ES2829608T3 - Método de control para un calentador de agua doméstica con acumulador térmico - Google Patents

Método de control para un calentador de agua doméstica con acumulador térmico Download PDF

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Abstract

Un método de control para calentar agua doméstica que comprende las etapas de: - Proporcionar un calentador (1) doméstico que comprende un primer intercambiador (4) de calor en intercambio de calor con un generador (2) de calor, un acumulador (3) para un fluido calentado por el generador (2) de calor para satisfacer la necesidad de agua caliente doméstica por un usuario y conectado a través de un circuito (5) de recirculación al intercambiador de calor (4), un conjunto selector (6) que tiene una salida conectada al intercambiador de calor (4) y entradas conectadas en al menos dos puntos de extracción distanciados a lo largo de la dirección vertical para definir los respectivos primer y segundo subvolúmenes solapables del acumulador (3), cada uno de los cuales estando delimitado por el respectivo punto de extracción, una pluralidad de sensores (S1, S2, S3, S4, S5) de temperatura distanciados a lo largo de la dirección vertical en el acumulador (3) para medir la temperatura en los puntos de extracción, un flujo calentado para satisfacer la necesidad de un usuario de agua caliente doméstica que sale del primer subvolumen, - Alcanzar un estado del calentador (1), en donde: - El generador de calor (2) se activa para calentar un flujo de recirculación a través del generador de calor (2); - El flujo de recirculación fluye a través del primer y segundo subvolúmenes del acumulador (3) a través del circuito (5) de recirculación y el conjunto selector (6) para llevar la temperatura de extracción del segundo subvolumen, controlada a través de un sensor de la pluralidad de sensores, a un primer valor predefinido, que es un primer umbral de temperatura; - Cuando se verifica una condición límite, basada en la cronología del valor de temperatura de extracción, representativo de un retardo en el aumento térmico del fluido en el punto de extracción en el segundo subvolumen, situado en una posición vertical inferior a la del primer subvolumen, siendo la condición límite un retardo de la temperatura de extracción en alcanzar el primer umbral de temperatura en el punto de extracción en el segundo subvolumen, cambiar el conjunto selector (6) a una posición que excluya el segundo subvolumen del acumulador (3) del circuito (5) de recirculación de modo que la energía térmica intercambiada con el generador de calor (2) se dirija al primer subvolumen.

Description

DESCRIPCIÓN
Método de control para un calentador de agua doméstica con acumulador térmico
Descripción
La presente invención se refiere a un método para regular un calentador de agua doméstica, que comprende un acumulador de calor.
Estado de la técnica
Se percibe la necesidad de controlar el calentamiento del agua doméstica para reducir el consumo de energía sin disminuir el nivel de comodidad para el usuario. En particular, el uso de agua caliente puede ser muy discontinuo durante el día, durante una semana entre días laborables y los festivos, y durante el año, dependiendo de las estaciones. Es preferible optimizar el consumo de energía y al mismo tiempo hacer que la cantidad de agua caliente que necesite el usuario esté disponible siempre, incluso en periodos de demanda máxima. El agua caliente generada por el calentador se suministra como agua para instalaciones domésticas, tales como cuartos de baño, y en instalaciones deportivas o gimnasios, y para instalaciones de uso recreativo tales como piscinas, bañeras de hidromasaje o estaciones recreativas con estanques artificiales de agua caliente. De forma más general, pueden considerarse todos aquellos usos para los que la temperatura máxima del agua caliente que salga del calentador no sobrepase los 70 °C.
Se conoce de WO-A1-2014141146 cómo controlar un acumulador según un primer modo en el que el gradiente térmico en la dirección vertical tiende a cero y un generador de calor transfiere la energía máxima al fluido acumulador. Este modo es particularmente adecuado durante un intervalo de tiempo en el cual se espera un uso de gran cantidad de agua caliente por el usuario.
El acumulador conocido también se controla para lograr un segundo modo en el que la temperatura del fluido en el acumulador es la resultante del uso en la zona de máxima eficiencia de un generador de calor asociado al acumulador. En particular, se toma un flujo de una zona intermedia del acumulador a una temperatura que no supera un umbral predeterminado, inferior a una temperatura fijada para el primer modo descrito anteriormente, y se envía al generador de calor. Esto también hace que se caliente un menor volumen de agua. Este método se adopta en un intervalo de tiempo en el que se espera una demanda de agua caliente mínima por parte de los usuarios.
