ES1071862U - Calentador de agua con recuperador de calor. - Google Patents
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Abstract
1. Calentador de agua con recuperador de calor, caracterizado por estar constituido por una unidad compacta (1) envuelta en una carcasa exterior (19) que integra el depósito acumulador (2) recubierto de material aislante (3), el cual contiene una masa térmica (20) que al calentarse, calentará el agua de consumo que circula por un serpentín (9) cuya entrada (10) está conectada al agua de red y su salida (11) a la red de agua caliente; siendo la fuente de generación de calor el bloque termodinámico (4) ubicado sobre el depósito y que contiene el compresor (5), el elemento de expansión (6), y demás elementos auxiliares; estando el condensador (7) sumergido en el depósito y el evaporador constituido por un panel metálico (8) exterior que integra un circuito (21) para el flujo de gas refrigerante; incluyendo además medios de generación de energía térmica auxiliares (13) así como medios de evacuación de condensados (15, 16, 17, 18) y medios de control; contando además el equipo con un sistema recuperador de calor compuesto por un conducto (14) a través del cual la turbina (12) aspira el aire de la parte superior del local, y lo hace recorrer el interior del grupo termodinámico, donde capta el calor disipado por el compresor, antes de ser impulsado a través del evaporador, lo que favorece la evaporación del fluido refrigerante y minimiza el consumo de energía del equipo. 2. Calentador de agua con recuperador de calor, igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque los medios de generación de energía térmica auxiliar (13) consisten en una resistencia eléctrica comandada por medios de control propios. 3. Calentador de agua con recuperador de calor, igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque los medios de evacuación de condensados consisten en una bandeja de recogida (15) situada bajo el evaporador donde desciende por gravedad la humedad que condensa en la superficie del panel evaporador (8), un detector de nivel (16) que percibe cuando es el momento devaciar la bandeja, accionando una bomba (17) que enviará los condensados hacia el depósito a través de un desagüe (18). 4. Calentador de agua con recuperador de calor, igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque los medios de control consisten en un termostato que acciona el compresor y la turbina en función de la temperatura del agua. 5. Calentador de agua con recuperador de calor, igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque el depósito acumulador se encuentra presurizado, siendo la masa térmica (20) la misma agua de consumo. 6. Calentador de agua con recuperador de calor, igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque el evaporador (8) estará formado por una batería aleteada integrada en el interior del bloque termodinámico (4).
Description
Calentador de agua con recuperador de calor.
La presente invención está relacionada con los
equipos para producir agua caliente sanitaria, concretamente con los
equipos que generan agua caliente mediante aprovechamiento de la
energía ambiental, destinados tanto al ámbito doméstico como
industrial.
Son sobradamente conocidos en el estado actual
de la técnica, los equipos de generación de agua caliente que
utilizan bombas de calor para conseguir tal fin. Estos calentadores
de agua consisten en un ciclo de compresión en el que generalmente,
el condensador se pone en contacto con agua acumulada y el
evaporador es un intercambiador de calor constituido por un
serpentín de tubo metálico aleteado, forzado por aire; de modo que
constituyen un circuito frigorífico cerrado por el que circula un
fluido refrigerante encargado de transportar la energía térmica por
el sistema.
Sin embargo, por parte del inventor no se tiene
conocimiento alguno de un dispositivo como el que presenta dicha
solicitud ideado para producir agua caliente con alto rendimiento y
bajo consumo energético debido a que engloba la eficiencia que de
por sí presentan las bombas de calor, junto con un sistema capaz de
aprovechar la carga térmica del local para favorecer el
calentamiento del agua.
El dispositivo así constituido presenta la
ventaja de disponer de forma compacta de un calentador de agua por
bomba de calor, capaz de generar más del triple de energía de la que
consume, y que además cuenta con un sistema recuperador de calor,
que dirige el aire más caliente del local hacia el evaporador
incorporado en la parte trasera del mismo equipo, favoreciéndose el
rendimiento global del sistema y por tanto minimizándose su consumo
de energía. Así mismo, este sistema permite rebajar la temperatura
del local donde se ubique, por lo que es de uso beneficioso en
lugares de elevadas cargas térmicas, como peluquerías, cocinas de
restaurantes, gimnasios, garajes, industrias, etc.
