ES2711197T3 - Controlador para almacenar energía térmica como regulación - Google Patents
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Abstract
Un controlador para utilizarlo con un sistema acumulador de energía térmica regulador que tiene un acumulador (10) de energía térmica regulador, y un medio (2) de almacenamiento térmico contenido en dicho acumulador (10) de energía térmica regulador, por el cual un volumen del medio (2) de almacenamiento térmico está subdividido en una o más partes (21) distintas, de forma que las distintas partes (21) del volumen del medio (2) de almacenamiento térmico forman juntas el total de medio (2) de almacenamiento térmico presente en el acumulador (10) de energía térmica regulador; y el acumulador (10) de energía térmica regulador comprende un sensor (11) de temperatura respectivo para cada parte (21) distintas, con el fin de detectar una temperatura del medio (2) de almacenamiento térmico contenido en la parte (21), estando el controlador adaptado para recibir al menos una señal que representa valores predeterminados relacionados con el acumulador (10) de energía térmica regulador, comprendiendo los valores predeterminados: - una temperatura máxima (Tmax) establecible por un usuario, - una cantidad mínima predeterminada de energía térmica presente en el acumulador (10) de energía térmica regulador, establecible por un usuario y - una temperatura mínima predeterminada (Tmin) en donde el controlador (3) está adaptado para calcular los siguientes valores de energía térmica: - un valor que representa la cantidad de energía térmica presente en el acumulador de energía térmica regulador, - una cantidad mínima de energía de calentamiento que representa la cantidad de energía necesaria para, utilizando un calentador (4), calentar todo el medio (2) de almacenamiento térmico hasta dicha temperatura mínima predeterminada partiendo de la cantidad de energía térmica presente en el acumulador (10) de energía térmica regulador, y - una cantidad de energía necesaria para calentar todo el medio (2) de almacenamiento térmico hasta dicha temperatura máxima predeterminada, utilizando el calentador (4), partiendo de la cantidad de energía térmica presente en el acumulador (10) de energía térmica regulador, en donde el controlador (3) está adaptado para controlar el calentador (4) del acumulador térmico regulador (10) en función de dichos valores de energía térmica de forma que la cantidad de energía presente en el acumulador (10) de energía térmica regulador es mayor que o igual a la energía mínima predeterminada presente en el acumulador (10) de energía térmica regulador, estando además el controlador (3) adaptado para calcular un valor que representa la cantidad de energía térmica presente en el acumulador de energía térmica regulador multiplicando la temperatura medida por los uno o más sensores (11) que detectan la temperatura de las una o más partes (21) distintas del medio (2) de almacenamiento térmico por el volumen de la al menos una parte de medio (2) de almacenamiento térmico, de manera que se obtiene al menos un valor que representa la energía térmica parcial contenida en la al menos una parte por el medio (2) de almacenamiento térmico y sumando a cada uno de los demás los al menos un valor parcial de energía térmica resultantes, y por que el controlador (3) está adaptado para calcular la cantidad mínima de energía de calentamiento multiplicando la diferencia entre la temperatura mínima predeterminada y la temperatura medida por los uno o más sensores de temperatura de las una o más partes (21) distintas que contienen medio de almacenamiento térmico a una temperatura, medida por sus sensores (11) respectivos, que es inferior a la temperatura mínima predeterminada, por los respectivos volúmenes de las distintas partes (21) que contienen medio (2) de almacenamiento térmico a una temperatura, medida por su respectivo sensor (11), que es inferior a la temperatura mínima predeterminada, y sumando a cada uno de los demás los valores resultantes, estando el controlador (3) adaptado para calcular la cantidad máxima de energía de calentamiento al menos multiplicando la diferencia entre la temperatura máxima predeterminada y la temperatura medida por los uno o más sensores (11) de temperatura, por el volumen respectivo de la parte (21) correspondiente al sensor (11) de temperatura, y sumando a cada uno de los demás los valores resultantes.
Description
DESCRIPCION
Controlador para almacenar ene^a termica como regulacion
La presente invencion se refiere a un controlador para utilizarlo con un sistema acumulador de ene^a termica regulador conforme a la reivindicacion 1.
Los metodos para almacenar energfa termica como regulacion y los acumuladores de ene^a termica reguladores son ya conocidos para la persona experta en la tecnica. Un ejemplo de un acumulador de energfa termica regulador lo constituye, por ejemplo, una unidad calentadora de agua de un sistema domestico de agua caliente. Este tipo de acumulador de energfa termica regulador contiene un medio de almacenamiento termico, a menudo agua, contenido en un deposito y un controlador que controla un calentador del acumulador termico regulador. El calentador puede ser, por ejemplo, un calentador electrico dispuesto en el fondo del deposito. Frecuentemente, en tales unidades calentadoras de agua el agua entra en el deposito por el fondo del deposito y sale del deposito por la parte superior. El controlador esta configurado para recibir una senal que representa tres senales que representan valores de energfa termica relacionados con el acumulador de energfa termica regulador. Estos valores representan exclusivamente temperaturas, y a menudo son una temperatura minima, una temperatura maxima y la temperatura del agua del deposito, medida, por ejemplo, mediante un sensor presente en el deposito en una ubicacion determinada. Cuando la temperatura medida por el sensor disminuye por debajo de la temperatura minima, el controlador activa el calentador, por ejemplo hasta que se alcanza la temperatura maxima. En una configuracion de este tipo, la temperatura minima representa la cantidad minima predeterminada de energfa presente en el acumulador de energfa termica regulador.
Sin embargo, tales metodos y las unidades calentadoras de agua correspondientes no se pueden implementar facilmente en una denominada "red inteligente", en donde los agentes determinan el funcionamiento del calentador en funcion del precio de la energfa, la cantidad de energfa requerida, la flexibilidad del consumo de energfa de la unidad calentadora de agua, la disponibilidad de energfa renovable, etc.
Por otra parte, se ha encontrado que cuando un unico controlador controla, por ejemplo, multiples unidades calentadoras de agua de sistemas domesticos de agua caliente, utilizando los valores de energfa termica proporcionados al controlador por los distintos acumuladores de energfa termica reguladores, estando los valores de energfa termica expresados en, por ejemplo, grados Celsius, no es facil controlar las unidades calentadoras de agua de una manera consistente, de forma que se pueda comparar la cantidad de energfa de las distintas unidades calentadoras de agua, ya que los diferentes valores de energfa termica se determinan para distintas unidades calentadoras de agua que tienen distintos volumenes de deposito, tienen distintas posiciones del sensor que detecta la temperatura del agua en la unidad calentadora de agua, etc.
