ES2250091T3 - Dispositivo de mando de un sitema de circulacion de fluido caloportador. - Google Patents
Dispositivo de mando de un sitema de circulacion de fluido caloportador.Info
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Abstract
Sistema de mando de un sistema de circulación de fluido caloportador (10, 12, 14) que incluye una pluralidad de vías (8a-8d), cada una de las cuales está asociada a una zona controlada en temperatura (P1-P4), teniendo dicho sistema de mando unos medios de mando termostáticos (2a-2d) para medir la temperatura ambiente y establecer temperaturas de consigna para sus zonas respectivas, medios de mando maestro (16) y una unidad de mando centralizada (4) que, basándose en las señales recibidas de dichos medios de mando termostáticos (2a-2d) y de dichos medios de mando maestro (16), gobierna el caudal del fluido caloportador sobre dichas vías (8a-8d), caracterizado porque dichos medios de mando termostáticos (2a-2d) permiten la selección de un nivel de reglaje entre una pluralidad de niveles asociados respectivamente a temperaturas de consigna y porque los medios de mando maestro (16) permiten la selección de dos modos de funcionamiento: un primer modo en el que dicha unidad de mando centralizado(4) gobierna el caudal de fluido caloportador en dichas vías (8a-8d) en función de los niveles de reglaje seleccionados por medio de cada uno de dichos medios de mando termostáticos (2a-2d), y un segundo modo en el que dicha unidad de mando centralizado (4) gobierna el caudal del fluido caloportador en dichas vías (8a, 8d) en función de un nivel de reglaje seleccionado por medio de dichos medios de mando maestro (16).
Description
Dispositivo de mando de un sistema de circulación
de fluido caloportador.
La presente invención se refiere a un dispositivo
de mando de un sistema de circulación de fluido caloportador
previsto para la regulación en temperatura de locales por una fuente
de calor centralizada, y principalmente de locales que tienen una
pluralidad de zonas cada una de las cuales es gobernada
individualmente en temperatura. A título de ejemplo, la invención
encuentra aplicación en la regulación de temperatura de alojamientos
o de lugares de trabajo que tienen varias piezas cuya temperatura
puede ser regulada sobre una temperatura de consigna controlando el
caudal de un fluido caloportador que circula entre una fuente de
calor y cambiadores de calor (por ejemplo, radiadores) instalados en
las piezas controladas en temperatura.
Se comprenderá aquí que una fuente de calor puede
servir bien sea para elevar la temperatura de las zonas, en cuyo
caso permite aportar calorías funcionando como calefacción y/o para
rebajar la temperatura de las zonas, en cuyo caso permite retirar
calorías (es decir, aportar frigorías) funcionando como
climatización.
De una manera clásica existen medios de
calefacción central doméstica o industrial una de cuyas piezas
dependiente de la red de calefacción tiene un termostato regulable.
La pieza en cuestión es generalmente la pieza principal, por
ejemplo, el cuarto de estar en el caso de una vivienda. El
termostato permite establecer, eventualmente en función de franjas
horarias, una temperatura de consigna para la pieza de la que
depende. El termostato está asociado a un detector de temperatura
ambiente en la pieza y actúa sobre el sistema de calefacción con el
fin de hacer coincidir la temperatura de la pieza con la temperatura
de consigna.
Este tipo de regulación tiene la ventaja de la
sencillez pero no permite fijar por separado y de manera fiable o
precisa la temperatura de un conjunto de piezas de la red.
Para paliar este inconveniente, es conocido
utilizar grifos termostáticos que se integran en radiadores de
calefacción, bien sea en primera instalación, o bien en sustitución
de los grifos clásicos. Estos grifos termostáticos presentan un
botón, generalmente rotativo, con medios de marcas graduadas que
permiten establecer una temperatura de consigna. Cuando la
temperatura ambiente es inferior a la temperatura de consigna, el
grifo adopta una posición abierta que permite la circulación del
fluido caloportador en el radiador - o un conjunto de radiadores -
sobre la derivación en la que está situado. A la inversa, el grifo
se cierra por sí solo cuando se alcanza la temperatura de
consigna.
Este enfoque, basado en una regulación
completamente localizada y mecánica, no permite intervenir
directamente en el mando de la fuente de calor, por ejemplo, para
establecer los ciclos de marcha/parada. Por otro lado, los grifos
termostáticos clásicos no comprenden mando de franjas horarias para
modular la temperatura de consigna en el curso de un período de
tiempo.
