ES2256218T3 - Un concepto novedoso, calentador para almacenamiento termico de agua de accion rapida. - Google Patents
Un concepto novedoso, calentador para almacenamiento termico de agua de accion rapida.Info
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Abstract
Método para el calentamiento del agua que va a ser utilizada con fines sanitarios y que va ser almacenada en un depósito de almacenamiento (5) a una determinada temperatura de almacenamiento (t. ac) y que va a ser distribuida a unos dispositivos conectados a una determinada temperatura de utilización (t. util) la cual es menor que la temperatura de almacenamiento (t. ac), que consta de los siguientes pasos: - mientras el agua está siendo extraída, toda el agua que proviene de la red de suministro de agua está forzada a pasar a través del intercambiador de calor ( 15, 15. b) para ser calentada a una temperatura mayor que aquella de la red de suministro de agua (t. H2O); y - durante la fase de calentamiento cuando el agua no está siendo extraída, el agua de salida desde un intercambiador de calor (1) el cual está colocado entre un quemador (2) y un circuito primario (4) del calentamiento de ambiente se ve forzada a pasar a través del intercambiador de calor ( 15) que está colocado en el interior del depósito de almacenamiento (5) para entonces retornar a dicho intercambiador de calor (1) después sobre el mencionado recorrido; este recorrido del intercambiador de calor (15) del agua del circuito primario (4) calentando el agua que está contenida en dicho depósito de almacenamiento a través de movimientos por convección, caracterizado en que es suministrada una cantidad suficiente de la energía al agua por medio del intercambiador de calor (15, 15. b) para calentar todo el caudal necesario a una temperatura mayor o igual que la temperatura de utilización (t. util).
Description
Un concepto novedoso, calentador para
almacenamiento térmico de agua de acción rápida.
La invención se refiere a un método para el
calentamiento y almacenamiento del agua que va a ser utilizada con
fines sanitarios y un aparato para poner en práctica dicho método,
la dicha invención siendo útil en especial para la producción de
agua caliente que va a ser utilizada con fines sanitarios en
pequeñas cantidades tal como para el uso doméstico. Un ejemplo de
tal calentador para almacenamiento térmico de agua se muestra en la
Patente Europea n. EP -A- 0870993.
Las técnicas actuales generalmente conocidas, se
refieren a diferentes maneras de producir agua caliente, serán
descritas a continuación a forma de resumen, señalando las ventajas
y las desventajas.
Todos los calentadores para el almacenamiento
térmico de agua tienen en común las siguientes características: un
bajo nivel de energía térmica instalada, una reserva de agua
relativamente grande y una temperatura de almacenamiento que es
mucho mayor que la temperatura de utilización.
Las principales ventajas de los calentadores para
el almacenamiento térmico de agua son las siguientes:
- \bullet
- el bajo nivel de potencia calorífica necesaria, una característica que es especialmente importante para los calentadores de agua eléctricos utilizados en países con cantidades limitadas de electricidad disponible para el uso doméstico;
- \bullet
- el potencial para una magnitud del caudal de agua sumamente importante, lo cual significa que el agua puede ser utilizada por diversos dispositivos conectados al mismo tiempo sin causar ningún problema tal como una reducción en la magnitud del caudal del agua o en la temperatu- ra;
- \bullet
- la facilidad con que la temperatura de utilización del agua puede ser ajustada, lo mismo de forma manual o con un mezclador termostático, ya que la temperatura y la medida de la magnitud del caudal de agua suministrado son ambos independientes uno de otro, lo cual no es el caso en las calderas instantáneas.
Por otro lado, los calentadores para el
almacenamiento térmico de agua tienen las siguientes
desventajas:
- \bullet
- la cantidad de agua caliente está limitada al volumen del depósito de almacenamiento, por lo cual si los niveles de consumo son altos, el uso no puede ser continua- do;
- \bullet
- el tiempo de calentamiento requerido para restaurar la reserva de agua es de unas pocas horas, en general alrededor de 5 a 7 horas para un calentador de agua eléctrico, y en general la mitad del tiempo para los calentadores de almacenamiento de agua por gas;
- \bullet
- mientras el agua está siendo tomada del depósito de almacenamiento, el agua fría se mezcla con el agua caliente que se encuentra aún en el depósito, bajando su temperatura por debajo de la temperatura de utilización, en general igual a 35 - 40ºC, como resultado, no toda el agua que ha sido calentada a una temperatura considerablemente mayor que la requerida por los dispositivos conectados está disponible para su uso. De hecho, el volumen de agua, la cual estaba suficientemente caliente antes que fuera extraída del depósito de almacenamiento, pero que se ha enfriado debido a la mezcla con agua fría durante el proceso de extracción, necesitará ser calentada otra vez antes que pueda ser llevada hasta al menos la temperatura de utilización.
