ES2299459T3 - Instalacion central de calefaccion y/o refrigeracion para al menos un edificio. - Google Patents
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Abstract
Instalación central de refrigeración y/o calefacción (10) para al menos un edificio, con una red de tuberías con una tubería principal de alimentación (14), que incluye una entrada principal (16) y un retorno principal (18), un fluido como portador de calor y/o refrigerante en la red de tuberías, una unidad de distribución (28) que está unida a través de una tubería de alimentación (20) y una tubería de retorno (22) a la tubería principal de alimentación (14), al menos dos circuitos (30, 32, 34) asignados respectivamente a una tubería de entrada (36) y una tubería de retorno (38), que están conectados a través de su tubería de entrada (36) y su tubería de retorno (38) a la unidad de distribución (28), que emiten o recogen el calor a través de elementos térmicos o refrigerantes (48), formando la unidad de distribución (28) una unidad de alimentación (12) junto con los circuitos conectados (30, 32, 34), conteniendo al menos un circuito (30, 32, 34) una bomba (42) alojada en la tubería de entrada (36) o en la tubería de retorno (38) y este circuito (30, 32, 34) contiene un bypass (44) entre la tubería de entrada (36) y la tubería de retorno (38), estando conformados los circuitos (30, 32, 34) de una unidad de suministro (12) de modo diferente, estando previstas varias unidades de suministro (12) y estando preconectada o postconectada a cada unidad de suministro (12) una válvula de paso (24) que se controla dependiendo de la presión diferencial entre la tubería de alimentación (20) y la tubería de retorno (22) de tal modo que la presión en la unidad de suministro permanezca prácticamente constante.
Description
Instalación central de calefacción y/o
refrigeración para al menos un edificio.
La invención se refiere a una instalación
central de calefacción y/o refrigeración para al menos un edificio
según el tipo indicado en el concepto general de la reivindicación
1.
Las instalaciones centrales de calefacción y/o
refrigeración conocidas poseen por lo general una tubería principal
de alimentación a la que se encuentra conectada mediante tuberías
de entrada y de retorno una unidad de alimentación con una unidad
de distribución.
Una unidad de alimentación incluye por lo
general varios circuitos separados, por ejemplo, un circuito de
ventilación, uno de calefacción y otro de agua de uso industrial. A
través de la unidad de distribución se produce la alimentación de
los diversos circuitos con un fluido que hace las funciones de
soporte térmico y/o refrigerante así como su eliminación.
En función de la complejidad de la instalación
central de calefacción y/o refrigeración, ésta consta de varias
unidades de alimentación que, por ejemplo, suministran cada una a
una parte del edificio.
Los diversos circuitos de una unidad de
alimentación conforman las llamadas conexiones hidráulicas. Tienen
por lo general una tubería de entrada y de retorno y están unidos
a través de estas con la correspondiente unidad de distribución.
Según el tipo de conexión hidráulica, entre la tubería de entrada y
la de retorno se encuentra un bypass que puede contener
adicionalmente una corredera mecánica. La posición de la corredera
no se encuentra regulada sino ajustada de modo fijo. Además, en
muchos casos, en función de la conexión hidráulica existente se
encuentra colocada en el retorno del circuito una válvula para la
regulación del caudal de paso. La válvula se regula en función de
la temperatura de salida en el tubo de alimentación del circuito
tras la mezcla con el bypass, es decir la temperatura en la
alimentación del circuito en la dirección del flujo tras el bypass
y sirve, de este modo, para el control del volumen del caudal del
fluido que circula en el circuito.
De US51 78 324 B es asimismo conocida una
válvula para la regulación del caudal de paso por el circuito. Sin
embargo, en esta válvula se trata de una válvula de presión
diferencial que regula el caudal de paso a través del circuito en
base a la presión diferencial entre la alimentación y el
retorno.
En la tubería de entrada de un circuito se
encuentra instalada una bomba que se ocupa de la circulación del
fluido en el circuito. Según la función y rendimiento exigidos al
circuito, se encuentran conectados a la tubería de entrada y de
retorno del correspondiente circuito varios elementos
térmicos/refrigerantes, intercambiadores de calor o aparatos
similares a través de tuberías de admisión y de desagüe.
Otros dispositivos de calefacción se muestran en
DE3310 214 A1 y en US5 178 324.
