PT103750A

PT103750A - Sistema de climatização com elevada eficiência energética

Info

Publication number: PT103750A
Application number: PT10375007A
Authority: PT
Inventors: Fernando Antonio Rodrigues Da Costa Azevedo; Irene Amorim Morgado Pires; Manuel Fernando De Lima Da Silva; Hugo Sergio Da Silva Costa Coelho
Original assignee: Trieco Climatizacao Lda
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2008-11-24
Also published as: WO2008142661A2; WO2008142661A3

Abstract

SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO QUE COMPREENDE PELO MENOS UM PRIMEIRO CIRCUITO (1), DENTRO DO QUAL CIRCULA UM PRIMEIRO FLUIDO PORTADOR DE CALOR OU FRIO, PROVENIENTE DE PELO MENOS UMA BOMBA DE CALOR (2), QUE ARREFECE OU AQUECE O PRIMEIRO FLUIDO; EM QUE ESTE PRIMEIRO CIRCUITO (1) É INTRODUZIDO NUM SEGUNDO CIRCUITO (3) ONDE PARA ALÉM DA SERPENTINA DO PRIMEIRO CIRCUITO (4) TAMBÉM CIRCULA UM SEGUNDO FLUIDO EM CIRCUITO FECHADO E COM O MESMO SENTIDO OU EM CONTRACORRENTE EM RELAÇÃO AO PRIMEIRO CIRCUITO (1), PODENDO CONTER UM CORPO INERTE PARA CONTROLO DO CAUDAL DO SEGUNDO FLUIDO (3) E ESTE SEGUNDO CIRCUITO (3) É ALIMENTADO MECANICAMENTE POR UMA BOMBA CIRCULADORA DE FLUIDO (5), OU UM MECANISMO SEMELHANTE. COMPREENDE TAMBÉM UMA SERPENTINA (6) DO SEGUNDO CIRCUITO, QUE À ENTRADA E SAÍDA TEM MEIOS DE MEDIÇÕES DE TEMPERATURA E PRESSÃO RELATIVA (7) PARA CONTROLAR A REFERIDA BOMBA DE CALOR (2) PARA O ARREFECIMENTO OU AQUECIMENTO DO SEGUNDO FLUIDO QUE EM CONTACTO COM A SERPENTINA DO PRIMEIRO CIRCUITO (4) VAI ARREFECER OU AQUECER, CONFORME O EFEITO PRETENDIDO, E FLUI PARA OS TERMO-VENTILADORES (8), OS QUAIS DISSIPAM O CALOR PARA A ÁREA A CLIMATIZAR, REENTRADO NO SEGUNDO CIRCUITO (3) REPETINDO-SE TODO O PROCESSO EM CIRCUITO FECHADO. A PRESENTE INVENÇÃO É APLICÁVEL NA CLIMATIZAÇÃO DE ESPAÇOS, COMO POR EXEMPLO HABITAÇÕES, INDUSTRIAS, ARMAZÉNS E ESCRITÓRIOS, ASSIM COMO, EM CIRCUITO ABERTO, A CLIMATIZAÇÃO DE FLUIDOS E ÁGUAS SANITÁRIAS.

Description

1

DESCRIÇÃO "SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO COM ELEVADA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA"

Domínio técnico da invenção A presente invenção diz respeito a um Sistema de climatização com elevada eficiência energética, derivado à permutação de energia ser efectuada num volume de fluido reduzido, de uma forma dírecta com ou sem depósitos de inércia.

Antecedentes da Invenção

Um dos problemas mais frequentes da climatização existente é a exagerada energia necessária para climatização de áreas. 0 documento EP1403608 revela uma máquina de climatização através de permutação energética entre um gás de um compressor e um fluido contido num depósito de inércia, no entanto o depósito do fluido tem uma capacidade mínima de 28 litros, sendo portanto necessária uma grande quantidade de energia para climatizar todo este volume de fluido. A presente invenção difere da invenção do documento EP1403608, uma vez que não contém um deposito de inércia pelo que o volume de fluido a climatizar necessário é menor, no mínimo, em cerca de 80%.

Breve descrição das Figuras

Fig. 1 - Diagrama simplificado do sistema de climatização em circuito fechado de alta eficiência energética com uma bomba de calor. 2

Fig. 2 - Diagrama do sistema de climatização em circuito fechado de alta eficiência energética com uma bomba de calor.