Se conoce por otro lado sistemas de mando de una
instalación de acondicionamiento de aire que incluyen una pluralidad
de vías, cada una de las cuales está asociada a una zona controlada
en temperatura. Un ejemplo de tal sistema es descrito en el
documento EP-A-559 600. Contiene
medios de mando termostáticos, llamados esclavos, para medir la
temperatura ambiente y establecer temperaturas de consigna para
sus zonas respectivas, medios de mando termostático maestro y una
unidad de mando centralizado que, sobre la base de las señales
recibidas de dichos medios de mando termostáticos y de dichos medios
de mando maestro, gobierna el caudal de aire sobre dichas vías de
alimentación de aire.
El problema de tal instalación es prever un modo
de funcionamiento uniforme para toda la instalación. En el documento
descrito más arriba, este modo se realiza por el hecho de que la
unidad de mando centralizado gobierna el caudal de aire sobre dichas
vías de alimentación de aire sobre la base de las únicas señales
recibidas de dichos medios de mando maestro.
Se ha intentado mejorar el confort proporcionado
por tal instalación con el fin de adaptarla mejor a los desiderata
de los usuarios.
Con tal fin, la presente invención propone un
sistema de mando de un sistema de circulación de fluido caloportador
tal como el que se menciona más arriba pero que contiene los medios
enunciados en la característica de la reivindicación 1.
Características adicionales ventajosas son objeto
de las reivindicaciones dependientes.
Las características de la invención mencionadas
más arriba, así como otras, aparecerán más claramente en la lectura
de la descripción siguiente de un ejemplo de realización, siendo
realizada dicha descripción en relación con los dibujos adjuntos,
entre los cuales:
la figura 1 es un esquema sinóptico de un sistema
de mando del sistema de circulación de fluido caloportador conforme
a la presente invención; y
la figura 2 es una vista de tres cuartos que
muestra de manera agrupada los principales órganos que intervienen
en el sistema representado en la figura 1.
El modo de realización de la presente invención
será descrito en el contexto de un sistema de circulación de fluido
caloportador -agua en este caso- que permite tanto el calentamiento
como la climatización de un local, tal como un alojamiento, que
tiene varias piezas P1-P4 controladas
independientemente por unidades de mando termostáticas respectivas
2a-2d.
En el ejemplo representado en la figura 1, el
sistema incluye cuatro unidades de mando termostáticas 2a, 2b, 2c y
2d, estando dispuesta cada una en la respectiva pieza P1 a P4.
Cada unidad de mando termostático antes citada
permite los siguientes reglajes por el usuario:
- -
- la selección de un nivel de funcionamiento entre una pluralidad de niveles, siendo éstos, por ejemplo, un número de cuatro en el presente modo de realización, o bien los niveles llamados "confort", "económico", "protección contra congelación" y "parada";
- -
- para cada nivel - a excepción del nivel "parada" - el usuario puede establecer por programación una temperatura de consigna.
Cada unidad de mando termostático
2a-2d está unida a una unidad central de mando 4 que
pilota, por el sesgo de un conjunto de electroválvulas
6a-6d, la circulación de fluido caloportador hacia
cada una de las piezas bajo control P1-P4. La unidad
central 4 asocia cada unidad de mando electrostático
2a-2d a una electroválvula respectiva
6a-6d que regula la circulación del fluido
caloportador hacia la pieza correspondiente P1-P4
por una vía específica 8a-8d. Las vías
8a-8d son tomas en derivación hacia las piezas
respectivas P1-P4 a partir de un conducto principal
10. Este último está montado en circuito cerrado con un aparato de
calefacción y/o de refrigeración 12 y una bomba 14 de circulación
del fluido caloportador.
El dispositivo incluye además un bloque de mando
maestro 16, igualmente unido a la unidad central, y cuya función es
imponer al sistema un modo de funcionamiento, como se explicará más
adelante.
En el presente modo de realización, la
comunicación entre la unidad central de mando 4 y cada una de las
unidades de mando termostáticas 2a-2d de una parte y
el bloque de mando maestro 16 de otra parte está realizada por vía
hertziana. Con tal fin, cada uno de los órganos antes citados está
provisto de medios emisor/receptor unidos a antenas respectivas 18,
permitiendo una intercomunicación sin hilos.
Como lo muestra más claramente la figura 2, las
unidades de mando termostáticas 2a-2d (sólo está
representada una) se presentan bajo la forma de cajetines que pueden
disponerse al alcance de la mano.
