ES2275991T3 - Instalacion calefactora en espeicial con un acumulador regulador o una caldera de acumulacion compuesta. - Google Patents
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Abstract
Instalación calefactora con un acumulador regulador o una caldera de acumulación compuesta (1 ó 10), que como acumulador en capas solar está configurado opcionalmente con cámara de combustión (9) integrada calentada por gas o fuel oil y reúne varios circuitos, como un circuito solar (2), un circuito para agua de lavado y ducha (3) y un abastecimiento de una calefacción (4 a, 4 b), así como conexiones para alojar intercambiadores de calor (8) conectados a las líneas de consumidor, en donde en la región inferior del acumulador regulador o de la caldera de acumulación compuesta (1 ó 10), por encima de un intercambiador de calor solar (6) allí conectado, está dispuesto un estabilizador de estratificación (11) que divide la cámara interior de la caldera y a través del mismo la cámara inferior de caldera (15) está unida, mediante técnica de circulación, a la cámara superior de caldera reguladora (16) de mayor tamaño, caracterizada porque el estabilizador de estratificación (11) se compone de unachapa redonda (12), que llena el diámetro de caldera, de un material que sea un buen aislante térmico, en la que se han enchufado un tubo de subida (13) que se extiende casi por toda la altura de la cámara superior de caldera reguladora (16) y, alejado del mismo, un tubo de caída (14) que se sumerge en la cámara de caldera inferior (15).
Description
Instalación calefactora en especial con un
acumulador regulador o una caldera de acumulación compuesta.
La invención se refiere a una instalación
calefactora, en especial con un acumulador regulador o una caldera
de acumulación compuesta, que como acumulador en capas solar está
configurado opcionalmente con cámara de combustión integrada
calentada por gas o fuel oil y reúne varios circuitos, como un
circuito solar, un circuito para agua de lavado y ducha y un
abastecimiento de una calefacción, así como conexiones para alojar
intercambiadores de calor conectados a las líneas de consumidor, en
donde en la región inferior del acumulador regulador o de la
caldera de acumulación compuesta, por encima de un intercambiador de
calor solar allí conectado, está dispuesto un estabilizador de
estratificación que divide la cámara interior de la caldera y a
través del mismo la cámara inferior de caldera está unida, mediante
técnica de circulación, a la cámara superior de caldera reguladora
de mayor tamaño, como se ha dado a conocer a través del documento
DE-A-100 17 640 A.
Estas instalaciones calefactoras con acumulador
compuesto, como se ha dado a conocer mediante la publicación
"ÖKO-TEST - Sonderdruck aus 1/2002", páginas 1
a 3, ofrecen una solución que ahorra energía para, por medio de
colectores solares e intercambiadores de calor solares dispuestos en
la caldera de acumulación, calentar el agua y entregar calor para
apoyar la calefacción. Estas instalaciones sólo tienen un
acumulador, que sin embargo ofrece un gran volumen de regulación.
El acumulador compuesto está unido directamente al circuito del
cuerpo calefactor o de la calefacción de suelo. Si el acumulador
compuesto posee adicionalmente un quemador de gas o gas oil, puede
post-calentarse en el caso de poca luz solar.
Del documento
DE-U1-299 22 417 se conoce un
acumulador de medio térmico que, en la región inferior de un
depósito, presenta un dispositivo calefactor a través del cual está
dispuesta una cubierta con un tubo de subida.
Un acumulador compuesto para la acumulación de
agua de calefacción y potable según el documento
DE-U1-299 23 819 se compone de un
depósito con conexiones de avance y retorno para el medio calefactor
y una región, apantallada con respecto a la cámara interior de
depósito para un calentador de circulación arrollado. El
apantallamiento está configurado como un manguito que define una
rendija anular con la pared de depósito.
Durante el funcionamiento de un acumulador en
capas solar se utiliza un sencillo principio físico: el agua
caliente es más ligera que la fría y por ello se acumula en la
región de acumulador superior. Mediante diferentes temperaturas en
el acumulador compuesto están situadas varias capas unas sobre
otras, en donde en la parte superior se encuentra el agua con
temperatura elevada. El agua que necesita un consumidor se calienta
mediante esta agua caliente de calefacción a través de un
intercambiador de calor. Desde la región central del acumulador en
capas, en donde también está dispuesto(a) el quemador o la
cámara de combustión que, en el caso de una radiación solar
insuficiente, post-calienta en caso necesario las
regiones calentamiento de agua potable y agua de calefacción, se
extrae el calor para la calefacción.
