ES2587600T3

ES2587600T3 - Dispositivo de calentamiento de agua

Info

Publication number: ES2587600T3
Application number: ES09773788.6T
Authority: ES
Inventors: Peter Jan Cool
Original assignee: Intergas Heating Assets BV
Current assignee: Intergas Heating Assets BV
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2009-07-02
Publication date: 2016-10-25
Anticipated expiration: 2029-07-02
Also published as: US8757103B2; RU2011103730A; EP2318772B1; UA105008C2; RU2516041C2; PL2318772T3; KR101581486B1; KR20110022049A; PT2318772T; EP2318772A1; CA2729538A1; JP5679968B2; JP2011526996A; CA2729538C; US20110108253A1; NL1035654C2; WO2010002255A1

Abstract

Un dispositivo de calentamiento de agua destinado a calentar agua, que comprende: o un quemador o grupo de quemadores (12) para generar calor; o un intercambiador de calor (10 ) para absorber el calor generado por el quemador o grupo de quemadores (12), en el cual el intercambiador de calor (10) es de material conductor del calor y comprende unas aletas (20) configuradas para guiar un fluido en una dirección de flujo desde el quemador o grupo de quemadores (12) dispuestos cerca del intercambiador de calor, en un extremo del mismo, hacia un extremo opuesto, por donde los gases de combustión (R) abandonan el intercambiador de calor (10), en el que las aletas (20) transfieren calor entre el fluido y el intercambiador de calor (10), en el cual el intercambiador de calor (10) comprende, adicionalmente, un primer conducto (16) para guiar un segundo fluido, de tal manera que el dispositivo de calentamiento de agua comprende, adicionalmente: o medios de conexión para suministro, los cuales están conectados al lado de suministro de del conducto (16, 18) para el vertido de fluido dentro del intercambiador de calor, y que pueden ser conectados a un conducto de suministro para agua; y o medios de conexión para descarga, los cuales están conectados al lado de descarga del conducto (16, 18) para el vertido de fluido dentro del intercambiador de calor, y que pueden ser conectados a un conducto de descarga para el agua calentada, caracterizado por que o el intercambiador de calor está fabricado de una sola pieza, o el conducto se ha realizado practicando un rebaje en la pieza única de material conductor del calor del intercambiador de calor (10), o entre las aletas (20) se han proporcionado unas aletas transversales (24) integralmente formadas de la misma pieza única de material conductor del calor que el intercambiador de calor (10), y de manera que dichas aletas transversales (24) se extienden en una dirección sustancialmente transversal a las aletas (20), a lo largo de una distancia que es menor que la distancia entre las aletas (20), y en una dirección sustancialmente transversal a la dirección de flujo del fluido, de tal manera que las aletas transversales (24) se han dispuesto de forma alterna cerca de, o en, aletas (20) mutuamente adyacentes, en una configuración destinada a definir un recorrido tortuoso correspondiente a la dirección del flujo entre las aletas (20), de tal modo que la dirección lateral se extiende de forma sustancialmente perpendicular a las aletas (20).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo de calentamiento de agua

La presente invencion se refiere a un dispositivo de calentamiento de agua que comprende un intercambiador de calor, el cual se fabrica a partir de una sola pieza de material conductor del calor, que comprende aletas para guiar un fluido y para transferir calor entre el fluido y el intercambiador de calor.

Se conoce por el documento GB 499.641 un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con la tecnica anterior y que comprende todas las caractensticas del preambulo de la reivindicacion 1.

La presente invencion tambien se refiere a un evaporador de ciclo combinado para el calentamiento de agua corriente y de agua de calefaccion central.

La presente invencion tambien se refiere a un metodo para fabricar un dispositivo de calentamiento de agua que comprende un intercambiador de calor.

Los intercambiadores de calor se aplican en numerosos dispositivos de enfriamiento y de calentamiento. Dispositivos de calentamiento conocidos son, por ejemplo, un evaporador para calentar el agua de calefaccion central (agua de CH -“central heating”-) de una instalacion de calefaccion central (instalacion de CH), y un calentador del tipo de geiser o evaporador para el calentamiento de agua corriente.

Por razones de ahorro de espacio, resulta ventajoso aplicar un dispositivo de ciclo combinado para calentar tanto el agua para la instalacion de CH como el agua corriente, en la forma de un denominado evaporador de ciclo combinado. Debido a que tan solo se necesita un unico generador de calor, tal como un quemador, se ahorra espacio. Ademas, la omision del segundo quemador resulta ventajosa por lo que respecta a los costes.

