ES2312293B1 - INSTALLATION, METHOD AND HEAT EXCHANGER DEVICE FOR ELECTRIC HEATER WATER HEATERS. - Google Patents
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Abstract
Instalación, método y dispositivo intercambiador de calor para calentadores eléctricos de agua sanitaria.Installation, method and exchanger device of heat for electric water heaters.
La presente invención se refiere a un dispositivo para comunicar un calentador eléctrico convencional con un circuito cerrado contenedor de un fluido calo-portador calentado por una instalación generadora de energía térmica, y hacer operar el calentador de forma que aproveche eficientemente la energía calorífica aportada por dicho fluido. El dispositivo incorpora: un intercambiador de calor, una primera y una segunda conexión para su acoplamiento a los conductos de entrada y salida de agua de un calentador eléctrico, una entrada de agua fría de la red de suministro, y una salida de agua caliente sanitaria procedente del calentador, medios para comunicar dicha primera conexión con la entrada de agua fría a través del intercambiador, mientras se produce consumo de agua caliente del calentador, y medios para comunicar dichas primeras y segunda conexión a través del intercambiador mientras no se produce consumo de agua caliente del calentador haciendo que el calentador funcione en modo termosifón.The present invention relates to a device for communicating a conventional electric heater with a closed circuit container of a fluid heat carrier heated by an installation thermal power generator, and operate the heater way to efficiently take advantage of the heat energy provided by said fluid. The device incorporates: an exchanger of heat, a first and a second connection for coupling to water inlet and outlet ducts of a heater electric, a cold water inlet of the supply network, and a domestic hot water outlet from the heater, means to communicate said first connection with the cold water inlet to through the exchanger, while water consumption occurs heater heater, and means for communicating said first and second connection through the exchanger while it is not happening hot water consumption of the heater making the heater operate in thermosiphon mode.
Description
Instalación, método y dispositivo intercambiador de calor para calentadores eléctricos de agua sanitaria.Installation, method and exchanger device of heat for electric water heaters.
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La presente invención se refiere en general a un sistema para la producción de agua caliente sanitaria a partir de un calentador eléctrico y con el apoyo eficiente de una instalación centralizada generadora de energía térmica, con objeto de reducir el consumo energético individual de cada usuario.The present invention generally relates to a system for the production of domestic hot water from an electric heater and with the efficient support of an installation centralized thermal energy generator, in order to reduce the individual energy consumption of each user.
De manera más concreta la invención tiene por objeto comunicar un calentador eléctrico convencional con un fluido calo-portador calentado por una instalación generadora de energía térmica, y hacer operar el calentador de forma que aproveche eficientemente la energía calorífica aportada por dicho fluido.More specifically, the invention has object to communicate a conventional electric heater with a fluid heat carrier heated by an installation thermal power generator, and operate the heater way to efficiently take advantage of the heat energy provided by said fluid.
Los sistemas de intercambio de calor conectados a un generador energético para su aprovechamiento calorífico instantáneo se vienen utilizando desde hace varios años, como complementos, para el ahorro energético en calentadores eléctricos y calderas de gas. Por sus características técnicas se pueden clasificar en tres modelos: a) Intercambiador directo b) Intercambiador con válvula presostática que acciona el intercambio directo, solo cuando se produce una caída de presión en la red por suministro de ACS, y c) Intercambio con válvula termostática. Su principio de funcionamiento es el mismo que el modelo (b) pero su accionamiento se realiza por medio de un termostato que controla la temperatura del ACS.The connected heat exchange systems to an energy generator for calorific use Instant have been used for several years, as accessories, for energy saving in electric heaters and gas boilers. Due to its technical characteristics you can Classify into three models: a) Direct exchanger b) Exchanger with pressure switch that activates the exchange direct, only when there is a pressure drop in the network by ACS supply, and c) Exchange with thermostatic valve. its operating principle is the same as model (b) but its actuation is performed by means of a thermostat that controls the DHW temperature.
Los modelos (a), (b) y (c), tienen como defecto que solo se accionan cuando se produce consumo de la red de suministro de ACS. Cuando esto no sucede, el circuito energético aportador recircula por los intercambiadores sin aprovechamiento, con sus correspondientes pérdidas energéticas por disipación, conducción, etc. Estos tres modelos carecen de un sistema que aproveche estos periodos de no consumo para producir y acumular ACS.Models (a), (b) and (c), have as default which are only activated when network consumption occurs ACS supply. When this does not happen, the energy circuit contributor recirculates the exchangers without use, with their corresponding energy losses due to dissipation, driving, etc. These three models lack a system that take advantage of these periods of non-consumption to produce and accumulate ACS
Los modelos (b) y (c), que son accionados por válvulas de tres vías, tienen una respuesta lenta y descompensan su acción en situaciones de consumos alternativos o variables en tiempo, de tal manera que las válvulas no regulan instantáneamente su caudal y por lo tanto producen un desequilibrio en su circuito.Models (b) and (c), which are powered by three-way valves, have a slow response and decompensate your action in situations of alternative or variable consumption in time, such that the valves do not regulate instantly their flow and therefore produce an imbalance in their circuit.