El fenómeno es conocido de forma generalizada por
los expertos en la materia y por lo cual es medido utilizando
procedimientos especiales que se han transformado en procedimientos
estándares, y por consiguiente, se describe en la presente solamente
en forma de resumen.
Si la temperatura del agua del servicio de agua
es t. h2o y si el agua almacenada V. ac es calentada a
una temperatura media t. ac de aproximadamente 70ºC pero la
cual es mayor que la temperatura de utilización t. util, la
cantidad máxima de agua caliente en teoría disponible a los
dispositivos conectados a la temperatura de utilización t.
util es V. ac = V. ac x (t.ac - t. h2o)
pero el volumen disponible actual V. util. ef puede ser
obtenido por medio de la extracción del agua desde el depósito de
almacenamiento de agua, a la temperatura deseada t. util,
mezclando de forma manual o con un mezclador termostático, con el
agua fría desde la red de distribución a una temperatura t.
h2o, disminuyendo de forma gradual la temperatura. Sin embargo,
el extraer el agua de este modo se detiene tan pronto como el agua
llega desde la reserva de almacenamiento, aunque está caliente,
pero a una temperatura por debajo de la t. util.
La relación de V. util. ef a V.
util es designada "factor de mezclado" y siempre es menor
de 1. En la práctica, esto acontece si hubiera disponible, de hecho,
un depósito de almacenamiento que sea menor que el volumen actual
V. ac. Esta desventaja está limitada en la actualidad, pero
no eliminada, por medio de la previsión de los métodos de entrada
de agua fría para el espacio de almacenamiento adecuadamente, de
manera que la mezcla del agua de entrada con el agua ya calentada
está limitada. Cuanto más pequeño es el depósito de almacenamiento,
más delicado se vuelve el fenómeno, como es el caso de los
calentadores de agua con una capacidad de 15 - 30 litros usados para
duchas.
Aparte del fenómeno de la mezcla, el agua
almacenada es estratificada con las mayores temperaturas t.
ac en la parte superior, por lo tanto, la temperatura de salida
no es constante, lo cual significa que en la ausencia de un
mezclador termostático, se hace necesaria la regulación de la
temperatura con el mango del grifo para poder mantener el agua a una
temperatura de utilización constante t. util. Los técnicos en
este campo también conocen que cuando las temperaturas medias son
iguales, cuanto menos uniforme sea la distribución de la temperatura
en un depósito de almacenamiento, es mayor el calor que se
pierde.
Los calentadores de agua instantáneos de manera
general poseen las características opuestas de los calentadores para
almacenamiento térmico: un alto nivel de energía térmica instalada,
no hay reserva de agua y el calentamiento a una temperatura de
utilización.
Las principales ventajas de los calentadores de
agua instantáneos son las siguientes:
- \bullet
- una cantidad ilimitada de agua caliente ya que la energía administrada calienta el agua que pasa a través del aparato de manera continua;
- \bullet
- el agua caliente está disponible inmediatamente en cualquier momento.
Una desventaja que es común a todos los tipos de
calentadores instantáneos es el hecho que la magnitud del caudal del
agua calentada es limitado por la cantidad de la energía térmica
instalada, por lo tanto, es difícil para el calentador proveer a
varios dispositivos conectados a la vez. También existen otras
desventajas en dependencia del tipo de aparato relacionado.
Calentadores eléctricos instantáneos:
- \bullet
- para tener una magnitud de caudal de agua suficiente, se requieren 10 - 30 kW de potencia, lo cual significa que el mercado está limitado a aquellos pocos países donde el suministro de electricidad doméstico sea tal;
- \bullet
- el suministro de energía es regulado por fases, por medio de la inserción o de la no inserción del conjunto de resistencias: es imposible o extremadamente difícil ajustar la temperatura y la magnitud del caudal por separado, de este modo la temperatura t. util es solamente agradable con ciertas magnitudes del caudal de agua.
