ES2237998A1 - Electric central heating system, has electrical control device connected to water heater that is equipped with electric heat exchanger, and electrical power supply device connected with electrical control device - Google Patents
Electric central heating system, has electrical control device connected to water heater that is equipped with electric heat exchanger, and electrical power supply device connected with electrical control deviceInfo
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Abstract
Description
Sistema de calefacción central eléctrica racionalizado.Electric central heating system streamlined
La invención se refiere a un sistema de calefacción central eléctrica racionalizado, particularmente aplicable a viviendas, de las que comprenden al menos una fuente de calor eléctrica para el agua caliente sanitaria.The invention relates to a system of streamlined central heating, particularly applicable to housing, of which they comprise at least one source of Electric heat for domestic hot water.
En la actualidad, son bien conocidos los elementos calefactores o aparatos de calefacción que funcionan con energía eléctrica. Tal es el caso de los radiadores que utilizan resistencias eléctricas para calentar el aire de una estancia o los radiadores de fluido, en los cuales una o varias resistencias eléctricas calientan un fluido térmico, generalmente aceite, el cual está almacenado en un receptáculo herméticamente sellado y cuya superficie exterior se optimiza para aumentar el contacto con el aire de una estancia.At present, the heating elements or heating devices that work with electric power. Such is the case of the radiators that use electrical resistors to heat the air of a room or the fluid radiators, in which one or several resistors electric heat a thermal fluid, usually oil, which It is stored in a hermetically sealed receptacle and whose outer surface is optimized to increase contact with the Air of a stay.
Es usual que las viviendas que disponen de calefacción eléctrica también dispongan de un calefactor de agua eléctrico para calentar el agua destinada al consumo de la vivienda. En este caso, la potencia demandada por la vivienda suele ser elevada, sobre todo en climas fríos, debido al gran número de aparatos que consumen energía eléctrica.It is usual for homes that have electric heating also have a water heater electric to heat the water destined to the consumption of the living place. In this case, the power demanded by housing usually be high, especially in cold climates, due to the large number of appliances that consume electrical energy.
De igual modo, cuando existe una demanda de agua caliente importante, la temperatura del agua en el interior del calentador disminuye sensiblemente al entrar agua, proveniente de una fuente fría, al calentador para reemplazar el agua caliente que sale del mismo para el consumo. Cuando esto ocurre, el intercambiador eléctrico del calentador se conecta a la red eléctrica y entra en funcionamiento, aumentando la temperatura del agua contenida en el calentador.Similarly, when there is a demand for water hot important, the temperature of the water inside the heater decreases significantly when water enters, coming from a cold source, to the heater to replace the hot water that leaves the same for consumption. When this happens, the Electric heater exchanger connects to the network electric and goes into operation, increasing the temperature of the water contained in the heater.
Sin embargo, si al mismo tiempo un gran número de radiadores eléctricos están también en funcionamiento, la demanda de potencia de la vivienda puede superar el límite de la instalación o de la tarifa contratada, por lo que los mecanismos de protección de la instalación producen el corte automático de suministro de energía eléctrica a una de las líneas eléctricas de la vivienda, desconectándose todos los electrodomésticos conectados a dicha línea.However, if at the same time a large number of Electric radiators are also in operation, demand of housing power can exceed the limit of the installation or of the contracted rate, so that the mechanisms of Installation protection produce automatic cutting of electric power supply to one of the power lines of the house, disconnecting all connected appliances to that line.
Para evitar este tipo de situaciones, se hace notar la falta de un sistema que gestione de forma automática y racional la potencia demandada por la vivienda, especialmente el consumo de las fuentes de calor de los elementos calefactores junto con el calentador del agua.To avoid such situations, it is done notice the lack of a system that manages automatically and rational the power demanded by housing, especially the consumption of heat sources of heating elements together With the water heater.