Parte de esta invención se basa en el principio de calentamiento de fluidos "por termosifón", que se deriva de una aplicación de la energía solar térmica. En este tipo de instalaciones, un fluido caloportador se dilata al calentarse en los colectores solares y, al disminuir su densidad, sube naturalmente hacia un depósito de agua situado a un nivel superior sobre el colector solar. El agua que esté a menor temperatura en ese depósito es más densa y por lo tanto tiende a bajar desde el circuito del colector solar, produciéndose así una circulación de agua por convección y de manera que el agua más caliente se encuentra siempre en la parte superior del depósito. En general, los sistemas termosifón son más baratos ya que no necesitan ningún dispositivo de circulación o de control, a condición de que la acumulación se encuentre a mayor altura que el colector de calor.Part of this invention is based on the principle of heating fluids "by thermosiphon", which is derived from An application of solar thermal energy. In this kind of facilities, a heat transfer fluid expands when heated in the solar collectors and, when their density decreases, it rises naturally towards a water tank located at a higher level on the solar collector. Water that is at a lower temperature in that deposit is denser and therefore tends to fall from the solar collector circuit, thus producing a circulation of water by convection and so that the hottest water is always found at the top of the tank. In general, thermosiphon systems are cheaper since they don't need any circulation or control device, provided that the accumulation is higher than the collector of hot.
Un primer aspecto de la invención se refiere a un dispositivo conectable a un calentador eléctrico para el suministro de agua caliente sanitaria con aprovechamiento de una instalación generadora de energía térmica. El dispositivo permite precalentar el agua de entrada al calentador mediante energía térmica suministrada por un fluido caloportador, de manera que la resistencia calefactora del calentador necesite consumir menos energía eléctrica para calentar el agua hasta la temperatura deseada. El dispositivo permite además precalentar el agua en el depósito del calentador eléctrico por efecto termosifón mediante dicho fluido caloportador cuando no hay consumo de agua caliente, de manera que cuando un usuario necesite consumir agua caliente, el agua del depósito tenga cierta temperatura y la resistencia necesite consumir menos energía eléctrica para calentar el agua hasta el nivel deseado.A first aspect of the invention relates to a device connectable to an electric heater for the domestic hot water supply with use of a thermal power generating facility. The device allows preheat the inlet water to the heater using energy thermal supplied by a heat transfer fluid, so that the heater heater resistance need to consume less electric power to heat the water to the temperature desired. The device also allows preheating the water in the electric heater tank by thermosiphon effect by said heat transfer fluid when there is no hot water consumption, so that when a user needs to consume hot water, the reservoir water have a certain temperature and resistance need to consume less electricity to heat the water to the desired level.
De forma más concreta, el dispositivo incorpora un intercambiador de calor que dispone de una conducción primaria para su conexión a un circuito exterior de fluido calo-portador, y una conducción secundaria asociada a dicha conducción primaria para el intercambio térmico.More specifically, the device incorporates a heat exchanger that has a primary conduction for connection to an external fluid circuit heat carrier, and associated secondary conduction to said primary conduit for thermal exchange.
El dispositivo comprende además una primera y una segunda conexión para poder conectarse a los conductos de entrada y salida de agua de un calentador eléctrico, una entrada de agua fría de la red de suministro, y una salida de agua caliente sanitaria procedente del calentador.The device further comprises a first and a second connection to be able to connect to the conduits of water inlet and outlet of an electric heater, an inlet of cold water from the supply network, and a hot water outlet sanitary coming from the heater.
El dispositivo incorpora medios para comunicar dicha primera conexión con la entrada de agua fría a través de dicha conducción secundaria del intercambiador, mientras se produce consumo de agua caliente del calentador, y medios para comunicar dichas primeras y segunda conexiones al calentador a través de dicha conducción secundaria del intercambiador mientras no se produce consumo de agua caliente del calentador.The device incorporates means to communicate said first connection with the cold water inlet through said secondary conduit of the exchanger, while producing hot water consumption of the heater, and means to communicate said first and second connections to the heater through said secondary conduction of the exchanger while it does not occur hot water consumption of the heater.
