ES1074248U - Unidad hidráulica para sistemas de producción centralizada en calefacción y descentralizada de acs. - Google Patents
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Abstract
1. Unidad hidráulica (1, 1'') que comprende:- una válvula mezcladora termostática (10) que mantiene el flujo de agua a su salida a una temperatura predeterminada, donde dicha temperatura predeterminada está seleccionada entre una temperatura normal de funcionamiento y una temperatura de tratamiento de la legionella;- una válvula de equilibrado dinámico (9) y una válvula de zona (6, 8) cuya acción combinada mantiene el caudal máximo del flujo de agua a la salida de la válvula de equilibrado dinámico (9) constante.2. Unidad hidráulica (1, 1''), según la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura normal de funcionamiento está seleccionada entre 30 y 60 °C.3. Unidad hidráulica (1, 1''), según la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura de tratamiento de la leqionella es de al menos 61 °C.4. Unidad hidráulica (1, 1''), según la reivindicación 1, caracterizado porque adicionalmente comprende:- un contador de caudal (2);- un contador de energía (3);- al menos una válvula de esfera (4);- una válvula de retención (5);- un filtro (7);- una válvula motorizada (11);- una válvula de esfera con sonda de temperatura (12);- un termostato (13) situado en dependencias de un usuario;- un flujostato (14);- un intercambiador de calor (15);- un purgador (16);- una caja eléctrica (17);- cuatro salidas (18A, 18B, 18C, 18D);- tres entradas (19A, l9B, 19C).5. Unidad hidráulica (1, 1''), según la reivindicación 4, caracterizado porque adicionalmente comprende:- un circuito primario de ida (25);- un circuito primario de retorno (22);- un circuito de calefacción de ida (23);- un circuito de calefacción de retorno (24);- un circuito de agua fría sanitaria, AFS (20); y,- un circuito de agua caliente sanitaria, ACS (21);6. Unidad hidráulica (1, 1''), según la reivindicación 5, caracterizado porque la válvula mezcladora termostática (10) mezcla agua previamente calentada por el intercambiador de calor (15) con agua fría sanitaria proveniente del circuito de agua fría sanitaria, para mantener el flujo de agua a la salida de la válvula mezcladora termostática (10) a la temperatura preestablecida.
Description
Unidad hidráulica para sistemas de producción
centralizada en calefacción y descentralizada de ACS.
La presente invención, tal y como se expresa en
el enunciado de esta memoria descriptiva se refiere a una unidad
hidráulica para sistemas de producción centralizada en calefacción y
descentralizada de ACS. La unidad hidráulica de la presente
invención está diseñada para la distribución, en un sistema de
circuito primario, de agua caliente sanitaria, calefacción y
opcionalmente agua fría con un eficiente reparto de energía y con
medios para el tratamiento de la legionella.
El campo de aplicación de la presente invención
es todo campo relacionado con los sistemas de producción y
distribución de agua caliente para calefacción, agua caliente
sanitaria y similares.
La producción central de distribución de agua en
las edificaciones es la más eficiente energéticamente, ya que ofrece
mejores prestaciones al usuario y resulta más económica tanto para
el constructor como para el usuario a partir de cierto número de
viviendas.
Por tal motivo los diferentes organismos
públicos y estatales fomentan y aconsejan la producción centralizada
de calefacción y agua caliente sanitaria en viviendas frente a la
producción individual.
Para generar dicha producción central existen
dos sistemas, el sistema de circuitos separados y el sistema de
circuito primario.
En el sistema de circuitos separados se genera
en la sala de calderas el ACS (agua caliente sanitaria) y la
calefacción, mientras que en el sistema de circuito primario el ACS
se genera para cada vivienda mediante el empleo de intercambiadores
de calor situados en los patinillos.