Para dar solución a estos problemas, se da a conocer el sistema de calefacción central eléctrica racionalizado objeto de la invención. En su esencia, el sistema se caracteriza porque comprende al menos un elemento calefactor eléctrico conectado a una línea de suministro eléctrico con la interposición de un dispositivo de control, el cual está conectado con un calentador de agua que incorpora un intercambiador eléctrico de calor para calentar agua destinada al consumo en la vivienda, procedente de una fuente de agua fría, estando el dispositivo de control adaptado para cortar el suministro de corriente eléctrica al citado elemento calefactor eléctrico cuando la temperatura T del agua en el calentador es inferior a una temperatura umbral T1, por debajo de la cual el cambiador eléctrico consume energía eléctrica de la línea para aumentar la temperatura del agua almacenada en el calentador, y cuando simultáneamente la potencia demandada por el sistema supera un valor umbral U1; y para restituir de nuevo el suministro de corriente al elemento calefactor cuando la temperatura T del agua alcanza el umbral de temperatura T1 o uno superior y el calentador deja de consumir energía eléctrica.To solve these problems, it is given to know the rationalized electric central heating system object of the invention. In its essence, the system is characterized because it comprises at least one electric heating element connected to an electrical supply line with the interposition of a control device, which is connected to a water heater incorporating an electric heat exchanger heat to heat water intended for consumption in the home, coming from a source of cold water, the device being control adapted to cut off the power supply to said electric heating element when the temperature T of the water in the heater is below a threshold temperature T1, by under which the electric changer consumes electric power of the line to increase the temperature of the water stored in the heater, and when simultaneously the power demanded by the system exceeds a threshold value U1; and to restore the power supply to the heating element when the temperature T of the water reaches the temperature threshold T1 or higher and the heater stops consuming electricity.
En una realización preferida, del dispositivo de control derivan varios ramales eléctricos estando al menos un elemento calefactor conectado a cada ramal, y el dispositivo de control corta el suministro eléctrico, selectivamente y según unos criterios de prioridad preestablecidos, a al menos un ramal cuando la temperatura T del agua en el calentador es inferior a una temperatura umbral T1, por debajo de la cual el cambiador eléctrico consume energía eléctrica para aumentar la temperatura del agua almacenada en el calentador, siempre y cuando el consumo de potencia del sistema de calefacción supere un valor umbral U1.In a preferred embodiment, of the device control derive several electrical branches being at least one heating element connected to each branch, and the device control cuts the power supply, selectively and according to some pre-established priority criteria, at least one branch when the temperature T of the water in the heater is less than one threshold temperature T1, below which the electric changer consumes electricity to increase the water temperature stored in the heater, as long as the consumption of heating system power exceeds a threshold value U1.
Está previsto que al menos un elemento calefactor de los conectados al dispositivo de control está comandado por vía cable o inalámbricamente por radio, radiofrecuencia o por infrarrojos para su conexión y desconexión.It is planned that at least one heating element of those connected to the control device is commanded via cable or wirelessly by radio, radio frequency or by infrared for connection and disconnection.
De acuerdo con otra realización preferida, la línea de suministro eléctrico está conectada a un dispositivo de control general que conecta o desconecta la citada línea a la red eléctrica en función del consumo demandado por los aparatos eléctricos conectados a dicho dispositivo general.According to another preferred embodiment, the power supply line is connected to a device general control that connects or disconnects the said line to the network electricity depending on the consumption demanded by the devices electrical connected to said general device.
En los dibujos adjuntos se ilustra, esquemáticamente y a título de ejemplo no limitativo, un sistema de calefacción central eléctrica racionalizado según la invención. En dichos dibujos:The attached drawings illustrate, schematically and by way of non-limiting example, a system of rationalized central electric heating according to the invention. In said drawings:
la Fig. 1, es una vista esquemática de un sistema de calefacción que comprende tres ramales eléctricos con sus correspondientes elementos calefactores eléctricos funcionando, conectados los ramales a la red con interposición de un dispositivo de control conectado a su vez a un calentador de agua;Fig. 1, is a schematic view of a system heating system comprising three electric branches with their corresponding electric heating elements working, connected the branches to the network with interposition of a device in turn connected to a water heater;
la Fig. 2, es una vista esquemática del sistema de la Fig. 1, en la que el intercambiador eléctrico del calentador está funcionando y dos ramales de calefacción del sistema están desconectados; yFig. 2, is a schematic view of the system of Fig. 1, in which the electric heater exchanger is running and two system heating branches are disconnected; Y
la Fig. 3, es una vista esquemática de un sistema similar al de la Fig. 1, en el que el intercambiador eléctrico del calentador está funcionando y dos actuadores comandados por radiofrecuencia mantienen algunos elementos calefactores desconectados.Fig. 3, is a schematic view of a system similar to that of Fig. 1, in which the electric exchanger of the heater is running and two actuators commanded by radio frequency maintain some heating elements disconnected
La Fig. 1 muestra, esquemáticamente, un sistema 1 de calefacción central de una vivienda, en la que tres ramales a, b y c están conectados a una línea de suministro eléctrico 3 con la interposición de un dispositivo de control 4.Fig. 1 shows, schematically, a central heating system 1 of a dwelling, in which three branches a, b and c are connected to an electric supply line 3 with the interposition of a control device 4.