Una mejora adicional es la fabricacion del intercambiador de calor de una sola pieza, con lo que la fabricacion requiere un numero menor de etapas.

Tambien se puede hacer un intercambiador de calor mas compacto si se incrementa la transferencia de calor, por lo que puede bastar un intercambiador de calor mas pequeno. Se conoce la practica de incrementar el intercambio de calor en intercambiadores de calor aumentando la superficie de contacto de los intercambiadores de calor, al dotarlos de aletas.

A pesar de las mejoras antes referidas, sigue existiendo la necesidad de hacer los dispositivos de calentamiento mas compactos y, ademas de ello, de mantener el dispositivo tan simple como sea posible por razones economicas y tecnicas. La presente invencion tiene, por lo tanto, como proposito proporcionar un dispositivo de calentamiento de agua que sea mas compacto que los dispositivos de la tecnica anterior, y ello sin hacer el dispositivo mucho mas complejo.

La presente invencion alcanza este proposito al proporcionar un dispositivo de calentamiento de agua que comprende un intercambiador de calor que se fabrica de una sola pieza de material conductor del calor, el cual comprende aletas para guiar un fluido y para transferir calor entre el fluido y el intercambiador de calor, de tal manera que entre las aletas se han proporcionado aletas transversales que se extienden en una direccion sustancialmente transversal con respecto a las aletas, a lo largo de una distancia que es menor que la distancia entre las aletas, y en una direccion sustancialmente transversal a la direccion de flujo del fluido, de tal manera que las aletas transversales se han dispuesto alternativamente cerca de, o en, aletas mutuamente adyacentes, a fin de hacer que un fluido que fluye entre las aletas siga un recorrido tortuoso entre las aletas, de tal modo que la direccion lateral se extiende de forma sustancialmente perpendicular a las aletas.

El intercambiador de calor se fabrica de una sola pieza de metal, por ejemplo, aluminio. Aplicando una tecnica de colada, este intercambiador de calor puede fabricarse, por tanto, de una manera simple.

Cuando se aplica semejante intercambiador de calor, las aletas del intercambiador de calor resultan altamente adecuadas para colocarse en el seno del flujo de un fluido. En ese caso, las aletas son colocadas de manera tal, que el eje longitudinal de las aletas se extiende segun la direccion de flujo del fluido. La superficie de contacto ente el fluido y el intercambiador de calor se ve, por tanto, aumentada, como lo es la transferencia de calor entre el fluido y el intercambiador de calor.

Las aletas transversales dispuestas en las aletas garantizan, entonces, que el camino recorrido por el fluido entre las aletas se alarga. Ademas, el paso a traves de las aletas se hace mas pequeno, de lo que resulta una velocidad de flujo mas alta del fluido entre las aletas. Los efectos del camino mas largo recorrido por el fluido entre las aletas y de la velocidad de flujo aumentada como consecuencia del paso mas pequeno, se cancelan en gran medida entre sf. Sorprendentemente, el grado de intercambio de calor entre el fluido y el intercambiador de calor se ve mas fuertemente afectado por el aumento de la velocidad de flujo que por la modificacion de la superficie de contacto disponible para el intercambio de calor. Se ha encontrado, por lo tanto, mas ventajoso que, al tiempo que se deja sin modificar el tamano global del intercambiador de calor, se coloquen las aletas mas alejadas y, con ello, se reduzca la

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superficie de contacto al objeto de disponer aletas transversales, las cuales provocan una velocidad de flujo mas elevada.

En una realizacion adicional ventajosa, se encuentra que el efecto de intercambio de calor se aumenta aun mas incrementando la velocidad de flujo del fluido en comparacion con la situacion sin aletas transversales. Resulta ventajoso mejorar la velocidad de flujo utilizando un ventilador. A pesar de un tiempo de permanencia mas corto del fluido entre las aletas, se intercambia mas calor a una velocidad de flujo elevada del fluido en el caso de que las aletas se hayan provisto de aletas transversales, si se compara con un intercambiador de calor carente de aletas transversales pero con una superficie de intercambio de calor mas o menos igual.

En aun otra realizacion, las aletas transversales se extienden aguas abajo a lo largo de una parte mas grande de la distancia existente entre dos aletas adyacentes entre sf, que aguas arriba. Aguas abajo, el fluido se ha enfriado adicionalmente, de manera que el fluido ocupa un volumen menor, por lo que la velocidad de flujo, y, por tanto, la transferencia de calor, se reduciran. Al reducirse el tamano de la abertura de paso aguas abajo al hacer que las aletas transversales se extiendan adicionalmente, es posible compensar este efecto, y la velocidad de flujo mas alta, y, por tanto, la transferencia de calor mas elevada, se mantienen.

