ES2469946B1

ES2469946B1 - Acumulador de agua caliente

Info

Publication number: ES2469946B1
Application number: ES201231959A
Authority: ES
Inventors: Luis Mª NAZABAL MUÑAGORRI; Mounir KHOLKY ZOUHAIRI
Original assignee: Fagor Electrodomesticos SCL
Current assignee: Fagor Electrodomesticos SCL
Priority date: 2012-12-18
Filing date: 2012-12-18
Publication date: 2015-03-31
Anticipated expiration: 2032-12-18
Also published as: ES2469946A1

Abstract

Método para la regulación de un acumulador de agua caliente alimentado con agua fría, que comprende un ciclo de aprendizaje con una duración de tiempo que se repite periódicamente, adquiriendo en cada ciclo de aprendizaje una información sobre las extracciones de agua Vext de agua mezclada Vx realizadas que definen un perfil de extracciones, y un ciclo de regulación CR, a continuación de cada ciclo de aprendizaje, con la misma duración de tiempo y en donde se espera una repetición sustancial del perfil de extracciones del ciclo de aprendizaje anterior, determinando en cada ciclo de regulación CR unos valores de consigna del acumulador que aseguren la respuesta al perfil de extracciones esperados, en donde los valores de consigna determinados en cada ciclo de regulación CR son valores Vconsigna de cantidad disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X.

Description

DESCRIPCIÓN

Acumulador de agua caliente.

SECTOR DE LA TÉCNICA 5

La presente invención se relaciona con métodos para la regulación de acumuladores de agua caliente alimentados con agua fría.

ESTADO ANTERIOR DE LA TÉCNICA 10

Son conocidos en el estado de la técnica métodos que permiten la regulación de un acumulador de agua caliente alimentado con agua fría. En general, la capacidad de los depósitos de los acumuladores de agua caliente es suficiente para cumplimentar la extracción de agua más grande esperada, manteniéndose dicha agua del depósito a una temperatura máxima permitida por el acumulador, y así poder disponer en cualquier momento por parte del 15 usuario de la cantidad de agua mezclada que necesite a la temperatura deseada. Como consecuencia se produce una gran ineficiencia en el acumulador debida a las pérdidas térmicas que son directamente proporcionales a la energía acumulada en el agua del depósito del acumulador.

Han sido desarrollados métodos más o menos precisos y fáciles de gestionar por el usuario que permiten limitar las 20 pérdidas térmicas, manteniendo la temperatura del agua del depósito del acumulador a un valor mínimo y compatible con el requerimiento del usuario, esto es, que en cualquier circunstancia se cumplan los requerimientos de la más grande extracción de agua esperada o de las pequeñas extracciones imprevistas, manteniendo siempre la temperatura del agua del depósito a una temperatura mínima no inferior a la temperatura de agua deseada de uso.

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WO2010/061268 A2 describe un método para la regulación de un acumulador de agua caliente alimentado con agua fría, que tiene por objeto reducir pérdidas térmicas satisfaciendo todas las extracciones que son esperadas por el comportamiento habitual del usuario. El método comprende un ciclo de aprendizaje que se repite periódicamente, adquiriendo en cada ciclo de aprendizaje una información sobre las extracciones de agua mezclada realizadas, definiendo dichas extracciones un perfil de extracciones. El método comprende también un ciclo de regulación, a 30 continuación de cada ciclo de aprendizaje, en donde se espera, debido a los hábitos repetitivos usuales del usuario, una repetición sustancial del perfil de extracciones del ciclo de aprendizaje anterior, determinando en cada ciclo de regulación unos valores de consigna del acumulador que aseguren la respuesta al perfil de extracciones esperadas.

EXPOSICIÓN DE LA INVENCIÓN 35

El objeto de la invención es el de proporcionar un método para la regulación de un acumulador de agua caliente alimentado con agua fría según se describe en las reivindicaciones.

Dicho método comprende un ciclo de aprendizaje con una duración de tiempo que se repite periódicamente, 40 adquiriendo en cada ciclo de aprendizaje una información sobre las extracciones de agua mezclada realizadas y que definen un perfil de extracciones. El método también comprende un ciclo de regulación, a continuación de cada ciclo de aprendizaje y con la misma duración de tiempo, en donde se espera una repetición sustancial del perfil de extracciones del ciclo de aprendizaje anterior, determinándose en cada ciclo de regulación unos valores de consigna del acumulador que aseguren la respuesta al perfil de extracciones esperadas. Los valores de consigna 45 determinados en cada ciclo de regulación son valores de cantidad disponible de agua mezclada a una temperatura previamente configurada.

Se obtiene un método que permite regular la cantidad disponible de agua mezclada en acumuladores de agua caliente alimentados por agua fría, a una temperatura previamente configurada, de una forma precisa. Este método 50 permite de esta forma optimizar el consumo energético en dicho acumulador, mediante una lógica de aprendizaje, minimizando las pérdidas térmicas originadas por la acumulación de agua caliente innecesaria y/o en el momento indebido.

En el estado de la técnica el método de gestión de la cantidad disponible de agua mezclada está basado en la 55 regulación de la temperatura del agua del depósito del acumulador de agua caliente. Este método puede llevar a errores, de predicción en el tiempo y de previsión de la cantidad necesaria de agua caliente, por parte del usuario. Por un lado es debido a que al determinar en cada momento la temperatura necesaria del agua del depósito para calcular de forma continuada la cantidad disponible de agua mezclada requerida por el usuario, y que se encuentra a una temperatura deseada, se incurre en errores debidos a los propios sistemas de medición y a la falta de 60 fiabilidad de representación de las temperaturas medidas respecto de las temperaturas medias de las fracciones en que se divida el volumen de agua del depósito. Por otro lado, y debido a que siempre se quiere asegurar que el usuario disponga de la cantidad suficiente de agua mezclada en los momentos requeridos, los métodos del estado de la técnica, que regulan el acumulador por temperatura, definen unas temperaturas y unos tiempos de antelación para que la temperatura definida como necesaria en cada extracción, se alcance en los tiempos requeridos por el 65 usuario. Ello conlleva unas pérdidas térmicas importantes, debido a la falta de precisión de la medida de las

temperaturas y de su traslado al cálculo de la cantidad de agua mezclada necesitada por el usuario, lo que lleva a un aseguramiento por exceso en las temperaturas.

En el método de la invención directamente se regula en el acumulador la cantidad de agua mezclada disponible , de forma que tiene en cuenta constantemente dicha cantidad, regulándose el acumulador definiendo unos valores de 5 consigna de agua mezclada que den respuesta al perfil de extracciones de agua mezclada que haya realizado el usuario en el ciclo anterior, y que es esperado que se repita en el ciclo actual, de forma que dichas extracciones esperadas estén siempre disponibles en cantidad y en el momento preciso. De esta forma se consiguen ajustar las cantidades disponibles de agua mezclada a los requerimientos del usuario.

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Estas y otras ventajas y características de la invención se harán evidentes a la vista de las figuras y de la descripción detallada de la invención.

DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

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La Fig. 1 muestra un gráfico que representa un ejemplo de funcionamiento de una realización del método para la regulación de un acumulador, mostrando en una curva parcialmente la evolución de la cantidad disponible de agua mezclada Vx en litros respecto del tiempo t en segundos, durante un ciclo de aprendizaje CA con una duración de tiempo P de una semana, con un perfil de extracciones en la que se observan diferentes extracciones de agua mezclada Vext. 20

La Fig. 2 muestra un gráfico que representa el ejemplo de funcionamiento de la realización del método para la regulación de un acumulador representado en la Fig.1, mostrando las duraciones de calentamiento Dci necesarias para conseguir un incremento de la cantidad de agua mezclada Vx correspondiente a cada extracción Vexti, y los tiempos de inicio toni correspondientes a cada duración de calentamiento Dci de inicio del calentamiento del agua 25 mezclada Vx.

La Fig. 3 muestra un gráfico que representa el ejemplo de funcionamiento de la realización del método para la regulación de un acumulador representado en la Fig.1, mostrando parcialmente el perfil de extracciones aprendido durante el ciclo de aprendizaje CA en otro tramo de la curva de agua mezclada Vx, y trasladado al siguiente ciclo de 30 regulación CR como perfil de extracciones esperado, y las duraciones de calentamiento acumuladas de las diferentes extracciones totales Vexti.

La Fig. 4 muestra un gráfico que representa el ejemplo de funcionamiento de la Fig. 3, con el perfil de valores de consigna Vconsignai de agua mezclada Vx de cada intervalo Ii del ciclo de regulación CR, que da respuesta al perfil 35 de extracciones del ciclo de aprendizaje CA anterior.

La Fig. 5 muestra una vista esquemática de una realización del depósito del acumulador de agua caliente en el que se puede implementar la realización del método de la Fig.1, y un perfil de temperaturas obtenido mediante dicho método. 40

La Fig. 6 muestra una vista esquemática del acumulador de la Fig. 5 dispuesto verticalmente con una realización del dispositivo de la invención.

La Fig. 7 es una vista esquemática del acumulador de la Fig. 3 dispuesto horizontalmente, mostrando sólo parte de 45 los elementos del dispositivo según la invención.

EXPOSICIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN

Los acumuladores de agua caliente disponen de un depósito, normalmente aislado térmicamente, en cuyo interior 50 se acumula el agua que se desea calentar. El usuario de un acumulador utiliza el agua caliente acumulada en el mismo para usos como son la ducha, el baño, utilizaciones varias en la cocina, y otros. Normalmente se prefija en el acumulador de agua caliente la temperatura de consigna a la que se desea calentar, y mantener, el agua caliente en el interior del depósito. Generalmente las necesidades de agua caliente varían a lo largo del tiempo, día-noche, entre semana-fin de semana, etc. Para ello habitualmente, y ante la compra de un acumulador, el instalador realiza un 55 estudio con los datos del usuario y sus hábitos, que incluye el número de personas de la vivienda, el número de baños, duchas y grifos, etc. Con dichos datos se calcula el consumo medio en la vivienda y se define la capacidad correspondiente del acumulador. Esta capacidad del acumulador es suficiente para poder responder a las mayores extracciones de agua caliente, y el usuario, habitualmente, selecciona la consigna máxima de temperatura de forma que pueda disponer de la mayor cantidad de agua caliente en el depósito, o por lo menos define consignas de 60 temperatura que respondan a los picos de la demanda.

Sin embargo esta forma de proceder tiene varios inconvenientes. Por un lado al determinar en el acumulador consignas de temperatura, determinar la temperatura necesaria y en el momento necesario para responder a las extracciones que va a realizar el usuario, no tiene suficiente precisión. Las imprecisiones están relacionadas con los 65 medios y la forma de determinar las temperaturas en diferentes puntos del depósito de agua caliente, como de la

temperatura media del depósito derivada de dichas temperaturas puntuales, parámetros que permiten calcular la temperatura necesaria para poder realizar la extracción de agua caliente con seguridad. Sin embargo el usuario no requiere una temperatura determinada en el depósito en un momento determinado; su necesidad real es el disponer en ese momento determinado de una cantidad de agua mezclada Vx a una temperatura determinada X que le permita satisfacer su requerimiento, independientemente de la temperatura que alcance el agua dentro del depósito. 5

Por otro lado, existe el inconveniente del coste para el usuario del aseguramiento en cualquier momento de la extracción de agua caliente más grande, así como el coste medioambiental que supone el asegurar dichas extracciones a costa de tener importantes pérdidas térmicas. Los acumuladores son depósitos que producen agua caliente y la almacenan. Si se realiza un balance de energía del sistema en un intervalo de tiempo determinado se 10 encuentra que:

Energía interna del acumulador (Final del intervalo) – Energía interna del acumulador (inicio del intervalo) = Energía aportada (intervalo) – Pérdidas térmicas (intervalo)

15

Se conoce que las Pérdidas térmicas son proporcionales a la Energía interna del acumulador, pues al producir agua caliente en el acumulador y acumularla en el depósito, cuanto más agua caliente haya más energía se pierde por el hecho de almacenarla, a pesar de los sistemas de aislamiento que el depósito incorpora. Por lo tanto, y de la ecuación anterior se deduce que:

20

Pérdidas térmicas α (Energía aportada - Energía extraída)

Siendo α el símbolo que representa proporcionalidad.

Como consecuencia, y con el objeto de optimizar el consumo energético, es preciso actuar minimizando la diferencia 25 entre la energía aportada al acumulador y la energía extraída del mismo. Si el usuario, con el ánimo de asegurar las extracciones, selecciona siempre la consigna de temperatura máxima, está incrementando fuertemente la energía aportada, y está incurriendo en importantes pérdidas térmicas con su costo correspondiente. Incluso si dispone de un acumulador con un método que permite definir consignas de temperatura con una antelación adecuada a las extracciones que vaya a realizar, al no tener precisión absoluta en la determinación de las temperaturas puntuales 30 del depósito de agua caliente, y de estas temperaturas puntuales en la determinación de la temperatura media del agua de dicho depósito, el aseguramiento de la extracción de agua solicitada por el usuario conlleva el aseguramiento de las temperaturas en cantidad por exceso y en antelación de su obtención, lo que deriva en una mayor energía aportada, y como consecuencia unas mayores pérdidas térmicas y por tanto un mayor coste para el usuario. 35

En el balance de energía del acumulador, como la energía extraída está fijada por el usuario, las actuaciones de optimización del consumo energético tienen que estar centradas en la energía aportada.

Es un objetivo de la invención, adaptar la energía acumulada en el acumulador derivada de la producción de agua 40 caliente, en función de las necesidades del usuario, tomando acciones sobre la energía aportada. Para ello se define un método para la regulación de dicho acumulador de agua caliente alimentado con agua fría. Dicho método comprende un ciclo de aprendizaje CA con una duración de tiempo P que se repite periódicamente a lo largo del tiempo t. En cada uno de los ciclos de aprendizaje CA se adquiere una información sobre las extracciones de agua Vext de agua mezclada Vx a una temperatura determinada X realizadas por el usuario, definiendo dichas 45 extracciones durante ese período de tiempo P un perfil de extracciones.

Las extracciones de agua caliente solicitadas por el usuario pueden ser muy variables, en cantidad y en el tiempo, tanto durante el día, como durante períodos semanales por ejemplo. Sin embargo un usuario medio no cambia de forma drástica sus hábitos, de forma que se puede decir que durante ciclos de tiempo de duración P el perfil de 50 extracciones se repite, aunque esta repetición suponga cambios en las extracciones durante el día, o entre semana y el fin de semana. Este cíclico comportamiento del perfil de extracciones permite esperar que los perfiles de extracciones de sucesivos períodos de tiempo P se repitan.

