombas de calor 6 son apoyadas por aparatos de calefaccion adicionales 19; en el caso de estos puede tratarse por ejemplo de aparatos de potencia calorlfica de gas natural convencionales. Las bombas de calor 6 pueden aqul precalentar el agua de calefaccion, que luego es calentada de nuevo en los aparatos de calefaccion adicionales 19 conectados en serie. Ademas en paralelo con el circuito de calefaccion 7 se encuentra una valvula de corriente de sobreintensidad 20. Alternativamente los aparatos de calefaccion adicionales tambien podrlan ser conectados en paralelo a las bombas de calor 6.
Segun la potencia de calefaccion necesaria la bomba de calor 6 puede ser hecha funcionar monovalente (es decir sin generadores de calor adicionales) o bivalente (es decir, con aparato de calefaccion adicional 19). En el funcionamiento monovalente la unidad de vivienda es abastecida solo por la bomba de calor 6 con calor de calefaccion y agua caliente. Si la potencia de calefaccion exigida es mayor que la potencia de calefaccion de la bomba de calor 6, la bomba de calor es hecha funcionar bivalente. Aqul se diferencia funcionamiento bivalente-alternativo y bivalente-en paralelo.
En el funcionamiento bivalente-alternativo la bomba de calor 6 cubre sola las demandas de calor de la vivienda hasta una temperatura exterior definida. Por debajo de esta temperatura exterior el aparato de calefaccion adicional 19 cubre solo las demandas de calor.
En el funcionamiento bivalente-en paralelo la bomba de calor 6 cubre sola la potencia de calefaccion demandada hasta una temperatura exterior definida. Por debajo de esta temperatura exterior el aparato de calefaccion adicional 19 es conectado, para abastecer ambos generadores de calor la unidad de vivienda en paralelo con calor de calefaccion. Es valido que cuanto mas baja es la temperatura exterior, tanto mayor es la parte del aparato de calefaccion adicional 19 en el calor de calefaccion total. En el caso del empleo de un intercambiador de calor 3 de aire-agua salina a partir de una temperatura exterior minima definida el aparato de calefaccion adicional 19 abastece solo la unidad de vivienda con calor de calefaccion, puesto que economicamente no se puede absorber ningun calor del aire exterior.
Puesto que la temperatura del circuito 9 de fuentes de calor ambiental, que absorbe el calor ambiental, en el caso del empleo de un intercambiador de calor 3 de aire-agua salina siempre esta situada 1 o 2 Kelvin por debajo de la temperatura del aire exterior, el conducto de salida y el conducto de retorno 5 que conducen el agua salina en la colocation en la casa deberian ser aislados impermeables al vapor con material de aislamiento de celulas cerradas de alta resistencia a la difusion de vapor de agua (por ejemplo nombre comercial Armaflex), para que no se condense ninguna humedad del aire en los conductos frios. Un aislamiento termico de los conductores del circuito 9 de fuentes de calor ambiental es por el contrario no necesario, puesto que el circuito 9 de fuentes de calor ambiental en la casa no cede calor ninguno, sino mas bien debido al nivel de temperaturas predominante del muro y de los locales absorbe calor y el calor absorbido del conducto de salida puede ser aprovechado en las bombas de calor 6. El conducto de retorno del circuito 9 de fuentes de calor ambiental absorbe asimismo calor del muro y de los locales. Este calor absorbido reduce la diferencia de temperatura que esta a disposicion en el intercambiador de calor ambiental y deberia por eso ser reducido.
Tambien en la utilizacion de las otras fuentes de calor ambiental la temperatura del circuito 9 de fuentes de calor ambiental es baja de manera que por fuera de la casa no es necesario un aislamiento y en la casa asimismo no se da ninguna necesidad forzosa, en tanto que se evite la condensacion de humedad del aire en los conductos. En la colocacion en el muro debe partirse por eso de que no tenga lugar condensacion ninguna en los conductos.