La región de acumulador inferior y más fría se
reserva para el calentamiento mediante la instalación solar. Con
ello un intercambiador de calor interno es responsable de la
transmisión de calor del circuito de colector al agua de
calefacción. A causa del llamado "principio
low-flow", lo que significa caudales reducidos en
el circuito solar con elevado nivel de temperatura, se hace posible
en el caso de una duración relativamente corta de luz solar un baño
de ducha solar, caliente, mediante la introducción por capas del
agua de calefacción calentada en la región de acumulador
superior.
Las instalaciones calefactoras conocidas con
acumulador compuesto tiene una estructura evidentemente muy
complicada, lo que lo que exige el necesario entubado y la
necesidad de espacio para ello requerida, así como el necesario uso
de bombas y las pérdidas de calor.
La invención se ha impuesto por tanto la tarea
de crear una instalación calefactora del género expuesto que haga
posible, de una forma constructivamente más sencilla, un
funcionamiento solar mejorado del acumulador en capas.
Esta tarea es resuelta conforme a la invención
por medio de que el estabilizador de estratificación se compone de
una chapa redonda, que llena el diámetro de caldera, de un material
que sea un buen aislante térmico, por ejemplo polipropileno, en la
que se han enchufado un tubo de subida que se extiende casi por toda
la altura de la cámara superior de caldera reguladora y, alejado
del mismo, un tubo de caída que se sumerge en la cámara de caldera
inferior, estando fabricados estos tubos con preferencia igualmente
con un material que sea un buen aislante térmico. La circulación
por gravedad se dirige de este modo desde arriba hacia abajo, es
decir, el agua calentada a través del tubo de subida hasta la
cámara de caldera reguladora superior y el agua fría allí, a través
del tubo de bajada, para el calentamiento hasta la cámara de caldera
inferior. El contenido de caldera llenado al principio en su
totalidad con agua fría se divide horizontalmente, en donde la
cámara de caldera inferior es mucho más pequeña que la cámara de
caldera reguladora. Con el comienzo de la introducción de calor a
través del intercambiador de calor solar se calienta la cantidad
relativamente pequeña del agua, debajo del estabilizador de
estratificación, muy rápidamente y asciende después enseguida, es
decir en cuanto la temperatura es mayor que en la cámara de caldera
reguladora por encima del estabilizador de estratificación, a causa
de la convección natural. De este modo no es necesaria una bomba
para alimentar agua. El agua caliente que asciende en la cámara de
caldera reguladora produce al mismo tiempo que el agua fría se
presione, desde allí, debajo del estabilizador de estratificación,
se caliente después en consecuencia en el intercambiador de calor
solar y después ascienda igualmente, de nuevo, hasta la cámara
superior. Esta estratificación o circulación por gravedad se
prolonga hasta que la caldera de acumulación se ha calentado
completamente y en la caldera de acumulación impera, en todas
partes, la misma temperatura de agua.
El estabilizador de estratificación necesita,
para separar con seguridad el agua fría del agua calentada, por lo
demás ni siquiera una junta, ya que la tensión superficial natural
del agua impide que ésta penetre en pequeñas rendijas, como entre
el borde exterior de la chapa rendonda, que tiene en todo caso por
ejemplo un grosor de entre 20 y 50 mm, y el pared interior del
depósito de acumulación.
Según una propuesta preferida de la invención el
tubo de subida y el de bajada están dispuestos, opuestos entre sí
en un plano, cerca del perímetro exterior de la chapa redonda. Esta
disposición en gran medida exterior de los tubos en la chapa
redonda no limita, al instalar el estabilizador de estratificación
en la caldera, su espacio libre necesario para estructuras
internas. El tubo de subida conduce además el calor a lo largo de
la cámara de combustión, de tal modo que se evitan pérdidas a causa
del tiro a través de la chimenea. La instalación del estabilizador
de estratificación es aquí muy favorable para el montaje, ya que
sólo necesita introducirse sencillamente hasta topes o bridas de
tope previstos en la caldera de acumulación, y está ajustada
después hacia arriba y hacia abajo.
