ES2627209A1 - Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria - Google Patents

Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria Download PDF

Info

Publication number
ES2627209A1
ES2627209A1 ES201700462A ES201700462A ES2627209A1 ES 2627209 A1 ES2627209 A1 ES 2627209A1 ES 201700462 A ES201700462 A ES 201700462A ES 201700462 A ES201700462 A ES 201700462A ES 2627209 A1 ES2627209 A1 ES 2627209A1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
accumulator
hot water
water
level
orifice
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
ES201700462A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2627209B2 (es
Inventor
Salvador Merino Córdoba
Francisco GUZMAN NAVARRO
Javier Martinez Del Castillo
Alfredo BURRIEZA MUÑIZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Universidad de Malaga
Original Assignee
Universidad de Malaga
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Universidad de Malaga filed Critical Universidad de Malaga
Priority to ES201700462A priority Critical patent/ES2627209B2/es
Publication of ES2627209A1 publication Critical patent/ES2627209A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2627209B2 publication Critical patent/ES2627209B2/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D17/00—Domestic hot-water supply systems
    • F24D17/0036—Domestic hot-water supply systems with combination of different kinds of heating means
    • F24D17/0063—Domestic hot-water supply systems with combination of different kinds of heating means solar energy and conventional heaters
    • F24D17/0068—Domestic hot-water supply systems with combination of different kinds of heating means solar energy and conventional heaters with accumulation of the heated water
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20—Solar thermal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00—Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70—Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Domestic Hot-Water Supply Systems And Details Of Heating Systems (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria. La invención describe un acumulador (2) para proporcionar agua caliente sanitaria que, además de los orificios de entrada/salida de agua habituales en un acumulador convencional, comprende un tercer orificio (26) de entrada/salida de aire dispuesto en un extremo superior del acumulador (2); un tercer orificio (27) de salida de agua caliente dispuesto en una porción inferior del acumulador (2); y unas sondas (28a, 28b, 28c) de nivel superior, intermedio e inferior. Gracias a esta configuración, un sistema (1) dotado de este acumulador (2) a efectos prácticos puede alternar entre un primer volumen completo cuando hay aporte térmico solar y un segundo volumen inferior al primero cuando no hay aporte térmico solar. Ello permite un importante ahorro energético.

