PT104738B - WATER SAVING SYSTEM FOR USE IN ESQUENTADORES OR IN HOT WATER SUPPLY BOILERS - Google Patents
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Abstract
A PRESENTE INVENÇÃO REFERE-SE A UM SISTEMA DE POUPANÇA DE ÁGUA PARA SER USADO EM ESQUENTADORES OU EM CALDEIRAS, COMPOSTO POR DOIS SISTEMAS SELECTORES DE ÁGUA (24) E (25) E POR UM RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO (1), QUE PERMITE POUPAR ÁGUA EM ESQUENTADORES OU EM CALDEIRAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTE. O SISTEMA OPERA AUTOMATICAMENTE, EM FUNÇÃO DA PRESSÃO E DA TEMPERATURA DA ÁGUA EM DETERMINADOS PONTOS DO SISTEMA. O OBJECTIVO PRINCIPAL DO SISTEMA É GARANTIR QUE, EM CONDIÇÕES NORMAIS, DO ESQUENTADOR OU DA CALDEIRA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTE APENAS SAI ÁGUA SE ESTA SE ENCONTRAR A UMA TEMPERATURA SUPERIOR OU IGUAL À ESTIPULADA. SE, NA FASE INICIAL DO FUNCIONAMENTO DO ESQUENTADOR OU DA CALDEIRA NÃO HÁ ÁGUA QUENTE NA SUA SAÍDA, A CORRENTE DE ÁGUA DE SAÍDA É ENCAMINHADA PARA O RESERVATÓRIO DE ACUMULAÇÃO. A ÁGUA ASSIM ACUMULADA SOB PRESSÃO É POSTERIORMENTE USADA COMO ÁGUA DE ALIMENTAÇÃO DO ESQUENTADOR OU DA CALDEIRA DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTE. A PRESENTE INVENÇÃO INSERE-SE NA INDÚSTRIA DA CONSTRUÇÃO DE ESQUENTADORES OU DE CALDEIRAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTE, AS QUAIS PODEM SER USADAS PARA FINS DOMÉSTICOS OU OUTROS, EM QUE O AQUECIMENTO DA ÁGUA PODE SER FEITO POR QUEIMA DE COMBUSTÍVEIS, UTILIZAÇÃO DE GASES QUENTES, OU POR MEIO DE RESISTÊNCIAS ELÉCTRICAS.The present invention relates to a water storage system for use in water heaters or boilers, comprising two water selector systems (24) and (25) and an accumulation tank (1), which allows to save water IN ESQUENTADORES OR IN HOT WATER SUPPLY BOILERS. THE SYSTEM AUTOMATICALLY OPERATES WITHOUT PRESSURE AND WATER TEMPERATURE AT CERTAIN SYSTEM POINTS. THE MAIN OBJECTIVE OF THE SYSTEM IS TO ENSURE THAT, IN NORMAL CONDITIONS OF THE ESQUENTOR OR THE HOT WATER SUPPLY BOILER, ONLY WILL WATER WATER IF THEY ARE AT A HIGHER OR EQUIVALENT TEMPERATURE. IF, IN THE INITIAL PHASE OF THE ESQUINTER OR BOILER OPERATION, THERE IS NO HOT WATER AT YOUR EXIT, OUTPUT WATER CURRENT IS FORWARDED TO THE ACCUMULATION RESERVOIR. The water thus accumulated under pressure is subsequently used as feedstock water of the hot water supplying boiler or extinguisher. The present invention is incorporated in the construction industry of hot water heaters or boilers, which can be used for household purposes or other purposes, where water heating can be done by burning of fuels, the use of hot gases , OR BY ELECTRICAL RESISTANCE.
Description
DESCRIÇÃODESCRIPTION
SISTEMA DE POUPANÇA DE ÁGUA PARA SER USADO EM ESQUENTADORES OU EM CALDEIRAS DE ABASTECIMENTO DE ÁGUA QUENTEWATER SAVING SYSTEM TO BE USED IN HEATERS OR HOT WATER BOILERS
Domínio técnico da invençãoTechnical field of the invention
A presente invenção refere-se a um sistema de poupança de água para ser instalado em esquentadores ou em caldeiras de abastecimento de água quente, que permite poupar água em instalações domésticas ou industriais, sendo constituído por dois sistemas selectores de água e por um reservatório de acumulação de água sob pressão. 0 sistema opera de modo automático, em função da pressão e da temperatura da água em alguns dos pontos do sistema.The present invention relates to a water saving system to be installed in water heaters or hot water boilers, which allows to save water in domestic or industrial installations, consisting of two water selector systems and a water reservoir. accumulation of water under pressure. The system operates automatically as a function of water pressure and temperature at some points in the system.
A presente invenção insere-se na indústria da construção de esquentadores ou de caldeiras de abastecimento de água quente, as quais podem ser usadas para fins domésticos ou outros, em que o aquecimento da água pode ser feito por queima de combustíveis, utilização de gases quentes, ou por meio de resistências eléctricas.The present invention relates to the hot water boiler or boiler construction industry which can be used for domestic or other purposes, where water heating can be done by burning fuels, using hot gases. , or by means of electrical resistors.
Antecedentes da invençãoBackground of the invention
Os esquentadores ou as caldeiras de abastecimento de água quente usuais apresentam o problema de, durante o período inicial de funcionamento, não disponibilizarem água quente na sua saída. Por isso, a água que atinge as válvulas ou pontos de utilização não satisfaz os requisitos do utilizador em termos de temperatura, e esta água potável é usualmente lançada directamente no esgoto.The usual water heaters or boilers have the problem that during the initial operation they do not provide hot water at their outlet. Therefore, water reaching the valves or points of use does not meet the user's temperature requirements, and this drinking water is usually discharged directly into the sewer.