Aunque las calderas de agua domesticas de una poblacion entera consumen una gran cantidad de energfa y por lo tanto podnan contribuir a mantener valores de red estables si se controlasen adecuadamente, se han realizado pocos avances en la coordinacion de la conmutacion de estas calderas, aparte de conectarlas por la noche para aprovechar una tarifa nocturna. Cualquier conexion de red en instalaciones domesticas constituye una amenaza potencial para la seguridad, ya que es facilmente accesible. No resulta obvio como se puede mejorar esta situacion. Los documentos JP9068369, JP2004218873, WO88/05160, EP2146309 y US2005/019631 son ejemplos de metodos y sistemas conocidos para almacenar energfa termica, como regulacion, en un medio de almacenamiento termico.
Por lo tanto, es un objeto de la actual invencion proveer una alternativa conforme a la reivindicacion 1 para utilizarlo con un sistema acumulador de energfa termica regulador. Para lograr ciertas mejoras, las realizaciones de la presente invencion pueden proporcionar una o mas ventajas:
al menos un acumulador de energfa termica regulador se puede controlar mas facilmente mediante un controlador, con independencia de los detalles espedficos del acumulador de energfa termica regulador, se pueden utilizar controladores locales que no requieren acceso a redes de area amplia, con las amenazas para la seguridad que conllevan, pero siguen proporcionando mayor flexibilidad en el control local de la energfa de calentamiento, en el caso de sistemas jerarquicos de control basados en el mercado, se puede controlar eficazmente la curva de demanda/oferta si se proporciona una variable de control adecuada,
en el caso de un sistema de respuesta a la demanda portiempo de uso (ToU, por sus siglas en ingles), por ejemplo basado en precios variables, con un dfa de antelacion, para multiples bloques temporales fijos al dfa, la programacion del acumulador de energfa regulador se puede basar en la asignacion mas barata de un primer parametro, con un horizonte de planificacion proporcional a un segundo parametro, y/o
con un sistema de capacidad de conexion variable, en el cual se establecen lfmites en tiempo real a nivel domestico tanto para el consumo como para la produccion, la programacion del acumulador de energfa regulador se puede basar tambien en la asignacion mas barata de un primer parametro con un horizonte de planificacion proporcional a un segundo parametro.
Tales beneficios se pueden conseguir conforme al controlador segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9.
El controlador calcula valores que representan cantidades de energfa termica, que comprenden una cantidad mmima de ene^a de calentamiento (Emin) que representa la cantidad de energfa necesaria para calentar, utilizando el calentador, todo el medio de almacenamiento termico hasta una temperatura minima predeterminada, partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador. La temperatura minima predeterminada es, preferiblemente, la temperatura minima preferida a la cual sale el agua del acumulador de energfa termica regulador.
Conforme a la invencion, los valores de energfa termica comprenden tambien una cantidad maxima de energfa de calentamiento (Emax) que representa la cantidad de energfa necesaria para calentar, utilizando el calentador, todo el medio de almacenamiento termico hasta una temperatura maxima predeterminada, partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador.
Se ha encontrado que estas cantidades minima y/o maxima de energfa de calentamiento permiten utilizar mas facilmente el metodo o sistema junto con otros dispositivos en un sistema de control de red inteligente.
Conforme a realizaciones preferidas de la actual invencion, el controlador calcula la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el valor que representa la cantidad maxima de energfa termica almacenada en el acumulador de energfa termica regulador. Este valor es el denominado "estado de carga" (SoC, por sus siglas en ingles). En una realizacion espedfica, el controlador calcula el SoC, es decir, la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el volumen total de medio de almacenamiento termico, multiplicado por la diferencia entre las temperaturas minima y maxima predeterminadas.
Conforme a la invencion, otro valor calculado por el controlador es la cantidad total de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, siendo dicho valor la suma de valores que representan cada uno la energfa termica medida para una parte distinta del medio de almacenamiento termico y calculandose en cada caso multiplicando la temperatura medida por el sensor de al menos una parte del medio de almacenamiento termico por el volumen de la parte de medio de almacenamiento termico, con el fin de obtener al menos un valor que representa la energfa termica parcial contenida en la al menos una parte por el medio de almacenamiento termico.
Este valor calculado de energfa termica, ademas de tener en cuenta la temperatura del volumen de medio de almacenamiento termico, por ejemplo agua, tiene en cuenta tambien el propio volumen del medio de almacenamiento termico, de forma que se obtiene una mejor representacion del contenido de energfa del medio de almacenamiento termico. Este contenido de energfa se puede utilizar despues para representar los valores de energfa termica, y se ha encontrado que, por ejemplo, se pueden utilizar satisfactoriamente valores de energfa termica representados de esta manera para controlar, con un unico controlador, acumuladores de energfa termica reguladores completamente distintos.
Por otra parte, se ha encontrado que se puede utilizar un acumulador de energfa termica regulador, de este tipo, en un sistema de control de red inteligente tal como, por ejemplo, el metodo descrito en la solicitud de patente europea EP11162735.2. Realizaciones de la presente invencion pueden proporcionar una o mas soluciones tecnicas ventajosas:
se puede controlar mas facilmente mediante un controlador al menos un acumulador de energfa termica regulador, con independencia de los detalles espedficos del acumulador de energfa termica regulador, mediante el uso de una interfaz que proporcione ciertos valores de energfa que se pueden utilizar con fines de control.