Las instalaciones centrales de calefacción y/o
refrigeración conocidas tienen sin embargo la desventaja de que en
las unidades de distribución, en especial, en las tuberías de
entrada y de retorno de los circuitos no existe un nivel de presión
constante. Esto acarrea como consecuencia un menoscabo del grado de
eficacia de las instalaciones centrales de calefacción y/o
refrigeración, lo que va unido en consecuencia a unos mayores
costes de explotación.
Con la distancia creciente de la tubería de
entrada de un circuito respecto a la tubería de entrada de la
correspondiente unidad de suministro, la presión de admisión
existente va disminuyendo y, en un caso extremo, en la alimentación
del circuito más externo ya no existe ninguna presión de admisión.
Para garantizar que también en el circuito más alejado exista la
presión de admisión necesaria, la instalación central de
refrigeración y/o calefacción se tiene accionar con un elevado
nivel de presión, lo que va unido a unos costes de energía
adicionales.
Un funcionamiento de la instalación central de
calefacción y/o refrigeración con un nivel de presión muy elevado
significa al mismo tiempo que en los circuitos que se encuentran
muy cerca de la alimentación principal existe un nivel de presión
demasiado elevado. Esto empeora considerablemente el grado de
eficacia de la instalación.
Por ejemplo, un elevado nivel de presión para un
circuito de calefacción concebido como conexión de inyección,
significa que el portador de calor fluye con una elevada velocidad
de paso por la tubería de entrada del circuito de calefacción y, en
consecuencia, existe en éste una temperatura de salida muy elevada.
En consecuencia, la válvula regulada en función de la temperatura
de salida en la tubería de retorno del circuito de calefacción se
cierra más. Con ello se logra que, con el aumento del cierre de la
válvula, el flujo de retorno del portador de calor tenga lugar de
modo creciente a través del bypass para reducir el caudal total de
paso del soporte de calor por el circuito de calefacción y reducir
de este modo la temperatura de salida. Pero debido al muy elevado
nivel de presión en la alimentación, el bypass no puede hacerse
cargo sin embargo de la función deseada de flujo de retorno y se
produce una inversión de la dirección del flujo en el bypass. Las
circulaciones erróneas que se originan a través del bypass conducen
a la postre al fallo de la totalidad del circuito de calefacción,
es decir, ya no tiene lugar un suministro suficiente de los
elementos térmicos con el portador de calor. La consecuencia es un
considerable empeoramiento del grado de eficiencia y, en
consecuencia, unos crecientes costes de energía.
La invención tiene como tarea desarrollar una
instalación central de refrigeración y/o calefacción de conformidad
con el tipo indicado en el concepto general de la reivindicación
1, de tal modo que, evitando las desventajas mencionadas y con un
diseño sencillo se obtenga una mejora del grado de eficiencia y, en
consecuencia, un descenso de los costes de explotación.
Esta tarea se soluciona mediante las
características indicadas en la reivindicación 1 en relación con
sus características del concepto general.
La invención se basa en el conocimiento de que
mediante una estabilización de la presión diferencial entre la
tubería de entrada y la de retorno de una unidad de alimentación,
la presión en las unidades de alimentación se mantiene
prácticamente constante y, en consecuencia, las unidades de
alimentación pueden ser alimentadas de un modo más uniforme. Esto
provoca una mejora del grado de eficiencia de la instalación
central de calefacción y/o refrigeración y un descenso de los
costes de explotación. Según la invención, en cada unidad de
alimentación se encuentra antepuesta o postpuesta una válvula de
paso que, en función de la presión diferencial existente entre la
tubería de entrada y de retorno, se regula o actúa de tal modo que
la presión en las unidades de alimentación permanece prácticamente
constante. Esto sirve para la estabilización de la presión
diferencial. Como consecuencia de ello, también en la unidad de
distribución perteneciente a la unidad de alimentación y en los
circuitos alimentados por la unidad de distribución se garantiza un
nivel de presión prácticamente constante y, de este modo, unas
temperaturas de alimentación constantes en los circuitos.
Se evitan de este modo con éxito las pérdidas de
rendimiento descritas, debidas a unas temperaturas de alimentación
oscilantes en los circuitos.
Según la especificación de la
regulación/control, la apertura/cierre de la válvula de paso se
realiza mediante un servomotor. De este modo, se puede controlar
del modo más simple el flujo volumétrico del fluido, de modo que
existen unas condiciones de presión prácticamente constantes en la
red de tuberías de la unidad de alimentación. En función del tamaño
de la instalación central de refrigeración y/o calefacción, ésta
puede tener varias unidades de alimentación que, por ejemplo,
suministran a un edificio o una parte del edificio.