El dispositivo de control 4 está conectado a su vez al intercambiador de calor eléctrico 6 de un calentador 5 de agua 7 para el consumo en la vivienda.The control device 4 is connected to its time to the electric heat exchanger 6 of a heater 5 of 7 water for consumption in the home.
En la Fig. 1, la temperatura T del agua 7 en el interior del calentador 5 es superior a la temperatura umbral T1, por lo que se garantiza el suministro de una cantidad de agua 7 caliente acorde con las prestaciones y la capacidad del calentador. En esta situación, el intercambiador de calor 6 está desconectado de la línea de suministro eléctrico 3 por lo que no consume energía eléctrica.In Fig. 1, the temperature T of the water 7 in the heater interior 5 is higher than the threshold temperature T1, therefore, the supply of a quantity of water is guaranteed 7 hot according to the performance and capacity of the heater. In this situation, the heat exchanger 6 is disconnected from the power supply line 3 so it doesn't consume energy electric
De los ramales eléctricos, el primer ramal a comprende 2 elementos calefactores eléctricos 2 en funcionamiento, cuya potencia total es de U2; el ramal b comprende un único elemento calefactor 2 eléctrico en funcionamiento cuya potencia es de U3; y el ramal c comprende tres elementos calefactores 2 eléctricos en funcionamiento cuya potencia es U4. Los elementos calefactores 2, radiadores de ahora en adelante, son del tipo en los que el intercambio de calor con el aire ambiente se produce por intercambio térmico por convección natural o forzada y/o por radiación de un fluido caliente al aire.Of the electric branches, the first branch comprises 2 electric heating elements 2 in operation, whose total power is U2; the branch b comprises a single electric heating element 2 in operation whose power is U3; and the branch c comprises three electric heating elements 2 in operation whose power is U4. The heating elements 2, radiators from now on, are of the type in which the exchange of heat with the ambient air is produced by thermal exchange by natural or forced convection and / or by radiation of a hot fluid into the air.
Cada uno de los ramales a, b y c tiene asociada una prioridad, de modo que el usuario puede determinar, en caso de desconexión de los ramales debido a una demanda de potencia superior a la permitida, el orden de desconexión. Tal desconexión está gobernada por el dispositivo de control 4 tal y como se describe a continuación.Each of the branches a, b and c has a priority associated with it, so that the user can determine, in case of disconnection of the branches due to a power demand greater than the allowed one, the order of disconnection. Such disconnection is governed by the control device 4 as described below.
El usuario selecciona la prioridad de desconexión, en el caso de ejemplo se supone que el ramal prioritario es el c, que comprende un mayor número de radiadores cuya potencia es U4, mientras que los ramales b y a, por este orden, son los ramales de menor prioridad asociada.The user selects the disconnection priority, in the case of example it is assumed that the priority branch is c , which comprises a greater number of radiators whose power is U4, while branches b and a , in this order, are the branches of lower associated priority.
