PT2153136E - Sistema de fornecimento de água quente - Google Patents

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Description

DESCRIÇÃO "Sistema de fornecimento de água quente"
Campo técnico 0 presente invento refere-se a um sistema de fornecimento de água quente, em particular um sistema de fornecimento de água quente para aquecer água fria que se escoa para uma entrada, até uma temperatura ajustada por um utilizador, e que depois fornece a água aquecida através de uma saida, que inclui um sistema de pré-aquecimento-circulação que reduz ao máximo o tempo para atingir a temperatura ajustada, e que está concebido para utilizar uma porção de energia de pré-aquecimento para aquecimento e impedir que as tubagens congelem e rebentem durante o inverno ao circular a água pré-aquecida.
Arte anterior
Em geral, um sistema de fornecimento de água quente é concebido para aquecer água até uma temperatura ajustada por um utilizador num curto tempo e, depois, fornecer a água aquecida e, num sistema de fornecimento de água quente, os fatores importantes para determinar o desempenho do sistema são quanto tempo leva para aquecer a água até à temperatura ajustada pelo utilizador e se se pode fornecer a água com a temperatura mantida ao nivel ajustado mesmo que a quantidade de água que é utilizada mude. A Fig. 1 é uma vista que mostra a configuração de um sistema de fornecimento de água quente na arte anterior.
De acordo com a configuração de um sistema de fornecimento de água quente 10 na arte anterior, à medida que a água se escoa para uma entrada 11 passando através de um permutador de calor 15, a mesma é aquecida por um dispositivo de aquecimento (queimador) proporcionado no permutador de calor 15, de tal modo que a água quente é fornecida através de uma saida 17 até um utilizador.
Um sensor de escoamento 14, um sensor de temperatura de escoamento que entra 13 e um sensor de temperatura de escoamento que sai 16 que detecta o escoamento e temperatura da água estão dispostos na tubagem desde a entrada 11 até à salda 17.
Um controlador 18 compara uma temperatura detetada pelos sensores com uma temperatura ajustada por um utilizador ao utilizar um dispositivo de ajustamento de temperatura 19, e mantém a água à temperatura ajustada ao determinar a intensidade da combustão do dispositivo de aquecimento no permutador de calor 15, dependendo dos resultados comparados. A partir do documento US 4 977 885, o qual é o estado da arte mais aproximado de acordo com o presente invento, é conhecido um sistema de fornecimento de água quente. Este sistema de fornecimento de água quente aquece a água a baixa temperatura que se escoa para uma entrada até uma temperatura alta e fornece água quente através de uma saida. 0 sistema de fornecimento de água quente compreende um tanque de água para armazenar água que se escoou para a entrada. 0 mesmo compreende ainda o permutador de calor para aquecer a água ali escoada e a bomba que se encontra disposta numa tubagem que liga um primeiro nó a um segundo nó. 0 primeiro nó está disposto numa tubagem que liga o permutador de calor à saida e o segundo nó liga a entrada ao tanque de água.
Descrição do invento
Problema técnico
Se bem que o sistema de fornecimento de água quente 10 na arte anterior forneça água quente que é aquecida a uma temperatura ajustada num curto tempo ao proporcionar de modo instantâneo muita energia térmica através do aquecimento pelo permutador de calor 15, a água que se escoa para a entrada 11 encontra-se a baixa temperatura quando a temperatura exterior estiver baixa tal como durante o inverno e, por conseguinte, existe um limite no reduzir do tempo que é tomado para fornecer água a alta temperatura ao aquecer a água a baixa temperatura no permutador de calor 15.
Além disso, quando o sistema de fornecimento de água quente 10 não estiver a ser utilizado de modo continuo por um período de tempo predeterminado durante o inverno, as tubagens podem congelar e rebentar. Quando um dispositivo de aquecimento separado for proporcionado para impedir que as tubagens rebentem, é gerada de modo correspondente uma perda adicional de energia.