Para facilitar la construcción o el
reequipamiento de sistemas de refrigeración y calefacción ya
existentes, el montaje de la válvula de paso perteneciente a cada
unidad de alimentación se puede realizar tanto en la tubería de
entrada que conforma la alimentación como también en la tubería de
retorno que conforma la salida.
Si se realiza el montaje de la válvula de paso
en la tubería de entrada, hay que medir la presión existente en
ésta para la presión diferencial entre la tubería de entrada y la
de retorno. Para el montaje de la válvula de paso en la tubería de
retorno, hay que determinar la presión en la tubería de retorno
para la presión diferencial entre la tubería de entrada y la de
retorno en la dirección del flujo antes de la válvula de paso.
Según la función y prestaciones exigidas a la
instalación central de calefacción y/o refrigeración, se han
previsto varios circuitos separados como, por ejemplo, un circuito
de ventilación, un circuito de calefacción y un circuito de agua de
uso industrial. Los circuitos conforman las llamadas conexiones
hidráulicas, en especial, conexiones de inyección. Por motivos de
sencillez, todos los circuitos se pueden establecer como conexiones
hidráulicas idénticas, pero también es posible una ejecución de los
circuitos como conexiones hidráulicas diferentes.
Según una forma de ejecución de la invención, un
circuito incluye por lo general una bomba colocada en la
alimentación o en el retorno.
Además, se puede prever al menos una válvula
colocada en la alimentación o retorno del circuito.
Un bypass colocado en un circuito, tiene
preferentemente una corredera que influye en el flujo mediante el
bypass.
Otras características y ventajas se deducen de
la descripción siguiente de varias formas de ejecución de la
invención en relación con el dibujo.
Muestran:
Fig. 1 un cuadro de conexiones esquemático de
una instalación central de refrigeración y/o calefacción según la
invención, en la que se ha incorporado la válvula en la tubería de
retorno para estabilizar la presión diferencial;
Fig. 2 otro modelo de ejecución de una
instalación central de refrigeración y/o calefacción, en la que la
válvula se ha incorporado en la tubería de entrada para la
estabilización de la presión diferencial y
Fig. 3 otro modelo de ejecución de la
invención, en el que se realiza la medición de la presión en el
punto más alejado respecto a la alimentación en la unidad de
distribución.
En la figura 1 se representa esquemáticamente
una unidad de alimentación 12, que es parte de una instalación
central de refrigeración y/o calefacción 10 según la invención. Por
motivos de sencillez, se muestra sólo una unidad de alimentación
12. La instalación de refrigeración y calefacción 10 está
conformada sin embargo por varias unidades de alimentación 12, que
están conformadas según la unidad de alimentación representada y
que suministran cada una a un edificio.
La tubería de alimentación principal 14 posee
una alimentación principal 16 y un retorno principal 18. Sobre la
tubería de entrada 20 y la tubería de retorno 22 se encuentra unida
una unidad de distribución 28 a la tubería de alimentación
principal 14. La unidad de distribución 28 es parte de la unidad de
la unidad de alimentación 12.
La unidad de alimentación 12 incluye además
tres circuitos 30, 32 y 34, a saber, un circuito de ventilación 30,
un circuito de calefacción 32 y un circuito de agua industrial 34.
Cada uno de los tres circuitos 30, 32 y 34 dispone de una tubería
de entrada 36, una bomba 42 y una tubería de retorno 38. Los
circuitos 30, 32 y 34 conforman conexiones hidráulicas diferentes.
Los circuitos 30, 32 y 34 son ya conocidos en si, por lo que es
innecesaria una descripción adicional. A continuación, sólo se
entrará en detalle a modo de ejemplo en el circuito 32.
Para la estabilización de la presión
diferencial entre la tubería de entrada 20 y la tubería de retorno
22 y, de este modo, para ajustar un nivel de presión constante en
la unidad de distribución 28 y en las tuberías de entrada 36 y las
tuberías de retorno 39 de los tres circuitos 30, 32 y 34, se
encuentra colocada una válvula de paso 24 en la tubería de retorno
22. La regulación/control de la válvula de paso 24 se realiza
mediante un manómetro diferencial 26, que se encuentra colocado en
la dirección de flujo delante de la válvula de paso 24 entre la
tubería de entrada 20 y la tubería de retorno 22. La presión
diferencial entre la tubería de entrada 20 y la tubería de retorno
22 es el valor real para la regulación de la válvula de paso 24
para la estabilización de la presión diferencial, mientras que el
valor nominal se puede ajustar de modo variable. La apertura o
cierre de la válvula de paso 24 necesarios debido a la regulación,
se realiza mediante el servomotor 25.