Dichos medios consisten en unas conducciones de agua asociadas a unas válvulas bidireccionales de presión equilibrada, que modifican convenientemente el recorrido del agua fría y caliente de forma automática en función de si el usuario abre o cierra la salida de agua caliente.Said means consist of conduits of water associated with bidirectional pressure valves balanced, which conveniently modify the water path hot and cold automatically depending on whether the user Open or close the hot water outlet.
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Mediante estas conducciones y válvulas la invención permite invertir el sentido de circulación de agua en el depósito de agua de un calentador eléctrico, y utilizarlo en modo termosifón junto con el citado fluido caloportador.Through these pipes and valves the invention allows to reverse the direction of water circulation in the water tank of an electric heater, and use it in mode thermosiphon together with the aforementioned heat transfer fluid.
El dispositivo incorpora además medios electrónicos para regular el funcionamiento de la resistencia eléctrica del calentador eléctrico, con la finalidad de dejar funcionar al sistema libremente en modo termosifón sin consumir energía eléctrica de la red.The device also incorporates media electronic to regulate resistance operation electric electric heater, in order to leave operate the system freely in thermosiphon mode without consuming grid power
La invención también se refiere a una instalación para el suministro de agua caliente sanitaria con aprovechamiento de una instalación generadora de energía térmica, que se caracteriza porque comprende al menos un dispositivo como el anteriormente descrito, un calentador eléctrico de agua caliente conectado a cada uno de dichos dispositivos, un circuito centralizado de inercia térmica que incluye una batería de calor y que contiene un fluido calo-portador conectado a la conducción primaria de cada uno de dichos dispositivos y a su vez asociado a una instalación generadora de energía térmica.The invention also relates to a installation for domestic hot water supply with use of a thermal power generating facility, characterized in that it comprises at least one device like the previously described, an electric hot water heater connected to each of said devices, a circuit centralized thermal inertia that includes a heat battery and which contains a heat carrier fluid connected to the primary conduction of each of said devices and in turn associated with a thermal energy generating installation.
La instalación generadora de energía térmica puede consistir en cualquier sistema conocido para calentar un fluido, como por ejemplo un circuito colector de energía solar o un equipo de combustión como puede ser una caldera de gasoil, gas, biomasa o cualquier otro combustible.The thermal power generating facility it can consist of any known system to heat a fluid, such as a solar energy collector circuit or a combustion equipment such as an oil boiler, gas, biomass or any other fuel.
Otro aspecto de la invención consiste en un método para proporcionar agua caliente sanitaria con el aprovechamiento eficiente de una instalación generadora de energía térmica, en el que se eleva la temperatura del agua fría de entrada a un calentador eléctrico cuando se produce consumo de agua caliente del calentador, y desconecta la resistencia eléctrica del calentador cuando no se produce consumo de agua caliente del calentador y calentar durante ese período el agua del calentador mediante el uso de dicha instalación generadora de energía térmica.Another aspect of the invention consists of a method to provide domestic hot water with the efficient use of an energy generating installation thermal, in which the temperature of the cold inlet water rises to an electric heater when hot water consumption occurs of the heater, and disconnects the electrical resistance of the heater when there is no hot water consumption of the heater and heat the heater water during that period by using said power generating facility thermal
En el método se hace pasar el agua fría de entrada a un calentador eléctrico a través de un intercambiador de calor para su intercambio térmico con un fluido caloportador mientras se produce consumo de agua caliente, y hacerlo funcionar en modo termosifón cuando no hay consumo. En ambos modos de funcionamiento, el calentador funciona junto con un circuito cerrado de inercia térmica que contiene dicho fluido caloportador.In the method the cold water is passed from entrance to an electric heater through an exchanger heat for thermal exchange with a heat transfer fluid while hot water consumption occurs, and make it work in thermosiphon mode when there is no consumption. In both modes of operation, the heater works together with a circuit closed thermal inertia containing said fluid heat carrier
La invención permite por lo tanto hacer un uso eficiente de una instalación centralizada generadora y acumuladora de energía térmica para reducir el consumo de un calentador eléctrico de agua, tanto en los periodos de consumo de agua caliente como en los periodos en los que el usuario no consume agua caliente.The invention therefore allows use efficient of a centralized generator and accumulator installation of thermal energy to reduce the consumption of a heater Electric water, both during periods of water consumption hot as in periods when the user does not consume water hot.
Algunas de las ventajas que proporciona la invención son las siguientes:Some of the advantages provided by the invention are as follows:
- potencia el uso de sistemas solares térmicos en edificios de viviendas multifamiliares.- enhances the use of solar thermal systems in multi-family residential buildings.
- permite descentralizar el consumo de agua caliente sanitaria por un sistema de distribución de energía, eliminando tuberías y contadores de agua caliente independientes.- allows to decentralize water consumption hot sanitary by an energy distribution system, removing pipes and hot water meters independent.