El método de la invención comprende también un ciclo de regulación CR, que se repite a continuación de cada ciclo 55 de aprendizaje CA, y tiene la misma duración de tiempo P. En estos ciclos de regulación CR sucesivos, se espera una repetición sustancial, en cantidades de agua caliente extraída y en el tiempo t en el que se producen, del perfil de extracciones de cada uno de los ciclos de aprendizaje CA anteriores a cada ciclo de regulación CR. En cada ciclo de regulación CR se determinan unos valores de consigna del acumulador que aseguran la respuesta al perfil de extracciones del ciclo de aprendizaje CA anterior y que es esperado que se repita. Los valores de consigna 60 determinados en cada ciclo de regulación CR son valores de cantidad disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X.

El usuario desea utilizar el agua caliente a la salida del acumulador a una temperatura determinada, también denominada temperatura deseada X. Sin embargo la temperatura del agua en el interior del depósito es 65 habitualmente superior a la temperatura de uso del usuario, por lo que el usuario debe mezclar, a la salida del

acumulador, el agua caliente del depósito con agua fría y así obtener una cantidad de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X. El usuario indica en el acumulador sus necesidades, como por ejemplo indicando el número de duchas o baños que necesita y la cantidad de agua mezclada necesaria para una ducha o un baño. El método de la invención regula el acumulador determinando unos valores de consigna que son valores de cantidad de agua disponible mezclada Vx a una temperatura deseada X, respondiendo así de forma directa a las necesidades del 5 usuario.

La Fig. 1 muestra un gráfico que representa un ejemplo de funcionamiento de una realización del método para la regulación de un acumulador, mostrando en una curva parcialmente la evolución de la cantidad disponible de agua mezclada Vx en litros respecto del tiempo t en segundos. En este gráfico se muestra además un ejemplo de perfil de 10 extracciones parcial durante un ciclo de aprendizaje CA con una duración de tiempo P, en la que se observan diferentes extracciones de agua mezclada Vext. En este ejemplo la temperatura deseada X por el usuario es de 40ºC, por lo que la cantidad disponible de agua mezclada Vx se representa como V40 y la temperatura deseada es T40.

15

La Fig. 5 muestra una vista esquemática del depósito 2 del acumulador 1 de agua caliente en el que se implementa la realización del método de la Fig.1 para su regulación.

En dicho método se define una cantidad de agua mezclada Vx, en el ejemplo V40, de seguridad Vseg. La razón de definir esta cantidad de agua Vseg deriva del hecho de que los hábitos de los usuarios no son repetidos 20 exactamente de un ciclo al siguiente, y también que durante cualquiera de los ciclos se producen pequeñas extracciones, como la limpieza de las manos o el lavado de un artículo, que no son detectadas por el método y además son muy variables en el tiempo. Para poder absorber estas pequeñas desviaciones el método define la cantidad de agua mezclada Vseg igual a:

25

Vseg = m* CT

donde m es un número racional y CT es el volumen total del depósito 2 del acumulador 1, siendo en el ejemplo de la realización m igual a 12/10. De esta forma el método de la invención determina en cada ciclo de regulación CR unas consignas de agua mezclada V40, que permiten regular en el acumulador 1 dicha cantidad V40 a las extracciones de 30 agua mezclada Vext previstas, con la información adquirida del ciclo de aprendizaje CA anterior, más una cantidad de agua de seguridad Vseg, de forma que se cubran las imprevisiones. En un ejemplo de realización, siendo la capacidad total del depósito 2 del acumulador 1 de 30 litros, la cantidad disponible de agua mezclada de seguridad es de 36 litros a 40º C.

35

La duración de tiempo P de cada ciclo, en una realización preferente se considera semanal P (1s), por cuanto es un período de tiempo en el cual se considera que los hábitos de un usuario medio se repiten. En dicho tiempo P de cada ciclo de aprendizaje CA se adquiere información de las extracciones Vext realizadas por el usuario, y el algoritmo que se define en el método da tratamiento a esa información. Para que el tratamiento de la información sea equilibrado con los medios de que se dispone, se divide la duración de tiempo P de los ciclos en n intervalos Ii 40 con una duración de tiempo ti igual de cada intervalo. Experimentalmente se ha definido en ½ hora la duración ti de los intervalos Ii, siendo un tiempo equilibrado entre el coste de los medios necesarios para el tratamiento de la información obtenida de los ciclos de aprendizaje CA, y un resultado suficientemente preciso en la determinación de las consignas de cantidad disponible de V40 en los ciclos de regulación CR. En cada intervalo Ii se define un tiempo de inicio tii y un tiempo de finalización tfi, agrupándose en cada intervalo Ii todas las extracciones de agua mezclada 45 Vexti realizadas entre tii y tfi, adquiriendo el método esa información, y definiendo en dicho intervalo Ii una única extracción total Vexti de agua mezclada representativa del intervalo.

En el ejemplo de la realización mostrado en la Fig. 1 se muestran concretamente dos ciclos de duraciones de tiempo iguales P (1s) de una semana. Los intervalos en los que se dividen los ciclos son de ½ hora, por lo que cada ciclo 50 comprende 7(d) * 24(h) * 2 (1/2h) un total de 336 intervalos I repartidos entre I0 e I335.Los intervalos Ii se muestran en el primer ciclo que es el ciclo de aprendizaje CA, con extracciones Vext1, Vext2, Vexti, Vexti+1, correspondientes a las extracciones totales de cada intervalo respectivo. Estas extracciones totales Vexti de cada intervalo Ii se representan en el gráfico como un vector en sentido descendente, correspondiente al descenso de la cantidad disponible de agua mezclada V40. 55

La extracción total Vexti de cada intervalo Ii, como agrupación de las extracciones parciales de agua mezclada V40 realizadas en dichos intervalos, se determina en función de la variación total del agua mezclada V40 a lo largo de cada intervalo Ii, y del incremento de agua mezclada V40 habida en dichos intervalos debido al calentamiento del agua con los medios de que dispone el acumulador 1. La variación total del agua mezclada V40 a lo largo de cada 60 intervalo Ii se determina como diferencia entre la cantidad de agua mezclada V40i-1 en el tiempo tfi-1 de final del intervalo Ii-1 (equivalente a la cantidad de agua mezclada V40i en el tiempo de inicio tii del intervalo Ii), y la cantidad de agua mezclada V40i en el tiempo tfi de final del intervalo Ii. El incremento de agua mezclada V40 habida en cada intervalo Ii debido al calentamiento del agua con los medios de que dispone el acumulador 1, se determina en función de la velocidad de calentamiento K del agua mezclada V40, como parámetro del acumulador 1, y del tiempo 65 de calentamiento Tci, como tiempo dentro del intervalo Ii, en el que un elemento generador de calor HE del

acumulador 1 está activado y calienta el agua del interior del depósito 2.

El cálculo de cada extracción total Vexti de cada intervalo Ii se expresa con la fórmula:

Vexti = (V40i-1 - V40i) + K* Tci 5

En el ejemplo de funcionamiento de la realización del método de la invención mostrado en la Fig. 1, el elemento generador de calor HE está activado continuamente salvo en el intervalo I1 en el que está desactivado.