Así mismo, al contar con el evaporador
incorporado en el propio equipo, y al estar éste por tanto ubicado
en el interior de un local, el margen de temperatura ambiente al
cual el sistema se ve sometido, es medianamente estable, evitándose
las pérdidas de rendimiento que sufren las bombas de calor cuando la
temperatura ambiente alcanza valores muy reducidos (bajo cero).
Como resultado final se ha logrado un equipo de
calentamiento de agua de bajo consumo, que alcanza mayor eficiencia
que los métodos convencionales por bomba de calor y que además está
diseñado de forma compacta para facilitar su integración en los
locales, pudiendo ser ubicado como un electrodoméstico más.
Concretamente, el objeto de la invención es un
equipo para calentar agua mediante bomba de calor, que aumenta su
rendimiento gracias a un sistema recuperador de energía
ambiental.
En primer lugar, el equipo se compone de un
depósito acumulador de agua, no presurizado, en el que dicha agua
actuará únicamente como masa térmica, calentándose y cediendo su
energía al agua de consumo que circulará a través de un
intercambiador o serpentín, de modo que el agua de consumo no
permanecerá acumulada, evitándose el riesgo de proliferación
bacteriana.
Así mismo, el equipo cuenta con una bomba de
calor, la cual incluye un compresor, un elemento de expansión, un
condensador y un evaporador, todos conectados en un circuito cerrado
por el que circulará un fluido refrigerante.
El condensador está constituido por un serpentín
de tubo metálico, bien liso o aleteado, que va sumergido en el agua.
Así mismo, el evaporador está formado por un panel de tipo
roll-bond, constituido a su vez por dos planchas
metálicas electrosoldadas, por cuyo interior queda definido un
circuito para la circulación de fluido refrigerante. Este panel va
ubicado en la parte posterior del equipo, anclado a la envolvente
externa, quedando entre ambos un espacio que posibilita la
circulación del aire, de modo que permite el aprovechamiento de las
dos caras del panel como superficie de intercambio. Además, dicho
intercambio se ve también favorecido gracias a una turbina que
fuerza el paso de aire a través del panel evaporador.
El evaporador puede ser también conformado por
una batería de intercambio compacta incluida en el mismo receptáculo
del compresor.
El equipo cuenta además con un sistema
recuperador de calor constituido por un conducto, que hace llegar
hasta el evaporador el aire de la parte superior del local, zona
donde éste se acumula a mayor temperatura. Este conducto está
situado de tal forma que permite que el aire aspirado por la turbina
pase a través del compresor, de modo que también se aprovecha la
energía que éste disipa para ser transmitida al evaporador,
refrigerándose además.
Los posibles condensados que se generen en la
superficie del evaporador, descenderán por gravedad e irán recogidos
en una bandeja ubicada en la parte inferior del equipo. Un detector
de nivel conectado a una bomba, percibe cuando la cantidad de agua
recogida es suficiente para ser retirada, y la bomba la impulsa
hacia el depósito.
El modo de funcionamiento de la bomba de calor
es el siguiente: el compresor aspira el gas procedente del
evaporador y lo hace llegar a alta presión y temperatura al
condensador, donde al entrar en contacto con el agua, condensa y
alcanza el elemento de expansión en estado líquido. A su paso por el
elemento de expansión, la disminución de presión sufrida, hace
disminuir la temperatura de ebullición del fluido de modo que éste
evapora debido a la diferencia de temperatura con el ambiente. Una
vez en estado gaseoso es aspirado por el compresor, cerrando el
ciclo. Gracias al sistema recuperador de calor, se recoge el aire de
la parte superior del local, y se fuerza a pasar a través del panel
evaporador, mediante la turbina. De esta forma, toda la energía
térmica contenida en dicho aire será transmitida al fluido
refrigerante, y a través de éste, al agua a calentar, de modo que se
aumenta la eficiencia global del equipo.