Cuando el usuario demanda una gran cantidad de agua 7 caliente, ésta sale del calentador 5 a través de la conducción de salida 9, por lo que agua fría penetra en el calentador 5 a través de la conducción de entrada 8. La temperatura T del agua contenida en el calentador 5 disminuye hasta que ésta cae por debajo de la temperatura umbral T1, situación que detecta el termostato 10 produciéndose la conexión del intercambiador de calor 6 del calentador 5 a la línea de suministro 3 (ver Fig. 2).When the user demands a lot of hot water 7, this leaves the heater 5 through the output line 9, so cold water penetrates the heater 5 through the inlet conduction 8. The temperature T of the water contained in heater 5 decreases until it falls below the threshold temperature T1, a situation it detects thermostat 10 producing the exchanger connection of heat 6 from heater 5 to supply line 3 (see Fig. 2).
En este instante, la potencia demandada por la instalación de la vivienda supera el valor umbral U1, ya que la suma de U2, U3, U4 más la potencia del intercambiador eléctrico 6 es mayor que U1, de modo que el dispositivo de control desconecta automáticamente de la línea el ramal con prioridad menor, en este caso el ramal b. Si la potencia demandada por la vivienda continúa siendo superior al umbral U1, el dispositivo de control desconecta automáticamente el ramal con prioridad menor de los que todavía están conectados a la línea de suministro 3, en este caso el ramal b. Al estar desconectados los ramales a y b de la línea de suministro 3, la demanda de potencia desciende de manera que la suma de la potencia del intercambiador eléctrico 6 y la potencia U4 asociada al ramal c no supera el umbral U1, por lo que el sistema se estabiliza y el dispositivo de control 4 no desconecta ningún otro ramal.At this moment, the power demanded by the housing installation exceeds the threshold value U1, since the sum of U2, U3, U4 plus the power of the electric exchanger 6 is greater than U1, so that the control device automatically disconnects of the line the branch with lower priority, in this case the branch b . If the power demanded by the dwelling continues to exceed the threshold U1, the control device automatically disconnects the branch with lower priority from those still connected to supply line 3, in this case the branch b . When the branches a and b of the supply line 3 are disconnected, the power demand drops so that the sum of the power of the electric exchanger 6 and the power U4 associated with the branch c does not exceed the threshold U1, whereby the system stabilizes and control device 4 does not disconnect any other branch.
Cuando la temperatura T del agua 7 en el calentador 5 supera el umbral T1 u otro umbral de temperatura superior, el termostato 10 provoca la desconexión del intercambiador eléctrico 6, conectando en cascada y por el orden inverso de desconexión los diferentes ramales a y b que han sido desconectados para evitar una potencia excesiva en la instalación.When the temperature T of the water 7 in the heater 5 exceeds the threshold T1 or another higher temperature threshold, the thermostat 10 causes the disconnection of the electric exchanger 6, cascading and in the reverse order of disconnection the different branches a and b which They have been disconnected to avoid excessive power in the installation.
Según el sistema de la invención, los ramales a, b y c se desconectan en cascada y el usuario puede determinar las prioridades de desconexión, eso es el orden de desconexión, de los ramales en el caso de superarse una potencia umbral. Esto permite seleccionar, por ejemplo, qué zonas de la vivienda deben permanecer con los radiadores encendidos a pesar de superar el umbral límite de potencia. De igual modo, el usuario puede seleccionar el valor umbral U1 de potencia demandada, por lo que ésta puede seleccionarse por debajo del valor de la potencia contratada a la compañía eléctrica o del valor de la potencia de seguridad de la instalación, por lo que el sistema también permite ahorrar en consumo de energía eléctrica.According to the system of the invention, the branches a, b and c are cascaded and the user can determine the disconnection priorities, that is the order of disconnection, of the branches in the case of exceeding a threshold power. This allows you to select, for example, which areas of the house should remain with the radiators on despite exceeding the threshold limit of power. In the same way, the user can select the threshold value U1 of demanded power, so it can be selected below the value of the power contracted to the electric company or the value of the safety power of the installation, so that the system also allows to save on electricity consumption.
En todos los casos, el dispositivo de control de la invención cede prioridad al calentador 5, por lo que el intercambiador de calor 6 no será desconectado en el caso de superar la potencia umbral, siempre y cuando no hayan sido desconectados previamente todos los ramales con radiadores eléctricos 2.In all cases, the control device the invention gives priority to heater 5, whereby the heat exchanger 6 will not be disconnected in the case of exceed the threshold power, as long as they have not been previously disconnected all branches with radiators electric 2.
