BR112019025780A2

BR112019025780A2 - Sistema de aquecimento de líquido, unidade de aquecimento, e, método para construir um sistema de suprimento de líquido aquecido

Info

Publication number: BR112019025780A2
Application number: BR112019025780-2A
Authority: BR
Inventors: M. Callahan Jeremiah; Jeremiah M. Callahan; J. Doesburg Eric; Eric J. Doesburg; S. Lyon Gregory; Gregory S. Lyon; J. Wieckowski Michael; Michael J. Wieckowski
Original assignee: Heatworks Technologies, Inc.
Priority date: 2017-06-06
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2020-06-23
Also published as: AU2018280129A1; EP3635298A1; MX2019014329A; EP3635298C0; CN110998194B; US20180347830A1; KR20200015936A; EP4242548A2; US10900668B2; JP2024020553A; CN110998194A; JP7398791B2; EP3635298B1; WO2018226706A1; CA3066086A1; EP4242548A3; JP2020522668A

Abstract

Um sistema de aquecimento de líquido inclui um aquecedor instantâneo (18) com uma entrada (20) conectada a um reservatório (62). A saída (22) do aquecedor é conectada a acessórios (72) que usam o líquido aquecido e também é conectada através de uma conexão de retorno (30) ao reservatório. Em um modo ocioso, uma bomba 40 retira líquido do reservatório (62), de modo que o líquido circule através do aquecedor e de volta ao reservatório. Um controlador (52) atua o aquecedor para aquecer o líquido a uma primeira temperatura de ponto de ajuste, de modo que o líquido no reservatório se estabilize na primeira temperatura de ponto de ajuste. Em um modo de suprimento, uma parte ou todo o líquido aquecido flui da saída aos acessórios (72). É admitido líquido frio de um suprimento (60) ao reservatório, e líquido frio desejavelmente também é suprido à entrada do aquecedor junto com o líquido do reservatório, de modo que a entrada do aquecedor receba uma combinação desses. O controlador controla a proporção de líquido frio para líquido do reservatório na combinação, de modo a manter o aquecedor em uma taxa de aquecimento de ponto de ajuste enquanto mantém também a temperatura do líquido descarregado da saída do aquecedor em ou próximo a uma temperatura de ponto de ajuste.

Description

1 / 25 SISTEMA DE AQUECIMENTO DE LÍQUIDO, UNIDADE DE AQUECIMENTO, E, MÉTODO PARA CONSTRUIR UM SISTEMA DE

SUPRIMENTO DE LÍQUIDO AQUECIDO REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[001] O presente pedido reivindica o benefício do pedido de patente provisório norte-americano 62/515.831, depositado em 6 de junho de 2017, cuja descrição é incorporada ao presente documento a título de referência.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A presente invenção refere-se a dispositivos para aquecer fluidos e métodos relacionados.

[003] Em muitas aplicações, é desejável aquecer um líquido a uma temperatura de uso especificada. Por exemplo, sistemas de encanamento usados para suprir água potável comumente incluem um suprimento de água tal como uma conexão principal de água de serviço, um poço ou uma cisterna de armazenamento, e um aquecedor para aquecer uma parte da água para fazer água quente para aplicações tais como tomar banho, lavar as mãos, lavar roupa e similares.

[004] Dois tipos principais de aquecedores de líquido foram usados em sistemas de encanamento até hoje. Um aquecedor “tipo tanque” usa uma fonte de calor tal como um queimador a óleo ou gás ou um elemento de resistência elétrica para aquecer um tanque preenchido com água, de modo a acumular uma reserva de água quente na temperatura de uso. Os acessórios conectados ao tanque retiram água quente de maneira intermitente a partir do topo do tanque, enquanto água fria do suprimento entra no fundo do tanque. Tipicamente, a fonte de calor não pode aquecer água a uma taxa alta o suficiente para substituir toda a água quente retirada do tanque durante os períodos de maior demanda. Assim, durante um período de maior demanda, a reserva de água quente pode ser esgotada e a temperatura da água suprida aos acessórios cairá. Por o tanque ser um vaso de pressão aquecido, ele

2 / 25 tipicamente é uma grande unidade fabricada que incorpora características de segurança para impedir uma explosão de vapor no caso de mau funcionamento. Isso tende a tornar o próprio tanque dispendioso e também elevar o custo de envio e instalação do tanque. Ademais, a perda de calor do tanque para o ar circundante tipicamente faz com que um aquecedor tipo tanque consuma energia mesmo quando não esteja sendo retirada água quente dos acessórios.

[005] Um aquecedor “instantâneo” é arranjado para aquecer água da fonte como a água da fonte para o acessório e não armazena uma quantidade significativa de água aquecida. Um aquecedor instantâneo inclui uma fonte de calor tal como um queimador e trocador de calor, elementos de resistência elétrica arranjados para aquecer a água que flui, ou eletrodos arranjados para direcionar uma corrente elétrica através da água que flui. Aquecedores instantâneos podem ser compactos e podem ter custos de envio e instalação mais baixos. No entanto, um aquecedor instantâneo tipicamente deve prover calor a uma taxa suficiente para aquecer água na vazão máxima durante períodos de maior demanda. Isso tende a aumentar o tamanho e o custo do aquecedor. Ademais, a taxa de aquecimento pode ser limitada pela fonte de alimentação disponível como, por exemplo, a energia elétrica disponível.

[006] No entanto, ainda mais melhoramento seria desejável.

BREVE SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[007] Um aspecto da presente invenção provê um sistema de aquecimento de líquido. Um sistema de acordo com esse aspecto da invenção inclui desejavelmente um reservatório e um suprimento de líquido frio que se comunica com o reservatório. O sistema inclui desejavelmente um aquecedor com uma entrada conectada ao reservatório e uma saída conectada a um ou mais acessórios que usarão o líquido aquecido. O sistema de acordo com esse aspecto da invenção desejavelmente também inclui uma conexão de retorno de líquido aquecido conectada entre a saída do aquecedor e o reservatório. O

3 / 25 sistema desejavelmente inclui ainda uma bomba conectada em série ao aquecedor, por meio do que a bomba pode retirar líquido do reservatório e impelir o líquido em uma direção a jusante predeterminada através do aquecedor e através da conexão de retorno ao reservatório. Preferivelmente, o sistema inclui um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor ao líquido passando da entrada para a saída de modo a levar o líquido na saída a uma temperatura de ponto de ajuste. A conexão de retorno e a bomba desejavelmente são construídas e arranjadas para permitir que o líquido flua da saída do aquecedor ao reservatório, mas impedir que o líquido flua do reservatório aos acessórios através da conexão de retorno. O sistema de acordo com esse aspecto da invenção pode incluir uma conexão de admissão de líquido frio conectada entre a fonte de líquido frio e a entrada do aquecedor, o controlador sendo operativo para atuar a conexão de entrada de líquido frio para bloquear fluxo de líquido frio através da conexão de admissão ou para prover fluxo de líquido frio de modo que uma combinação de líquido frio e líquido do reservatório seja suprida à entrada do aquecedor. O controlador pode ser operativo para controlar uma razão de (i) líquido frio da conexão de admissão de líquido frio para (ii) líquido do reservatório suprido à entrada do aquecedor e, assim, manter o aquecedor em uma taxa de aquecimento em ou próximo a uma taxa de aquecimento de ponto de ajuste enquanto mantém o líquido descarregado do aquecedor em ou próximo à temperatura de ponto de ajuste. Como adicionalmente discutido abaixo, certos sistemas de acordo com esse aspecto da invenção podem prover desempenho de aquecimento útil sob uma variedade de condições de fluxo.