Todo este funcionamiento va regido según medios
de control, consistentes en un termostato, que hará arrancar o parar
el compresor y la turbina según la temperatura que se alcance en el
agua.
Como apoyo auxiliar, puede llevar incorporado
una resistencia eléctrica de calentamiento, con sus medios propios
de control, la cual puede utilizarse cuando las bajas temperaturas o
la demanda superior en casos puntuales, hagan que la potencia del
equipo frigorífico sea insuficiente.
Tanto el compresor, como el elemento de
expansión y los demás elementos auxiliares del sistema, como
elementos frigoríficos, accesorios eléctricos y elementos de control
destinados a regular los modos de operación del dispositivo, van
ubicados en un receptáculo denominado grupo termodinámico, integrado
en el interior del equipo.
Este dispositivo constituye una unidad compacta,
envuelta en una carcasa exterior que engloba al depósito acumulador,
ubicándose sobre éste el grupo termodinámico y presentando el
aislamiento adecuado para evitar pérdidas térmicas. El agua a
calentar circulará por un serpentín, concéntrico al intercambiador
de gas refrigerante, con sus correspondientes entrada y salida de
agua.
Igualmente, se puede utilizar un depósito a
presión, donde el agua acumulada es el agua de consumo.
La estética final del calentador de agua con
recuperador de calor, puede ser tan diversa como diseños se quieran
hacer del mismo manteniendo siempre los requisitos técnicos
indispensables para su funcionamiento.
Entendemos por lo tanto, que la mejora con
elementos accesorios o diferentes formas del objeto que aquí se
presenta no son elementos que vengan a crear de éste invento otro
nuevo y distinto con suficiente novedad inventiva.
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.
Para completar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor compresión de las
peculiaridades del calentador de agua con recuperador de calor que
proponemos, se acompaña a la presente memoria descriptiva, como
parte integrante de la misma, de los dibujos dispuestos en las
páginas siguientes en los cuales, con carácter explicativo y no
limitativo en cualquier caso, se ha representado lo siguiente:
Figura 1, en la que se ha representado un
esquema del calentador de agua con recuperador de calor, donde se
muestran sus componentes principales.
Figura 2, en la que se ha representado una vista
exterior del equipo.
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 las figuras 1 y
2. En la figura 1 se muestra el calentador de agua con recuperador
de calor (1), compuesto por el depósito acumulador (2), en el que el
agua de consumo se calienta de forma instantánea al ser impulsada a
través de un serpentín (9), tomando esta energía de la masa térmica
(20) acumulada en el depósito. El serpentín de agua caliente
sanitaria tiene su entrada (10) conectada a la toma de agua de red y
su salida (11) conectada a la red de agua caliente.
La fuente de generación energética consiste en
una bomba de calor, la cual consta de un compresor (5) que aspira el
gas refrigerante y lo impulsa hacia el depósito, donde entra en
contacto con la masa térmica a través del condensador (7) teniendo
lugar aquí el intercambio energético necesario para que el gas pase
a fase líquida, calentando por tanto, el agua. Una vez líquido, el
refrigerante alcanza la válvula de expansión (6) situada junto al
compresor en el interior del bloque termodinámico (4), el cual
alberga además el resto de elementos eléctricos y de control del
equipo. La expansión que tiene lugar en la válvula hace que el
fluido comience a evaporarse en el panel evaporador (8) situado en
la parte posterior del equipo, donde a medida que el refrigerante
atraviesa el circuito (21) delimitado en la misma, capta el calor
necesario del ambiente para lograr evaporarse.
El sistema recuperador de calor consiste en un
conducto (14) abierto que permite que la turbina (12) aspire el aire
que se acumula en la parte alta de los locales, el cual tiene mayor
temperatura, forzándolo a pasar a través del evaporador, que
aprovechará todo el calor del mismo para favorecer la evaporación
del fluido refrigerante. El aire aspirado, desde el conducto (14)
hasta la turbina (12), atraviesa el interior del grupo termodinámico
(4), de modo también toma el calor que es disipado por el compresor
(5), aumentando su carga energética y además, refrigerando a éste
último.
