PT105334A

PT105334A - Sistema de recuperação de calor, respetivo processo de recuperação de calor e uso.

Info

Publication number: PT105334A
Application number: PT105334A
Authority: PT
Inventors: Jose Alberto Garcia Melico
Original assignee: Eidt Engenharia Inovacao E Desenvolvimento Tecnologico Sa
Priority date: 2010-10-13
Filing date: 2010-10-13
Publication date: 2012-04-13
Also published as: RU2013120493A; US20130269917A1; PT105334B; EP2627961A2; WO2012049637A2; AU2011315156A1; RU2575955C2; AU2011315156B2; US9651310B2; EP2627961B1; WO2012049637A3; CA2814611A1

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO A UM SISTEMA DE RECUPERAÇÃO DE CALOR, DE UMA PARTE DA ENERGIA DISPENDIDA NA PREPARAÇÃO DAS ÁGUAS RESIDUAIS, POR EXEMPLO ÁGUAS DE BANHOS OU COZINHAS, ENERGIA ESSA QUE É GERALMENTE PERDIDA QUANDO A ÁGUA É ESCOADA PARA O ESGOTO. ESTA ENERGIA PODE SER RECUPERADA E REUTILIZADA PARA AQUECER ÁGUA QUE É PRONTAMENTE UTILIZADA, POR EXEMPLO NO CHUVEIRO, OU PODE SER ARMAZENADA NUM TERMOACUMULADOR. ESTE SISTEMA É DESENVOLVIDO DE FORMA A, EM CONJUNTO COM QUALQUER BASE DE DUCHE OU BANHEIRA, CONSTITUÍREM NOMEADAMENTE UMA BASE DE DUCHE RECUPERADORA DE CALOR OU UMA BANHEIRA RECUPERADORA DE CALOR, POR EXEMPLO. O SISTEMA RECUPERADOR DE ENERGIA É COMPOSTO, PREFERENCIALMENTE, POR UMA SERPENTINA GERALMENTE DE COBRE, NO INTERIOR DE UM TUBO EM PVC QUE POSSUI NA EXTREMIDADE UMA PLACA ESTRANGULADORA TAMBÉM EM PVC, FILTRO DE PROTEÇÃO DO SISTEMA CONTRA IMPUREZAS, ALETAS DE TURBULÊNCIA, E CAIXA EXTERIOR. O SISTEMA TEM UMA ESTRUTURA COMPACTA QUE BENEFICIA A SUA RÁPIDA ADAPTAÇÃO.

Description

2 - aleta de turbulência; 3 - filtro de protecção do sistema contra impurezas. A figura 2 representa uma vista explodida da zona de entrada de águas residuais (ralo) e componentes da válvula com visão do suporte com rosca para a válvula de base do duche, tampa e balde de recolha de detritos. A figura 3 representa a montagem do bloco permutador de calor na base de duche. A figura 4 representa uma montagem do bloco numa base de duche do tipo instalação de banhos. A figura 5 representa uma forma de realização de uma instalação de duche, onde os números se referem aos elementos: 8 - canalização da água da rede; 9 - canalização com água tépida/fria; 11 - zona de entrada de águas residuais (ralo). A figura 6 representa uma forma de realização alternativa de uma instalação de duche, com a utilização de um termoacumulador, onde os números se referem aos elementos: 8 - canalização da água da rede; 9 - canalização com água tépida/fria; 10 - canalização de água quente; 11 - zona de entrada de águas residuais (ralo); 12 - termoacumulador. A figura 7 representa uma aleta de turbulência com a sua forma em meia lua e duas meias canas para encaixe nas espiras da serpentina. A figura 8 representa a placa estranguladora. A figura 9 representa a montagem à pressão das aletas nas espiras da serpentina.

Descrição geral da invenção 0 sistema recuperador de energia é composto, preferencialmente, por uma serpentina geralmente de cobre no interior de um tubo em PVC que possui na extremidade uma placa estranguladora também em PVC, filtro de protecção do sistema contra impurezas, aletas de turbulência e caixa exterior. 0 sistema de recuperação de energia apresenta um afastamento das espiras de 1/3 do diâmetro do tubo da serpentina. É ainda desejável o isolamento térmico através do enchimento com material isolante, por exemplo em poliuretano, no interior da caixa ou com a utilização de uma caixa produzida em material isolante termicamente, por exemplo poliestireno. A caixa exterior deve ainda ser feita num material que forneça resistência mecânica ao conjunto, por exemplo uma caixa exterior metálica onde as diversas partes estejam soldadas, aparafusadas, rebitadas ou coladas, ou ainda simplesmente encaixadas. A caixa exterior pode ainda ser elaborada em poliestireno rígido que apresenta um sistema de encaixe por pressão ou abraçadeiras 9 e dispensar a utilização da caixa metálica exterior e do isolamento anteriormente referidos.