Cada cajetín 2 comprende:
- -
- una pantalla indicadora 21 que permite visualizar los diferentes parámetros bajo control y la programación en curso,
- -
- un par de botones 22a y 22b que permiten respectivamente aumentar y reducir valores de parámetro, por ejemplo, las temperaturas de consigna para cada uno de los niveles de confort antes citados,
- -
- un botón de selección de función 24, y
- -
- una moleta 26 que permite, entre otros, la selección de los niveles de reglaje ("confort", "económico", "protección contra congelación" más "parada").
El bloque de mando maestro 16 se presenta
igualmente bajo la forma de cajetín y se instala normalmente bien
sea en la pieza principal donde se encuentra una unidad de mando
termostático 2, o bien fuera de las piezas bajo control, por
ejemplo, en un vestíbulo o un pasillo del alojamiento.
Comprende una moleta 28 que permite la selección
de los niveles de reglaje, a la manera de la moleta 24 de los
cajetines de las unidades de mando termostáticas 2a a 2d. Esta
moleta 28 permite además la selección de un modo llamado
"automático" en el que el bloque de mando maestro 16 presta el
control a las diferentes unidades de mando termostáticas
2a-2d.
En los ejemplos representados, los cajetines de
las unidades de mando termostático 2a-2d y del
bloque de mando maestro 16 integran las antenas 18 en el seno del
cajetín y su propia fuente de alimentación, por ejemplo, bajo la
forma de batería recargable, con el fin de hacerlas autónomas.
La unidad central de mando 4 está situada en un
espacio técnico en la proximidad de las electroválvulas
6a-6d.
La instalación representada en la figura 2
muestra además un cajetín técnico 20 que une principalmente la
unidad central de mando 4 a cada una de las electroválvulas
respectivas 6a-6d. Este cajetín asegura entre otras
la alimentación y el pilotaje de las electroválvulas en función de
las diferentes órdenes transmitidas por la unidad central de mando
4.
Se va a describir ahora los diferentes modos
operativos del dispositivo de mando.
Cada unidad de mando termostático
2a-2d es programada con sus propios valores de
temperatura de consigna para cada nivel de regulación, pudiendo ser
estos valores diferentes entre ellos para un nivel considerado. Por
ejemplo, una unidad de mando situada en una cámara podrá tener una
temperatura de consigna de solamente 17ºC para el nivel confort y
una temperatura de 14ºC para el nivel de reglaje económico mientras
que una unidad de mando situada en un salón podrá tener temperaturas
de consigna de 20ºC y 18ºC, respectivamente.
Por otro lado, cada unidad de mando termostático
2a-2d incluye medios de programación en el tiempo
del nivel de regulación deseado. Esta funcionalidad permite al
usuario hacerles pasar de un nivel de regulación a otro en momentos
escogidos de la jornada o de la noche. Por ejemplo, una unidad de
mando termostático 2a-2d puede ser programada para
ponerse en modo "confort" (imponiendo al termostato la
temperatura de consigna programada para este modo) para un período
de la jornada durante el cual es altamente probable una presencia en
la pieza, y para pasar al modo "económico" durante los otros
períodos de la jornada o de la noche.
La temporización necesaria para esta función
puede ser realizada por una base de tiempo integrada en cada unidad
de mando termostático, o por un sistema centralizado, situado por
ejemplo en el seno de la unidad central de mando.
Cada unidad de mando termostático
2a-2d comprende además una sonda que permite
determinar en cualquier momento la temperatura ambiente de la pieza
P1-P4 en la que se encuentra.
Con el parametraje así realizado, los usuarios
podrán escoger para cada pieza el nivel de funcionamiento deseado
simplemente seleccionando este último a partir de la moleta 26 o
dejando actuar a la temporización que fija el nivel de reglaje en
cada momento.
Cuando el bloque de mando maestro 16 se pone en
el modo de funcionamiento "automático" por la moleta 28, el
mismo deja actuar a cada una de las unidades de mando termostáticas
2a-2d según su estado de parametraje programado.
Dicho de otro modo, el bloque de mando maestro 16 deja de
desempeñar un papel activo en el funcionamiento del sistema cuando
es puesto en el modo "automático".
De esta manera, cada pieza podrá ser puesta en un
modo dado ("confort", "económico" o "protección contra
congelación") independientemente de las otras piezas
seleccionando los modos correspondientes en las respectivas moletas
26 de las unidades de mando termostático 2a-2d o
según la evolución de la temporización programada.
