ES2863681T3 - Válvula automática para radiador de agua caliente, y sistema de gestión automatizada de cargas de calefacción mediante el uso de dicha válvula - Google Patents
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Abstract
Sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor (1) destinado a ser montado en un circuito de líquido de transferencia de calor, en particular para un radiador de agua caliente, que comprende: - un dispositivo de medición y regulación de flujo (4) que comprende: - un miembro (10) para regular el flujo del fluido de transferencia de calor, que comprende un sistema de regulación de flujo mecánico y un sistema para controlar dicho sistema de regulación que se puede activar automáticamente o manualmente; - un dispositivo de medición de flujo (13); - un primer sensor de temperatura (8) que mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada (2) del intercambiador de calor (1); - una unidad electrónica, que comprende: - un microprocesador (18), que está en conexión funcional con una unidad de memoria (17), - un primer transceptor radioeléctrico (19), capaz de comunicarse con una unidad de gestión de datos (24), estando dicho transceptor (19) en conexión funcional con dicho microprocesador (18), - un sistema de suministro eléctrico (11) independiente del sistema eléctrico externo, que alimenta al menos dicho dispositivo de medición y regulación de flujo (4), si necesita tal fuente de alimentación, y dicho primer transceptor radioeléctrico (19), - un segundo sensor de temperatura (9) que mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la salida (3) del intercambiador de calor (1), configurado para transmitir datos de temperatura al microprocesador, sabiendo que: - dicho dispositivo de medición y regulación de flujo (4) está dispuesto en una primera unidad (5), destinada a ser montada en el circuito de fluido de transferencia de calor en un primer punto P1, - dicho segundo sensor de temperatura (9) está dispuesto en una segunda unidad (6), destinada a ser montada en el mismo circuito de fluido de transferencia de calor en un segundo punto P2, situado aguas abajo de dicho primer punto P1, estando dicho punto P1 situado en la entrada de dicho intercambiador de calor (1) y estando dicho punto P2 situado en la salida de dicho intercambiador de calor (2); caracterizado porque - dicho primer transceptor radioeléctrico (19) y dicho microprocesador (18) están dispuestos en la primera unidad (5) o en una tercera unidad (7) que está fijada a dicha primera unidad (5), y - dicho segundo sensor de temperatura (9) se comunica con dicho microprocesador (18), ya sea por un sistema inalámbrico, por medio de un segundo transmisor radioeléctrico que se comunica con un receptor situado en la segunda unidad (6), o, preferentemente, por una conexión por cable (21), y - dicho sistema de suministro eléctrico (11) independiente del sistema eléctrico externo está dispuesto en la segunda unidad (6) y, en este caso, se proporciona una conexión por cable (21) que hace posible también alimentar la primera unidad (5) y, si está presente, la tercera unidad (7) o, preferentemente, en la primera unidad (5).
Description
DESCRIPCIÓN
Válvula automática para radiador de agua caliente, y sistema de gestión automatizada de cargas de calefacción mediante el uso de dicha válvula
Campo técnico de la invención
La invención se refiere a instalaciones de calefacción o refrigeración con líquido de transferencia de calor. Se refiere más particularmente al campo de los sistemas para controlar un circuito de líquido de transferencia de calor para calentar o refrigerar al menos una instalación. También se refiere al campo de los sistemas y procedimientos para distribuir los costos de calefacción dentro de un edificio o un grupo de edificios.
Técnica previa
Se conoce una gran cantidad de sistemas para regular el flujo y/o la temperatura de un radiador de agua caliente. El sistema más extendido en sistemas de calefacción domésticos es la válvula termostática. También se conocen válvulas termostáticas que son capaces de comunicarse de forma inalámbrica con un termostato de la habitación y que comprenden medios automáticos para regular el flujo de agua; estas válvulas pueden ser autoalimentadas. Tales válvulas autoalimentadas son vendidas por las compañías Micropelt (modelo MVA-002), Spartan (ME 8400 Series) y Damalist (referencia DA12243).
Una gran cantidad de procedimientos para medir el consumo de calefacción de un radiador de agua caliente dentro de un conjunto de radiadores dispuestos en una vivienda que comprende una pluralidad de radiadores, o en un edificio que comprende una pluralidad de viviendas cada una equipada con al menos un radiador, también son conocidos.
A modo de ejemplo, en la presente memoria se hace mención a los documentos WO 97/22863 (Brunata Holding), WO 99/23455 (Humlum Energy Consulting), DE 100 57 834 (Ingo Brauns), WO 2002/35154 (Alfa Laval), WO 03/006924 y WO 03/007264 (Horst Ziegler), WO 2004/072596 (Qundis Siemens), DE 102004020292 (Danfoss), EP 1 630 533 (Actaris), DE 10 2004 055659 (Metrona), WO 2007/053 091 (Kyab Lulea), WO 2008/039065 (Kamstrup), EP 1918 649 y WO 2014/183 917 (Bosch), EP 1936290 y EP 1936288 (Techem), EP 1975 583 (Landis), EP 2 072 982 (Kundo System Technik Qundis), EP 2 072 957 (Qundis), FR 2 931 226 (Acome), WO 2010/0146003 (Luigi Bonetti), DE 102009 030 828, EP 2309238 y EP 2312289 (Qundis), DE 102010 033683 (H.H. Koerner), DE 102010 052 104 (Hydrometer), WO 2012/074478 (Ecofective), EP 2479 505 (Grundfos), EP 2 541 157 (Itron), EP 2746742 (Aquametro), DE 102014 011 311 (Liu Zhen), FR 3017978 (CEA), DE 102014 002855 (Kellendonk Elektronik), DE 202014 101 863 (Halstrup Walcher), WO 2016/005023 (Diehl Metering), DE 20 2015005283 (IAD), US 6,960,017 (Sandia), EP 2743661 (Cherepnin), WO 2012/162763) (Southco).
El Solicitante se ha dado cuenta de que, de conformidad con un nuevo reglamento (en Francia, Decreto 2012-545) con respecto a la distribución de los costos de calefacción en edificios compartidos calentados por radiadores de circulación de agua caliente, la facturación ser realizada en función del consumo real y ya no debe dividirse en función de la superficie habitada. Esto requerirá ajustar una gran cantidad de edificios con dispositivos que hacen posible lograr este objetivo legalmente requerido. Se puede contemplar la colocación de estos dispositivos en una unidad de viviendas (apartamento) o en un radiador individual dentro de una unidad de viviendas. En cualquier caso, esto requerirá una inversión tangible para adquirir estos dispositivos, un servicio técni
las unidades de viviendas, y también un servicio para leer y procesar los datos generados por estos dispositivos con miras a una facturación de la energía de calefacción realmente consumida.
Sería deseable minimizar el impacto y el costo de cada uno de estos tres factores: inversión, servicio de instalación y servicio de lectura y procesamiento de datos.
Un problema adicional, que particularmente complica el logro de estos objetivos, radica en el hecho de que, en edificios antiguos, el agua caliente para calefacción se distribuye mediante bucles horizontales (es decir, dentro del mismo piso) o mediante bucles verticales dispuestos en columnas verticales. Mientras que en el primer caso puede ser posible determinar el consumo por unidad de viviendas (apartamento) al colocar un contador de energía térmica en la entrada al apartamento, este último caso hace que esto sea imposible, ya que el mismo circuito de calefacción sirve a varios apartamentos ubicados en diferentes pisos: dos habitaciones contiguas podrían ser calentadas por diferentes circuitos de calefacción.