Description

5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
DESCRIPCION
Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria.
Objeto de la invencion
La presente invencion pertenece en general al campo de la gestion de agua caliente sanitaria.
Un primer objeto de la presente invencion es un acumulador disenado para su instalacion en un sistema de agua caliente sanitaria basado en captadores solares y un sistema de agua caliente sanitaria basado en captadores solares que comprende el acumulador anterior.
Un segundo objeto de la presente invencion es un procedimiento de operation del sistema de agua caliente sanitaria basado en captadores solares anterior.
Antecedentes de la invencion
Actualmente existen multiples sistemas de gestion de agua caliente sanitaria basados en acumuladores de agua caliente adaptados para el uso de captadores solares. Estos acumuladores normalmente comprenden una entrada y una salida conectadas al circuito de captation solar El circuito de captation solar funciona de acuerdo con el conocido efecto termosifon, mediante el cual el agua fluye a traves del circuito de captacion siempre que la temperatura a la salida de los captadores sea superior a la temperatura del interior del acumulador. Cuando esta condition deja de cumplirse, por ejemplo debido a que los captadores solares no calientan suficientemente en dlas nubosos o por la noche, el efecto termosifon cesa y como consecuencia el flujo de agua a traves del circuito de captacion se detiene. El resultado es que el agua almacenada en el acumulador deja de ser calentada por el circuito de captacion solar.
Para solucionar este problema, es habitual que los acumuladores incorporen una resistencia electrica adicional capaz de calentar el agua del acumulador en momentos en que el circuito de captacion solar no aporta calor. Gracias a esta configuration, cuando el circuito de captacion deja de calentar el agua del acumulador, automaticamente comienza a funcionar la resistencia electrica adicional para mantener el agua en la temperatura deseada. Mientras no hay consumo de agua caliente por parte de los usuarios, la resistencia electrica funciona de manera intermitente en funcion de la temperatura medida por un termostato para mantener el agua dentro de un rango de temperaturas predeterminado.
Sin embargo, si se produce un consumo de agua caliente por parte de los usuarios, se hace necesario su reposition en el acumulador mediante la apertura de una entrada de agua frla procedente de la red de suministro. En esta situation, la mezcla del agua caliente del acumulador con el agua frla introducida provoca un rapido descenso de la temperatura del agua. La resistencia electrica trata entonces de compensar esta disminucion de la temperatura para evitar la incomodidad del usuario. Sin embargo, de este modo no siempre es posible mantener la temperatura del acumulador dentro de rangos de temperatura aceptables. Ademas, en cualquier caso el calentamiento por medio de la resistencia electrica adicional implica un importante consumo de energla electrica
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Descripcion de la invencion
Los inventores de la presente solicitud han desarrollado un nuevo procedimiento y sistema para proporcionar agua caliente sanitaria que resuelve los problemas anteriores de una manera muy sencilla y al mismo tiempo muy efectiva. El concepto subyacente a la invencion es permitir la reduccion del volumen del acumulador cuando se produce una situacion en la que hay consumo de agua caliente en ausencia de aporte solar.
Mas concretamente, se parte de un estado convencional inicial en el que el acumulador esta completamente lleno. Cuando, en ausencia de aporte solar, se produce consumo de agua caliente, comienza una primera etapa en la que se mantiene cerrado el aporte externo de agua frla. Como consecuencia, el consumo de agua caliente por parte de los usuarios provoca que el acumulador se vaya vaciando. Una vez el nivel de agua dentro del acumulador alcanza un determinado nivel intermedio sensiblemente inferior al maximo, comienza una segunda etapa en la que se abre el aporte externo de agua frla y se activa la resistencia electrica para mantener el nivel de agua en el acumulador cerca de dicho nivel intermedio. Esta segunda etapa dura hasta que vuelve a producirse aporte solar por parte de los captadores. En ese momento, comienza una tercera etapa en la que el aporte externo de agua frla llena el acumulador hasta su nivel maximo, retornando as! a la situacion convencional inicial.
Este novedoso procedimiento y sistema para proporcionar agua caliente sanitaria presenta una importante ventaja en que el tiempo de vaciado del acumulador durante la primera etapa puede servir para cubrir perlodos de tiempo en que no hay aporte solar. Es decir, se evita la necesidad de tener que utilizar la resistencia electrica adicional para calentar el agua frla habitualmente introducida en el acumulador cuando se produce un consumo de agua por parte del usuario que coincide con un perlodo de ausencia de radiacion solar suficiente. En lugar de ello, simplemente se va dejando que el acumulador se vacle, con lo que el unico aporte termico por parte de la resistencia electrica es el habitualmente realizado para mantener la temperatura del agua caliente del acumulador. Una vez se recupera el aporte solar, se introduce agua frla para volver a llenar el acumulador, pero este agua es calentada mediante energla solar. Resulta evidente comprobar que esto implica un importante ahorro de energla electrica.
Una segunda ventaja de este procedimiento y sistema para proporcionar agua caliente sanitaria consiste en que, al no introducirse agua frla durante la primera etapa en que el acumulador se va vaciando a causa del consumo de agua caliente por parte de los usuarios, no se produce el descenso de temperatura habitualmente asociado a dicha introduction de agua frla. Como consecuencia, el agua caliente sanitaria proporcionada por este sistema mantiene la temperatura deseada durante mas tiempo, por lo que se mejora la comodidad de los usuarios.
Una tercera ventaja de este procedimiento y sistema para proporcionar agua caliente sanitaria esta relacionado con el menor volumen de agua almacenada en el acumulador durante la segunda etapa. En efecto, la segunda etapa corresponde a un estado en que se produce consumo de agua caliente por parte de los usuarios cuando el nivel de agua en el acumulador ha alcanzado un nivel intermedio. El agua caliente consumida se va reponiendo con agua frla procedente de la red de suministro, agua frla que necesariamente debe ser calentada mediante la resistencia electrica. Sin embargo, puesto que el volumen de agua en el acumulador es menor, el aporte termico realizado por la resistencia electrica adicional tambien es menor con relation a la situacion equivalente en un sistema convencional en el que el volumen del acumulador es mucho mayor. Por lo tanto, tambien en esta etapa se produce un importante ahorro de energla electrica.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Una cuarta ventaja de este nuevo procedimiento y sistema para proporcionar agua caliente sanitaria esta relacionada con el hecho de que los captadores solares, cuando calientan el agua del acumulador durante la tercera etapa mientras este va llenandose para volver a la situation inicial en que esta completamente lleno, funcionan con un diferencial de temperatura maxima. En efecto, durante este proceso de llenado se introduce una importante cantidad de agua frla en el acumulador, con lo que la temperatura del agua en su interior desciende y, por tanto, el diferencial con relation a la temperatura de salida de agua de los captadores solares es maximo. Esto provoca un incremente en el rendimiento los captadores solares.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente invention, se describe un acumulador para proporcionar agua caliente sanitaria que fundamentalmente comprende los siguientes elementos:
