Aparato de calefacción provisto de una regulación de la combustión.

Aparato de calefacción de combustible sólido que comprende una cámara de combustión

(1) y un primer conducto de evacuación de los humos (6), caracterizado por que el aparato de calefacción comprende:

- una doble pared (2A) que delimita, en el exterior de la cámara de combustión, un segundo conducto de evacuación de los humos (2), situado en la trayectoria de los humos entre la cámara de combustión (1) y dicho primer conducto (6) y provista, en una sección vertical, de una pluralidad de válvulas de comunicación controladas (11, 12, 13, 14, etc.), situadas a alturas respectivas diferentes h1, h2, h3, h4, etc., estando el segundo conducto de evacuación de los humos (2) configurado, gracias a una abertura (2B) de la doble pared (2A) en su parte baja, para alargar el camino recorrido por los humos, en una medida que depende de la selección de la válvula de entrada abierta en el segundo conducto (2), estando las otras válvulas cerradas;

- medios de regulación configurados para seleccionar, para cada una de dichas válvulas (11, 12, 13, 14, etc.), una posición abierta o cerrada, en función de la temperatura de los humos medida por una sonda de temperatura (7) situada a nivel de dicho primer conducto (6), a fin de ajustar la longitud del camino recorrido por los humos (3) para minimizar la temperatura de los humos, permaneciendo al mismo tiempo por encima de su punto de rocío.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/069279.

Solicitante: Kajufrap.

Nacionalidad solicitante: Luxemburgo.

Dirección: 10, rue Nicolas Adames 1114 Luxembourg LUXEMBURGO.

Inventor/es: CYRIS,RUDY.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO, PARA COMBUSTIBLES... > F24B7/00 (Estufas, hornillas o fogones o conductos para gases de combustión que llevan medios suplementarios para el calentamiento por convección (estufas con hogares abiertos caracterizadas por la utilización de medios cambiadores de calor F24B 1/185; calentadores de aire que tienen medios para producir calor F24H 3/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > ESTUFAS U HORNILLAS DE USO DOMESTICO, PARA COMBUSTIBLES... > Estufas u hornillas > F24B1/189 (caracterizados por los medios de circulación del aire, es decir del aire de combustión, del aire caliente o del gas de combustión, p. ej. por registros de control del tiro (F24B 1/187, F24B 1/188 tienen prioridad))

PDF original: ES-2535807_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Aparato de calefacción provisto de una regulación de la combustión Objeto de la invención La presente invención se refiere a un aparato de calefacción, más particularmente a un aparato de calefacción doméstico de combustible sólido, tal como madera o carbón, provisto de una regulación que permite optimizar la combustión y, por lo tanto, maximizar el rendimiento del aparato.

Técnica anterior tecnológica y problema técnico a resolver Tradicionalmente, un aparato de calefacción de madera o carbón puede funcionar según varias velocidades. Típicamente, se tiene por ejemplo una velocidad máxima, que corresponde por ejemplo a Pmax, una velocidad intermedia o media, que corresponde a Pmax/2, una velocidad mínima, que corresponde a Pmax/4 y una velocidad ralentizada, que corresponde a Pmax/8. Pmax es la potencia máxima del aparato que, para una estufa de leña, está típicamente comprendida entre 5 y 15 kW. Esta clasificación se da únicamente a título de ejemplo para permitir la ilustración siguiente de la invención y para dar unos ejemplos de magnitud. Por supuesto, son posibles otras velocidades intermedias y otros criterios de potencia. La velocidad denominada "ralentizada", para una estufa de leña, está típicamente destinada a un uso nocturno. En el momento de acostarse, el usuario recarga la estufa con troncos y ajusta la válvula de aire primario a la posición mínima. Al despertar, el usuario recarga la estufa de troncos y abre la válvula al máximo para reavivar el fuego.

Se sabe que el rendimiento de un aparato de calefacción, tal como un aparato de calefacción doméstico de leña, es:

= 100% -pérdidas, es decir, = 100% -q1-q2-q3, en la que -q1 = pérdida relacionada con la temperatura de los humos (es decir el calor que se escapa por la chimenea) ;

- q2 = pérdida relacionada a la relación CO/CO2 (tiene en cuenta la calidad de la combustión) y pérdidas NOx, CxHy (estas partículas se medirán cuando la próxima normativa europea entre en vigor, teóricamente en 2011) ; Si la combustión es completa: q2 = 0;

- q3 = pérdida en las cenizas, constante e insignificante (alrededor del 0, 5%) .