[008] Um aspecto adicional da invenção provê uma unidade de aquecimento para uso em um sistema de aquecimento de líquido. A unidade de aquecimento de acordo com esse aspecto da invenção inclui desejavelmente uma armação e componentes montados na armação. Esses componentes incluem desejavelmente um aquecedor com uma entrada e uma

4 / 25 saída e podem incluir adicionalmente uma conexão de extremidade de saída conectada à saída do aquecedor, o conjunto de conexão de extremidade de saída incluindo um ponto de conexão de retorno de reservatório e um ponto de conexão de acessório, assim como uma conexão de extremidade de entrada definindo um ponto de conexão de retirada de reservatório que se comunica com a entrada do aquecedor. Os componentes montados na armação podem incluir uma bomba conectada em série ao aquecedor, a bomba sendo operável para impelir líquido da conexão de extremidade de entrada para a conexão de extremidade de saída através do aquecedor, o conjunto de conexão de extremidade de saída sendo arranjado para permitir que o líquido flua da saída do aquecedor para o ponto de conexão de retorno de reservatório, mas impedir que o líquido flua do ponto de conexão de retorno de reservatório para a saída do aquecedor e o ponto de conexão de acessório. A unidade de acordo com esse aspecto da invenção desejavelmente inclui ainda um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor ao líquido passando da entrada para a saída de modo a manter o líquido passando para fora da saída na temperatura de ponto de ajuste. Uma unidade de acordo com esse aspecto da invenção pode ser usada, por exemplo, na construção de um sistema como discutido acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[009] A figura 1 é uma vista diagramática parcialmente seccional de uma unidade e sistema de aquecimento de acordo com uma modalidade da invenção.

[0010] A figura 2 é um diagrama retratando um regime de controle útil na unidade e sistema da figura 1.

[0011] A figura 3 é uma vista similar à da figura 1, mas retratando uma unidade e sistema de aquecimento de acordo com outra modalidade da invenção.

[0012] A figura 4 é outra vista similar às das figuras 1 e 3, mas

5 / 25 retratando uma unidade e sistema de aquecimento de acordo com ainda outra modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0013] Uma unidade de aquecimento modular 10 (figura 1) de acordo com uma modalidade da invenção incorpora uma armação 12 que é usada para montar os outros componentes da unidade. Nessa modalidade, a armação 10 inclui um elemento estrutural 14 usado para suportar os outros componentes discutidos abaixo e uma cobertura 16 arranjados de modo que a cobertura e o elemento estrutural definam cooperativamente um invólucro. Os outros componentes da unidade 10 podem ser parcial ou completamente dispostos dentro do invólucro e são presos à armação por elementos convencionais (não mostrados). Desejavelmente, a unidade 10 é pré-montada, como em produção em massa em uma fábrica, de modo a reduzir a necessidade de trabalho de campo no local onde a unidade é instalada.

[0014] A unidade 10 inclui um aquecedor 18 com uma entrada 20 e uma saída 22. O aquecedor 18 é construído e arranjado para aquecer o líquido passando da entrada 20 para a saída 22. O aquecedor 18 pode ser um aquecedor do tipo comumente referido na técnica como um aquecedor “instantâneo”. Uma forma de aquecedor instantâneo é um aquecedor ôhmico que aquece o líquido direcionando corrente elétrica através do próprio líquido de modo que o líquido seja aquecido pela conversão de energia elétrica em calor dentro do próprio líquido. Certos aquecedores ôhmicos particularmente desejáveis descritos nas patentes norte-americanas 7.817.906 e 9.587.853 e da publicação de pedido internacional publicada WO 2018/085773, cujas descrições são incorporadas ao presente documento a título de referência. Outros tipos de aquecedores instantâneos podem ser usados. Por exemplo, o aquecedor 18 pode ser um aquecedor de resistência elétrica arranjado para direcionar corrente elétrica através de um elemento de aquecimento sólido que é eletricamente isolado do líquido e do calor de transferência do elemento

6 / 25 de aquecimento para o líquido; ou um aquecedor de combustão que inclui um queimador e um trocador de calor para transferir calor de gases de combustão para o líquido. O aquecedor 18 desejavelmente é arranjado para variar a quantidade de calor suprido ao líquido por unidade de tempo, referida no presente documento como a “taxa de aquecimento”, sobre uma faixa de valores não zero enquanto o aquecedor está em operação. Tal variação pode ser contínua ou em degraus. No entanto, se a variação for em degraus, ela desejavelmente inclui um grande número de degraus que se aproximam a uma variação contínua.

[0015] Uma conexão de extremidade de saída 24 inclui um cano 26 conectado à saída 22 do aquecedor. Um cano de conexão de ramificação 27 estende-se do cano 26 a um ponto de conexão de acessório 28. Outro cano de conexão de ramificação 30 estende-se do cano 26 a um ponto de conexão de retorno de reservatório 32. Uma válvula de retenção 34 é montada no cano de ramificação 30. A válvula de retenção permite o fluxo da saída do aquecedor 22 para o ponto de conexão de retorno de reservatório 32, mas bloqueia o fluxo na direção oposta.

[0016] Uma conexão de extremidade de entrada 36 estende-se entre um ponto de conexão de retirada de reservatório 38 e a entrada 20 do aquecedor 18. Uma bomba 40 é conectada na conexão de extremidade de entrada e, assim, é conectada em uma relação de fluxo em série ao aquecedor

18. A bomba é construída e arranjada para mover líquido na direção de fluxo para frente, retirando líquido do ponto de conexão de retirada de reservatório e forçando o líquido através da entrada do aquecedor. Nessa modalidade, a bomba 38 pode ser uma bomba de relativamente baixa potência.

[0017] Um cano de conexão de admissão de água fria 42 estende-se de um ponto de conexão de suprimento de líquido frio 45 até a conexão de extremidade de entrada 36. Uma válvula de estrangulamento 44 é montada no cano de conexão de admissão de água fria 42. A válvula 44 é operada por um

7 / 25 atuador tal como um atuador acionado por solenoide ou por motor. O atuador pode levar a válvula 44 a uma posição completamente fechada na qual a válvula bloqueia inteiramente o fluxo dentro da admissão de água fria 42; a uma posição completamente aberta na qual a válvula oferece baixa resistência ao fluxo na admissão de água fria, ou a posições intermediárias de modo a variar a resistência ao fluxo na admissão de água fria.