Las diferencias de un sistema de circuito
primario frente a un sistema de circuitos separados serían las
siguientes:
- \bullet
- desaparición de las montantes generales de ida y retorno de ACS, dado que el ACS se genera para cada vivienda desde los patinillos correspondientes;
- \bullet
- aumento del diámetro de las montantes generales de ida y retorno de calefacción, encargadas de generar el ACS;
- \bullet
- al desaparecer el acumulador de ACS la producción es instantánea, por lo que es necesario sobredimensionar la caldera para evitar escasez de ACS en las horas punta;
- \bullet
- todo intercambiador lleva asociado un circuito primario y otro secundario. La circulación del agua por cada uno de los circuitos es físicamente independiente del otro, por lo que se debe establecer una dependencia funcional entre ambos mediante un control adecuado. En ocasiones esto obliga a desarrollar un control basado en un autómata;
- \bullet
- en sistemas de superficie radiante la temperatura de distribución es muy baja (entre 45 y 55ºC), por lo que para generar ACS a partir de esta temperatura se necesitan caudales de circulación muy grandes.
\vskip1.000000\baselineskip
Actualmente son conocidas en los sistemas de
circuitos primarios las unidades hidráulicas que permiten distribuir
a varias viviendas, agua caliente sanitaria, agua fría y
calefacción, empleando para ello componentes convencionales para
circuitos hidrodinámicos, tales como tuberías, filtros, llaves de
esfera, contadores y válvulas.
Estas unidades hidráulicas del estado de la
técnica presentan una serie de inconvenientes como son por un lado,
las dimensiones elevadas de las mismas lo que dificulta las labores
de montaje, y por otro lado, requieren de un espacio suficiente en
el patinillo para su instalación.
Asimismo dichas unidades hidráulicas se
encuentran diseñadas para marcas y modelos de contadores
determinados sin existir posibilidad de cambio a otras marcas y
modelos, con la consiguiente falta de flexibilidad en el diseño de
las mismas.
Por otro lado la instalación en la que se montan
las unidades hidráulicas existentes poseen inconvenientes relativos
al equilibrado hidráulico necesario en el suministro de caudal a las
diferentes viviendas.
El objetivo del equilibrado es evitar, bien el
exceso o bien el defecto de caudal suministrado en cada una de las
viviendas, de forma que se ajuste al caudal establecido en el
proyecto de las instalaciones térmicas de dichas viviendas.
Actualmente el sistema de equilibrado que se
emplea con las unidades hidráulicas existentes, se realiza mediante
el uso de válvulas de equilibrado estático.
Dichas válvulas de equilibrado estático
proporcionan una caída de presión constante, de forma que ajustando
las caídas de presión de la instalación se logra fijar el caudal
adecuado para cada vivienda.
El inconveniente de emplear dichas válvulas de
equilibrado estático radica en que es necesario colocar un número
elevado de las mismas en la instalación, con el fin de equiparar las
pérdidas de carga en toda la instalación.
Por último se encuentra el problema relacionado
con el tratamiento que hay que realizar en dichos sistemas de
circuito primario contra la legionella.
En un sistema de circuitos separados, el
tratamiento contra la proliferación de la bacteria legionella, se
basa en hacer pasar agua a más de 60ºC por toda la red de ACS, desde
el acumulador de sala de calderas hasta el último grifo.
Debido al enfriamiento paulatino del agua en la
red de distribución, garantizar 60ºC en cada grifo suele exigir una
temperatura mucho mayor en el depósito de acumulación (alrededor de
70ºC).
Sin embargo en un sistema de circuito primario,
la solución no es tan inmediata.
Esto se debe a que la válvula mezcladora
encargada de mezclar el agua caliente generada y el agua fría, de
tal forma que la temperatura de salida sea constante, se encuentra
limitada a una temperatura máxima de utilización de ACS de forma que
no se produzcan escaldamientos en vivienda, por lo tanto no puede
garantizarse una temperatura elevada en todos los grifos de la
vivienda, por lo que no se puede garantizar la correcta ejecución de
un tratamiento contra la legionella de acuerdo a lo establecido por
la norma que regula este tipo de acciones.