Estos valores pueden incluir cualquiera, cualquier combinacion, o todos los Emax, Emin, estado de carga (SoC) y opcionalmente, por ejemplo, SoCmin, que es el SoC mmimo que cualquier sistema de control por respuesta a demanda debe mantener para asegurar que este disponible agua caliente para satisfacer las demandas inmediatas de los usuarios y/o P, el consumo de energfa electrica del acumulador regulador;
se pueden utilizar controladores locales, que no requieren acceso a redes de area amplia, con las amenazas para la seguridad que conllevan, pero siguen proporcionando mayor flexibilidad en el control local de energfa de calentamiento,
en el caso de sistemas jerarquicos de control basados en el mercado, se puede controlar eficazmente la curva de demanda/oferta si se proporciona una variable de control adecuada, tal como una pendiente o prioridad inversamente proporcional a SoC - SoCmin, ponderada proporcionalmente a Emin;
en el caso de un sistema de respuesta a la demanda por tiempo de uso (ToU), por ejemplo basado en precios variables, con un dfa de antelacion, para multiples bloques temporales fijos al dfa, la programacion del acumulador de energfa regulador se puede basar en la asignacion mas barata de un primer parametro, por ejemplo tmax, con un horizonte de planificacion proporcional a un segundo parametro, por ejemplo SoC - SoCmin, y/o con un sistema de
conexion de capacidad variable (VCC), en el cual se establecen Ifmites en tiempo real a nivel domestico tanto para el consumo como para la produccion, la programacion del acumulador de ene^a regulador se puede basar tambien en la asignacion mas barata de un primer parametro tmax con un horizonte de planificacion proporcional a un segundo parametro, tal como SoC - SoCmin, tmax no se explica. tmax es el tiempo necesario para cargar por completo el acumulador regulador.
Conforme a realizaciones preferidas de la invencion actual, el acumulador de energfa termica regulador es una unidad calentadora de agua de un sistema domestico de agua caliente.
Conforme a realizaciones preferidas de la invencion actual, el medio de almacenamiento termico es agua.
Conforme a la invencion actual, el controlador calcula la cantidad minima de energfa de calentamiento multiplicando la diferencia entre la temperatura minima predeterminada y la temperatura medida por los uno o mas sensores de temperatura de las una o mas partes que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada, por los volumenes respectivos de las partes que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada, y sumando entre sf los valores resultantes.
Conforme a la invencion actual, el controlador calcula la cantidad maxima de energfa de calentamiento al menos multiplicando la diferencia entre la temperatura maxima predeterminada y la temperatura medida por los uno o mas sensores de temperatura, por el volumen respectivo de la parte correspondiente al sensor de temperatura, y sumando entre sf los valores resultantes.
Tales valores mmimo y/o maximo calculados de energfa termica, ademas de tener en cuenta la temperatura del volumen de medio de almacenamiento termico, por ejemplo agua, tiene en cuenta tambien el propio volumen del medio de almacenamiento termico considerado. Tal contenido de energfa se puede utilizar facilmente para representar los valores de energfa termica y se ha encontrado que, por ejemplo, los valores de energfa termica representados de esta manera se pueden utilizar satisfactoriamente para controlar, con un unico controlador, acumuladores de energfa termica reguladores completamente distintos. Por ejemplo, se ha encontrado que se puede utilizar un acumulador de energfa termica regulador, de este tipo, en el metodo descrito en la solicitud de patente europea EP11162735.2.
Conforme a la invencion actual, el controlador utiliza la temperatura medida por los uno o mas sensores de temperatura, con relacion a la temperatura minima predeterminada.
Esto permite calcular la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, con respecto a la cantidad total maxima de energfa que puede estar presente en el acumulador de energfa termica regulador, definida por el producto de la temperatura maxima predeterminada y el volumen total de medio de almacenamiento termico, y con respecto a la temperatura minima predeterminada.
Conforme a realizaciones preferidas de la invencion actual, el controlador calcula ademas la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador utilizando unicamente las partes que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por su sensor respectivo, que es mayor que o igual a la temperatura minima predeterminada. Conforme a tales realizaciones, la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, calculada por el controlador, vana de 0 a 1, por ejemplo, de forma que el controlador puede proporcionar una indicacion del estado de carga del acumulador de energfa termica regulador que se puede interpretar con independencia de otros parametros y que, por lo tanto, se puede incorporar mas facilmente en una red inteligente. En caso necesario, la indicacion del estado de carga se puede representar como porcentaje multiplicandola por 100.
Conforme a realizaciones preferidas de la invencion actual, las una o mas partes en que se subdivide el volumen del medio de energfa termica se configuran una sobre otra a lo largo de una direccion vertical, formando una pila de partes. Se ha encontrado que una subdivision semejante del volumen del medio de almacenamiento termico da como resultado representaciones satisfactorias de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador. De hecho, en tales acumuladores termicos reguladores, por ejemplo unidades calentadoras de agua de sistemas domesticos de agua caliente, existe una distribucion vertical de temperaturas del medio de almacenamiento termico, que se puede aproximar de manera relativamente satisfactoria mediante una pila de partes de este tipo.
Conforme a realizaciones preferidas de la invencion actual, el calentador esta situado por debajo del sensor de temperatura mas bajo. Se ha encontrado que esta situacion permite una mejor representacion de la energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador.
Conforme a realizaciones preferidas de la invencion actual, sustancialmente en las ubicaciones respectivas de los sensores de temperatura se grnan hacia el exterior del acumulador de energfa termica regulador cables que interconectan los diferentes sensores de temperatura con el controlador. Tal interconexion de los distintos cables que interconectan los sensores de temperatura con el controlador evita que sensores de temperatura cercanos a
cables que salen del acumulador de energfa termica regulador en el mismo sitio se vean afectados, de manera no deseada, por una fuga de calor a lo largo de estos cables que de lugar a una perturbacion indeseada de la medida de temperatura por el sensor de temperature, como sucede, por ejemplo, cuando se reunen dentro del acumulador de energfa termica regulador los distintos cables procedentes de los distintos sensores de temperatura, y salen del acumulador de energfa termica regulador sustancialmente en el mismo sitio, ocurriendo a menudo que los distintos cables estan hechos de material que tiene buenas propiedades de conduccion termica, con lo que forman en ese caso un puente de calor o de fno hacia el exterior, conllevando un riesgo acrecentado de que el calor salga del acumulador de energfa termica regulador a traves del mismo.
La presente invencion provee tambien un controlador almacenar energfa termica como regulacion de un acumulador de energfa termica regulador, estando el controlador adaptado para realizar un metodo conforme a la presente invencion o implementar un sistema conforme a la presenta invencion. El controlador se puede implementar como un microcontrolador, y puede incluir un procesador, por ejemplo un microprocesador o un FPGA, y una o mas memorias. El procesador puede estar adaptado para ejecutar cualquier software de la presente invencion.