Los calentadores de gas instantáneos con la
capacidad de gas ajustada en dependencia de la capacidad de agua o
de la temperatura del agua de salida:
- \bullet
- la temperatura debe ser constante a pesar de las magnitudes del caudal, pero en realidad, las magnitudes del caudal del agua menores causan que el agua esté a una temperatura muy alta, o la salida de la llama. De hecho, el quemador no puede sostener una combustión a una potencia que es mucho menor que el máximo. Si el control funciona en la temperatura de salida, se nota un funcionamiento irregular con unas magnitudes de caudal extremadamente bajas pero normales.
En calentadores de agua por medio de gas,
utilizados para producir agua caliente con fines sanitarios, el agua
por lo general es calentada de forma indirecta por medio de un
circuito primario de calentamiento. Si el calentamiento supone
almacenamiento, el ajuste de la potencia de la llama puede ser de
tipo APAGADO - ENCENDIDO (ON - OFF). El calentamiento instantáneo,
por otro lado, es solamente posible para calderas con una llama de
modulación, de forma tal que la temperatura de utilización t.
util permanezca constante en cuanto a la magnitud del caudal. De
hecho, el calentamiento no es en realidad instantáneo: la presencia
de un circuito primario entre la llama y la red del sistema de agua
puede avanzar a una frecuencia de 20 - 40 segundos por la
temperatura que se necesita alcanzar. Para el resto, las dos
alternativas tienen las mismas cualidades y defectos como aquellas
que se han descrito para los calentadores de agua.
También existen modelos de calderas que tienen
una opción de calentamiento instantáneo para el agua que va a ser
utilizada con fines sanitarios utilizando un intercambiador con una
potencia apropiada, pero además lo mismo arriba que abajo del
intercambiador hay un depósito de almacenamiento pequeño (4 - 5
litros) que está provisto para suministrar agua caliente de forma
inmediata hasta que el intercambiador instantáneo sea llevado hasta
la temperatura. Aunque es una mejora, continúa siendo difícil
regular la temperatura a ser utilizada t. util.
El objetivo de esta invención es la indicación de
un método para el calentamiento del agua que va a ser utilizada con
fines sanitarios y un aparato para llevar a cabo este método de
forma tal de eliminar los problemas descritos anteriormente en
relación tanto al aparato calentador para almacenamiento térmico
como a los métodos y a los instantáneos, manteniendo las cualidades
en ambos casos.
En particular, el principal objetivo de la
presente invención es producir un calentador para almacenamiento
térmico del agua cuyo factor de mezclado es uno, tal como se
describe anteriormente.
Un objetivo adicional de la presente invención es
obtener una cantidad ilimitada de agua de forma continua desde un
calentador para almacenamiento térmico del agua.
Un propósito adicional de la presente invención
es garantizar una precisión en la regulación de la temperatura del
agua dispensada la cual es al menos igual a aquella de los
calentadores para almacenamiento térmico.
Estos y otros propósitos son conseguidos a través
de un método de calentamiento del agua contenida en un depósito de
almacenamiento a través de la utilización de un termogenerador con
una potencia idéntica a la de los calentadores de agua instantáneos
y de acuerdo a los métodos descritos en la descripción y en las
siguientes reivindicaciones.
Estos objetivos y ventajas de la invención serán
mostrados con más detalle en la descripción del método de
calentamiento para el agua que va a ser utilizada con fines
sanitarios de acuerdo a la invención y de ciertos aparatos que
posibilitan la aplicación de este método y que se facilitan como un
ejemplo no limitativo de la presente invención.
En la Figura 1 se representa, de una manera
esquemática una caldera de gas para uso doméstico provista de un
depósito de almacenamiento para el agua caliente que va a ser
utilizada con fines sanitarios.
En la Figura 2 se muestra, de una manera
esquemática el antes mencionado depósito de almacenamiento en el
modo de calentamiento sin que el agua sea extraída.
En la Figura 3 se representa, de una manera
esquemática el depósito de almacenamiento de la Figura 2 en el modo
de calentamiento instantáneo durante la fase de distribución de agua
caliente.
En la Figura 4 se representa en una vista en
perspectiva una parte de la caldera de la Figura 1.
En la Figura 5 se muestra una vista en sección
lateral del depósito de almacenamiento en la figura anterior.
En la Figura 6 se muestra de una manera
esquemática, un calentador de agua eléctrico de acuerdo a la
presente invención.