Esta caixa no interior do qual se encontra o sistema permutador de calor fica escamoteada debaixo do piso, por exemplo por debaixo de uma instalação de banhos. 0 sistema poderá ser dotado de um filtro de retenção de impurezas circular aplicado na entrada da tubagem de PVC, encaixado no suporte da válvula, de forma a evitar problemas de entupimento na tubagem em situações de esquecimento ou inexistência do balde. Desta forma é garantido que as impurezas (areias, cabelos, etc.) não seguem para a tubagem. Este filtro de retenção apresenta passagens estreitas em forma de fendas que formam um ou mais conjuntos complementares. A utilização de uma peça estranguladora na parte final do sistema garante que a tubagem utilizada se encontra sempre em carga, ou seja, com água no seu interior quando em utilização. Desta forma garante-se que o sistema retém a água durante o tempo suficiente para que se dê a transferência de calor, e o sistema tenha tempo para potenciar ao máximo a recuperação de calor do mesmo. Já a existência de uma abertura na parte inferior e na parte superior da placa estranguladora permitirá a passagem de areias ou outras impurezas que possam ter passado pelo primeiro filtro e que de outra forma poderiam criar problemas de escoamento ou entupimento do sistema. 10

No sistema são ainda utilizadas pequenas aletas intercaladas nas espiras da serpentina de forma a criar um regime turbulento no interior da tubagem de PVC. A criação deste regime turbulento potência a quantidade de calor recuperada. As aletas têm forma de meia-lua e meias-canas periféricas que são intercaladas alternadamente e colocadas à pressão entre cada par de espiras para facilitar o encaixe das mesmas na serpentina. As aletas podem ainda possuir uma pequena saliência que servirá para manter a sua posição no interior da tubagem com uma distância que se mantém constante e um pé inferior para suporte da serpentina no interior da tubagem de águas residuais. As aletas podem ainda apresentar forma triangular e duas meias-canas em baixo-relevo. A canalização de água fria da rede pode ser ligada ao colector de entrada da serpentina e desde o colector de saida ser efectuada a ligaçao à torneira misturadora ou podendo opcionalmente ser usado um sistema de armazenamento intermédio por termoacumulador (12). 0 processo de recuperação de calor com o sistema aqui apresentado implica que a água que entra no colector saia do sistema com uma temperatura superior t2 quando comparada à temperatura ambiente tl (recuperador de calor), e nesse caso a temperatura t4 de saida da água residual é inferior à temperatura t3 de entrada. A água da rede deve sair do colector de saída pré-aquecida podendo ir a temperatura de pré-aquecimento até aos 28°C através do calor retirado da água residual, considerando 31°C como a temperatura com que a água residual entra no sistema. 11 A água que entra no colector (água da rede) sai do sistema com uma temperatura inferior t2 à temperatura de entrada tl (sistema arrefecedor de água) e nesse caso a temperatura t4 de saída da água residual é superior à temperatura de entrada t3.

Os resultados obtidos indicam que o ganho de temperatura ao utilizar este sistema é superior ao do sistema mencionado no pedido de patente PT104608, em cerca de 30% para tamanhos de tubagem comparáveis. É ainda possível obter maiores ou menores ganhos de temperatura em função da versão do sistema utilizada, nomeadamente no que se refere ao seu comprimento de tubagem e/ou utilização de isolamento térmico. Isto acarretará uma poupança considerável em termos do consumo de energia doméstica. Por outro lado o facto de o bloco estar integrado no sistema facilita a montagem do sistema de recuperação de calor na base de duche ou banheira, uma vez que fica assegurado o correcto posicionamento dos componentes a montar.

Modos de realização preferenciais

Num modo de realização preferencial, o sistema é aplicado na base de chuveiro ou na parte inferior de banheira. A água do banho escorre para o ralo (11) pela válvula de base de duche, com a maioria das impurezas a ficarem retidas no balde ou no caso de inexistência do mesmo, a ficarem retidas no filtro colocado na entrada do tubo. Esta água residual passa então para a tubagem, onde se dá a transferência de calor para a serpentina (água quente de 12 banho). Nesta realização preferencial é utilizado um tubo de PVC com juntas circulares e serpentina com 0,012 metros de diâmetro e 6 metros de comprimento. No final da tubagem, está montada uma placa estranguladora para permitir que o sistema tenha água durante o tempo suficiente para promover a transferência de calor. Em seguida, a água residual escorre para o esgoto. O sistema possui uma serpentina ligada a um colector de entrada, por onde passa o fluido que efectuará a recuperação do calor da água residual da tubagem. Esta serpentina está montada de forma helicoidal no interior da tubagem. Ao longo da serpentina estão montadas várias aletas intercaladas entre as espiras, de forma a criar um regime turbulento no interior da tubagem de forma a potenciar a recuperação de calor. Posteriormente a água no interior da serpentina passará pelo colector de saída do sistema, para utilização ou para ser armazenada num termoacumulador (12).