Por lo tanto, sería deseable tener un sistema que pueda ser usado en ambos escenarios de distribución geométrica. La presente invención tiene como objetivo proponer tal sistema.
Figuras
Las Figuras 1 a 3 ilustran los principios de la invención o algunas de las realizaciones de la misma; éstas no limitan el alcance de la invención.
Las Figuras 1 y 2 muestran esquemáticamente un radiador estándar equipado con un sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor de acuerdo con la invención. La Figura 2 muestra esquemáticamente la estructura del dispositivo de medición y regulación de flujo contenida en la primera unidad, de acuerdo con dos realizaciones diferentes (Figura 2(a) y 2(b)).
La Figura 3 muestra esquemáticamente una primera realización de un sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención que integra una pluralidad de sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor de acuerdo con la invención, en dos unidades de ocupación.
La Figura 4 muestra esquemáticamente una segunda realización de un sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención, que difiere de la de la Figura 3 en que los diferentes sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual están configurados y son capaces de transmitir datos a través de una trayectoria de transmisión de señales inalámbricas de corto alcance, como WiFi.
Las siguientes referencias se utilizan en las figuras y en la descripción:
Descripción detallada
El Solicitante se ha dado cuenta de que una vía para lograr el objetivo deseado es determinar el consumo para cada radiador de manera individual. Sin embargo, esta es también la vía que implica la mayor cantidad de dispositivos que se están instalando y potencialmente un costo significativo. Por lo tanto, el Solicitante ha buscado simplificar el dispositivo y su operación tanto como sea posible, y para permitir agregar funciones adicionales de interés para el usuario (que vive en las instalaciones calentadas) y/o el operador del sistema de calefacción o del edificio.
En términos generales, para poder conocer el consumo real de un intercambiador de calor (como un radiador), es necesario conocer el intercambio de calor que el intercambiador de calor ha tenido con la habitación por un período de tiempo determinado.
De acuerdo con la invención, se mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada del intercambiador de calor, la temperatura del fluido en la salida del intercambiador de calor, y finalmente el volumen de fluido que pasó en un período de tiempo determinado. Con base en esta información, la cantidad de energía intercambiada es calculada (normalmente en calorías o julios), lo que hace posible establecer con certeza el consumo de energía real por intercambiador de calor, con miras a una facturación para este consumo de energía. La invención se puede aplicar de la misma manera a los intercambiadores de calor en los que el líquido de transferencia de calor es más caliente que la temperatura ambiente (denominada radiadores) y a los intercambiadores de calor en los que el líquido de transferencia de calor es más frío que la temperatura ambiente. En lo sucesivo, la invención se describe predominantemente en relación con los radiadores, ya que representan el escenario más común; sin embargo, esto no limita el alcance de la invención.
La presente invención se aplica a las instalaciones de calefacción y/o refrigeración que comprenden una pluralidad de intercambiadores de calor 1 (como los radiadores) que tienen un flujo de un fluido de transferencia de calor (como el agua) que pasan a través de los mismos, cuyo fluido ingresa dicho intercambiador de calor a través de una entrada 2, y la deja a través de una salida 3, un miembro 10 para regular el flujo de dicho fluido de transferencia de calor (como una válvula) que se proporciona en la entrada 2 de dicho intercambiador de calor 1. De acuerdo con la invención, Dicho miembro de regulación 10 está integrado en un dispositivo de medición y regulación de flujo 4. Este último tiene un sistema de suministro eléctrico 11 independiente de la red eléctrica externa.
Dicho líquido de transferencia de calor puede ser un líquido caliente que se calienta de manera conocida por un sistema de calefacción central que se denomina genéricamente como una "caldera", independientemente del procedimiento en el que se genera el calor (lo que puede implicar en particular calefacción por combustión y/o geotérmicamente y/o por una bomba de calor y/o capturando radiación solar y/o por resistencia eléctrica). Dicho fluido de transferencia de calor puede ser un fluido frío que se enfría con cualquier tipo de sistema de refrigeración central. Dicha caldera suministra varias unidades de ocupación, y ventajosamente al menos un edificio o grupo de edificios. En una realización ventajosa, los intercambiadores de calor 1 forman parte de la red radioeléctrica de acuerdo con la invención se suministran con líquido de transferencia de calor mediante una sola caldera de combustión central, a la cual se pueden agregar colectores de radiación solar descentralizados u otras fuentes de calor.
El sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor 1 destinado a ser montado en un circuito de líquido de transferencia de calor, en particular para un radiador de agua caliente, de acuerdo con la invención comprende:
- un dispositivo de medición y regulación de flujo 4 que comprende:
o un miembro 10 para regular el flujo de dicho fluido de transferencia de calor, que comprende un sistema de regulación de flujo mecánico (como una válvula) y un sistema para controlar dicho sistema de regulación capaz de activarse automáticamente (como un motor de tipo paso a paso) o manualmente (como un anillo de ajuste);
o un dispositivo de medición de flujo 13, que puede ser un medidor de flujo ultrasónico o de turbina, siendo preferido el medidor de flujo ultrasónico;
o un primer sensor de temperatura 8 que mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada 2 del intercambiador de calor 1,
- una unidad electrónica, que comprende:
o un microprocesador 18, que está en conexión funcional con una unidad de memoria 17,
o un primer transceptor radioeléctrico 19, capaz de comunicarse con una unidad de gestión de datos 24, estando el primer transceptor radioeléctrico 19 en conexión funcional con dicho microprocesador 18, estando el microprocesador 18, la unidad de memoria 17 y dicho primer transceptor radioeléctrico 19 típicamente dispuestos en una tarjeta electrónica 16;
- un sistema de suministro eléctrico 11 independiente de la red eléctrica externa, que alimenta al menos dicho dispositivo de medición y regulación de flujo, si necesita dicha fuente de alimentación, y dicho primer transceptor radioeléctrico, que puede ser una batería primaria o una batería secundaria, y/o un suministro eléctrico independiente, como una turbina o una célula fotovoltaica o un dispositivo de efecto termoeléctrico (efecto Seebeck) (se prefiere este último);
- un segundo sensor de temperatura 9 que mide la temperatura del líquido de transferencia de calor en la salida 3 del intercambiador de calor 1, configurado para transmitir datos de temperatura al microprocesador, sabiendo que:
- dicho dispositivo de medición y regulación de flujo 4 está dispuesto en una primera unidad 5, destinada a ser montada en el circuito de fluido de transferencia de calor en un primer punto P1;
- dicho segundo sensor de temperatura 9 está dispuesto en una segunda unidad 6, destinada a ser montada en el mismo circuito de fluido de transferencia de calor en un segundo punto P2, ubicado aguas abajo de dicho primer punto P1;
- dicho segundo sensor de temperatura 9 se comunica con dicho microprocesador 18, ya sea por medio de un sistema inalámbrico, por medio de un transmisor radioeléctrico (generalmente un segundo transmisor radioeléctrico específicamente para esta función) que se comunica con un receptor ubicado en la segunda unidad 6, o mediante una conexión por cable 21;
- dicho sistema de suministro eléctrico 11 independiente de la red eléctrica externa está dispuesto en la segunda unidad 6, (en este caso, se proporciona una conexión por cable 21 que hace posible también alimentar la primera unidad 5 y, si está presente, la tercera unidad 7) o, preferentemente, en la primera unidad 5;
- dicho primer transceptor radioeléctrico 19 y dicho microprocesador 18 están dispuestos en la primera unidad
5 o en una tercera unidad 7 que está fijada a dicha primera unidad 5 , o bien en dicha segunda unidad 6 (en este último caso, la comunicación entre la primera y la segunda unidad se realiza mediante una conexión por cable 21 que además comprende el cable para alimentar el segundo sensor de temperatura 9);
- dicho sistema de suministro eléctrico 11 independiente de la red eléctrica externa suministra al menos dicho dispositivo de medición y regulación de flujo 4 (si necesita tal fuente de alimentación) y dicho primer transceptor 19;
- el punto P1 se encuentra en la entrada 2 de dicho intercambiador de calor 1 y el punto P2 se encuentra en la salida 3 de dicho intercambiador de calor 1.