- permite concentrar instalación generadora de energía térmica en una sola unidad, reduciendo espacios e incrementando los rendimientos y reduciendo costes.- allows to concentrate generating facility of thermal energy in a single unit, reducing spaces and increasing yields and reducing costs.
- reduce los trabajos de mantenimiento.- reduce maintenance work.
- reduce el consumo de energía eléctrica en la producción de agua caliente sanitaria.- reduces the consumption of electrical energy in the domestic hot water production.
- libera espacios dentro de las zonas habitables.- free spaces within the zones habitable
- puede funcionar con cualquier tipo de calentador eléctrico del mercado, tanto del tipo vertical como horizontal.- can work with any type of electric heater on the market, both vertical and horizontal.
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Algunas de las aplicaciones de la invención son las siguientes:Some of the applications of the invention are the following:
- cualquier tipo de instalación de Energía Solar Térmica para la producción de agua caliente sanitaria no centralizada y que tenga previsto utilizar un calentador eléctrico como generador energético convencional.- any type of Solar Energy installation Thermal for the production of domestic hot water no centralized and you plan to use an electric heater as a conventional energy generator.
- en edificios multifamiliares, hoteles, apartamentos, residencias, hospitales, cuarteles, centros deportivos, etc.- in multi-family buildings, hotels, apartments, residences, hospitals, barracks, centers sports, etc.
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:To complement the description that is being performing and in order to help a better understanding of the characteristics of the invention, according to a preferred example of practical realization of it, is accompanied as an integral part of said description, a set of drawings where with character Illustrative and not limiting, the following has been represented:
La figura 1.- muestra un esquema hidráulico del dispositivo conectable a un calentador eléctrico objeto de la invención.Figure 1 shows a hydraulic diagram of the device connectable to an electric heater object of the invention.
La figura 2.- muestra un esquema del mismo dispositivo de la figura 1 conectado hidráulicamente a un calentador eléctrico de agua sanitaria. Con distinto tipo de trazo se ha representado el recorrido del agua fría y el recorrido de agua caliente. El esquema de esta figura representa el funcionamiento del dispositivo cuando se está produciendo consumo de agua caliente sanitaria del calentador. Mediante unas flechas se indica los sentidos de circulación del agua de entrada y salida al calentador.Figure 2.- shows an outline of it device of figure 1 hydraulically connected to a heater Electric sanitary water. With different type of stroke it has represented the cold water path and the water path hot. The scheme in this figure represents the operation of the device when hot water consumption is occurring Heater heater. The arrows indicate the directions of circulation of water entering and leaving the Heater.
La figura 3.- muestra una representación similar a la de la figura 2, cuando el dispositivo está funcionando en modo termosifón cuando no se está produciendo consumo de agua caliente del calentador. Mediante unas flechas se indica los sentidos de circulación del agua de entrada y salida al calentador.Figure 3.- shows a similar representation to the one in figure 2, when the device is operating in mode thermosiphon when hot water consumption is not occurring of the heater. By means of arrows, the senses of water circulation in and out to the heater.
La figura 4.- muestra un ejemplo de un esquema hidráulico general de una instalación multi-familiar para la producción de agua caliente sanitaria objeto de la invención. Con líneas de trazo discontinuo se ha identificado la instalación para la producción de energía térmica, así como el circuito de inercia térmica.Figure 4.- shows an example of a scheme General hydraulic of a multi-family installation for the production of sanitary hot water object of the invention. With dashed lines, the installation for the production of thermal energy, as well as the thermal inertia circuit.
En la figura 1 se ha representado esquemáticamente el dispositivo (1) conectable a un calentador eléctrico objeto de la invención. El dispositivo comprende un intercambiador de calor (38) formado por un circuito primario (13) y un circuito secundario (14) adecuadamente dispuestos de forma ya conocida para producir un adecuado intercambio térmico entre los fluidos que circulan por dichos circuitos. El circuito primario (13) dispone de dos extremos conectados respectivamente a una primera y a una segunda conexión del circuito primario (10,11) accesibles desde el exterior del dispositivo para su conexión a un circuito externo de inercia térmica (33) portador de un fluido calo portador. Dicho fluido calo portador puede ser cualquier fluido capaz de transportar energía térmica de una forma eficiente.In figure 1 it has been represented schematically the device (1) connectable to a heater electrical object of the invention. The device comprises a heat exchanger (38) formed by a primary circuit (13) and a secondary circuit (14) properly arranged in an already known to produce an adequate thermal exchange between fluids circulating in said circuits. The primary circuit (13) it has two ends connected respectively to a first and to a second primary circuit connection (10.11) accessible from outside the device for connection to a circuit external thermal inertia (33) carrier of a calo fluid carrier. Said carrier fluid may be any fluid capable of transporting thermal energy in an efficient way.
