ES1063464U - Generador de agua caliente termodinamico de alta temperatura y fondo reducido. - Google Patents

Abstract

1. Generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido, caracterizado por estar constituido por una serie de depósitos cilíndricos (2) conectados entre sí por unos conductos (7) y recubiertos por una capa de aislante térmico (3) y una carcasa envolvente (4), situándose en el interior de los depósitos el condensador (9) de un circuito termodinámico que comienza con la caída de presión de un fluido refrigerante en la válvula de expansión (10) y posterior evaporación en un panel solar plano formado por una chapa (11) y un serpentín (16) metálicos, que continúa con la compresión del gas refrigerante en el bloque termodinámico (8), y que termina con la condensación del mismo en el condensador (9) del circuito, calentando el agua originando un gradiente de temperatura desde el primer depósito donde se encuentra la salida del agua caliente (5) al último depósito donde se ubica la entrada de agua fría (6), que permitirá la obtención de agua caliente a alta temperatura controlada por los termostatos (20), a la vez que se conserva el rendimiento del ciclo, consiguiendo la seguridad hidráulica del conjunto a través del grupo de seguridad (12) situado en la canalización de agua fría, la cual contará además con una llave de cierre (13).

Description

Generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido.

Objeto de la invención

La presente invención tiene como fin producir agua caliente mediante un generador termodinámico de alta temperatura y fondo reducido, en orden a obtener las ventajas prácticas derivadas de su geometría rectangular así como la posibilidad de calentar el agua por medio de un circuito termodinámico, con el consiguiente ahorro energético que esto supone.

El equipo que proponemos está basado en la idea de generar agua caliente a través de un objeto constituido por la unión en serie de varios depósitos de forma cilíndrica, convenientemente aislados, con lo que la forma global del conjunto será rectangular, con un espesor relativamente pequeño que hace posible colocarlo en espacios más estrechos. El calentamiento del agua tendrá lugar gracias a la integración de un circuito termodinámico, cuyo condensador se introducirá en el interior de los depósitos con lo que el consumo energético será muy inferior al de las resistencias eléctricas habituales.

Esta invención tiene su aplicación dentro de la industria dedicada a la fabricación de productos para la calefacción y obtención de agua caliente sanitaria.

Antecedentes de la invención

Los equipos de acumulación de agua caliente termodinámicos, son sobradamente conocidos en el estado actual de la técnica, si bien, los generadores termodinámicos de fondo reducido y alta temperatura en los que se basa dicha invención no se conocen con anterioridad, al menos con conocimiento del inventor.

Los acumuladores de agua caliente termodinámicos actuales, aunque aún no son muy habituales, al ser calentados por un circuito termodinámico proporcionan un ahorro energético importante debido al excelente aprovechamiento de energía que realizan éstos frente a las resistencias eléctricas utilizadas comúnmente, siendo por tanto un método altamente económico y ecológico al presentar mayor eficiencia energética.

Este objeto parte de este tipo de equipos para resolver varios inconvenientes encontrados en los acumuladores de agua caliente termodinámicos existentes hoy día. Por un lado, obtiene agua a una temperatura que puede aproximarse a los 100ºC frente a los 50-60ºC que alcanzan los equipos termodinámicos actuales, lo que hace que disminuya el volumen de agua caliente almacenada para unas mismas necesidades, puesto que se necesitará menor cantidad de agua debido a la mayor temperatura de ésta para que al mezclarse con agua fría se obtenga agua a las temperaturas habituales de consumo. Además, la obtención de agua a alta temperatura puede ser empleada para redes de calefacción de viviendas y locales, de este modo, se establecería un circuito cerrado por el que circularía agua convenientemente tratada, que saldría del acumulador y sería repartida por los distintos radiadores de la instalación, retornando a éste una vez que haya cedido su calor.

