ES2475992A1

ES2475992A1 - Sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de un intercambiador de calor

Info

Publication number: ES2475992A1
Application number: ES201330026A
Authority: ES
Inventors: Javier José FERNÁNDEZ VELÁZQUEZ
Original assignee: INGESOL CANARIAS S L N E; INGESOL CANARIAS SLNE
Current assignee: INGESOL CANARIAS S L N E; INGESOL CANARIAS SLNE
Priority date: 2013-01-11
Filing date: 2013-01-11
Publication date: 2014-07-11
Anticipated expiration: 2033-01-11
Also published as: ES2475992B1

Abstract

Sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de un intercambiador de calor, que presenta unos captadores solares (1) que transfieren calor al agua que circula por un circuito primario (9), el cual se introduce en el interior de un depósito acumulador (8), transfiriendo calor al agua almacenada en dicho depósito acumulador (8), y un circuito secundario (10), por cuyo interior circula agua para el consumo. El circuito secundario (10) está introducido en el depósito acumulador (8), transfiriéndose calor del agua de dicho depósito acumulador (8) al agua para el consumo del circuito secundario (10). El depósito acumulador (8) está cerrado y aislado del exterior, y el circuito secundario (10) no se mezcla con el agua almacenada en el depósito acumulador (8).

Description

Campo de la invención La presente invención pertenece al campo técnico de las energías renovables, concretamente a los depósitos acumuladores utilizados en los sistemas de captación de energía solar para el calentamiento del agua. La invención se refiere en particular a un sistema para la obtención de agua caliente para el consumo en el que se transfiere el calor de un circuito primario calentado por energía solar a un depósito acumulador, y de éste a su vez a un circuito secundario por el que circula agua para el consumo, tanto doméstico como industrial.

Antecedentes de la invención La obtención de agua caliente (AC) por medio de la captación de la radiación solar es un sector técnico en continuo crecimiento que busca mejorar su eficiencia, pudiendo reemplazar a los sistemas de obtención de agua caliente a través de resistencias eléctricas

o por medio de la combustión de derivados del petróleo, contribuyendo a un menor uso de éstos, responsables del efecto invernadero.

En la actualidad son conocidos depósitos acumuladores, como el descrito en el documento ES8202632, donde el circuito de agua secundario se localiza dentro de un depósito interior que está rodeado por una camisa que transporta el agua a altas temperaturas del circuito primario, procedente de los captadores solares, produciéndose así un intercambio de calor agua-agua, desde el circuito primario al secundario, para ser empleada, ésta última, como agua caliente sanitaria (ACS), climatización de piscinas u otras aplicaciones.

Asimismo existen depósitos donde el circuito secundario incorpora un serpentín en su interior, como se puede observar en el documento ES8200948, en los que el circuito primario circula en el interior del depósito a través de un conducto, normalmente en forma de serpentín, transfiriendo la energía calorífica a la masa de agua que alberga el depósito proveniente de la red suministradora para luego ser empleada como AC.

A su vez, se han descrito sistemas en los documentos ES0270563 y ES2260965, donde un

depósito a presión atmosférica forma parte del sistema primario, dentro del cual se dispone

el intercambiador o serpentín del circuito secundario, por el que circula el agua de la red suministradora que es calentada instantáneamente a su paso.

Estos tipos de depósito presentan numerosos inconvenientes: En primer lugar, los costes de fabricación son elevados, ya que han de ser vitrificados o protegidos mediante recubrimientos especiales para prevenir la corrosión debido a que el agua del circuito secundario o de consumo, trae consigo oxígeno y numerosas sales disueltas. Igualmente suelen incorporar un ánodo de sacrificio que protege las zonas que no han sido cubiertas por el vitrificado de forma efectiva. Este ánodo ha de ser reemplazado periódicamente, obligando a un mantenimiento del equipo.

Además, el espesor de la chapa del circuito secundario ha de ser suficiente para soportar las presiones de la red de distribución de agua lo que conduce a depósitos pesados, (alrededor de 85 Kg los depósitos de 150 l y en torno a 130 Kg los de 300 l de capacidad), y de elevado coste.