El intercambiador de calor de acuerdo con la invencion comprende, adicionalmente, un primer conducto para guiar un segundo fluido, conducto que se realiza practicando un rebaje en la pieza unica de material conductor de calor del intercambiador de calor. El segundo conducto resulta altamente adecuado para enfriar y calentar, respectivamente, el segundo fluido.

El calor procedente del primer fluido, que discurre a lo largo de las aletas del intercambiador de calor, es transferido sobre todo a traves de las aletas, al intercambiador de calor. Las aletas transversales dispuestas cerca de las aletas son las responsables de un mayor intercambio de calor entre el fluido y el intercambiador de calor, a fin de permitir la transferencia de la mayor cantidad de calor posible al intercambiador de calor por unidad de volumen de fluido. El intercambiador de calor, a su vez, transferira el calor al segundo fluido, contenido en el conducto. Se realiza, con ello, una transferencia indirecta de calor desde el primer fluido al segundo fluido de una manera eficiente.

En una realizacion adicional ventajosa, las aletas transversales se disponen en las aletas de un modo tal, que existe un contacto termico suficiente entre las aletas y las aletas transversales. Esto tiene el efecto adicional de que las aletas transversales contribuyen a agrandar la superficie de contacto entre el intercambiador de calor y el primer fluido.

Las aletas transversales se extienden en una direccion sustancialmente transversal con respecto a las aletas.

En aun otra realizacion, el intercambiador de calor comprende, adicionalmente, un segundo conducto para guiar un tercer fluido, conducto que se ha realizado practicando un rebaje en la pieza unica del material conductor de calor del intercambiador de calor. La ventaja del segundo conducto es que puede tener lugar un intercambio de calor entre tres fluidos. Una realizacion mas espedfica en la que esto se aplica de manera ventajosa es el evaporador de ciclo combinado a que se hace referencia mas adelante en esta memoria, para calentar tanto agua de CH como agua corriente.

En diferentes realizaciones, los primer y segundo conductos del intercambiador de calor adoptan diferentes formas. Los conductos definen, preferiblemente, el camino mas largo posible a traves del intercambiador de calor, al objeto de realizar el tiempo de permanencia mas largo posible. Se obtiene, con ello, un mejor intercambio de calor. A fin de obtener un intercambiador de calor compacto, resulta ventajoso materializar el conducto, no como un unico paso recto a traves del intercambiador de calor, sino como una pluralidad de pasos rectos conectados entre sf por curvas o, alternativamente, como un unico paso curvo. Las curvas pueden disponerse, de manera adicional, dentro del propio intercambiador de calor, si bien, por razones de ingeniena de fabricacion, es normalmente mas simple realizar una pluralidad de pasos rectos que se conectan entre sf por fuera del intercambiador de calor, por piezas de tubena conformadas en curva.

En una realizacion preferida, el conducto comprende una grna hueca de un segundo material conductor del calor, de manera que dicha grna hueca esta encerrada con un ajuste sustancialmente mtimo por el intercambiador de calor. Tal realizacion puede, por ejemplo, ser fabricada haciendo uso de una tubena como grna hueca. El intercambiador de calor es entonces, por ejemplo, colado en torno a al menos una parte de la tubena, al colocar la tubena en un molde, tras lo cual el intercambiador de calor se forma llenando el molde con, por ejemplo, un metal fundido a una temperatura que es mas baja que el punto de fusion de la tubena. De esta manera, resulta tambien mas facil hacer que las posibles curvas del conducto se extiendan por el interior del intercambiador de calor.

En una realizacion especifica, se proporciona un intercambiador de calor en el cual las aletas transversales se extienden dentro del espacio existente entre las aletas considerablemente hasta menos de la mitad de la distancia entre dos aletas adyacentes entre sf.

En una realizacion alternativa, se proporciona un intercambiador de calor en el cual las aletas transversales se extienden hasta una posicion a mitad de camino entre aletas adyacentes, en el espacio comprendido entre las aletas.