Para optimizar el rendimiento, se necesita por lo tanto minimizar q1 y q2, y más particularmente q1.

A la velocidad máxima, las pérdidas q1 son las más elevadas y por lo tanto el rendimiento mínimo, eventualmente inferior al rendimiento nominal del aparato, que se determina en condiciones bien precisas.

A la inversa, a velocidad reducida, la temperatura del humo es la más baja y el rendimiento más elevado, pero se necesita tener cuidado de permanecer por encima del punto de rocío de los humos (60-70ºC) , de lo contrario la condensación se produce con la acumulación de hollín.

El problema técnico a resolver, con el fin de optimizar el rendimiento del aparato independientemente de la velocidad seleccionada, preferentemente de manera automática, es disminuir de manera controlada la temperatura de los humos o gases de combustión, sobre todo a velocidades elevadas.

Por otra parte, se conocen unas estufas de leña con recuperación de calor tales que la evacuación de los humos a partir del cuerpo de calentamiento se efectúa según un recorrido maximizado, por un diseño apropiado del conducto de evacuación, eventualmente acoplado a una funda de tipo convector (véase por ejemplo el documento BE 903 620 A) .

El documento AT 393 898 B divulga una válvula de gas de humos, para un conducto de evacuación de los humos adyacente a una cámara de combustión, que comprende un dispositivo de accionamiento. A fin de obtener un accionamiento automático de la válvula dependiendo de la temperatura, está prevista una varilla metálica de posición dispuesta en el conducto de evacuación de los humos que, por un lado, está soportada de manera fija y, por otro lado, actúa sobre la válvula desplazándola gracias a una variación de longitud de la varilla provocada por

dilatación térmica.

El documento US 4, 320, 738 A se refiere a unas estufas de leña y de carbón utilizadas para el calentamiento. Una regulación del tiro y una transferencia de calor más eficaces son realizadas por una estufa que emplea unos conductos de humos rectilíneos y en serpentín, una varilla de control para coordinar el movimiento de un deflector y un amortiguador para definir los pasos de los humos, así como un canal de distribución del aire por encima y por debajo del combustible, y en una primera y una segunda cámaras de combustión.

Objetivos de la invención La presente invención pretende librarse de los inconvenientes del estado de la técnica.

Más particularmente, la invención tiene como objetivo optimizar la combustión para cada velocidad de calentamiento.

La invención pretende igualmente garantizar una seguridad destinada a evitar cualquier alquitranado en los conductos de las chimeneas, lo que podría conllevar una acumulación de hollín y eventualmente un incendio en la chimenea.

La invención pretende también optimizar la combustión, sea cual sea el tipo o la altura de chimenea, así como en el caso de condiciones atmosféricas variables.

Principales elementos característicos de la invención Un primer objeto de la presente invención se refiere a un aparato de calefacción de combustible sólido que comprende una cámara de combustión y un primer conducto de evacuación de los humos, caracterizado por que el aparato de calefacción comprende:

- una doble pared que delimita, en el exterior de la cámara de combustión, un segundo conducto de evacuación de los humos, situado en la trayectoria de los humos entre la cámara de combustión y dicho primer conducto, y provisto, en una sección vertical, de una pluralidad de válvulas de comunicación controladas, situadas a alturas respectivas diferentes h1, h2, h3, h4, etc., estando el segundo conducto de evacuación de humos configurado, gracias a una abertura de la doble pared en su parte baja, a fin de alargar el camino recorrido por los humos, en una medida que depende de la selección de la válvula de entrada abierta en el segundo conducto, estando las demás válvulas cerradas;

- medios de regulación configurados para seleccionar, para cada una de dichas válvulas, una posición abierta o cerrada, en función de la temperatura de los humos medida por una sonda de temperatura situada a nivel de dicho primer conducto, a fin de ajustar la longitud del camino recorrido por los humos para minimizar la temperatura de los humos, permaneciendo al mismo tiempo por encima de su punto de rocío.