Otro inconveniente es que los depósitos han de ser limpiados periódicamente por la acumulación de limos en su interior y la aparición de incrustaciones, lo que se traduce en coste de mantenimiento.

Asimismo, la resistencia de calentamiento auxiliar, cuando la incorporan los depósitos, sufre los efectos de la corrosión, lo que conduce a fallos frecuentes con las consiguientes interrupciones intempestivas del suministro eléctrico local. Además, las resistencias son muy proclives a formar incrustaciones sobre ellas impidiendo la transferencia de calor y acelerando su deterioro.

Adicionalmente, las temperaturas de los depósitos convencionales están limitadas por la capacidad de los recubrimientos sintéticos o, en el caso de los vitrificados, debido a la aparición de desprendimientos que se producen por el desigual coeficiente de dilatación entre la chapa y la capa vítrea.

Se debe añadir que los captadores solares conectados al circuito primario han de ser protegidos frente a las heladas incorporando un anticongelante que se mezcla en determinada proporción según el nivel inferior de temperatura que ocasionalmente pudiera alcanzarse. El gasto en anticongelante es por tanto, proporcional al volumen total de este

circuito que según los casos puede llegar a ser considerable.

Era por tanto deseable un sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de intercambiadores de calor de forma eficiente, que evite todos estos inconvenientes.

Descripción de la invención La presente invención resuelve los problemas existentes en el estado de la técnica mediante un sistema interacumulador para la obtención de agua caliente. En los sistemas solares, los captadores transfieren calor al agua que circula por un circuito primario que está introducido al menos en parte en el interior del depósito acumulador y transfiere calor al agua almacenada en éste.

El sistema presenta además un circuito secundario, por cuyo interior circula agua para el consumo, y está igualmente introducido al menos en parte en el depósito acumulador, de forma tal que se transfiere calor del agua del depósito acumulador al agua para el consumo del circuito secundario.

Por tanto, la función del depósito acumulador es almacenar el calor recibido del circuito primario para transferirlo al circuito secundario o de consumo, de forma instantánea, según va circulando el agua a su través. Además, al estar el depósito acumulador cerrado y aislado del exterior, no permite la entrada de oxígeno, por lo que se evita la corrosión de éste, y se hace innecesario aplicar un tratamiento preventivo contra la corrosión.

Igualmente, la acumulación ya no está sometida a la presión de la red de suministro para el consumo, por lo que puede reducirse el espesor de la pared del depósito, resultando éste mucho más ligero.

Todo esto hace que aumente la esperanza de vida del depósito acumulador, no siendo necesario el vitrificado, y abaratándose su fabricación y mantenimiento considerablemente. En zonas con climas más cálidos, donde no es necesario el uso de un anticongelante que proteja los captadores solares contra la congelación, el circuito primario estará integrado junto con la acumulación en un único circuito primario ya que se elimina el conducto que separa físicamente los fluidos. Por el contrario, de acuerdo con una realización alternativa de la invención, el circuito primario puede ser aislado y de esta forma no existirá contacto ni mezcla del agua que circula por su interior con el agua almacenada en el depósito acumulador. Esta realización proporciona una gran ventaja en países de clima frío en los que es necesario el uso de anticongelante, y es que, en este caso sólo habrá que utilizar la cantidad de anticongelante necesaria para proteger el escaso volumen del circuito primario, y no el del elevado volumen de la mezcla del circuito primario con el depósito acumulador.

Breve descripción de los dibujos A continuación, para facilitar la comprensión de la invención, a modo ilustrativo pero no limitativo se describirá una realización de la invención que hace referencia a una única figura. La figura 1 es una vista esquemática de una realización del sistema interacumulador objeto de la presente invención.

En estas figuras se hace referencia a un conjunto de elementos que son:

1.: captadores solares

2.: entrada del circuito primario al depósito acumulador

3.: tramo intermedio del circuito primario

4.: salida del circuito primario del depósito acumulador

5.: entrada del circuito secundario al depósito acumulador

6.: tramo intermedio del circuito secundario

7.: salida del circuito secundario del depósito acumulador

8.: depósito acumulador

9.: circuito primario

10.: circuito secundario

Descripción detallada de la invención El objeto de la presente invención es un sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de un intercambiador de calor. Tal y como se puede apreciar en la figura 1, el sistema interacumulador tiene unos captadores solares 1, mediante los cuales se transfiere calor al agua que circula por un circuito primario 9. El circuito primario 9 está introducido al menos en parte en el interior de un depósito acumulador 8, de forma tal que se produce una transferencia de calor del circuito primario 9 al agua almacenada en el depósito acumulador 8. Este circuito primario 9 tiene, por tanto, al menos una entrada 2 al depósito acumulador 8 y una salida 4 del depósito acumulador 8.