a) Primeros orificios de entrada/salida de agua
Se trata de un primer orificio de entrada de agua y un primer orificio de salida de agua dispuestos en una portion inferior del acumulador para su conexion respectivamente a la entrada y la salida de un circuito de captation solar.
Cuando se conecta un circuito de captacion solar a estos orificios del presente acumulador, el circuito de captacion solar extraera agua a una determinada temperatura del acumulador y, tras pasar por los captadores solares, la devolvera al acumulador a una temperatura mayor. Como se ha comentado con anterioridad en este documento, esta porcion de una instalacion de agua caliente sanitaria funciona de manera autonoma gracias al efecto termosifon. Es decir, el circuito de captacion solar extraera agua del acumulador a traves del primer orificio de salida, la calentara, y la devolvera a traves del primer orificio de entrada, siempre que la temperatura de salida de los captadores sea mayor que la temperatura del agua en el interior del acumulador.
b) Segundo orificio de salida de agua caliente
Se trata de un segundo orificio de salida de agua caliente dispuesto en una porcion superior del acumulador para su conexion a una tuberla de suministro de agua caliente sanitaria que conduce a unos puntos finales de suministro de agua caliente sanitaria.
La tuberla de suministro de agua caliente sanitaria proporciona agua caliente sanitaria a los usuarios de la instalacion a traves de unos determinados puntos de suministro, tales como grifos. Por tanto, se producira salida de agua a traves de este segundo orificio de salida de agua cuando los usuarios la demanden mediante la apertura de un grifo de agua caliente. Notese que este orificio esta convencionalmente dispuesto en la parte superior del acumulador debido a que los movimientos naturales de convection del agua en el acumulador hacen que el agua mas caliente se acumule en su porcion superior y que el agua mas frla se acumule en su porcion inferior.
En el conducto de salida de este orificio, antes de su conexion a la tuberla de suministro de agua caliente sanitaria, puede disponerse un elemento para purgar automaticamente el aire que pueda contener el agua caliente saliente del acumulador.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
c) Segundo orificio de entrada de agua frla
Se trata de un segundo orificio de entrada de agua frla dispuesto en una porcion inferior del acumulador para su conexion a una tuberla de suministro de agua frla. Normalmente, el agua frla introducida a traves de este orificio tiene el proposito de reponer el agua que sale del acumulador a traves del segundo orificio de agua caliente cuando los usuarios la demandan.
En el conducto de entrada a este orificio, entre la tuberla de suministro de agua frla y el punto de conexion con el acumulador, puede disponerse una valvula automatica de apertura/cierre para controlar la entrada de agua frla al acumulador en funcion de las necesidades de operacion.
d) Resistencia electrica
Se trata de una resistencia electrica dispuesta en una porcion inferior del acumulador y configurada para aportar energla termica al acumulador en momentos en que el circuito de captation solar no aporta energla termica. Normalmente se dispone en la porcion inferior del acumulador cerca del segundo orificio de entrada de agua frla.
Hasta aqul, se tratarla de un acumulador similar a los acumuladores convencionalmente utilizados en cualquier instalacion de agua caliente sanitaria. Sin embargo, el acumulador de la presente invention comprende adicionalmente los siguientes elementos:
e) Tercer orificio de entrada/salida de aire
Se trata de un tercer orificio de entrada/salida de aire que esta dispuesto en un extremo superior del acumulador y configurado para permitir la entrada o salida de aire en el acumulador.
En este contexto, la expresion "en un extremo superior del acumulador' hace referencia a una position del tercer orificio que este al menos por encima de la altura correspondiente al nivel maximo de llenado del acumulador. Por ejemplo, este tercer orificio puede estar situado en la superficie que cierra el extremo superior del acumulador, normalmente de forma cillndrica. Sin embargo, son posibles posiciones en la superficie cillndrica lateral del acumulador adyacentes a dicha superficie superior de cierre de su extremo superior.
La funcion del tercer orificio de aire es permitir que entre aire en el acumulador cuando el nivel de agua en su interior desciende y que salga aire del acumulador cuando el nivel de agua en su interior crece.
Este orificio puede estar dotado de una valvula automatica de apertura/cierre que permita controlar la entrada/salida de aire en funcion de las necesidades de operacion.
f) Tercer orificio de salida de agua caliente
Se trata de un tercer orificio de salida de agua caliente dispuesto en una porcion inferior del acumulador configurado para su conexion a la tuberla de suministro de agua caliente sanitaria.
La funcion de este tercer orificio es permitir la alimentacion de agua caliente sanitaria a los usuarios de la instalacion cuando el nivel de agua en el acumulador esta por
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
debajo de la altura del segundo orificio de salida de agua caliente convencionalmente utilizado.
Este orificio puede estar dotado de una valvula automatica de apertura/cierre que permita controlar la salida de agua en funcion de las necesidades de operation.
g) Sondas de nivel
Se trata de tres sondas de nivel: una sonda de nivel superior dispuesta para detectar un nivel de agua superior en el acumulador, una sonda de nivel intermedio dispuesta para detectar un nivel de agua intermedio en el acumulador, y una sonda de nivel inferior dispuesta para detectar un nivel de agua inferior en el acumulador. Ademas, el nivel superior es mas alto que la position del segundo orificio de salida de agua caliente y el nivel inferior es mas alto que el tercer orificio de salida de agua caliente.
Las sondas de nivel desempenan un papel crltico en la operacion de un sistema de agua caliente sanitaria basado en el presente acumulador, ya que la transition entre las diferentes etapas de operacion de dicho sistema se basan fundamentalmente en los momentos en que el nivel de agua del acumulador alcanza las posiciones de dichas sondas. El funcionamiento de un sistema que incluye un acumulador como el descrito se describira con mayor detalle mas adelante.