El circuito de calefacción 32 representado en
detalle está conformado como conexión de inyección y está provisto
de varios elementos térmicos 48. A cada elemento térmico 48 le está
asignada una válvula térmica 54 en la tubería de entrada 52. La
tubería de entrada 52 del elemento térmico 48 se encuentra
conectado a la alimentación 36 y a la tubería de desagüe 50 en el
retorno 38 del circuito de calefacción 32.
La tubería de entrada 36 y la tubería de
retorno 38 del circuito de calefacción 32 están unidas entre si
mediante un bypass 44, en el que se encuentra integrada una
corredera mecánica 46. La posición de la corredera está ajustada de
modo fijo, es decir, está totalmente abierta. No se reajusta.
En el retorno 38 del circuito de calefacción 32
se encuentra alojada en el sentido de la corriente del bypass 44
otra válvula 40 para la regulación del caudal de paso y, en
consecuencia, de la temperatura de alimentación. La
regulación/control de la válvula 40 se realiza en función de la
temperatura de la pieza 36a de la tubería de entrada 36 que se
encuentra subordinada al bypass. Si reina una temperatura de
alimentación elevada, el control hace que la válvula 40 se aya
cerrando cada vez más y, en consecuencia, una proporción cada vez
mayor del flujo de retorno pase por el bypass 44 a la pieza 36a de
la tubería de entrada 38.
El resultado es que el caudal total del flujo
volumétrico del portador de calor que circula por la tubería 36 al
circuito de calefacción 32 disminuya, con lo que se logra el
descenso deseado de la temperatura en la pieza 36a de la tubería de
entrada 36.
De modo análogo inverso se comporta cuando en la
pieza 36a de la tubería de entrada 36 existe una temperatura de
alimentación demasiado reducida. Abriendo más la válvula 40 tiene
lugar el flujo de retorno del portador de calor prácticamente por
completo a través de la tubería de retorno 38 del circuito de
calefacción 32. En consecuencia, aumenta el flujo volumétrico del
portador de calor que fluye en la pieza 36a de la tubería de
entrada 36 y se ajusta el aumento de temperatura deseado en la
pieza 36a de la tubería de entrada 36.
La regulación de la válvula de paso 24 para la
estabilización de la presión diferencial hace que el flujo
volumétrico del fluido que fluye se regule de tal modo que en todos
los circuitos 30, 32 y 34 conectados a la unidad de distribución 28
y, en consecuencia, a las tuberías de entrada 36 y tuberías de
retorno 38, exista una presión constante, en especial unas
temperaturas constantes de alimentación en las tuberías de entrada
36 o en las piezas 36a, de modo que se evitan circulaciones
erróneas por el bypass 44. La instalación de refrigeración y
calefacción X 10 trabaja entonces con el máximo grado de eficiencia
y se obtienen unos considerables efectos de ahorro de energía.
La invención se caracteriza por que mediante la
incorporación de la válvula de paso 24 en la tubería de retorno X
22 se garantiza un nivel de presión constante en la unidad de
distribución 28 y, de este modo, en las tuberías de entrada 36 y en
las tuberías de retorno 38 de los circuitos 30, 32 y 34, con lo que
se obtiene un mayor grado de eficiencia y se ahorra una energía
considerable.
Otras formas de ejecución de la invención se
representan esquemáticamente en las figuras 2 y 3.
En la figura 2 se representa una forma de
ejecución prácticamente igual de la invención. Lo decisivo en esta
forma de ejecución es que la válvula de paso 24 se encuentra
colocada para la estabilización diferencial en la tubería de
entrada 20 y, en consecuencia, la medición de la presión para la
presión diferencial entre la tubería de entrada 20 y la tubería de
retorno 22 se realiza en el sentido de la corriente tras la válvula
de paso 24.Sobre todo en lo tocante al reequipamiento de
instalaciones centrales de refrigeración y/o calefacción ya
existentes, es ventajoso que el montaje que se realice a
posteriori pueda realizarse opcionalmente tanto en la tubería
de entrada 20 como en la tubería de retorno 22.