No es conocido en el estado actual de la técnica
ninguna unidad hidráulica capaz de mantener un caudal constante de
agua y de tratar la legionella en un módulo compacto, según es
llevado a cabo por la unidad hidráulica de la presente
invención.
Para lograr los objetivos y evitar los
inconvenientes indicados en anteriores apartados, la invención
consiste en una unidad hidráulica que comprende:
- \bullet
- una válvula mezcladora termostática que mantiene el flujo de agua a su salida a una temperatura predeterminada, donde dicha temperatura predeterminada está seleccionada entre una temperatura normal de funcionamiento y una temperatura de tratamiento de la legionella;
- \bullet
- una válvula de equilibrado dinámico y una válvula de zona cuya acción combinada mantiene el caudal máximo del flujo de agua a la salida válvula de equilibrado dinámico constante.
\vskip1.000000\baselineskip
La temperatura normal de funcionamiento está
seleccionada entre 30 y 60ºC. Esta temperatura normal de
funcionamiento se corresponde con la temperatura del agua caliente
sanitaria, de tal forma que se evitan escaldamientos en la
vivienda.
En cambio, la temperatura de tratamiento de la
legionella es de al menos 61ºC. Esta temperatura es seleccionada por
un operario de mantenimiento que, durante operaciones de
mantenimiento periódicas, aumenta la temperatura del circuito de
agua caliente sanitaria para eliminar la legionella. Durante las
operaciones de mantenimiento periódicas, los usuarios no pueden
utilizar el agua caliente sanitaria por riesgo de escaldamiento.
La unidad hidráulica de la presente invención
adicionalmente comprende los siguientes elementos: un contador de
caudal, un contador de energía, al menos una válvula de esfera, una
válvula de retención, un filtro, una válvula motorizada, una válvula
de esfera con sonda de temperatura, un termostato situado en
dependencias de un usuario, un flujostato, un intercambiador de
calor, un purgador, una caja eléctrica, cuatro salidas y tres
entradas para el caudal de agua. Todos ellos unidos adecuadamente
mediante elementos tales como tuberías, conectores
macho-hembra para tuberías, conectores eléctricos,
etc.
La unidad hidráulica de la presente invención
está configurada de tal manera que comprende los siguientes
circuitos hidráulicos: un circuito primario de ida, un circuito
primario de retorno, un circuito de calefacción de ida, un circuito
de calefacción de retorno, un circuito de agua fría sanitaria (AFS)
y un circuito de agua caliente sanitaria
(ACS).
(ACS).
Para la configuración anteriormente mencionada,
la válvula mezcladora termostática mezcla agua previamente calentada
por el intercambiador de calor con agua fría sanitaria proveniente
del circuito de agua fría sanitaria, para mantener el flujo de agua
a la salida de la válvula mezcladora termostática a la temperatura
preestablecida.
Las ventajas que posee la unidad hidráulica de
la presente invención frente a las soluciones existentes serían las
siguientes:
- \bullet
- La tensión que se utiliza en la unidad hidráulica es de 24 V AC, en lugar de 230 V AC como es habitual. Al utilizar esta tensión se consigue:
- \circ
- Protección frente a contactos directos e indirectos para montadores, mantenedores y usuarios al utilizar muy baja tensión,
- \circ
- Al disminuir la tensión se reduce la posibilidad de que un defecto de aislamiento pueda producir por fuga de corriente un incendio,
- \circ
- Se evita el riesgo eléctrico para cada una de las viviendas.
- \circ
- Baja generación de campos magnéticos,
- \circ
- Posibilidad de acoplarse a cualquier tensión de edificio con sólo cambiar el transformador de seguridad en la sala de calderas,
- \circ
- Aislamiento y protección frente a defectos en líneas exteriores debido a la separación de circuitos que provoca la existencia de un transformador.
- \bullet
- Está disponible para instalaciones con caudal constante (tres vías) mientras que las instalaciones actuales solo son de dos vías.