La humedad contenida en el aire ambiente puede
condensar en la superficie del evaporador, por lo que el equipo
tiene previsto una bandeja de condensados (15), donde ésta
descenderá por gravedad, y una vez que se llene, un detector de
nivel (16) acciona una bomba (17) que impulsará el agua hasta el
interior del depósito a través de un conducto de desagüe (18),
reponiendo además las posibles pérdidas de agua que puedan darse en
el acumulador por evaporación.
Como sistema de apoyo auxiliar o para cubrir
demandas superiores a las usuales, el equipo cuenta con una
resistencia eléctrica (13) que trabajará controlada por sus propios
medios.
El equipo forma una unidad compacta (1),
encontrándose recubierto por una carcasa exterior (19). Asimismo, el
depósito presenta una capa de aislamiento (3) para minimizar las
pérdidas térmicas con el exterior.
Los medios de control del equipo serán los
encargados de comandar los distintos elementos del mismo para
garantizar un correcto funcionamiento de la unidad.
En la figura 2 se ha representado una vista
exterior del equipo (1) donde puede apreciarse el conducto
recuperador de calor (14), la turbina (12), la entrada de agua de
red (10) así como la salida de agua caliente (11). En la parte
trasera del equipo aparece el panel evaporador (8) donde se detalla
el circuito interior (21) que posee, por el que circula el gas
refrigerante.
Claims (6)
1. Calentador de agua con recuperador de calor,
caracterizado por estar constituido por una unidad compacta
(1) envuelta en una carcasa exterior (19) que integra el depósito
acumulador (2) recubierto de material aislante (3), el cual contiene
una masa térmica (20) que al calentarse, calentará el agua de
consumo que circula por un serpentín (9) cuya entrada (10) está
conectada al agua de red y su salida (11) a la red de agua caliente;
siendo la fuente de generación de calor el bloque termodinámico (4)
ubicado sobre el depósito y que contiene el compresor (5), el
elemento de expansión (6), y demás elementos auxiliares; estando el
condensador (7) sumergido en el depósito y el evaporador constituido
por un panel metálico (8) exterior que integra un circuito (21) para
el flujo de gas refrigerante; incluyendo además medios de generación
de energía térmica auxiliares (13) así como medios de evacuación de
condensados (15, 16, 17, 18) y medios de control; contando además el
equipo con un sistema recuperador de calor compuesto por un conducto
(14) a través del cual la turbina (12) aspira el aire de la parte
superior del local, y lo hace recorrer el interior del grupo
termodinámico, donde capta el calor disipado por el compresor, antes
de ser impulsado a través del evaporador, lo que favorece la
evaporación del fluido refrigerante y minimiza el consumo de energía
del equipo.
2. Calentador de agua con recuperador de calor,
igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque los medios
de generación de energía térmica auxiliar (13) consisten en una
resistencia eléctrica comandada por medios de control propios.
3. Calentador de agua con recuperador de calor,
igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque los medios
de evacuación de condensados consisten en una bandeja de recogida
(15) situada bajo el evaporador donde desciende por gravedad la
humedad que condensa en la superficie del panel evaporador (8), un
detector de nivel (16) que percibe cuando es el momento de vaciarla
bandeja, accionando una bomba (17) que enviará los condensados hacia
el depósito a través de un desagüe (18).
4. Calentador de agua con recuperador de calor,
igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque los medios
de control consisten en un termostato que acciona el compresor y la
turbina en función de la temperatura del agua.
5. Calentador de agua con recuperador de calor,
igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque el
depósito acumulador se encuentra presurizado, siendo la masa térmica
(20) la misma agua de consumo.
6. Calentador de agua con recuperador de calor,
igual a la reivindicación 1 y caracterizado porque el
evaporador (8) estará formado por una batería aleteada integrada en
el interior del bloque termodinámico (4).
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| ES200901432U ES1071862Y (es) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Calentador de agua con recuperador de calor |
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| ES200901432U ES1071862Y (es) | 2009-10-07 | 2009-10-07 | Calentador de agua con recuperador de calor |
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| ES1071862Y ES1071862Y (es) | 2010-07-15 |
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