Instalación y procedimiento de producción de agua caliente.

Instalación de producción de agua caliente que comprende una envoltura exterior

(1), una chapa de cierre superior (2), una chapa de cierre inferior (3), un quemador (4) con dispositivo de inyección (5) y cámara de combustión (6) que comprende unos tubos de humos (7) dispuestos en la envoltura (1), así como al menos un depósito/intercambiador o un intercambiador dispuesto en el interior de la envoltura (1), constando el espacio interior de la envoltura de un tabique de separación (11) que crea en la envoltura (1) una parte superior (12) y una parte inferior (13), caracterizada por que las partes superior e inferior (12, 13) son una cámara inferior (13) y una cámara superior (12) superpuestas, de las que la cámara superior (12) se mantiene permanentemente a temperatura elevada, por que los tubos de humos atraviesan dichas cámaras superior e inferior (12, 13) y el tabique de separación (11),

por que el tabique de separación (11) consta de un dispositivo de comunicación (23) entre las cámaras superior e inferior (12, 13), y

por que el quemador (4) se coloca sobre la chapa de cierre superior (2), de manera que el transcurso de los humos se hace verticalmente de arriba hacia abajo mediante los tubos de humos (7) que atraviesan las dos cámaras (12, 13) que constituyen los dos circuitos primarios de la instalación, trabajando la cámara superior (12) a alta temperatura, mientras que la cámara inferior (13) se aprovecha a baja temperatura en la zona de condensación de los humos.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04447139.

Solicitante: ACV MANUFACTURING SA.

Nacionalidad solicitante: Bélgica.

Dirección: RUE HENRI BECQUEREL, ZONING INDUSTRIEL / ZONE C 7180 SENEFFE BELGICA.

Inventor/es: COULON,PHILIPPE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Calentadores de agua que tienen medios para producir... > F24H1/28 (incluyendo uno o más tubos del hogar o tubos de humos)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Calentadores de agua que tienen medios para producir... > F24H1/50 (con depósitos de agua sanitaria)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Calentadores de agua que tienen medios para producir... > F24H1/52 (con intercambiadores de calor para el agua sanitaria (F24H 1/50 tiene prioridad))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Calentadores de agua que tienen medios para producir... > F24H1/48 (Calentadores de agua para calefacción central que incluyen medios para calentar el agua sanitaria)

PDF original: ES-2541777_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

Instalación y procedimiento de producción de agua caliente La presente invención tiene como objeto una instalación de producción de agua caliente que comprende una envoltura exterior, una chapa de cierre superior, una chapa de cierre inferior, un quemador con dispositivo de inyección y cámara de combustión que comprende unos tubos de humos dispuestos en la envoltura, así como al menos un depósito/intercambiador o un intercambiador dispuesto en el interior de la envoltura, constando el espacio interior de la envoltura de una parte superior y una parte inferior. Se refiere más particularmente a una instalación de condensación que puede utilizarse para la calefacción central y/o la producción de agua caliente para uso doméstico, terciario, industrial u otro.

Entre las calderas habituales sin condensación, se remite a un primer tipo de calderas en las que el depósitointercambiador de acero, que contiene el agua sanitaria, se sumerge en el circuito primario con el agua de calefacción. Este tipo de caldera aporta múltiples ventajas:

- el agua sanitaria se almacena a alta temperatura (>60 ºC) lo que incrementa el confort y evita cualquier riesgo de desarrollo bacteriano, tal como la legionela;

- los tabiques del depósito sanitario no están en contacto directamente con las partes más calientes de la caldera gracias a la presencia del circuito primario; esto evita la formación de caliza en los puntos más calientes, así como un deterioro del rendimiento de la caldera con el tiempo;

- el depósito sanitario es libre de deformarse durante las variaciones de presiones, lo que impide que la caliza se fije sobre las paredes del intercambiador; -el volumen de agua almacenado es reducido y permite responder únicamente a una demanda punta; por 25 consiguiente, las pérdidas por parada son muy escasas; -la superficie de calentamiento del intercambiador es importante y el sistema funciona como un intercambiador directo en caso de extracción elevada, el tiempo de recuperación después de extracción es muy corto; -resistencia a la corrosión mediante la utilización del acero inoxidable; -sin ánodo de protección y sin mantenimiento.

No obstante, el mercado demanda calderas con un rendimiento cada vez más elevado. Este aumento de los rendimientos se traduce en la utilización de calderas de condensación en las que se recupera calor latente contenido en los humos procedentes de la combustión. La temperatura de punto de rocío es de alrededor de 55 ºC y la condensación es, por lo tanto, imposible en una caldera mantenida permanentemente a una temperatura de al menos 60 ºC.

Las calderas de condensación se han desarrollado para recuperar un máximo de energía de los gases de combustión. De hecho, cuando la temperatura de los gases de combustión desciende por debajo de aproximadamente 50 ºC, se forman unas gotitas de condensación sobre los elementos de intercambiador térmico y caen por la gravedad hacia la zona inferior de la caldera. Este líquido de condensación es muy corrosivo y, por lo tanto, se evita colocar el quemador abajo de la caldera a causa del deterioro rápido de este.

Se han propuesto varias soluciones:

-se prevé un intercambiador de condensación en la parte superior de la caldera, tal como se describe en el documento de patente FR 2 821 924. En este caso, esta zona de condensación se separada completamente de la zona de combustión mediante un fondo inclinado que garantiza la recuperación y la evacuación de los condensados; -se dispone el quemador en el centro de la caldera y se prevé una zona de condensación por debajo del quemador, tal como se describe e ilustra en el documento GB 2 140 138; -se dispone el quemador en posición invertida por encima de la caldera, tal como se describe en los documentos DE 33 29 777 o DE 36 25 479. De esta manera, pueden recuperarse fácilmente los condensados, por la gravedad, en la parte inferior de la caldera.