Haciendo referencia a la Figura 1, el número 1
representa el intercambiador de calor entre la llama y el circuito
primario de calentamiento de ambiente; el número 2 indica el
quemador, el número 3 la válvula de regulación para el gas en el
momento en el cual este alcanza el quemador; el número 4 representa
al circuito primario de calentamiento de ambiente; el número 5 es el
depósito de almacenamiento para el agua que va a ser utilizada con
fines sanitarios, dicho depósito está dividido en dos zonas: la 5a
de salida y la 5b de entrada; el número 6 indica el medidor de
comprobación de la temperatura para el agua almacenada; el número 7
representa la válvula para la conmutación del circuito primario 4
entre la función de calentamiento de ambiente y la función de
calentamiento para el agua que va a ser utilizada con fines
sanitarios; el número 8 indica al mezclador termostático para
regular la temperatura del agua que va a ser utilizada con fines
sanitarios; el número 9 indica el área de recogida dentro del
depósito de almacenamiento 5 para el agua que va a ser utilizada con
fines sanitarios la cual pasará a los dispositivos conectados, el
número 10 indica la zona de distribución dentro del depósito de
almacenamiento 5 para el agua que va a ser utilizada con fines
sanitarios que viene desde la red del sistema de agua; el número 11
representa el conmutador de flujo el cual detecta cuando el agua que
va a ser utilizada con fines sanitarios está siendo extraída del
depósito; el número 12 representa la bomba de circulación para el
circuito primario 4; el número 13 muestra un deflector en posición
vertical que divide de forma parcial el depósito de almacenamiento 5
en una primera zona y una segunda zona, 5 a y 5 b respectivamente;
el número 14 muestra otros deflectores de divisiones parciales en
una posición vertical; el número 15 representa al intercambiador de
calor, el 15 a indica una primera parte del intercambiador de calor
15 sobre el área de recogida 9 para el agua que va a ser utilizada
con fines sanitarios la cual pasará a los dispositivos conectados;
el número 15 b es la segunda parte del intercambiador de calor sobre
la zona de distribución 10 para el agua que viene desde la red del
sistema de agua; el número 16 indica el punto de entrada del
circuito primario 4 en el intercambiador de calor 15; el número 17
muestra el punto de salida del circuito primario 4 desde el
intercambiador de calor 15; el número 18 representa una entrada para
el circuito primario 4 para pasar a través de la primera parte 15a a
la segunda parte 15b del intercambiador de calor 15. MR representa
el caudal de descarga del circuito de calentamiento; RR representa
el caudal de retorno del circuito de calentamiento; IS indica la
entrada de agua desde la red del sistema de agua al depósito de
almacenamiento 5; US indica la salida de agua caliente que va a ser
utilizada con fines sanitarios desde la caldera pasando hacia los
dispositivos conectados; GAS significa la conexión al sistema de
suministro de gas.
Haciendo referencia a la Figura 2, además de las
áreas o elementos que han sido ya indicados en la figura anterior,
también hay flechas que representan los movimientos por convección
del agua a través de la circulación natural en el agua
almacenada.
En relación a la Figura 3, además de las áreas o
elementos que han sido ya indicados en las figuras anteriores,
también hay flechas que representan la dirección del caudal del agua
mientras el agua caliente está siendo extraída del depósito.
En la Figura 4 se representan solamente los
elementos que han sido ya descritos.
En la Figura 5 se representan solamente los
elementos que han sido ya descritos.
En relación a la Figura 6, además de las áreas o
los elementos que han sido ya indicados en las figuras anteriores se
muestra la sección de un intercambiador de calor 15. 1 como una
alternativa al intercambiador 15. El intercambiador 15. 1 puede
estar hecho de un grupo o una batería de tubos de resistencias
eléctricas blindadas.
A continuación se mostrará una descripción
detallada de los modos de funcionamiento y de las ventajas del
método de calentamiento y una pieza del aparato diseñado para el uso
del método de acuerdo a la presente invención.
Para poner un ejemplo, los métodos de
calentamiento de agua de acuerdo a la presente invención se
describen ahora según su aplicación en una caldera para el
calentamiento de ambiente y la producción de agua caliente que va a
ser utilizada con fines sanitarios equipado con un depósito de
almacenamiento de acuerdo a una posible forma de realización de la
presente invención.