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A fin de crear la mayor superficie de contacto posible para el intercambio de calor, el intercambiador de calor debe dotarse del numero mas grande posible de aletas. Para un tamano dado del intercambiador de calor, el incremento del numero de aletas tendra, sin embargo, como resultado que las aletas se colocan mas cerca unas de otras, por lo que el paso entre las aletas se hace cada vez mas estrecho. Si el paso entre las aletas se hace demasiado estrecho, el flujo al traves del fluido entre las aletas se ve afectado adversamente. En particular en situaciones en las que el fluido es una mezcla de gas con contenido de vapor, tal como, por ejemplo, gases de combustion, la condensacion entre las aletas en el caso de un paso demasiado estrecho entre las aletas impedira el flujo al traves del fluido. Ademas, la tecnica que se escoja para la fabricacion del intercambiador de calor con aletas tambien impone un lfmite en la distancia entre las aletas. La disposicion de aletas transversales entre las aletas refuerza adicionalmente este efecto. Para un diseno dado, se requiere, por tanto, una distancia minima entre las aletas con el fin de seguir garantizando un buen flujo al traves del fluido. La presencia de las aletas transversales aumenta esta distancia minima. Cuanto mas se extiendan las aletas transversales en la direccion transversal a las aletas, mas se incrementa tambien esta distancia minima. Esta distancia en la que se extienden las aletas se ve, por tanto, limitada tambien por razones practicas. El presente Solicitante ha establecido mediante ensayos que la distancia minima entre las aletas, menos la distancia en la que se extienden las aletas transversales, asciende a 3 mm. En este caso, se encontro que la tecnica de moldeo por inyeccion escogida era el factor limitante. Con una distancia menor, el flujo al traves del fluido entre las aletas se vera tambien, sin embargo, afectado adversamente en un momento dado.

De acuerdo con la invencion, se proporciona un dispositivo de calentamiento de agua, destinado a calentar agua, que comprende: un elemento de calentamiento para generar calor; un intercambiador de calor para absorber el calor generado por el elemento de calentamiento; medios de conexion para suministro, los cuales estan conectados al lado de suministro del conducto para el vertido de fluido dentro del intercambiador de calor, y que pueden conectarse a un conducto de suministro para el agua; y medios de conexion para descarga, que son conectados al lado de descarga del conducto para el vertido de fluido dentro del intercambiador de calor, y que pueden conectarse a un conducto de descarga para el agua calentada. El elemento de calentamiento comprende un quemador que quema gas. Los gases de combustion calientes son guiados a lo largo del intercambiador de calor y, en particular, entre las aletas, por lo que los gases de combustion calientes ceden calor a las aletas y, de esta forma, al intercambiador de calor. Una fuente de suministro de agua que esta conectada a los medios de conexion para suministro, suministra agua al conducto del interior del intercambiador de calor. El calor procedente del intercambiador de calor calienta el agua del conducto. El agua calentada abandona entonces el conducto situado dentro del intercambiador de calor a traves de un elemento de descarga conectado a los medios de conexion para descarga.

En una realizacion mas espedfica, el dispositivo de calentamiento de agua comprende un calentador de agua caliente para agua corriente. En otra realizacion, el dispositivo de calentamiento de agua comprende un evaporador de CH para calentar agua de CH para una calefaccion central.

En aun otra realizacion, la invencion proporciona un evaporador de ciclo combinado para el calentamiento de agua corriente y de agua de CH, el cual comprende un dispositivo de calentamiento de agua, de tal manera que el

dispositivo de calentamiento de agua comprende un intercambiador de calor, en el cual se ha proporcionado el

primer conducto para guiar el agua corriente, y el segundo conducto, para guiar el agua de CH. Esta realizacion resulta altamente ventajosa puesto que los evaporadores de ciclo combinado de la tecnica anterior hacen uso, generalmente, de una valvula de tres vfas con el fin de seleccionar si el calor absorbido por el intercambiador de calor se utiliza para calentar agua de CH o para calentar agua corriente. Al dotar el intercambiador de calor de un conducto para el agua de CH asf como para el agua corriente, puede omitirse la valvula de tres vfas y tanto el agua de CH como el agua corriente pueden ser calentadas de forma simultanea.