Según unos ejemplos de modos de ejecución, el aparato de calefacción según la invención comprende además una o varias de las características siguientes:

- el primer conducto de evacuación es una chimenea vertical o un conducto horizontal o de salida trasera;

- la sonda de temperatura está situada a una cierta distancia del extremo de la chimenea que desemboca en la atmósfera;

- la sonda de temperatura está situada a aproximadamente 30 cm por encima del vértice de la chimenea;

- la doble pared comprende, a cada altura h1, h2, h3, h4, etc., dos válvulas situadas cerca de las dos paredes laterales de la cámara de combustión;

- el aparato comprende además una válvula de tiro directo para la admisión de los humos en el primer conducto;

- los medios de regulación comprenden dicha sonda de temperatura, un microcontrolador y un accionador que se presenta en forma de un motor para la apertura y el cierre de cada válvula;

- la regulación es una regulación en bucle abierta o cerrada, preferentemente de tipo PID;

- un conducto de recalentamiento del aire primario o secundario que desemboca en la parte alta... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Aparato de calefacción de combustible sólido que comprende una cámara de combustión (1) y un primer conducto de evacuación de los humos (6) , caracterizado por que el aparato de calefacción comprende:

- una doble pared (2A) que delimita, en el exterior de la cámara de combustión, un segundo conducto de evacuación de los humos (2) , situado en la trayectoria de los humos entre la cámara de combustión (1) y dicho primer conducto (6) y provista, en una sección vertical, de una pluralidad de válvulas de comunicación controladas (11, 12, 13, 14, etc.) , situadas a alturas respectivas diferentes h1, h2, h3, h4, etc., estando el segundo conducto de evacuación de los humos (2) configurado, gracias a una abertura (2B) de la doble pared (2A) en su parte baja, para alargar el camino recorrido por los humos, en una medida que depende de la selección de la válvula de entrada abierta en el segundo conducto (2) , estando las otras válvulas cerradas;

- medios de regulación configurados para seleccionar, para cada una de dichas válvulas (11, 12, 13, 14, etc.) , una posición abierta o cerrada, en función de la temperatura de los humos medida por una sonda de temperatura (7) situada a nivel de dicho primer conducto (6) , a fin de ajustar la longitud del camino recorrido por los humos (3) para minimizar la temperatura de los humos, permaneciendo al mismo tiempo por encima de su punto de rocío.

2. Aparato de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado por que el primer conducto de evacuación (6) es 20 una chimenea vertical o un conducto horizontal o de salida trasera.

3. Aparato de calefacción según la reivindicación 2, caracterizado por que la sonda de temperatura (7) está situada a una cierta distancia del extremo de la chimenea (8) que desemboca en la atmósfera.

4. Aparato de calentamiento según la reivindicación 3, caracterizado por que la sonda de temperatura (7) está situada a aproximadamente 30 cm por debajo del vértice de la chimenea (8) .

5. Aparato de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado por que la doble pared (2A) comprende, en cada altura h1, h2, h3, h4, etc., dos válvulas (11, 12, 13, 14, etc.) situadas cerca de las dos paredes laterales de la cámara 30 de combustión (1) .

6. Aparato de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado por que comprende además una válvula de tiro directo (5) para la admisión de los humos en el primer conducto (6) .

7. Aparato de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado por que los medios de regulación comprenden dicha sonda de temperatura (7) , un microcontrolador y un accionador que se presenta en forma de un motor para la apertura y el cierre de cada válvula.

8. Aparato de calefacción según la reivindicación 7, caracterizado por que la regulación es una regulación en bucle 40 abierto o cerrado, preferentemente de tipo PID.

9. Aparato de calentamiento según la reivindicación 1, caracterizado por que un conducto de calentamiento de aire primario o secundario (9) que desemboca en la parte alta (10) de la cámara de combustión (1) está dispuesto entre la cámara de combustión (1) y el segundo conducto de evacuación de los humos (2) .

10. Procedimiento de regulación de un aparato de calefacción según la reivindicación 1, caracterizado por que, en funcionamiento, dichos medios de regulación se aplican para que:

- a una velocidad máxima del aparato, la válvula (11) de altura más elevada h1 esté abierta y las otras válvulas (12, 50 13, 14, etc.) cerradas;

- a una velocidad intermedia del aparato, la válvula (11) de altura más elevada h1 esté cerrada y al menos una válvula de altura inferior h2, h3, h4, etc., esté abierta, permaneciendo las otras válvulas cerradas;

-a una velocidad mínima del aparato o ralentizada, todas las válvulas estén cerradas, salvo la válvula de altura más baja, o bien todas las válvulas (11, 12, 13, 14, etc.) estén cerradas, salvo la válvula de tiro directo (5) , admitiendo directamente los humos en el primer conducto (6) .