Tal como se muestra sobre todo en la Figura 4, en
el primer ejemplo examinado, el depósito de almacenamiento 5 es de
tipo "mochila", con una forma sustancialmente prismática, y
cruzado con los deflectores 13 y 14 y cuyas funciones estructurales
son conocidas: el deflector 13 es también un elemento de la forma de
realización de la invención que está siendo descrita ahora.
Haciendo referencia a la Figura 1, suponiendo que
hay un período en el cual no está siendo extraída agua caliente:
utilizando el medidor 6 es comprobada la temperatura del agua en el
depósito de almacenamiento 5. Si esta temperatura es menor que un
valor prefijado t. ac, por ejemplo 70ºC, la válvula de
conmutación 7 cambia su posición de forma que el circuito primario 4
cierra el paso del intercambiador de calor 15. Entonces, el fluido
en el circuito primario 4 entra en el intercambiador de calor 15 a
través de la entrada 16, éste pasa a través de la primera parte 15
a, pasa sobre el deflector 13 de división parcial del intercambiador
de calor, a través de una abertura 18, a través de una segunda parte
15 b del intercambiador desde el cual sale a través de la salida 17
para retornar al intercambiador de calor 1. Lógicamente el
calentamiento del fluido que circula en el circuito primario 4 puede
ser conseguido con cualquier método conocido.
En el intercambiador de calor 15, el manguito de
contención para el segundo fluido, es decir, el fluido de contención
para el agua que va a ser utilizada con fines sanitarios se compone
de la cubierta del depósito de almacenamiento 5; en otras palabras,
el agua que va a ser utilizada con fines sanitarios debe dejarse
circular libremente alrededor de todas las superficies del
intercambiador de calor 15 que están en contacto con el fluido
primario. En relación a las dimensiones y el intercambio de energía
mínima de dicho intercambiador de calor 15, será explicado más
adelante.
Haciendo referencia a la Figura 2, se observa con
facilidad, de qué manera en este modo de funcionamiento los
movimientos por convección indicados por flechas son activados,
dichos movimientos de convección permiten que el agua que está
contenida en el interior del depósito de almacenamiento 5 que va a
ser calentada de un modo sustancialmente uniforme hasta que alcance
la temperatura requerida t. ac, que cuando se excede
provocará el calentamiento del circuito primario 4 y que sea
desactivado.
Con referencia a la Figura 3, se describirá a
continuación el modo de funcionamiento mientras el agua que va a ser
utilizada con fines sanitarios está siendo extraída. En este caso,
el agua proveniente de la red de suministro de agua entra en el
depósito 5 a través de la entrada IS, entonces es distribuida por la
zona 10, pasa a través de la segunda parte 15 b. del intercambiador
de calor 15 y se eleva hasta el interior del depósito 5, a lo largo
de la segunda zona 5.b. Entonces ésta se mueve sobre la parte
superior del deflector 13, retorna hacia abajo en el interior del
depósito 5, a lo largo de la primera zona 5.a, a través de la
primera parte 15.a del intercambiador de calor 15 y entonces es
recaudada en la zona 9, desde donde parte hacia los dispositivos
conectados por medio de la salida de agua caliente US, donde después
de ser adecuadamente mezclada en el mezclador 8 con agua fría se
lleva hasta la temperatura de utilización t. util.
Mientras el agua está siendo extraída, el
conmutador de flujo 11 detecta el paso del agua y por lo tanto, con
métodos conocidos asegura que a través del intercambiador de calor
15 y de acuerdo a los métodos descritos anteriormente circule el
fluido de calentamiento primario.
El intercambiador de calor 15 debe ocupar toda la
sección del paso desde la zona 10 a 5.b y desde la zona 5.a. hasta
9. Esto es prevenir que parte del agua que va a ser utilizada con
fines sanitarios desvíe la primera y la segunda parte 15.a y 15.b
del intercambiador de calor 15 mientras está siendo extraída.
El deflector 13 está diseñado para hacer que el
agua que va a ser utilizada con fines sanitarios corra a lo largo de
todo el depósito 5 de manera que no hay áreas de estancamiento en el
agua en la parte mayor del depósito, ni bolsas de aire que no puedan
ser eliminadas por el arrastre del tránsito del agua.