Una realization particularmente preferida de la presente invention esta dirigida a un sistema para proporcionar agua caliente sanitaria que comprende un acumulador como el descrito, un circuito de captation solar, una tuberla de suministro de agua frla, y una tuberla de agua caliente sanitaria. En ese sistema de agua caliente sanitaria, el primer y segundo orificios de entrada y salida de agua del acumulador estan conectados a unas respectivas entrada y salida del circuito de captacion solar, el segundo orificio de entrada de agua frla del acumulador esta conectado a la tuberla de suministro de agua frla, y el segundo orificio de salida de agua caliente del acumulador y el tercer orificio de salida de agua caliente del acumulador estan conectados a la tuberla de agua caliente sanitaria.
Esta configuration del sistema de agua caliente sanitaria permitira llevar a cabo un procedimiento de operacion sensiblemente diferente del procedimiento operativo que se lleva a cabo normalmente cuando se utiliza un acumulador convencional. Como se ha mencionado con anterioridad en este documento, el procedimiento de operacion de la invencion aprovecha la presencia de los terceros orificios para permitir un vaciado parcial del acumulador que presenta diversas ventajas. Este procedimiento de operacion se describira con mayor detalle mas adelante en este documento.
En una realizacion preferida de la invencion, el sistema de agua caliente sanitaria adamas comprende una primera sonda de temperatura dispuesta a la salida de un ultimo captador solar y una segunda sonda de temperatura dispuesta en el extremo inferior del acumulador. Estas sondas de temperatura permiten comprobar si la temperatura del agua a la salida del ultimo captador solar es mayor que la temperatura del agua en el acumulador, con el proposito de determinar si el circuito de captacion solar esta funcionando gracias al efecto termosifon o no.
En otra realizacion preferida de la invencion, el sistema de agua caliente sanitaria comprende ademas una bomba auxiliar dispuesta en una posicion adyacente al tercer orificio de salida de agua caliente antes de su conexion a la tuberla de suministro de agua caliente sanitaria. En efecto, como se describira mas adelante con detalle, el tercer orificio de salida de agua caliente se utiliza cuando el tercer orificio de entrada/salida de aire esta abierto. Por tanto, el agua que sale por el tercer orificio de salida de agua
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
caliente estara en principio impulsado por la presion atmosferica. En caso de que dicha presion fuera insuficiente, se podria incorporar una pequena bomba para proporcionar una presion adicional.
En otra realization preferida de la invention, el sistema de agua caliente sanitaria comprende ademas un acumulador auxiliar conectado a la tuberia de agua caliente sanitaria en una position adyacente a los puntos finales de suministro de agua caliente sanitaria. Este acumulador auxiliar permitiria minimizar el consumo de agua al proporcionar agua caliente en dichos puntos finales de suministro de manera inmediata.
Un segundo aspecto de la presente invencion esta dirigido a un procedimiento de operation de un sistema como el descrito en los parrafos anteriores. A continuation, se describe con detalle cada una de las etapas de este procedimiento operativo.
Estado inicial
En este procedimiento, se parte de un estado inicial equivalente a un estado de funcionamiento de los sistemas conocidos que utilizan acumuladores convencionales que carecen de los terceros orificios. Por tanto, en el estado inicial el tercer orificio de entrada/salida de aire y el tercer orificio de salida de agua caliente estan cerrados. El circuito de captation solar esta calentando el agua del acumulador, de modo que el agua caliente que sale a traves del segundo orificio de salida de agua caliente hacia los puntos finales de suministro es repuesta a traves del segundo orificio de entrada de agua fria. Con este funcionamiento convencional, el acumulador se mantiene completamente lleno en todo momento.
Como se ha descrito con anterioridad en este documento, cuando el circuito de captacion solar deja de calentar el agua del acumulador, si el acumulador es convencional, se produce la activacion de la resistencia electrica adicional para mantener la temperatura del agua. Sin embargo, como se describe a continuacion, la disposicion de los elementos adicionales en el acumulador de la presente invencion permite evitarlo mediante la transition a la denominada primera etapa del procedimiento de la presente invencion.
Primera etapa
Cuando el circuito de captacion solar deja de calentar el agua del acumulador, el tercer orificio de entrada/salida de aire y el tercer orificio de salida de agua caliente se abren. Al mismo tiempo, el segundo orificio de salida de agua caliente y el segundo orificio de entrada de agua fria se cierran. En consecuencia, la salida de agua hacia los puntos finales de suministro a traves del tercer orificio de salida de agua caliente provoca un descenso del nivel de agua en el acumulador. Es decir, el nivel de agua del acumulador va descendiendo progresivamente a medida que va saliendo agua del acumulador a traves del tercer orificio de salida de agua caliente como consecuencia de la demanda de los usuarios.
En caso de que el circuito de captacion solar vuelva a funcionar antes de que el nivel del acumulador llegue al nivel bajo, se pasaria directamente a la cuarta etapa. Por tanto, en este caso se evitaria completamente el uso de la resistencia electrica adicional.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Segunda etapa
Cuando la sonda de nivel bajo detecta que el nivel de agua en el acumulador ha alcanzado un nivel bajo, se abre el segundo orificio de entrada para permitir la entrada de agua frla que haga subir el nivel de agua en el acumulador y se activa la resistencia electrica para calentarla. Es decir, el acumulador comienza a llenarse de nuevo con agua frla que es calentada mediante la resistencia electrica, y por tanto el nivel de agua va subiendo progresivamente.
T ercera etapa
Cuando la sonda de nivel intermedio detecta que el nivel de agua en el acumulador ha alcanzado un nivel intermedio, se cierra el segundo orificio de entrada para impedir la entrada de agua frla. Por tanto, el nivel de agua en el acumulador desciende de nuevo debido a la salida de agua a traves del tercer orificio de salida de agua caliente.
La segunda y la tercera etapas duran todo el tiempo que el circuito de captacion solar esta inactivo. El nivel del acumulador se mantiene en todo momento entre el nivel intermedio y el nivel bajo, vaciandose desde el nivel intermedio al bajo en la segunda etapa, y llenandose de nuevo desde el nivel bajo al intermedio en la tercera etapa. A efectos practicas, esto significa que el acumulador de la invencion funciona como si tuviese un volumen mucho menor que su volumen real. Por ejemplo, podrlamos suponer que los niveles intermedio y bajo corresponden a cerca del 50% del volumen real del acumulador. Al ser menor el volumen de agua en el acumulador durante estas etapas, se calienta mas rapidamente y con una menor cantidad de energla. Al estar el tercer orificio de salida de agua caliente situado mas bajo que el nivel inferior detectado por la sonda de nivel inferior, se asegura que el agua caliente demandada por los usuarios pueda salir en cualquier momento a traves de dicho tercer orificio.
Cuarta etapa