Este circuito de inercia térmica estará convenientemente asociado con un sistema convencional generador de energía térmica de un edificio o vivienda para calentar el fluido en su interior. El circuito de inercia térmica es una instalación común para todo un edificio y se conecta individualmente en cada punto de consumo con cada usuario.This thermal inertia circuit will be conveniently associated with a conventional generator system thermal energy of a building or house to heat the fluid in its interior. The thermal inertia circuit is an installation common to an entire building and connects individually in each point of consumption with each user.
Por su parte el circuito secundario (14) dispone de una primera y una segunda conexión (15,16). Una primera conducción (18) comunica dicha primera conexión (15) del circuito secundario con una salida de agua fría (8) del dispositivo a través de una válvula unidireccional (2). La salida de agua fría (8) es accesible desde el exterior del dispositivo (1) para su conexión con la entrada de agua fría de un calentador eléctrico.For its part, the secondary circuit (14) has of a first and a second connection (15,16). A first conduction (18) communicates said first connection (15) of the circuit secondary with a cold water outlet (8) of the device through of a unidirectional valve (2). The cold water outlet (8) is accessible from outside the device (1) for connection with the cold water inlet of an electric heater.
Una segunda conducción (17) comunica la segunda conexión (16) del circuito secundario del intercambiador, con una entrada de agua fría (6) de la red (AFR).A second conduction (17) communicates the second connection (16) of the secondary circuit of the exchanger, with a cold water inlet (6) from the network (AFR).
Una tercera conducción (19) comunica la salida de agua fría (8) con la entrada de agua fría (6) a través de una primera válvula bidireccional (3). Una cuarta conducción (21) comunica una entrada de agua caliente (9) con una primera conexión (15) del circuito secundario a través de una segunda válvula bidireccional (20).A third conduction (19) communicates the exit of cold water (8) with the cold water inlet (6) through a First bidirectional valve (3). A fourth driving (21) communicates a hot water inlet (9) with a first connection (15) of the secondary circuit through a second valve bidirectional (20).
Las válvulas bidireccionales de presión equilibrada, son válvulas comerciales que permiten la circulación de fluido en ambas direcciones cuando la tubería donde está instalada está presostáticamente equilibrada, pero que se bloquean en un sentido cuando se produce una diferencia de presión o caudal entre los dos lados de la válvula.Bidirectional pressure valves balanced, they are commercial valves that allow circulation of fluid in both directions when the pipe where it is installed is presostatically balanced, but they are locked in a sense when a pressure or flow difference occurs between the two sides of the valve.
Una quinta conducción (23) comunica la entrada de agua caliente (9) con una salida de agua caliente (7), ambas accesibles desde el exterior del dispositivo, la primera para su conexión con la salida de agua caliente de un calentador eléctrico, y la segunda para su conexión con la entrada de agua caliente de una vivienda o edificio.A fifth conduit (23) communicates the entrance hot water (9) with a hot water outlet (7), both accessible from outside the device, the first for connection to the hot water outlet of an electric heater, and the second for its connection with the hot water inlet of a housing or building
Un termostato (4) recibe la alimentación de red a través de un enchufe (23) y dispone de un sensor de temperatura (5) dispuesto para medir la temperatura en el circuito primario (13) del intercambiador, y dispone de una conexión eléctrica (22) de salida para conectarse a la resistencia eléctrica de un calentador.A thermostat (4) receives mains power through a plug (23) and has a temperature sensor (5) arranged to measure the temperature in the primary circuit (13) of the exchanger, and has an electrical connection (22) of output to connect to the electrical resistance of a Heater.
Con esta disposición de elementos, el funcionamiento del dispositivo cuando está conectado a un calentador eléctrico y a un circuito de inercia térmica, es el siguiente.With this arrangement of elements, the device operation when connected to a heater electrical and a thermal inertia circuit, is as follows.
Cuando en una vivienda se produce consumo de agua caliente sanitaria (ACS) la circulación de agua fría y caliente es la representada en la figura 2.When consumption occurs in a home domestic hot water (ACS) circulation of hot and cold water It is the one represented in figure 2.
El agua fría de la red (AFR) entra por la entrada (6) y pasa por las conducciones (17,18) y por el circuito secundario (14) del intercambiador (38), pasando por la salida (8) para entrar en el depósito de agua del calentador (29) mediante un conducto de entrada al calentador (31).The cold water of the network (AFR) enters through the entrance (6) and passes through the conduits (17,18) and the circuit secondary (14) of the exchanger (38), passing through the outlet (8) to enter the heater water tank (29) by means of a heater inlet duct (31).