Otro problema que presentan los acumuladores convencionales es que para sujetarse a la pared o techo tienen que ser de pequeña capacidad, ya que por encima de los 200 kg deben ir apoyados en el suelo. Además, los equipos convencionales por su forma cilíndrica ocupan un mayor espacio para almacenar la misma cantidad de agua que el generador que aquí presentamos. Estos problemas vienen resueltos por la geometría dada al presente generador de agua caliente termodinámico, ya que al disponer de mayor superficie en contacto con la pared o techo, permite la posibilidad de disponer de un mayor número de puntos de anclaje ejerciendo menor tensión en cada punto consiguiéndose con ello múltiples disposiciones, pudiéndose colocar en armarios, altillos o falsos techos, y situarse de forma vertical u horizontal indistintamente, aumentando sus posibilidades de integración en espacios reducidos y pudiéndose situar en lugares cercanos a los puntos de consumo, evitando así, las pérdidas de calor que se dan en las tuberías cuando esta distancia es considerable.

Descripción de la invención

Concretamente, los elementos de los que se compone esta invención son los siguientes: en primer lugar, una serie de tubos o depósitos cilíndricos, que estarán unidos entre sí por unos conductos situados en la parte inferior y superior de cada tubo, alternativamente, así el agua fría entrará por el primer tubo barriendo el circuito completo hasta llegar al último, donde se encontrará la salida del agua caliente. Al disponer el agua caliente en éstos tubos cilíndricos colocados en cadena, se consigue dar forma rectangular al acumulador ya que se evita tener que almacenar en un único depósito toda el agua que para resistir la presión tiene que tener la forma de un único depósito cilíndrico como ocurre con los acumuladores actuales. Los depósitos en serie pueden ser de tipo metálico o plástico, materiales usados generalmente en la fabricación de acumuladores de agua, y sus dimensiones serán variables, dependiendo de la capacidad de agua total que se quiera obtener. El conjunto final será recubierto por una capa de aislante térmico, de espesor adecuado para mantener la temperatura del agua almacenada y minimizar las pérdidas térmicas con el exterior. Sobre este aislante irá situado un envolvente exterior que encierra a todo el conjunto y que puede ser metálico o plástico. Del calentamiento del agua se encargará un circuito termodinámico constituido por un tubo metálico por el que circula un fluido térmico de los que se utilizan normalmente en refrigeración. Este fluido llegará en estado líquido a la válvula de expansión, donde la caída de presión que se origina provoca su ebullición en el evaporador, cambio de fase que tiene lugar tomando el calor latente del ambiente, y enfriando, por tanto el medio cercano. El evaporador estará formado por una placa de gran superficie a la cual le habremos practicado o unido un circuito o serpentín de cobre, aluminio u otro material, que irá expuesta al sol, captando de esta forma todo el calor emanado del mismo que incida sobre esta placa, aumentando así el rendimiento con respecto a los evaporadores comunes para aire acondicionado basados en el intercambio de calor por aire forzado, al ser esta placa de una superficie radiante expuesta mucho mayor que éstos y carecer de partes móviles como los electroventiladores obligados en los evaporadores convencionales, ahorrando además el consumo de estos electroventiladores. El fluido llegará, pues, en estado gaseoso a un bloque termodinámico, equipo formado por un motor, que unido a un compresor, comprime el gas y mediante este aumento de presión, se aumenta la temperatura del fluido, temperatura que será transmitida al agua del acumulador a través del condensador. El condensador estará conformado por un serpentín metálico y se irá introduciendo vuelta a vuelta en cada uno de los depósitos del acumulador, de tal forma que cada vuelta se extienda por toda la longitud de los mismos para obtener en el depósito una temperatura homogénea del agua. De este modo, variando los parámetros de diseño del condensador tales como la superficie de intercambio de calor y el coeficiente de transmisión de calor podemos establecer un gradiente de temperaturas en el sistema, en donde en el primer depósito en contacto con el condensador, la temperatura sea más alta, y vaya disminuyendo a medida que va pasando a través de los demás depósitos, llegando al último depósito, donde la temperatura debe ser la adecuada para que el rendimiento del ciclo termodinámico sea óptimo. En el depósito a mayor temperatura irá ubicada la salida del agua caliente, mientras que el agua fría entrará por el depósito de temperatura inferior, por lo que la circulación del agua será a contracorriente de la circulación del fluido refrigerante. Por otra parte, una vez condensado, el líquido refrigerante comienza de nuevo el ciclo termodinámico hasta llegar al evaporador a través de la válvula de expansión. Además, para evitar que el generador se quede vacío, éste dispondrá de un grupo de seguridad situado en la canalización de entrada de agua fría compuesto por una válvula de seguridad, válvula de retención y dispositivo de vaciado. El grupo de seguridad se encargará también de reaccionar ante los aumentos de presión que tengan lugar en el interior del termo, enviando agua al exterior hasta mantener la presión interior por debajo del valor fijado. La canalización de entrada de agua fría se realizará con las válvulas de cierre o grifos de paso necesarios y contará también con una válvula reductora de presión, que evita los aumentos de presión que tengan lugar en la red así conformada.