Cuando el circuito de captacion solar vuelve a calentar el agua del acumulador, se abre el segundo orificio de entrada para permitir la entrada de agua frla y se desactiva la resistencia electrica, de modo que el nivel de agua en el acumulador aumenta.
Notese que esta cuarta etapa puede comenzar en cualquier momento de la primera, segunda o tercera etapas, dependiendo del tiempo en que el circuito de captacion solar permanece inactivo. El retorno del aporte solar por parte del circuito de captacion solar marca el momento en que el sistema de la invencion comienza la transicion hacia el estado inicial de funcionamiento convencional. En caso de que estuviese activada la resistencia electrica adicional, se desactiva, y en caso de que estuviese cerrado el segundo orificio de entrada de agua frla, se abre. El nivel de agua en el acumulador va subiendo progresivamente gracias al aporte de agua, siendo esta calentada por el circuito de captacion solar.
Quinta etapa
Cuando la sonda de nivel superior detecta que el nivel de agua en el acumulador ha alcanzado un nivel superior, se cierra el tercer orificio de entrada/salida de aire y el tercer orificio de salida de agua caliente, y se abre el segundo orificio de salida de agua caliente. Se completa as! el retorno al estado inicial donde el acumulador
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
permanecera completamente lleno y el agua consumida por los usuarios se ira reponiendo simultaneamente con agua frla a traves del segundo orificio de entrada de agua frla. Al estar el segundo orificio de salida de agua caliente situado mas bajo que el nivel superior detectado por la sonda de nivel superior, se asegura que el agua caliente demandada por los usuarios pueda salir en cualquier momento a traves de dicho segundo orificio.
Breve descripcion de las figuras
La Fig. 1 muestra una vista esquematica de un sistema para proporcionar agua caliente sanitaria de acuerdo con la presente invention.
Las Figs. 2a-2f muestran vistas esquematicas de las diferentes etapas del procedimiento de acuerdo con la presente invencion.
La Fig. 3 muestra un diagrama de flujo representativo del procedimiento de acuerdo con la presente invencion.
Realization preferente de la invencion
La Fig. 1 muestra una vista esquematica de un sistema (1) segun la presente invencion donde se aprecian los diferentes elementos que lo conforman.
El acumulador (2) es el elemento principal del sistema (1), y consiste fundamentalmente en un deposito cerrado y aislado termicamente cuyo volumen puede variar en funcion de las necesidades.
El acumulador (2) tiene un par de orificios (21, 22) de entrada y salida de agua conectados a un circuito (3) de captation solar. Como es conocido, el circuito (3) de captation solar esta formado fundamentalmente por un conjunto de captadores (31, 32, 33) solares conectados en serie cuya entrada se conecta a la salida (22) de agua del acumulador (2) y cuya salida se conecta a la entrada (21) de agua del acumulador. De ese modo, cuando la temperatura del agua en el acumulador (2) es menor que la temperatura a la salida del ultimo captador solar (33), el conocido efecto termosifon provoca el flujo del agua a traves del circuito (3). El resultado es que el circuito (3) de captacion solar calienta el agua del acumulador (2). El circuito (3) de captacion solar puede tener ademas una serie de elementos auxiliares conocidos tales como una valvula anti-retorno o una primera sonda (34) de temperatura situada a la salida del ultimo captador (33) solar.
El acumulador (2) tiene ademas un segundo orificio (23) de suministro de agua frla situado en una zona inferior. Este orificio (23) esta conectado a traves de una valvula automatica de apertura/cierre a una tuberla (4) de suministro de agua frla que pertenece a una red de suministro de agua. La funcion del segundo orificio (23) es permitir la reposition del agua en el acumulador (25).
En una position cercana al punto de conexion, en la parte baja del acumulador (2), se encuentra una resistencia (25) electrica adicional cuya funcion es calentar el agua del acumulador (2) en momentos en que el circuito (3) de captacion solar no esta funcionando. Esto puede deberse, por ejemplo, a causas meteorologicas tales como la disminucion de la radiation solar debido al paso de nubes o a la calda de la noche.
La parte baja del acumulador (2) tambien incluye una segunda sonda (29) de temperatura pensada para obtener la temperatura del agua del acumulador (2) en su portion inferior.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
El acumulador (2) tiene ademas un segundo orificio (24) de suministro de agua caliente que esta conectado a traves de un elemento de purgado de aire con una tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria. La tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria conduce el agua caliente proveniente del acumulador (2) hacia los puntos (8) finales de suministro, o grifos, para ponerla a disposition de los usuarios. El segundo orificio (24) de suministro de agua caliente esta situado en una zona superior del acumulador (2).
El acumulador (2) tambien presenta un tercer orificio (26) de entrada/salida de aire. Este orificio (26) es necesario para permitir que entre o salga aire del acumulador (2) en momentos en que este se esta llenando o vaciando. Este orificio (26) tiene una valvula automatica de apertura/cierre que permite controlar su funcionamiento.
El acumulador (2) tiene tambien un tercer orificio (27) de salida de agua caliente dispuesto en una zona inferior del acumulador. Este tercer orificio (27) esta conectado a una tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria a los usuarios. En una position adyacente al acumulador (2), este tercer orificio (27) dispone de una valvula automatica de apertura/cierre. Ademas, en este ejemplo particular, el conducto que conecta el tercer orificio (27) con la tuberla (5) incluye tambien una bomba (6) para impulsar el llquido hacia los puntos (8) finales de consumo.
El acumulador (2) tambien presenta un conjunto de tres sondas (28a, 28b, 28c) dispuestas a diferentes alturas. Una sonda (28a) de nivel superior esta dispuesta en una posicion alta junto al techo del acumulador (2), una sonda (28b) de nivel intermedio esta dispuesta en una posicion intermedia, por ejemplo correspondiente al 50% del volumen del acumulador (2), y una sonda (28c) de nivel inferior esta dispuesta en una posicion inferior a la posicion intermedia, por ejemplo en una posicion correspondiente al 40% del volumen del acumulador (2). Naturalmente, la posicion de la sonda (28a) de nivel superior es mas alta que la posicion del segundo orificio (24) de salida de agua caliente, y la posicion de la sonda (28c) de nivel inferior es mas alta que la posicion del tercer orificio (24) de salida de agua caliente.
En una posicion adyacente a dichos puntos (8) finales de consumo, este ejemplo presenta tambien un acumulador (7) auxiliar con aislamiento termico que se llena con el agua caliente de la tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria. Este acumulador (7) auxiliar permite proporcionar agua caliente a los usuarios mas rapidamente, de manera casi instantanea, cuando se produce la apertura de un grifo (8).
Se describe a continuation el funcionamiento de este sistema (1) agua caliente sanitaria con ayuda de las Figs. 2a-2f y del diagrama de flujo de la Fig. 3.
Estado inicial (Fig. 2a)