Se os esquentadores ou as caldeiras de abastecimento de água quente incorporarem o sistema proposto, na sua saída para os pontos de utilização de água quente passam a apenas fornecer água quente, promovendo por isso o sistema proposto a poupança de água potável em instalações domésticas ou outras.If water heaters or hot water boilers incorporate the proposed system, their outlet to the hot water points will only provide hot water, thus promoting the proposed system to save drinking water in domestic or other installations. .
Na fase inicial de funcionamento do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente, em que este está inicialmente frio ou parcialmente frio e preenchido com água fria ou parcialmente fria, e enquanto não há água quente na sua saída, a água fria ou parcialmente fria existente na sua saída é encaminhada para um reservatório de acumulação, onde fica acumulada sob pressão, não sendo por isso lançada no esgoto.In the initial phase of operation of the water heater or hot water boiler, where it is initially cold or partially cold and filled with cold or partially cold water, and while there is no hot water at its outlet, cold or partially cold water existing at its outlet is sent to an accumulation reservoir, where it is accumulated under pressure, and is therefore not released into the sewage.
A água assim acumulada sob pressão é, posteriormente, usada como água de alimentação do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente, e é por isso água para ser reutilizada para alimentar o sistema que esteve na origem da sua acumulação.The water thus accumulated under pressure is subsequently used as feed water for the water heater or hot water boiler, and is therefore water to be reused to feed the system which caused it to accumulate.
período de tempo necessário para a existência de água quente na saída do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente, quando se inicia o seu funcionamento, depende da massa do sistema, da quantidade de água que ele pode conter no seu interior, do caudal de água que o atravessa, e da potência de aquecimento disponível, variando, por isso, de caso para caso, mas sendo essencialmente uma característica bem definida para cada tipo de esquentador ou de caldeira de abastecimento de água quente. 0 tamanho ou capacidade do sistema de acumulação é, por isso, dependente da quantidade de água fria ou parcialmente fria que seria lançada no esgoto no caso de não ser usado o sistema proposto.The length of time required for hot water to escape from the water heater or hot water boiler when it is started depends on the mass of the system, the amount of water it may contain, the flow rate. water flow through it, and the available heating power, thus varying from case to case but essentially a well-defined feature for each type of water heater or hot water boiler. The size or capacity of the accumulation system is therefore dependent on the amount of cold or partially cold water that would be discharged into the sewer if the proposed system is not used.
Existe, por isso, uma oportunidade para os sistemas de poupança de água serem incorporados em esquentadores ou em caldeiras de abastecimento de água quente, que contemplem a existência de meios auxiliares de poupança de água, e que permitam a utilização posterior, como água potável, da água potável mais ou menos fria que, durante algum tempo, sai dos esquentadores ou de caldeiras e que é usualmente lançada para o esgoto.There is therefore an opportunity for water-saving systems to be incorporated in water heaters or hot-water boilers, which have auxiliary water-saving means available for later use as drinking water, the cooler drinking water that for some time comes out of the water heaters or boilers and is usually discharged into the sewer.
Adicionalmente, existe também a oportunidade para sistemas de poupança de água para serem usados em conjunto com as válvulas ou sistemas de utilização de água quente, no caso de não estar assegurada a existência de água quente à entrada desses sistemas. No entanto, a natureza de tais sistemas é diferente da proposta, a qual se aplica para assegurar que, na saída do esquentador ou da caldeira em que o sistema se encontra instalado apenas há água quente, com uma temperatura suficientemente elevada para abastecer as válvulas ou pontos de utilização de água quente, satisfazendo assim os requisitos dos utilizadores.Additionally, there is also the opportunity for water saving systems to be used in conjunction with valves or hot water utilization systems in case hot water is not ensured at the inlet of such systems. However, the nature of such systems differs from the proposal, which applies to ensure that only hot water at the outlet of the water heater or boiler in which the system is installed is sufficiently high to supply the valves or hot water points, thus meeting user requirements.
sistema proposto opera automaticamente, em função da temperatura e da pressão da água em determinados pontos do sistema, e a sua operação não requer, por isso, a intervenção humana. Durante a fase inicial de funcionamento do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente, quando a água fria ou parcialmente fria está a ser encaminhada para o sistema de acumulação, não existe saída de água do sistema como um todo mas sim apenas uma circulação interna da entrada para o reservatório de acumulação.The proposed system operates automatically, depending on the temperature and water pressure at certain points in the system, and its operation does not therefore require human intervention. During the initial operation of the water heater or hot water boiler, when cold or partially cold water is being routed to the accumulation system, there is no water outflow from the system as a whole but only an internal circulation. from the inlet to the accumulation reservoir.
sistema proposto pode estar implementado, de raiz, nos esquentadores ou nas caldeiras de abastecimento de água quente, ou então pode ser instalado sem dificuldades em esquentadores ou em caldeiras de abastecimento de água quente previamente existentes.The proposed system may be implemented from scratch in the water heaters or boilers, or may be installed without difficulty in pre-existing water heaters or boilers.
Até ao presente, têm sido propostos diversos sistemas, com o mesmo objectivo fundamental de poupança de água potável durante o período inicial de funcionamento dos sistemas, quando não existe água quente disponível, em instalações domésticas ou outras, de que se referem, por exemplo, e por ordem cronológica:To date, several systems have been proposed, with the same fundamental objective of saving drinking water during the initial period of operation of the systems, when there is no hot water available, in domestic or other installations, for example. and in chronological order:
Sistemas que prevêem a utilização de uma bomba recirculadora de água, alimentada electricamente, a qual reencaminha a água de saída que está fria ou parcialmente fria para a entrada do esquentador ou da caldeira. Apesar de tais sistemas cumprirem bem a função de poupança de água potável, requerem a utilização de uma bomba recirculadora de água e a respectiva alimentação com energia eléctrica.Systems that provide for the use of an electrically powered recirculating water pump which forwards outgoing water that is cold or partially cold to the inlet of the water heater or boiler. While such systems are well-suited to the potable water saving function, they require the use of a recirculating water pump and its power supply.
documento US4737615 divulga um sistema de poupança de energia para uma caldeira de abastecimento de água quente alimentada electricamente, consistindo o sistema proposto essencialmente em alternativas de comando e controlo dos elementos eléctricos de aquecimento.US4737615 discloses an energy saving system for an electrically powered hot water boiler, the proposed system consisting essentially of alternatives for controlling and controlling the electric heating elements.