En la descripcion detallada que sigue, se exponen numerosos detalles espedficos con el fin de proporcionar una profunda comprension de la invencion y de como se puede poner en practica en realizaciones particulares. Sin embargo, se entendera que la presente invencion se puede poner en practica sin estos detalles espedficos. En otros casos, no se han descrito con detalle metodos, procedimientos y tecnicas bien conocidos, para no oscurecer la presente invencion.
Se describira la presente invencion con respecto a realizaciones particulares y con referencia a ciertos dibujos, pero la invencion no esta limitada a los mismos, sino solamente por las reivindicaciones. Los dibujos descritos son meramente esquematicos, y no son limitantes. Con fines ilustrativos, en los dibujos el tamano de algunos elementos puede ser exagerado y no estar dibujado a escala. Las dimensiones y las dimensiones relativas no corresponden necesariamente a las reducciones reales para la practica de la invencion.
Ademas, los terminos "primero", "segundo", "tercero" y similares, en la descripcion y en las reivindicaciones, se utilizan para distinguir entre elementos similares y no necesariamente para describir un orden secuencial o cronologico. Los terminos son intercambiables en circunstancias apropiadas y las realizaciones de la invencion pueden funcionar con secuencias distintas de las descritas o ilustradas en la presente memoria.
Por otra parte, los terminos "superior", "inferior", "sobre", "bajo" y similares, en la descripcion y en las reivindicaciones, se emplean con fines descriptivos y no necesariamente para describir posiciones relativas. Se entendera que los terminos asf usados son intercambiables en circunstancias apropiadas y que las realizaciones de la invencion descritas en la presente memoria pueden funcionar en orientaciones distintas de las descritas o ilustradas en la presente memoria.
La expresion "que comprende", empleada en las reivindicaciones, no debe interpretarse como restringida a los medios que se enumeran despues de la misma; no excluye otros elementos o etapas. Debe interpretarse en el sentido de que especifica la presencia de las caractensticas, numeros enteros, pasos o componentes citados a los que se refiere, pero no excluye la presencia o adicion de una o mas caractensticas, numeros enteros, pasos o componentes distintos, o grupos de los mismos. Asf, el alcance de la expresion "un dispositivo que comprende medios A y B" no debe limitarse a dispositivos que consistan unicamente en componentes A y B.
La Figura 1 muestra una vista general de un sistema acumulador de energfa termica regulador, conforme a la invencion.
La Figura 2a muestra una simulacion de la temperatura detectada por los diferentes sensores a lo largo de la direccion vertical del acumulador 10 de energfa termica regulador, en este caso una unidad 18 calentadora de agua, en funcion del tiempo transcurrido despues haber utilizado inicialmente toda el agua caliente contenida en el acumulador 10 de energfa termica regulador y posteriormente calentar el agua agregada de nuevo que inicialmente ha entrado en la unidad calefactora a aproximadamente 15°C.
La Figura 2b muestra diferentes valores de energfa termica tales como el estado 28 de carga, la Emax 29 y la Emin 30. Las Figuras 3a y 3b muestran los resultados de una simulacion distinta de la mostrada en las Figuras 2a y 2b.
Se provee el sistema 1 de energfa termica para realizar el metodo conforme a la invencion, y para ello comprende un acumulador 10 de energfa termica regulador y un controlador 3 configurado para realizar el metodo conforme a la invencion.
La Figura 1 muestra que el acumulador 10 de energfa termica regulador y el controlador 3 estan incorporados en un unico dispositivo, en este caso un sistema domestico, mas espedficamente un sistema domestico de agua caliente, aun mas espedficamente una unidad 18 calentadora de agua de un sistema domestico de agua caliente. Tal configuracion permite, por ejemplo, sustituir una unidad calentadora de agua antigua por una unidad 18 calentadora de agua nueva dotada de un controlador, sin tener que adaptar los contactos a, por ejemplo, la red electrica, etc. Sin embargo, esto no es cntico para la invencion, y el controlador 3 y el acumulador 10 de energfa termica regulador
pueden ser dispositivos ffsicamente distintos, por ejemplo cuando estan conectados varios acumuladores 10 de ene^a termica reguladores a un unico controlador 3, lo que permite reducir el numero de controladores 3 necesarios.
El acumulador 10 de energfa termica regulador contiene medio 2 de almacenamiento termico que preferiblemente es un medio de almacenamiento termico lfquido. El medio 2 de almacenamiento termico puede ser cualquier medio conocido por la persona experta en la tecnica que permita almacenar energfa termica en el mismo, pero preferiblemente es agua, ya que se sabe que el agua tiene buenas propiedades de acumulacion termica, es segura y esta ampliamente disponible. Ademas, pero sin estar limitado a ello, en este caso tambien se puede utilizar el acumulador de energfa termica regulador para proporcionar agua caliente a un domicilio, haciendo que sea una unidad 18 calentadora de agua de un sistema domestico de agua caliente. Sin embargo, esto no es cntico para la invencion, y tambien se puede utilizar el acumulador 10 de energfa termica regulador en combinacion con una bomba de calor tal que el calor recuperado por la bomba de calor pueda almacenarse temporalmente en el acumulador 10 de energfa termica regulador.
No obstante, tambien son posibles otros medios de almacenamiento como regulacion, por ejemplo geles que tengan buenas propiedades de almacenamiento termico.
El controlador 3 esta configurado para controlar un calentador 4 del acumulador termico 10 regulador. El calentador 4 mostrado en la Figura 1 es un calentador electrico y esta situado en el fondo de un deposito dentro del acumulador 10 de energfa termica regulador. Sin embargo, tal configuracion no es cntica para la invencion. Por ejemplo, es posible proveer un calentador 4 que no sea electrico, sino que, por ejemplo, utilice gas, gasolina, combustible diesel, etc. Ademas, la posicion del calentador 4 no es cntica para la invencion, y puede estar en la parte inferior, cerca del centro, en la parte superior, etc. Sin embargo, si se dispone el calentador 4 cerca del fondo, se ha encontrado que la conveccion termica natural del medio 2 de almacenamiento termico, cuando el calentador 4 lo calienta, permite que el medio 2 de almacenamiento termico se caliente homogeneamente, como se representa por ejemplo en la Figura 2a, que se explicara con mayor detalle mas adelante.