Cuando el circuito (3) de captation solar aportan energla termica de manera continuada, por ejemplo en dlas soleados, su funcionamiento sera equivalente al de un sistema (1) convencional. Las valvulas automaticas de apertura/cierre del tercer orificio (26) de entrada/salida de aire y del tercer orificio (27) de salida de agua caliente estan cerradas. El acumulador (2) esta completamente lleno en todo momento y el agua es calentada por el circuito (3) de captacion solar. Cuando se produce la salida de agua del acumulador (2) a traves del segundo orificio (24) de salida de agua caliente como consecuencia de la demanda de los usuarios, automaticamente esta agua es respuesta mediante la apertura de la valvula automatica de apertura/cierre del segundo orificio (23) de entrada de agua frla.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
Esta etapa inicial se ha representado de manera esquematica en la Fig. 2a, donde en orificios cerrados o por los que no se produce entrada o salida de agua/aire se superpone una cruz, y en orificios abiertos por los que se produce entrada o salida de agua/aire se dispone una flecha que indica el sentido del flujo del agua/aire.
Primera etapa (Fig. 2b)
Cuando, partiendo de esta situacion, el circuito (3) de captacion solar deja de aportar energla termica al acumulador (2), se pasa automaticamente a la primera etapa del procedimiento de la invencion. Se abren el tercer orificio (26) de entrada/salida de aire y el tercer orificio (27) de salida de agua caliente y, en caso de que estuviese abierto en el momento de la transicion, se cierra el segundo orificio (23) de entrada de agua frla. Durante esta etapa, cada vez que se produzca un consumo de agua caliente por parte de los usuarios ira bajando el nivel del acumulador (2), ya que no se lleva a cabo reposicion de agua desde el segundo orificio (23) de entrada de agua frla. Como baja el nivel de agua, no se puede utilizar el segundo orificio (24) de salida de agua caliente para el suministro a los usuarios, y por tanto la salida de agua caliente se produce a traves del tercer orificio (27) situado mas abajo en el acumulador (2). El tercer orificio (26) de entrada/salida de aire permite la entrada de aire por el extremo superior del acumulador (2) para que se produzca la bajada del nivel de agua a presion atmosferica. Si esta etapa se alarga en el tiempo, puede arrancar intermitentemente la resistencia (25) electrica para mantener la temperatura del agua en niveles aceptables.
La primera etapa puede terminar de dos maneras diferentes. Si retorna el aporte termico del circuito (3) de captacion solar, lo que puede detectarse con ayuda de las sondas (29, 34) de temperatura o con la ayuda de caudallmetros adecuadamente situados, o bien si la sonda (28c) de nivel inferior detecta que el nivel ha llegado hasta el nivel inferior. En el primer caso, se pasarla directamente a la cuarta etapa del procedimiento que se describira mas adelante. En el segundo caso, se pasarla a la segunda etapa del procedimiento que se describe a continuation.
Segunda etapa (Fig. 2c)
Si la sonda (28c) de nivel inferior detecta que el nivel de agua en el acumulador ha llegado hasta el nivel inferior. En ese momento, automaticamente produce la apertura de la valvula automatica de apertura/cierre del segundo orificio (23) de entrada de agua frla y, si no estaba ya activa, se activa la resistencia (25) electrica adicional. Como consecuencia, comienza a subir el nivel de agua en el acumulador (2). Durante esta etapa, sale parte del aire alojado en la portion superior del deposito a traves del tercer orificio (26) de entrada/salida de aire. Se continua proporcionando agua caliente sanitaria a los usuarios a traves del tercer orificio (27) de salida de agua caliente.
Esta segunda etapa puede terminar de dos formas diferentes, si retorna el aporte termico del circuito (3) de captacion solar o si el nivel de agua en el acumulador (2) llega hasta la position de la sonda (28b) de nivel intermedio. En el primer caso, se pasarla directamente a la cuarta etapa del procedimiento que se describira mas adelante. En el segundo caso, se pasarla a la tercera etapa del procedimiento que se describe a continuacion.
Tercera etapa (Fig. 2d)
Cuando la sonda (28b) de nivel intermedio detecta que el nivel del acumulador ha llegado al nivel intermedio, automaticamente se cierra la valvula automatica de apertura/cierre del segundo orificio (23) de entrada de agua frla. La resistencia (25) electrica adicional puede
5
10
15
20
25
30
35
40
continuar activada hasta que la temperatura del agua del acumulador (2) alcanza el nivel de temperatura deseado, y puede despues activarse y desactivarse intermitentemente para mantener dicha temperatura en caso de que la tercera etapa se alargue en el tiempo. El tercer orificio (26) de entrada/salida de aire continua abierto para permitir la entrada de aire. Por tanto, a medida que se produce demanda de agua por parte del usuario, que sale del acumulador (2) a traves del tercer orificio (27) de salida de agua caliente, va descendiendo de nuevo el nivel de agua. Asl, cuando se alcanza el nivel inferior, se vuelve a la segunda etapa, y asl sucesivamente.
Si el circuito (3) de captacion solar continua sin aportar energla termica, el sistema (1) permanece indefinidamente alternando entre la segunda etapa y la tercera etapa. A efectos practicos, se ha conseguido disminuir el volumen efectivo del acumulador (2), que ahora es de entre el 40% y el 50% de su volumen total. Esto implica un ahorro en la energla termica necesario para calentar el agua de su interior.
Alternativamente, cuando retorna el aporte termico del circuito (3) de captacion solar se pasa a la cuarta etapa.
Cuarta etapa (Fig. 2e)
En la cuarta etapa se entra automaticamente en cuanto retorna el aporte termico (3) del circuito de captacion solar desde la primera, la segunda o la tercera etapa. Cuando esto ocurre, si estaba activada automaticamente se desactiva la resistencia (25) electrica adicional, y si estaba cerrado se abre el orificio (23) de entrada de agua frla. El acumulador (2) comienza de nuevo a llenarse con agua frla que es calentada por medio de la energla termica proporcionada por el circuito (3) de captacion solar. Durante el llenado, sale aire del acumulador (2) a traves del tercer orificio (26) de salida de aire, que continua abierto. Si es necesario, se continua proporcionando agua caliente a los usuarios a traves del tercer orificio (27) de salida de agua caliente.
Quinta etapa
La cuarta etapa termina cuando la sonda (28a) de nivel superior detecta que el agua en el acumulador (2) alcanza el nivel superior. En ese momento, automaticamente se cierran las respectivas valvulas automaticas de apertura/cierre del tercer orificio (26) de entrada/salida de aire y del tercer orificio (27) de salida de agua caliente. Al mismo tiempo, se abre la valvula automatica de apertura/cierre del segundo orificio (24) de salida de agua caliente. Se llega asl de nuevo al estado inicial donde el acumulador (2) permanece lleno en todo momento y donde el agua caliente consumida demandada por los usuarios es proporcionada a traves del segundo orificio (24) de salida de agua caliente y repuesta mediante la apertura del segundo orificio (23) de entrada de agua frla. El calentamiento se produce mediante el circuito (3) de captacion solar.