En un ejemplo ilustrativo de cálculo de la extracción total Vexti de un intervalo Ii en la realización del método de la 10 invención, si la cantidad de agua mezclada V40i-1 en el tiempo tfi-1 de final de dicho intervalo Ii-1 es de 60 litros, y la cantidad de agua mezclada V40i en el tiempo tfi de final de dicho intervalo Ii es de 45 litros, la diferencia de la cantidad de agua mezclada V40 en el intervalo Ii es de 15 litros de descenso. Si durante dicho intervalo Ii ha habido tres períodos de tiempo de activación del elemento generador de calor HE, con una duración de tiempo Tci que ha producido en cada período un incremento de la cantidad de agua mezclada V40 de 5 litros respectivamente, la 15 extracción total del intervalo Ii es:

Vexti = 15+5+5+5 =30 litros

En el ejemplo de la realización mostrado en la Fig.1, se muestran junto a las extracciones Vext1, Vext2, Vexti, Vexti+1, 20 correspondientes a las extracciones totales de cada intervalo respectivo, el incremento de agua mezclada V40 habida en dichos intervalos mencionados debido al calentamiento del agua con los medios de que dispone el acumulador 1, representándose dichos incrementos de agua mezclada V40 en el gráfico como vectores en sentido ascendente. Tomando como referencia el origen de los vectores descendentes de las extracciones totales Vexti, los vectores del incremento de la cantidad de agua mezclada V40 finalizan en dicho origen, dando como diferencia de ambos 25 vectores en cada intervalo Ii donde se produce alguna extracción Vexti, la variación total del agua mezclada V40 a lo largo de dicho intervalo Ii, esto es, (V40i-1 - V40i).

La velocidad de calentamiento K es un parámetro de valor constante obtenido experimentalmente, y diferente para cada tipo de acumulador de agua caliente, dependiendo dicho valor de la capacidad total CT del depósito 2 del 30 acumulador 1 y de la potencia del elemento generador de calor HE de dicho acumulador 1. La velocidad de calentamiento K se determina en función del tiempo necesario de calentamiento Tc, en el cual el elemento generador de calor HE está activado, para incrementar una determinada cantidad de agua mezclada V40, a través de la fórmula:

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K = V40 / Tc

Si por ejemplo se define la velocidad de calentamiento K en un acumulador determinado como 40 litros/hora, significa que se necesita una hora para incrementar la cantidad de agua mezclada V40 en 40 litros. Gráficamente se puede representar como un triángulo rectángulo, en el que el cateto horizontal es el tiempo de calentamiento Tc, el 40 cateto vertical es el incremento de la cantidad de agua mezclada V40, y la hipotenusa o pendiente es la velocidad de calentamiento K. Esta velocidad de calentamiento K se puede ver en la Fig. 2, en donde se muestra un gráfico que representa el ejemplo de funcionamiento de la realización del método para la regulación de un acumulador representado en la Fig. 1, se muestra el perfil de extracciones parcial durante el ciclo de aprendizaje CA, en la que las diferentes extracciones de agua mezclada Vexti, correspondientes a cada intervalo Ii, se han trasladado al 45 comienzo de sus intervalos respectivos, y se han determinado y representado gráficamente las duraciones de calentamiento Dci necesarias para conseguir un incremento de la cantidad de agua mezclada V40 correspondiente a cada extracción Vexti. En el ejemplo de la Fig. 2 se muestra en la extracción Vext1, la duración de tiempo necesaria Dc1 con antelación para obtener un incremento de V40 correspondiente a la extracción Vext1, de forma que al comienzo del intervalo I1 del siguiente ciclo de regulación CR esté previsto el incremento necesario de V40. En dicha 50 figura se muestra el triángulo que forman Dc1, Vext1 y la línea en pendiente que es la velocidad de calentamiento K correspondiente a este acumulador.

Una vez que el método realiza la adquisición de información en el ciclo de aprendizaje CA del ejemplo mostrado en la Fig. 1, consistente en el cálculo de las extracciones totales Vexti y los intervalos Ii en las que se producen, dicho 55 método realiza el cálculo de la duración de calentamiento Dci del agua mezclada Vx, para tener dispuesta la extracción total Vexti esperada en el intervalo Ii, a través de la fórmula:

Dci = Vexti / K

60

de forma que la extracción total Vexti del intervalo Ii está dispuesta para su utilización en el tiempo de finalización tfi-1 del intervalo anterior Ii-1, poniendo en funcionamiento el elemento generador de calor (HE) durante la duración del calentamiento Dci .

A continuación, el método de la invención realiza el cálculo de los valores de consigna Vconsignai para el ciclo de 65 regulación CR, que den respuesta al perfil de extracciones de agua mezclada V40 esperados, por la información

obtenida en el ciclo de aprendizaje CA anterior. Cada vez que finaliza un intervalo Ii, se calcula el número de intervalos n, como valor entero más bajo mayor que cero, que cumple la condición expresada por la fórmula:

De esta forma se conoce qué número de intervalos anteriores al intervalo Ii son alcanzados en el tiempo por el 5 sumatorio de duraciones de calentamiento Dc correspondientes a extracciones Vext, que cumplen la condición arriba expresada. Este número de intervalos se expresa como n. Una vez conocido dicho número de intervalos n, se actualiza el valor de todas las consignas Vconsignai-j de los intervalos comprendidos entre Ii-1 e Ii-n, ,para unos valores de j que se encuentran entre los valores:

10

1 ≤ j ≤ n

El valor de dichos valores de consigna Vconsignai-j se calcula en función del volumen de seguridad Vseg, y de la extracción total Vexti de cada intervalo Ii, a través de la fórmula:

15

Vconsigna i-j = Vseg +

Los valores de consigna Vconsignai permiten regular en el acumulador 1 la cantidad de agua mezclada V40, definiendo en cada intervalo Ii unas cantidades de agua mezclada V40 como objetivo a conseguir por parte del acumulador 1, de forma que se puedan satisfacer las extracciones totales de agua mezclada Vexti previstas con la 20 información adquirida del ciclo de aprendizaje CA anterior, sumando a dichas extracciones totales Vexti una cantidad de agua de seguridad Vseg, que permita cubrir las imprevisiones.

En la Fig. 3 se muestra un gráfico que representa el ejemplo de funcionamiento de la realización del método para la regulación de un acumulador representado en la Fig.1, mostrando parcialmente el perfil de extracciones aprendido 25 durante el ciclo de aprendizaje CA en otro tramo de la curva de agua mezclada V40, y trasladado al siguiente ciclo de regulación CR como perfil de extracciones esperado. En dicha Fig. 3 se muestra, como paso previo al cálculo de los valores de consigna Vconsignai de agua mezclada V40 para cada intervalo Ii, la representación gráfica del cálculo de las duraciones de calentamiento Dci acumuladas de las diferentes extracciones totales Vexti que se esperan en el ciclo de regulación CR. El método de la invención calcula los diferentes valores de consigna Vconsignai de agua 30 mezclada V40 para cada intervalo Ii, determinando la cantidad de agua mezclada V40 y la antelación necesaria de inicio de calentamiento para cada extracción total Vexti, teniendo en cuenta todas las extracciones Vext del perfil de extracciones. Esto es, en cada intervalo Ii, para la actualización del cálculo del valor de consigna Vconsignai de dicho intervalo, se tiene en cuenta la condición expresada más arriba y referida al cálculo del número de intervalos n. De esta forma el método de la invención durante cada ciclo de regulación CR, está teniendo en cuenta en cada intervalo 35 Ii las extracciones totales Vexti previstas hasta la finalización del ciclo.