De acuerdo con un aspecto adicional de la invencion, se proporciona un metodo para fabricar un dispositivo de

calentamiento de agua que comprende un intercambiador de calor, el cual comprende las etapas de: proporcionar un molde para fabricar un intercambiador de calor de una sola pieza de material conductor del calor, de tal manera que el molde comprende, al menos: una abertura para recibir una alimentacion de un conducto para la colada interior, para el proposito de guiar un fluido, y una abertura destinada a recibir una descarga de un conducto para la colada interior, para el proposito de guiar un fluido, y de tal modo que el molde comprende rebajes para la conformacion integral de aletas en el intercambiador de calor, y de forma que los rebajes para las aletas se han provisto, de la misma manera, con rebajes para la conformacion de aletas transversales en, o cerca de, las aletas, de tal manera que las aletas transversales se extienden en una direccion sustancialmente transversal a las aletas, a lo largo de una distancia que es menor que la distancia comprendida entre las aletas, y en una direccion sustancialmente transversal a la direccion de flujo antes mencionada del fluido al que ha de permitfrsele fluir entre las aletas para la conformacion, de tal modo que las aletas transversales se disponen alternativamente cerca de, o en, aletas para una conformacion sustancialmente adyacente, a fin de hacer que un fluido que fluye entre las aletas para la conformacion siga un recorrido tortuoso entre las aletas, de manera que la direccion lateral se extiende de forma sustancialmente perpendicular a las aletas; disponer un conducto para guiar un fluido dentro del molde, de tal modo que la alimentacion del conducto es recibida por la abertura existente en el molde para la alimentacion, y la descarga del conducto es recibida por la abertura existente en el molde para la descarga; disponer un nucleo extrafble y sustancialmente incompresible dentro del conducto para el fluido; llenar el molde con al menos un material conductor del calor o un material que pueda, al menos, ser convertido dentro del molde en un material conductor del calor; tratar el llenado del molde con el fin de obtener un intercambiador de calor de una sola pieza de

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material conductor del calor; extraer el molde del intercambiador de calor; y extraer el nucleo del conducto para el fluido.

Un procedimiento adecuado en el que aplicar este metodo es, por ejemplo, un procedimiento de moldeo por inyeccion para formar un intercambiador de calor de acuerdo con la invencion, en el cual se introduce un metal fundido, tal como, por ejemplo, aluminio, a presion en el interior del molde, con el conducto de, por ejemplo, cobre, dispuesto dentro de el. El metal lfquido se solidifica entonces dentro del molde, por lo que el intercambiador de calor adquiere su forma, de manera que las aletas con aletas transversales son formadas en virtud de la forma del molde.

En otro procedimiento adecuado para este metodo, no se hace uso de moldeo por inyeccion, sino, en lugar de ello, de colada a la presion atmosferica. Resultara evidente para la persona experta que el metodo de acuerdo con la invencion puede ser aplicado en cualquier procedimiento en el que el intercambiador de calor se forme utilizando un molde. Es, por ejemplo, posible contemplar el llenado del molde con un material granulado, tras lo cual el material granulado se lleva, dentro del molde, a una temperatura a la que el material granulado se funde. Se obtiene, una vez mas, tras su enfriamiento y solidificacion, un intercambiador de calor con aletas y aletas transversales que esta fabricado de una sola pieza. Alternativamente, pueden introducirse dos sustancias dentro del molde, las cuales, opcionalmente tras un tratamiento adicional tal como, por ejemplo, un tratamiento termico, entran en reaccion la una con la otra, con lo que se obtiene un dispositivo de tratamiento de agua que comprende un intercambiador de calor, de acuerdo con la invencion.

Realizaciones y ventajas adicionales de la presente invencion se proporcionan en lo que sigue de esta memoria con referencia a las figuras que se acompanan, en las cuales:

La Figura 1 muestra una vista axonometrica de un intercambiador de calor del dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con la presente invencion, provisto de conductos de suministro y de descarga para agua de CH y agua corriente;

La Figura 2 muestra una vista axonometrica del intercambiador de calor de la Figura 1, sin conductos externos;

La Figura 3 muestra una vista axonometrica de una aleta «recortada» del intercambiador de calor de la Figura 1; y

Las Figuras 4A-4C muestran representaciones esquematicas de tres configuraciones de las aletas transversales de acuerdo con la invencion.

Un intercambiador de calor 10 (Figura 1) se fabrica de una sola pieza de aluminio. El intercambiador de calor 10 se fabrica por medio de un moldeo por inyeccion.

