AEROTÉRMICAS Y GEOTÉRMICAS

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo técnico de los sistemas de aprovechamiento de energías renovables, y concretamente al aprovechamiento de la energía geotérmica del subsuelo de un terreno, en forma de calor, y su posterior aplicación en sistemas de climatización y calefacción, o cualquier otro que implique intercambio de calor. Más específicamente, la presente invención pertenece a! campo técnico de las instalaciones para el intercambio de calor entre un fluido que circula por el interior de unas tuberías y el subsuelo del terreno en el que están introducidas, para su posterior utilización en la climatización y calefacción de viviendas, edificios, o cualquier tipo de local cerrado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

Son conocidos del estado de la técnica diversos sistemas para el aprovechamiento de la energía geotérmica del subsuelo de un terreno, para su posterior aplicación en climatización y calefacción de locales cerrados. En todos estos sistemas, el elemento principal para la transferencia de calor es una tubería, la cual realiza el papel de intercambiador entre el subsuelo que le rodea y el flujo de un fluido que circula por él interior de dicha tubería. Específicamente, los sistemas geotérmicos utilizan un líquido, generalmente agua, como fluido caloportador que circula por el interior de las tuberías, mientras que los sistemas aerotérmicos utilizan aire como fluido caloportador.

Para conseguir una mayor transferencia de calor entre el terreno y el fluido que circula por el interior de las tuberías, es conveniente conseguir un flujo turbulento de dicho fluido, es decir, un flujo del fluido en diferentes direcciones en el interior de las tuberías. Esto hace que las partículas del fluido permanezcan más tiempo en el interior de la tubería, además de que se mezclarán unas con otras, y mayor número de partículas entrarán en contacto con la superficie de la tubería. Todo esto aumenta la transferencia de calor entre el terreno y el fluido que circuía por el interior de las tuberías. Una forma de conseguir el flujo turbulento consiste en dotar a la tubería de una superficie interior rugosa, lo que provoca un cambio de dirección en las partículas del fluido directamente en contacto con ella, y la mezcla de todas las partículas del fluido. Sin embargo, en las aplicaciones aerotérmicas, es decir, aquellas que utilizan aire como fluido caloportador, debido a los condensados, la superficie interior rugosa termina originando en su mitad inferior pequeños charcos y acumulaciones de agua, que pueden traer suciedad y bacterias, !ó que acaba deteriorando las tuberías. Una posible solución a este problema sería dotar de superficie interior rugosa únicamente a la mitad superior de la tubería, para que el condensado cayera por gravedad y no formara charcos. No obstante, esta solución no es eficiente, ya que el montaje rápido de las tuberías puede hacer que por error se dispongan éstas giradas, con la mitad superior donde debería ir la superior, con lo que el condensado volvería a formar las acumulaciones de agua.

Era por tanto deseable una sonda para el intercambio de calor en aplicaciones geotérmicas y aerotérmicas, que consiguiera una transmisión del calor elevada, evitando los inconvenientes existentes en las anteriores tuberías del estado de la técnica.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención resuelve los problemas existentes en el estado de la técnica mediante una sonda para el intercambio de calor en aplicaciones aerotérmicas y geotérmicas, en las que existe una transferencia de calor entre el subsuelo de un terreno y un fluido caloportador, utilizándose posteriormente el fluido caloportador en sistemas de calefacción o refrigeración. La sonda está formada por un conjunto de tuberías dispuestas en el subsuelo, por cuyo interior circula el fluido caloportador a utilizar, y a través de las cuales se realiza el intercambio calórico entre dicho fluido caloportador y el subsuelo. Las tuberías están unidas entre sí mediante medios de unión convencionales, que pueden ir desde copas de unión dispuestas en los extremos de las tuberías hasta soldaduras, o bien directamente a las tuberías, o elementos de unión.

La sonda para el intercambio de calor objeto de la presente invención presenta en su interior unos difusores que alteran la circulación del fluido caloportador y crean un flujo turbulento de dicho fluido caloportador a lo largo del interior de las tuberías. De forma preferente, la sonda objeto de la presente invención se utiliza . en aplicaciones aerotérmicas, es decir, aplicaciones en las que e¡ fluido caloportador es aire, aunque también puede utilizarse en aplicaciones geotérmicas, donde el fluido caloportador es un líquido, concretamente agua, o bien cualquier otro utilizado.

Aunque los difusores pueden adoptar diversas formas, la realización preferente de éstos consiste en una pluralidad de aletas radiales fijas. Es decir, estas aletas no tienen movimiento, como las aspas de una hélice, sino que están fijas, y su función es servir de obstáculo al fluido caloportador que circula por ei interior de las tuberías. Así, eí fluido, concretamente el aire, que circula por el interior de las tuberías, cuando llega a las aletas del difusor incide sobre ellas, variando la dirección de desplazamiento de sus partículas, originándose así el flujo turbulento.