En la Fig. 4 se muestra un gráfico que representa el ejemplo de funcionamiento de la Fig. 3 con los valores de consigna Vconsignai calculados. En el intervalo I1 la extracción total que cumple con la condición de la duración de calentamiento arriba expresada es Vext1, por lo que el valor de n=1. El valor de consigna de agua mezclada V40 en 40 el intervalo I1 del ciclo de regulación CR es:

Vconsigna0 = Vseg + Vext1.

De la misma forma se continúa realizando el cálculo de los valores de consigna de los siguientes intervalos. Así, por 45 ejemplo en el intervalo Ii-3 no hay ninguna extracción total que cumpla con la condición de la duración de calentamiento y n=0, por lo que transcurrido dicho intervalo el valor de consigna es:

Vconsignai-3 = Vseg

50

Transcurrido el siguiente intervalo Ii-2 se considera la extracción total Vexti-2, que cumple con la condición de calentamiento, abarcando dos intervalos, Ii-3 e Ii-4,siendo n=2, y los valores de consigna actualizados son:

Vconsignai-3 = Vseg + Vext i-2 y

Vconsignai-4 = Vseg + Vext i-2 55

Transcurrido el siguiente intervalo Ii-1 se considera la extracción total Vexti-1 y , Vexti-2 que cumplen con la condición de calentamiento, abarcando dos intervalos, Ii-2 hasta Ii-4,siendo n=3, y los valores de consigna actualizados son:

Vconsignai-2 = Vseg + Vext i-1, 60

Vconsignai-3 = Vseg + Vext i-1 + Vext i-2 y

Vconsignai-4 = Vseg + Vext i-1 + Vext i-2

Y así sucesivamente actualizando los valores de consigna según los intervalos van transcurriendo, llegando en el ejemplo al intervalo Ii:

Vconsignai-1 = Vseg + VextiI, 5

Vconsignai-2 = Vseg + Vext i + Vext i-1 ,

Vconsignai-3 = Vseg + Vext i Vext i-1 + Vext i-2 ,

Vconsignai-4 = Vseg + Vext i + Vext i-1 + Vext i-2

Vconsignai-5 = Vseg + Vexti + Vext i-1 + Vext i-2

10

De esta forma en cada ciclo de regulación CR se determinan los valores de consigna Vconsigna de agua mezclada V40. En este mismo ejemplo de funcionamiento se muestra gráficamente en línea a puntos, la evolución de la cantidad disponible de agua mezclada prevista V40pr en el ciclo de regulación CR posterior al ciclo de aprendizaje CA, con la condición de que el perfil de extracciones aprendido en dicho ciclo de aprendizaje CA se repita exactamente, y con las consignas Vconsignai determinadas en el ciclo de regulación CR. 15

En el método también se define una cantidad de agua mezclada V40 límite Vlim por razones de seguridad. La razón de definir esta cantidad de agua Vlim, deriva del hecho de que las normas de seguridad en los acumuladores de agua caliente alimentados con agua fría, exigen que no haya sobrecalentamientos inclusive en casos de funcionamiento no normal. Estos sobrecalentamientos se evitan definiendo en los acumuladores una temperatura 20 media de corte Tmmax del agua caliente del depósito, que no se puede sobrepasar. Esta temperatura media de corte es aproximadamente de 92º C, aunque como forma habitual de trabajo se define un margen de seguridad, reduciendo la temperatura a una temperatura media de corte de trabajo Tmmax aproximadamente igual a 75º C, aunque también puede ser mayor o menor.

25

Con este límite de temperatura de trabajo, el método de la invención, en un modo de realización, calcula la cantidad de agua mezclada límite Vlim en función de dicha temperatura media de corte de trabajo Tmmax, a través de la fórmula:

30

Siendo Tf la temperatura fría de entrada al acumulador 1.

Si en el cálculo de los valores de consigna Vconsignai en cada intervalo Ii de cada ciclo de regulación CR, alguno de los valores de consigna Vconsignai sobrepasa el valor de Vlim, el método de la invención, por seguridad, asigna a dichos intervalos como valor de consigna Vconsignai el valor límite de agua mezclada Vlim. Esto puede conducir, 35 según el perfil de extracciones determinado por el usuario, a que alguna de las extracciones Vext no se satisfaga completamente. Pero este caso es habitualmente un problema de selección incorrecta del acumulador, al realizar el estudio de los hábitos del usuario, por haber seleccionado un acumulador de capacidad inferior al realmente necesario.

40

Para poder llevarse a cabo el método de la invención, los datos de la duración de tiempo P de los ciclos de aprendizaje CA y de regulación CR, los intervalos Ii en que está dividido el tiempo P con la duración de tiempo ti de dichos intervalos Ii, la velocidad de calentamiento K del agua disponible mezclada, el volumen de agua mezclada de seguridad Vseg, y la cantidad de agua mezclada límite Vlim, se establecen en la construcción del acumulador 1 y se inician automáticamente con la puesta en marcha del acumulador 1. Para realizar los cálculos definidos en el 45 algoritmo del método de la invención, constantemente se monitoriza el valor de la cantidad disponible de agua mezclada Vx, por ejemplo cada 100 milisegundos (ms). En el ejemplo de una realización del método, la temperatura deseada X del agua disponible es de 40º C, por lo que Vx es V40. Con los datos establecidos en el acumulador 1, y mencionados más arriba, el método monitoriza el valor de V40 y realiza los diferentes cálculos establecidos en el algoritmo, llegando finalmente en cada ciclo de regulación CR a los valores de consigna Vconsignai con los que se 50 regula el acumulador 1. Cada vez que se realizan extracciones de agua caliente Vext, se producen cambios en el perfil de temperaturas del agua del depósito 2 por causas diversas como por ejemplo la inactividad del acumulador 1, o se cambia la temperatura deseada del agua X, los diferentes valores calculados por el algoritmo se actualizan automáticamente.

55

En un modo de realización el método de la invención determina el valor de la cantidad de agua disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X a través de la fórmula:

El método se utiliza en acumuladores de agua caliente alimentados con agua fría del tipo eléctrico, de gas, a gasoil, termodinámicos o con cualquier otro tipo de suministro de energía, dependiendo de la unidad de potencia utilizada, 60

la cual alimenta al elemento generador de calor HE dispuesto en contacto con el agua a calentar. La Fig. 5 muestra una vista esquemática de una realización del depósito 2 del acumulador 1 de agua caliente, en el que se utilizan, en este ejemplo de realización, cuatro sensores de temperatura 3 dispuestos a lo largo del depósito 2 del acumulador 1, los cuales sirven para medir la temperatura del agua de dicho depósito 2 en los puntos donde se encuentran. El método determina la temperatura Tf del agua fría de entrada, que normalmente es el agua de red a la que está 5 conectado el acumulador 1, y establece la diferencia entre la temperatura de agua deseada X, en el ejemplo de una realización T40, y la temperatura Tf del agua fría de entrada. Dicho método también localiza la temperatura deseada X del agua mezclada en la longitud L del depósito 2, en la que se determina la posición en la que se encuentra en cada momento dicha temperatura deseada X en el gradiente de temperaturas del agua caliente del depósito 2. El método también determina un volumen de agua Vu del total de la capacidad del depósito 2, que se encuentra a una 10 temperatura mayor o igual que la temperatura deseada X, determina la temperatura media Tm del volumen de agua Vu, establece la diferencia entre la temperatura media Tm del volumen de agua Vu y la temperatura Tf del agua fría de entrada.