- \bullet
- Válvula de equilibrado dinámico para simplificación de la regulación y puesta en marcha de la instalación.
- \bullet
- Simplicidad de instalación y robustez en su funcionamiento gracias a que no incorpora elementos de control programables.
- \bullet
- Mayor velocidad de instalación y puesta en marcha debido a la ausencia de válvulas de equilibrado estático, integración de conexionado eléctrico en caja estanca y mediante conectores estancos.
- \bullet
- Reducido tamaño.
- \bullet
- Posibilidad de ser suministrada con diferentes marcas de contadores, por lo tanto posee un diseño flexible para adaptarse a cualquier marca de contador de los existentes.
- \bullet
- Filtro con malla 0.25 mm para proteger todos los elementos de la Unidad hidráulica.
- \bullet
- Aislamiento térmico de las tuberías mediante espuma de polietileno de 20 mm de espesor.
- \bullet
- Disponibilidad de no llevar columna de agua fría, para el caso que sea necesario centralizar los consumos en un único punto del edificio.
\vskip1.000000\baselineskip
El sistema de equilibrado utilizado, se basa en
el empleo de válvulas de equilibrado dinámico. Utilizando una
válvula de equilibrado dinámico no se puede fijar una caída de
presión constante, sino que se determina un caudal máximo que se
puede hacer coincidir con el determinado por el ingeniero
proyectista. De esta forma la caída de presión es variable y el
caudal máximo constante, lo cual concuerda mucho mejor con el
objetivo del equilibrado (lograr un caudal constante "X" en
cada vivienda).
A continuación, para facilitar una mejor
comprensión de esta memoria descriptiva y formando parte integrante
de la misma, se acompañan unas figuras en las que con carácter
ilustrativo y no limitativo se ha representado el objeto de la
invención.
Figura 1.1.- Muestra el esquema hidráulico para
una unidad hidráulica de tres vías según la presente invención.
Figura 1.2.- Muestra el esquema hidráulico para
una unidad hidráulica de dos vías según la presente invención.
Figura 2.1.- Muestra los elementos y la
configuración de los mismos que forman la unidad hidráulica de tres
vías según la presente invención.
Figura 2.2.- Muestra los elementos y la
configuración de los mismos que forman la unidad hidráulica de dos
vías según la presente invención.
Figura 3.1.- Muestra una perspectiva de la
unidad hidráulica de tres vías según la presente invención.
Figura 3.2.- Muestra una perspectiva de la
unidad hidráulica de dos vías según la presente invención.
\vskip1.000000\baselineskip
Seguidamente se realiza una descripción de un
ejemplo de la invención, haciendo referencia a los símbolos
empleados en las figuras.
Primeramente se facilita un listado con las
referencias y los elementos a los que aluden.
- 1. y 1'.
- unidad hidráulica
- 2.
- contador de caudal;
- 3.
- contador de energía;
- 4.
- válvula de esfera;
- 5.
- válvula de retención;
- 6.
- válvula de zona de tres vías;
- 7.
- filtro;
- 8.
- válvula de zona de dos vías;
- 9.
- válvula de equilibrado dinámico;
- 10.
- válvula mezcladora termostática;
- 11.
- válvula motorizada;
- 12.
- válvula de esfera con sonda de temperatura;
- 13.
- termostato;
- 14.
- flujostato;
- 15.
- intercambiador de calor;
- 16.
- purgador;
- 17.
- caja eléctrica;
- 18A. 18B. 18C. 18D.
- cuatro salidas;
- 19A. 19B. 19C.
- tres entradas.
- 20.
- circuito de agua fría sanitaria, AFS.
- 21.
- circuito de agua caliente sanitaria, ACS.
- 22.
- circuito primario de retorno.
- 23.
- circuito de calefacción de ida.
- 24.
- circuito de calefacción de retorno.
- 25.
- circuito primario de ida.
