ES2646513T3 - Control de la presión y climatización de un edificio de varias plantas - Google Patents

Control de la presión y climatización de un edificio de varias plantas Download PDF

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ES2646513T3 ES12803997.1T ES12803997T ES2646513T3 ES 2646513 T3 ES2646513 T3 ES 2646513T3 ES 12803997 T ES12803997 T ES 12803997T ES 2646513 T3 ES2646513 T3 ES 2646513T3
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Abstract

Un sistema para el control de la presión y la climatización de un edificio de varias plantas, así como también para el aire de renovación en apartamentos (13), que comprende una escalera (6) que está presurizada y que está conectada en cada planta de la escalera a uno o más apartamentos (13), en los cuales entra el aire de renovación desde la escalera (6) presurizada, por medio de lo cual un sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 5, 23, 25), que comprende una unidad de enfriamiento (23) y una unidad de calentamiento (4), se dispone en la parte superior de la escalera (6), que está en conexión en su lado de entrada al menos con un espacio externo (12) fuera del edificio, y que está en conexión en su lado de salida al menos con las diferentes plantas de la escalera (6) a través de uno o más conductos verticales (7), preferentemente por medio de difusores de ventilación (22), para controlar la temperatura de la escalera (6), es decir, para mantener la temperatura a una temperatura preestablecida por medio de un suministro de aire que sale desde el conducto vertical (7), mediante el cual la temperatura de la escalera (6) permanece a dicha temperatura preestablecida, por medio del suministro de aire que sale desde el conducto vertical (7) y por medio del aire de entrada, donde al menos la temperatura se controla mediante dicho sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 5, 23, 25) o mediante su unidad de enfriamiento (23) mencionada, y mediante el cual dicha temperatura preestablecida de la escalera (6) es menor que la temperatura del apartamento (13) cuando se calienta y/o enfría el aire de entrada mediante el sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 5, 23, 25), caracterizado por que la tasa preestablecida de presión diferencial ΔP entre la presión de la escalera Pk y la presión absoluta Pu del espacio externo (12) se selecciona al menos de aproximadamente 1 mbar, cuando el número de plantas está entre 3 y 10, y de aproximadamente 1.5 mbar, cuando el número de plantas está entre 11 y 20, y por que la temperatura diferencial entre los apartamentos (13) y la escalera (6) se logra con un calentamiento de cada apartamento mediante un calentamiento por radiador del apartamento (13).

Description

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DESCRIPCION
Control de la presion y climatizacion de un edificio de varias plantas
La presente invencion se refiere a un sistema para el control de la presion y la climatizacion de un edificio de varias plantas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1.
La publicacion DE 202 05 014 U1 se considera que es la tecnica anterior mas relacionada con el contenido de la reivindicacion 1 y expone un sistema para el control de la presion y la climatizacion de un edificio de varias plantas, asf como tambien para el aire de renovacion en apartamentos, que comprende una escalera que esta presurizada y que esta conectada en cada planta de la escalera a uno o mas apartamentos, en los cuales el aire de renovacion entra desde la escalera presurizada, por medio de lo cual un sistema intercambiador de calor, que comprende una unidad de enfriamiento y una unidad intercambiadora de calor, se dispone en la parte superior de la escalera, que esta en conexion en su lado de entrada al menos con un espacio externo fuera del edificio, y que esta en conexion en su lado de salida al menos con las diferentes plantas de la escalera a traves de uno o mas conductos verticales, preferentemente por medio de difusores de ventilacion, para controlar la temperatura de la escalera, es decir, para mantener la temperatura a una temperatura preestablecida por medio de un suministro de aire que sale desde el conducto vertical, mediante el cual la temperatura de la escalera permanece a dicha temperatura preestablecida, por medio del suministro de aire que sale desde el conducto vertical y por medio del aire de entrada, donde al menos la temperatura se controla mediante dicho sistema intercambiador de calor o mediante su unidad de enfriamiento mencionada, y mediante el cual dicha temperatura preestablecida de la escalera es menor que la temperatura del apartamento tanto cuando se calienta y/o enfna el aire de entrada mediante el sistema intercambiador de calor como mediante dicha unidad de enfriamiento del aire de entrada. Otras publicaciones que merecen la pena exponer en relacion con el contenido del preambulo de la reivindicacion 1 son WO 2007075161 A1, US 2011/146582 A1, US 6 321 687 B1, EP 2 314 944 A2, DE 198 56 193 A1 y la solicitud de patente anterior del solicitante FI 20011248 que expone una tecnica anterior general.