Según una configuración de la invención está
prevista arriba, sobre el tubo de subida, una caperuza de cierre
dotada de una abertura de paso, en el caso más sencillo en forma de
un tapón con un taladro. Con esto puede impedirse, de forma muy
sencilla, que con la temperatura ascendente en la cámara de caldera
inferior ascienda ya demasiada agua con un nivel de temperatura
entonces excesivamente bajo y llegue hasta la cámara de caldera
reguladora superior. Alternativamente esto puede conseguirse también
ventajosamente mediante un termostato colocado sobre el tubo de
subida, que evidentemente es más caro que una caperuza o un tapón
sencillos, pero que ofrece para ello la posibilidad de incluir la
estructura en capas en una regulación.
La gran ventaja de la estratificación conforme a
la invención estriba de este modo en que la energía solar se
transporta en un tiempo breve, según el principio de gravedad, a la
región superior, es decir, a la cámara de caldera reguladora de
mayor tamaño, sin que con ello se caliente la región central de la
cámara de caldera reguladora. Por medio de esto puede usarse agua
potable calentada a un nivel de temperatura superior incluso
después de una breve radiación solar, con lo que se obtiene un mejor
aprovechamiento de energías regenerativas.
Se deducen particularidades y detalles
adicionales de la invención de las reivindicaciones y de la
siguiente descripción de ejemplos de ejecución, representados en
los dibujos, de la invención. Aquí muestran:
la figura 1, en un corte longitudinal
esquemático, en una primera ejecución un acumulador regulador;
la figura 2 el acumulador regulador según la
figura 1 visto desde la derecha;
la figura 3, en un corte longitudinal
esquemático, otra ejecución que presenta adicionalmente una cámara
de combustión en forma de una caldera de acumulador compuesto;
la figura 4 una vista en planta de la caldera de
acumulador compuesto según la figura 3;
la figura 5 la caldera de acumulador compuesto
según la figura 3 vista desde la derecha; y
la figura 6 como detalle un estabilizador de
estratificación.
Un acumulador regulador 1 mostrado en las
figuras 1 y 2 de una instalación calefactora se hace funcionar como
acumulador en capas solar y reúne varios circuitos, como un circuito
solar 2, un circuito de agua de lavado y ducha 3 y un
abastecimiento de una calefacción con las conexiones para avance 4 a
y retroceso 4 b (todo indicado esquemáticamente). Para calentar el
contenido de agua del acumulador regulador 1 posee éste en su
región inferior, por encima de un tubo de vaciado, al menos una
boquilla de cuello 5 o una conexión para un intercambiador de calor
6 solar a instalar en el mismo. Por encima de la altura de la
caldera de acumulador compuesto 1 están previstas repartidas otras
semi-boquillas 7 para intercambiadores de calor 8,
que conducen a través del circuito de agua de lavado y ducha 3 a un
baño o, desde las restantes conexiones, a otros consumidores (véase
también la figura 2, en la que se han indicado otras posibilidades
de conexión).
En el caso de otra ejecución representada en las
figuras 3 a 5 en forma de una caldera de acumulador compuesto 10 de
una instalación calefactora, se presenta como única diferencia con
relación al acumulador regulador antes descrito, de tal modo que
las piezas constructivas iguales están dotadas de los mismos
símbolos de referencia, que allí en la región central de la caldera
está integrada además una cámara de combustión 9 para la calefacción
de gas o fuel oil.