\vskip1.000000\baselineskip
La figura 1.1 muestra el esquema hidráulico para
una unidad hidráulica de tres vías según la presente invención, cuyo
funcionamiento es muy similar al funcionamiento de la unidad
hidráulica de dos vías (fig. 1.2) de la presente invención.
\newpage
El funcionamiento de la unidad hidráulica 1,1'
acorde con la configuración mostrada en las figuras 1.1 y la figura
1.2 es el siguiente:
- \bullet
- el agua se introduce por la columna del circuito primario 25 a una temperatura entre 60 - 80ºC;
- \bullet
- tras atravesar la válvula de esfera con sonda de temperatura 12 donde una sonda de temperatura toma la temperatura del agua a la entrada en la unidad hidráulica, y el filtro 7, llega a la válvula motorizada 11.
- \bullet
- el estado normal de la válvula motorizada 11 conecta el punto AB con el A, por tanto, el flujo de agua tiene dirección y sentido de AB a A. Si en ese instante, la válvula de zona 6, 8 (normalmente cerrada) no es activada por el usuario desde el termostato 13 de la vivienda, el agua quedará retenida en ese punto en el caso de la válvula de zona de dos vías 8, y seguirá por la columna de retorno de circuito primario en el caso de la válvula de zona de tres vías 6;
- \bullet
- si el agua de calefacción pasa a la vivienda accionada por la válvula de zona 6 ó 8, dicha agua de calefacción irá por la columna de ida del circuito de calefacción 23 y retornará por el circuito de retorno de la calefacción 24 que se une con el retorno del primario 22;
- \bullet
- en dicho retorno del primario 22 se encuentra el contador de energía 3 que mide la diferencia de temperatura entre el punto donde está situado el contador de energía 3 y la válvula de esfera con la sonda de temperatura 12 del circuito de ida del primario 25, calculando de esta forma la energía consumida;
- \bullet
- cuando el usuario final quiera consumir AFS, el agua se introduce por la columna AFS 20, contabilizando el caudal con el contador 2;
- \bullet
- cuando el usuario final quiera consumir ACS:
- \circ
- el agua se introduce por la columna AFS 20, contabilizando el caudal con el contador 2;
- \circ
- el agua sigue por la columna hasta el flujostato 14, que actúa como interruptor de la válvula motorizada 11, accionándola y cambiando su estado de AB hacia B;
- \circ
- el agua del circuito primario, caliente, se introduce en el intercambiador 15; a su vez, el agua del circuito de agua fría se introduce en el intercambiador de calor 15, donde su temperatura es elevada por el intercambio de calor 15 producido entre sus placas;
- \circ
- el agua calentada pasa a la válvula mezcladora termostática 10, que la mezcla con el agua fría sanitaria, saliendo por la columna de ACS 21.
- \circ
- el gasto energético generado por el intercambio se contabiliza en la columna de retorno de primario 22 mediante el contador de energía 3.
Por último, para poder realizar el tratamiento
contra la legionella por choque térmico, la válvula mezcladora 10
comprendida en la Unidad hidráulica 1,1' permite modificar su
temperatura máxima de salida en un rango entre 30 y 90ºC.
Por lo tanto cuando haya que realizar el
tratamiento contra la legionella, el operario variará la temperatura
de salida de la válvula mezcladora de forma que la temperatura
seleccionada sea de al menos 60ºC.
Las figuras 2.1 y 2.2 muestran la configuración
de los elementos comprendidos en el sistema de la presente invención
para las configuraciones de tres vías y dos vías,
respectivamente.
Como puede observarse en ambas configuraciones,
la unidad hidráulica 1,1' comprende una disposición óptima de los
elementos que la forman, lo cual proporciona una unidad hidráulica
compacta de reducido tamaño respecto a las conocidas del estado de
la técnica.