El intercambiador de calor 10 comprende un cierto numero de aletas 20 (veanse tambien las Figuras 2 y 3). Un quemador o grupo de quemadores 12 se ha dispuesto cerca del intercambiador de calor 10. Los quemadores 12 se han colocado en relacion con las aletas 20 de un modo tal, que los gases de combustion calientes procedentes del quemador 12 fluyen a lo largo de las aletas 20 y el calor es transferido a las 20, con lo que el intercambiador de calor 10 se calienta. Las aletas 20 estan provistas de unas aletas transversales 24 que se extienden perpendicularmente a las aletas 20. Las aletas transversales 24 tambien se extienden perpendicularmente a la direccion de flujo de los gases de combustion. Ademas de aumentar la superficie de contacto entre los gases de combustion y el intercambiador 10, las aletas transversales 24 sirven particularmente para reducir la abertura del paso, por lo que los gases de combustion adquieren una velocidad de flujo mas elevada. Ademas, sirven para alargar el camino que ha de ser recorrido por los gases de combustion dentro del intercambiador de calor 10, por lo que el tiempo de retencion de los gases de combustion entre las aletas 20 tambien aumenta en un pequeno grado, sin tener que incrementar las dimensiones del intercambiador de calor 10. Esta medida tiene el resultado de que se transfiere una mayor cantidad de calor de los gases de combustion al intercambiador de calor 10.

A fin de evitar en la medida de lo posible cualquier posible influencia adversa en el flujo de los gases de combustion en torno a los quemadores 12, las aletas transversales 24 no se disponen en las aletas 20 cerca de los quemadores 12. En otra realizacion, las aletas transversales 24 se disponen, sin embargo, a lo largo de toda la longitud de las aletas 20.

El intercambiador de calor de la realizacion que se muestra tiene dimensiones de aproximadamente 500 mm x 300 mm x 100 mm. La temperatura de los gases de combustion que abandonan (R) el intercambiador de calor 10 es un maximo de 70°C para una temperatura de suministro de agua de 60°C y una temperatura de descarga de agua de 80°C, y con un funcionamiento de calentamiento a plena carga. A modo de comparacion: en un intercambiador de calor similar, sin aletas transversales 24 pero con un area superficial similar para el proposito del intercambio de calor, los gases de combustion tienen una temperatura de 110°C cuando abandonan (R) el intercambiador de calor 10. El intercambiador de calor 10 con las aletas transversales 24 ha absorbido considerablemente mas calor de los gases de combustion. La eficiencia del intercambiador de calor sin aletas transversales es del 96,5% (Hi) a plena carga de CH y para una temperatura del agua de 60°C en la alimentacion (del intercambiador de calor) y de 80°C en la descarga (del intercambiador de calor). El intercambiador de calor con aletas transversales tiene, sin embargo, una eficiencia del 98,0% (Hi). La designacion «Hi» indica que se hace uso del valor calonfico mas bajo del gas natural para la determinacion de la eficiencia.

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El intercambiador de calor 10 es colado en torno a un primer grupo de conductos 16, estando estos conductos 16 hechos de cobre. Estos conductos 16 estan destinados a guiar el agua de CH a traves del intercambiador de calor 10, a fin de calentar el agua de CH. Un segundo grupo de conductos 18 esta destinado al agua corriente. Los conductos 18 del segundo grupo estan tambien hechos de cobre.

Los conductos 16 del primer grupo estan conectados entre sf por fuera del intercambiador de calor 10 utilizando curvas en U, de tal manera que estos conductos forman, conjuntamente, un conducto largo para el agua de CH. Un conducto de suministro (CVk) para el agua de CH esta fijado a un primer conducto 16 para el proposito de guiar hasta el intercambiador de calor el flujo de retorno de agua de CH que llega del sistema de CH de, por ejemplo, una casa. El agua de CH discurre, entonces a traves del primer conducto 16, por una curva en U, hasta un segundo conducto 16 y, de nuevo, por una curva en U, hasta un tercer conducto 16, y asf sucesivamente hasta el conducto final 16, el cual esta conectado a un conducto de descarga (CVw). El agua de CH calentada en el intercambiador de calor 10 es enviada de vuelta al interior del sistema de CH, hasta los radiadores, a traves de este conducto de descarga (CVw). La circulacion del agua de CH es generada de una manera conocida por una bomba incorporada en este circuito.

Los conductos 18 del segundo grupo estan conectados entre sf a traves de curvas en U de una manera similar a los conductos 16 del primer grupo. Se crea, de esta forma, tambien un conducto suficientemente largo para el agua corriente, para el proposito de calentar el agua corriente utilizando el calor absorbido por el intercambiador de calor 10 de los gases de combustion que llegan de los quemadores 12. El agua corriente entre en el primer conducto 18 a traves de un conducto de suministro (TWk), que esta, por ejemplo, conectado a un sistema de abastecimiento de agua publico. El agua corriente es entonces guiada a traves de una curva en U hasta un segundo conducto 18, y asf sucesivamente, hasta que el agua corriente calentada procedente del conducto 18 final abandona el intercambiador de calor y es guiada a traves de un conducto de descarga (TWw) hasta los puntos de toma de, por ejemplo, una casa.