Cuando la temperatura del aire ambiente es menor que la temperatura de un apartamento, una presion diferencial de elevacion, que depende de la temperatura diferencial que se desarrolla dentro de los canales de salida de aire, y que hace disminuir la presion dentro del apartamento, donde la presion diferencial de elevacion tambien depende de la altura del canal de escape de aire, mediante lo cual hay una presion absoluta menor dentro de los canales de escape de los apartamentos de las plantas mas bajas que dentro de los canales de escape de los apartamentos de las plantas mas altas. La situacion es la misma cuando se utiliza un ventilador de techo.
Los canales de ventilacion provocan la presion diferencial de elevacion, que provoca una presion negativa en el apartamento, por medio de lo cual el aire de renovacion entra en el apartamento directamente desde el exterior a traves de las valvulas de entrada de aire instaladas en el apartamento.
Ademas, el aire de renovacion entra en el apartamento a traves de las ranuras de las ventanas y la puerta del balcon, desde la escalera a traves de la puerta del apartamento y de las ranuras del correo, asf como tambien a traves de las puertas del apartamento y el balcon cuando estas se abren. El aire de renovacion tambien entrara en el apartamento cuando se mantienen las ventanas y la puerta del balcon abiertas con el proposito de ventilarlo.
De este modo con el aire de renovacion, en particular en areas urbanas, el aire contaminado que contiene impurezas, tales como polvo y humos de los escapes de los automoviles, puede entrar en el apartamento afectado. La situacion es peor en los niveles mas bajos. Esto provoca problemas o insatisfaccion entre los residentes.
Un objeto de la presente invencion es el control de la presion y la climatizacion de un edificio de varias plantas.
El objeto se logra mediante un sistema para el control de la presion y la climatizacion de un edificio de varias plantas de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1 y que comprende en general unas caractensticas tal como se definen mediante la parte de caracterizacion de la reivindicacion 1, donde las caractensticas preferidas adicionales se definen en las reivindicaciones dependientes 2 a 4.
Otro aspecto de la presente invencion es impedir que el aire contaminado entre en los apartamentos. Este objeto se logra de modo tal que el aire de renovacion que se pasa a los apartamentos se tome desde el tejado, donde el aire esta mas limpio que mas abajo, y se crea una sobrepresion en los apartamentos, que impide que el aire ambiente contaminado entre en los apartamentos, no obstante, se evita una sobrepresion demasiado alta en los apartamentos de modo que no se produzcan unas perdidas por fugas de calor innecesariamente altas debido a que se mantiene abierta la puerta del balcon. Asimismo, una sobrepresion demasiado alta en la escalera provoca a traves de la puerta principal, cuando se abre la misma, unas perdidas de calor innecesariamente altas. Una sobrepresion innecesariamente alta puede provocar a traves de las valvulas unas corrientes de chorro perjudiciales (corrientes de aire) y danos auditivos, asf como tambien problemas en las fuerzas sobre las puertas cuando estas se abren o cierran. Ademas, desde la perspectiva de la energfa requerida por el ventilador, es preferible evitar unas sobrepresiones demasiado altas. El flujo de aire que llega a la escalera se calienta mediante un intercambiador de calor hasta una cierta temperatura, mediante lo cual el aire caliente de la escalera puede calentar tambien los
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apartamentos, mediante lo cual se necesita menos calentamiento por radiadores. Es importante que el aire de la escalera este lo suficientemente caliente, como para que el aire fno que entre en el apartamento no provoque una corriente de aire. Cuando la temperatura del aire ambiente es lo suficientemente alta, se proporciona una oportunidad de dejar completamente desactivado el calentamiento por radiadores, debido a que en ese caso es posible calentar el aire de la escalera y el aire del apartamento mediante el intercambiador de calor hasta la suficiente temperatura. Ademas, es esencial para la presente invencion, que las ventanas, puerta del balcon y la puerta principal sean hermeticas, de modo que no se produzcan fugas de calor innecesarias a traves de estos. Estas fugas tambien aumentanan innecesariamente la presion requerida de la soplante.
