ES1070258U - Acumulador compacto para sistemas multiconsumo. - Google Patents
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Abstract
1. Acumulador (1) compacto para sistemas multiconsumo, que suministra un fluido caliente a una pluralidad de consumidores (7), caracterizado porque comprende una cuba (2), que tiene una conexión de entrada (2a) y una conexión de salida (2b) de un fluido caloportador, dentro cuya cuba (2) se extiende una pluralidad de depósitos (3) individuales, cada uno de los cuales tiene una conexión de entrada (3a) y una conexión de salida (3b) de la cuba (2), y estando los depósitos (3) individuales fabricados de un material que favorece el intercambio térmico. 2. Acumulador (1) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la cuba (2) tiene forma paralelepipédica o cilíndrica. 3. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde la cuba (2) es de metal u hormigón. 4. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los depósitos (3) individuales se extienden verticalmente en el interior de la cuba (2). 5. Acumulador (1) de acuerdocon la reivindicación 4, donde los depósitos (3) individuales son paralelos. 6. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde los depósitos (3) individuales son de uno de los materiales de la siguiente lista: cobre, acero inoxidable y acero esmaltado. 7. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende medios para provocar la circulación de un fluido caloportador en el interior de la cuba (2).
Description
Acumulador compacto para sistemas
multiconsumo.
La presente invención está dirigida a un
novedoso acumulador que permite proporcionar un fluido caliente a
un grupo de consumidores empleando la energía proporcionada por una
fuente de calor. Este acumulador permite conseguir una mayor
eficiencia energética, una mayor simplicidad de instalación, un
menor precio, así como un consumo de fluido individualizado para
cada usuario.
Otro objeto de la invención es una instalación
para proporcionar agua caliente sanitaria a una pluralidad de
consumidores empleando el acumulador de la invención.
Actualmente, la implantación de sistemas solares
térmicos en edificios de viviendas para dar cobertura a una parte
de la producción de agua caliente sanitaria (ACS) es una práctica
generalizada en casi todos los países de la Unión Europea, en
algunos casos incluso obligatorio. Los esquemas empleados
habitualmente son los siguientes:
En este sistema comprende unos paneles solares y
un acumulador comunes a todas las viviendas. El acumulador empleado
almacena directamente agua de consumo y requiere de una entrada de
agua específica con su correspondiente contador general. Además,
aunque cada vivienda recibe el agua caliente de dicho acumulador,
el agua fría llega directamente desde el exterior a través un
contador de agua individual. Por lo tanto, con este sistema se
precisan dos contadores por vivienda: uno para agua caliente y otro
para agua fría.
Este esquema está basado en unos paneles solares
comunes que calientan el agua de un conjunto de acumuladores, uno
por vivienda, donde el agua de consumo de cada acumulador se
obtiene de la entrada de agua fría individual, para cada usuario,
al edificio. La ventaja principal de este sistema es que sólo se
requiere de un contador de agua por vivienda. Este sistema, sin
embargo, tiene la desventaja de la complejidad del circuito
hidráulico de calentamiento, ya que hay que tener precaución con el
equilibrado de los circuitos, bolsas de aire, etc. Además, el coste
es mayor y el circuito de calentamiento se extendería por todo el
edificio, afectando al sistema completo cualquier incidencia en
alguna zona puntual.
Empleando este mismo esquema, se podría reducir
el tamaño de los acumuladores instalados en cada vivienda
utilizando un acumulador de cabecera de gran volumen, aunque esta
posibilidad encarece aún más la instalación.
Una última posibilidad es un esquema que
comprende un conjunto de paneles solares comunes, un acumulador de
inercia común y un intercambiador de calor por vivienda. Este
esquema tiene la ventaja de que el espacio ocupado dentro de las
viviendas por el intercambiador de calor es menor que en el caso
anterior, pero en cambio cuando el número de viviendas es elevado,
requiere caudales de circulación muy altos para alimentar a todas
las viviendas, lo cual implica tuberías de gran diámetro y bombas de
mucha potencia, incluso si la demanda de ACS es baja.
Los problemas anteriores se resuelven mediante
el acumulador compacto de la invención, que sirve para proporcionar
un fluido caliente a una pluralidad de consumidores de un edificio.