Por ejemplo, es posible poner piezas tales como
habitaciones ocupadas al nivel de reglaje "económico", un
cuarto de estar al nivel de reglaje "confort", y mantener una
pieza habitualmente desocupada en el modo "protección contra
congelación";
Sin embargo, cuando el bloque de mando maestro 16
sale del modo "automático", el mismo entra en uno de los cuatro
niveles de reglaje antes citados: "confort", "económico",
"protección contra congelación" y "parada", según la
posición de la moleta 28. En este caso, el nivel de reglaje para
cada zona controlada en temperatura es determinado por el modo
seleccionado en el bloque de mando maestro 16, y ello sea cual fuere
el nivel de reglaje en el que se encuentran o se ponen las unidades
de mando termostáticas 2a-2d.
Dicho de otro modo, cuando el bloque de mando
maestro 16 está fuera de su modo "automático", la selección de
un nivel de reglaje en el seno de las unidades de mando
termostáticas se vuelve inoperante; sólo cuenta la selección de
nivel de reglaje en el seno del bloque de mando maestro 16.
Así, para volver al ejemplo precedente en el que
diferentes piezas P1-P4 se encontraban a diferentes
niveles de reglaje según las selecciones realizadas con las unidades
de mando termostáticas 2a-2d respectivas, el
posicionamiento de la moleta 28 en el modo "económico" impondrá
de facto este modo a todas la piezas P1-P4 bajo
control. Lo mismo sucederá para todos los otros niveles de reglaje
posibles que se pueden seleccionar con el bloque de mando maestro
16: "confort", "protección contra congelación" y
"parada", poniendo este último modo en paro todas las unidades
de mando termostáticas 2a-2d.
Se observa no obstante que solamente el nivel de
reglaje es impuesto por el bloque de mando maestro 16, y no la
temperatura atribuida a los niveles de reglaje. Así, en el caso de
un nivel "economía" impuesto a todas la piezas
P1-P4 por la selección de este nivel por la moleta
28, es posible que diferentes piezas P1-P4 sean
reguladas a temperaturas diferentes en función de las temperaturas
de consigna programadas en las unidades de mando termostáticas
respectivas 2a-2d.
Se va a describir ahora cómo se obtiene estas
funcionalidades conforme al modo de realización preferido.
Cada una de las unidades de mando termostáticas
2a-2d -que están presentes en número de cuatro en el
ejemplo considerado- transmite periódicamente tres parámetros hacia
la unidad central de mando 4 vía su antena 18: i) las temperaturas
de consigna a afectar a cada uno de los niveles de reglaje
("confort", "económico" y "protección contra
congelación"), ii) la temperatura de la pieza en el momento
considerado, y iii) el nivel de reglaje en el momento
considerado.
La unidad central de mando 4 recibe estos datos y
pilota en respuesta las electroválvulas 6a-6d con el
fin de hacer coincidir la temperatura de consigna del nivel
corriente considerado con la temperatura de la pieza, tal como es
detectada por la sonda antes citada.
Con tal fin, cada uno de los emisores integrados
en las unidades de mando termostáticas respectivas
2a-2d y el receptor al nivel de la unidad central de
mando 4 utilizan un protocolo de comunicación por radio. Los
emisores son programados en modo de emisión cíclica durante un
periodo determinado, que es por ejemplo igual a 9 minutos en el
ejemplo considerado en lo que respecta a la emisión de la
temperatura, y de 30 minutos en lo que respecta a la emisión de las
temperaturas de consigna y del nivel de confort. Estas informaciones
se transmiten por lo demás sistemáticamente sobre cada cambio de
estado programado (por ejemplo, un cambio de nivel de reglaje) en el
seno de una unidad de mando termostático 2a-2d por
un usuario.
Del mismo modo, el bloque de mando maestro 16
transmite periódicamente hacia la unidad central de mando 4 sus
propios datos de programación y principalmente el modo seleccionado
con la moleta 28.
En respuesta a estas informaciones transmitidas,
la unidad central de mando 4 calcula las cuatro regulaciones para
las vías respectivas 8a-8d de circulación de fluido
caloportador. Las bases de tiempo de las regulaciones son síncronas,
es decir, que la apertura de todas las electroválvulas
6a-6d se opera simultáneamente.
La unidad central de mando 4, instalada en
ambiente, permite así comprobar el estado de mando de las cuatro
vías 8a-8d gracias a una mirilla
marcha-parada 30 (Figura 2) y configurar un emisor
sobre una vía utilizando un procedimiento de configuración estándar
(modo configuración y modo test).
Se observará que un emisor de una unidad de mando
termostático 2a-2d no puede ser configurado más que
sobre una vía hertziana única.