La presente invencion se describe con mas detalle a continuacion haciendo referencia a los dibujos anexos, donde:
La figura de la FIG. 1 presenta de manera esquematica las partes superior e inferior de un edificio de varias plantas.
La figura de la FIG. 2 presenta la parte superior del edificio de varias plantas con un sistema de recuperacion de calor para un aire de escape.
La figura de la FIG. 3 presenta una solucion para esconder/enmascarar un conducto vertical que se debe ubicar en la escalera.
En un atico 1 del edificio se coloca un sistema de intercambiador de calor del aire de escape 2, 3, 4, 5, 23, 25 que comprende un conducto de entrada de aire 2, un ventilador 3, una unidad de calentamiento 4, una unidad de enfriamiento 23 y un conducto de salida, asf como tambien un filtro de aire 5, si es necesario.
Las valvulas de suministro de aire en los apartamentos estan cerradas.
El ventilador 3 genera una presion diferencial, mediante la cual el aire entrante fluye a traves del conducto de entrada 2, al ventilador 3 y a traves de un conducto vertical 7, que se coloca en una escalera 6, hasta la escalera 6.
Se monta un manometro diferencial 9 en una pared exterior 8, y a traves de esta, de la escalera 6 de una pared exterior 8, que mide la presion diferencial AP de las presiones absolutas Pu y Pk que prevalecen entre el espacio del aire ambiente 12 y la escalera 6. El manometro diferencial 9 se puede sustituir por unos manometros independientes 10 y 11 colocados en la escalera 6 y en la pared exterior 8, respectivamente. La precision del manometro diferencial 9 es mejor.
El aire de renovacion fluye desde la escalera 6 hasta el apartamento 13 a traves de la valvula 16, que se coloca en una pared intermedia 14 y que puede estar provista de un cierre contra incendios, por medio de la presion aumentada Pk en la escalera 6. La valvula 16 tambien puede estar provista de una opcion para controlar el flujo de aire.
En apartamentos 13 mas grandes puede haber dos o mas valvulas 16 que conducen a habitaciones diferentes.
El aire de escape sale del apartamento a traves de los canales de ventilacion 17 debido a la temperatura diferencial de elevacion que se produce en los canales de ventilacion 17 y debido a una sobrepresion generada por el ventilador 3 en la escalera 6 y en el apartamento 13.
Por tanto, la sobrepresion obtenida Ph en el apartamento 13 impide la entrada del aire ambiente desde el espacio exterior 12 directamente en el apartamento 13.
Con el fin de que siempre predomine en el apartamento 13 una presion mas alta Ph que la presion Pu del espacio externo 12, cuando se tienen en cuenta las precisiones de las mediciones, la presion Pk de la escalera 6 debena ser al menos aproximadamente 1 mbar mas alta, cuando el numero de pisos esta entre 3 y 10, y aproximadamente 1.5 mbar mas alta, cuando el numero de pisos esta entre 10 y 20, que la presion absoluta Pu del espacio externo 12. En este caso es posible eliminar la fuerza de elevacion de los canales de ventilacion 17, que disminuye la presion en el apartamento y eliminar la presion practica contra las paredes exteriores 8 provocada por el viento.
Asimismo, se puede definir un valor adecuado de configuracion de la presion diferencial AP de manera experimental o caso por caso.
Hay una razon para mencionar que la presion diferencial de aire entre una presion alta y una presion baja es aproximadamente 70 mbar.