Sin embargo, puede suceder que se produzcan extracciones inesperadas incompatibles con las condiciones de funcionamiento del calentador que actúa automáticamente durante el intervalo de tiempo preestablecido, por ejemplo, por medio de un temporizador. Estos picos pueden reducir de forma excesiva la temperatura dentro del acumulador y, por lo tanto, impedir que la unidad genere agua caliente a la temperatura deseada.
EP-A1-3043122 describe un método de control para un sistema de calentamiento de agua en donde se realiza una primera y una segunda comprobación para verificar la suficiencia de agua caliente para un primer y segundo uso, respectivamente. Si el agua caliente no es suficiente, se calienta agua caliente en el acumulador en su conjunto.
Ámbitos y breve descripción de la invención
El ámbito de la presente invención es proporcionar un método para controlar un calentador de agua doméstica caliente capaz de satisfacer, al menos parcialmente, los requisitos especificados arriba.
El objeto de la presente invención se consigue mediante un método para calentar agua caliente doméstica que permite la parcialización de un depósito de fluido calentado por una fuente de calor de un primer y un segundo subvolumen al primer subvolumen cuando se produce una condición límite, como función del transcurso de tiempo o del valor de la temperatura de muestreo del acumulador y representativa de un retraso en el aumento térmico del fluido en el punto de recogida del acumulador en el segundo subvolumen, dispuesto en una dimensión vertical inferior a la del primer subvolumen.
Además, partiendo de un estado de funcionamiento del calentador de modo que:
- un generador de calor esté activo para calentar un flujo de recirculación que se trae a través de un intercambiador de calor;
- el flujo de recirculación se recibe a través de un primer y un segundo subvolumen de un acumulador por medio de un circuito de recirculación y una conjunto selector para llevar una temperatura de extracción del segundo subvolumen, controlada por un sensor de una pluralidad de sensores, a un primer valor predeterminado, que es un primer umbral de temperatura; el método incluye la etapa de:
- cuando se verifica una condición límite, basada en la cronología del valor de temperatura de extracción, representativa de un retardo en el aumento térmico del fluido en el punto de extracción en el segundo subvolumen, situado en una posición vertical inferior a la del primer subvolumen, siendo la condición límite un retardo de la temperatura de extracción en alcanzar el primer umbral de temperatura en el punto de extracción en el segundo subvolumen, cambiar el conjunto selector a una posición que excluya el segundo subvolumen del acumulador del circuito de recirculación de modo que la energía térmica intercambiada con el generador de calor se dirija al primer subvolumen.
Por lo tanto, en caso de un pico de demanda de agua calientedel usuario, que podría enfriar en exceso el interior del acumulador, el calentador reacciona para llevarla a la temperatura deseada, es decir, al primer umbral predeterminado, controlando con un sensor relativo, un subvolumen que tenga una dimensión general más pequeña con respecto a la del volumen inicial, en particular el subvolumen del que se extrae el flujo calentado para satisfacer la necesidad del usuario. Mediante el método de la presente invención es posible recuperar rápidamente la temperatura deseada de modo que, incluso poco después de una demanda máxima anómala, el usuario pueda recibir agua caliente a la temperatura deseada.
El calentador también puede funcionar en un segundo modo de forma que el generador de calor y el flujo en el circuito de recirculación estén activos hasta alcanzar un segundo umbral de temperatura predeterminado más alto que el primer umbral de temperatura en el punto de extracción del acumulador. El primer umbral predeterminado corresponde a una condición de máxima eficiencia del generador de calor y el segundo umbral predeterminado corresponde a la máxima acumulación de energía térmica en uno o más de los subvolúmenes del acumulador. También en el segundo modo de funcionamiento, puede excluirse un subvolumen inferior del circuito de recirculación en el momento de alcanzar una condición límite similar a la descrita anteriormente, para concentrar la energía térmica en un subvolumen más alto.
En la descripción se explican otras ventajas y características de la presente invención y se citan en las reivindicaciones dependientes.
Breve descripción de los dibujos
La invención se describe a continuación sobre la base de ejemplos no limitativos ilustrados con fines explicativos en el dibujo adjunto, que se refiere a un diagrama de circuitos de un calentador según la presente invención.