Claims (6)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    1. Acumulador (2) para proporcionar agua caliente sanitaria, que comprende:
    - un primer orificio (21) de entrada de agua y un primer orificio (22) de salida de agua dispuestos en una porcion inferior del acumulador (2) para su conexion respectivamente a la entrada y la salida de un circuito (3) de captation solar;
    - un segundo orificio (23) de entrada de agua frla dispuesto en una porcion inferior del acumulador (2) para su con ex ion a una tuberla (4) de suministro de agua frla;
    - un segundo orificio (24) de salida de agua caliente dispuesto en una porcion superior del acumulador (2) para su conexion a una tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria que conduce a unos puntos (8) finales de suministro de agua caliente sanitaria; y
    - una resistencia (25) electrica dispuesta en una porcion inferior del acumulador (2) para aportar energla termica al acumulador (2) en momentos en que el circuito (3) de captacion solar no aporta energla termica,
    caracterizado por que adamas comprende:
    - un tercer orificio (26) de entrada/salida de aire dispuesto en un extremo superior del acumulador (2) para permitir la entrada o salida de aire en el acumulador (2);
    - un tercer orificio (27) de salida de agua caliente dispuesto en una porcion inferior del acumulador (2) para su conexiona la tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria; y
    - una sonda (28a) de nivel superior dispuesta para detectar un nivel de agua superior en el acumulador (2), una sonda (28b) de nivel intermedio dispuesta para detectar un nivel de agua intermedio en el acumulador (2), y una sonda (28c) de nivel inferior dispuesta para detectar un nivel de agua inferior en el acumulador (2), donde el nivel superior es mas alto que la position del segundo orificio (24) de salida de agua caliente y el nivel inferior es mas alto que el tercer orificio (27) de salida de agua caliente.
  2. 2. Sistema (1) para proporcionar agua caliente sanitaria caracterizado por que comprende un acumulador (2) segun la reivindicacion 1, un circuito (3) de captacion solar, una tuberla (4) de suministro de agua frla, y una tuberla (5) de agua caliente sanitaria, donde el primer y segundo orificios (21, 22) de entrada y salida de agua del acumulador (2) estan conectados a unas respectivas entrada y salida del circuito (3) de captacion solar, el segundo orificio (23) de entrada de agua frla del acumulador (2) esta conectado a la tuberla (4) de suministro de agua frla, y el segundo orificio (24) de salida de agua caliente del acumulador (2) y el tercer orificio (27) de salida de agua caliente del acumulador (2) estan conectados a la tuberla (5) de agua caliente sanitaria.
  3. 3. Sistema (1) de acuerdo con la reivindicacion 2, que ademas comprende una primera sonda (34) de temperatura dispuesta a la salida de un ultimo captador solar (33) y una segunda sonda (29) de temperatura dispuesta en el extremo inferior del acumulador (2).
  4. 4. Sistema (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-3, que ademas comprende una bomba (6) auxiliar dispuesta en una posicion adyacente al tercer orificio (27) de salida de agua caliente antes de su conexion a la tuberla (5) de suministro de agua caliente sanitaria.
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
  5. 5. Sistema (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-4, que ademas comprende un acumulador (7) auxiliar conectado a la tuberia (6) de agua caliente sanitaria en una posicion adyacente a los puntos (8) finales de suministro de agua caliente sanitaria.
  6. 6. Procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria por medio de un sistema (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 2-5, donde se parte de un estado inicial donde el tercer orificio (26) de entrada/salida de aire y el tercer orificio (27) de salida de agua caliente estan cerrados, el circuito (3) de captacion solar esta calentando el agua del acumulador (2), y el agua caliente que sale a traves del segundo orificio (24) de salida de agua caliente se repone a traves del segundo orificio (23) de entrada de agua fria, de modo que el acumulador (2) permanece lleno, donde el procedimiento se caracteriza por que comprende las siguientes etapas:
    - cuando el circuito (3) de captacion solar deja de calentar el agua del acumulador (2), el tercer orificio (26) de entrada/salida de aire y el tercer orificio (27) de salida de agua caliente se abren, y el segundo orificio (24) de salida de agua caliente y el segundo orificio (23) de entrada de agua fria se cierran, de modo que la salida de agua a traves del tercer orificio (27) de salida de agua caliente provoca un descenso del nivel de agua en el acumulador;
    - cuando la sonda (28c) de nivel bajo detecta que el nivel de agua en el acumulador (2) ha alcanzado un nivel bajo, se abre el segundo orificio (23) de entrada para permitir la entrada de agua fria que haga subir el nivel de agua en el acumulador (2) y se activa la resistencia (25) electrica para calentarla;
    - cuando la sonda (28b) de nivel intermedio detecta que el nivel de agua en el acumulador (2) ha alcanzado un nivel intermedio, se cierra el segundo orificio (23) de entrada para impedir la entrada de agua fria, de modo que el nivel de agua en el acumulador (2) desciende debido a la salida de agua a traves del tercer orificio (27) de salida de agua caliente;
    - cuando el circuito (3) de captacion solar vuelve a calentar el agua del acumulador (2), se abre el segundo orificio (23) de entrada para permitir la entrada de agua fria y se desactiva la resistencia (25) electrica, de modo que el nivel de agua en el acumulador (2) aumenta; y
    - cuando la sonda (28a) de nivel superior detecta que el nivel de agua en el acumulador (2) ha alcanzado un nivel superior, se cierra el tercer orificio (27) de entrada/salida de aire y el tercer orificio (26) de salida de agua caliente, y se abre el segundo orificio (24) de salida de agua caliente, retornandose asi al estado inicial.
ES201700462A 2017-03-31 2017-03-31 Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria Active ES2627209B2 (es)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201700462A ES2627209B2 (es) 2017-03-31 2017-03-31 Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201700462A ES2627209B2 (es) 2017-03-31 2017-03-31 Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2627209A1 true ES2627209A1 (es) 2017-07-27
ES2627209B2 ES2627209B2 (es) 2018-01-08