Los cuatro sensores de temperatura 3 en esta realización están dispuestos, cada uno, en una posición Hi en la 15 longitud L del depósito 2, respecto de un extremo 4 de dicho depósito 2. Esta posición Hi de cada sensor de temperatura 3 establece un nodo 6 que relaciona dicha posición Hi con la temperatura del agua Ti indicada por cada sensor de temperatura 3 en esa posición Hi, y de esta forma es posible definir un perfil de temperaturas 7 del agua caliente del depósito 2. Este perfil de temperaturas 7 representa el gradiente de temperaturas del agua caliente del depósito 2 en cada momento; para que dicho perfil de temperaturas 7 represente de la forma más fiel posible el 20 gradiente de temperaturas del agua caliente del depósito 2, en el método de la invención se realiza una interpolación de las temperaturas del agua entre los nodos 6 y se representa en la Fig. 1 con línea continua. Se realiza también una extrapolación de las temperaturas del agua hacia el extremo 4 del depósito 2 respecto de los dos nodos 6 más cercanos a dicho extremo 4 y se representa con línea discontinua; y se realiza una extrapolación de los valores de temperatura del agua hacia otro extremo 5 del depósito 2 respecto de los dos nodos 6 más cercanos al otro extremo 25 5 del depósito 2 y se representa con línea discontinua. De esta forma se obtiene el perfil de temperaturas 7 como función lineal derivada de las interpolaciones y extrapolaciones realizadas con las temperaturas en los nodos 6, representando el gradiente de temperaturas del agua caliente en el interior del depósito 2. Obtenido este perfil de temperaturas 7, se establece una relación entre dicho perfil de temperaturas 7 y la longitud L del depósito 2, en base a la posición Hi de los nodos 6, permitiendo la localización de la temperatura deseada X en dicho perfil de 30 temperaturas 7, y determinando la posición H de la temperatura deseada X en la longitud L del depósito 2 respecto del extremo 4 del mismo. Las interpolaciones y extrapolaciones que permiten definir el perfil de temperaturas 7, permiten obtener nuevos puntos del gradiente de temperaturas del agua caliente del depósito 2, y construir dicho perfil 7 de una manera más simple. Partiendo de parejas de puntos representadas por los nodos 6 se obtiene la función lineal interpolada o extrapolada de dichos puntos. Aunque la interpolación y extrapolación preferente 35 utilizada en el método de la invención es la lineal, otras formas posibles a utilizar son la interpolación polinómica (de la cual la lineal es un caso particular), la interpolación por medio de spline, la interpolación polinómica de Hermite, o cualquier otro tipo de interpolación.

El volumen de agua Vu del depósito 2, que se encuentra a una temperatura superior o igual a la temperatura 40 deseada X, es una función de:

siendo la capacidad CX del depósito 2 la suma de fracciones de volumen Fv de agua existentes entre el extremo 4 del depósito 2, y la parte de la fracción de volumen correspondiente a la posición H definida por la temperatura deseada X. La parte de la fracción de volumen Fv correspondiente a la posición H se calcula por parte del método 45 de forma proporcional a la posición de H en dicha fracción de volumen Fv donde se encuentra ubicada.

De esta forma se resta de la capacidad total CT del volumen de agua del depósito 2, la capacidad CX de agua de dicho depósito 2 que está por debajo de la posición H, y por tanto por debajo de la temperatura deseada X.

50

La temperatura media Tm del volumen de agua Vu del depósito 2, que se encuentra a una temperatura superior o igual a la temperatura deseada X, se determina como función de la integración del perfil de temperaturas T(C) del agua del depósito 2, entre la capacidad total CT y la capacidad CX en función de la capacidad dC, respecto de la capacidad (CT-CX) del depósito 2 que es igual al volumen de agua Vu:

55

De esta forma lo que se consigue con la integración de la función T(C) * dC es calcular el área representada por dicha función, y que en la Fig. 5 es el área comprendida entre la función de temperatura T(C) definida entre la temperatura deseada X y la temperatura representada por el extremo de dicha función en el depósito 2, respecto de la capacidad de dicho depósito 2 entre la capacidad total CT y la capacidad parcial CX, obteniendo un área 60 equivalente de forma regular. Este valor del área dividiéndolo por el volumen de agua Vu, que es igual a la diferencia

(CT-CX), nos permite obtener la temperatura representativa de dicho volumen Vu, la cual es su temperatura media Tm.

En el estado de la técnica se determina la temperatura Tf del agua fría de entrada, utilizando de forma exclusiva uno de los sensores de temperatura 3 para realizar su medición. En una realización preferente del método de la 5 invención, no se utiliza un sensor de temperatura 3 para efectuar la medición de la temperatura Tf del agua fría de entrada, sino que cada vez que el acumulador 1 se pone en marcha, se iguala la temperatura Tf del agua fría de entrada a un valor por defecto, que puede ser la temperatura habitual de la red y se define como Tfi, dato que se establece en la construcción del acumulador 1. Esta temperatura inicial Tfi del agua fría de entrada se va actualizando en la medida que se van efectuando extracciones de agua caliente de cierta consideración del 10 acumulador 1. Al efectuar una extracción de agua caliente se produce una entrada de agua fría de la red en el depósito 2, y el perfil de temperaturas 7 del agua caliente de dicho depósito 2 se modifica; si por ejemplo y antes de dicha extracción de agua caliente, el acumulador 1 ha estado cierto tiempo sin extracciones la temperatura deseada del agua mezclada X se encuentre en una posición H, respecto de la longitud del depósito 2, cercana al extremo 4 del mismo. Una vez efectuada la extracción de agua caliente, y como entra agua fría de la red, el perfil de 15 temperaturas 7 se modifica, desplazándose la posición H de la temperatura deseada X hacia el otro extremo 5 del depósito 2. Entonces el método de la invención compara y evalúa cuando la posición H rebasa la posición H2 del segundo sensor de temperatura T2, en cuyo momento la temperatura Tf del agua fría de entrada se iguala a la temperatura del primer sensor T1. En función de qué extracciones de agua caliente se realicen, y mientras la posición H de la temperatura deseada X no rebase la posición definida en el método, se mantiene la temperatura 20 inicial Tfi del agua fría de entrada.