El acumulador 10 de energfa termica regulador mostrado en la Figura 1 comprende una entrada 5 y una salida 6. La entrada 5 esta situada de manera que el medio 2 de almacenamiento termico entra en el acumulador de energfa termica regulador por el fondo, y la salida 6 esta situada de manera que el medio 2 de almacenamiento termico sale del acumulador 10 de energfa termica regulador por la parte superior. Esto tiene como consecuencia que el medio 2 de almacenamiento termico, que sube hasta la parte superior debido a la conveccion, se acerca a la salida 6. Dado que el calentador 4 esta situado preferiblemente cerca del fondo, el calentador 4 calienta el medio 2 de almacenamiento termico fno que entra cerca del fondo a traves de la de entrada 5, y que despues sube hacia la parte superior, donde se encuentra la salida 6. Se ha encontrado que esta configuracion mejora aun mas el calentamiento homogeneo del medio 2 de almacenamiento termico.
La configuracion exacta de la entrada 5 y de la salida 6 no es cntica para la invencion. Aunque se muestran aqrn como tubos que entran y salen del acumulador 10 de energfa termica regulador por el fondo y por la parte superior, respectivamente, esto no es cntico para la invencion. Por ejemplo, el tubo 5 de entrada podna, por ejemplo, entrar en el acumulador de energfa termica regulador por la parte superior del acumulador de energfa termica regulador, y bajar a traves del acumulador 10 de energfa termica regulador de manera que el medio 2 de almacenamiento termico salga por la entrada 5 cercana al fondo del acumulador 10 de energfa termica regulador.
Preferiblemente, la entrada 5 y la salida 6 estan configuradas de manera que el acumulador 10 de energfa termica regulador, preferiblemente el deposito dispuesto en el mismo, esta sustancialmente siempre, con preferencia siempre, lleno de medio de almacenamiento termico. Preferiblemente, esto se consigue configurando la entrada 5 y la salida 6 de manera que, cuando se extrae medio 2 de almacenamiento termico del acumulador 10 de energfa termica regulador a traves de la salida 6, se deja entrar nuevo medio 2 de almacenamiento termico al acumulador de energfa termica regulador a traves de la entrada 5, hasta que el acumulador 2 de energfa termica regulador, preferiblemente su deposito, se llena nuevamente con medio 2 de almacenamiento termico, de forma que el deposito permanece sustancialmente lleno, con preferencia lleno.
El volumen del medio 2 de almacenamiento termico y, por consiguiente, del deposito del acumulador de energfa termica regulador en el que esta contenido, esta subdividido en al menos una parte 21 y, convenientemente, en varias partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27. Preferiblemente, se preven al menos dos partes, mas preferiblemente un numero mayor, por ejemplo al menos tres, cuatro, cinco, seis, siete, ocho, etc. El numero de partes no esta limitado, y una persona experta en la tecnica lo puede determinar. Como puede verse en la Figura 1, las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 en que se subdivide el volumen del medio de almacenamiento termico estan dispuestas una sobre otra a lo largo de una direccion vertical, formando una pila de partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27.
Como se puede ver en la Figura 1, las diferentes partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 del volumen del medio 2 de almacenamiento termico forman juntas forman el total de medio 2 de almacenamiento termico presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador, y el acumulador 10 de energfa termica regulador comprende una serie de, respectivamente, uno o mas sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura para cada parte 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, a fin de detectar una temperatura del medio 2 de almacenamiento termico contenido en la parte 21, 22,
23, 24, 25, 26, 27 correspondiente. En combinacion con la pila preferida de partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, se ha encontrado que una configuracion de este tipo permite una manera mejorada de detectar el perfil de temperatura del medio 2 de almacenamiento termico, ya que la temperatura vana sustancialmente solo en direccion vertical. En cuanto a las partes, el numero de sensores de temperatura no esta limitado, y una persona experta en la tecnica lo puede determinar.
Aunque en la Figura 1 se indican como tales las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, se entendera que las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 solo subdividen imaginariamente, y no ffsicamente, el volumen del medio 2 de almacenamiento termico.
Preferiblemente, los sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 estan colocados a lo largo del acumulador 10 de energfa termica regulador de manera que la posicion de cada uno de estos sensores corresponda a la posicion de cada una de las correspondientes partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 en que se subdivide el volumen total de medio 2 de almacenamiento termico. Para ello, preferiblemente los sensores de temperatura estan distribuidos equidistantemente a lo largo de la altura del acumulador 10 de energfa termica regulador, o bien a lo largo de la altura del deposito 18 comprendido en el acumulador 10 de energfa termica regulador y que contiene el medio 2 de almacenamiento termico.
Al controlador 3 se le proporciona al menos una senal que representa al menos un valor termico relacionado con el acumulador de energfa termica, en donde el al menos un valor de energfa termica comprende una cantidad minima predeterminada de energfa presente en el acumulador de energfa termica regulador y una cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador.
El controlador 3 para almacenar energfa termica como regulacion, de un acumulador de energfa termica regulador, esta adaptado para realizar un metodo conforme a la presente invencion o para implementar un sistema conforme a la presente invencion. Se puede implementar el controlador como un microcontrolador, y puede incluir un procesador tal como un microprocesador o un FPGA, y una o mas memorias. El procesador puede estar adaptado para ejecutar cualquier software de la presente invencion.
Preferiblemente, un usuario puede establecer la cantidad minima predeterminada de energfa a traves de una interfaz que esta conectada al controlador. La interfaz puede estar dispuesta, por ejemplo, en el acumulador 10 de energfa termica regulador en forma de una pantalla, eventualmente con botones anadidos a la pantalla, que refleje la informacion del acumulador 10 de energfa termica regulador. Sin embargo, esto no es cntico para la invencion, y la interfaz puede ser tambien un ordenador 8 que este conectado al controlador 3, por ejemplo a traves de una red informatica 7. La red informatica 7 puede ser, por ejemplo, una LAN o el internet, y puede ser una red de cable ffsico o bien, por ejemplo, una red inalambrica tal como, por ejemplo, wifi. El controlador 3 esta dotado, por ejemplo, de una aplicacion de servidor, por ejemplo una aplicacion de servidor web, que permite al equipo 8 iniciar sesion en el sitio web para establecer, por ejemplo, los valores predeterminados de los valores de energfa termica.