[0018] A unidade de aquecimento modular 10 inclui adicionalmente um sensor de temperatura 50 em comunicação térmica com o líquido passando pela saída 22 do aquecedor ao ponto de conexão de acessório 27. Desejavelmente, o sensor de temperatura é disposto adjacente à saída como, por exemplo, dentro do aquecedor na saída ou ligeiramente a montante da saída, entre os elementos operativos do aquecedor e a saída, ou dentro do cano 26 da conexão de extremidade de saída 24. Posicionar o sensor de temperatura perto dos elementos operativos do aquecedor minimiza o tempo necessário para o sensor de temperatura responder a mudanças na operação do aquecedor.

[0019] A unidade 10 inclui adicionalmente um controlador 52. O controlador é ligado ao sensor de temperatura 50 para recepção de informações sobre a temperatura do líquido de saída; ao aquecedor 18 de modo que o controlador possa detectar a taxa de aquecimento aplicada pelo aquecedor e ajustar a taxa de aquecimento, à bomba 40 de modo que o controlador possa ativar e desativar a bomba; e ao atuador de válvula 46 de modo que o controlador possa abrir e fechar a válvula 44 e ajustar a válvula 44 a posições intermediárias. O controlador 52 é arranjado para realizar as operações de controle discutidas abaixo. O controlador pode incluir elementos eletrônicos analógicos, digitais ou mistos e pode também incluir elementos ópticos, mecânicos e eletromecânicos. Mais tipicamente, o controlador inclui um ou mais circuitos microeletrônicos digitais programáveis que são programados para realizar as operações de controle discutidas abaixo. O

8 / 25 programa pode ser “embutido” nos circuitos, ou pode ser armazenado como um ou mais conjuntos de instruções em uma memória (não mostrada) incorporada no controlador. O controlador pode ter uma temperatura de ponto de ajuste armazenada e uma taxa de aquecimento de ponto de ajuste permanentemente armazenada durante a fabricação, ou pode ter um controle ajustável por usuário (não mostrado) para ajustar a temperatura de ponto de ajuste, a taxa de aquecimento de ponto de ajuste, ou ambas. O controlador tipicamente inclui circuitos de interface e de acionamento convencionais (não mostrados) para traduzir entre sinais de nível de lógica e sinais nos níveis necessários para atuar outros componentes e pode também incluir conversores convencionais de analógico para digital e de digital para analógico. A unidade 10 inclui adicionalmente conexões de fonte de alimentação apropriadas (não mostradas) para suprir energia elétrica aos outros elementos do sistema. Quando o aquecedor for um aquecedor de combustão, uma conexão de fonte de alimentação apropriada desejavelmente é também incluída na unidade 10. As conexões de fonte de alimentação e de fonte de combustível ao aquecedor podem ser conectadas aos circuitos de acionamento do controlador. Embora o controlador seja retratado na figura 1 como uma estrutura unitária, ele pode incorporar múltiplos elementos realizando as várias funções discutidas abaixo. Além disso, embora o controlador seja retratado como alojado dentro do invólucro pela armação 10, alguns ou todos os elementos que constituem o controlador podem ser dispostos fora do controlador. As conexões entre os elementos do controlador, e as conexões entre o controlador e outros elementos da unidade 10, podem ser feitas através de qualquer meio de comunicação.

[0020] A unidade 10 pode também incluir elementos de reserva (não mostrados) para garantir a segurança no caso de falha de componente. Por exemplo, a unidade pode incluir elementos tais como elos fusíveis ou outros elementos termicamente responsivos para cortar a potência para o aquecedor

9 / 25 18 no caso de a temperatura dentro do aquecedor se elevar acima de um limiar de segurança, e uma válvula de segurança para aliviar a o excesso de pressão dentro do aquecedor.

[0021] Um sistema de suprimento de fluido aquecido de acordo com uma modalidade adicional da invenção inclui a unidade 10. O sistema retratado na figura 1 é arranjado para suprir água potável aquecida como, por exemplo, em um edifício ou veículo. O sistema inclui uma fonte 60 de água fria, e a fonte é arranjada para suprir a água fria sob uma pressão como tipicamente usada em sistemas de encanamento como, por exemplo, cerca de 40 a cerca de 125 libras por polegada quadrada, ou cerca de 275 a cerca de 860 KPa. Por exemplo, a fonte de fluido frio pode ser uma conexão a um conduto principal de um sistema de distribuição de água, ou a uma bomba para poços e um tanque de pressão como comumente usados em áreas rurais. O sistema também inclui um reservatório 62 na forma de um vaso de pressão tal como um tanque capaz de suportar a pressão exercida pela fonte de fluido frio. O tanque 62 tem um orifício de suprimento 64 que é conectado à fonte 60 através de uma válvula de retenção 67 de modo que a água fria da fonte possa entrar no tanque no ou próximo ao fundo do tanque, mas a água não possa fluir para fora do tanque. A fonte 60 é também conectada ao cano de conexão de admissão de água fria 42 da unidade 10 no ponto de conexão 45.

[0022] O tanque 62 tem um orifício de saída de água quente 66 que é conectado à conexão de extremidade de entrada 36 no ponto de conexão de retirada de reservatório 38 da unidade 10. Um tubo de fluxo de retorno 68 é conectado à conexão de extremidade de saída 24 da unidade 10 no ponto de conexão 32. O tubo de fluxo de retorno estende-se pela parede do tanque 62 e termina em um nível abaixo do topo do tanque e abaixo do orifício 66, mas acima do fundo do tanque.

[0023] Mais preferivelmente, o reservatório ou tanque 62 não inclui uma fonte de aquecimento interna. Dito de outra forma, o tanque 62

10 / 25 desejavelmente é um vaso de pressão “não inflamado”.

[0024] A conexão de extremidade de saída 24 é conectada no ponto de conexão 28 à tubulação de distribuição de água quente no edifício ou veículo e, assim, conectada aos vários acessórios 72 no edifício que consomem água quente. Como diagramaticamente mostrado, os acessórios podem incluir dispositivos tais como um chuveiro 72a, uma máquina de lavar roupas 72b e um aparelho de fazer bebida 72c. Alguns ou todos os acessórios também podem ser conectados à fonte de água fria 60 por outra tubulação (não mostrada).

[0025] Em operação, em um método para suprir fluido aquecido de acordo com um aspecto adicional da invenção, o tanque 62 e os canos e conexões mencionados acima são mantidos sob pressão pela fonte 60.

[0026] O controlador 52 monitora a temperatura da água passando para fora do aquecedor como medida pelo sensor 50 e ajusta a taxa de aquecimento de modo a manter essa temperatura no ponto de ajuste e também ajusta a válvula de admissão de líquido frio 44 de modo a manter a taxa de aquecimento na taxa de aquecimento de ponto de ajuste. Esse esquema de controle é retratado na figura 2. A água que flui para o aquecedor está em uma temperatura de entrada. O aquecedor 18 eleva a temperatura da água em uma quantidade igual à taxa de aquecimento dividida pela vazão através do aquecedor, para produzir a temperatura de saída detectada pelo sensor 50. A diferença entre a temperatura de ponto de ajuste e a temperatura de saída constitui um sinal de erro de temperatura, que é passado por uma função de transferência de temperatura ST para prover um sinal de erro processado, e a taxa de aquecimento é ajustada de acordo com o sinal de erro processado de modo a aumentar a taxa de aquecimento conforme a temperatura de saída diminui, e vice-versa. A função de transferência pode incluir um ou mais dentre componentes proporcionais, integrais e derivados como comumente denominados na técnica de sistemas de controle.