El efecto de las aletas transversales 24 se ve incrementado por el incremento de la extension en la que las aletas transversales 24 se extienden en el espacio situado entre las aletas 20. Comparense las Figuras 4A y 4B, en las que, en la Figura 4A, las aletas transversales 24 se extienden a lo largo de una parte limitada de la distancia entre aletas 20 mutuamente adyacentes. En la Figura 4B, las aletas transversales 24 se extienden adicionalmente, por lo que el camino tortuoso 32 seguido por los gases de combustion define un recorrido mas largo que en la Figura 4A, por lo cual el tiempo de retencion entre aletas 20 se ve incrementado. Si, sin embargo, las aletas transversales 24 se extienden demasiado lejos, el flujo de los gases de combustion se ve obstruido en demasfa.

Resulta tambien ventajoso dotar un intercambiador de calor 10 de unas dimensiones determinadas con el mayor numero de aletas 20 posible, a fin de hacer que la superficie de contacto entre los gases de combustion y el intercambiador de calor 10 (a traves de las aletas 20) sea tan grande como sea posible. Las aletas 20, aqrn, vienen a extenderse mas cerca unas de otras. Si las aletas 20 llegan a extenderse, sin embargo, demasiado cerca unas de otras, el flujo de los gases de combustion entre las aletas 20 se ve, de nuevo, obstruido en demasfa, por lo que el intercambiador de calor transfiere menos calor. Comparese la Figura 4C con las Figuras 4A y 4B.

El efecto del intercambiador de calor es el mayor en la Figura 4B. En esta Figura, la abertura de paso asciende al 50% y, ademas, el camino recorrido es el mas largo. El efecto es el menor en la Figura 4A. La abertura de paso, en la Figura 4A, es mas pequena que en la Figura 4C (y en la Figura 4B), y el camino recorrido es el mismo que el camino recorrido en la Figura 4C.

El presente Solicitante ha establecido con ensayos que es necesario un espacio mmimo de 3 mm entre una aleta 20 y una aleta transversal 24 a fin de no obstruir demasiado el flujo de los gases de combustion.

Las realizaciones explicadas en esta descripcion y mostradas en los dibujos se han proporcionado unicamente a modo de ejemplo. Resultara evidente para la persona experta que son posibles muchos cambios y modificaciones dentro del ambito de la presente invencion. Resultara tambien evidente para la persona experta que las realizaciones que se han proporcionado y mostrado pueden combinarse al objeto de obtener nuevas realizaciones de acuerdo con la invencion. La proteccion buscada esta, por tanto, definida por las reivindicaciones que siguen.

Figuras

10 - intercambiador de calor 12 - quemadores 14 - gases de combustion 16 - conducto de agua de CH 18 - conducto de agua corriente 20 - aletas

24 - aletas transversales

32 - direccion de flujo del fluido

34 - diametro de la abertura de paso del fluido

Claims

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REIVINDICACIONES

1. - Un dispositivo de calentamiento de agua destinado a calentar agua, que comprende: o un quemador o grupo de quemadores (12) para generar calor;

o un intercambiador de calor (10 ) para absorber el calor generado por el quemador o grupo de quemadores (12),

en el cual el intercambiador de calor (10) es de material conductor del calor y comprende unas aletas (20) configuradas para guiar un fluido en una direccion de flujo desde el quemador o grupo de quemadores (12) dispuestos cerca del intercambiador de calor, en un extremo del mismo, hacia un extremo opuesto, por donde los gases de combustion (R) abandonan el intercambiador de calor (10),

en el que las aletas (20) transfieren calor entre el fluido y el intercambiador de calor (10),

en el cual el intercambiador de calor (10) comprende, adicionalmente, un primer conducto (16) para guiar un segundo fluido,

de tal manera que el dispositivo de calentamiento de agua comprende, adicionalmente:

o medios de conexion para suministro, los cuales estan conectados al lado de suministro de del conducto (16, 18) para el vertido de fluido dentro del intercambiador de calor, y que pueden ser conectados a un conducto de suministro para agua; y

o medios de conexion para descarga, los cuales estan conectados al lado de descarga del conducto (16, 18) para el vertido de fluido dentro del intercambiador de calor, y que pueden ser conectados a un conducto de descarga para el agua calentada,

caracterizado por que

o el intercambiador de calor esta fabricado de una sola pieza,

o el conducto se ha realizado practicando un rebaje en la pieza unica de material conductor del calor del