La estética final del generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido, puede ser tan diversa como diseños se quieran hacer de la misma manteniendo siempre los requisitos técnicos indispensables para su funcionamiento.

Entendemos por lo tanto, que la mejora con elementos accesorios o diferentes formas del generador de agua caliente termodinámico no son elementos que vengan a crear de este invento otro nuevo y distinto con suficiente novedad inventiva, como podría ser la incorporación de elementos de control complementarios para garantizar el funcionamiento del equipo con seguridad.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma.

Breve descripción de los dibujos

Para completar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las peculiaridades del generador de agua caliente termodinámico que proponemos, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como parte integrante de la misma, de los siguientes dibujos, en los cuales, con carácter explicativo y no limitativo en cualquier caso, se ha representado lo siguiente:

Figura 1 y única, en la que se ha representado el generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido con los elementos que lo constituyen.

Descripción de la realización preferida

La descripción detallada de la realización preferida del procedimiento de la presente invención y de los elementos que lo componen, se realiza a la vista de la figura 1. Esta figura muestra la sección del generador de agua caliente (1) compuesto en esta realización preferida por cinco depósitos cilíndricos (2) construidos en un material metálico con un recubrimiento anticorrosión capaz de resistir las altas temperaturas que puede alcanzar el agua en el equipo así como los fenómenos corrosivos que pueden darse en estas circunstancias. Los depósitos se comunican entre sí mediante unos conductos (7) situados en su parte inferior y superior sucesivamente. De este modo, el agua accederá al primer depósito por la entrada de agua fría (6) e irá pasando de uno a otro hasta llegar al último, donde se encuentra la salida de agua caliente (5). El conjunto formado por los depósitos llevará un recubrimiento de espuma de poliuretano (3) como aislamiento térmico, encargado de mantener la temperatura del agua almacenada, minimizando las pérdidas térmicas al exterior y por último, irá revestido por una carcasa envolvente (4) de polietileno termoconformado.

El interior de cada depósito irá recorrido por el condensador (9) del circuito termodinámico, constituido por un serpentín metálico que puede ser de cobre, aluminio u otro material metálico, que se extiende por toda la longitud de cada uno originando que la temperatura en el agua sea homogénea en cada depósito y favoreciendo la transmisión de calor. De este modo, el intercambio térmico será máximo en el primer depósito en contacto con el condensador e irá disminuyendo a medida que el condensador vaya atravesando el resto de los depósitos, ya que el fluido refrigerante irá licuándose y subenfriándose en este transcurso, hasta llegar al último depósito donde la temperatura será la más baja del dispositivo y la necesaria para que el fluido refrigerante continúe el ciclo termodinámico con un rendimiento adecuado. Por tanto la salida del agua caliente (5) estará ubicada en el depósito de mayor temperatura mientras que la entrada de agua fría (6) se hará por aquel de temperatura inferior. Además existirán dos termostatos (20) situados en estos depósitos extremos que se encargarán de medir la temperatura del agua, para que pueda ser
controlada.