En el presente documento, el término "consumidor" pretende
hacer referencia a viviendas, comercios, oficinas, y en general
cualquier consumidor de un fluido caliente, normalmente agua de
consumo. Por otro lado, el término "edificio" hace referencia a
cualquier tipo de edificación que aloje a un conjunto de
consumidores, desde edificios de viviendas hasta oficinas,
fábricas, hospitales, etc.
El acumulador de la invención comprende una
cuba, preferentemente de forma paralelepipédica o cilíndrica, que
comprende un par de conexiones de entrada y salida para la conexión
de paneles solares térmicos u otro medio de calentamiento. Dentro
de la cuba se extiende una pluralidad de depósitos individuales que
tienen respectivamente una conexión de entrada y una conexión de
salida de la cuba, cada uno de los cuales sirve para almacenar y
calentar el fluido de uno de los consumidores. En realizaciones
preferidas de la invención, los depósitos individuales se extienden
verticalmente, en paralelo o al tresbolillo, desde la base hasta la
parte superior de la cuba, con el objeto de favorecer la
estratificación de las temperaturas. Sin embargo, serían posibles
otras configuraciones diferentes.
La cuba puede estar fabricada en de material
metálico o bien de un material de obra habitual, como por ejemplo
el hormigón, facilitándose así su fabricación in situ
durante la propia construcción del edificio. Los depósitos
individuales, por otro lado, están fabricados de un material que
favorezca el intercambio térmico y sea compatible con el fluido
a
suministrar a los consumidores. Ejemplos de materiales adecuados son cobre, acero inoxidable, acero esmaltado, etc.
suministrar a los consumidores. Ejemplos de materiales adecuados son cobre, acero inoxidable, acero esmaltado, etc.
Así, en funcionamiento, la cuba del acumulador
de la invención está llena de un fluido caloportador,
preferentemente agua, que es calentado gracias a un medio de
calentamiento. La cuba puede estar a presión (circuito cerrado) o
bien a presión atmosférica (circuito abierto). Los depósitos
individuales, a su vez, tienen sus respectivas conexiones de entrada
conectadas a una red del fluido a suministrar a los consumidores,
mientras que sus conexiones de salida están conectadas a los
consumidores. Al estar estos depósitos individuales, diseñados para
favorecer el intercambio térmico, inmersos en el fluido
caloportador, el fluido de consumo almacenado en cada depósito
individual es calentado y queda disponible para el momento en que
cada consumidor lo solicite. Además, el acumulador de la invención
puede incluir medios para provocar la circulación del fluido
caloportador en el interior de la cuba con el objeto de uniformizar
su temperatura en todos los puntos.
Como medio de calentamiento se emplean
preferentemente paneles solares térmicos. En este caso, el fluido
caloportador puede ser calentado directamente por los paneles
solares, o bien se puede emplear un intercambiador intermedio entre
la cuba y los paneles solares. El uso de un intercambiador
intermedio presenta la ventaja de que el líquido que atraviesa las
placas solares térmicas es diferente del fluido caloportador, lo
cual permite utilizar anticongelantes u otros aditivos que protejan
los paneles solares térmicos. Otra opción es emplear fuentes de
calor eléctricas, a gas o cualquier otra en general, bien como única
fuente de calor o como apoyo de los paneles solares térmicos
durante puntas de consumo o en días de poca radiación solar.
Aunque no se describen con detalle en el
presente documento, se entiende que el acumulador de la invención
comprende además otros elementos habituales en este tipo de
dispositivos. Por ejemplo, válvulas en la entrada y salida desde la
cuba hacia los paneles solares térmicos, válvulas de retención con
vaciado y grupos de seguridad en los depósitos individuales,
aislamiento térmico en las conducciones y en el exterior de la cuba
para minimizar las pérdidas de calor, etc.
Una gran ventaja del acumulador compacto de la
invención es que minimiza las pérdidas energéticas al exterior, ya
que las pérdidas a través de las paredes de la cuba son mucho
menores que la suma de pérdidas de calor del conjunto de
acumuladores individuales utilizados en la técnica anterior.