Fig.3 - Diagrama do sistema de climatização em circuito fechado de alta eficiência energética com duas bombas de calor.

Fig.4 - Diagrama do sistema de climatização em circuito aberto de alta eficiência energética aplicável à Industria ou Águas Sanitárias.

Fig. 5 - Diagrama do pormenor da serpentina do sistema com uma bomba de calor.

Fig. 6 - Diagrama do pormenor da serpentina do sistema com duas bombas de calor.

Fig.7 - Diagrama do termo-ventilador de alta eficiência energética.

Descrição Detalhada da Invenção

Sistema de climatização segundo a presente invenção é compreendido por: - uma entrada de fluido com passador (9) no circuito de climatização; - uma bomba circuladora (5) responsável pela circulação do fluido no circuito de climatização; - termomanómetros (7) à entrada e saida do permutador para controlo das temperaturas e pressões relativa de entrada e saída do permutador; - uma saída de fluido com passador (10) do circuito de climatização; 3 - um vaso de expansão (11) para controlar e estabilizar a pressão do circuito de climatização; - uma electroválvula de circuito de derivação (12) normalmente fechada, que permite manter a circulação de fluido quando o circuito de climatização está desactivado; - um passador (13) de admissão de fluido da rede, ou fluido ao sistema, para reposição da pressão, e volumetria pretendida; - uma válvula mecânica de segurança (14) com um tubo de escape (15), para segurança relativamente a algum aumento de pressão no circuito (3) imprevisto; - um permutador de calor o qual é constituído pelos seguintes elementos; pelo menos duas serpentinas helicoidais embutidas uma na outra, com a serpentina exterior (6) onde circula o fluido do circuito de climatização(3); no interior desta serpentina exterior (6) está embutida pelo menos uma serpentina de fluido (4), onde circula o fluido transmissor de calor (1) proveniente da bomba de calor (2) responsável pela climatização do circuito;

Numa realização preferencial, poderá ser colocado pelo menos um termo-ventilador compreendido pelos seguintes elementos; - Favo de radiação (16) - Ventoinha sopradora na parte posterior do radiador (17) - Pelo menos um interruptor (18) - Pelo menos um termostato (19) - Pelo menos uma Sonda de temperatura ambiente (20) 4 - Electroválvula NF (21) - Interruptor variável para controlo da velocidade da ventoinha (22) - Carcaça de termo-ventilador (23) - Bandeja/Cuvete (24) - Válvula Purgadora (25) 0 objecto da presente invenção é um sistema de climatização compreendido por pelo menos um primeiro circuito (1), dentro do qual circula um primeiro fluido portador de calor ou frio, proveniente de pelo menos uma bomba de calor (2), cuja função, será arrefecer ou aquecer o primeiro fluido. Este primeiro circuito é introduzido num segundo circuito (3) , dentro do qual, além da serpentina do primeiro circuito (4), circula um segundo fluido portador de calor, em circuito fechado e em contracorrente ou não relativo ao sentido do primeiro circuito (1), este segundo circuito (3) é alimentado mecanicamente por uma bomba circuladora de fluido (5), ou algo que a substitua. À entrada e saída da serpentina do segundo circuito (6) existem medições de temperatura e pressão relativa (7) de forma a controlar a bomba de calor (2) para o efeito pretendido, arrefecimento ou aquecimento. Por efeito de permutação de calor, o segundo fluido, em contacto com a serpentina do primeiro circuito (4) vai arrefecer ou aquecer conforme o efeito pretendido e sair para o segundo circuito (3) onde irá ser dissipada por meio de ventiladores de alta eficiência energética (8), que minimizam a condensação no caso de arrefecimento e previnem a humidade relativa do espaço a climatizar, sendo que podem também ser utilizados para aromoterapia, pelo facto de que os termo-ventiladores (8) possuem uma bandeja/cuvete (24) debaixo do favo de radiação (16), serve esta bandeja/cuvete (24) para aparar alguma 5 condensação no caso de arrefecimento e para se colocar água com o intuito de repor a humidade relativa no meio ambiente no caso de aquecimento, com, entrada no termo-ventilador (26) do segundo fluido, passagem num favo de radiação (16) com ar forçado pela ventoinha (17), saída do radiador (27) do segundo fluido e entrada de novo no segundo circuito (3), passando num número determinado de radiadores (8), conforme a área a climatizar, passando de novo em contacto directo com a serpentina do primeiro circuito (4), fazendo de novo a leitura de temperatura e pressão relativa (7), de forma a dar indicação à bomba de calor (2) do resultado esperado, para que esta faça as compensações a nível de arrefecimento ou aquecimento com a máxima eficácia. A solução preferencial apresentada de seguida reduz significativamente o volume de fluido. O fluido do segundo circuito fechado (3), com um diâmetro de pelo menos 22 milímetros, passa por uma serpentina (6), com comprimento mínimo de 5 metros, do primeiro circuito (1), na qual é introduzida pelo menos uma serpentina no segundo circuito (6), a partir de 6,35 milímetros de diâmetro, onde passa um fluido portador de calor ou frio proveniente da bomba de calor (2), podendo também ser introduzido na serpentina do segundo circuito (6), ou não, um corpo inerte, com o mesmo comprimento, ou não, da serpentina do segundo fluido (6) para controlo do caudal do segundo fluido, de diâmetro mínimo de 3 milímetros.