El dispositivo de regulación de flujo 10 comprende un sistema de regulación de flujo mecánico y un sistema para controlar dicho sistema de regulación. Dicho sistema de regulación de flujo mecánico puede ser una válvula de tipo estándar adecuada para los fluidos de transferencia de calor de uso común (en particular, agua).
Dicho dispositivo de regulación de flujo 10 puede ser una válvula termostática de tipo estándar; estas válvulas comprenden un sensor de temperatura o un bulbo de termostato (por ejemplo, un bolsillo de gas), un sistema de control (anillo de ajuste o manguito para fijar el punto de ajuste) en conexión mecánica con una barra de transmisión al final de la cual se localiza la válvula de retención, cuya válvula de retención es capaz de modificar, en cooperación con una carcasa en forma adecuada, la sección de flujo del fluido de transferencia de calor. Se puede utilizar una válvula de bola o una válvula de enchufe acoplada a un diafragma, este último está dimensionado para tener el flujo deseado en función de la abertura.
En una realización ventajosa, el sistema de control se acciona automáticamente, en particular mediante un motor de tipo paso a paso que actúa directamente o a través de un anillo de ajuste en dicha barra de transmisión. Se puede utilizar una válvula solenoide adecuada de tipo estándar.
El dispositivo de medición de flujo 13 puede ser un medidor de flujo de un tipo conocido, preferentemente un medidor de flujo que mide la velocidad del fluido. Para este fin, se puede usar un medidor de flujo de turbina o un medidor de flujo ultrasónico. El medidor de flujo ultrasónico se prefiere, ya que no causa ninguna pérdida de carga. El Solicitante se ha dado cuenta de que la pérdida de carga, incluso pequeña, de una turbina, puede volverse significativa en un edificio equipado con varios cientos de dispositivos de medición y regulación de flujo de acuerdo con la invención, en la medida en que pueda requerir el reemplazo de la bomba de circulación del sistema de calefacción central con un modelo más poderoso, o de acelerar el desgaste de dicha bomba de circulación. Otra desventaja de las turbinas es el riesgo de incrustarse por partículas metálicas presentes en el fluido de transferencia de calor, que se sienten atraídas por los imanes en el generador eléctrico de la turbina que genera la señal eléctrica que representa el flujo del fluido de transferencia de calor.
La Figura 2(a) muestra esquemáticamente una sección a través de un dispositivo de medición y regulación de flujo 4 de acuerdo con una primera realización particular de la invención. Dicho dispositivo 4 está dispuesto en una primera unidad 5. Se pasa a través de un conducto de flujo de transferencia de calor en forma de U 12 con una pieza de extremo de entrada horizontal 2 y una pieza de extremo de salida también horizontal, estando la última montada en el intercambiador de calor 1. Una tarjeta electrónica 16 comprende el microprocesador 18, que está en una conexión funcional con su unidad de memoria 17 y con el transceptor 19. Dicho microprocesador 18 también controla la operación de la válvula motorizada 10. La unidad de alimentación de efecto termoeléctrico (efecto Seebeck) 11 alimenta todos los componentes eléctricos y electrónicos del sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor. La Figura 2 no muestra la segunda unidad en particular con el segundo sensor de temperatura.
El primer sensor de temperatura 8 envía sus datos de temperatura al microprocesador 18. El medidor de flujo ultrasónico 13 comprende dos transceptores ultrasónicos 15a, 15b y un espejo 14 en el que se devuelven las ondas ultrasónicas que se originan de uno de los transmisores 15a o 15b hacia el otro receptor 15b o 15a. Dado que el flujo de líquido de transferencia de calor induce una velocidad del medio en el que las ondas ultrasónicas se propagan, que se agrega a la velocidad de propagación de las ondas ultrasónicas, las ondas cubren la misma distancia en un tiempo diferente para las trayectorias de ida y vuelta (simbolizadas por los dos tipos de flechas en la Figura 2). Los transceptores ultrasónicos 15a, 15b están en conexión funcional con el microprocesador 18 y este último está configurado para determinar, de acuerdo con esta diferencia de tiempo, el flujo del fluido de transferencia de calor, teniendo en cuenta la sección del conducto 12.
En una segunda realización particular que se muestra en la Figura 2(b), el medidor de flujo ultrasónico comprende dos transceptores 15a, 15b posicionados enfrentados entre sí, recibiendo cada uno las ondas transmitidas por el otro; esto hace que el dispositivo sea más robusto y que, en particular, no se vea afectado por el ensuciamiento de los espejos.
Por supuesto, en la Figura 2, la dirección del flujo del líquido de transferencia de calor se puede revertir.
De acuerdo con la invención, el sistema de suministro eléctrico 11 debe ser independiente de la red eléctrica
externa, ya que esto simplifica significativamente el diseño y la fabricación del dispositivo de medición y regulación de flujo 4 , así como la instalación del mismo. Dicho sistema de suministro eléctrico 11 puede ser una batería primaria, pero se prefiere un sistema de suministro eléctrico autónomo, ya que la batería primaria que se agota puede interrumpir la operación continua del sistema, y se debe lidiar con la sustitución de la batería primaria.
Es posible utilizar un sistema de alimentación autónomo por turbina, pero dicho sistema causa una pérdida de carga que es indeseable y también un riesgo de ensuciamiento, como se explicó anteriormente en relación con el medidor de flujo de la turbina. El uso puede estar hecho de una célula fotovoltaica, preferentemente asociada con una batería secundaria (es decir, recargable), pero tal sistema puede funcionar mal en caso de una falta prolongada de exposición a la luz. El sistema de suministro eléctrico autónomo preferido es un dispositivo de efecto termoeléctrico que utiliza el efecto Seebeck: dichos sistemas están disponibles comercialmente. Se puede utilizar, por ejemplo, el módulo Peltier TEC1-12705.