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[0027] O controlador também monitora a taxa de aquecimento aplicada pelo aquecedor 18 e subtrai a taxa de aquecimento da taxa de aquecimento de ponto de ajuste para produzir um erro de taxa de aquecimento que é processado por uma função de transferência de taxa de aquecimento SH para produzir um sinal de erro processado. Aqui novamente, a função de transferência pode incluir um ou mais dentre componentes proporcionais, integrais e derivados. Se a taxa de aquecimento estiver abaixo da taxa de aquecimento de ponto de ajuste, o controlador atua o atuador de válvula 46 de modo que a válvula de admissão de água fria 44 abra progressivamente, e a resistência ao fluxo através da válvula 44 diminua.

[0028] Em uma condição ociosa, enquanto não se retira nenhuma água do sistema pelos acessórios 72 (figura 1), há pouco ou nenhum diferencial de pressão por toda a válvula de admissão de líquido frio 44 e, assim, essencialmente nenhum fluxo pela conexão de admissão de líquido frio 42 independentemente de se a válvula está aberta ou fechada. Nessa condição, a bomba 40 circula água do tanque através da saída de água quente 66 através do aquecedor 18 e de volta ao tanque através da conexão de extremidade de saída 24 e do tubo 68, de modo que a temperatura de entrada da água passando para dentro do aquecedor seja igual à temperatura da água próxima ao topo do tanque. Na inicialização, com o tanque 62 cheio de água fria, essa será bem abaixo da temperatura de ponto de ajuste, e o controlador levará o aquecedor 18 a uma alta taxa de aquecimento. Com operação continuada, a água aquecida se acumula próximo ao topo do tanque e a temperatura de entrada eleva-se gradualmente, dentro de uma tolerância predefinida, a partir do ponto de ajuste, quando a taxa de aquecimento diminui a zero. Se a taxa de aquecimento permanecer em zero por um intervalo predeterminado, o controlador desativará a bomba e o aquecedor por um intervalo de desativação que pode ser, por exemplo, vários minutos a meia hora mais ou menos, e então pode reativar a bomba 40 no final do intervalo de desativação

12 / 25 e retomar o monitoramento da temperatura de saída no sensor 50 enquanto deixa o aquecedor 18 desativado. Se essa temperatura permanecer abaixo da temperatura de ponto de ajuste em mais do que uma tolerância predeterminada após a água ter circulado por um período como, por exemplo, alguns minutos, o controlador ativa o aquecedor 18 e mantém a bomba 40 em operação. Se a temperatura da água circulante estiver na temperatura de ponto de ajuste ou dentro da tolerância enquanto o aquecedor 18 estiver inativo, o controlador deixa o aquecedor desativado, desativa a bomba, espera por outro intervalo de desativação e repete as etapas anteriores. Assim, desde que a água próxima ao topo do tanque 62 esteja na ou próxima à temperatura de ponto de ajuste e não seja retirada nenhuma água do sistema, o controlador mantém o aquecedor inativo e ativa a bomba somente por breves intervalos. Tipicamente, a água quente próxima ao topo do tanque resfria rapidamente por transferência de calor condutiva e convectiva em água mais fria próximo ao fundo do tanque, de modo que a bomba e o aquecedor continuem a operar durante a maior parte ou todo o tempo até que o tanque 62 esteja substancialmente cheio de água quente em temperaturas próximas à temperatura de ponto de ajuste. Uma vez que o tanque esteja substancialmente cheio de água quente, o aquecedor opera apenas de maneira intermitente para compensar a perda de calor do tanque.

[0029] Quando um ou mais dos acessórios está aberto para retirar água do sistema, o sistema opera em um modo de suprimento. Nesse modo de operação, a água fria da fonte 60 passa para o fundo do tanque através do orifício de entrada de líquido frio 64 e também passa para a conexão de extremidade de entrada 36 através da válvula 44, de modo que a bomba 40 dispense uma mistura de água quente retirada do tanque e água fria à entrada do aquecedor. Isso tende a causar uma diminuição na temperatura de saída medida pelo sensor 50, de modo que o sistema de controle responda elevando a taxa de aquecimento. Se a taxa de aquecimento exceder a taxa de

13 / 25 aquecimento de ponto de ajuste, o controlador operará o atuador 46 para reduzir a abertura da válvula 44, aumentando, assim, a resistência ao fluxo entre a conexão de admissão de líquido frio 42 e a conexão de extremidade de entrada 36, reduzindo, assim, o fluxo de água fria através da válvula 44 e aumentando o fluxo de água fria através do orifício 64 no fundo do tanque. Isso aumenta a proporção de água quente retirada do topo do tanque na água suprida pela bomba 40 e aumenta a temperatura de entrada. O sistema, assim, tende a chegar a uma condição de equilíbrio com o aquecedor operando na taxa de aquecimento de ponto de ajuste e com a temperatura de saída igual à temperatura de ponto de ajuste. Dito de outra forma, a vazão através do aquecedor varia com a demanda dos acessórios 72. O controlador ajusta a razão de água quente retirada do reservatório para água fria da conexão de entrada de água fria que é suprida à entrada do aquecedor, de modo a ajustar a temperatura de entrada de água entrando na entrada do aquecedor de forma que, na vazão prevalecente, o aquecedor opere na taxa de aquecimento de ponto de ajuste para produzir uma temperatura de saída igual à temperatura de ponto de ajuste.

[0030] Desejavelmente, a taxa de aquecimento de ponto de ajuste está na ou ligeiramente abaixo da taxa de aquecimento máxima que o aquecedor pode prover. Quando os acessórios estão retirando apenas um fluxo moderado de água quente, a válvula 44 fica completamente aberta, de modo que toda a água quente deixando o sistema seja substituída por água que entra através da entrada de água fria e seja aquecida à temperatura de ponto de ajuste. Nessa condição, o sistema opera sem esgotamento da água quente armazenada no tanque 62 por um tempo indefinido e teoricamente infinito. Nessa condição operacional, o aquecedor continua a operar em uma taxa abaixo da taxa de aquecimento de ponto de ajuste. Quando os acessórios retiram água quente do sistema em uma taxa mais alta, a válvula 44 fica parcialmente fechada de modo que uma quantidade significativa de água quente seja retirada do tanque

14 / 25 e substituída pela água fria que entra no tanque através do orifício de entrada 64 no fundo do tanque. No entanto, desde que o aquecedor permaneça abaixo da taxa de aquecimento de ponto de ajuste, a válvula 44 permanece quase completamente fechada. Nessa condição, o aquecedor 18 age para estender o tempo durante o qual o sistema continuará a suprir água quente na temperatura de ponto de ajuste. Dito de outra forma, nessa condição, o aquecedor 18 opera para atrasar o esgotamento da água quente no tanque 62. No modo de suprimento da operação, a água passa do reservatório 62 aos acessórios 72 somente por meio do aquecedor 18 e somente flui através do aquecedor na direção a jusante da entrada 20 para a saída 22.