A parte de los elementos anteriormente
mencionados para describir el funcionamiento de la unidad hidráulica
de la presente invención, las figuras 2.1 y 2.2 muestran las tres
entradas 19A-19C y las cuatro salidas
18A-18D que comprende la unidad hidráulica. La
entrada 19B y la salida 18B se solapan en las vistas mostradas en
las figuras 2.1 y 2.2, debido a la configuración de la unidad
hidráulica de la presente invención.
Las figuras 3.1 y 3.2 muestran sendas
perspectivas de la unidad hidráulica de la presente invención para
tres vías y dos vías, respectivamente. De esta forma, se pueden
observar elementos que en la figuras 2.1 y 2.2 permanecían ocultos.
Mediante las referencias con flechas de las figuras 3.1 y 3.2
también se pueden observar los diferentes circuitos que componen la
unidad hidráulica, a saber: circuito de agua fría sanitaria (AFS)
20, circuito de agua caliente sanitaria (ACS) 21, circuito primario
de retorno 22, circuito de calefacción de ida 23, circuito de
calefacción de retorno 24 y circuito primario de ida 25.
Claims (6)
-
\global\parskip0.980000\baselineskip
1. Unidad hidráulica (1,1') que comprende:- \bullet
- una válvula mezcladora termostática (10) que mantiene el flujo de agua a su salida a una temperatura predeterminada, donde dicha temperatura predeterminada está seleccionada entre una temperatura normal de funcionamiento y una temperatura de tratamiento de la legionella;
- \bullet
- una válvula de equilibrado dinámico (9) y una válvula de zona (6,8) cuya acción combinada mantiene el caudal máximo del flujo de agua a la salida de la válvula de equilibrado dinámico (9) constante.
\vskip1.000000\baselineskip
- 2. Unidad hidráulica (1,1'), según la reivindicación 1, caracterizado por que la temperatura normal de funcionamiento está seleccionada entre 30 y 60ºC.
- 3. Unidad hidráulica (1,1'), según la reivindicación 1, caracterizado por que la temperatura de tratamiento de la legionella es de al menos 61ºC;
- 4. Unidad hidráulica (1,1'), según la reivindicación 1, caracterizado por que adicionalmente comprende:
- \bullet
- un contador de caudal (2);
- \bullet
- un contador de energía (3);
- \bullet
- al menos una válvula de esfera (4);
- \bullet
- una válvula de retención (5);
- \bullet
- un filtro (7);
- \bullet
- una válvula motorizada (11);
- \bullet
- una válvula de esfera con sonda de temperatura (12);
- \bullet
- un termostato (13) situado en dependencias de un usuario;
- \bullet
- un flujostato (14);
- \bullet
- un intercambiador de calor (15);
- \bullet
- un purgador (16);
- \bullet
- una caja eléctrica (17);
- \bullet
- cuatro salidas (18A, 18B, 18C, 18D);
- \bullet
- tres entradas (19A, 19B, 19C).
\vskip1.000000\baselineskip
- 5. Unidad hidráulica (1,1'), según la reivindicación 4, caracterizado por que adicionalmente comprende:
- \bullet
- un circuito primario de ida (25);
- \bullet
- un circuito primario de retorno (22);
- \bullet
- un circuito de calefacción de ida (23);
- \bullet
- un circuito de calefacción de retorno (24);
- \bullet
- un circuito de agua fría sanitaria, AFS (20); y,
- \bullet
- un circuito de agua caliente sanitaria, ACS (21);
\vskip1.000000\baselineskip
- 6. Unidad hidráulica (1,1'), según la reivindicación 5, caracterizado por que la válvula mezcladora termostática (10) mezcla agua previamente calentada por el intercambiador de calor (15) con agua fría sanitaria proveniente del circuito de agua fría sanitaria, para mantener el flujo de agua a la salida de la válvula mezcladora termostática (10) a la temperatura preestablecida.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model granted |
Ref document number: 1074248 Country of ref document: ES Kind code of ref document: Y Effective date: 20110620 |
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| FD1K | Utility model lapsed |
Effective date: 20150828 |