El controlador 3 esta configurado para calcular un valor que representa la cantidad total de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, multiplicando la temperatura medida por cada sensor 11, 12, 13, 14, 15, 16 o 17, respectivamente correspondiente a las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 del medio 2 de almacenamiento termico, por el volumen de la parte correspondiente de medio 2 de almacenamiento termico, con el fin de obtener un valor que representa la energfa termica parcial contenida en la parte correspondiente del medio 2 de almacenamiento termico, y sumando entre sf los valores parciales de energfa termica resultantes.
El controlador 3 mostrado en la Figura 1 interconecta directamente el calentador 4 a la red electrica a traves de las lmeas electricas 19, 20. Sin embargo, esto no es cntico para la invencion, y el controlador 3 podna controlar tambien un interruptor separado que conectase y desconectase el calentador 4 a la red electrica. Naturalmente, en lugar de una red electrica, dependiendo del tipo de calentador 4, se puede utilizar una fuente de calor distinta, por ejemplo combustible diesel, gas, etc.
Preferiblemente, el controlador 3 calcula ademas la cantidad de energfa termica presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador utilizando solo las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 que contienen medio 2 de almacenamiento termico a una temperatura, medida por su sensor respectivo, que es mayor que o igual a una temperatura minima predeterminada, que puede ser parte de los valores de energfa termica. Por ejemplo, cuando ha entrado medio 2 de almacenamiento termico nuevo en el acumulador 10 de energfa termica regulador por el fondo del acumulador 10 de energfa termica regulador, los sensores de temperatura del fondo registraran una temperatura que puede ser inferior a la temperatura minima predeterminada, de forma que estas partes no se tienen en cuenta cuando se calcula la energfa termica presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador.
Preferiblemente, el controlador 3 utiliza la temperatura medida por los sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura con respecto a la temperatura minima predeterminada. Esto se realiza preferiblemente restando a la temperatura medida la temperatura minima predeterminada.
Preferiblemente, los valores de energfa termica comprenden tambien una temperatura maxima predeterminada, que el usuario puede ajustar preferiblemente conforme a sus preferencias, por ejemplo su nivel de confort deseado. Preferiblemente, la temperatura maxima predeterminada se determina de manera que el medio de almacenamiento
termico, que preferiblemente es Kquido o semi^quido, no comienza a hervir, ya que en tal caso la presion dentro del deposito preferido del acumulador de energfa termica regulador empezana a elevarse de forma que aumentana el riesgo de que se produjeran explosiones.
El controlador 3 calcula ademas la cantidad de energfa termica presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el valor que representa la cantidad maxima de energfa termica almacenada en el acumulador de energfa termica regulador. Este valor es el estado de carga (SoC). En una realizacion espedfica, el controlador calcula el SoC, es decir, la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, por el volumen total de medio 2 de almacenamiento termico, multiplicado por la diferencia entre las temperaturas minima y maxima predeterminadas.
Los valores de energfa termica comprenden una cantidad minima de energfa de calentamiento que representa la cantidad de energfa necesaria para calentar todo el medio 2 de almacenamiento termico hasta una temperatura minima predeterminada, utilizando el calentador 4, partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador.
El controlador 3 calcula la cantidad minima de energfa de calentamiento multiplicando la diferencia entre la temperatura minima predeterminada y la temperatura medida por los sensores de temperatura que detectan la temperatura de las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada dentro de los volumenes respectivos de las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 que contienen medio 2 de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada, y sumando entre sf los valores resultantes. Por ejemplo, esto se representa matematicamente, cuando el medio de almacenamiento termico es agua, con una capacidad calonfica de 4.186 J/(kgK):
en donde
- Tmin es una temperatura minima predefinida
- n es el numero de partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 1
- Tj es la temperatura medida por los sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura respectivos
- Vj es el volumen de las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 respectivas
Preferiblemente, los valores de energfa termica comprenden una cantidad maxima de energfa de calentamiento que representa la cantidad de energfa necesaria para, utilizando el calentador, calentar todo el medio de almacenamiento termico hasta una temperatura maxima, partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador.
Mas preferiblemente, el controlador 3 calcula la cantidad maxima de energfa de calentamiento al menos multiplicando la diferencia entre la temperatura maxima predeterminada y la temperatura medida por el al menos un sensor 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura, por el volumen respectivo de la parte 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 correspondiente al sensor 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura, y sumando entre sf los valores resultantes. Por ejemplo, esto se representa matematicamente, cuando el medio de almacenamiento termico es agua, con una capacidad calonfica de 4.186 J/(kg K):
en donde, ademas de lo anterior:
- Tmax es una temperatura maxima predefinida
- n es el numero de partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 1
- Ti es la temperatura medida por los sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura respectivos
- Vi es el volumen de las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 respectivas
En este caso, la forma preferida de calcular la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador se puede representar matematicamente por:
en donde:
- Tmin es una temperatura mmima predefinida
- Tmax es una temperatura maxima predefinida
- n es el numero de partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 1
- Tj es la temperatura medida por los sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura respectivos
- Vi o Vj es el volumen de las partes 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27 respectivas
- SoC representa el estado de carga, que representa la cantidad de energfa presente en el acumulador de energfa termica regulador, como porcentaje con respecto a la cantidad maxima de energfa presente en el acumulador de energfa termica regulador con respecto a la cantidad minima de energfa de calentamiento.
Aunque, en la formula mostrada, el estado de carga se calcula como un porcentaje, esto no es critico para la invencion, y el estado de carga se puede calcular tambien como un valor entre 0 y 1, obviando la multiplicacion por 100. Por ejemplo, opcionalmente se puede calcular y utilizar el SoCmin como una variable de control. SoCmin es el SoC mmimo que cualquier sistema de control por respuesta a la demanda debe mantener, para asegurar que este disponible agua caliente para satisfacer la demanda inmediata del usuario.
Aunque se puede configurar el controlador 3 para calcular el estado de carga como se ha descrito anteriormente, el controlador 3 puede calcular tambien el estado de carga mediante la formula matematica siguiente:
en donde Vt representa el volumen total de medio de almacenamiento termico y los otros sfmbolos se definen como se ha descrito mas arriba.