Además, la acumulación de todo el fluido de consumo quedaría
centralizada en un solo lugar común, por ejemplo el sótano del
edificio, liberando el espacio que ocupaban algunos de los
acumuladores de la técnica anterior situados en el interior de las
viviendas. Adicionalmente, el diseño del acumulador es mucho más
simple, lo cual conlleva un gran ahorro en material y mano de obra.
También se evitan los problemas de mantenimiento derivados de
válvulas de equilibrado, purgadores, válvulas de 3 vías,
termostatos o controles diferenciales, habituales en los sistemas
anteriores pero innecesarios con el acumulador de la invención.
Así, se puede definir una instalación de
suministro de agua caliente sanitaria que comprende el acumulador
compacto para sistemas multiconsumo descrito, donde las conexiones
de entrada y salida de la cuba están conectadas a unos medios de
calentamiento, las conexiones de entrada de los depósitos
individuales están conectadas a una red de agua de consumo y las
conexiones de salida están conectadas a los consumidores. Como se
ha mencionado anteriormente, los medios de calentamiento pueden ser
paneles solares, conectados directa o indirectamente a la cuba. Una
instalación de este tipo sólo requiere un contador de agua de
consumo por consumidor, a diferencia de algunos sistemas de la
técnica anterior que requieren contadores diferentes para el agua
de consumo fría y caliente.
Esta instalación comprendería además una
conexión de recirculación de agua caliente de consumo entre la toma
de agua caliente de cada consumidor y cada depósito individual.
Esta conexión, que como es obvio comprende también una bomba de
recirculación, permite hacer circular el agua caliente almacenada
en los depósitos individuales por las conducciones que la
transmiten a cada consumidor, con lo que se mantienen dichas
conducciones calientes y se evitan pérdidas de temperatura. Esta
conexión de recirculación se puede disponer de tres modos: bien
conectada antes de conexión de entrada de los depósitos
individuales, bien conectada al principio de los depósitos, o bien
conectada a un punto intermedio de los depósitos.
Como ventaja adicional, el uso de una conexión
de recirculación permitiría evitar la necesidad de un aerotermo
para disipar excedentes de calor en las placas solares, por ejemplo
en verano o en momentos de bajo consumo, ya que este calor se
disiparía en dichas tuberías de recirculación.
Por último, en otra realización preferida de la
invención los depósitos individuales son simples ensanchamientos de
las tuberías de entrada de la red de agua de consumo, lo cual
simplifica y abarata su construcción.
La Fig. 1 muestra una vista en planta de un
ejemplo de acumulador compacto para sistemas multiconsumo de
acuerdo con la invención.
La Fig. 2 muestra un esquema de instalación de
acuerdo con la invención.
Las Figs. 3a, 3b y 3c muestran sendos modos de
conectar un lazo de recirculación a un depósito individual del
acumulador de la invención.
A continuación se describe un ejemplo de
acumulador compacto para sistemas multiconsumo de acuerdo con la
invención, así como un ejemplo de instalación para suministro de
agua caliente sanitaria (ACS) que hace uso del acumulador, haciendo
referencia a las figuras adjuntas.
La Fig. 1 muestra una planta del acumulador
compacto (1) de la invención, donde se aprecia una cuba (2)
paralelepipédica en el interior de la cual se extiende un conjunto
de depósitos (3) individuales dispuestos verticalmente. También se
aprecian unas conexiones (2a, 2b) de entrada y salida del fluido
caloportador. Aunque no se aprecia en la Fig. 1, cada depósito (3)
individual comprende además una conexión de entrada (3a) y una
conexión de salida (3b). Estas conexiones de entrada (3a) y salida
(3b) de los depósitos (3) individuales podrían estar todas
dispuestas en un único lado de la cuba (2), con el objeto de
facilitar y agrupar la conexión o desconexión por motivos de
mantenimiento o reparación, aunque serían posibles otras
configuraciones.