De acuerdo con una realización particular de la invención, ios difusores se disponen directamente en el interior de las tuberías, de tal forma que los extremos fijos de las aletas se fijan a la superficie interior de las tuberías. El número de difusores introducidos en el interior de las tuberías dependerá de la longitud de la sonda, de las necesidades de turbulencia, y en general de las necesidades específicas de cada aplicación,

Alternativamente, en lugar de introducir los difusores directamente en las tuberías, se puede optar por fijar los extremos fijos de las aletas a la superficie interior de los medios de unión de las tuberías, ya sea en las copas de unión, o en los elementos de unión soldados, etc.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS A continuación, para facilitar la comprensión de ia invención, a modo ilustrativo pero no limitativo se describirá una realización de la invención que hace referencia a una serie de figuras.

La figura 1 muestra una realización particular de un difusor de la sonda para intercambio de calor objeto de la presente invención, que cuenta con tres aletas radiales.

La figura 2 es una vista en perspectiva de una realización alternativa de un difusor de la sonda para intercambio de calor objeto de la presente invención, en la que tres aletas radiales están en el interior de una carcasa tubular.

La figura 3 es una vista en perspectiva del difusor de la figura 1 dispuesta en el interior de los medios de unión de tuberías de la sonda de la presente invención. En estas figuras se hace referencia a un conjunto de elementos que son:

1. tuberías

2. medios de unión de las tuberías

3. difusores

4. carcasa tubular de los difusores

5. aletas de los difusores

DESCRIPCIÓN DE REALIZACIONES PREFERENTES DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es una sonda para el intercambio de calor, utilizada en aplicaciones aerotérmicas y geotérmicas, aunque de forma preferente se utiliza para aplicaciones aerotérmicas, es decir, aplicaciones en las que el fluido caloportador es aire.

La sonda para intercambio de calor está formada por una pluralidad de tuberías 1 dispuestas en el subsuelo de un terreno, por cuyo interior circula un fluido caloportador. A través de estas tuberías se realiza el intercambio calórico entre el fluido caloportador y el subsuelo, estando dichas tuberías 1 unidas entre sí mediante medios de unión 2. Según una realización particular de la invención, los medios de unión 2 pueden ser copas de unión dispuestas en los extremos de las tuberías, tal y como se puede observar en la figura 3. Alternativamente, estos medios de unión 2 pueden consistir en soldaduras, ya sea realizadas directamente en las tuberías 2, o en elementos de unión para éstas.

La sonda para intercambio de calor objeto de la presente invención incorpora unos difusores 3, los cuales alteran la circulación del fluido caloportador y crean un flujo turbulento de dicho fluido caloportador a lo largo del interior de las tuberías 1.

De acuerdo con una realización preferente de los difusores 3, éstos están formados por una pluralidad de aletas 5 radiales fijas, sobre las que incide el fluido caloportador que circula por el interior de dichas tuberías 1. La figura 1 muestra esta realización preferente de un difusor 3 de la presente invención formado por tres aletas 5 radiales, las cuales se fijarán en el interior de la tubería 1 , aunque el número de aletas 5 puede variar según necesidades de diseño o constructivas.

De forma preferente, tal y como se puede comprobar en ia figura 3, los extremos libres de las aletas 5 están fijados a la superficie interior de ios medios de unión 2 de las tuberías 1 , en este caso en la superficie interior de las copas de unión 2. Alternativamente a esta realización, los extremos libres de las aletas 5 están dispuestos directamente en el interior de las tuberías 1.

Según una realización alternativa de la invención, mostrada en la figura 2, los difusores 3 están formados por una carcasa tubular 4 concéntrica a las tuberías 1 , en cuyo interior están dispuestas las aletas 5 radiales fijas, sobre las que incide el fluido caloportado ^' r que circula por el interior de dichas tuberías 1. De acuerdo con esta realización, la carcasa tubular 4 puede quedar fijada concéntricamente a la superficie interior de las tuberías 1 , o alternativamente, la carcasa tubular 4 puede fijarse concéntricamente a la superficie interior de los medios de unión 2 de las tuberías. Para favorecer la transmisión de calor entre la sonda y el subsuelo, las tuberías 1 están realizadas en polipropileno dopado con cargas conductoras, lo que incrementa la conductividad de éstas. En ei caso particular en que las tuberías 1 estén realizadas en varias capas, las cargas conductoras se dispondrán en la capa externa de la tubería.

Una vez descrita de forma clara la invención, se hace constar que las realizaciones particulares anteriormente descritas son susceptibles de modificaciones de detalle siempre y cuando no alteren el principio fundamental y la esencia de la invención.