Family

ID=59366667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201700462A Active ES2627209B2 (es) 2017-03-31 2017-03-31 Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria

Country Status (1)

Country Link
ES (1) ES2627209B2 (es)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130074827A1 (en) * 2010-05-13 2013-03-28 Sung Kab Kim Solar thermal system
WO2013173863A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Dux Manufacturing Limited A water heating system
US20160025381A1 (en) * 2013-03-13 2016-01-28 Helios Products, Llc Translucent plastic solar thermal collector
WO2017008106A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 Rheem Australia Pty Limited Improved water heating system and valving for these

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130074827A1 (en) * 2010-05-13 2013-03-28 Sung Kab Kim Solar thermal system
WO2013173863A1 (en) * 2012-05-22 2013-11-28 Dux Manufacturing Limited A water heating system
US20160025381A1 (en) * 2013-03-13 2016-01-28 Helios Products, Llc Translucent plastic solar thermal collector
WO2017008106A1 (en) * 2015-07-10 2017-01-19 Rheem Australia Pty Limited Improved water heating system and valving for these

Also Published As

Publication number Publication date
ES2627209B2 (es) 2018-01-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9587890B2 (en) Vertical fluid heat exchanger installed within natural thermal energy body
ES2327363T3 (es) Dispositivo calentador de un liquido y procedimiento para calentar el mismo.
ES2471147T3 (es) Instalación de agua caliente
ES2357912T5 (es) Dispositivo para dispensar agua con temperaturas variables
ES2818983T3 (es) Sistema de calentamiento de agua sanitaria
BR112019025780A2 (pt) Sistema de aquecimento de líquido, unidade de aquecimento, e, método para construir um sistema de suprimento de líquido aquecido
KR101875060B1 (ko) 온수기의 이중 순환 제어장치
ES2606049T3 (es) Método para operar una planta térmica solar
ES2689652T3 (es) Instalación de agua caliente doméstica
ES1236019U (es) Un sistema combinado de calentamiento de agua de servicio y medio de calentamiento para calefacción doméstica
ES2896357T3 (es) Calentador de agua y sus aplicaciones
ES2627209B2 (es) Acumulador, sistema y procedimiento para proporcionar agua caliente sanitaria
KR100590385B1 (ko) 가정용보일러와 연계한 태양열 급탕, 난방 시스템
CN206094524U (zh) 自动恒温加热系统
JP5130696B2 (ja) 給湯装置
ES2654365T3 (es) Circuito auxiliar para calentar depósitos de almacenamiento de calor
CN206944459U (zh) 一种速热式开水器
CN205897542U (zh) 一种水箱蓄热式热泵系统
CN102829558A (zh) 一种温度智能调节式热水器
CN205897507U (zh) 一种具备燃气稳压功能的机械式燃气热水器
CN104452928A (zh) 一种用于智能马桶的调温水箱及其控制方法
ES2778826T3 (es) Instalación de producción de agua caliente con un circuito termodinámico alimentado por células fotovoltaicas
CN216203706U (zh) 浴室热水采暖系统
CN221483880U (zh) 双并联热水器控制装置
CN208349598U (zh) 一种家用节水节能热水器

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2627209

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B2

Effective date: 20180108