Descripción detallada de la invención
La Figura 1 muestra un calentador en su conjunto que comprende un generador 2 de calor, un acumulador 3 de fluido y un intercambiador 4 de calor en el que la energía térmica se transfiere desde el generador 2 de calor a un fluido líquido acumulado en el acumulador 3. Un circuito 5 proporciona un flujo de recirculación entre el acumulador 3 y el intercambiador 4 de calor. Según una realización ilustrativa, el intercambiador 4 de calor es fluido de escape/fluido líquido para transferir la salida de calor de una caldera de condensación, que actúa como generador 2 de calor.
El acumulador 3 de calor tiene una dimensión vertical para permitir la estratificación térmica del fluido portador que circula en el circuito 5. Según la realización ilustrada en la figura, el fluido portador es agua doméstica. El agua doméstica se estratifica en función del gradiente térmico vertical dentro del acumulador 3, y las capas más frías están en la zona inferior, mientras que aquellas a mayor temperatura están en la zona superior. El circuito 5 comprende un conjunto selector 6 conectado al acumulador 3 en una pluralidad de puntos de extracción separados verticalmente, preferiblemente equidistantes, y que convergen hacia un nodo 7 de salida conectado a una entrada del intercambiador 4, preferiblemente a través de una bomba 8.
Cada punto de extracción del conjunto selector 6 extrae agua de una capa o subvolumen de acumulación diferente, cada uno de los cuales está delimitado por planos horizontales que pasan a través de dos puntos de extracción adyacentes o, cuando sea necesario, desde una parte superior 9 o un fondo 10 del acumulador 3.
Una salida del intercambiador 4 de calor se conecta a través de un conducto 11 a un subvolumen superior 12 en el acumulador de calor 3 de modo que el agua doméstica entra en la capa más caliente del acumulador 3 de calor. El caudal de agua doméstica que sale del acumulador 3 de calor hacia el intercambiador 4 de calor se controla mediante una o más válvulas del conjunto selector 6. Según la realización de la Figura 1, hay una válvula para cada punto de extracción, y son válvulas diferenciadas de conexión y desconexión, es decir, abiertas o cerradas. Sin embargo, es posible proporcionar de forma alternativa una válvula selectora que tenga una salida hacia el intercambiador 4 y un número de entradas igual al número de puntos de extracción. En cada posición de funcionamiento, el conjunto selector 6 conecta un único punto de extracción al intercambiador 4 de calor y cierra todos los demás.
Para detectar el gradiente térmico en la dirección vertical, se proporcionan sensores de temperatura, en particular un número de sensores iguales a los puntos de extracción del acumulador 3, en la realización ilustrativa S1, S2, S3, S4, S5, montados para detectar la temperatura del fluido dentro del acumulador 3 de calor en diferentes niveles verticales y en una posición en la que la temperatura detectada es representativa de la del punto de extracción.
El subvolumen superior 12 suministra agua caliente doméstica al dispositivo del usuario, por ejemplo, duchas en un gimnasio, a través de un conducto 13, y un subvolumen inferior 14 recibe agua doméstica desde una red de distribución presurizada, por ejemplo, procedente de la red de distribución urbana de agua potable, a través de un conducto 15. Los conductos 13, 15 están conectados entre sí mediante una derivación 16 dispuesta en paralelo al acumulador 3. El flujo suministrado por la derivación 16 se controla mediante una válvula mezcladora 17 que mezcla el flujo a alta temperatura del subvolumen superior 12 con el flujo de agua de la red de distribución para obtener la temperatura deseada.
En particular, la válvula mezcladora 17 se controla de modo que mantenga la temperatura del flujo de salida a una temperatura inferior a una temperatura predeterminada basándose en el dispositivo del usuario, p. ej., duchas, sauna, bañera de hidromasaje, etc. La presión de la red de suministro y distribución de agua proporciona la presión necesaria para generar el caudal que se recibe a través de la válvula mezcladora 17 y que se dirige hacia el dispositivo de usuario.
Preferiblemente, la acción de la válvula mezcladora 17 se controla mediante un sensor M para medir la temperatura T y el flujo F en el conducto 13 para detectar la demanda de agua caliente por parte del usuario final y para verificar la temperatura a la que se proporciona esta agua.
Según la presente invención, el calentador 1 se controla de la modo siguiente mediante una unidad de control para accionar la bomba 8, el conjunto selector 6 y la válvula mezcladora 17 sobre la base de las señales de los sensores S1, S2, S3, S4, S5 T, F.