Solução técnica 0 presente invento foi inventado para ultrapassar os problemas acima e é um objectivo do invento proporcionar um sistema de fornecimento de água quente que tenha um sistema de pré-aquecimento-circulação para reduzir ao máximo o tempo para atingir uma temperatura ajustada por um utilizador, e pode utilizar energia térmica de escoamento de água quente para aquecimento, ao mudar o percurso da água que se escoa no sistema de pré-aquecimento-circulação com base em se a água quente é utilizada ou não.
De modo a alcançar os objetivos, o presente invento proporciona um sistema de fornecimento de água quente que aquece água a baixa temperatura que se escoa para uma entrada até uma temperatura alta e fornece água quente através de uma saída, e o sistema de fornecimento de água quente compreende um tanque de água para armazenar a água escoada para a entrada; um permutador de calor para aquecer a água escoada ali; um controlador que compara uma temperatura medida por um sensor de temperatura com uma predeterminada temperatura de pré-aquecimento e controla a operação do permutador de calor, estando o sensor de temperatura disposto numa predeterminada posição numa tubagem através da qual a água se escoa; e uma bomba que está disposta numa tubagem que liga um primeiro nó a um segundo nó, em que o primeiro nó está disposto numa tubagem que liga o permutador de calor à saída, e o segundo nó está disposto numa tubagem que liga a entrada ao tanque de água.
Além disso, é ainda proporcionada uma válvula de não retorno numa tubagem que liga a bomba ao segundo nó.
De acordo com o invento, encontra-se disposto um terceiro nó numa tubagem que liga o primeiro nó à saída, e é proporcionada uma válvula de três vias entre o primeiro nó com a bomba, de tal modo que a água pré-aquecida passa através de um radiador disposto numa tubagem separada que liga o terceiro nó à válvula de três vias.
Efeitos vantajosos
Tal como acima descrito, de acordo com um sistema de fornecimento de água quente do invento, uma vez que um tanque de água que armazena uma predeterminada quantidade de água seja proporcionado com o sistema de fornecimento de água quente, e a água armazenada no tanque de água e que resta nas tubagens seja pré-aquecida mesmo quando a água quente não é utilizada, é possível fornecer água quente aquecida até uma temperatura ajustada no tempo mais curto, sempre que um utilizador desejar utilizar a água quente, e para impedir que as tubagens congelem e rebentem durante o inverno.
Além disso, uma vez que o percurso de escoamento da água no processo de pré-aquecimento-circulação é controlado de tal modo que a água passa através de um radiador no exterior ao operar manualmente uma válvula de três vias, é possível utilizar o sistema de fornecimento de água quente como um dispositivo de aquecimento, em adição ao pré-aquecimento da água que resta no sistema de fornecimento de água quente, ao utilizar apenas uma bomba interna.
Breve descrição dos desenhos A Fig. 1 é uma vista que mostra a configuração de um sistema de fornecimento de água quente na arte anterior; a Fig. 2 é uma vista que mostra a configuração de um sistema de fornecimento de água quente; a Fig. 3 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto está a pré-aquecer; a Fig. 4 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se utiliza água quente; a Fig. 5 é uma vista que mostra a configuração de um sistema de fornecimento de água quente de acordo com uma concretização do invento; a Fig. 6 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se pré-aquece de acordo com uma concretização do invento; e a Fig. 7 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se utiliza a água quente de acordo com uma concretização do invento.
Melhor modo de levar a cabo o invento São descritas daqui para a frente em detalhe configurações e operações de concretizações preferidas do invento com referência às Figuras 5, 6 e 7. 0 sistema de fornecimento de água quente tal como mostrado nas Figuras 2, 3 e 4 não cai dentro do âmbito das reivindicações. A Fig. 2 é uma vista que mostra a configuração de um sistema de fornecimento de água quente, a Fig. 3 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se pré-aquece, e a Fig. 4 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se utiliza água quente.