Está claro que la energía térmica del
intercambiador de calor 15 en su totalidad debe ser suficiente de
forma que garantice el suministro de la energía térmica que se
necesita para asegurar que el agua caliente que va a ser utilizada
con fines sanitarios alcance los dispositivos conectados por un
tiempo ilimitado a la tempera máxima de utilización t. util
prevista, sin tener en cuenta si hay o no suficiente agua a la
temperatura t. ac en el depósito de almacenamiento. Pero el
mínimo requisito para el intercambiador de calor 15 en la forma de
realización de la presente invención es que la segunda parte 15.b
tenga suficiente potencia de intercambio solo para garantizar que el
agua proveniente de la red de suministro de agua la cual pasa a
través de éste durante las fases de extracción pueda ser calentada
a una temperatura que no sea menor que la temperatura de utilización
t. util.
El método de calentamiento del agua que se ha
descrito antes consigue de manera obvia los propósitos descritos con
anterioridad con las ventajas siguientes.
Durante la fase de calentamiento cuando el agua
no está siendo extraída, ya que el intercambiador de calor 15 tiene
la energía térmica típica de los calentadores instantáneos para el
uso doméstico, es decir, al menos 10 - 11 kW, la circulación natural
debido a los intercambios de calor por convección es extremadamente
activa, tanto de manera que provoque una muy pequeña estratificación
del agua, en otras palabras, la temperatura aumenta de una manera
muy uniforme por todo el depósito 5. Una primera ventaja es que
ocurre menos pérdida de calor que con los depósitos de
almacenamiento con la misma temperatura promedio, pero la
distribución de la pérdida de calor es menos uniforme. Durante las
fases de extracción, ya que el agua fría que entra en el depósito 5
ha sido ya precalentada, de acuerdo a ésta forma de realización de
la presente invención, al menos a la temperatura de utilización
t. util, el factor de mezclado no puede ser menor de 1, es
decir, toda el agua que está contenida en el depósito 5 puede ser
utilizada ya que ésta ha sido precalentada por la segunda parte 15.b
del intercambiador de calor 15 a pesar de cualquier calentamiento
adicional del agua de salida por la primera parte 15.a de dicho
intercambiador de calor 15. Para ser exactos, utilizando los
símbolos descritos anteriormente, la cantidad de agua que está
disponible de manera inmediata V. util. ef es igual a V.
ac x (t. ac - t.h2o)/(t. util - t.h2o). Cuando el
agua que está contenida en el depósito de almacenamiento 5 se ha
agotado, el calentamiento de agua continúa para funcionar de acuerdo
a los típicos métodos de un calentador instantáneo, suministrando el
caudal permitido por la energía disponible durante un período de
tiempo ilimitado y a la temperatura de utilización t.
util.
No obstante, incluso si el método de
calentamiento antes descrito utiliza un termogenerador con una
energía moderada, es decir, no lo suficiente como para ser capaz de
llevar el agua de entrada a la temperatura del sistema de suministro
de agua hasta la temperatura de utilización t. util, sus
ventajas con respecto al factor de mezclado podría ser de igual
forma evidente: en este caso el calentador de agua producido podría
no ser capaz de funcionar también como un calentador instantáneo,
sin embargo, podría aún tener un factor de mezclado excelente.
El bajo nivel de estratificación y el
precalentamiento del agua de entrada asegura que la temperatura del
agua caliente de salida que va a ser utilizada con fines sanitarios
sea más uniforme que en los depósitos de almacenamiento lo cual no
sigue los sistemas de la presente invención. Por lo tanto, es más
fácil mantener constante la temperatura del agua caliente que va a
ser utilizada por los dispositivos conectados, a través de un
mezclador termostático o aún más por medio del mezclado de forma
manual.
El método de calentamiento antes descrito en una
forma de realización preferida, en el cual el método es aplicado a
una caldera que produce agua caliente y la almacena, puede recibir
un número de variaciones de utilización, algunos ejemplos de lo cual
se mencionan a continuación:
De acuerdo a las características esenciales de la
presente invención, el intercambiador de calor 15 puede estar
compuesto de un tipo diferente de generador de calor que aquél
descrito con anterioridad y el depósito de almacenamiento puede
también tener una forma tradicional adicional.