Com conjunto de bomba (s) de calor (2) regulado para quente ou frio, este transmite ao fluido do segundo circuito (3) fechado calor por contacto directo dos dois circuitos nas serpentinas (6 e 4) . 6

Para climatizar a área pretendida faz-se passar o fluido climatizado, por meio de uma bomba circuladora (5) , por termo-ventiladores de alta eficiência energética (esta solução com melhores condições de dissipação), ventilo convectores, radiadores convencionais, piso radiante ou outra forma de dissipação de energia existente, climatiza-se a área pretendida.

Para aumentar a eficiência do aquecimento/arrefecimento de uma dada área, utiliza-se pelo menos um termo-ventilador (8) ligado ao sistema de climatização, por meio de dois tubos (um de entrada (26) e outro de saída (27), cujo fluido portador de calor ou frio, ao passar pelo favo (16) e com a ajuda de um ventilador (17) é transmitido ao meio ambiente. 0 termo-ventilador (8) deve estar ainda ligado à uma fonte de energia, para alimentação da ventilação (17) e comandos (28) do termo-ventilador (8), como por exemplo a uma corrente eléctrica de 220v.

Um exemplo do referido comando (28) é o interruptor (18) que tem três posições (Desligado/Ligado_l/Ligado_2). Quando o interruptor (18) está na posição de Desligado o termo-ventilador (8) encontra-se inoperacional. Quando o interruptor (18) está na posição de Ligado_l este alimenta o interruptor (22) que possibilita a colocação em marcha do ventilador (17). Quando o interruptor (18) está na posição de Ligado_2 este alimenta o interruptor (22) que possibilita a colocação em marcha do ventilador (17) bem como alimenta o termostato (19). sem alteração da 0 interruptor (18) ligado na posição Ligado_l permite utilizar o termo-ventilador (8) como um simples ventilador de velocidade variável regulável, 7 temperatura ambiente. 0 interruptor (22) ligado permite usufruir de duas situações: primeiro colocar água na cuvete de água (24) aumenta a humidade ambiente evitando-se a sensação de ambiente "seco"; segundo colocar água e um ambientador na cuvete de água (24), consegue-se, além de aumentar a humidade ambiente, aromatizar o meio ambiente podendo, por exemplo, ser utilizado para aromoterapia. 0 interruptor (18) ligado na posição Ligado_2, possibilita o referido no parágrafo anterior, bem como o accionamento do termostato de regulação de temperatura ambiente (19). 0 termostato de regulação de temperatura ambiente (19) permite definir a temperatura ambiente pretendida, fazendo abrir ou fechar a electroválvula NF (21), fazendo com que o circuito do fluido que vem e vai para o sistema de climatização esteja aberto ou fechado. O termostato de regulação de temperatura ambiente (19) faz a leitura de temperatura ambiente através da sonda de temperatura ambiente (20). A carcaça (23) amovível do termo-ventilador (8) que tem por finalidade proteger todos os elementos do termo-ventilador (8), e contém uma zona perfurada para a dissipação calorífica e uma zona aberta para entrada do ar, protegidas com um filtro de expoeiramento do ar, com a configuração e design variáveis, consoante o necessário.