Uma outra possibilidade é o recurso a sistemas auxiliares de aquecimento, alimentados electricamente, os quais são chamados a intervir durante o período inicial em que à saída do esquentador ou da caldeira não há água quente, de modo a providenciarem o aquecimento adicional da água que não foi conseguido pelo esquentador ou caldeira propriamente dito.Another possibility is the use of electrically powered auxiliary heating systems which are called upon to intervene during the initial period when there is no hot water at the exit of the water heater or boiler to provide additional heating of water that does not was achieved by the water heater or boiler itself.
Os sistemas propostos nos pedidos de patente nacional PT104037 e PT104138 têm o mesmo objectivo de base que o sistema proposto no presente invento, que é a poupança de água potável nos períodos iniciais de funcionamento quando ainda não há água quente disponível. Trata-se, todavia, de sistemas a usar nas válvulas misturadoras utilizadoras da água quente proveniente dos esquentadores ou das caldeiras de abastecimento de água quente, sendo o sistema agora proposto para ser incorporado no esquentador ou na caldeira de abastecimento de água quente, de modo a garantir que a corrente de água que dele sai está nas condições de temperatura requeridas pelas utilizações a que se destina. Não são conhecidos sistemas puramente mecânicos, e não requerendo fontes de energia auxiliares adicionais, tal como o proposto na presente invenção, para promover a poupança de água potável em esquentadores ou em caldeiras de abastecimento de água quente.The systems proposed in national patent applications PT104037 and PT104138 have the same basic purpose as the system proposed in the present invention, which is the saving of drinking water in the initial operating periods when no hot water is available yet. However, these systems are to be used in mixing valves using hot water from water heaters or hot water boilers, and the system is now proposed to be incorporated into the water heater or hot water boiler to ensure that the stream of water coming out of it is in the temperature conditions required for its intended use. Purely mechanical systems are not known, and do not require additional auxiliary energy sources, such as that proposed in the present invention, to promote the saving of drinking water in water heaters or hot water boilers.
Descrição das figurasDescription of the figures
Figura 1 e Figura la - representações esquemáticas do sistema proposto, em que os números indicados representam:Figure 1 and Figure 1a - Schematic representations of the proposed system, where the indicated numbers represent:
- Reservatório de acumulação- Accumulation reservoir
- Válvula anti-retorno- Non-return valve
- Zona de aquecimento do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente- Heating zone of water heater or hot water boiler
- Êmbolo- Plunger
- Mola- Spring
- Disco perfurado, para poder ser atravessado pelo elemento (7)- Perforated disc to be traversed by the element (7)
- Elemento mecânico de encosto da haste (9), da mola (10) e do êmbolo (4)- Mechanical abutment element of rod (9), spring (10) and piston (4)
- Bolbo dilatável (que recebe sinal do bolbo dilatável (12) )- Expandable bulb (receiving signal from expandable bulb (12))
- Haste do bolbo dilatável (8)- Expandable bulb stem (8)
- Mola- Spring
- Canal de transferência da informação entre os bolbos (12) e (8)- Information transfer channel between bulbs (12) and (8)
- Bolbo dilatável- Expandable bulb
- Bolbo dilatável- Expandable bulb
- Haste do bolbo dilatável (13)- Sprouting bulb stem (13)
- Êmbolo perfurado- Perforated plunger
- Haste de ligação do êmbolo perfurado (15) e do êmbolo (17)- Connection rod for perforated piston (15) and piston (17)
- Êmbolo- Plunger
- Mola- Spring
- Êmbolo- Plunger
- Mola- Spring
- Válvula anti-retorno- Non-return valve
- Corrente de entrada de água fria da rede no esquentador ou na caldeira de abastecimento de água quente- Mains cold water inlet current to the water heater or hot water boiler
- Corrente de saída de água do esquentador ou caldeira de abastecimento de água quente- Water flow from the water heater or hot water boiler
- Sistema selector de água- Water selector system
- Sistema selector de água- Water selector system
O sistema de acumulação representado esquematicamente nas Figs. la e lb pode estar alojado no local tido como mais conveniente, devendo estar na vizinhança o mais próxima possível da zona de aquecimento (3) do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente.The accumulation system shown schematically in Figs. 1a and 1b may be housed in the most convenient location and shall be in the vicinity as close as possible to the heating zone (3) of the water heater or the hot water boiler.
sistema proposto pode ser implementado sem problemas em esquentadores ou em caldeiras pré-existentes, bastando para tal substituir a entrada de água fria no esquentador ou na caldeira pelo sistema selector de água (24), e a saída de água do esquentador ou caldeira pelo sistema selector de água (25) .The proposed system can be implemented smoothly in pre-existing water heaters or boilers by simply replacing the water inlet on the water heater or boiler with the water selector system (24) and the water outlet from the water heater or boiler by the system. water selector (25).