Sobre todo no es fundamental para el depósito de
almacenamiento 5 estar formado con dos zonas 5a (salida) y 5b
(entrada) así como de la primera parte 15 a del intercambiador de
calor 15; la primera parte 15.a es necesaria para la fase de
calentamiento mientras el agua no esté siendo extraída, en la forma
de realización específica del depósito 5 antes descrita es en
especial beneficioso cuando está instalado en una caldera de
calentamiento, pero de otra manera, de acuerdo a la esencia de la
presente invención, el calentador 15 podría solamente también estar
compuesto de manera exclusiva de una parte, es decir, la parte
definida en este trabajo como la segunda parte 15.b, mientras que la
salida de agua caliente US del depósito de almacenamiento 5, tal
como se mencionó anteriormente, puede estar colocada arriba, de
acuerdo a la forma tradicional que está ilustrada de manera
esquemática en la Figura 6.
De hecho, un calentador para almacenamiento
térmico para agua de gas con grandes beneficios podría ser diseñado
con una cámara de combustión y un extractor de humos que esté
colocado de forma horizontal en relación a parte inferior del
depósito de almacenamiento 5. Los métodos de construcción para dicha
cámara de combustión con el respectivo extractor de humos están
descritos de manera conveniente en la Patente Italiana Nº 1 182 951
que fue concedida con fecha de 05.10.1987 y en la Patente Italiana
Nº 1 178 296 que fue concedida con fecha de 09.09.1987. De forma
igualmente ventajosa se encuentra el calentador eléctrico en
combinación instantáneo - para almacenamiento térmico de agua con un
nivel de gran potencia (al menos 10 - 11 kW) en el cual, haciendo
referencia a la Figura 6, está provisto de un grupo de resistencias
eléctricas 15. 1 en posición con la entrada de agua desde la red de
suministro de agua. La implementación de los métodos de
calentamiento de acuerdo a la presente invención en este tipo de
generadores de agua caliente en la actualidad elimina las
dificultades de regulación para la salida del agua completamente ya
que como es evidente para cualquier experto en la materia, aunque la
regulación de la energía eléctrica suministrada permanece en
ascenso, el depósito de almacenamiento 5 hace la función de un
estabilizador térmico, permitiendo así que la temperatura del agua
de salida US sea ajustada de forma sencilla por medo del mezclador
termostático.
Claims (14)
1. Método para el calentamiento del agua que va a
ser utilizada con fines sanitarios y que va ser almacenada en un
depósito de almacenamiento (5) a una determinada temperatura de
almacenamiento (t. ac) y que va a ser distribuida a unos
dispositivos conectados a una determinada temperatura de utilización
(t. util) la cual es menor que la temperatura de almacenamiento (t.
ac), que consta de los siguientes
pasos:
pasos:
- -
- mientras el agua está siendo extraída, toda el agua que proviene de la red de suministro de agua está forzada a pasar a través del intercambiador de calor (15, 15.b) para ser calentada a una temperatura mayor que aquella de la red de suministro de agua (t. H_{2}O); y
- -
- durante la fase de calentamiento cuando el agua no está siendo extraída, el agua de salida desde un intercambiador de calor (1) el cual está colocado entre un quemador (2) y un circuito primario (4) del calentamiento de ambiente se ve forzada a pasar a través del intercambiador de calor (15) que está colocado en el interior del depósito de almacenamiento (5) para entonces retornar a dicho intercambiador de calor (1) después sobre el mencionado recorrido; este recorrido del intercambiador de calor (15) del agua del circuito primario (4) calentando el agua que está contenida en dicho depósito de almacenamiento a través de movimientos por convección, caracterizado en que es suministrada una cantidad suficiente de la energía al agua por medio del intercambiador de calor (15, 15.b) para calentar todo el caudal necesario a una temperatura mayor o igual que la temperatura de utilización (t. util).
2. Método para el calentamiento del agua que va a
ser utilizada con fines sanitarios de acuerdo a la reivindicación 1,
en donde mientras el agua está siendo extraída se suministra una
energía suplementaria adicional al agua desde el depósito de
almacenamiento (5) por el intercambiador de calor (15, 15.a).
3. Método para el calentamiento del agua que va a
ser utilizada con fines sanitarios de acuerdo a cualquiera de las
anteriores reivindicaciones 1 y 2, en donde antes de que el agua sea
enviada a los dispositivos conectados, ésta es mezclada a la
temperatura de utilización (t. util) con medios automáticos
apropiados (8).
4. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios que comprende:
- -
- un depósito de almacenamiento (5) provisto de una entrada para el agua proveniente de la red de suministro de agua (IS);
- -
- un intercambiador de calor (15) que está situado encima de la zona de distribución (10), dicho intercambiador de calor siendo capaz de ser transitado a través por el agua entrante en el depósito de almacenamiento (5) por medio de una entrada (IS) con el objetivo de alcanzar una salida (US) cuando el agua está siendo extraída,
caracterizado en que un
deflector (13) está situado en una posición vertical sobre dicho
intercambiador de calor, dicho deflector divide de manera parcial el
depósito de almacenamiento (5) en una primera zona y una segunda
zona (5 a y 5 b) respectivamente, dichas zonas están situadas sobre
el intercambiador de calor (15, 15.a, 15.b); el deflector (13)
siendo capaz de facilitar el tránsito del agua sanitaria en todo el
dicho depósito de almacenamiento de forma tal que no existan áreas
de estancamiento ni bolsas de aire en el agua en la parte mayor del
depósito.
5. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios, de acuerdo a la reivindicación
anterior, en donde dicho aparato comprende además:
- -
- una supuesta primera zona 5. a situada encima del intercambiador de calor (15, 15.a),
- -
- un intercambiador de calor (15, 15. a) situado debajo de dicha primera zona (5.a),
- -
- un área de recogida (9) del agua debajo de dicho intercambiador de calor (15, 15.a), el dicho intercambiador de calor (15, 15.a) está formado de modo de forzar el agua de salida, mientras está siendo extraída, para pasar a través de éste antes de que alcance la salida (US),
- -
- por último, un deflector 13 que divide el depósito de almacenamiento 5 en las supuestas primera y segunda zonas (5.a, 5.b), las dichas zonas estando formadas de modo de forzar el agua cuando el agua está siendo extraída , para circular en la parte superior del depósito de almacenamiento 5.
6. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios, de acuerdo a la reivindicación
anterior, en donde tanto la entrada IS como la salida US para el
agua que va a ser utilizada con fines sanitarios están situadas en
la parte inferior del depósito de almacenamiento (5).
7. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios, de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones de la 4 a la 6, en donde
- -
- el dicho intercambiador de calor (15, 15. a, 15. b) está compuesto por una vasija interior del calentador a través de la cual transita un fluido de calentamiento primario,
- -
- existen medios previstos (4, 7, 16, 18, 17, 12) los cuales permiten que dicho fluido primario circule en el interior de dicho intercambiador de calor (15, 15. a, 15. b).
8. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios, de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones de la 4 a la 7, en donde están provistos unos
medios de verificación (6, 12) previstos para decidir qué energía
térmica debe ser suministrada al agua que va a ser utilizada con
fines sanitarios durante las fases de calentamiento, lo mismo si el
agua está siendo extraída o no.
9. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios, de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones de la 4 a la 8, en donde están provistos unos
medios (8) que están previstos para el mezclado automático del agua
que va a ser utilizada con fines sanitarios con el agua que proviene
de la red de suministro de agua antes que sea enviada a los
dispositivos conectados.
10. Aparato para el calentamiento del agua que va
a ser utilizada con fines sanitarios, de acuerdo a cualquiera de las
reivindicaciones de la 4 a la 9, en donde el depósito de
almacenamiento 5 tiene una forma sustancialmente prismática y están
previstos deflectores (13, 14) los cuales tienen la doble función de
reforzar la estructura y de guiar el caudal del agua.
11. Caldera para el calentamiento de ambientes
con la producción de agua caliente que va a ser utilizada con fines
sanitarios de acuerdo a la reivindicación anterior, en donde es
utilizado cualquier aparato de acuerdo a una de las reivindicaciones
de la 4 a la 10.
12. Un calentador para almacenamiento térmico de
agua por gas de acuerdo a la reivindicación anterior en donde es
utilizado cualquier aparato de acuerdo a una de las reivindicaciones
de la 4 a la 10.
13. Un calentador para almacenamiento térmico de
agua de gas de acuerdo a la reivindicación 12 en donde el
intercambiador de calor (15, 15.a, 15.b) está compuesto de una
cámara de combustión y un extractor de humos que esté colocado de
forma sustancialmente horizontal.
14. Un calentador para almacenamiento térmico de
agua eléctrico en donde es utilizado cualquier aparato de acuerdo a
una de las reivindicaciones de la 4 a la 10, por lo cual el
intercambiador de calor (15.1) está compuesto de un grupo de
resistencias eléctricas.
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