El fluido refrigerante comienza el ciclo termodinámico entrando en el evaporador a través de la válvula de expansión (10) en la que se produce una caída de presión y comienza a evaporarse. El evaporador es un panel solar plano constituido por una chapa de aluminio (11) u otro material liso al que se encuentra unido un serpentín (16) del mismo material, por el que circulará el fluido refrigerante. Esta variación de temperatura entre el fluido refrigerante y la placa solar favorecerá la gasificación del fluido, aumentando el rendimiento del ciclo termodinámico. El fluido en estado gaseoso será enviado a un bloque termodinámico (8) donde será comprimido, entrando al condensador (9) a alta temperatura, temperatura que será transmitida al agua contenida en los depósitos.

La seguridad hidráulica del generador está garantizada gracias al grupo de seguridad (12) situado en la canalización de entrada de agua fría (15) y está constituido por una válvula de seguridad, válvula de retención y dispositivo de vaciado, contando además esta canalización con una válvula de cierre (13). Estos elementos de seguridad no son relevantes en la novedad que se presenta como patentable, pero sí como elementos constitutivos de esta realización preferida.

En esta realización preferida, el generador se integrará en la red de calefacción, estableciéndose un circuito cerrado por el que circula agua tratada, u otro líquido adecuado, por una tubería de ida (14) desde la salida de agua caliente (5) hasta la instalación de calefacción, que, supondremos que cuenta con un único radiador (17), el cual presenta una válvula de cierre (18) en la entrada del radiador, capaz de cortar el paso del agua u otro líquido a través del mismo. El agua o líquido adecuado, regresará al generador por medio de una tubería de retorno (15), que contará con una válvula para controlar el caudal que atraviesa el radiador, denominada detector (19), y por tanto regular la temperatura del mismo.

Claims (3)

1. Generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido, caracterizado por estar constituido por una serie de depósitos cilíndricos (2) conectados entre sí por unos conductos (7) y recubiertos por una capa de aislante térmico (3) y una carcasa envolvente (4), situándose en el interior de los depósitos el condensador (9) de un circuito termodinámico que comienza con la caída de presión de un fluido refrigerante en la válvula de expansión (10) y posterior evaporación en un panel solar plano formado por una chapa (11) y un serpentín (16) metálicos, que continúa con la compresión del gas refrigerante en el bloque termodinámico (8), y que termina con la condensación del mismo en el condensador (9) del circuito, calentando el agua originando un gradiente de temperatura desde el primer depósito donde se encuentra la salida del agua caliente (5) al último depósito donde se ubica la entrada de agua fría (6), que permitirá la obtención de agua caliente a alta temperatura controlada por los termostatos (20), a la vez que se conserva el rendimiento del ciclo, consiguiendo la seguridad hidráulica del conjunto a través del grupo de seguridad (12) situado en la canalización de agua fría, la cual contará además con una llave de cierre (13).

2. Generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido, igual a la reivindicación 1 caracterizado por la disposición de los distintos depósitos cilíndricos (2) en serie de tal manera que hagan posible que la forma del generador sea rectangular y de fondo reducido (1).

3. Generador de agua caliente termodinámico de alta temperatura y fondo reducido, igual a la reivindicación 1 y 2 caracterizado por tener una tubería de ida (14) y otra de retorno (15) para hacer circular agua tratada, u otro líquido adecuado para circular a alta temperatura, por un circuito cerrado para calefacción del que pasará a formar parte uno o varios radiadores (17) junto con la válvula de cierre (18) y válvula detector (19), para controlar el caudal que atraviesa el radiador y temperatura, respectivas.