Descrição geral da invenção sistema objecto do presente invento, o qual é instalado em esquentadores ou em caldeiras de abastecimento de água quente, é composto por dois sistemas selectores de água (24) e (25), e por um reservatório de acumulação de água sob pressão (1).General Description of the Invention The system object of the present invention, which is installed in water heaters or hot water boilers, consists of two water selector systems 24 and 25, and a water storage reservoir under pressure (1).
sistema selector de água (25) é composto pelo bolbo dilatável (13), pela haste (14) que se movimenta para a direita quando o bolbo dilatável (13) dilata, pelo êmbolo perfurado (15), pelo êmbolo (17), pela haste (16) que liga os êmbolos (15) e (17), e pela mola (18). Este sistema selector de água (25) compreende ainda o dispositivo sensor de pressão na saída (23) e é composto pelo êmbolo (19), pela mola (20) e pela válvula anti-retorno (21) . O bolbo dilatável (12), apesar de instalado no sistema selector de água (25) vai efectuar a sua acção de dilatação sobre o bolbo dilatável (8) do sistema selector de água (24), sendo o sinal do bolbo (12) transmitido através do canal de transferência (11), sob a forma de um aumento ou diminuição de volume do fluido contido no bolbo dilatável, fluido esse que preenche também o canal de transferência (11), que se reflecte sob a forma de um aumento ou diminuição de volume, respectivamente, no bolbo dilatável (8).The water selector system (25) comprises the swelling bulb (13), the rod (14) that moves to the right when the swiveling bulb (13) swells, the perforated plunger (15), the plunger (17), the rod (16) connecting pistons (15) and (17), and by spring (18). This water selector system (25) further comprises the outlet pressure sensing device (23) and is comprised of the piston (19), spring (20) and non-return valve (21). The expandable bulb (12), although installed in the water selector system (25) will effect its expansion action on the expandable bulb (8) of the water selector system (24), the signal of the bulb (12) being transmitted. through the transfer channel (11), in the form of an increase or decrease in volume of the fluid contained in the swelling bulb, which fluid also fills the transfer channel (11), which is reflected in the form of an increase or decrease. volume, respectively, in the expandable bulb (8).
sistema selector de água (25) avalia a temperatura da água que sai da zona de aquecimento (3) do esquentador ou da caldeira, sendo o bolbo dilatável (13) que faz essa avaliação, bem como a pressão do acumulador (1), e encaminha a água para a saída (23) do esquentador ou da caldeira se a temperatura de saída for igual ou superior ao valor pretendido, já que o conjunto formado pelos êmbolos (15) e (17) e pela haste (16) se movimentam para a direita, ou se a pressão do acumulador é tal que indica que o acumulador (1) já está carregado com água, ou, em caso contrário, encaminha a água para o acumulador (1).water selector system (25) evaluates the temperature of the water leaving the heating zone (3) of the water heater or boiler, the expansion bulb (13) making this assessment, as well as the pressure of the accumulator (1), and directs water to the water heater or boiler outlet (23) if the outlet temperature is at or above the desired value as the assembly formed by the plungers (15) and (17) and the rod (16) moves to to the right, or if the pressure of the accumulator is such that it indicates that the accumulator (1) is already charged with water, or otherwise directs the water to the accumulator (1).
sistema selector de água (25) inclui ainda um detector de pressão da água na saída (23), sendo que, se existir aí uma pressão elevada significa que a saída (23) está fechada, que não há pedidos de água quente por parte dos dispositivos utilizadores de água quente, e que nesse caso não há qualquer envio de água para o reservatório de acumulação (1) .The water selector system (25) further includes a water pressure detector at the outlet (23), and if there is a high pressure there it means that the outlet (23) is closed, that there is no hot water demand from the devices using hot water, and in that case no water is sent to the storage tank (1).
sistema selector de água (24) é composto pelo bolbo dilatável (8), pelo êmbolo (4), pela mola (5), pelo disco perfurado (6), pela haste (9), pela mola (10) e pelo elemento mecânico de ligação (7) .The water selector system (24) comprises the swelling bulb (8), the piston (4), the spring (5), the perforated disc (6), the stem (9), the spring (10) and the mechanical element. of connection (7).
O sistema selector de água (24), através dos bolbos dilatáveis (12) e (8), os quais estão ligados pelo canal de transferência de sinal (11), avalia a temperatura da água que sai da zona de aquecimento (3) do esquentador ou da caldeira, bem como a pressão do acumulador (1), e abre a entrada da água fria da rede (22) se a água na saída da zona de aquecimento (3) não está suficientemente quente ou se a pressão do acumulador (1) indica que este não está completamente carregado. Pelo contrário, se a água na saída da zona de aquecimento (3) está suficientemente quente e se a pressão do acumulador (1) indica que este está completamente carregado, o sistema selector de água (24) actua no sentido de fechar a entrada da água fria da rede (22) e permitir que a água contida sob pressão no acumulador (1) seja conduzida para a zona de aquecimento (3) do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente.The water selector system 24, by means of the expansion bulbs 12 and 8, which are connected by the signal transfer channel 11, evaluates the temperature of the water leaving the heating zone (3) of the heater or boiler, as well as the pressure of the accumulator (1), and opens the cold water inlet from the mains (22) if the water at the outlet of the heating zone (3) is not hot enough or if the pressure of the accumulator ( 1) indicates that it is not fully charged. Conversely, if the water at the outlet of the heating zone (3) is sufficiently hot and if the pressure of the accumulator (1) indicates that it is fully charged, the water selector system (24) acts to close the inlet of the cold water from the mains (22) and allow the pressurized water in the accumulator (1) to be brought into the heating zone (3) of the water heater or the hot water boiler.
Os diversos modos de funcionamento do sistema selector de água (25) podem ser descritos como:The various modes of operation of the water selector system (25) can be described as:
1. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) não se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra aberta de modo a que a pressão exercida pela água da saída (23) sobre o êmbolo (19) não o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), a água que sai da zona de aquecimento (3) é encaminhada para o acumulador (1) .1. When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is not fully charged with water and the outlet (23) is open so that the pressure exerted the water from the outlet (23) over the piston (19) does not cause it to close the passage to the accumulator (1), the water leaving the heating zone (3) is directed to the accumulator (1).
2. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) não se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra fechada, querendo dizer que não há pedidos de água quente por parte dos utilizadores, de modo a que a pressão exercida pela água que procura a saída (23) sobre o êmbolo (19) o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), não há saída de água pela saída (23) bem como não há passagem de água para o acumulador (1), não havendo por isso qualquer corrente de água oriunda da zona de aquecimento (3).2. When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is not fully charged with water, and the outlet (23) is closed, meaning no requests hot water by the users, so that the pressure exerted by the water seeking the outlet (23) on the piston (19) causes it to close the passage to the accumulator (1), there is no water leaving the outlet (23) as well as there is no water flow to the accumulator (1), so there is no water flow from the heating zone (3).
3. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra aberta de modo a que a pressão exercida pela água da saída (23) sobre o êmbolo (19) não o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), a água fria ou parcialmente fria que sai da zona de aquecimento (3) não é encaminhada para o acumulador (1) mas sim para a saída (23) já que a pressão existente no acumulador actua sobre o êmbolo (17) e o obriga a movimentar-se para a direita, o mesmo acontecendo com o êmbolo perfurado (15), assim3. When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is fully charged with water and the outlet (23) is open so that the pressure exerted by the water from the outlet (23) over the piston (19) does not cause it to close the passage to the accumulator (1), cold or partially cold water leaving the heating zone (3) is not directed to the accumulator (1) but to the outlet (23) since the pressure in the accumulator acts on the piston (17) and forces it to move to the right, as does the perforated piston (15), thus
acumulador (1) já está completamente carregado com água e não permite a acumulação de mais água no seu interior.The accumulator (1) is already fully charged with water and does not allow more water to accumulate inside it.
4. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra fechada, querendo dizer que não há pedidos de água quente por parte dos utilizadores, de modo a que a pressão exercida pela água que procura a saída (23) sobre o êmbolo (19) o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), não há saída de água pela saída (23) bem como não há passagem de água para o acumulador (1), não havendo por isso qualquer corrente água oriunda da zona de aquecimento (3) .4. When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is fully charged with water, and the outlet (23) is closed, meaning that there are no requests for hot water by the users, so that the pressure exerted by the water seeking the outlet (23) on the plunger (19) causes it to close the passage to the accumulator (1), there is no water leaving the outlet ( 23) and there is no water flow to the accumulator (1), so there is no water flowing from the heating zone (3).
5. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo dilatável (13) desloca a haste (14) para a direita, e esta empurra o êmbolo perfurado (15) para a direita de modo a deixar disponível a passagem da água da zona de aquecimento (3) rumo à saída (23). Se a saída (23) se encontra aberta a água quente da zona de aquecimento (3) segue para a saída (23) e daí para as utilizações pretendidas.5. When the water temperature outside the heating zone (3) is sufficiently high, the expandable bulb (13) moves the rod (14) to the right, and it pushes the perforated piston (15) to the right so as to to allow the passage of water from the heating zone (3) towards the outlet (23). If the outlet (23) is open, hot water from the heating zone (3) proceeds to the outlet (23) and thereafter for the intended uses.
6. Quando a temperatura da água a saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo dilatável (13) desloca a haste (14) para a direita, e esta empurra o êmbolo perfurado (15) para a direita de modo a deixar disponível a passagem da água da zona de aquecimento (3) rumo à saída (23). Se a saída (23) se encontra fechada, não há passagem de água da zona de aquecimento (3) para a saída (23), e neste caso também não há envio de água para o acumulador já que a pressão que se verifica na saída (23) é tal que o êmbolo (19) promove o fecho de uma eventual passagem de água quente da saída da zona de aquecimento (3) para o acumulador (1).6. When the water temperature at the exit of the heating zone (3) is sufficiently high, the expandable bulb (13) moves the rod (14) to the right, and it pushes the perforated plunger (15) to the right so as to to allow the passage of water from the heating zone (3) towards the outlet (23). If the outlet (23) is closed, there is no water flowing from the heating zone (3) to the outlet (23), and in this case there is also no water to the accumulator as the pressure at the outlet (23) is such that the piston (19) closes any hot water from the heating zone outlet (3) to the accumulator (1).
Os diversos modos de funcionamento do sistema selector de água (24) podem ser descritas como:The various modes of operation of the water selector system (24) can be described as:
1. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o bolbo (12) e consequentemente o bolbo (8) não dilatam, a mola (10) força o elemento (7) para a esquerda, o qual força o êmbolo (4) para a esquerda qualquer que seja a pressão no acumulador (1), deste modo promovendo a entrada de água fria da rede (22) no sistema.1. When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the bulb (12) and therefore the bulb (8) do not expand, the spring (10) forces the element (7) to the left. which forces the plunger (4) to the left regardless of the pressure in the accumulator (1), thereby promoting the entry of cold water from the network (22) into the system.
2. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo (12) e consequentemente o bolbo (8) dilatam, contra a acção da mola (10), e o elemento (7) é obrigado a deslocar-se para a direita. Nestas condições, se o acumulador (1) não se encontra completamente carregado a mola (5) força o êmbolo (4) para a esquerda, deste modo promovendo a abertura da entrada de água fria da rede (22) no sistema.2. When the temperature of the water leaving the heating zone (3) is sufficiently high, the bulb (12) and consequently the bulb (8) swell against the action of the spring (10), and the element (7) is forced to move to the right. Under these conditions, if the accumulator (1) is not fully charged, the spring (5) forces the plunger (4) to the left, thereby opening the cold water inlet of the network (22) into the system.
3. Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo (12) e consequentemente o bolbo (8) dilatam, contra a acção da mola (10), e o elemento (7) é obrigado a deslocar-se para a direita. Nestas condições, se o acumulador se encontra completamente carregado a pressão do acumulador obriga o êmbolo (4) a deslocar-se para a direita, contra a acção da mola (5), deste modo promovendo o fecho da entrada de água fria da rede (22) no sistema. Nestas condições, como o acumulador (1) se encontra carregado, há encaminhamento da água contida no acumulador (1) para a entrada da zona de aquecimento (3), passando essa água através da válvula anti-retorno (2) . Esta é a fase de utilização da água acumulada sob pressão no acumulador (1).3. When the temperature of the water leaving the heating zone (3) is sufficiently high, the bulb (12) and consequently the bulb (8) swell against the action of the spring (10), and the element (7) is forced to move to the right. Under these conditions, if the accumulator is fully charged, the pressure of the accumulator causes the piston (4) to move to the right against the action of the spring (5), thereby promoting the closing of the cold water inlet ( 22) in the system. Under these conditions, as the accumulator (1) is charged, the water contained in the accumulator (1) is routed to the inlet of the heating zone (3), passing this water through the non-return valve (2). This is the phase of using the accumulated pressure water in the accumulator (1).
Não ocorrem condições em que a água do acumulador (1) está a alimentar a entrada da zona de aquecimento (3), e a água de saída da zona de aquecimento (3) é encaminhada para o acumulador (1), pois devido á existência de perdas de carga associadas ao escoamento da água esta não volta nunca ao local de proveniência original a menos que lhe seja fornecida energia, o que não é o caso.There are no conditions where the water from the accumulator (1) is feeding the inlet of the heating zone (3), and the water leaving the heating zone (3) is directed to the accumulator (1), because due to the existence The pressure drop associated with water runoff never returns to its original place of origin unless power is supplied to it, which is not the case.
Tal como descrito, o sistema opera sem intervenção humana, funcionando automaticamente com base na avaliação dos valores de temperatura e de pressão em alguns dos pontos do sistema, de modo a se conseguir a função de poupança de água pretendida.As described, the system operates without human intervention, operating automatically based on the assessment of temperature and pressure values at some points of the system to achieve the desired water saving function.
Tal como descrito, o sistema proposto não necessita de qualquer fonte adicional de energia, eléctrica, mecânica ou outra, funcionando apenas com base nos valores de temperatura e de pressão em alguns dos pontos do sistema em operação.As described, the proposed system does not require any additional power source, electrical, mechanical or otherwise, operating solely on the basis of temperature and pressure values at some points of the system in operation.
A capacidade do acumulador (1) do sistema proposto é ditada pelo volume de água que, na ausência do sistema proposto, seria expelida pelo esquentador ou pela caldeira de abastecimento de água quente mas sem se encontrar nas condições de temperatura pretendidas, e que seria lançada no esgoto.The capacity of the accumulator (1) of the proposed system is dictated by the volume of water that, in the absence of the proposed system, would be expelled by the water heater or the hot water boiler but not in the desired temperature conditions and would be released. in the sewer.
Descrição detalhada da invençãoDetailed Description of the Invention
Fazendo referência às Figs. la e lb, vai agora ser descrita a concretização preferida do invento, em que os elementos essenciais que compõem o sistema proposto estão representados.Referring to Figs. 1 and 1b, the preferred embodiment of the invention will now be described, in which the essential elements that make up the proposed system are represented.
Os elementos sensores de temperatura, que avaliam a temperatura da corrente de água à saída da zona de aquecimento (3), são os bolbos dilatáveis (12) e (13). 0 bolbo dilatável (13) exerce a sua acção directamente sobre a haste (14), ao passo que o bolbo dilatável (12) comunica a sua dilatação ao bolbo dilatável (8) através do canal de transferência (11), exercendo o bolbo dilatável (8) a sua acção directamente sobre a haste (9).The temperature sensing elements, which evaluate the temperature of the water stream leaving the heating zone (3), are the expansion bulbs (12) and (13). The expandable bulb (13) exerts its action directly on the stem (14), while the expandable bulb (12) communicates its expansion to the expandable bulb (8) through the transfer channel (11), the expandable bulb exerting (8) its action directly on the stem (9).
sistema selector de água (25) actua do seguinte modo: Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) não se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra aberta de modo a que a pressão exercida pela água da saída (23) sobre o êmbolo (19) não o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), estando o conjunto formado pelos êmbolos (15) e (17) e pela haste (16) deslocados para a esquerda por acção da mola (18), a água que sai da zona de aquecimento (3) é encaminhada para o acumulador (1) . É esta a fase em que se está a proceder à acumulação da água que, de outro modo, seria lançada no esgoto já que não satisfaz as condições de temperatura requeridas pelos utilizadores.The water selector system (25) acts as follows: When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is not fully charged with water and the outlet (23) It is open so that the pressure exerted by the water from the outlet (23) on the piston (19) does not cause it to close the passage to the accumulator (1), the assembly being formed by the pistons (15) and (17). and by the rod (16) displaced to the left by the action of the spring (18), the water leaving the heating zone (3) is directed to the accumulator (1). This is the phase in which water is accumulating that would otherwise be discharged into the sewage as it does not meet the temperature conditions required by users.
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) não se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra fechada, querendo dizer que não há pedidos de água quente por parte dos utilizadores, de modo a que a pressão exercida pela água que procura a saída (23) sobre o êmbolo (19) o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), não há saída de água pela saída (23) bem como não há passagem de água para o acumulador (1), não havendo por isso qualquer corrente água oriunda da zona de aquecimento (3) .When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is not fully charged with water, and the outlet (23) is closed, meaning no water demand by the user, so that the pressure exerted by the water seeking the outlet (23) on the plunger (19) causes it to close the passage to the accumulator (1), there is no water outlet through the outlet (23). ) and there is no water flow to the accumulator (1), so there is no water flowing from the heating zone (3).