Dicho segundo sensor de temperatura 9 se encuentra en la segunda unidad 6. Mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la salida 3 del intercambiador de calor 1. Está configurado para transmitir datos de temperatura al microprocesador 18 que se encuentra ubicado en la primera unidad 5 o en una tercera unidad 7. Esta transmisión puede ser inalámbrica, por medio de una vía radioeléctrica. Esto supone que dicha segunda unidad 6 está provista de un segundo transmisor radioeléctrico (no mostrado en las figuras) y un segundo sistema de suministro eléctrico independiente de la red eléctrica externa y capaz de alimentar dicho segundo transceptor radioeléctrico con electricidad. Por el bien de la simplicidad, se prefiere una conexión por cable 21 entre la segunda unidad 6 y la primera unidad 5 (o la tercera unidad 7, si está presente), que evita la instalación de la segunda unidad 6 con un transmisor radioeléctrico y un sistema de suministro eléctrico independiente. En muchos casos, la conexión por cable 21 puede estar dispuesta detrás del radiador 1 de una manera que no pueda ser vista por el usuario.
Dichos sensores de temperatura 8 ,9 pueden ser termómetros de resistencia de platino, por ejemplo, de tipo PT100, conocidos por la persona experta en la técnica.
El sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor de acuerdo con la invención está diseñado para integrarse en un sistema radioeléctrico para la lectura y la gestión automatizadas de las cargas de calefacción, que forma otro objeto de la presente invención.
Esta integración ocurre en al menos dos niveles. El primer nivel corresponde a una unidad de ocupación de las instalaciones calentadas y/o refrigeradas por al menos un intercambiador de calor equipado con dicho sistema de medición y regulación de flujo; esta "unidad de ocupación" puede ser una vivienda o una unidad de locales ocupados por otras razones (como oficinas, tiendas, áreas de circulación); esta es una primera unidad para contar las cargas de calefacción y/o refrigeración.
El segundo nivel corresponde a una unidad de construcción (edificio) o grupo de unidades de construcción que comprenden una pluralidad de unidades de ocupación; esta unidad de construcción o grupo de unidades de construcción se denomina en la presente memoria como "unidad de gestión centralizada".
La unidad de gestión centralizada comúnmente corresponde al alcance funcional de una caldera o de otro medio de generación de calor (o frío) centralizado que sirve dicha pluralidad de unidades de ocupación con líquido caliente y/o frío. En el contexto de la calefacción por agua caliente transmitida por una red de calefacción urbana, la unidad de gestión de calefacción centralizada puede ser un edificio o un grupo de edificios vecinos atendidos por la misma red. En ambos casos, es ventajoso que una unidad de gestión de calefacción centralizada corresponda a un solo edificio, y cuando sea necesario, es posible proporcionar un tercer nivel de integración que agrupan varios edificios ubicados cerca uno del otro.
El objetivo de la invención es hacer posible, dentro de una unidad de gestión centralizada, la determinación o conteo, para cada unidad de ocupación de las instalaciones, del consumo real en términos de energía térmica intercambiada en los intercambiadores de calor instalados dentro de dicha unidad de ocupación, con el fin de permitir que dicho consumo real sea facturado al ocupante u operador de cada unidad de ocupación. Este consumo de energía térmica es el consumo acumulativo a lo largo de cierta duración, que puede ser un trimestre, mes, semana, día, en función de los requisitos de facturación y, opcionalmente, en función de los requisitos para proporcionar recursos térmicos (combustible) requeridos a corto plazo.
De acuerdo con la invención, todos los sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor que se instalan en la misma unidad de ocupación están configurados para comunicarse con una unidad de gestión de datos denominada "caja de gestión local" 23, esta comunicación es preferentemente bidireccional, y todas las cajas de gestión local que están instaladas en la misma unidad de gestión centralizada están configuradas para comunicarse con un dispositivo denominado "unidad de gestión de datos" 24, siendo esta comunicación también preferentemente bidireccional.
Este conjunto de sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor, con sus cajas de gestión local 23a, b y su unidad de gestión de datos 24, forman una red radioeléctrica que es otro objeto de la invención. En esta red, cada dispositivo de medición y regulación 4 (es decir, cada intercambiador de calor individual 1) tiene su propia dirección de identificación que acompaña ventajosamente toda la información relacionada con el consumo de energía que transmite; esto se ilustra esquemáticamente en la Figura 3 que se explicará con más detalle a continuación.
En una realización preferente, cada dispositivo de medición y regulación 4 (es decir, cada intercambiador de calor individual 1) está configurado para transmitir, a dicha unidad de gestión de datos, sus datos relacionados con el consumo de energía, y posiblemente también sus datos relacionados con la temperatura leídos por los sensores de temperatura primero 8 y el segundo 9. Esta transmisión de datos entre los dispositivos de medición y regulación 4 y la unidad de gestión de datos se puede realizar ventajosamente por medio de la tecnología conocida bajo el acrónimo LoRa, como se explicará a continuación. Se pueden usar otras tecnologías, como la modulación por cambio de frecuencia (FSK) o modulación por cambio de fase (PSK), y en particular usando bandas de frecuencia ISM; estas tecnologías han sido desarrolladas en Europa por la compañía Sigfox.
Además, cada dispositivo de medición y regulación 4 (es decir, cada intercambiador de calor individual 1) está configurado para transmitir, a su caja de gestión local, datos de temperatura y recibir, desde dicha caja de gestión local, instrucciones capaces de actuar en su miembro de regulación de flujo 10. Esta transmisión de datos se puede llevar a cabo ventajosamente mediante la tecnología conocida bajo el acrónimo de WiFi o mediante otras tecnologías, como se explicará a continuación.
En una realización, cada sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor está configurado para comunicar a su unidad de gestión de datos 24, durante un intervalo de tiempo dado, datos que representan el flujo de agua caliente en el punto P1 y la temperatura del agua medida en los puntos P1 y P2 o la diferencia de temperatura del agua en los puntos P1 y P2. Esta comunicación puede producirse a intervalos regulares y/o cuando la unidad de gestión transmite una petición y/o también cuando la diferencia de temperatura en los puntos P1 y P2 excede un cierto valor; en una variante, se puede desactivar cuando el flujo es cero.
En otra realización preferente, el microprocesador 18 de cada dispositivo de medición y regulación de flujo está configurado para registrar los datos que representan el flujo de agua caliente en el punto P1 y la temperatura del agua medida en los puntos P1 y p2 o la diferencia de temperatura del agua en los puntos P1 y P2 y/o para determinar, a partir de estos datos, datos sintéticos que representan el consumo acumulativo de dicho intercambiador de calor. Dichos datos o datos sintéticos son luego transmitidos a la unidad de gestión de datos 24 a intervalos regulares (por ejemplo, una vez al día) o por previa petición originaria de la unidad de gestión de datos 24.
Con respecto a la comunicación entre los sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor y su caja de gestión local 23, se observa que, en una realización, cada sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor comunica a su caja de gestión local, durante un intervalo de tiempo dado, datos que representan el flujo de agua caliente en el punto P1 y la temperatura del agua medida en los puntos P1 y P2 o la diferencia de temperatura del agua en los puntos P1 y P2. Esta comunicación puede producirse a intervalos regulares y/o cuando la caja de gestión local 23 transmite una petición y/o también cuando la diferencia de temperatura en los puntos P1 y P2 excede un cierto valor; en una variante, se puede desactivar cuando el flujo es cero. En otra realización, el microprocesador 18 de cada dispositivo de medición y regulación de flujo está configurado para registrar los datos que representan el flujo de agua caliente en el punto P1 y la temperatura del agua medida en los puntos P1 y p2 o la diferencia de temperatura del agua en los puntos P1 y P2 y/o para determinar, a partir de estos datos, datos sintéticos que representan el consumo acumulativo de dicho intercambiador de calor, como se describió anteriormente. Dichos datos o datos sintéticos son luego transmitidos a la caja de gestión local a intervalos regulares (por ejemplo, una vez al día) o por previa petición originaria de la caja de gestión local 23.