[0031] As inúmeras características do aquecedor discutidas acima com referência à figura 1 podem ser variadas. Por exemplo, a conexão de extremidade de saída 24 pode ser conectada ao reservatório ou tanque 62 de modo que o líquido quente seja retornado ao reservatório próximo ao ou no fundo do reservatório de forma a prover mais mistura do líquido quente retornado com o líquido mais frio no tanque. Isso tende a prover uma distribuição de temperatura uniforme dentro do tanque 62. Em um arranjo como esse, o ponto de conexão de fluido de retorno da conexão de extremidade de saída 24 pode ser conectado ao orifício de entrada de água fria 64 do tanque como, por exemplo, entre a válvula de retenção 67 e o orifício de entrada de água fria.

[0032] Esquemas de controle que não o sistema de controle de realimentação termoestática discutidos acima podem ser usados. Um sistema de acordo com uma modalidade adicional da invenção (figura 3) é no geral similar ao sistema discutido acima em conexão com as figuras 1 e 2, mas tem um sensor de fluxo 104 e um sensor de temperatura 102 associados ao cano de entrada de líquido frio 142. Uma seção de fluxo 106 e um sensor de temperatura 108 são providos em uma seção 101 da conexão de extremidade de entrada 136 que é conectada ao reservatório 162 e que carrega somente

15 / 25 água do reservatório durante o serviço. A conexão de extremidade de saída é provida com um sensor de pressão 103 e um sensor de fluxo 119. Todos esses sensores são ligados ao controlador 152. Aqui novamente, uma válvula de estrangulamento 144 é provida entre o cano de entrada de líquido frio 142 e a conexão de extremidade de entrada 136. A válvula 144 é controlada por um atuador ligado ao controlador 152. Outra válvula de estrangulamento e outro atuador, também ligados ao controlador 152, são providos na conexão de extremidade de saída 124, entre a saída 122 do aquecedor e a conexão de fluxo de retorno ao reservatório 162. Uma válvula de retenção é provida na conexão entre a conexão de extremidade de saída 124 e o encanamento de água quente 170 do edifício, para impedir o refluxo de água do encanamento e dos acessórios 172.

[0033] Nessa modalidade, o reservatório 162 é um vaso não pressurizado e não inflamado; embora o reservatório seja provido com uma cobertura 163 para impedir a contaminação da água armazenada no mesmo, a cobertura se encaixa frouxamente de modo que o reservatório permaneça em contaminação com a atmosfera. O suprimento de água fria 160 se comunica com o reservatório 162 através de uma válvula de boia 167 atuada por uma boia 169 posicionada dentro do reservatório 162. A válvula 167 abre quando o nível de água no reservatório cai e fecha quando o nível de água sobe, de modo que a válvula admita água ao reservatório adjacente ao fundo do reservatório conforme necessário para manter a água dentro do reservatório em um nível substancialmente constante.

[0034] Em operação, o controlador 152 atua a bomba 140 para impelir água através do aquecedor 118. O controlador ajusta a válvula 111 e ajusta a velocidade de operação da bomba 140 em resposta à pressão detectada pelo sensor 103, de modo a manter uma pressão constante na conexão de extremidade de saída. Durante a operação ociosa, sem nenhuma demanda dos acessórios 172, o sensor de fluxo 119 indica zero fluxo através da conexão de

16 / 25 extremidade de saída para o encanamento do edifício 170. O controlador mantém a válvula de estrangulamento 111 aberta e mantém a válvula de estrangulamento 144 fechada, enquanto atua a bomba 140 em uma potência relativamente baixa para circular líquido através do aquecedor. Nessa condição, a bomba simplesmente recircula água através do aquecedor e do reservatório. O controlador 152 ajusta a taxa de aquecimento do aquecedor 140 em resposta à vazão detectada pelo sensor 106 e a temperatura de água detectada pelo sensor 108, de modo que o aquecedor eleve a temperatura da água circulada à temperatura de ponto de ajuste.

[0035] Quando um ou mais dos acessórios 172 está aberto para retirar água quente, o fluxo aos acessórios é detectado pelo sensor 119. Em resposta, o controlador entra em um modo de suprimento ativo., Nesse modo, o controlador ajusta a taxa de aquecimento do aquecedor 118 à taxa de aquecimento de ponto de ajuste, eleva a potência de bombeamento fornecida pela bomba 140 a um nível mais alto e fecha parcial ou completamente a válvula de estrangulamento 111 para manter a pressão no sensor 103 em um nível desejado. O ajuste da válvula de estrangulamento 111 necessário para manter a pressão varia com a demanda dos acessórios 172; conforme a demanda aumenta, a válvula 111 fecha progressivamente de modo que menos água aquecida 118 seja retornada ao reservatório 162. A vazão total através do aquecedor pode variar conforme a válvula 111 fecha ou abre em resposta à demanda dos acessórios. Enquanto os acessórios 172 estão retirando água em uma taxa moderada, o controlador 110 monitora a vazão total somando a vazão de água fria do sensor 104 e do sensor de fluxo de água morna 106 e ajusta a válvula de estrangulamento 144 de modo a fornecer uma mistura de água morna e fria em uma temperatura e vazão de forma que, na vazão prevalecente e na taxa de aquecimento de ponto de ajuste, a água passando para fora do aquecedor esteja na temperatura de ponto de ajuste. Aqui novamente, suprir uma mistura de água morna e fria ao aquecedor e usar o

17 / 25 aquecedor para levar a mistura à temperatura de ponto de ajuste permite que o sistema supra água na temperatura de ponto de ajuste por um período prolongado.

[0036] Sob algumas condições operacionais como, por exemplo, em que a água que vem do reservatório 162 esteja em uma temperatura bem abaixo da temperatura de ponto de ajuste, o controlador 144 leva a válvula 144 a uma condição completamente fechada antes de alcançar uma mistura que pode ser levada à temperatura de ponto de ajuste na taxa de aquecimento de ponto de ajuste. Se a taxa de aquecimento de ponto de ajuste estiver abaixo da taxa de aquecimento máxima do aquecedor, o controlador pode aumentar a taxa de aquecimento aplicada acima da taxa de aquecimento de ponto de ajuste. Sob outras condições operacionais, quando os acessórios 172 estão retirando água em uma taxa baixa e quando a água retirada do reservatório 172 está na ou próxima à temperatura de ponto de ajuste, a operação do aquecedor na taxa de aquecimento de ponto de ajuste mesmo com a válvula 144 completamente aberta aqueceria a água passando através do aquecedor 118 a uma temperatura acima da temperatura de ponto de ajuste. Nessa condição, o controlador 110 reduz a taxa de aquecimento aplicada abaixo da taxa de ponto de ajuste.