La Fig. 6 muestra una vista esquemática de un dispositivo 10 apto para implementar el método de la invención, con el depósito 2 del acumulador 1 en posición vertical. Dicho dispositivo 10 comprende los sensores de temperatura 3 dispuestos a lo largo del depósito 2 del acumulador 1; estos sensores de temperatura se utilizan para determinar la 25 temperatura del agua de dicho depósito 2 en los puntos donde se encuentran dispuestos los sensores de temperatura 3. El dispositivo 10 comprende una unidad de control y regulación 11 que determina la temperatura Tf del agua fría de entrada de red según se define en el método, y calcula la diferencia entre la temperatura de agua deseada X y la temperatura Tf del agua fría de entrada. El dispositivo 10 de la invención se adapta a las causas que producen el cambio de la cantidad disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X, actualizándola 30 automáticamente, localizando la unidad de control y regulación 11 la temperatura deseada X en la longitud L del depósito 2, determinando el volumen de agua Vu del depósito 2, determinando la temperatura media Tm del volumen de agua Vu, calculando la diferencia entre la temperatura media Tm del volumen de agua Vu y la temperatura Tf del agua fría de entrada, y calculando la cantidad disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X. 35

Para poder realizar estas funciones de medición y regulación, la unidad de control y regulación 11 comprende, tal como se puede observar en la Fig. 6, una unidad de control y proceso CPU que recibe unas señales de entrada 12 desde una interfaz del usuario UI, y recibe también unas señales de entrada 13 desde una interfaz de medición de temperatura TMI. La unidad de control y proceso CPU procesa estas señales 12, 13 recibidas y emite unas señales 40 de salida 14, 16 hacia un dispositivo visualizador D y una unidad de potencia PU respectivamente.

La interfaz de medición de temperatura TMI recibe unas señales de temperatura 15 de los sensores de temperatura 3, las procesa y posteriormente las envía como señales de salida 13 a la unidad de control y proceso CPU. La interfaz del usuario UI permite la introducción de datos del usuario referidos a sus necesidades; esta interfaz UI 45 procesa dichos datos y los envía como señales de salida 12 a la unidad de control y proceso CPU. El dispositivo visualizador D es un display que recibe las señales de salida 14 desde la unidad de control y proceso CPU y presenta la información al usuario, que en un ejemplo de realización puede ser la cantidad disponible de agua mezclada Vx en litros, o en número de duchas o baños, o en tiempo restante hasta obtener dicha cantidad disponible de agua mezclada Vx. 50

Finalmente la unidad de control y regulación 11 comprende la unidad de potencia PU, que está conectada a un suministro de energía exterior V. La unidad de potencia PU recibe unas señales de entrada 16 desde la unidad de control y proceso CPU, y genera un flujo de energía regulada E hacia un elemento generador de calor HE que calienta el agua del interior del depósito 2. El elemento generador de calor HE puede ser de cualquier tipo, eléctrico, 55 gas, gasoil, u otro tipo de fuente termodinámica.

La unidad de control y proceso CPU monitoriza la cantidad disponible de agua mezclada Vx, adquiriendo en cada ciclo de aprendizaje CA la información sobre las extracciones Vext realizadas en los intervalos Ii en que está dividido dicho ciclo, esto es información sobre las cantidades de agua mezclada Vx al inicio y final dedichos intervalos. Se 60 procesa dicha información y se determina en cada ciclo de regulación CR, a continuación de cada ciclo de aprendizaje CA donde se ha captado la información, unos valores de consigna Vconsignai de cada intervalo Ii, y se envían dichos valores como señales de entrada 16 a la unidad de potencia PU.

En la Fig. 7 se muestra el ejemplo de realización del acumulador 1 de la Fig. 6 con el depósito 2 dispuesto en 65 posición horizontal. Para ello el acumulador 1 que estaba en posición vertical se ha inclinado hacia la derecha hasta

disponerlo en una posición horizontal. En esta disposición el elemento generador de calor HE siempre se encuentra en una posición inferior en el depósito 2, de forma que calentará el agua de su interior desde esa posición. En esta posición horizontal, T1 y T2 que en la posición vertical del acumulador 1 mostrada en la Fig. 6 tenían la denominación opuesta, son en orden de ubicación los sensores de temperatura 3 más cercanos respectivamente al nuevo extremo 4 del depósito 2 en esta posición horizontal. Dichos sensores T1 y T2 indican las temperaturas más 5 frías del agua del depósito 2 debido a la estratificación del agua, y T3 y T4, que se encuentran a la misma altura, indican la temperatura más caliente del agua del interior del depósito 2. En el caso de que los sensores T3 y T4 estén de forma inclinada respecto de las paredes del depósito 2, indican de manera progresiva respectivamente la temperatura más caliente del agua.

10

El método de la invención efectúa el cálculo de la cantidad disponible de agua mezclada Vx en esta posición horizontal, de la misma forma que lo realiza cuando el acumulador 1 está en posición vertical. Para ello toma en cuenta, en este ejemplo de realización, las temperaturas de los sensores T1, T2 y uno de los dos sensores T3 o T4; en el caso de que los sensores T3 y T4 estén inclinados, se toman en cuenta ambas temperaturas. Así, en esta posición horizontal, la información que utiliza el método de la invención como son la capacidad total CT del depósito 15 2, no cambia, la posición Hi de cada sensor de temperatura 3 es diferente por cuanto en esta posición horizontal del depósito 2, el extremo 4 de referencia es la pared lateral vertical cuando el depósito 2 está en posición vertical, y la temperatura del agua fría de entrada inicial Tfi sigue siendo la misma.

Los sensores de temperatura T1-T4 se montan dos a dos, T1 y T2, y T3 y T4, en una sonda 17 que se introduce en 20 una vaina 8, 9 respectivamente. Estas vainas 8, 9 están dispuestas en el depósito 2, de forma inclinada o vertical, normalmente la vaina 8 de forma inclinada en el interior del depósito 2 en contacto con el agua; y normalmente la vaina 9 lateralmente en la pared de dicho depósito 2, por dentro en contacto con el agua, o por fuera en contacto con la pared. Con el objeto de poder identificar los datos constructivos del acumulador 1 como son los datos de la duración de tiempo P de los ciclos de aprendizaje CA y de regulación CR, los intervalos Ii en que está dividido el 25 tiempo P con la duración de tiempo ti de dichos intervalos Ii, la velocidad de calentamiento K del agua disponible mezclada, el volumen de agua mezclada de seguridad Vseg, y la cantidad de agua mezclada límite Vlim, tanto en una posición vertical como en una posición horizontal de dicho acumulador 1, se incorpora a una sonda 17 del dispositivo 10 del acumulador 1, un elemento identificativo 18 que recoge los datos constructivos. Este elemento identificativo 18 puede ser una resistencia identificadora, que en el ejemplo de realización mostrado en las Fig. 6 y 7, 30 está montado en la sonda correspondiente a los sensores de temperatura T3 y T4. Este elemento identificativo 18 envía unas señales de identificación 19 a la unidad de control y proceso CPU, cada vez que el acumulador 1 se pone en marcha. De esta forma no se requiere ningún ajuste ni introducción de parámetros por parte del fabricante y/o del instalador del acumulador 1, pues los datos se cargan automáticamente.

35

El dispositivo 10 del acumulador 1 puede incorporar un detector de posición integrado, de tipo “tilt” (no mostrado en las figuras), que permite detectar cuando dicho acumulador 1 se encuentra en posición vertical o en posición horizontal. Dicho detector de posición envía unas señales de posición a la unidad de control y proceso CPU cuando el acumulador 1 se pone en marcha, y cuando se cambia de posición. De esta forma el acumulador 1 siempre conoce la posición en la que se encuentra, y utiliza los datos constructivos correspondientes a cada posición vertical 40 u horizontal, para el cálculo de la cantidad disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X.