En una variante que se puede aplicar a cada una de estas dos realizaciones, cada caja de gestión local 23 está configurada para enviar, a cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4 , una temperatura de punto de ajuste que es convertida por el microprocesador 18 en un comando del sistema de regulación automática que actúa sobre el dispositivo de regulación de flujo 10, lo que lleva a una modificación del flujo de líquido de transferencia de calor.
El sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención puede comprender además, en al menos una unidad de ocupación (y preferentemente para todas las unidades de ocupación), un sistema para medir el consumo de agua doméstica 22 , comprendiendo dicho sistema un medidor de flujo en el circuito caliente, con su sensor de temperatura, y un medidor de flujo en el circuito frío, con su sensor de temperatura, este sistema se conecta de manera inalámbrica o cableada a un transmisor que se comunica con la unidad de gestión de datos 24 y
posiblemente también con la caja de gestión local 23.
Dichos medidores de flujo en los circuitos de agua doméstica 22 pueden ser medidores de flujo ultrasónicos o de turbina, sabiendo que, en este último caso, la pérdida de carga causada por la turbina es mucho más problemática que para el circuito de calefacción. Además, una turbina también puede servir para la alimentación eléctrica del transmisor y la electrónica de control del mismo, sabiendo que el suministro de energía por un dispositivo de efecto termoeléctrico puede representar un problema de confiabilidad en los circuitos de agua doméstica debido a la diferencia de temperatura, que es demasiado pequeña y varía demasiado.
En una variante del sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención, al menos una de las cajas de gestión local 23 (y preferentemente todas las cajas de gestión local) está configurada para permitir que una persona autorizada (por ejemplo, el ocupante de la unidad de viviendas en cuestión) pueda programar el perfil térmico (temperatura de punto de ajuste para cada intervalo de tiempo) de cada sistema de medición y regulación de flujo relacionada con dicha caja de gestión local, o para modificar la temperatura de punto de ajuste del mismo de manera ad hoc.
La caja de gestión local 23 se puede configurar para habilitar esta programación de la caja de gestión local de manera remota, por ejemplo, a través del Internet o mediante un teléfono móvil 26, o utilizando un transmisor radioeléctrico dedicado.
Alternativa o adicionalmente, el sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención se puede configurar para permitir que esta intervención por parte de la persona autorizada, recién descrita, pueda llevar a cabo la comunicación inalámbrica entre la persona autorizada y la unidad de gestión de datos 24, que luego utiliza el canal de comunicación bidireccional proporcionado (u otro canal de comunicación proporcionado específicamente) para transmitir la información de programación a la caja de gestión local 23 en cuestión a la que se relaciona la autorización de dicha persona autorizada.
La comunicación entre cada sistema de medición y regulación de flujo y la unidad de gestión de datos 24 (y, si está presente, entre cada sistema para medir el consumo de agua doméstica 22 y la unidad de gestión de datos 24), puede llevarse a cabo mediante cualquier medio de comunicación inalámbrica apropiado, y utilizando cualquier protocolo de comunicación apropiado. Por ejemplo, pueden ser adecuados los protocolos de comunicación conocidos bajo el nombre de "WiFi", los protocolos conocidos bajo el nombre de Ethernet, las conexiones inalámbricas de bajo consumo de energía (como el sistema conocido bajo el acrónimo de "LoRa"). Se da preferencia a las tecnologías de bajo consumo de energía.
A modo de ejemplo, se utilizó un sistema LoRa de la compañía Semtech en modo bidireccional con demodulación de la señal a ± 30 kHz, a una frecuencia de 868 MHz con espectro extendido, a una potencia de 25 MW. La tasa de bits puede ser baja dada la pequeña cantidad de datos (por ejemplo, de 100 a 300 bits/s para aumentar el intervalo de la señal, pero esto se puede aumentar a 1 o 2 kbit/s). El intervalo de tal señal es de aproximadamente 2 km en un área urbana.
La comunicación entre cada sistema de medición y regulación de flujo y su caja de gestión local (y, si está presente, entre cada sistema para medir el consumo de agua doméstica 22 y su caja de gestión local 23), puede llevarse a cabo mediante cualquier medio de comunicación inalámbrica apropiado, y utilizando cualquier protocolo de comunicación apropiado. Por ejemplo, pueden ser adecuados los protocolos de comunicación conocidos bajo el nombre de "WiFi", los protocolos conocidos bajo el nombre de Ethernet, las conexiones inalámbricas de bajo consumo de energía (como el sistema conocido bajo el acrónimo de "LoRa"). Se da preferencia a la tecnología WiFi.
La invención puede ser implementada de acuerdo con varias variantes adicionales que pueden combinarse entre sí.
De acuerdo con una realización, la potencia de calefacción o refrigeración emitida por los intercambiadores de calor se calcula utilizando un algoritmo que integra la capacidad de potencia del intercambiador de calor, la diferencia de temperatura entre la temperatura en el punto P1 y la temperatura en el punto P2 del intercambiador de calor (o la diferencia entre la temperatura ambiente y la temperatura media del intercambiador de calor), y el flujo de agua.
De acuerdo con otra realización, entre el primer nivel de integración (caja de gestión local 23) y el segundo nivel de integración (unidad de gestión de datos 24), se proporciona un nivel intermedio, a saber, un concentrador (dependiendo del escenario, denominado "concentrador de piso" o "concentrador de zona") que centraliza la comunicación con las cajas de gestión local 23 ubicadas en el mismo piso o en la misma zona del edificio, dentro del alcance de la propagación de las ondas.
De acuerdo con otra realización, para cada caja de gestión local, se proporciona una interfaz de usuario con una pantalla táctil, lo que hace posible mostrar, administrar e ingresar datos, para programar el perfil térmico y regular el sistema en modo manual. Esta interfaz puede integrar otras funciones. A modo de ejemplo, esta interfaz se
puede programar de modo que la capacidad de potencia de cada intercambiador de calor se calcula al iniciar la instalación por el módulo de medición, y el valor calculado se almacena en la memoria; esto hace posible optimizar la eficiencia y, por lo tanto, la ganancia en términos de consumo, y simplifica la configuración del sistema cuando está instalado.
Dado que el sistema de acuerdo con la invención se instala y se opera en el contexto de un sistema radioeléctrico (es decir, inalámbrico), es posible integrar otras funciones útiles, en un edificio, que son efectuadas por transmisión por cable de acuerdo con el estado de la técnica. Por lo tanto, de acuerdo con la invención, en el sistema radioeléctrico se puede integrar un sistema de video de puerta de entrada (es decir, el intercomunicador equipado con una cámara que hace posible capturar la imagen de la persona que usa el intercomunicador) del edificio, que se comunica con una interfaz de usuario ubicada en cada unidad de ocupación, teniendo dicha interfaz de usuario una pantalla de visualización para mostrar la imagen capturada por la cámara del sistema de video de puerta de entrada.