5 Opcionalmente puede ser unido un acumulador de calor de baja temperatura para la acumulacion de calor ambiental
en el circuito 9 de fuentes de calor ambiental. Si el acumulador de calor de baja temperatura esta integrado en la instalacion, en el caso en que no se necesite calor ninguno, pero exista calor ambiental (por ejemplo radiacion solar), este calor puede ser acumulado intercaladamente.
La bomba de calor 6 puede estar integrada en una caja suspendida en la pared, para exigir sitio lo mas pequeno 10 posible en las unidades de vivienda. Aqul la bomba de calor 6 puede ser instalada delante o detras de un aparato de
calefaccion de pared, con el que forma una unidad compuesta. El aparato, que esta fijado directamente en la pared, dispone entonces de conexiones para el otro aparato. Por regla general la bomba de calor 6 es realizada al mismo tiempo como consola de conexion para el aparato de calefaccion adicional 19, para que un aparato de calefaccion usual en el comercio pueda ser fijado sobre la bomba de calor 6.

Claims (5)

  1. 10
  2. 2.
    15 3.
  3. 4.
    20 5.
  4. 6.
    25
  5. 7.
    30
    REIVINDICACIONES
    Instalacion de bombas de calor con justamente un circuito (9) de fuentes de calor ambiental con un agua salina, en el cual estan integradas como fuente de calor varias fuentes de calor ambiental (1, 2, 3, 8),
    caracterizada por que evaporadores (14) dispuestos en paralelo de al menos dos circuitos (11) de agente frigorlfico de bombas de calor (6) constructivamente separadas unas de otras estan conectados con el un circuito (9) de fuentes de calor ambiental, por que fuentes de calor ambiental individuales (1,2, 3, 8) pueden ser desactivadas mediante valvulas de conmutacion o valvulas de desconexion (12), por que en bombas de calor (6), en las cuales no existe demanda de calor ninguna, el agua salina fluye a traves de los correspondientes evaporadores (14) sin con ello ceder calor, y por que en el circuito (9) de fuentes de calor ambiental se encuentra justamente una bomba de circulacion (13).
    Instalacion de bombas de calor segun la reivindicacion 1, caracterizada por que como fuente de calor ambiental se emplean al menos un intercambiador de calor de aire-agua salina (3), una sonda de tierra (2), un absorbedor solar (8), un intercambiador de calor de aire de salida y / o una cisterna de agua de lluvia con intercambiador de calor (1).
    Instalacion de bombas de calor segun una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada por que un acumulador de calor de baja temperatura esta conectado con el circuito (9) de fuentes de calor ambiental.
    Instalacion de bombas de calor segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que al menos a una bomba de calor (6) esta dispuesto conectable en paralelo o en serie un aparato de calefaccion adicional (19) para el calentamiento de un circuito de calefaccion (7) y / o de agua de uso domestico.
    Instalacion de bombas de calor segun la reivindicacion 4, caracterizada por que la bomba de calor (6) y el aparato de calefaccion adicional (19) son conectados la una con el otro, comprendiendo el un aparato conexiones para la fijacion y el abastecimiento electrico, hidraulico y en forma de gas del otro aparato.
    Instalacion de bombas de calor segun una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que con las bombas de calor individuales (6) estan conectadas regulaciones (10), estando estas regulaciones (10) conectadas a su vez mediante conductos de datos (18) con la bomba de circulacion (13) as! como con las valvulas de conmutacion o valvulas de desconexion (12) del circuito (9) de fuentes de calor ambiental.
    Edificio con varias unidades de vivienda separadas unas de otras y con una instalacion de bombas de calor segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que las bombas de calor (6) separadas unas de otras estan instaladas en diferentes unidades de vivienda y mediante el circuito comun (9) de agua salina estan conectadas con varias fuentes distintas de calor ambiental (1, 2, 3, 8).
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