Tal como mostrado na Fig. 2, um sistema de fornecimento de água quente 20 inclui um tanque de água 22 para armazenar a água que se escoa para uma entrada 21, um permutador de calor 25 para aquecer a água, um sensor de temperatura 23 e um sensor de escoamento 24 que estão dispostos numa tubagem que liga o tanque de água 22 ao permutador de calor 25, uma bomba 28 que está disposta numa tubagem que liga um primeiro nó 41, que está disposto numa tubagem que liga o permutador de calor 25 a uma saida 32, a um segundo nó 42, que está disposto numa tubagem que liga a entrada 21 ao tanque de água 22, e uma válvula de não retorno 29 para impedir um escoamento para trás. O sistema de fornecimento de água quente 20 tem um percurso circular interno fechado da tubagem que liga a entrada 21 à saida 32. Em conformidade, uma vez que a água que resta no sistema de fornecimento de água quente 20 é pré-aquecida enquanto um utilizador não utiliza a água quente, a água pode ser aquecida a uma temperatura ajustada pelo utilizador num curto tempo quando o utilizador começar a utilizar água quente.
Cerca de 2 da água é armazenada no tanque de água 22, a qual se escoa para a entrada 21. A água armazenada no tanque de água 22 e a água que resta na tubagem interna do sistema de fornecimento de água quente 20 são pré-aquecidas enquanto o utilizador não utiliza água quente, de tal modo que a água pré-aquecida pode atingir uma temperatura alta desejada dentro de um curto tempo no momento em que o utilizador começa a utilizar água quente. A Fig. 3 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água no qual a água está a ser pré-aquecida enquanto o utilizador não utiliza a água quente. Enquanto a água quente não estiver a ser utilizada, a saida 32 está fechada e a água é pré-aquecida, escoando-se através do percurso indicado por uma linha grossa pela bomba 28. 0 sensor de temperatura 23 está disposto na tubagem que liga o tanque de água 22 ao permutador de calor 25 e, durante o pré-aquecimento, o controlador 30 ligado ao sensor de temperatura 23 compara uma temperatura medida pelo sensor de temperatura 23 com uma predeterminada temperatura de pré-aquecimento ajustada pelo utilizador. Por exemplo, se a temperatura de pré-aquecimento for ajustada em 40 °C pelo utilizador, o controlador 30 faz o controlo para deixar de aquecer no permutador de calor 25 quando a temperatura medida pelo sensor de temperatura 23 for +5°C ou mais elevada do que a temperatura de pré-aquecimento ajustada, e faz o controlo para começar a aquecer no permutador de calor 25 quando a temperatura medida pelo sensor de temperatura 23 for -5°C ou mais baixa do que a temperatura de pré-aquecimento ajustada. É evidente para aqueles que são especialistas na arte que a temperatura acima ajustada e a gama de temperaturas podem ser mudadas pelo utilizador.
Além disso, o sensor de temperatura 23 pode estar disposto em qualquer lugar na tubagem através da qual a água se escoa, mas pode ser preferível dispor o sensor de temperatura 23 numa posição na tubagem logo depois do tanque de água 22, tendo grande capacidade térmica e ajustando-se para uma temperatura medida na posição como uma temperatura de referência da água. A Fig. 4 é uma vista que mostra um percurso de escoamento de água enquanto se utiliza água quente, no qual a água que se escoa para a entrada 21 passa através do tanque de água 22 e é aquecida pelo permutador de calor 25. Depois, a água é descarregada através da saída 32 e fornecida ao utilizador.
Quando o utilizador abre uma válvula na salda 32 para utilizar a água quente, toda a água que chega ao primeiro nó 41 é descarregada através da saida 32 pela diferença de pressão e a circulação interna, tal como mostrada na Fig. 3, já não é feita. 0 sensor de escoamento 24 está disposto na tubagem que liga o tanque de água 22 ao permutador de calor 25, de tal modo que, quando o escoamento de água for detetado, o sensor de escoamento 24 envia um sinal de deteção ao controlador 30 e o controlador 30 atua o permutador de calor 25. É possível obter o efeito funcional de impedir que as tubagens congelem e rebentem durante o inverno, através da configuração de pré-aquecimento de acordo com a primeira concretização. A Fig. 5 é uma vista que mostra a configuração de um sistema de fornecimento de água quente de acordo com uma concretização do invento, a Fig. 6 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se pré-aquece, e a Fig. 7 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água enquanto se utiliza água quente.