Adicionalmente, el sistema presenta un circuito secundario 10, por cuyo interior circula agua para el consumo. Este circuito secundario se introduce igualmente al menos en parte en el depósito acumulador 8, de forma tal que se transfiere calor del agua almacenada en el depósito acumulador 8 al agua para el consumo del circuito secundario 10. Este circuito secundario 10 tiene, por tanto, al menos una entrada 5 al depósito acumulador 8, un tramo intermedio 6, o serpentín, y una salida 7 del depósito acumulador 8.

El depósito acumulador 8 está cerrado y aislado del exterior, y no existe contacto ni mezcla del agua para el consumo que circula por el circuito secundario 10 con el agua almacenada en el depósito acumulador 8.

De acuerdo con una realización particular de la invención, mostrada en la figura 1, el circuito primario 9 está aislado de tal forma que no existe contacto ni mezcla del agua que circula por su interior con el agua almacenada en el depósito acumulador 8. En este caso, el agua circulará por la entrada 2 del circuito primario 9, pasará en el tramo del depósito acumulador 8 por el interior del tramo intermedio 3 para salir por la salida 4 de dicho circuito primario 9. Preferentemente, el circuito primario 9 y el depósito acumulador 8 están sometidos a presiones inferiores a 2,5 bares.

Así, tal y como se puede apreciar en la figura 1, la obtención de agua caliente comienza en la captación de la energía calorífica solar en los captadores solares 1, donde, por efecto termosifónico, el agua del circuito primario 9 sube hasta su punto más alto y se dirige a la entrada 2 al depósito acumulador 8. El circuito primario 9 cerrado transfiere el calor al depósito acumulador 8, también cerrado mediante su tramo intermedio 3, que atraviesa longitudinalmente desde la parte superior (altas temperaturas) a la inferior (bajas temperaturas) para salir por la salida 4 del circuito primario 9 y retornar a la zona de los captadores solares 1. En el interior del depósito acumulador 8 se sitúa el tramo intermedio 6,

o serpentín, del circuito secundario 10. En el tramo intermedio 6 entra el agua fría para el consumo, que proviene de la entrada 5 del circuito secundario 10, y sale caliente por la salida 7 del circuito secundario, como consecuencia del intercambio de calor del depósito acumulador 8 al tramo intermedio 6.

Una vez descrita de forma clara la invención, se hace constar que las realizaciones particulares anteriormente descritas son susceptibles de modificaciones de detalle siempre que no alteren el principio fundamental y la esencia de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de un intercambiador de calor, que comprende -unos captadores solares (1) que transfieren calor al agua que circula por un -circuito primario (9), el cual está introducido al menos en parte en el interior de -un depósito acumulador (8), transfiriendo calor al agua almacenada en dicho depósito acumulador (8), -y un circuito secundario (10), por cuyo interior circula agua para el consumo, estando dicho circuito secundario (10) introducido al menos en parte en el depósito acumulador (8), transfiriéndose calor del agua de dicho depósito acumulador (8) al agua para el consumo del circuito secundario (10), el sistema interacumulador caracterizado por que -el depósito acumulador (8) está cerrado y aislado del exterior, -y por que no existe contacto del agua para el consumo que circula por el circuito secundario (10) con el agua almacenada en el depósito acumulador (8).
2.

Sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de un intercambiador de calor, según la reivindicación 1, caracterizado por que el circuito primario

(9) está aislado y no existe contacto del agua que circula por su interior con el agua almacenada en el depósito acumulador (8).
3. Sistema interacumulador para la obtención de agua caliente por medio de un intercambiador de calor, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el circuito primario (9) y el depósito acumulador (8) están sometidos a presiones inferiores a 2,5 bares.