Asimismo, es posible proporcionar, en la entrada de cada unidad de ocupación, una cámara de puerta inalámbrica 25 (también conocida como "mirilla electrónica"), lo que hace posible capturar la imagen del visitante que está en frente de la puerta de entrada de la unidad de ocupación, y mostrarla en la pantalla de visualización de dicha interfaz de usuario. Asimismo, es posible proporcionar acceso a Internet para programar la caja de gestión local 23 de forma remota.
La Figura 3 muestra esquemáticamente una primera realización de una red radioeléctrica de acuerdo con la invención para dos unidades de ocupación "a" y "b".
La unidad "a" está equipada con cuatro dispositivos de medición y regulación 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4 y un medidor de agua doméstica 22a, que transmiten, a través de una red de tipo LoRa o algún otro tipo, datos a la unidad de gestión de datos 24, y que también transmiten, a través de una red de tipo WiFi o algún otro tipo, datos a su caja de gestión local 23a. La unidad de ocupación también tiene una cámara de puerta 25a que transmite datos de video a la caja de gestión local 23a. El usuario autorizado puede visualizar estos datos utilizando su teléfono móvil 26a que está conectado a dicha caja de gestión local 23a.
De manera similar, la unidad "b" está equipada con cinco dispositivos de medición y regulación 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5, y un medidor de agua doméstica 22b, que transmiten datos a la unidad de gestión de datos 24, y que también transmiten datos a su caja de gestión local 23b. La cámara de puerta 25b transmite datos de video a la caja de gestión local 23b.
De acuerdo con la invención, con el fin de reducir el costo de la operación en los radiadores, otras funciones útiles, tales como: medición de energía, regulación de la temperatura del radiador, equilibrio del circuito de fluido de transferencia de calor, se integran en el sistema de medición y regulación de flujo para un radiador.
También es posible integrar otras funciones en el sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención, tales como: regulación de la humedad, almacenamiento de datos, reconocimiento automático de la posición de cada dispositivo en el edificio. Todos los datos de los aparatos del edificio están individualizados, protegidos, almacenados y centralizados en una unidad de gestión de datos que pueden estar ubicada en la sala técnica del edificio; la duración de este almacenamiento es preferentemente de al menos 10 años. Estos datos están disponibles para los operadores autorizados, con acceso a través de Internet, red cableada u otra, para organizar la facturación.
Dicha unidad de gestión de datos 24 puede contener otros datos, como el registro de mantenimiento para el edificio y/o las unidades de ocupación; estos datos son ingresados y modificados por un técnico autorizado, y el sistema puede estar configurado para que los ocupantes (y/o propietarios) de las unidades de ocupación puedan visualizar todos estos datos o solo una parte de estos datos, incluidos los datos relacionados con su unidad de ocupación.
Como se indicó anteriormente, la unidad de gestión de datos 24 se puede proporcionar para un edificio o para un grupo de edificios, dependiendo del intervalo de la señal y la distancia entre los edificios, dependiendo de los procedimientos de gestión deseados para los edificios, y dependiendo de la cantidad de intercambiadores de calor a ser gestionados.
En una realización, la tecnología conocida como LoRa fue elegida para la comunicación entre los dispositivos de medición y regulación y la unidad de gestión de datos 24, cuya tecnología está caracterizada por un bajo consumo de energía y un largo alcance (típicamente de 2 a 5 km); su tasa de bits de datos es baja y no habilita la transmisión de imágenes de video.
El consumo de energía es calculado mediante el microprocesador 18 de cada dispositivo de medición y regulación que transmite estos datos, junto con la identificación del intercambiador de calor al que se refiere, a la unidad de gestión de datos.
La tecnología WiFi tiene un corto alcance, se utiliza para transmitir datos entre la caja de gestión local 23 y sus dispositivos de medición y regulación, en particular para la transmisión y control de los puntos de ajuste. En algunas configuraciones de edificios, y en particular si se transmite alguna señal de video (por ejemplo, en el caso de que se proporcione un sistema de video de puerta de entrada, como se describió anteriormente), el intervalo de señales WiFi puede resultar insuficiente para cubrir todas las unidades de ocupación de una unidad de gestión centralizada, y, con el fin de superar este problema, la solución consiste en organizar al menos una (y preferentemente una pluralidad de centralizador(es) [también conocidos como "repetidores-amplificadores"), en particular uno por piso o por grupo de apartamentos, que recupera(n) los datos (recibidos por la señal WiFi) de los dispositivos de medición y regulación y los retransmiten.
La invención puede ser usada para sistemas de calefacción, pero también para sistemas de refrigeración, siempre que los intercambiadores de calor se suministren con líquido de intercambio de calor, ya sea caliente o frío.
Ahora describiremos, a modo de resumen, el sistema radioeléctrico para la lectura y la gestión automatizadas de las cargas de calefacción de acuerdo con la invención, que comprende:
- una pluralidad de sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor de acuerdo con la invención,
- una pluralidad de cajas de gestión local 23a, b, estando cada caja de gestión local 23a, 23b en conexión radioeléctrica con todos los dispositivos de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 instalados en una unidad de ocupación, y estando dicha pluralidad de cajas de gestión local 23a, b instaladas en el mismo edificio o grupo de edificios;
- una unidad de gestión de datos 24 que se encuentra en conexión radioeléctrica con cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 instalado en dicho edificio o grupo de edificios.
Sabiendo que:
- cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 transmite, a dicha unidad de gestión de datos 24, información sobre el consumo de energía de su intercambiador de calor, junto con un identificador de dicho intercambiador de calor o de la unidad de ocupación en la que dicho intercambiador de calor está instalado;
- cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 transmite, a dicha caja de gestión local 23a, b relacionada con su unidad de ocupación, datos relacionados con una temperatura de dicho intercambiador de calor;
- cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 recibe, desde dicha caja de gestión local 23a, b, instrucciones capaces de actuar en su miembro 10 para regular el flujo del fluido de transferencia de calor.
Dicho sistema radioeléctrico también puede comprender, en al menos una unidad de ocupación, un dispositivo para medir el consumo de agua caliente 22a, b provisto de un transmisor radioeléctrico, que puede transmitir sus datos de consumo, junto con un identificador de dicho dispositivo de medición o de la unidad de ocupación en la que se instala dicho dispositivo de medición, a dicha unidad de gestión de datos 24. Dentro de la red radioeléctrica de acuerdo con la invención, dicho dispositivo para medir el consumo de agua caliente 22 está integrado como un dispositivo de medición y regulación de flujo 4.
Dicha red radioeléctrica además comprende, en al menos una unidad de ocupación, una cámara de puerta 25a, b que puede transmitir datos de video a dicha caja de gestión local 23a, b de su unidad de ocupación.
También puede comprender, en cada edificio, al menos un sistema electrónico de puerta de entrada provisto de una interfaz para seleccionar las unidades de ocupación, que está configurado para transmitir datos de video a una caja de gestión local 23 seleccionada en dicha interfaz de selección.
La comunicación entre cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 y la unidad de gestión de datos 24 por un lado, y la comunicación entre dichos dispositivos de medición y regulación y la caja de gestión local 23, por otro lado, se lleva a cabo en una zona de frecuencia diferente basada en la distancia de transmisión específica.
Preferentemente, se utiliza una red de tipo LoRa para la comunicación entre cada dispositivo de medición y regulación de flujo 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5 y la unidad de gestión de datos 24 por un lado, y una red de tipo WiFi para la comunicación entre dichos dispositivos de medición y regulación la caja de gestión local 23, por otro lado.