Por el circuito primario (13) del intercambiador está circulando un fluido calo-portador, por lo que al pasar agua fría por el circuito secundario se produce el calentamiento del agua fría de entrada por intercambio térmico. De este modo cuando el agua entra en el calentador ya ha alcanzado cierta temperatura por lo que se reduce el consumo de la resistencia eléctrica (30) del calentador (29).By the primary circuit (13) of the exchanger a heat-carrying fluid is circulating, so when cold water passes through the secondary circuit the Inlet cold water heating by heat exchange. From this mode when the water enters the heater has already reached certain temperature so the consumption of the electrical resistance (30) of the heater (29).
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En esta situación, la válvula unidireccional (2) está abierta y las válvulas bidireccionales (3,20) están cerradas impidiendo la circulación de agua. Este estado de las válvulas sucede porque las válvulas funcionan de la siguiente manera: al producirse un caudal por el circuito (17): la válvula unidireccional (2) pone mayor resistencia a la circulación del agua que las válvulas bi-direccionales (3,20), por lo que éstas serán las primeras en variar su posición y cerrar sus conducciones (19,21). La válvula unidireccional (2) la mantiene cerrada un muelle hasta que la presión del caudal procedente del circuito (17) lo vence abriéndose la válvula y permitiendo el paso del agua.In this situation, the unidirectional valve (2) It is open and the bidirectional valves (3,20) are closed preventing the circulation of water. This state of the valves It happens because the valves work as follows: a flow through the circuit (17) occurs: the unidirectional valve (2) puts greater resistance to water circulation than bi-directional valves (3,20), so these they will be the first to vary their position and close their pipes (19.21). The unidirectional valve (2) keeps it closed a spring until the flow pressure from the circuit (17) It is overcome by opening the valve and allowing the passage of water.
Las válvulas bi-direccionales (3,20) contienen en su interior un elemento de cierre montado con libertad de movimiento dentro de la válvula, que a presión equilibrada, por gravedad, se posiciona en la parte inferior dejando abiertas las conducciones (21,19), pero que a la mínima diferencia de caudal que se produzca entre sus extremos, es impulsado a su parte superior cerrando el paso por las conducciones (21,19).Bi-directional valves (3.20) contain inside a closure element mounted with freedom of movement inside the valve, which under pressure balanced, by gravity, is positioned at the bottom leaving the pipes open (21,19), but at the minimum flow difference that occurs between its extremes, is propelled to its upper part closing the passage through the pipes (21.19).
El agua caliente del calentador sale de la parte superior del depósito a través del conducto de salida del calentador (32), entra en el dispositivo (1) a través de la entrada de agua caliente (9) y sale por la salida (7) de agua caliente sanitaria (ACS) pasando por el conducto (23).Hot water from the heater leaves the part top of the tank through the outlet duct of the heater (32), enters the device (1) through the input of hot water (9) and exits through the outlet (7) of hot water sanitary (ACS) passing through the duct (23).
El termostato (4) mantiene desconectada la resistencia eléctrica (30) siempre y cuando el circuito del fluido caloportador tenga capacidad de intercambio, esto ocurrirá independientemente de que se esté produciendo consumo (intercambio instantáneo) o no (efecto termosifón). La temperatura a fijar en el termostato será a criterio del instalador o usuario, teniendo en cuenta el tipo de sistema energético utilizado y sus rendimientos.The thermostat (4) keeps the electrical resistance (30) as long as the fluid circuit heat carrier has exchange capacity, this will occur regardless of consumption being produced (exchange instantaneous) or not (thermosiphon effect). The temperature to be set in the thermostat will be at the discretion of the installer or user, taking into account the type of energy system used and its yields
Cuando no se produce consumo de agua caliente en la vivienda, por ejemplo cuando la vivienda no está ocupada, el usuario cierra la salida de agua caliente (7) y la entrada de agua fría (6), lo cual provoca la abertura de las válvulas bidireccionales de presión equilibrada (3,20) por gravedad al equilibrarse la presión en ambos lados de las válvulas, y se cierra la válvula (2) por efecto del resorte interno ya que desaparece el caudal de agua de vencía la acción del muelle.When there is no consumption of hot water in the dwelling, for example when the dwelling is not occupied, the user closes the hot water outlet (7) and the water inlet cold (6), which causes the valves to open bidirectional balanced pressure (3.20) by gravity at balance the pressure on both sides of the valves, and close the valve (2) due to the effect of the internal spring as the water flow due to spring action.