[0037] Os sensores e os sistemas de controle usados nas modalidades discutidas acima podem ser variados. Por exemplo, um esquema de controle sensível ao fluxo como discutido com referência à figura 3 pode ser usado em uma modalidade similar à da figura 1, com um reservatório pressurizado. Inversamente, um sistema de controle de realimentação sensível à temperatura como discutido acima com referência à figura 1 pode ser usado com um sistema bombeado como discutido com referência à figura 3.

[0038] Enquanto o sistema da figura 3 está em uma condição ociosa, o controlador pode desativar a bomba 140 e o aquecedor 118 por um intervalo de desativação e então reiniciar a bomba. Aqui novamente, se a temperatura

18 / 25 da água permanecer retirada do reservatório estiver na ou próxima à temperatura de ponto de ajuste após uma reinicialização da bomba, o controlador pode desativar a bomba por um intervalo de desativação adicional. Se não, o controlador mantém a bomba em operação e reativa o aquecedor 118.

[0039] Nos sistemas discutidos acima, os fluxos são controlados em parte por válvulas ajustáveis. Estas podem ser substituídas por outros elementos capazes de prover fluxo variável como, por exemplo, bombas de velocidade variável associadas com a admissão de água fria, a conexão de retirada de reservatório e a conexão de retorno ao reservatório. Além disso, nas modalidades discutidas acima, o fluxo através da conexão de entrada de água fria pode ser controlado indiretamente estrangulando ou bombeando a conexão à entrada de água fria do reservatório. Por exemplo, na modalidade discutida acima com referência à figura 1, a válvula de estrangulamento 44 pode ser provida na conexão à entrada de água fria 64 do reservatório, em vez de na conexão de entrada de água fria 44. Nesse arranjo, fechar a válvula de estrangulamento aumenta o fluxo de água fria através da conexão de entrada. Em um arranjo adicional, a válvula de estrangulamento 44 pode ser deslocada à conexão de retirada de reservatório 38, de modo a controlar o fluxo de água quente do reservatório 62. Qualquer um desses arranjos controla as proporções de água do reservatório e água da conexão de entrada de água fria na mistura que alcança a entrada do aquecedor 20. Além disso, a bomba pode ser conectada a jusante da saída do aquecedor ou incorporada dentro do aquecedor.

[0040] Na discussão acima, a temperatura de ponto de ajuste foi tratada como um valor constante. No entanto, o controlador pode variar a temperatura de ponto de ajuste. Por exemplo, uma primeira temperatura de ponto de ajuste, relativamente baixa, pode ser aplicada enquanto não há nenhuma água fluindo para os acessórios, enquanto que uma segunda

19 / 25 temperatura de ponto de ajuste, mais alta, é aplicada enquanto flui água para os acessórios. Nesse arranjo, a temperatura da água no reservatório estabiliza na primeira temperatura de ponto de ajuste, enquanto que a água é suprida aos acessórios na segunda temperatura de ponto de ajuste, mais alta. Esse arranjo reduz a perda de calor do reservatório, mas também reduz a vazão máxima que pode ser fornecida aos acessórios na temperatura de ponto de ajuste mais alta. Em uma variante desse arranjo, o primeiro ponto de ajuste, mais baixo, pode ser aplicado somente quando uma baixa demanda é esperada como, por exemplo, durante a noite em um domicílio típico.

[0041] Um sistema de acordo com uma modalidade adicional da invenção (figura 4) é no geral similar ao sistema das figuras 1 e 2 discutidas acima. No entanto, a conexão de extremidade de saída 224 inclui um coletor que é conectado à saída 222 do aquecedor e a três canos de conexão de saída 227a, 227b e 227c. Cada cano de conexão de saída 227 é provido com uma respectiva válvula de interrupção 201a, 201b, 201c que tem um atuador tal como um mecanismo de solenoide ou motor capaz de fechar e abrir a válvula de interrupção. O coletor 226 é a um cano de ramificação 230 que leva ao ponto de conexão de retorno de reservatório e ao conduto de retorno 268 que se estende para dentro do reservatório 268.

[0042] A conexão de extremidade de entrada 236 de novo inclui uma bomba 240 e de novo se conecta através da conexão de retirada de reservatório 238 ao orifício de saída de água quente 266 do reservatório. A conexão de entrada de água fria 242 é de novo conectada à conexão de extremidade de entrada através da válvula de estrangulamento 246. Um cano de derivação 203 se comunica com o conector de extremidade de entrada 236, em um local entre o ponto de conexão de retirada de reservatório 238 e a junção do conector de extremidade de entrada e a entrada de água fria. Uma válvula de retenção 207 é provida no conector de extremidade de entrada entre a junção com o cano de derivação 203 e a junção com a entrada de água

20 / 25 fria 242. A válvula de retenção permite o fluxo na direção indicada, para cima como visto na figura 4, mas bloqueia o fluxo inverso. O cano de derivação se comunica com um dos canos de conexão de saída 227c em um ponto a jusante da válvula 201c no cano de conexão de saída. Uma válvula de controle de derivação 205 é conectada no cano de derivação 205. A válvula de controle de derivação 205 tem um atuador associado. Uma válvula de interrupção de recirculação 215 é conectada na ramificação 230 da estrutura de conexão de extremidade de saída à estrutura de conexão de extremidade de entrada. O controlador pode fechar a válvula 215 para bloquear o fluxo do coletor 226 de volta ao reservatório ou abri-la para permitir tal fluxo. Os atuadores das válvulas supracitadas são ligados ao controlador 205 de modo que o controlador possa atuar todas essas válvulas.

[0043] Nessa modalidade, a conexão de extremidade de saída 224 não incorpora uma válvula de retenção. Em vez disso, a bomba 240 opera continuamente sempre que a válvula de interrupção de recirculação 215 está aberta e mantém uma pressão na conexão de extremidade de saída 226 mais alta do que a pressão no reservatório 262 para impedir o fluxo do reservatório para a conexão de extremidade de saída.

[0044] O controlador 252 é provido com um receptor de sinal 253 como, por exemplo, um receptor de rádio ou um receptor conectável por rede tal como um receptor conectável por internet.

[0045] Cada um dos canos de conexão de saída 227 é conectado a um acessório diferente através de linhas de conexão individuais adequadas. Nesse caso, os diferentes acessórios requerem água quente em diferentes temperaturas. Por exemplo, o cano de conexão de saída 227c é conectado a um acessório 272c tal como um chuveiro ou uma pia usado para fornecer contato com a pele humana e requer água quente em uma primeira temperatura de uso, a mais baixa, como, por exemplo, cerca de 40-43ºC (105- 110ºF). O cano de conexão de saída 227b é conectado a um acessório 272b tal

21 / 25 como uma máquina de lavar louças ou uma máquina de lavar roupas que requer água quente em uma segunda temperatura de uso, mais alta, como, por exemplo, cerca de 60-71ºC (140-160ºF). O cano de conexão de saída 227c é conectado a um acessório tal como uma cafeteira 272a que requer água quente em uma terceira temperatura de uso, ainda mais alta, como, por exemplo, 88- 93ºC (190-200ºF). Cada um dos acessórios é equipado com um respectivo transmissor 211 que é arranjado para enviar um sinal em uma forma que possa ser recebida pelo receptor 253 e que identifica o acessório associado por um código pré-atribuído e que indica que o acessório particular requer água quente.