En particular, la unidad de control (no mostrada) se programa según un primer modo operativo en el que la temperatura del fluido en el acumulador 3 es la resultante del uso en la zona de máxima eficiencia del generador 2 de calor. Por ejemplo, si el generador 2 de calor es una caldera de condensación y el intercambiador 4 de calor está diseñado, por ejemplo, para una caída de temperatura de 15 0C, la temperatura de la entrada al intercambiador 4 de calor debe mantenerse lo más baja posible, de forma compatible con la necesidad de mantener el acumulador a una temperatura suficientemente alta. Según una realización, dicho compromiso lleva a una temperatura de 50 °C.
Este valor mantiene elevada la eficiencia del generador 2 de calor y al mismo tiempo garantiza una temperatura del agua caliente suficientemente alta requerida por el usuario. La bomba 8 y el conjunto selector 7 se controlan, por consiguiente, para controlar un flujo que circula en el circuito 5 de recirculación para mantener esta condición.
Por ejemplo, es posible dividir el acumulador 3 en un primer subvolumen hasta el sensor S3 y un segundo subvolumen hasta el fondo 10. En la condición de consumo mínimo de energía y eficiencia máxima del generador 2 de calor, el flujo de recirculación pasa a través del primer subvolumen y el segundo subvolumen está prácticamente inmóvil. La temperatura de entrada de intercambiador 4 de calor se mide mediante S3 y todos los puntos de extracción están cerrados excepto el de S3. Esta condición se realiza preferiblemente mediante la unidad de control cuando, de modo preventivo, por ejemplo por medio de un temporizador, se ajusta un intervalo de tiempo en el que el uso de agua caliente del lado del consumidor es mínimo.
Siempre de modo preventivo, es posible calcular una condición intermedia de consumo de energía y máxima eficiencia del generador 2 de calor en la que el segundo volumen también interviene por el flujo de recirculación, la temperatura de entrada del intercambiador 4 de calor se mide mediante S5 y todos los puntos de extracción están cerrados excepto el de S5. En cada extracción por el usuario, el agua se reintegra desde la red de distribución, que tiene una temperatura ilustrativa de entre 10 0C y 20 0C, dependiendo de la estación. Siempre que S5 no detecte la temperatura de 50 0C, aumenta aún más la eficiencia de la caldera de condensación.
Sin embargo, la temperatura de 50 °C es óptima ya que permite alcanzar la temperatura deseada, por ejemplo, aproximadamente 65 °C, en el subvolumen superior 12. Sin embargo, si la temperatura S5, cuyo curso temporal se controla, no llega a 50 °C durante un tiempo predeterminado o, de forma más general, en caso de producirse una condición límite que dependa del curso temporal de la temperatura de extracción y representativa de un retraso en el aumento térmico del agua extraída por el selector 6, dado que la extracción real por el dispositivo del usuario es relativamente alta, la unidad de control conmuta el conjunto selector 6 para reducir el subvolumen implicado por el caudal del circuito 5 de recirculación, de modo que la cantidad de agua calentada por el generador 2 de calor se alimenta a un subvolumen más pequeño permitiendo, por tanto, que la temperatura de extracción aumente más rápidamente a pesar de la extracción del usuario. La temperatura de extracción del subvolumen se sigue controlando mediante un sensor de la pluralidad de sensores. Por lo tanto, el cambio del circuito de recirculación es una reacción de la unidad de control a una demanda anómala, en particular, excesiva, de agua caliente doméstica para las condiciones operativas preestablecidas del calentador. En particular, cuando la temperatura de extracción tarda en alcanzar el umbral predefinido de 50 0C, significa que la demanda de agua caliente doméstica es mayor que la proporcionada por el acumulador en condiciones de eficiencia máxima del generador 2 de calor cuando ambos subvolúmenes se incluyen en el circuito de recirculación y se ha tomado ya una determinada cantidad de energía térmica para satisfacer al usuario.
Lo anterior también puede aplicarse subdividiendo el acumulador 3 en tres o más subvolúmenes a través del conjunto selector 6. En cada uno de estos casos, el subvolumen superior 12, del que sale el flujo de fluido de alta temperatura para abastecer al dispositivo de usuario, sigue siendo parte del circuito 5 de recirculación si la temperatura de extracción de un subvolumen subyacente tarda en alcanzar el umbral predefinido. El subvolumen superior 12 puede comprender no sólo el punto de extracción correspondiente al sensor S1, sino también otros subvolúmenes inferiores sobre la base de las condiciones de diseño. Además, el calentador 1 puede controlarse de un modo adicional para que acumule la máxima energía térmica en el acumulador 3 para que esté listo de antemano para satisfacer una petición de una gran cantidad de agua caliente doméstica en un intervalo de tiempo determinado. En esta condición, el generador 2 de calor y la bomba 8 se activan hasta que la temperatura de extracción del acumulador 3 al intercambiador 4 de calor alcance un segundo umbral predefinido mayor que el primero. Por ejemplo, el segundo umbral predeterminado es 60 °C. Esto implica que, en las capas correspondientes, las temperaturas en este modo adicional son superiores a las descritas con referencia al uso en condiciones de máxima eficiencia del generador 2 de calor.