De esta manera se invierte el sentido de circulación de los conductos (31,32) del calentador, de forma que el agua del calentador sale a través del conducto (31) pasando por la conducción (19) y por el circuito secundario (14) del intercambiador produciéndose el calentamiento del agua al pasar por el intercambiador.In this way the sense of circulation of the heater ducts (31,32), so that water from the heater flows through the duct (31) through the conduction (19) and by the secondary circuit (14) of the exchanger producing water heating when passing through the exchanger
Puesto que la válvula (2) está cerrada, el agua de salida del circuito secundario circula a través de la conducción (21) que está abierta y pasa por la válvula (20) entrando al depósito del calentador a través del conducto (32). De manera convencional, dentro del calentador la conducción de salida del calentador (32) tiene su extremo libre situado a mayor altura que el extremo libre del conducto de entrada (31).Since the valve (2) is closed, the water output of the secondary circuit circulates through the conduction (21) that is open and passes through the valve (20) entering the heater tank through the duct (32). By way of conventional, inside the heater the output line of the heater (32) has its free end located higher than the free end of the inlet duct (31).
En este estado, el depósito (29) del calentador está conectado directamente al circuito secundario del intercambiador de calor (38), por lo que el calentador puede entrar a funcionar en modo termosifón junto con el circuito de inercia térmica con el fluido caloportador y a través del intercambiador de calor. Esto ocurre solamente cuando el termostato detecta que hay suficiente energía calorífica en el primario del intercambiador de calor. Se produce entonces una circulación de agua por convección originada por la diferencia de temperatura y por lo tanto por la diferencia de densidad del agua en la parte superior del calentador y en el resto del circuito.In this state, the heater tank (29) is connected directly to the secondary circuit of the heat exchanger (38), so that the heater can enter to operate in thermosiphon mode together with the inertia circuit thermal with the heat transfer fluid and through the heat exchanger hot. This occurs only when the thermostat detects that there is sufficient heat energy in the primary heat exchanger hot. There is then a circulation of water by convection caused by the temperature difference and therefore by the water density difference at the top of the heater and in the rest of the circuit.
Si no hay suficiente temperatura en el circuito de inercia térmica, el termostato conecta la resistencia (30) del calentador. Las válvulas bi-direccionales podrán estar abiertas o cerradas, dependiendo de si se produce o no consumo de ACS, pero su sentido no afectará al sistema porque el efecto termosifón no se produce ya que no hay intercambio en el intercambiador de calor debido a la falta de temperatura. Esto puede suceder principalmente cuando se emplea un circuito colector solar como medio generador de energía térmica, ya que la temperatura generada por el mismo es irregular, mientras que en los casos en los que se emplee por ejemplo una caldera de gas, la temperatura del circuito de inercia térmica será estable.If there is not enough temperature in the circuit of thermal inertia, the thermostat connects the resistance (30) of the Heater. Bi-directional valves may be open or closed, depending on whether it occurs or not ACS consumption, but its meaning will not affect the system because the thermosiphon effect does not occur since there is no exchange in the heat exchanger due to lack of temperature. This can happen mainly when a solar collector circuit is used as a means of generating thermal energy, since the temperature generated by it is irregular, while in cases where for example a gas boiler, the temperature of the Thermal inertia circuit will be stable.
El agua en la parte inferior del depósito es más fría y por lo tanto más densa que el agua en la parte superior, y por lo tanto tiende a circular por el conducto (31) hacia el intercambiador y a ascender por el conducto (32) a medida que se calienta.The water in the bottom of the tank is more cold and therefore denser than the water on the top, and therefore it tends to circulate through the conduit (31) towards the exchanger and to ascend through the conduit (32) as it heats up.
Para que el sistema sea eficiente es necesario que la resistencia calefactora del calentador se desconecte automáticamente durante el funcionamiento en modo termosifón. Para ello el termostato (4) se encarga de desconectar dicha resistencia mientras el sensor (5) detecta que la temperatura del circuito primario del intercambiador tiene la capacidad calorífica suficiente para aportar energía calorífica en el intercambiador de calor. Durante este periodo, la desconexión de la resistencia eléctrica es necesaria ya que al ser superior la capacidad de generar energía de ésta, se anularía el efecto termosifón que por acción de su funcionamiento por diferencia de temperatura (convección) es mucho más lento.For the system to be efficient it is necessary that the heater's heating resistance is disconnected automatically during operation in thermosiphon mode. For the thermostat (4) is responsible for disconnecting said resistance while the sensor (5) detects that the temperature of the circuit primary exchanger has the heat capacity enough to provide heat energy in the heat exchanger hot. During this period, the disconnection of the resistance electrical is necessary since the capacity of generate energy from it, the thermosiphon effect that by action of its operation due to temperature difference (convection) is much slower.