La unidad central de mando 4 está unida por una
conexión filar 32 al cajetín técnico 20 instalado cerca del colector
equipado con las diferentes electroválvulas 6a-6d.
El cajetín técnico 20 asegura entre otras la activación de las
electroválvulas 6a-6d por una tensión de 230 voltios
o de 24 voltios según el modelo utilizado.
De acuerdo con el presente modo de realización,
el sistema de fluido caloportador puede utilizarse bien sea para la
calefacción, o bien para la climatización. Igualmente, en cada vía
se efectúa dos regulaciones: una calefacción y una
climatización.
El modo de instalación en curso ("calor" o
"frío") está indicado en una entrada de 230 voltios del cajetín
técnico 20.
La central de calefacción 12, 14 se utiliza
únicamente para la regulación en modo "calor". Está siempre en
funcionamiento si está abierta al menos una electroválvula
6a-6d.
Por último, se comprenderá que la presente
invención permite numerosas variantes en función de las
instalaciones consideradas y no se limita en modo alguno a los
ejemplos dados en el modo de realización descrito. Entre otros, el
número de vías de mando (y por tanto de piezas controladas en
temperatura) puede ser variable según las necesidades. Del mismo
modo, los parámetros citados pueden adaptarse a los diferentes casos
de utilización.
Por otro lado, la presente invención puede
ponerse en práctica en sistemas de calefacción sin posibilidad de
climatización por circulación de agua enfriada.
Claims (7)
1. Sistema de mando de un sistema de circulación
de fluido caloportador (10, 12, 14) que incluye una pluralidad de
vías (8a-8d), cada una de las cuales está asociada a
una zona controlada en temperatura (P1-P4), teniendo
dicho sistema de mando unos medios de mando termostáticos
(2a-2d) para medir la temperatura ambiente y
establecer temperaturas de consigna para sus zonas respectivas,
medios de mando maestro (16) y una unidad de mando centralizada (4)
que, basándose en las señales recibidas de dichos medios de mando
termostáticos (2a-2d) y de dichos medios de mando
maestro (16), gobierna el caudal del fluido caloportador sobre
dichas vías (8a-8d), caracterizado porque
dichos medios de mando termostáticos (2a-2d)
permiten la selección de un nivel de reglaje entre una pluralidad de
niveles asociados respectivamente a temperaturas de consigna y
porque los medios de mando maestro (16) permiten la selección de dos
modos de funcionamiento: un primer modo en el que dicha unidad de
mando centralizado (4) gobierna el caudal de fluido caloportador en
dichas vías (8a-8d) en función de los niveles de
reglaje seleccionados por medio de cada uno de dichos medios de
mando termostáticos (2a-2d), y un segundo modo en
el que dicha unidad de mando centralizado (4) gobierna el caudal del
fluido caloportador en dichas vías (8a, 8d) en función de un nivel
de reglaje seleccionado por medio de dichos medios de mando maestro
(16).
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado porque los niveles de reglaje de dichos medios
de mando termostáticos (2a-2d) pueden seleccionarse
manualmente y/o por programación.
3. Sistema según las reivindicaciones 1 ó 2,
caracterizado porque dicha pluralidad de temperatura de
consigna correspondientes a niveles de reglajes específicos,
incluyen al menos: un nivel "confort", un nivel
"económico" para el que la temperatura de consigna es
respectivamente inferior o superior a la temperatura de consigna
para el nivel "confort" según sirva el fluido caloportador
para calentar o climatizar dichas zonas (P1-P4) y
un nivel "protección contra congelación".
4. Sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque los medios de
mando termostáticos (2a-2d) transmiten
periódicamente hacia la unidad de mando centralizado (4) al menos
una entre las siguientes informaciones:
- i)
- la temperatura ambiente en la/o cada zona de control de temperatura (P1-P4);
- ii)
- las temperaturas de consigna establecidas para cada uno de los niveles de reglaje para la/o cada zona de control de temperatura; y
- iii)
- el nivel de reglaje.
5. Sistema según la reivindicación 4,
caracterizado porque, para transmitir dichas informaciones,
los medios de mando termostáticos (2a-2d) se unen a
dicha unidad de mando centralizado (4) por vía hertziana.
6. Sistema según una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque los medios de
mando maestro (16) transmiten a dicha unidad de mando centralizado
(4) informaciones sobre su modo de funcionamiento.
7. Sistema según la reivindicación 6,
caracterizado porque los medio de mando maestro (16)
transmiten dichas informaciones sobre su modo de funcionamiento por
vía hertziana.
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