Os termo-ventiladores (8) podem ser aplicados em todos os sistemas tradicionais de aquecimento central, colocando-se termo-ventiladores (8) no local onde normalmente se colocam os radiadores tradicionais, ligando-se os tubos de entrada (26) e saída (27) de fluido às ligações existentes. 8

Além deste sistema, o termo-ventilador (8), pode ser aplicado num sistema convencional de aquecimento central, bem como a qualquer sistema de climatização (aquecimento e arrefecimento central) que funcionem com circuito fechado de fluido.

Este processo tem a grande vantagem de não ser poluente dado que a fonte de alimentação calorífica assim como a alimentação motriz é eléctrica e de consumo de energia inferior ao existente actualmente no mercado, tendo em consideração as mesmas áreas a climatizar. Temos portanto um sistema de climatização ecológico.

Este sistema poderá ainda ser utilizado em circuito aberto, servindo assim para águas sanitárias ou para a indústria. 0 presente sistema de climatização de alta eficiência energética pode ainda ser coadjuvado por painéis solares ou outros sistemas de energias renováveis.

Numa climatização para uso doméstico, a aplicação deste sistema em habitações que já possuam um sistema convencional de aquecimento central não implica alterar a instalação existente, sendo apenas necessário trocar a fonte de climatização existente pelo sistema de alta eficiência energética e os radiadores tradicionais, pelos termo-ventiladores murais de alta eficiência energética (8) .

Numa climatização para uso industrial, com montagem do sistema de raiz é possível efectuar-se montagem aérea dos termo-ventiladores (8), ou montagem mural dos termo- 9 ventiladores (8), conforme as áreas que queremos abranger pelo fluxo de ar transmitido pela ventoinha (17).

Exemplo 1 - Climatizaçâo (aquecimento) de uma dependência de uma habitação ou outra.

Com a temperatura ambiente 14°C, e quando se pretende atingir uma temperatura 20°C (estando previamente ligado o sistema climatizaçâo para aquecer o ambiente). Ao colocar o termostato de regulação de temperatura ambiente (19) em 20°C este, automaticamente, faz abrir a electroválvula NF (21), o que origina que o fluido quente passe pelo favo do radiador (16) e transmita temperatura ao meio ambiente com ou sem ajuda da ventoinha sopradora (17) (sendo que, com a ajuda da ventoinha sopradora (17) o processo de transmissão de temperatura é bastante mais rápido).

Atingindo a temperatura ambiente os 20°C, é detectada pela sonda de temperatura ambiente (20) que automaticamente faz fechar a electroválvula NF (21) deixando, assim, de passar o fluido quente pelo favo do radiador (16).

Ao descer a temperatura ambiente (por falta de climatizaçâo artificial), ± 1°C, é detectado pela sonda de temperatura ambiente (20), que automaticamente, faz abrir de novo a electroválvula NF (21), reiniciando-se todo o processo.

Exemplo 2 - Climatizaçâo (arrefecimento) de uma dependência de uma habitação ou outra.

Com a temperatura ambiente 28°C, temperatura pretendida 19°C (estando previamente ligado ao sistema climatizaçâo para arrefecer o ambiente). Ao colocar o termostato de 10 regulação de temperatura ambiente (19) em 19°C este, automaticamente, faz abrir a electroválvula NF (21), o que origina que o fluido frio passe pelo favo do radiador (16) e transmita temperatura ao meio ambiente, neste caso, preferencialmente com a ajuda da ventoinha sopradora (17). Atingindo a temperatura ambiente os 19°C, é detectada pela sonda de temperatura ambiente (20) que automaticamente faz fechar a electroválvula NF (21) deixando, assim, de passar o fluido frio pelo favo do radiador (16).

Ao subir a temperatura ambiente (por falta de climatização artificial), ± 1°C, é detectado pela sonda de temperatura ambiente (20), que automaticamente, faz abrir de novo a electroválvula NF (21), reiniciando-se todo o processo.

No processo de fazer descer a temperatura ambiente, pode surgir condensação da humidade existente no meio ambiente junto do favo do radiador (16). Neste caso, parte da humidade transformar-se-á em goticulas de água que cairão, por gravidade, na bandeja/cuvete para água (24) (podendo ser aproveitado para fazer aromatização do meio ambiente), sendo que outra parte da humidade será restituída ao meio ambiente, por acção da ventoinha sopradora (17).

Exemplo 3 - Climatização de águas sanitárias ou outro fluido em circuito aberto.