En la Fig. 3, varios de los radiadores conectados a la línea de suministro 3 con la interposición del dispositivo de control 4 están comandados por el éste, de una forma inalámbrica, por radiofrecuencia mediante unos correspondientes actuadores A1, B1 y C1, los cuales reciben, por radiofrecuencia, las señales emitidas por el dispositivo de control 4, ordenando la abertura o cierre del contacto eléctrico y la parada o la puesta en marcha de los radiadores.In Fig. 3, several of the connected radiators to supply line 3 with the interposition of the device control 4 are commanded by the latter, in a wireless way, by radiofrequency using corresponding A1 actuators, B1 and C1, which receive, by radiofrequency, the signals issued by the control device 4, ordering the opening or electric contact closure and stop or start-up of The radiators
Al igual que cada ramal tenía asociada una prioridad, en el ejemplo representado en la Fig. 3, los actuadores A1, B1 y C1 también tienen una prioridad asociada, de modo que al superar el sistema una potencia umbral determinada, el dispositivo de control 4 comanda la apertura o desconexión de los radiadores según sea la prioridad de desconexión. De este modo la desconexión y conexión de los radiadores puede realizarse individualmente, sin necesidad de conectar o desconectar el ramal eléctrico que los abastece de electricidad.Just as each branch had an associated priority, in the example shown in Fig. 3, the actuators A1, B1 and C1 also have an associated priority, so that at exceed the system a certain threshold power, the device Control 4 commands the opening or disconnection of the radiators according to disconnection priority. Thus the disconnection and Radiator connection can be done individually, without need to connect or disconnect the electrical branch that It supplies electricity.
En la Fig. 3, los actuadores A1 y B1 mantienen el circuito abierto, por lo que los radiadores asociados permanecen desconectados.In Fig. 3, actuators A1 and B1 maintain the open circuit, so the associated radiators remain disconnected
Naturalmente, en ambas realizaciones, se prevé que los radiadores 2 estén provistos igualmente de su propio termostato de temperatura ambiente, que controla la conexión o desconexión del radiador 2, así como de un termostato de seguridad, sin que ello afecte al funcionamiento del dispositivo de control 4 del sistema.Naturally, in both embodiments, it is envisioned that the radiators 2 are also provided with their own room temperature thermostat, which controls the connection or disconnection of the radiator 2, as well as a safety thermostat, without affecting the operation of the control device 4 of the system.
El sistema de calefacción central eléctrica racionalizado de la invención puede estar conectado directamente a la red eléctrica 12 o mediante la interposición de un dispositivo de control general 11, el cual, en función de la potencia U0 demandada por los aparatos eléctricos conectados a dicho dispositivo, conecta o desconecta la línea de suministro 3 a la red eléctrica 12, abasteciendo o no esta la línea de suministro eléctrico.The central electric heating system streamlined of the invention can be directly connected to the power grid 12 or through the interposition of a device of general control 11, which, depending on the power U0 demanded by electrical appliances connected to said device, connect or disconnect supply line 3 to the network electrical 12, supplying or not supplying the supply line electric.
De este modo, puede darse prioridad al consumo de otros aparatos eléctricos de la vivienda, por ejemplo los electrodomésticos de la cocina u otros servicios, que estén conectados a la red 12 mediante otra línea de suministro.In this way, priority can be given to the consumption of other household electrical appliances, for example kitchen appliances or other services, which are connected to network 12 through another supply line.
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|---|---|---|---|
| ES200400086A ES2237998B1 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | RATIONALIZED ELECTRICAL CENTRAL HEATING SYSTEM. |
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| ES200400086A ES2237998B1 (en) | 2004-01-16 | 2004-01-16 | RATIONALIZED ELECTRICAL CENTRAL HEATING SYSTEM. |
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| ES2237998B1 ES2237998B1 (en) | 2006-11-01 |
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Citations (4)
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-
2004
- 2004-01-16 ES ES200400086A patent/ES2237998B1/en not_active Expired - Fee Related
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| ES2237998B1 (en) | 2006-11-01 |
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