Esta comunicación es ventajosamente bidireccional. La transmisión de datos de cada dispositivo de medición y regulación 4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5, 22a, 22b a la unidad de gestión de datos 24 se realiza ventajosamente en respuesta a una petición transmitida por dicha unidad de gestión de datos 24 a la
dirección de cada uno de dichos dispositivos de medición 4 , 22. Ventajosamente, cada uno de dichos dispositivos de medición 4 , 22 tiene su propia dirección de identificación que transmite, con la información específica del mismo, a la unidad de gestión de datos 24. Dicha petición puede transmitirse una o varias veces al día. En respuesta a la petición, dicho dispositivo de medición 4, 22 puede transmitir su valor medido instantáneo y/o una serie de valores medidos registrados, por ejemplo, periódicamente y almacenados en una memoria.
La Figura 4 muestra esquemáticamente una segunda realización de una red radioeléctrica de acuerdo con la invención para dos unidades de ocupación "a" y "b". Se deriva de la primera realización de la Figura 3 y difiere de esta última en la posibilidad de transmitir señales entre los diferentes dispositivos de medición y regulación 4 , 22 a través de una trayectoria de transmisión de señales inalámbricas de corto alcance, como WiFi, Bluetooth y EnOcean. Esta comunicación puede producirse entre dichos dispositivos de medición y regulación 4a-1, 4a-2, 4a-3 , 4a-4, 22a ubicados dentro de la misma unidad de ocupación (en este caso, unidad a), pero también entre dispositivos de medición y regulación 4a-1,4a-2, 4a-3, 4a-4, 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5, 22b ubicados dentro de dos unidades de ocupación cercanas o cercanas. Esta comunicación puede producirse tanto como sea posible dado el corto alcance de las señales. Ésta comprende las mismas señales que las intercambiadas entre los dispositivos de medición y regulación 4 , 22 y la unidad de gestión de datos 24. Además, comprende la dirección única para cada dispositivo de medición y regulación 4 , 22. En esta realización, la transmisión de señales entre los dispositivos de medición y regulación 4 , 22 hacen posible crear una trayectoria de comunicación indirecta con la unidad de gestión en caso de que la trayectoria de comunicación directa entre un dispositivo de gestión y regulación 4 , 22 y la unidad de gestión de datos se desactive o no esté funcionando de alguna otra manera. Esta falla de comunicación entre un dispositivo de gestión y regulación 4 , 22 y la unidad de gestión de datos 24 puede resultar del hecho de que dicho dispositivo de medición 4 , 22 se encuentra fuera del intervalo de la señal transmitida por la unidad de gestión de datos 24, o de la obstrucción temporal de la transmisión de la señal inalámbrica (por ejemplo, siguiendo la colocación de un obstáculo metálico cerca del dispositivo 4 , 22) o por el debilitamiento temporal de su señal (después de la descarga de la batería), o bien después de la interrupción de la señal por interferencia con señales electromagnéticas.
Al igual que en la primera realización, la comunicación entre la unidad de gestión de datos 24 y los dispositivos 4 , 22 pueden realizarse a través de una red de tipo LoRa. Esta segunda realización es compatible con todas las funcionalidades que se describieron en relación con la primera realización, y estas combinaciones se encuentran dentro del alcance de la presente invención.
En una tercera realización, que es compatible con la primera y la segunda realizaciones y que se puede combinar con cada una de las mismas, la unidad de gestión de datos 24 utiliza los datos transmitidos por los dispositivos 4 , 22 para controlar y adaptar el funcionamiento de la caldera con lo que se comunica. A modo de ejemplo, cuando la unidad de gestión de datos 24 establece, de acuerdo con los datos que se han transmitido por los dispositivos 4 , 22, que el consumo de agua caliente es alto, puede adaptar el funcionamiento de la caldera a esta alta demanda de agua caliente. A la inversa, cuando la demanda de agua caliente es baja, la unidad de gestión de datos 24 puede adaptar la producción de agua caliente a esta baja demanda. Para establecer el modo de operación de la caldera, la unidad de gestión de datos 24 también puede usar la información proporcionada por uno o más dispositivos para medir la temperatura exterior. La comunicación entre la caldera y la unidad de gestión de datos 24 puede producirse por cualquier medio adecuado, por ejemplo, por la técnica LoRa. De acuerdo con una variante, la unidad de gestión de datos 24 puede comunicar datos sin procesar o reprocesados a un microprocesador que recibe la información sin procesar o reprocesada de varias unidades de gestión de datos 24 y que transmite las instrucciones de control a la caldera.
En esta realización, la caldera es parte de la red radioeléctrica. La realización puede comprender un procedimiento para regular una caldera en un sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención, en el que el funcionamiento de la caldera (y, en particular, el calor útil que esta última suministra) se rige por las instrucciones de control que se transmiten por un microprocesador que está configurado para recibir datos relacionados con el consumo de agua caliente y para establecer dichas instrucciones de control utilizando dichos datos relacionados con el consumo. Dicho microprocesador puede ser parte de dicha unidad de gestión de datos 24, o puede recibir estos datos de esta última. Dicho microprocesador puede estar configurado para usar, además, los datos procedentes de la información relacionada con la activación de un modo de reducción de temperatura en las unidades de ocupación y/o los datos procedentes de un dispositivo para medir la temperatura exterior.
El sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención también puede comprender, para al menos una unidad de ocupación y, preferentemente, para cada unidad de ocupación, al menos un detector de presencia capaz de comunicar, a la caja de gestión local, información relacionada con la presencia de un ocupante; esta información puede ser utilizada por el caja de gestión local para desactivar un modo de "reducción de temperatura" que podría haberse activado (generalmente por un ocupante de la unidad de ocupación) en dicha caja de gestión local.
El sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención también puede comprender, para al menos una unidad de ocupación y, preferentemente, para cada unidad de ocupación, al menos un detector de CO2 capaz de comunicar, a la caja de gestión local, información relacionada con el umbral de concentración de CO2 , con la concentración
de CO2 , y/o con el exceso de un umbral de concentración de CO2 ; esta información puede ser utilizada por la caja de gestión local para generar información destinada a los ocupantes de dicha unidad de ocupación, o una señal de advertencia.
El sistema radioeléctrico de acuerdo con la invención también puede comprender, para al menos una unidad de ocupación y, preferentemente, para cada unidad de ocupación, al menos un detector de compuestos orgánicos volátiles (COV) capaces de comunicar, a la caja de gestión local, información relacionada con la concentración de COV y/o al exceder de un umbral de concentración de COV; esta información puede ser utilizada por la caja de gestión local para generar información destinada a los ocupantes de dicha unidad de ocupación junto con la recomendación para ventilar las instalaciones.