Abrindo o circuito (29) (por ex: torneira de aguas sanitárias) o fluxoestato (31) dá arranque à bomba de calor (2), que vai aquecer ou arrefecer o fluido do primeiro circuito (1) , efectuando a permutação calorífica para o circuito (29) por contacto entre as serpentinas do primeiro circuito (4) e do segundo circuito (6). 0 circuito (29) das 11 águas sanitárias tem como entrada um passador de entrada no sistema (30) e antes de sair pelo passador de saida do sistema (33) passa por uma torneira de registo do caudal (32) . A representação do sistema de climatização com elevada eficiência energética é feita como um exemplo não limitativo que pode ser sujeito a modificações e variações levadas a cabo por uma pessoa perita na matéria, as quais, no entanto, estão abrangidas pelo âmbito da invenção, como definido pelas reivindicações que se seguem.

Lisboa, 23 de Maio de 2007

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de climatização para ventilo convectores, radiadores convencionais, piso radiante ou outra forma de dissipação de energia existente, caracterizado por compreender: - pelo menos um primeiro circuito (1), que passa numa serpentina (4) helicoidal, dentro do qual circula fluido portador de calor ou frio, proveniente duma bomba de calor (2) respectiva, que arrefece ou aquece o fluido; - um segundo circuito (3) de climatização que passa numa serpentina (6) helicoidal, a qual contém embutidas no seu interior a (s) serpentina (s) do primeiro circuito (4) para além do fluido em circuito fechado do segundo circuito (3), em que os fluidos podem ter o mesmo sentido ou estar contracorrente uns em relação aos outros; - uma bomba circuladora de fluido (5) ou um mecanismo semelhante, que alimenta mecanicamente este segundo circuito (3) de climatização; - termo-ventiladores (8) , os quais dissipam o calor recebido pelo segundo circuito (3), através do contacto com a (s) serpentina (s) do primeiro circuito (4), para a área a climatizar. 2. 0 sistema de climatização de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a serpentina (6) do segundo circuito conter um corpo inerte para controlo do caudal do segundo fluido (3). 2 3. 0 sistema de climatizaçào de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o segundo circuito (3) de climatização compreender: - meios de medições (7) de temperatura e pressão relativa à entrada e saida da serpentina (6) do segundo circuito, para controlar a (s) referida (s) bomba (s) de calor (2) para o arrefecimento ou aquecimento do segundo fluido; - uma entrada de fluido com passador (9); - uma saida de fluido com passador (10); - um vaso de expansão (11) para controlar e estabilizar a pressão do circuito de climatização; - uma electroválvula de circuito de derivação (12) normalmente fechada, que permite manter a circulação de fluido quando o circuito de climatização está desactivado; - um passador (13) de admissão de fluido da rede, ou fluido ao sistema, para reposição da pressão, e volumetria pretendida; - uma válvula mecânica de segurança (14) com um tubo de escape (15), para segurança relativamente a algum aumento de pressão imprevisto no circuito (3) .

4. O sistema de climatização de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o primeiro fluido do circuito fechado passar por uma serpentina do primeiro circuito (4), a qual apresenta um diâmetro maior do que 6,35 milímetros.

5. O sistema de climatização de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a serpentina do segundo circuito (6) apresentar um diâmetro maior do que 22 milímetros. 3 6. 0 sistema de climatização de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por os referidos termo-ventiladores (8) serem constituídos pelos seguintes elementos: - uma entrada de fluido no termo-ventilador (26); - uma saída de fluido do termo-ventilador (27); - um ventilador de ar forçado (17) dentro dum favo de dissipação de calor (16); - comandos do termo-ventilador (28); - uma bandeja/cuvete para aromoterapia e equilíbrio de humidade relativa (24); - uma electroválvula NF (21); - uma sonda da temperatura ambiente (20); - uma carcaça do termo-ventilador (23).

7. O sistema de climatização de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por os referidos comandos do termo-ventilador (28) compreenderem: - um interruptor ligado/desligado(18) ; - um termostato de regulação da temperatura ambiente (19) ; - um controlo do fluxo de ar forçado (22).

8. O sistema de climatização de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fluido que flúí no primeiro circuito (1), o qual passa numa serpentina (4) helicoidal ser um gás. 9. 0 sistema de climatização de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o fluido que flúi no segundo circuito (3) de climatização, o qual passa numa serpentina (6) helicoidal ser água. Lisboa, 23 de Maio de 2007