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra aberta de modo a que a pressão exercida pela água da saída (23) sobre o êmbolo (19) não o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), a água fria ou parcialmente fria que sai da zona de aquecimento (3) não é encaminhada para o acumulador (1) mas sim para a saída (23) já que a pressão existente no acumulador actua sobre o êmbolo (17) e o obriga a movimentar-se para a direita, o mesmo acontecendo com o êmbolo perfurado (15), assimWhen the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is fully charged with water, and the outlet (23) is open so that the pressure exerted by the water from the outlet (23) on the plunger (19) does not cause it to close the passage to the accumulator (1), cold or partially cold water leaving the heating zone (3) is not directed to the accumulator (1) but outlet (23) as the pressure in the accumulator acts on the piston (17) and forces it to move to the right, as does the perforated piston (15), thus
pretendida pelos utilizadores, mas nesta situação o acumulador (1) já está completamente carregado com água e não permite a acumulação de mais água no seu interior.intended by the users, but in this situation the accumulator (1) is already fully charged with water and does not allow more water to accumulate inside it.
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o acumulador (1) se encontra completamente carregado com água, e a saída (23) se encontra fechada, querendo dizer que não há pedidos de água quente por parte dos utilizadores, de modo a que a pressão exercida pela água da saída (23) sobre o êmbolo (19) o leva a fechar a passagem para o acumulador (1), não há saída de água pela saída (23) bem como não há passagem de água para o acumulador (1), não havendo por isso qualquer corrente água oriunda da zona de aquecimento (3).When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the accumulator (1) is fully charged with water and the outlet (23) is closed, meaning no hot water is required. by the users, so that the pressure exerted by the water from the outlet (23) on the piston (19) causes it to close the passage to the accumulator (1), there is no water outlet through the outlet (23) and there is no water flow to the accumulator (1), so there is no water flowing from the heating zone (3).
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo dilatável (13) desloca a haste (14) para a direita, e esta empurra o êmbolo perfurado (15) para a direita de modo a deixar disponível a passagem da água da zona de aquecimento (3) rumo à saída (23) pelo espaço libertado á esquerda do êmbolo perfurado (15). Se a saída (23) se encontra aberta a água da zona de aquecimento (3) segue para a saída (23) e daí para as utilizações pretendidas. Esta situação corresponde à utilização normal do esquentador ou da caldeira de abastecimento de água quente que incorpora o sistema proposto.When the temperature of the water leaving the heating zone (3) is sufficiently high, the expandable bulb (13) moves the rod (14) to the right and pushes the perforated plunger (15) to the right to leave The passage of water from the heating zone (3) towards the outlet (23) through the space to the left of the perforated piston (15) is available. If the outlet (23) is open, water from the heating zone (3) proceeds to the outlet (23) and thereafter for the intended uses. This corresponds to the normal use of the water heater or hot water boiler incorporating the proposed system.
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo dilatável (13) desloca a haste (14) para a direita, e esta empurra o êmbolo perfurado (15) para a direita de modo a deixar disponível a passagem da água da zona de aquecimento (3) rumo à saída (23). Se a saída (23) se encontra fechada, não há passagem de água da zona de aquecimento (3) para a saída (23), e neste caso também não há envio de água para o acumulador já que a pressão que se verifica na saída (23) é tal que o êmbolo (19) promove o fecho de uma eventual passagem de água da saída da zona de aquecimento (3) para o acumulador (1).When the temperature of the water leaving the heating zone (3) is sufficiently high, the expandable bulb (13) moves the rod (14) to the right and pushes the perforated plunger (15) to the right to leave The passage of water from the heating zone (3) towards the outlet (23) is available. If the outlet (23) is closed, there is no water flowing from the heating zone (3) to the outlet (23), and in this case there is also no water to the accumulator as the pressure at the outlet (23) is such that the piston (19) closes a possible passage of water from the outlet of the heating zone (3) to the accumulator (1).
sub-sistema composto pelo êmbolo (19) e pela mola (20) actua no sentido de não permitir a passagem de água da saída da zona de aquecimento (3) para o acumulador (1) se a saída (23) se encontra fechada, e a permitir a passagem de água da saída da zona de aquecimento (3) para o acumulador (1) se a saída (23) se encontra aberta.The subsystem consisting of the piston (19) and the spring (20) acts to prevent water from leaving the heating zone (3) to the accumulator (1) if the outlet (23) is closed, and allowing water to flow from the heating zone outlet (3) to the accumulator (1) if the outlet (23) is open.
A válvula anti-retorno (21) garante que a utilização da água acumulada no reservatório (1) nunca ocorre por descarga directa da água na saída da zona de aquecimento (3) mas sim obrigatoriamente por descarga sobre o sistema selector de água (24).The non-return valve (21) ensures that the use of water accumulated in the reservoir (1) never occurs by direct discharge of water at the exit of the heating zone (3), but necessarily by discharge on the water selector system (24). .
O sistema selector de água (24) actua do seguinte modo: Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) não é suficientemente elevada, o bolbo (12) e, consequentemente, o bolbo (8) não dilatam, a mola (10) força o elemento (7) para a esquerda, o qual força o êmbolo (4) para a esquerda qualquer que seja a pressão da água no acumulador (1), deste modo promovendo a entrada de água fria da rede (22) no sistema. Nestas condições não faz sentido a água de alimentação da zona de aquecimento (3) ser proveniente do acumulador (1), pois como a água à saída da zona de aquecimento (3) não está suficientemente quente essa água é para ser enviada para o acumulador (1), mas devido às perdas de carga a água não volta ao local de proveniência a menos que lhe seja fornecida energia, o que não e o caso.The water selector system (24) acts as follows: When the water temperature outside the heating zone (3) is not sufficiently high, the bulb (12) and therefore the bulb (8) do not dilate, spring (10) forces element (7) to the left which forces piston (4) to the left regardless of the water pressure in the accumulator (1), thereby promoting cold water entering the network (22). ) in the system. Under these conditions it does not make sense for the heating water in the heating zone (3) to come from the storage tank (1), as the water leaving the heating zone (3) is not hot enough to be sent to the storage tank. (1), but due to pressure drops, water does not return to the place of provenance unless power is supplied to it, which is not the case.