De este modo, cuando no hay demanda de agua caliente por parte del usuario, se evita calentar con la resistencia eléctrica el agua del calentador, aprovechándose la energía térmica acumulada en el circuito del fluido caloportador para calentar el agua por efecto termosifón.Thus, when there is no demand for water warm by the user, avoid heating with resistance electric water heater, taking advantage of thermal energy accumulated in the heat transfer fluid circuit to heat the water by thermosiphon effect.
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Las válvulas bidireccionales de presión equilibrada permiten la circulación por convención en ambas direcciones por efecto de la variación de temperatura y densidad en la tubería presostáticamente equilibrada.Bidirectional pressure valves balanced allow circulation by convention in both directions due to temperature and density variation in the presostically balanced pipe.
La figura 4 muestra un ejemplo simplificado de una instalación multi-familiar por ejemplo en un edificio de pisos, que comprende un dispositivo como el anteriormente descrito por cada una de las viviendas. La instalación se compone de: una pluralidad de calentadores de agua eléctricos (29) conectados con un dispositivo intercambiador (1) del modo anteriormente descrito, un circuito de inercia térmica (33) contenedor de un fluido calo-portador, que es común para todos los usuarios y está conectado en diversos puntos a cada circuito primario de cada intercambiador de calor (38).Figure 4 shows a simplified example of a multi-family installation for example in a apartment building, comprising a device like the previously described by each one of the houses. Installation It consists of: a plurality of electric water heaters (29) connected to an exchange device (1) of the mode previously described, a thermal inertia circuit (33) container of a heat-carrying fluid, which is common for all users and is connected at various points to each Primary circuit of each heat exchanger (38).
Este circuito de inercia térmica (33) está conectado con una batería de calor consistente en este caso en un depósito (35) contenedor de fluido calo-portador. A su vez, el circuito de inercia térmica (33) está asociado con una instalación generadora de energía térmica (34) que en esta realización preferente de la invención consiste en un circuito colector solar (36) formado por varios colectores solares (37). Como se aprecia en la figura 4, parte del circuito colector solar (36) está en el interior del depósito (35) para calentar el fluido calo-portador, transmitiendo de este modo la energía solar captada al fluido calo-portador.This thermal inertia circuit (33) is connected to a heat battery consisting in this case in a tank (35) heat carrier fluid container. TO in turn, the thermal inertia circuit (33) is associated with a thermal power generating installation (34) than in this Preferred embodiment of the invention consists of a circuit solar collector (36) formed by several solar collectors (37). How It can be seen in figure 4, part of the solar collector circuit (36) is inside the tank (35) to heat the fluid heat carrier, thus transmitting energy solar captured to the heat-carrying fluid.
En otras realizaciones preferentes de la invención, en lugar de un circuito colector solar se puede emplear otra técnica para el calentamiento de un fluido, como puede ser cualquier tipo de equipo de combustión como por ejemplo una caldera de gasoil, gas etc.In other preferred embodiments of the invention, instead of a solar collector circuit can be used another technique for heating a fluid, such as any type of combustion equipment such as a boiler of diesel, gas etc.
Diversas posibilidades de realizaciones prácticas de la invención, se describen en las adjuntas reivindicaciones dependientes.Various possibilities of realizations Practices of the invention are described in the attached dependent claims.
A la vista de esta descripción y juego de figuras, el experto en la materia podrá entender que las realizaciones de la invención que se han descrito pueden ser combinadas de múltiples maneras dentro del objeto de la invención. La invención ha sido descrita según algunas realizaciones preferentes de la misma, pero para el experto en la materia resultará evidente que múltiples variaciones pueden ser introducidas en dichas realizaciones preferentes sin exceder el objeto de la invención reivindicada.In view of this description and game of figures, the expert in the field may understand that the Embodiments of the invention that have been described may be combined in multiple ways within the object of the invention. The invention has been described according to some embodiments. Preferred, but for the person skilled in the art it will be clear that multiple variations can be introduced in said preferred embodiments without exceeding the purpose of the claimed invention.
Claims (12)
tador.means for automatically communicating said first and second connection (8.9) through said secondary conduit (14) of the exchanger while hot water consumption of the heater does not occur
tador.
(8).2. Device according to claim 1 characterized in that the secondary conduit (14) of the exchanger has a first and second connection end (15,16), and because while hot water consumption occurs, the first end (15) is communicated with the first connection (8) and the second end (16) is communicated with the cold water inlet (6), and while there is no consumption of hot water, the first connection (15) is communicated with the second connection ( 9) and the second end (16) is communicated with the first connection
(8).
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