El acumulador (1) de este ejemplo está
específicamente diseñado para 23 consumidores, siendo las
dimensiones de la cuba (2) de 3 metros de longitud por 1,5 metro de
anchura y 1 metro de profundidad, mientras que los depósitos (3)
individuales tienen 0,3 metros de diámetro. En estas condiciones,
el volumen de fluido de consumo almacenado en cada depósito (3)
individual sería de unos 70 litros. Sin embargo, se entiende que las
dimensiones, volúmenes y número de depósitos (3) individuales son
variables dependiendo de cada aplicación concreta.
En segundo lugar, la Fig. 2 muestra un ejemplo
de instalación para el suministro de agua caliente sanitaria
empleando un acumulador (1) compacto de acuerdo con la invención,
donde el acumulador (1) se muestra ya conectado a los diferentes
elementos de una instalación de suministro de ACS. La cuba (2), por
medio de sus conexiones (2a, 2b) de entrada y salida, está
conectada a unos paneles (4) solares térmicos. En este ejemplo, se
emplea un intercambiador (5) intermedio, por lo que el líquido que
atraviesa los paneles (4) solares puede ser diferente del fluido
caloportador que contiene la cuba (2).
A su vez, los depósitos (3) individuales están
conectados, a través de su conexión (3a) de entrada, con una red
(6) externa de agua de consumo, y, a través de su conexión (3b) de
salida, con la toma de agua caliente sanitaria (7a) de cada
consumidor (7). Cada consumidor (7) recibe también agua de consumo
fría directamente de la red (6) externa a través de la
correspondiente toma de agua fría (7b). En este ejemplo, cada
consumidor (7) es una vivienda, aunque según se ha descrito
previamente en el presente documento podría tratarse de oficinas,
comercios, etc. Este ejemplo muestra también unos medios de
calentamiento (7c) de apoyo en cada consumidor (7), por ejemplo un
termo eléctrico, que podrían funcionar por la noche o durante picos
de consumo en caso de que el agua caliente sanitaria procedente de
los depósitos (3) individuales no tuviese la temperatura
suficiente.
Otra opción descrita es añadir sendos lazos (8)
de recirculación de agua caliente sanitaria en las conducciones
entre cada depósito (3) individual y la toma (7a) de agua caliente
de cada consumidor (7). Estos lazos (8) de recirculación, dotados
de las válvulas y bombas necesarias, servirían para calentar dichas
conducciones y evitar pérdidas de temperatura en el trayecto del
agua caliente sanitaria desde el acumulador (1) de la invención
hasta los consumidores (7). Además, las bombas de recirculación
podrían estar temporizadas, funcionando sólo en momentos
determinados, por ejemplo para disipar excesos de calor en los
paneles (4) solares térmicos durante el día o en momentos de bajo
consumo.
Las Figs. 3a, 3b y 3c muestran respectivamente
tres modos de conexión de dicho lazo (8) de recirculación con los
depósitos (3) individuales:
Fig. 3a: antes de la entrada (3a) al depósito
(3);
Fig. 3b: en un punto intermedio del depósito
(3);
Fig. 3c: al principio del depósito (3).
Claims (7)
1. Acumulador (1) compacto para sistemas
multiconsumo, que suministra un fluido caliente a una pluralidad de
consumidores (7), caracterizado porque comprende una cuba
(2), que tiene una conexión de entrada (2a) y una conexión de
salida (2b) de un fluido caloportador, dentro cuya cuba (2) se
extiende una pluralidad de depósitos (3) individuales, cada uno de
los cuales tiene una conexión de entrada (3a) y una conexión de
salida (3b) de la cuba (2), y estando los depósitos (3)
individuales fabricados de un material que favorece el intercambio
térmico.
2. Acumulador (1) de acuerdo con la
reivindicación 1, donde la cuba (2) tiene forma paralelepipédica o
cilíndrica.
3. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde la cuba (2) es de metal u
hormigón.
4. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde los depósitos (3)
individuales se extienden verticalmente en el interior de la cuba
(2).
5. Acumulador (1) de acuerdo con la
reivindicación 4, donde los depósitos (3) individuales son
paralelos.
6. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, donde los depósitos (3)
individuales son de uno de los materiales de la siguiente lista:
cobre, acero inoxidable y acero esmaltado.
7. Acumulador (1) de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, que además comprende medios para
provocar la circulación de un fluido caloportador en el interior de
la cuba (2).
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