Lisboa, 26 de Janeiro de 2012 13

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Sistema de recuperação de calor com permutador de calor que compreende um colector de entrada de água da rede , uma saída para essa água, uma serpentina que está no interior de uma tubagem, compreendendo o sistema um ralo tradicional com um suporte de válvula com tampa, balde de resíduos, aro de rosca, vedante superior e vedante inferior, caracterizado por o sistema permutador apresentar um bloco ou caixa compacta no interior do qual se encontra o sistema permutador de calor, caixa essa que fica escamoteada debaixo do piso da instalação de banhos, possuindo o sistema um filtro (3) adicional à entrada do deposito tubular que protege o sistema de quaisquer possíveis entupimentos, e com meios que asseguram um escoamento turbulento no interior do depósito, todavia evitando um escoamento demasiado rápido pela interposição no final da tubagem de uma placa estranguladora (1) circular e que possui dois recortes, um recorte inferior mais pequeno (que deixa passar os detritos) e um recorte superior de maior dimensão.
2. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar um afastamento das espiras de 1/3 do diâmetro do tubo da serpentina.
3. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar aletas em forma de meia lua (2) , com meias canas periféricas que são intercaladas alternadamente e à pressão entre cada 1 par de espiras, e em que as aletas têm um pé inferior para suporte da serpentina no interior da tubagem de águas residuais.
4. Sistema de recuperação de calor de acordo com as reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado por o sistema de filtragem ser constituído por uma peça plástica ou filtro circular que apresenta passagens em forma de fendas que formam um ou mais conjuntos complementares, e que encaixa no suporte plástico da válvula.
5. Sistema de recuperação de calor de acordo com as reivindicações 1, 2, ou 3, caracterizado por apresentar um enchimento com material isolante no interior do invólucro exterior.
6. Sistema de recuperação de calor de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a caixa exterior ser de plástico ou de chapa metálica, e de as suas diversas partes serem soldadas, aparafusadas, rebitadas ou coladas, ou simplesmente encaixadas.
7. Sistema de recuperação de calor de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizado por a caixa exterior ser de poliestireno rigida que possui um sistema de encaixe por pressão ou abraçadeiras e dispensar a utilização da caixa metálica exterior e também dispensar o isolamento de poliuretano.
8. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por possuir uma placa estranguladora (1) colocada no final da tubagem. 2
9. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por apresentar aletas com forma triangular e duas meias-canas em baixo-relevo .
10. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por as aletas (2) utilizadas apresentarem uma saliência.
11. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1 caracterizado por apresentar um tubo de PVC com juntas circulares e a serpentina ter 0,012 metros de diâmetro e 6 metros de comprimento.
12. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a canalização de água fria da rede ser ligada ao colector de entrada da serpentina e desde o colector de saida ser efectuada a ligação à torneira misturadora.
13. Sistema de recuperação de calor de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por apresentar a utilização de um sistema de armazenamento intermédio por termoacumulador (12).
14. Processo de recuperação de calor de acordo com o sistema indicado nas reivindicações anteriores, caracterizado por a água que entra no colector sair do sistema com uma temperatura superior t2 à temperatura de entrada tl, e nesse caso a temperatura t4 de saida da água residual é inferior à temperatura t3 de entrada. 3
15. Processo de recuperação de calor de acordo com a reivindicação anterior, caracterizado por a água da rede sair do colector de saída pré-aquecida podendo a temperatura de pré-aquecimento ir até 28°C através do calor retirado da água residual, considerando 31°C como a temperatura com que a água residual entra no sistema.
16. Processo de recuperação de calor de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por a água da rede que entra no colector, sair do sistema com uma temperatura inferior t2 à temperatura de entrada tl e nesse caso a temperatura t4 de saída da água residual é superior à temperatura de entrada t3.
17. Uso do sistema de recuperação de calor referido nas reivindicações 1-13 e do processo de recuperação de calor referido nas reivindicações 14-16, caracterizado por ser utilizado na recuperação de calor das águas residuais provenientes de cozinhas ou chuveiros como base de duche ou banheira. Lisboa, 26 de Janeiro de 2012 4