[0046] Em modo ocioso, o controlador 252 mantém as válvulas de saída 201a-201c e a válvula de derivação 205 fechadas e ajusta a válvula de interrupção de recirculação 215 aberta de modo a direcionar água do coletor 226 para o reservatório 262. Em modo ocioso, o controlador mantém a temperatura de ponto de ajuste na primeira temperatura de uso correspondente à temperatura de água mais baixa requerida por qualquer um dos acessórios conectados. Da mesma maneira que a discutida acima, o aquecedor opera para levar a água no reservatório 262 à primeira temperatura de uso e mantê-la nessa temperatura. Quando um dos acessórios requer água quente, ele envia um sinal através do transmissor 211 associado. Se o sinal indicar que a água precisa ser suprida na segunda ou terceira temperatura de uso, o controlador ajusta o ponto de ajuste de temperatura do aquecedor 218 à segunda ou terceira temperatura de uso. Quando o sensor de temperatura 250 indicar que a água descarregada do aquecedor 218 atingiu a nova temperatura de ponto de ajuste, o controlador abre o cano de conexão de saída associado com o acessório que enviou o sinal. Por exemplo, se o acessório 272a enviou um sinal, o aquecedor eleva a temperatura de ponto de ajuste à terceira temperatura de uso e então abre a válvula 201a. O controlador pode parcial ou completamente fechar a válvula de recirculação 215 para manter a

22 / 25 temperatura da água no reservatório 262 na primeira temperatura de uso. O sistema permanece nessa condição até que o acessório 272a envie outro sinal indicando que não mais requer água. Se outro acessório enviar um sinal adicional enquanto o acessório está suprindo água a um dos acessórios, o controlador deixará as outras válvulas de saída fechadas. O controlador pode simplesmente ignorar o sinal adicional ou pode armazenar a solicitação em uma fila e lidar com ela mais tarde. No entanto, se o primeiro acessório 272 requerer água durante esse tempo, o controlador poder deixar a válvula de saída 201c fechada, mas pode responder à solicitação abrindo a válvula de controle de derivação 205, de modo que a água na primeira temperatura de uso seja suprida do reservatório para o acessório 272c sem passar pelo aquecedor.

[0047] Uma vez que o acessório que originalmente solicitou água envia outro sinal indicando que a solicitação foi atendida, o controlador 252 restaura a temperatura de ponto de ajuste à primeira temperatura de uso e retorna à operação de modo ocioso.

[0048] Como usado nesta descrição, o termo “cano” deve ser entendido como incluindo qualquer elemento capaz de transportar um líquido fluente sob pressão e, consequentemente, inclui estruturas tais como mangueiras flexíveis e condutos e tubos de seção transversal não circular, assim como canos rígidos comuns de seção transversal circular.

[0049] Os sistemas, unidades e métodos de acordo com a presente invenção podem ser aplicados a fluidos de calor que não água. Além disso, os termos “frio” e “quente” não são limitados às faixas de temperatura encontradas na aplicação da invenção em sistemas de encanamento. Por exemplo, em um sistema industrial para manusear um líquido tal como metal fundido ou um sal fundido, o líquido “frio” pode estar em temperaturas de centenas de graus Celsius, e o líquido “quente” pode estar em uma temperatura ainda mais alta.

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[0050] Os parágrafos a seguir apresentam certos aspectos adicionais da invenção: um sistema de aquecimento de líquido que compreende um reservatório; um suprimento de líquido frio que se comunica com o reservatório; um aquecedor que tem uma entrada conectada ao reservatório através do ponto de conexão de retirada de reservatório que se comunica com o reservatório em um nível adjacente ao topo do reservatório, o aquecedor tendo uma saída conectada a um ou mais acessórios; uma conexão de retorno de líquido aquecido conectada à saída do aquecedor e que se comunica com o reservatório de modo a retornar fluido ao reservatório abaixo do nível da conexão de retirada de reservatório; e um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor ao líquido passando da entrada para a saída de modo a levar o líquido na saída a uma temperatura de ponto de ajuste, o aquecedor, a bomba e as conexões sendo construídos e arranjados de modo que o líquido do reservatório passe apenas através do aquecedor por meio da conexão de retirada de reservatório e apenas passe do aquecedor ao reservatório por meio da conexão de retorno de reservatório.

[0051] Um método para operar um sistema de suprimento de líquido aquecido que compreende as etapas de: (a) em um modo ocioso, retirar líquido de um reservatório para dentro da entrada através de um aquecedor, atuar o aquecedor para aquecer o líquido, e retornar o líquido ao reservatório, e controlar a operação do aquecedor de modo que o líquido no reservatório alcance a primeira temperatura de ponto de ajuste; e (b) em um modo de suprimento, retirar líquido do reservatório para dentro do aquecedor, enquanto também se supre líquido frio em uma temperatura abaixo da primeira temperatura de ponto de ajuste ao reservatório de modo a prover uma mistura de líquido frio e líquido do reservatório, enquanto se controla o aquecedor para aquecer a mistura a uma temperatura

24 / 25 de ponto de ajuste igual à ou acima da primeira temperatura de ponto de ajuste e enquanto se controla a proporção de (i) líquido do reservatório e (ii) líquido frio na mistura de modo que o aquecedor opere em uma taxa de aquecimento de ponto de ajuste e enquanto se descarrega pelo menos uma parte da mistura aquecida a um acessório.

[0052] Um método como descrito no parágrafo 0051 em que, tanto no modo ocioso quanto no modo de suprimento. a etapa de retirar líquido do reservatório para o aquecimento inclui retirar líquido da parte adjacente ao topo do reservatório.

[0053] Um sistema de aquecimento de líquido que compreende: (a) um reservatório; (b) um suprimento de líquido frio que se comunica com o reservatório; (c) um aquecedor com uma entrada conectada ao reservatório, o aquecedor tendo uma saída conectada a um ou mais acessórios; (d) uma conexão de admissão de líquido frio conectada entre o suprimento de líquido frio e a entrada do aquecedor, (e) uma conexão de retorno conectada entre a saída do aquecedor e o reservatório; (f) uma bomba conectada em série ao aquecedor, de modo que a bomba possa retirar líquido do reservatório e impelir o líquido em uma direção a jusante predeterminada através do aquecedor e através da conexão de retorno ao reservatório; e (g) um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor ao líquido passando da entrada para a saída e para variar a quantidade de calor suprido ao líquido pelo aquecedor dentro de uma faixa de taxas de aquecimento, o controlador sendo operativo para controlar uma razão de (i) líquido frio da conexão de admissão de líquido frio para (ii) líquido do reservatório suprido à entrada do aquecedor e, desse modo, manter o

25 / 25 aquecedor em uma taxa de aquecimento na ou próxima à taxa de aquecimento de ponto de ajuste enquanto mantém o líquido descarregado da saída do aquecedor em ou próximo a uma temperatura de ponto de ajuste.