Hay diversas variables que tienen influencia en la presion generada por el ventilador 3, tales como
- la resistencia al flujo provocada por la unidad de calentamiento 4 y posiblemente por el filtro 5, y
- las resistencias al flujo provocadas por el conducto de entrada 2 y por el conducto vertical 7, asf como tambien por los difusores de ventilacion 22,
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- la fuerza de la presion de elevacion, que depende de la temperatura diferencial entre el espacio externo 12 y la escalera 6, y ademas de la altura del conducto vertical 7,
- las variaciones de temperatura en el interior del conducto vertical 7 debido a la temperatura baja del espacio externo 12,
- la presion de elevacion del canal de ventilacion 17 en la planta mas baja, que depende de la temperatura del espacio externo 12 y de la altura del canal de ventilacion 17,
- la apertura de las puertas de los balcones 19 y mantenerlas abiertas,
- la campana extractora,
- la ventilacion de la habitacion de la sauna por apartamento,
- el posible estrangulamiento de las valvulas de control 27 de los canales de ventilacion 17,
- el control de las valvulas de control de aire 16,
- las visitas en el atico, y
- las aperturas de la puerta principal 20.
Debido a estas variables, la presion Pk en la escalera 6 tiende a estar sometida a cambios. Con el fin de mantener la presion diferencial AP, entre las presiones de la escalera 6 y el espacio externo 12, constante, se altera de manera automatica la presion generada por el ventilador 3 de modo que la presion diferencial AP, entre las presiones de la escalera 6 y el espacio externo 12, permanezca constante en un punto de ajuste predeterminado.
Es importante que la presion diferencial AP no sea demasiado grande, porque esto podna provocar flujos de chorro perjudiciales (corriente de aire) en las valvulas e inconvenientes acusticos y problemas relacionados con las fuerzas sobre las puertas de las puertas 19 y 20, cuando estas se abren y cierran. Desde la perspectiva de la energfa necesaria para el ventilador 3, es ventajoso evitar cualquier presion diferencial AP demasiado grande.
La presion diferencial AP preestablecida, que se mide mediante el manometro diferencial 9 o mediante los manometros 10 y 11, controla la presion generada por el ventilador 3 tanto mediante la alteracion de la velocidad de rotacion o mediante estrangulamiento de la presion utilizando una valvula de estrangulamiento automatica, cuando la velocidad de rotacion es constante (no se muestra en las figuras).
Considerando que siempre hay una presion mas alta en la escalera 6 que en el espacio externo 12, es posible impedir que el aire impuro de los niveles bajos entre desde el espacio externo 12 a la escalera 6 a traves de la apertura de la puerta, de la puerta 20, cuando se abre la puerta principal 20.
La razon para hacer las ventanas 18 y las puertas de los balcones, asf como tambien la puerta principal 20, hermeticas, es impedir una sobrepresion en el apartamento 13 y para impedir fugas de calor provocadas por la sobrepresion.
Con el fin de generar una cierta temperatura, por ejemplo, +20 °C, en la escalera 6, con el objeto de impedir la corriente de aire en el apartamento 13, se coloca un sensor termico 21 en la escalera 6, que controla el funcionamiento del intercambiador de calor 3, de modo que trate de mantener la temperatura de la escalera 6 en el valor predefinido. Para temperaturas mas altas del espacio externo 12, se puede cerrar totalmente el calentamiento por radiadores cuando sea necesario, debido a que el intercambiador de calor 3 puede elevar lo suficiente la temperatura de la escalera 6.
Hay una particularidad de interes, al utilizar la presente invencion, la energfa termica de la escalera 6 se puede utilizar para el calentamiento del apartamento 13.