Claims (14)
1. Sistema para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor (1) destinado a ser montado en un circuito de líquido de transferencia de calor, en particular para un radiador de agua caliente, que comprende:
- un dispositivo de medición y regulación de flujo (4) que comprende:
o un miembro (10) para regular el flujo del fluido de transferencia de calor, que comprende un sistema de regulación de flujo mecánico y un sistema para controlar dicho sistema de regulación que se puede activar automáticamente o manualmente;
o un dispositivo de medición de flujo (13);
o un primer sensor de temperatura (8) que mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la entrada (2) del intercambiador de calor (1);
- una unidad electrónica, que comprende:
o un microprocesador (18), que está en conexión funcional con una unidad de memoria (17), o un primer transceptor radioeléctrico (19), capaz de comunicarse con una unidad de gestión de datos (24), estando dicho transceptor (19) en conexión funcional con dicho microprocesador (18),
- un sistema de suministro eléctrico (11) independiente del sistema eléctrico externo, que alimenta al menos dicho dispositivo de medición y regulación de flujo (4), si necesita tal fuente de alimentación, y dicho primer transceptor radioeléctrico (19),
- un segundo sensor de temperatura (9) que mide la temperatura del fluido de transferencia de calor en la salida (3) del intercambiador de calor (1), configurado para transmitir datos de temperatura al microprocesador,
sabiendo que:
- dicho dispositivo de medición y regulación de flujo (4) está dispuesto en una primera unidad (5), destinada a ser montada en el circuito de fluido de transferencia de calor en un primer punto P1, - dicho segundo sensor de temperatura (9) está dispuesto en una segunda unidad (6), destinada a ser montada en el mismo circuito de fluido de transferencia de calor en un segundo punto P2, situado aguas abajo de dicho primer punto P1, estando dicho punto P1 situado en la entrada de dicho intercambiador de calor (1) y estando dicho punto P2 situado en la salida de dicho intercambiador de calor (2);
caracterizado porque
- dicho primer transceptor radioeléctrico (19) y dicho microprocesador (18) están dispuestos en la primera unidad (5) o en una tercera unidad (7) que está fijada a dicha primera unidad (5), y - dicho segundo sensor de temperatura (9) se comunica con dicho microprocesador (18), ya sea por un sistema inalámbrico, por medio de un segundo transmisor radioeléctrico que se comunica con un receptor situado en la segunda unidad (6), o, preferentemente, por una conexión por cable (21), y
- dicho sistema de suministro eléctrico (11) independiente del sistema eléctrico externo está dispuesto en la segunda unidad (6) y, en este caso, se proporciona una conexión por cable (21) que hace posible también alimentar la primera unidad (5) y, si está presente, la tercera unidad (7) o, preferentemente, en la primera unidad (5).
2. Sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho dispositivo de medición de flujo (13) es un medidor de flujo ultrasónico.
3. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicho sistema de alimentación autónomo (11) es un sistema de efecto termoeléctrico.
4. Sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque dicho miembro (10) para regular el flujo del fluido de transferencia de calor comprende un motor paso a paso.
5. Sistema radioeléctrico para la lectura y la gestión automatizadas de cargas de calefacción, que comprende:
- una pluralidad de sistemas para la determinación individual del consumo de energía y para la regulación térmica individual de un intercambiador de calor de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4;
- una pluralidad de cajas de gestión local (23a, b), estando cada caja de gestión local (23a, 23b) en conexión radioeléctrica con todos los dispositivos de medición y regulación de flujo (4a-1, 4a-2, 4a-3,
4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5) instalada en una unidad de ocupación y, estando dicha pluralidad de cajas de gestión local (23a, b) instaladas en el mismo edificio o grupo de edificios;
- una unidad de gestión de datos (24) que está en la conexión radioeléctrica con cada dispositivo de medición y regulación de flujo (4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5) instalada en dicho edificio o grupo de edificios; sabiendo que:
- cada dispositivo de medición y regulación de flujo (4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5) está configurado para transmitir, a dicha unidad de gestión de datos (24), información sobre el consumo de energía de su intercambiador de calor, junto con un identificador de dicho intercambiador de calor o de la unidad de ocupación en la que dicho intercambiador de calor está instalado;
- cada dispositivo de medición y regulación de flujo (4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5) está configurado para transmitir, a dicha caja de gestión local (23a, b) relacionada con su unidad de ocupación, datos relacionados con una temperatura de dicho intercambiador de calor; - cada dispositivo de medición y regulación de flujo (4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5) está configurado para recibir, desde dicha caja de gestión local (23a, b), instrucciones capaces de actuar sobre su miembro (10) para regular el flujo del fluido de transferencia de calor.
6. Sistema radioeléctrico de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque además comprende, en al menos una unidad de ocupación, un dispositivo para medir el consumo de agua caliente (22a, b) provisto de un transmisor radioeléctrico, que está configurado para transmitir sus datos de consumo, junto con un identificador de dicho dispositivo de medición o de la unidad de ocupación en la que dicho dispositivo de medición está instalado, a dicha unidad de gestión de datos (24).
7. Sistema radioeléctrico de acuerdo con la reivindicación 5 o 6, caracterizado porque además comprende, en al menos una unidad de ocupación, una cámara de puerta (25a, b) que está configurada para transmitir datos de video a dicha caja de gestión local (23a, b) de su unidad de ocupación.
8. Sistema radioeléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque además comprende, en cada edificio, al menos un sistema electrónico de puerta de entrada provisto de una interfaz para seleccionar las unidades de ocupación, que está configurado para transmitir datos de video a una caja de gestión local (23) seleccionada en dicha interfaz de selección.
9. Sistema radioeléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque la comunicación entre cada dispositivo de medición y regulación de flujo (4a-1, 4a-2, 4a-3, 4a-4; 4b-1, 4b-2, 4b-3, 4b-4, 4b-5) y la unidad de gestión de datos (24), por un lado, y la comunicación entre dichos dispositivos de medición y regulación y la caja de gestión local (23), por otro lado, se produce en una zona de frecuencia diferente.
10. Sistema radioeléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, caracterizado porque comprende una caldera, cuyo funcionamiento, y, en particular, el calor útil que suministra, se rige por instrucciones de control que se transmiten a ésta por medio de un microprocesador que está configurado para recibir datos relacionados con el consumo de líquido de transferencia de calor caliente y para establecer dichas instrucciones de control utilizando dichos datos relacionados con el consumo de líquido de transferencia de calor caliente.
11. Sistema radioeléctrico de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque dicho microprocesador forma parte de dicha unidad de gestión de datos.
12. Sistema radioeléctrico de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, caracterizado porque dicho microprocesador está configurado para usar, además, los datos procedentes de la información relacionada con la activación de un modo de reducción de temperatura en las unidades de ocupación y/o los datos procedentes de un dispositivo para medir la temperatura exterior.
13. Sistema radioeléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque además comprende, para al menos una unidad de ocupación y preferentemente para cada unidad de ocupación,
- al menos un detector de presencia capaz de comunicar, a la caja de gestión local, información relacionada con la presencia de un ocupante,
- y/o al menos un detector de CO2 capaz de comunicar, a la caja de gestión local, información relacionada con el umbral de concentración de CO2 , a la concentración de CO2 , y/o al exceder un umbral de concentración de CO2 ;
- y/o al menos un detector de compuestos orgánicos volátiles (COV) capaz de comunicar, a la caja de gestión local, información relacionada con la concentración de COV y/o al exceder un umbral de
concentración de COV.
14. Procedimiento para regular una caldera en un sistema radioeléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el funcionamiento de la caldera, y en particular el calor útil que este último suministra, está regulado por instrucciones de control que se transmiten a ésta por medio de un microprocesador que está configurado para recibir datos relacionados con el consumo de agua caliente y para establecer dichas instrucciones de control utilizando dichos datos relacionados con el consumo.
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