Incluso en el modo de almacenamiento máximo de calor es posible segmentar el acumulador 3 en dos o más subvolúmenes y excluir uno o más subvolúmenes del circuito 5 de recirculación e implicar a subvolúmenes dispuestos anteriormente si, mientras el usuario necesita agua caliente, se produce una condición límite que depende del curso temporal de la temperatura de extracción y representativa de un retardo en el aumento térmico del agua extraída del grupo selector 6. De forma alternativa, la exclusión de subvolúmenes inferiores puede iniciarse automáticamente si la temperatura de extracción alcanza un tercer umbral mínimo de temperatura, inferior al primer y segundo umbral, por ejemplo 15 °C.
Un ejemplo de cómo funciona el modo de almacenamiento térmico máximo es el siguiente. Sobre la base de una previsión preestablecida, por ejemplo, por medio de un temporizador, la bomba 8 y el generador 2 de calor se activan para llevar la temperatura de extracción, por ejemplo, S5, al segundo umbral, 60 0C. Si durante esta transición existiera un pico de demanda por parte del usuario y se produjera la condición límite anteriormente definida, el selector 6 conmutaría para excluir el subvolumen inferior 14 y, posiblemente, también el subvolumen inmediatamente superior, para delimitar los subvolúmenes implicados por el flujo de recirculación a la dimensión vertical correspondiente, por ejemplo, al sensor S3. Esto hace posible llevar el área desde la cual se extrae el fluido a alta temperatura a la temperatura deseada con mayor rapidez o inmediatamente después de un pico de demanda del usuario.
El calentador 1 comprende opcionalmente un serpentín 35 dispuesto dentro del acumulador 3 y que se extiende en una dirección vertical empezando desde el fondo 10 hasta aproximadamente la posición vertical del sensor S3.
El serpentín 35 calienta el agua a través de la energía térmica generada por una planta que utiliza fuentes renovables, tales como un sistema térmico solar o una bomba termorrecuperadora. Los sensores respectivos 36 y 37 miden las temperaturas de entrada y salida de otro fluido portador aportado por el serpentín 35, y una bomba eléctrica 38 controla el flujo circulante en el serpentín.
Durante el uso, el serpentín 35 puede calentar el agua en el acumulador 3 para superar también el primer umbral en el punto de extracción controlado por S5. En este caso, la bomba 8 se activa sin la activación del generador 2 de calor para enviar el agua del subvolumen 14 del fondo al subvolumen superior 12. En este caso, la producción de calor debido a la temperatura de la planta solar se mantiene dentro del acumulador 3 para mantener una zona intermedia a una temperatura relativamente baja.
Por último, es evidente que pueden hacerse modificaciones o variaciones al calentador descrito e ilustrado en la presente memoria sin abandonar el ámbito de protección según se define en las reivindicaciones adjuntas.
Según una realización alternativa, el fluido en el acumulador 3 y en el circuito 5 es un fluido técnico y el calentador incluye, de un modo no mostrado, un intercambiador hacia el usuario de agua caliente que tiene un ramal principal conectado al acumulador 3 y un ramal secundario conectado al dispositivo de usuario. En el ramal principal, el fluido técnico circula en un circuito cerrado con el acumulador y con el circuito 5 y en el ramal secundario circula agua caliente doméstica que recibe energía térmica del fluido técnico. Por ejemplo, el intercambiador de calor para el usuario puede ser un intercambiador de placas.
También es posible que el circuito 5, en lugar del intercambiador 4, comprenda un intercambiador líquido/líquido que tenga un ramal principal conectable o una caldera o una red de distribución de agua caliente, tal como una red de calefacción de distrito, y un ramal secundario conectado en un circuito cerrado con el acumulador y con el intercambiador hacia el usuario descrito en el párrafo anterior.