Por supuesto, es posible, a la inversa, calcular el estado de carga utilizando el primer metodo, y calcular Emax y Emin utilizando cualquiera de las formulas matematicas siguientes:
Utilizando estos valores de energfa termica, los valores predeterminados de energfa, que un usuario puede establecer conforme a sus preferencias, por ejemplo correspondientes a un estado de "confort", son, por ejemplo, 35°C - 50°C, preferiblemente 40°C, para Tmin, 60°C - 90°C, preferiblemente 70°C, para Tmax, 5% - 50%, preferiblemente 20%, para la cantidad minima predeterminada de energfa presente en el acumulador de energfa termica.
El controlador 3 esta configurado para controlar un calentador 4 del acumulador termico 10 regulador, en funcion de los valores de energfa termica, de forma que la cantidad de energfa termica presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador sea mayor que o igual a la cantidad minima predeterminada de energfa presente en el acumulador 10 de energfa termica regulador.
Preferiblemente, sustancialmente en las ubicaciones respectivas de los sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura se grnan hacia el exterior del acumulador 10 de energfa termica regulador cables 19 que interconectan
los distintos sensores 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 de temperatura con el controlador, y posteriormente se conectan al controlador 3, lo que se muestra esquematicamente en la Figura 1.
Preferiblemente, el calentador 4 esta situado por debajo del sensor 17 de temperatura mas bajo, como se muestra en la Figura 1.
La Figura 2a muestra una simulacion de la temperatura detectada por los distintos sensores a lo largo de la direccion vertical del acumulador 10 de energfa termica regulador, en este caso una unidad 18 calentadora de agua, en funcion del tiempo transcurrido despues de haber gastado inicialmente toda el agua caliente contenida en el acumulador 10 de energfa termica regulador y calentar posteriormente el agua agregada de nuevo.
La Figura 2b muestra distintos valores de energfa termica tales como el estado de carga 28 (en %, con la escala mostrada en el lado derecho), la Emax 29 (kWh) y la Emin 30 (kWh).
La Figura 3a muestra una simulacion de la temperatura detectada por los diferentes sensores a lo largo de direccion vertical del acumulador 10 de energfa termica regulador, en este caso una unidad 18 calentadora de agua, en funcion del tiempo transcurrido despues de haber gastado inicialmente toda el agua caliente contenida en el acumulador 10 de energfa termica regulador y calentar posteriormente el agua agregada de nuevo. Sin embargo, en esta simulacion el calentador 4 no esta situado por debajo del sensor de temperatura mas bajo, y se puede observar que se esta midiendo un perfil de temperatura distorsionado, lo que distorsiona la representacion de los distintos valores de energfa termica mostrados en la Figura 3b, tales como el estado de carga 28, la Emax 29, la Emin 30 y la energfa medida.
La presente invencion comprende un controlador para llevar a cabo cualquiera de los metodos de la presente invencion. En particular, el controlador puede tener un motor de procesamiento: tal como un microprocesador o un FPGA, que es capaz de ejecutar un programa. Este programa puede incluir software que tiene segmentos de codigo que, cuando se ejecutan en el motor de procesamiento, estan adaptados para recibir al menos una senal que representa al menos un valor de energfa termica relacionado con el acumulador de energfa termica regulador, y para calcular al menos un valor de energfa termica que comprende una cantidad minima predeterminada de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador y una cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador.
El software puede estar adaptado para proporcionar senales con el fin de controlar un calentador del acumulador termico regulador en funcion de los valores de energfa termica, de forma que la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador sea mayor que o igual a la cantidad minima predeterminada de energfa presente en el acumulador de energfa termica regulador.
El software puede estar adaptado tambien para calcular un valor que represente la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, con lo cual los valores de energfa termica comprenden una cantidad minima de energfa de calentamiento que representa la cantidad de energfa necesaria para, utilizando el calentador, calentar todo el medio de almacenamiento termico hasta una temperatura minima predeterminada, partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, y los valores de energfa termica comprenden tambien una cantidad maxima de energfa de calentamiento que representa la cantidad de energfa necesaria para, utilizando el calentador, calentar todo el medio de almacenamiento termico hasta una temperatura maxima predeterminada, partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador.
El software puede estar adaptado para calcular un valor de energfa termica que comprenda la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el valor que representa la cantidad maxima de energfa termica almacenada en el acumulador de energfa termica regulador. Este valor es el estado de carga (SoC). En una realizacion espedfica, el controlador calcula el SoC, es decir, la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el volumen total de medio de almacenamiento termico, multiplicado por la diferencia entre una temperatura minima y maxima predeterminadas.
Para utilizarlo con el software, el volumen de medio de almacenamiento termico se puede subdividir en una o mas partes distintas, de forma que las distintas partes del volumen del medio de almacenamiento termico forman juntas el total de medio de almacenamiento termico presente en el acumulador de energfa termica regulador; y el acumulador de energfa termica regulador puede comprender un sensor de temperatura respectivo para cada parte, con el fin de detectar una temperatura del medio de almacenamiento termico contenido en esa parte. El software puede estar adaptado para calcular un valor que represente la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, multiplicando la temperatura medida por los uno o mas sensores que detectan la temperatura de las una o mas distintas partes del medio de almacenamiento termico por el volumen de la parte de medio de almacenamiento termico, para obtener al menos un valor que represente la energfa termica parcial contenida por el medio de almacenamiento termico en la al menos una parte, y sumando entre sf los al menos un valor parcial de energfa termica resultantes.
El software puede estar adaptado para calcular la cantidad mmima de ene^a de calentamiento, multiplicando la diferencia entre la temperatura mmima predeterminada y la temperatura medida por los uno o mas sensores de temperatura de las una o mas partes que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada, por los volumenes respectivos de las partes que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada, y sumando entre sf los valores resultantes.
El software puede estar adaptado para calcular la cantidad maxima de energfa de calentamiento al menos multiplicando la diferencia entre la temperatura maxima predeterminada y la temperatura medida por los uno o mas sensores de temperatura, por el volumen respectivo de la parte correspondiente al sensor de temperatura (y sumando entre sf los valores resultantes).
El software puede estar adaptado para calcular la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador utilizando unicamente las partes que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por su sensor respectivo, que es mayor que o igual a la temperatura minima predeterminada. El software puede estar compilado para un motor de procesamiento espedfico del controlador. Como alternativa, el software puede estar escrito en un lenguaje interpretativo tal como Java y el controlador puede incluir un procesador con un interprete configurado como maquina virtual.