La forma de ejecución representada en la figura
3 se caracteriza por que la medición de la presión para determinar
la presión diferencial, se realiza en el punto más alejado respecto
a la alimentación en la unidad de distribución 28, es decir, entre
la alimentación 36 y el retorno 38 del circuito de agua industrial
34. La ventaja de esta forma de ejecución es el hecho de que todas
las reducciones u oscilaciones de presión que producen antes de la
determinación de la presión diferencial debido a acodamientos de
tubos, consumidores conectados o cosas similares, son tenidas en
cuenta y, de este modo, es posible un control más preciso de la
válvula de paso 24.
- 10
- Instalación central de refrigeración y/o calefacción
- 12
- Unidad de alimentación
- 14
- Tubería principal de alimentación
- 16
- Alimentación principal
- 18
- Retorno principal
- 20
- Tubería de entrada
- 22
- Tubería de retorno
- 24
- Válvula de paso
- 25
- Servomotor
- 26
- Manómetro diferencial
- 28
- Unidad de distribución
- 30
- Circuito de ventilación
- 32
- Circuito de calefacción
- 34
- Circuito de agua industrial
- 36
- Entrada circuito
- 36a
- Pieza de la entrada del circuito
- 38
- Retorno circuito
- 40
- Válvula
- 42
- Bomba
- 44
- Bypass
- 46
- Corredera
- 48
- Elemento térmico
- 50
- Tubería de desagüe elemento térmico
- 52
- Tubería de admisión elemento térmico
- 54
- Válvula térmica.
Claims (9)
1. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción (10) para al menos un edificio, con una red de tuberías
con una tubería principal de alimentación (14), que incluye una
entrada principal (16) y un retorno principal (18), un fluido como
portador de calor y/o refrigerante en la red de tuberías, una
unidad de distribución (28) que está unida a través de una tubería
de alimentación (20) y una tubería de retorno (22) a la tubería
principal de alimentación (14), al menos dos circuitos (30, 32, 34)
asignados respectivamente a una tubería de entrada (36) y una
tubería de retorno (38), que están conectados a través de su
tubería de entrada (36) y su tubería de retorno (38) a la unidad de
distribución (28), que emiten o recogen el calor a través de
elementos térmicos o refrigerantes (48), formando la unidad de
distribución (28) una unidad de alimentación (12) junto con los
circuitos conectados (30, 32, 34), conteniendo al menos un circuito
(30, 32, 34) una bomba (42) alojada en la tubería de entrada (36) o
en la tubería de retorno (38) y este circuito (30, 32, 34) contiene
un bypass (44) entre la tubería de entrada (36) y la tubería de
retorno (38), estando conformados los circuitos (30, 32, 34) de una
unidad de suministro (12) de modo diferente, estando previstas
varias unidades de suministro (12) y estando preconectada o
postconectada a cada unidad de suministro (12) una válvula de paso
(24) que se controla dependiendo de la presión diferencial entre la
tubería de alimentación (20) y la tubería de retorno (22) de tal
modo que la presión en la unidad de suministro permanezca
prácticamente constante.
2. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según la reivindicación 1, caracterizada porque
un controlada por la presión diferencial.
3. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según la reivindicación 1 y 2, caracterizada
porque la válvula de paso (24) se encuentra alojada en la tubería
de alimentación (20).
4. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según la reivindicación 3, caracterizada porque
la presión en la tubería de alimentación (20) se determina por la
presión diferencial entre la tubería de alimentación (20) y tubería
de retorno (22) en dirección del flujo del fluido tras la válvula
de paso (24).
5. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según una de las reivindicaciones arriba indicadas,
caracterizada porque la álula de paso (24) se encuentra
colocada en la tubería de retorno (22).
6. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según la reivindicación 5, caracterizada porque
la presión en la tubería de retorno (22) para la presión
diferencial entre la tubería de alimentación (20) y la tubería de
retorno (22) en la dirección de flujo se determina antes de la
válvula de paso (24).
7. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según una de las reivindicaciones arriba indicadas
caracterizada porque una unidad de alimentación (12)
contiene en especial un circuito de agua industrial (34), un
circuito de calefacción (32) y un circuito de ventilación (30).
8. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según una de las reivindicaciones arriba indicadas
caracterizada porque un circuito (30, 32, 34) al menos
contiene una válvula (40) colocada en la tubería de entrada o de
retorno (36, 38).
9. Instalación central de refrigeración y/o
calefacción según la reivindicación 8 caracterizada porque
el bypass (44) contiene una corredera (46) que influye en el flujo
mediante el bypass (44).
Applications Claiming Priority (2)
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| Publication Number | Publication Date |
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|---|---|---|---|
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