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo (13) e, consequentemente, o bolbo (8) dilatam, contra a acção da mola (10), e o elemento (7) é obrigado a deslocar-se para a direita. Nestas condições, se o acumulador não se encontra completamente carregado a mola (5) força o êmbolo (4) para a esquerda, deste modo promovendo a abertura da entrada de água fria da rede (22) no sistema. Nestas condições faz sentido usar a água fria da rede (22) para alimentar o sistema já que o acumulador não se encontra carregado com água.When the temperature of the water leaving the heating zone (3) is sufficiently high, the bulb (13) and therefore the bulb (8) swell against the action of the spring (10), and the element (7) is forced to move to the right. Under these conditions, if the accumulator is not fully charged, the spring (5) forces the piston (4) to the left, thereby opening the cold water inlet of the network (22) in the system. Under these conditions it makes sense to use cold mains water (22) to power the system as the accumulator is not charged with water.
Quando a temperatura da água à saída da zona de aquecimento (3) é suficientemente elevada, o bolbo (13) e, consequentemente, o bolbo (8) dilatam, contra a acção da mola (10), e o elemento (7) é obrigado a deslocar-se para a direita. Nestas condições, se o acumulador se encontra completamente carregado a pressão do acumulador obriga o êmbolo (4) a deslocar-se para a direita, contra a acção da mola (5), deste modo promovendo o fecho da entrada de água fria da rede (22) no sistema. Nestas condições, como o acumulador (1) se encontra carregado, há encaminhamento da água contida no acumulador (1) para a entrada da zona de aquecimento (3), passando essa água através da válvula anti-retorno (2). Nestas condições de funcionamento está-se a proceder ao aproveitamento da água contida sob pressão no acumulador (1), e que para aí foi enviada previamente quando a água a saída da zona de aquecimento (3) não satisfazia os requisitos de temperatura dos utilizadores, sendo portanto nestas condições que se está a proceder à poupança de água preconizada com o sistema proposto.When the temperature of the water leaving the heating zone (3) is sufficiently high, the bulb (13) and therefore the bulb (8) swell against the action of the spring (10), and the element (7) is forced to move to the right. Under these conditions, if the accumulator is fully charged, the pressure of the accumulator causes the piston (4) to move to the right against the action of the spring (5), thereby promoting the closing of the cold water inlet ( 22) in the system. Under these conditions, as the accumulator (1) is charged, the water contained in the accumulator (1) is routed to the inlet of the heating zone (3), passing this water through the non-return valve (2). Under these operating conditions, the pressurized water contained in the accumulator (1) is being used, which was previously sent there when the water leaving the heating zone (3) did not meet the users' temperature requirements, It is therefore under these conditions that water conservation is being advocated under the proposed system.
A válvula de retenção (2) impede que a água fria da rede (22) seja encaminhada directamente para o acumulador (1), sendo que a água que, eventualmente, é para ser encaminhada para o acumulador é apenas a água que sai da zona de aquecimento (3) que não está nas condições de temperatura requeridas.The check valve (2) prevents cold water from the mains (22) from being routed directly to the accumulator (1), and the water that is eventually to be directed to the accumulator is only the water leaving the area. (3) which is not in the required temperature conditions.
sistema opera sem intervenção humana, funcionando automaticamente com base na avaliação dos valores de temperatura e de pressão em alguns dos pontos do sistema. As temperaturas assim avaliadas desencadeiam acçoes sobre os bolbos dilatáveis (12), (8) e (13). Por sua vez, as pressões assim avaliadas desencadeiam acções sobre os êmbolos (4), (17) e (19).The system operates without human intervention, operating automatically based on the assessment of temperature and pressure values at some points in the system. The temperatures thus evaluated trigger actions on the expansion bulbs (12), (8) and (13). In turn, the pressures thus evaluated trigger actions on the pistons (4), (17) and (19).
sistema proposto não necessita de qualquer fonte adicional de energia, eléctrica, mecânica ou outra, funcionando apenas com base nos valores de temperatura e de pressão em alguns dos pontos do sistema em operação.The proposed system does not require any additional power source, electrical, mechanical or otherwise, operating solely on the basis of temperature and pressure values at some points of the system in operation.
A capacidade do acumulador (1) do sistema proposto é ditada pelo volume de água fria ou parcialmente fria que, na ausência do sistema proposto, seria expelida pelo esquentador ou caldeira de abastecimento de água quente mas sem se encontrar nas condições de temperatura pretendidas, e que seria por isso posteriormente encaminhada para o esgoto.The capacity of the accumulator (1) of the proposed system is dictated by the volume of cold or partially cold water which, in the absence of the proposed system, would be expelled by the hot water boiler or boiler but not in the desired temperature conditions, and which would therefore be subsequently sent to the sewer.
sistema proposto pode ser implementado sem problemas em esquentadores ou em caldeiras novos ou em esquentadores ou em caldeiras pré-existentes, em que o aquecimento da água pode ser feito por queima de combustíveis, utilização de gases quentes, ou por meio de resistências eléctricas. No caso de se tratar de implementar o sistema em esquentadores ou em caldeiras pré-existentes, basta substituir a entrada de água fria no esquentador ou na caldeira pelo sistema selector de água (24), e a saída de água do esquentador ou da caldeira pelo sistema selector de água (25).The proposed system can be implemented smoothly in new water heaters or boilers or pre-existing water heaters, where water can be heated by burning fuels, using hot gases, or by means of electrical resistors. In the case of implementing the system in pre-existing water heaters or boilers, simply replace the cold water inlet on the water heater or boiler with the water selector system (24) and the water outlet of the water heater or boiler by water selector system (25).
Lisboa, 9 de Dezembro de 2009Lisbon, 9th December 2009
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
BB1A | Laying open of patent application |
Effective date: 20100202 |
|
FG3A | Patent granted, date of granting |
Effective date: 20140731 |