El software se puede suministrar en forma ejecutable sobre un medio no transitorio de almacenamiento de senal tal como un disco optico (por ejemplo, DVD o CD-ROM), cinta magnetica, disco magnetico (disquete, disco duro), memoria de estado solido (RAM, dispositivo de memoria USB, unidad de estado solido).
Claims (9)
1. Un controlador para utilizarlo con un sistema acumulador de ene^a termica regulador que tiene un acumulador (10) de energfa termica regulador, y un medio (2) de almacenamiento termico contenido en dicho acumulador (10) de energfa termica regulador, por el cual un volumen del medio (2) de almacenamiento termico esta subdividido en una o mas partes (21) distintas, de forma que las distintas partes (21) del volumen del medio (2) de almacenamiento termico forman juntas el total de medio (2) de almacenamiento termico presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador; y el acumulador (10) de energfa termica regulador comprende un sensor (11) de temperatura respectivo para cada parte (21) distintas, con el fin de detectar una temperatura del medio (2) de almacenamiento termico contenido en la parte (21),
estando el controlador adaptado para recibir al menos una senal que representa valores predeterminados relacionados con el acumulador (10) de energfa termica regulador, comprendiendo los valores predeterminados: - una temperatura maxima (Tmax) establecible por un usuario,
- una cantidad minima predeterminada de energfa termica presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador, establecible por un usuario y
- una temperatura minima predeterminada (Tmin)
en donde el controlador (3) esta adaptado para calcular los siguientes valores de energfa termica:
- un valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador, - una cantidad minima de energfa de calentamiento que representa la cantidad de energfa necesaria para, utilizando un calentador (4), calentar todo el medio (2) de almacenamiento termico hasta dicha temperatura minima predeterminada partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador, y
- una cantidad de energfa necesaria para calentar todo el medio (2) de almacenamiento termico hasta dicha temperatura maxima predeterminada, utilizando el calentador (4), partiendo de la cantidad de energfa termica presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador,
en donde el controlador (3) esta adaptado para controlar el calentador (4) del acumulador termico regulador (10) en funcion de dichos valores de energfa termica de forma que la cantidad de energfa presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador es mayor que o igual a la energfa minima predeterminada presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador,
estando ademas el controlador (3) adaptado para calcular un valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador multiplicando la temperatura medida por los uno o mas sensores (11) que detectan la temperatura de las una o mas partes (21) distintas del medio (2) de almacenamiento termico por el volumen de la al menos una parte de medio (2) de almacenamiento termico, de manera que se obtiene al menos un valor que representa la energfa termica parcial contenida en la al menos una parte por el medio (2) de almacenamiento termico y sumando a cada uno de los demas los al menos un valor parcial de energfa termica resultantes, y por que el controlador (3) esta adaptado para calcular la cantidad minima de energfa de calentamiento multiplicando la diferencia entre la temperatura minima predeterminada y la temperatura medida por los uno o mas sensores de temperatura de las una o mas partes (21) distintas que contienen medio de almacenamiento termico a una temperatura, medida por sus sensores (11) respectivos, que es inferior a la temperatura minima predeterminada, por los respectivos volumenes de las distintas partes (21) que contienen medio (2) de almacenamiento termico a una temperatura, medida por su respectivo sensor (11), que es inferior a la temperatura minima predeterminada, y sumando a cada uno de los demas los valores resultantes,
estando el controlador (3) adaptado para calcular la cantidad maxima de energfa de calentamiento al menos multiplicando la diferencia entre la temperatura maxima predeterminada y la temperatura medida por los uno o mas sensores (11) de temperatura, por el volumen respectivo de la parte (21) correspondiente al sensor (11) de temperatura, y sumando a cada uno de los demas los valores resultantes.
2. El controlador segun la reivindicacion 1, en el que el acumulador (10) de energfa termica regulador es una unidad (18) calentadora de agua de un sistema domestico de agua caliente.
3. El controlador segun la reivindicacion 1 o 2, en el que el controlador (3) esta adaptado para calcular adicionalmente el estado de carga dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el valor que representa la cantidad maxima de energfa termica almacenada en el acumulador de energfa termica regulador, o bien el controlador calcula el estado de carga dividiendo el valor que representa la cantidad de energfa termica presente en el acumulador de energfa termica regulador por el volumen total de medio de almacenamiento termico, multiplicado por la diferencia entre las temperaturas minima y maxima predeterminadas.
4. El controlador segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 3, en el que el controlador (3) esta adaptado para utilizar la temperatura medida por los uno o mas sensores (11) de temperatura con respecto a la temperatura mmima predeterminada.
5. El controlador segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 4, en el que el controlador (3) esta adaptado para calcular adicionalmente la cantidad de energfa termica presente en el acumulador (10) de energfa termica regulador utilizando unicamente las distintas partes (21) que contienen medio (2) de almacenamiento termico a una temperatura, medida por su sensor (11) respectivo, que es mayor que o igual a la temperatura minima predeterminada.
6. El controlador segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 5, en el que sustancialmente en las ubicaciones respectivas de los sensores (11) de temperatura se grnan hacia el exterior del acumulador (10) de energfa termica regulador cables (19) que interconectan los diferentes sensores (11) de temperatura con el controlador (3).
7. El controlador segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 6, en el que se preven valores usando una interfaz de cualquiera, cualquier combinacion, o todos los Emax, Emin, estado de carga (SoC) y SoCmin, que es el SoC mmimo que cualquier sistema de control por respuesta a demanda debe mantener para asegurar que este disponible agua caliente para satisfacer las demandas inmediatas de los usuarios y/o P, el consumo de energfa electrica del acumulador regulador.
8. El controlador segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 - 7, con un sistema de conexion de capacidad variable (VCC), en el cual se establecen lfmites en tiempo real a nivel domestico tanto para el consumo como para la produccion, la programacion del acumulador de energfa regulador se puede basar tambien en la asignacion mas barata de un primer parametro tmax con un horizonte de planificacion proporcional a un segundo parametro, donde tmax es el tiempo necesario para cargar por completo el acumulador regulador.
9. El controlador segun la reivindicacion 8, en el que el segundo parametro es SoC-SoCmin.
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