Tal como mostrado na Fig. 5, a configuração do sistema de fornecimento de água quente 20 de acordo com a concretização do invento é proporcionada com uma válvula de três vias 27 disposta na tubagem que liga o primeiro nó 41 ao segundo nó 42, incluindo a configuração de acordo com a primeira concretização. Além disso, um terceiro nó 43 está disposto numa tubagem que liga o primeiro nó 41 à saida 32, e um radiador 26 está disposto numa tubagem separada que liga o terceiro nó 43 à válvula de três vias 27. A válvula de três vias 27 tem duas entradas 27a, 27b e uma saida 27c e pode mudar o percurso de escoamento da água.
Tal como mostrado na Fig. 6, num processo de pré-aquecimento-circulação de acordo com a segunda concretização, quando um utilizador não utiliza água quente, a primeira entrada 27a da válvula de três vias 27 e a saida 32 ficam fechadas, e a segunda entrada 27b e a saida 27c da válvula de três vias 27 ficam abertas, de tal modo que a circulação interna da água é criada pelo percurso tal como mostrado na figura. É possível impedir que as tubagens congelem e rebentem a temperaturas abaixo de zero durante o inverno, ao utilizar a configuração do sistema de fornecimento de água quente 20. Além do mais, o sistema de fornecimento de água quente 20 pode ser utilizado como um dispositivo de aquecimento ao transferir o calor da água quente para o radiador 26. O invento também se caracteriza por ser possível fornecer água quente e conseguir um aquecimento exterior ao circular a água, utilizando apenas uma bomba 28, tal como mostrado na Fig. 6. A Fig. 7 é uma vista que mostra um percurso de escoamento da água quando um utilizador utiliza água quente, o qual é o mesmo que o mostrado na Fig. 4.
Aplicabilidade industrial
De acordo com o presente invento, é proporcionado um sistema de fornecimento de água quente que inclui um sistema de pré-aquecimento-circulação, o qual permite reduzir ao máximo o tempo para atingir uma temperatura ajustada por um utilizador, e estando concebido para utilizar uma porção de energia de pré-aquecimento para aquecimento, impedindo que as tubagens congelem e rebentem no inverno com o pré-aquecimento-circulação .
Lisboa, 2015-12-21

Claims (2)

  1. REIVINDICAÇÕES 1 - Sistema de fornecimento de água quente (26) que aquece água a baixa temperatura que se escoa para uma entrada (21) até uma temperatura elevada e fornece água quente através de uma saida (32), compreendendo o sistema de fornecimento de água quente (20): um tanque de água (22) para armazenar água escoada para a entrada (21) ; um permutador de calor (25) para aquecer a água escoada ali; e uma bomba (28) que está disposta numa tubagem que liga um primeiro nó (41) a um segundo nó (42), estando o primeiro nó (41) disposto numa tubagem que liga o permutador de calor (25) à saida (32); caracterizado por: o sistema de fornecimento de água quente (20) compreender ainda um controlador (30) que compara uma temperatura medida por um sensor de temperatura (23) com uma temperatura de pré-aquecimento ajustada, e que controla a operação do permutador de calor (25), estando o sensor de temperatura (23) disposto numa predeterminada posição numa tubagem através da qual a água se escoa; e estando o segundo nó (42) disposto numa tubagem que liga a entrada (21) ao tanque de água (22), e estando um terceiro nó (43) disposto numa tubagem que liga o primeiro nó (41) à saida (37); e sendo proporcionada uma válvula de três vias (27) entre o primeiro nó (41) e a bomba (28), de tal modo que a água pré-aquecida passa através de um radiador (26) que está disposto numa tubagem separada que liga o terceiro nó (43) à válvula de três vias (27).
  2. 2 - Sistema de fornecimento de água quente (20) de acordo com a reivindicação 1, que compreende ainda uma válvula de não retorno (29) disposta na tubagem que liga a bomba (28) ao segundo nó (42). Lisboa, 2015-12-21
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