Para optimizar el aprovechamiento de la energía
solar y la disponibilidad rápida de agua potable caliente y fría,
en especial en el punto más alto de la caldera, se ha insertado en
la caldera, en las dos ejecuciones de un acumulador regulador o una
caldera de acumulador compuesto 1 ó 10, un estabilizador de
estratificación 11 mostrado como detalle en la figura 6 en una
vista lateral y en la vista en planta. Éste se compone en conjunto
de un material que sea un buen material aislante, en especial
polipropileno, y comprende una chapa redonda 12 adaptada en su
diámetro exterior al diámetro interior de la caldera, así como un
tubo de subida 13 y un tubo de bajada 14 que están dispuestos,
opuestos entre sí en un plano, cerca del perímetro exterior de la
chapa redonda 12, de tal modo que las estructuras internas
necesarias, en especial los intercambiadores de calor y/o la cámara
de combustión pueden aplicarse sin impedimentos distribuidas por
toda la caldera (véase la figura 2). La chapa redonda 12 del
estabilizador de estratificación 11 se encuentra en su posición de
instalación directamente sobre el intercambiador de calor 6 (véase
la figura 1), es decir, en la región inferior de la caldera, y
divide la misma en una cámara de caldera inferior 15 de menor tamaño
y una cámara de caldera reguladora superior 16, mucho más grande
que ésta.
Al alimentar la energía solar a través del
circuito solar 2 (véase la figura 1), se calienta muy rápidamente
el volumen de llenado relativamente pequeño de la cámara de caldera
inferior 15, asciende a través del tubo de subida 13 hasta la
región superior de la caldera, mientras que al mismo tiempo el agua
fría situada por debajo es presionada desde la cámara de caldera
reguladora 16, a través del tubo de bajada 14, hasta la cámara de
caldera inferior 15 por debajo de la chapa redonda 12 aislante de
calor del estabilizador de estratificación 11, en donde el agua se
calienta después de esto. Como consecuencia de esta circulación por
gravedad se lleva la temperatura de agua del contenido de caldera,
desde arriba hacia abajo, sucesivamente a un mismo nivel, en donde
en el punto más alto de la caldera puede extraerse muy rápidamente
agua potable para su aprovechamiento.
Como se ha indicado esquemáticamente en la
figura 6, se encuentra arriba sobre el tubo de subida 13 una
caperuza de cierre 17, un tapón, etc. dotados de una abertura de
paso o un taladro. De este modo se consigue - como alternativamente
con un termostato accesible incluso para una regulación - que desde
el agua calentada rápidamente en la cámara de caldera inferior 15
no ascienda ya demasiada agua con un nivel de temperatura
posiblemente todavía excesivamente bajo, lo que podrá llevar en la
caldera en total a un nivel de temperatura excesivamente bajo.
Claims (5)
1. Instalación calefactora con un acumulador
regulador o una caldera de acumulación compuesta (1 ó 10), que como
acumulador en capas solar está configurado opcionalmente con cámara
de combustión (9) integrada calentada por gas o fuel oil y reúne
varios circuitos, como un circuito solar (2), un circuito para agua
de lavado y ducha (3) y un abastecimiento de una calefacción (4 a,
4 b), así como conexiones para alojar intercambiadores de calor (8)
conectados a las líneas de consumidor, en donde en la región
inferior del acumulador regulador o de la caldera de acumulación
compuesta (1 ó 10), por encima de un intercambiador de calor solar
(6) allí conectado, está dispuesto un estabilizador de
estratificación (11) que divide la cámara interior de la caldera y
a través del mismo la cámara inferior de caldera (15) está unida,
mediante técnica de circulación, a la cámara superior de caldera
reguladora (16) de mayor tamaño, caracterizada porque el
estabilizador de estratificación (11) se compone de una chapa
redonda (12), que llena el diámetro de caldera, de un material que
sea un buen aislante térmico, en la que se han enchufado un tubo de
subida (13) que se extiende casi por toda la altura de la cámara
superior de caldera reguladora (16) y, alejado del mismo, un tubo de
caída (14) que se sumerge en la cámara de caldera inferior
(15).
2. Instalación calefactora según la
reivindicación 1, caracterizada porque también el tubo de
subida (13) y el tubo de bajada (14) se componen de un material que
sea un buen aislante térmico.
3. Instalación calefactora según la
reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque el tubo de subida
y el tubo de bajada (13 ó 14) están dispuestos, opuestos entre sí
en un plano, cerca del perímetro exterior de la chapa redonda
(12).
4. Instalación calefactora según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque está prevista
arriba, sobre el tubo de subida (13), una caperuza de cierre (17)
dotada de una abertura de paso.
5. Instalación calefactora según una de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque está previsto
arriba, sobre el tubo de subida (13), un termostato.
Applications Claiming Priority (2)
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