[0054] Um sistema como citado no parágrafo 0053, em que o aquecedor é conectado ao reservatório adjacente ao topo do reservatório.

[0055] Embora a invenção do presente documento tenha sido descrita com referência a modalidades particulares, deve-se entender que essas modalidades são meramente ilustrativas dos princípios e aplicações da presente invenção. Deve-se, portanto, entender que inúmeras modificações podem ser feitas nas modalidades ilustrativas e que outros arranjos podem ser concebidos sem se afastar do espírito e escopo da presente invenção como definidos pelas reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de aquecimento de líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um reservatório; (b) um suprimento de líquido frio que se comunica com o reservatório; (c) um aquecedor com uma entrada conectada ao reservatório, o aquecedor tendo uma saída conectada a um ou mais acessórios; (d) uma conexão de admissão de líquido frio conectada entre o suprimento de líquido frio e a entrada do aquecedor, (e) uma conexão de retorno conectada entre a saída do aquecedor e o reservatório; (f) uma bomba conectada em série ao aquecedor, de modo que a bomba possa retirar líquido do reservatório e impelir o líquido em uma direção a jusante predeterminada através do aquecedor e através da conexão de retorno para o reservatório; e (g) um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor ao líquido passando da entrada para a saída e para variar a quantidade de calor suprido ao líquido pelo aquecedor dentro de uma faixa de taxas de aquecimento, o controlador sendo operativo para controlar uma razão de (i) líquido frio da conexão de admissão de líquido frio para (ii) líquido do reservatório suprido à entrada do aquecedor e, desse modo, manter o aquecedor em uma taxa de aquecimento na ou próxima à taxa de aquecimento de ponto de ajuste enquanto mantém o líquido descarregado da saída do aquecedor em ou próximo a uma temperatura de ponto de ajuste.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de temperatura operativo para detecta a temperatura do líquido passando para fora da saída do aquecedor, em que o controlador é operativo para ajustar a taxa de aquecimento aplicada pelo aquecedor de modo a manter a temperatura na temperatura de ponto de ajuste e para controlar a razão em resposta à taxa de aquecimento aplicada pelo aquecedor.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a conexão de retorno e a bomba são construídas e arranjadas para permitir que o líquido flua da saída do aquecedor ao reservatório, mas impedir que o líquido flua do reservatório aos acessórios através da conexão de retorno.

4. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é operativo para variar a temperatura de ponto de ajuste em resposta a uma entrada de controle representando uma condição prevalecente em um ou mais dos acessórios.

5. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o sistema de controle é operativo para variar a temperatura de ponto de ajuste em resposta a uma entrada de controle representando a operação de diferentes acessórios para retirar líquido a partir da saída do aquecedor.

6. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de demanda operativo para detectar a operação de um ou mais acessórios para retirar líquido da saída do aquecedor e para elevar a temperatura de ponto de ajuste em resposta à detecção de demanda, de modo que o aquecedor forneça o líquido aquecido aos acessórios em uma temperatura mais alta do que uma temperatura do líquido armazenado no tanque.

7. Sistema de aquecimento de líquido, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um reservatório; (b) um suprimento de líquido frio que se comunica com o reservatório;

(c) um aquecedor com uma entrada conectada ao reservatório e uma saída conectada a um ou mais acessórios; (d) uma conexão de retorno de líquido aquecido conectada entre a saída do aquecedor e o reservatório; (e) uma bomba conectada em série ao aquecedor, por meio do que a bomba pode retirar líquido do reservatório e impelir o líquido em uma direção a jusante predeterminada através do aquecedor e através da conexão de retorno para o reservatório; (f) um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor ao líquido passando da entrada para a saída de modo a levar o líquido na saída a uma temperatura de ponto de ajuste, a conexão de retorno e a bomba sendo construídas e arranjadas para permitir que o líquido flua da saída do aquecedor para o reservatório, mas impedir que o líquido flua do reservatório para os acessórios através da conexão de retorno; e (g) ou: (i) um sensor de temperatura operativo para detectar uma temperatura do líquido passando para fora do aquecedor, o sistema de controle sendo operativo para desativar a bomba e o aquecedor quando a temperatura detectada pelo sensor está na ou se aproxima da temperatura de ponto de ajuste e o aquecedor não está suprindo calor, o sistema de controle também sendo operativo para reativar a bomba após um período de desativação independentemente da temperatura detectada pelo sensor e, então, em resposta à temperatura detectada pelo sensor, ou (a) manter a bomba em operação e ativar o aquecedor ou (b) desativar a bomba de novo; ou (ii) um sensor de temperatura operativo para detectar a temperatura do líquido passando do reservatório para o aquecedor, o sistema de controle sendo operativo para desativar a bomba e o aquecedor quando a temperatura detectada pelo sensor está na ou se aproxima da temperatura de ponto de ajuste, o sistema de controle também sendo operativo para reativar a bomba após um período de desativação independentemente da temperatura detectada pelo sensor e, então, em resposta à temperatura detectada pelo sensor, ou (a) manter a bomba em operação e ativar o aquecedor ou (b) desativar a bomba de novo.

8. Sistema de aquecimento para suprir água quente a acessórios dentro de um edifício ou um veículo através de um sistema de encanamento do edifício ou veículo, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) um reservatório não inflamado aberto à atmosfera; (b) um suprimento de água fria que se comunica com o reservatório; (c) um aquecedor que tem uma entrada conectada ao reservatório e uma saída conectada através de canos do sistema de encanamento do edifício ou veículo aos acessórios; (d) uma conexão de retorno de água aquecida conectada entre a saída do aquecedor e o reservatório; (e) uma bomba conectada em série ao aquecedor, por meio do que a bomba pode retirar água do reservatório e impelir a água em uma direção a jusante predeterminada através do aquecedor e (i) através da conexão de retorno ao reservatório e (ii) através dos canos do sistema de encanamento para os um ou mais acessórios; e (f) um controlador operável para atuar o aquecedor para suprir calor à água passando da entrada para a saída de modo a levar a água na saída a uma temperatura de ponto de ajuste, em que a conexão de retorno e a bomba são construídas e arranjadas para permitir que a água flua da saída do aquecedor para o reservatório, mas impedir que a água flua do reservatório para os acessórios através da conexão de retorno.

10. Sistema de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sensor de demanda operativo para detectar a operação de um ou mais dos acessórios para retirar a água da saída do aquecedor, em que o controlador é operativo para atuar a bomba de circulação em uma primeira potência de bombeamento para impelir a água através do aquecedor quando nenhum dos acessórios está em operação e a uma segunda potência de bombeamento mais alta o que a primeira potência de bombeamento quando um ou mais dos acessórios está em operação.

11. Sistema de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o reservatório é selecionado do grupo consistindo em reservatórios empilháveis, reservatórios retráteis e reservatórios construídos no local.