En la solucion de acuerdo con la figura de la FIG. 2 se utiliza el sistema intercambiador de calor 2, 3, 4, 5, 23, 25 que comprende la unidad de calentamiento 4 y la unidad de enfriamiento 23. En este caso, los canales de ventilacion 17 estan provistos de compuertas de cierre 28, de modo que cuando se produce un incendio en cualquiera de los apartamentos 13, un detector de humo (no se muestra en las figuras) en el canal de ventilacion 17 del apartamento en cuestion cierra la compuerta de cierre 28, mediante lo cual se impedira el acceso del fuego por medio de la caja de montaje 24 a los demas apartamentos. En este caso tambien es posible recibir informacion sobre en cual de los apartamentos esta el incendio.
Con el fin de recibir un suministro de aire en la escalera 6 distribuido de manera uniforme a lo largo de la altura, el conducto vertical 7 se extiende desde el atico hacia abajo hasta el fondo y esta esta provista de diversos difusores de ventilacion 22 con el fin de evitar las corrientes de chorro. Los difusores de ventilacion 22 tambien pueden ser de
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tipo ajustable.
Si es necesario, es posible purificar el aire de entrada mediante un purificador de aire 5, cuya posicion preferida es antes del intercambiador de calor 4 en la direccion del flujo.
La figura de la FIG. 2 presenta un criterio de colocacion del sistema intercambiador de calor 2, 3, 4, 5, 23, 25. El sistema de la FIG. 2 comprende la unidad de enfriamiento 23 que esta en serie con la unidad de calentamiento de suministro de aire 4. Los canales de ventilacion 17 estan conectados con la caja de montaje comun 24, por medio de lo cual el aire de escape se conduce al sistema intercambiador de calor 2, 3, 4, 5, 23, 25, que comprende la unidad de enfriamiento 23 y la unidad de calentamiento 4, y posteriormente hacia fuera a traves del conducto de salida 25.
La resistencia al flujo provocada por el sistema intercambiador de calor del aire de escape 2, 3, 4, 5, 23, 25, que comprende la unidad de enfriamiento 23 y la unidad de calentamiento 4 se debe anadir a la presion a generar por el ventilador 3.
El conducto vertical 7 se puede situar, por ejemplo, tal como se ilustra en la figura de la FIG. 3, en una esquina de la escalera 6 y se puede cubrir para que no este a la vista con una placa de recubrimiento 26.
El control del ventilador 3 o de la valvula de estrangulamiento (no se muestra en las figuras) de acuerdo con el manometro diferencial/sensor de presion diferencial 9 o de acuerdo con la diferencia de los manometros/sensores de presion 10 y 11, se puede realizar mediante cualquier tecnologfa de la tecnica anterior. De manera similar, es posible realizar el control del intercambiador de calor 4 de acuerdo con el indicador/sensor de temperatura 21.
Para altas temperaturas, el intercambiador de calor 4 tambien se puede utilizar como un enfriador de aire. En este caso, su funcion se puede controlar mediante el sensor de temperatura 21 que se ubica en la escalera 6 o mediante su propio indicador/sensor de calor que se ubica en la escalera (no se muestra en las figuras).
En el caso de un incendio en un apartamento, el ventilador 3 se puede detener si es necesario y se puede abrir una valvula contra incendios 29 que hay en la parte superior de la escalera 6. Estas funciones se pueden controlar mediante un centro de emergencia del edificio (no se muestra en las figuras).