intercambiador de calor (10),

o entre las aletas (20) se han proporcionado unas aletas transversales (24) integralmente formadas de la misma pieza unica de material conductor del calor que el intercambiador de calor (10), y de manera que dichas aletas

transversales (24) se extienden en una direccion sustancialmente transversal a las aletas (20), a lo largo de una

distancia que es menor que la distancia entre las aletas (20), y en una direccion sustancialmente transversal a la direccion de flujo del fluido, de tal manera que las aletas transversales (24) se han dispuesto de forma alterna cerca de, o en, aletas (20) mutuamente adyacentes, en una configuracion destinada a definir un recorrido tortuoso correspondiente a la direccion del flujo entre las aletas (20), de tal modo que la direccion lateral se extiende de forma sustancialmente perpendicular a las aletas (20).
2. - Un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con la reivindicacion 1, en el cual el intercambiador de calor (10) comprende, adicionalmente, un segundo conducto (18) para guiar un tercer fluido, conducto que se ha realizado practicando un rebaje en la pieza unica de material conductor del calor del intercambiador de calor.
3. - Un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con la reivindicacion 1 o la reivindicacion 2, en el cual el conducto (16, 18) comprende una grna hueca de un segundo material conductor del calor, de manera que dicha grna hueca esta encerrada con un ajuste sustancialmente mtimo por el intercambiador de calor.
4. - Un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el cual las aletas transversales (24) se extienden dentro del espacio comprendido entre las aletas (20) en una extension considerablemente menor que la mitad de la distancia entre dos aletas (20) mutuamente adyacentes.
5. - Un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual las aletas transversales (24) se extienden hasta una posicion a mitad de camino entre aletas adyacentes (20), en el espacio comprendido entre las aletas (20).
6. - Un evaporador de ciclo combinado para calentar agua corriente y agua de CH, el cual comprende un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, en el cual el primer conducto (16) se ha proporcionado para guiar el agua corriente, y el segundo conducto (18), para guiar el agua de CH.
7. - Un metodo para fabricar un dispositivo de calentamiento de agua de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, que comprende las etapas de:

proporcionar un molde para fabricar un intercambiador de calor (10) de una sola pieza de material conductor del calor, de tal manera que el molde comprende, al menos:

5

10

15

20

25

una abertura para recibir una alimentacion de un conducto (16, 18) para la colada interior, para el proposito de guiar un fluido, y

una abertura destinada a recibir una descarga de un conducto (16, 18) para la colada interior, para el proposito de guiar un fluido, y

de tal modo que el molde comprende rebajes para la conformacion integral de aletas (20) en el intercambiador de calor (10), y de forma que los rebajes para las aletas (20) se han provisto, de la misma manera, con rebajes para la conformacion de aletas transversales (24) en, o cerca de, las aletas (20), de tal manera que las aletas transversales (24) se extienden en una direccion sustancialmente transversal a las aletas (20), a lo largo de una distancia que es menor que la distancia comprendida entre las aletas (20), y en una direccion sustancialmente transversal a la direccion de flujo antes mencionada del fluido al que ha de permitfrsele fluir entre las aletas (20) para la conformacion, de manera que dicha direccion de flujo esta dirigida desde un quemador o grupo de quemadores (12) dispuestos cerca del intercambiador de calor, en un extremo del mismo, hasta un extremo opuesto en el que los gases de combustion (R) abandonan el intercambiador de calor (10), de tal modo que las aletas transversales (24) se disponen alternativamente cerca de, o en, aletas (20) para una conformacion sustancialmente adyacente, a fin de hacer que un fluido que fluye entre las aletas (20) para la conformacion siga un recorrido tortuoso entre las aletas (20), correspondiente a dicha direccion de flujo, de manera que la direccion lateral se extiende de forma sustancialmente perpendicular a las aletas (20);

disponer un conducto (16, 18) para guiar un fluido dentro del molde, de tal modo que la alimentacion del conducto (16, 18) es recibida por la abertura existente en el molde para la alimentacion, y la descarga del conducto (16, 18) es recibida por la abertura existente en el molde para la descarga;

disponer un nucleo extrafble y sustancialmente incompresible dentro del conducto (16, 18) para el fluido;

llenar el molde con al menos un material conductor del calor o un material que pueda, al menos, ser convertido dentro del molde en un material conductor del calor;

tratar el llenado del molde con el fin de obtener un intercambiador de calor (10) de una sola pieza de material conductor del calor;

extraer el molde del intercambiador de calor (10); y extraer el nucleo del conducto (16, 18) para el fluido.