Aunque en el ejemplo de realización del acumulador 1 hasta ahora descrito, el número de sensores de temperatura 3 es de cuatro, el dispositivo 10 del acumulador 1 se puede utilizar con al menos dos sensores de temperatura 3. De esta forma el cálculo de la cantidad disponible de agua mezclada Vx se simplifica, y se reducen los costes. 45

Claims

REIVINDICACIONES

1.- Método para la regulación de un acumulador de agua caliente alimentado con agua fría, que comprende un ciclo de aprendizaje (CA) con una duración de tiempo (P) que se repite periódicamente, adquiriendo en cada ciclo de aprendizaje (CA) una información sobre las extracciones de agua Vext de agua mezclada Vx realizadas que definen 5 un perfil de extracciones, y un ciclo de regulación (CR), a continuación de cada ciclo de aprendizaje (CA), con la misma duración de tiempo (P) y en donde se espera una repetición sustancial del perfil de extracciones del ciclo de aprendizaje (CA) anterior, determinando en cada ciclo de regulación (CR) unos valores de consigna del acumulador (1) que aseguren la respuesta al perfil de extracciones esperadas, caracterizado porque los valores de consigna determinados en cada ciclo de regulación (CR) son valores Vconsigna de cantidad disponible de agua mezclada Vx 10 a una temperatura deseada X.
2.- Método según la reivindicación 1, en donde se define una cantidad de agua mezclada Vx de seguridad Vseg.
3.- Método según las reivindicación 2, en donde el tiempo (P) de cada ciclo se divide en n intervalos Ii con una 15 duración de tiempo ti, definiéndose en cada intervalo Ii un tiempo de inicio tii y un tiempo de finalización tfi, agrupándose en cada intervalo Ii todas las extracciones de agua Vext realizadas en una única extracción total Vexti.
4.- Método según la reivindicación 3, en donde la extracción total Vexti de cada intervalo Ii se determina en función de la cantidad de agua mezclada Vxi en el tiempo tfi registrada en dicho intervalo Ii, la cantidad de agua mezclada 20 Vxi-1 en el tiempo tfi-1 registrada en el intervalo anterior Ii-1, la velocidad de calentamiento K del agua mezclada Vx, y el tiempo de calentamiento Tci que es el tiempo de activación de un elemento generador de calor (HE) del acumulador (1) que calienta el agua del interior del depósito (2) durante el intervalo (Ii), a través de la fórmula:

Vexti = (Vxi-1 – Vxi) + K*Tci 25
5.- Método según la reivindicación 4, en donde la velocidad de calentamiento K es un parámetro de valor constante obtenido experimentalmente y diferente para cada tipo de acumulador de agua caliente, dependiendo dicho valor de la capacidad total CT del depósito (2) del acumulador (1) y de la potencia del elemento generador de calor (HE) de dicho acumulador (1), definiendo la velocidad de calentamiento K el tiempo necesario de calentamiento Tc para 30 incrementar una determinada cantidad de agua mezclada Vx, a través de la fórmula:

K = Vx/Tc
6.- Método según las reivindicaciones 4 o 5, en donde se determina una duración del calentamiento Dci del agua 35 mezclada Vx para tener dispuesta la extracción total Vexti esperada en el intervalo Ii, a través de la fórmula:

Dci = Vexti / K

de forma que la extracción total Vexti del intervalo Ii esté dispuesta para su utilización en el tiempo de finalización tfi-1 40 del intervalo anterior Ii-1, poniendo en funcionamiento el elemento generador de calor (HE) durante la duración del calentamiento Dci.
7.- Método según la reivindicación 6, en donde cada vez que finaliza un intervalo Ii, se calcula el número de intervalos n, como valor entero más bajo mayor que cero, que cumple la condición expresada por la fórmula: 45

y se actualiza el valor de todas las consignas Vconsignai-j de los intervalos comprendidos entre Ii-1 e Ii-n, ,para unos valores de j

50

1 ≤ j ≤ n

en función del volumen de seguridad Vseg, y de la extracción total Vexti de cada intervalo Ii, a través de la fórmula:

Vconsigna i-j = Vseg + 55
8.- Método según la reivindicación 7, en donde se define una cantidad de agua mezclada Vx límite Vlim por razones de seguridad, determinándose dicha cantidad de agua mezclada límite Vlim para una temperatura media máxima Tmmax del agua del depósito (2), siendo esta temperatura media máxima Tmmax preferentemente de 75ªC.

60
9.- Método según la reivindicación 8, en donde la duración de tiempo (P) de los ciclos de aprendizaje (CA) y de regulación (CR), los intervalos Ii en que está dividido el tiempo (P) con la duración de tiempo ti de los intervalos Ii, la

velocidad de calentamiento K del agua mezclada Vx, el volumen de agua mezclada Vx de seguridad Vseg, y la cantidad de agua mezclada límite Vlim, son datos establecidos en la construcción del acumulador (1) y se inician automáticamente con la puesta en marcha del acumulador (1), y en donde el cálculo de la cantidad disponible de agua mezclada Vx a una temperatura deseada X, y los valores de las extracciones totales Vexti y los valores de consigna Vconsignai de cada intervalo Ii se actualizan automáticamente cada vez que se realizan extracciones de 5 agua caliente, se producen cambios en el perfil de temperaturas del agua del depósito (2), o se cambia la temperatura deseada del agua X.
10.- Método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, en donde el volumen de seguridad Vseg se determina a través de la fórmula: 10

Vseg = m * CT

siendo m un número racional, preferentemente 12 /10.

15
11.- Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la cantidad disponible de agua mezclada Vx se determina en función de la temperatura del agua fría de entrada Tf, el volumen de agua Vu del depósito (2) del acumulador (1) que se encuentra a una temperatura igual o superior a la temperatura deseada X, y la temperatura media Tm de dicho volumen Vu, a través de la fórmula:

20
12.- Método según la reivindicación anterior, en donde se determina un perfil de temperaturas (7) a lo largo de una longitud (L) del depósito (2) del acumulador de agua caliente (1), midiendo la temperatura del agua en una pluralidad de alturas (Hi), respecto de un extremo (4) de dicho depósito (2), mediante sensores de temperatura (3), y obteniendo la temperatura para el resto de alturas mediante interpolación o extrapolación a partir de las 25 temperaturas (Ti) medidas en dichas alturas (Hi), estableciendo una relación entre el perfil de temperaturas (7) y la longitud (L) del depósito (2), localizando la temperatura deseada X en el perfil de temperaturas (7), y determinando la posición (H) de la temperatura deseada X en la longitud (L) del depósito (2) respecto del extremo (4), obteniendo el volumen de agua Vu a través de la fórmula:

30

siendo CT la capacidad total del depósito (2), y siendo CX la capacidad del depósito (2) a una temperatura inferior a la temperatura deseada X.
13.- Método según la reivindicación anterior, en donde la temperatura media Tm del volumen Vu se determina a 35 través de la fórmula:

siendo T(C) el perfil de temperaturas (7) en función de la capacidad del depósito (2)

40
14.- Método según las reivindicaciones 12 o 13, en donde la temperatura del agua fría de entrada Tf tiene un valor inicial Tfi que se actualiza con el valor de la temperatura del agua indicada por el sensor de temperatura (3) más cercano al extremo (4) del depósito (2), cuando se realizan extracciones de agua caliente del acumulador (1) que producen un desplazamiento de la posición (H) de la temperatura deseada X, a una posición de valor igual o superior a la posición (H) del siguiente sensor de temperatura (3) en la longitud del depósito (2) respecto del extremo 45 (4).