Dentro del alcance de la presente invencion, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas, se pueden tener diferentes realizaciones, variaciones, equivalentes funcionales y otras soluciones que difieran de las descritas anteriormente. El canal vertical 17 puede estar ubicado dentro de la escalera 6 en una ubicacion diferente y este puede estar cubierto con otro medio. El ventilador 3, el sistema intercambiador de calor del aire de escape 2, 3, 4, 5, 23, 25, que comprende la unidad de enfriamiento 23 y la unidad de calentamiento 4, y el filtro/purificador de aire 5 pueden estar ubicados en la planta baja o en el sotano, si por desgracia el conducto de entrada 2 se extiende desde el techo hacia abajo hasta el ventilador 3 y si la direccion del flujo en la tubena vertical 7 esta dirigido hacia arriba. El manometro diferencial/sensor de presion diferencial 9 o los manometros/sensores de presion 10 y 11, asf como el indicador/sensor de temperatura 21 tambien se pueden ubicar en cualquier otro lugar, por ejemplo, en el techo de la escalera 6. El manometro diferencial/sensor de presion diferencial 9 y el manometro/sensor de presion 11 se pueden ubicar en el sitio de la escalera 6 y la presion del espacio externo 12 se transmite, por ejemplo, mediante un conducto que penetra en la pared eXterior 8. El aire de renovacion que entra en el apartamento se puede dividir a traves de la valvula 16 que descarga en conductos a varias habitaciones, proporcionandoles barreras acusticas. Los canales de ventilacion 17 tambien pueden tener una seccion transversal circular. Las luces de la escalera 6 se pueden colocar en la placa de recubrimiento 26 o cerca de esta. El cableado de las luces de la escalera, del manometro diferencial/sensor de presion diferencial 9, de los manometros/sensores de presion 10 y 11 y del indicador de temperatura/sensor de temperatura 21 pueden estar detras de la placa de recubrimiento 26.

Claims (3)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un sistema para el control de la presion y la climatizacion de un edificio de varias plantas, asf como tambien para el aire de renovacion en apartamentos (13), que comprende una escalera (6) que esta presurizada y que esta conectada en cada planta de la escalera a uno o mas apartamentos (13), en los cuales entra el aire de renovacion desde la escalera (6) presurizada, por medio de lo cual un sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 5, 23, 25), que comprende una unidad de enfriamiento (23) y una unidad de calentamiento (4), se dispone en la parte superior de la escalera (6), que esta en conexion en su lado de entrada al menos con un espacio externo (12) fuera del edificio, y que esta en conexion en su lado de salida al menos con las diferentes plantas de la escalera (6) a traves de uno o mas conductos verticales (7), preferentemente por medio de difusores de ventilacion (22), para controlar la temperatura de la escalera (6), es decir, para mantener la temperatura a una temperatura preestablecida por medio de un suministro de aire que sale desde el conducto vertical (7), mediante el cual la temperatura de la escalera (6) permanece a dicha temperatura preestablecida, por medio del suministro de aire que sale desde el conducto vertical (7) y por medio del aire de entrada, donde al menos la temperatura se controla mediante dicho sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 5, 23, 25) o mediante su unidad de enfriamiento (23) mencionada, y mediante el cual dicha temperatura preestablecida de la escalera (6) es menor que la temperatura del apartamento (13) cuando se calienta y/o enfna el aire de entrada mediante el sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 5, 23, 25), caracterizado por que la tasa preestablecida de presion diferencial AP entre la presion de la escalera Pk y la presion absoluta Pu del espacio externo (12) se selecciona al menos de aproximadamente 1 mbar, cuando el numero de plantas esta entre 3 y 10, y de aproximadamente 1.5 mbar, cuando el numero de plantas esta entre 11 y 20, y por que la temperatura diferencial entre los apartamentos (13) y la escalera (6) se logra con un calentamiento de cada apartamento mediante un calentamiento por radiador del apartamento (13).
  2. 2. El sistema de la reivindicacion 1, donde la temperatura de la escalera, que es mas caliente que la del aire ambiente del espacio externo (12), se logra mediante dicho sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 23, 25), mediante dicha unidad de enfriamiento (23) y/o mediante dicha unidad de calentamiento que calienta el aire ambiente del espacio externo (12) y que preferentemente es ajustable.
  3. 3. El sistema de la reivindicacion 1, donde la temperatura de la escalera, que es mas fna que la del aire ambiente del espacio externo (12), se logra mediante dicho sistema intercambiador de calor (2, 3, 4, 23, 25), mediante dicha unidad de enfriamiento (23) y/o mediante dicha unidad de calentamiento (4) que enfna el aire ambiente del espacio externo (12) y que preferentemente es ajustable.
ES12803997.1T 2011-06-29 2012-06-14 Control de la presión y climatización de un edificio de varias plantas Active ES2646513T3 (es)

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