Según una realización alternativa de la presente invención, el calentador 1 se monta en un armazón para definir un módulo transportable en un vehículo industrial con una cámara y que puede instalarse fácilmente. Los conductos están provistos de conexiones desprendibles, por ejemplo embridadas, para conectarse a: conductos de suministro de energía térmica, por ejemplo, mediante una caldera de condensación; instalaciones sanitarias de alta temperatura, por ejemplo, duchas; uso sanitario a una temperatura menor, por ejemplo, un hidromasaje; y sistema térmico solar.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    Un método de control para calentar agua doméstica que comprende las etapas de:
    - Proporcionar un calentador (1) doméstico que comprende un primer intercambiador (4) de calor en intercambio de calor con un generador (2) de calor, un acumulador (3) para un fluido calentado por el generador (2) de calor para satisfacer la necesidad de agua caliente doméstica por un usuario y conectado a través de un circuito (5) de recirculación al intercambiador de calor (4), un conjunto selector (6) que tiene una salida conectada al intercambiador de calor (4) y entradas conectadas en al menos dos puntos de extracción distanciados a lo largo de la dirección vertical para definir los respectivos primer y segundo subvolúmenes solapables del acumulador (3), cada uno de los cuales estando delimitado por el respectivo punto de extracción, una pluralidad de sensores (S1, S2, S3, S4, S5) de temperatura distanciados a lo largo de la dirección vertical en el acumulador (3) para medir la temperatura en los puntos de extracción, un flujo calentado para satisfacer la necesidad de un usuario de agua caliente doméstica que sale del primer subvolumen,
    - Alcanzar un estado del calentador (1), en donde:
    - El generador de calor (2) se activa para calentar un flujo de recirculación a través del generador de calor (2);
    - El flujo de recirculación fluye a través del primer y segundo subvolúmenes del acumulador (3) a través del circuito (5) de recirculación y el conjunto selector (6) para llevar la temperatura de extracción del segundo subvolumen, controlada a través de un sensor de la pluralidad de sensores, a un primer valor predefinido, que es un primer umbral de temperatura;
    - Cuando se verifica una condición límite, basada en la cronología del valor de temperatura de extracción, representativo de un retardo en el aumento térmico del fluido en el punto de extracción en el segundo subvolumen, situado en una posición vertical inferior a la del primer subvolumen, siendo la condición límite un retardo de la temperatura de extracción en alcanzar el primer umbral de temperatura en el punto de extracción en el segundo subvolumen, cambiar el conjunto selector (6) a una posición que excluya el segundo subvolumen del acumulador (3) del circuito (5) de recirculación de modo que la energía térmica intercambiada con el generador de calor (2) se dirija al primer subvolumen.
    Método según la reivindicación 1, que comprende las etapas de:
    - Mantener recirculando el flujo en el circuito (5) de recirculación y el generador (2) de calor activo hasta que la temperatura de extracción activa del conjunto selector (6) alcance un segundo umbral de temperatura superior al primer umbral de temperatura.
    Método según la reivindicación 2, que comprende la etapa de:
    - cambiar el conjunto selector (6) a otra posición que excluya del circuito (5) de recirculación un subvolumen inferior del acumulador (3) de modo que, cuando se verifique una condición límite, basada en la cronología del valor de la temperatura de extracción representativo de un retraso en la elevación térmica del fluido en el punto de extracción en el subvolumen inferior, la energía térmica intercambiada con el generador (2 ) de calor se dirija a un subvolumen superior del acumulador (3) del que sale un flujo calentado para satisfacer una necesidad de agua caliente doméstica de un usuario.
    Método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de conectar el acumulador (3) a una red de agua que tiene una presurización que se transmite al acumulador (3) y para proporcionar un flujo de agua caliente al usuario.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3683533B1 (en) * 2017-09-13 2024-04-10 Mitsubishi Electric Corporation Heat storage device, heat storage system, and heat storage method
DE102022102533A1 (de) * 2022-02-03 2023-08-03 Viessmann Climate Solutions Se Verfahren zum Betrieb eines Warmwasserspeichers

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010033620A1 (de) * 2010-08-06 2012-02-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Erwärmen eines Fluids in einem Pufferspeicher
ITVR20110178A1 (it) * 2011-09-16 2013-03-17 Renato Montini Bollitore per il riscaldamento di acqua sanitaria
ITTO20130198A1 (it) 2013-03-13 2014-09-14 Adsum S R L Metodo di controllo per un'unita' di riscaldamento con un accumulatore termico per acqua sanitaria
JP6107958B2 (ja) * 2013-09-06 2017-04-05 三菱電機株式会社 蓄熱システム

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