Debe señalarse, no obstante, que estos dos últimos documentos no se refieren a calderas de condensación, pero ya ilustran la disposición del quemador invertido.

La experiencia ha demostrado que un dispositivo realizado según la técnica del depósito sumergido (llamada "annular tank in tank") , comúnmente utilizado por el solicitante, da resultados muy buenos desde el punto de vista de intercambio y de rendimiento térmico, tal como ya se ha explicado más arriba.

Esta técnica consiste en sumergir un depósito cilíndrico anular, que contiene el agua caliente sanitaria, en un segundo depósito exterior que forma el circuito primario. Los tubos de humos intercambian su calor en el circuito primario, que, a su vez, intercambia, a más baja temperatura, su calor en el agua caliente sanitaria mediante las 65 paredes del depósito/intercambiador. El circuito primario, según los casos, se utiliza o bien para un circuito de calefacción, o bien se queda cerrado para una producción estricta de agua caliente.

Mediante el documento US-A-4426037, se conoce una instalación de calefacción para producir agua caliente de calefacción y agua caliente sanitaria. La instalación consta de una envoltura exterior, una chapa de cierre superior, una chapa de cierre inferior, un quemador con una cámara de combustión, y unos tubos para el paso de humos de la cámara de combustión, sirviendo dichos tubos como intercambiador de calor. La envoltura consta, además, de un serpentín por el que transcurre el agua de uso doméstico para recalentarla, así como unas conexiones para unirla a un circuito de calefacción central.

La cámara de combustión divide la envoltura en una parte inferior situada por debajo de la cámara de combustión, parte inferior en la que se extienden los tubos para el paso de los humos, y en una parte superior situada por encima de la cámara de combustión que forma un depósito en el que no se extiende ningún tubo para el paso de humos. La parte superior o depósito de escaso volumen no se calienta mediante el paso de humos.

El objetivo de la presente invención es combinar las ventajas relacionadas con la técnica llamada "tank in tank" con la técnica de las calderas de condensación, con la finalidad de obtener una instalación térmica capaz de proporcionar agua de calefacción central, así como agua sanitaria en cualquier condición y con un rendimiento próximo al rendimiento máximo teórico.

De cara a la realización de este objetivo, la instalación objeto de la presente invención se distingue por que presenta las características tales como se han especificado en las reivindicaciones adjuntas a la presente.

Por lo tanto, la invención tiene como objeto una instalación de producción de agua caliente que comprende una envoltura exterior (1) , una chapa de cierre superior (2) , una chapa de cierre inferior (3) , un quemador (4) con dispositivo de inyección (5) y cámara de combustión (6) que comprende unos tubos de humos (7) dispuestos en la envoltura (1) , así como al menos un depósito/intercambiador o un intercambiador dispuesto en el interior de la 25 envoltura (1) , constando el espacio interior de la envoltura de un tabique de separación (11) que crea en la envoltura (1) una parte superior (12) y una parte inferior (13) , caracterizada por que las partes superior e inferior (12, 13) son una cámara inferior (13) y una cámara superior (12) superpuestas, de las que la cámara superior (12) se mantiene permanentemente a temperatura elevada, por que los tubos de humos atraviesan dichas cámaras superior e inferior (12, 13) y el tabique de separación (11) , por que el tabique de separación (11) consta de un dispositivo de comunicación (23) entre las cámaras superior e inferior (12, 13) , y por que el quemador (4) se coloca sobre la chapa de cierre superior (2) , de manera que... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalación de producción de agua caliente que comprende una envoltura exterior (1) , una chapa de cierre superior (2) , una chapa de cierre inferior (3) , un quemador (4) con dispositivo de inyección (5) y cámara de combustión (6) que comprende unos tubos de humos (7) dispuestos en la envoltura (1) , así como al menos un depósito/intercambiador o un intercambiador dispuesto en el interior de la envoltura (1) , constando el espacio interior de la envoltura de un tabique de separación (11) que crea en la envoltura (1) una parte superior (12) y una parte inferior (13) , caracterizada por que las partes superior e inferior (12, 13) son una cámara inferior (13) y una cámara superior (12) superpuestas, de las que la cámara superior (12) se mantiene permanentemente a temperatura elevada, por que los tubos de humos atraviesan dichas cámaras superior e inferior (12, 13) y el tabique de separación (11) , por que el tabique de separación (11) consta de un dispositivo de comunicación (23) entre las cámaras superior e inferior (12, 13) , y por que el quemador (4) se coloca sobre la chapa de cierre superior (2) , de manera que el transcurso de los humos se hace verticalmente de arriba hacia abajo mediante los tubos de humos (7) que atraviesan las dos cámaras (12, 13) que constituyen los dos circuitos primarios de la instalación, trabajando la cámara superior (12) a alta temperatura, mientras que la cámara inferior (13) se aprovecha a baja temperatura en la zona de condensación de los humos.

2. Instalación según la reivindicación 1 para la calefacción de agua de un circuito primario, caracterizada por que la cámara inferior (13) y la cámara superior (12) presentan cada una una salida (17, 22) para el circuito primario.

3. Instalación de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la cámara

inferior (13) contiene un depósito/intercambiador o un intercambiador de calor inferior (15) y por que la cámara 25 superior (12) , de temperatura elevada, contiene un depósito/intercambiador de calor superior (14) .

4. Instalación según la reivindicación 3, caracterizada por que el depósito/intercambiador o el intercambiador inferior (15) y el depósito/intercambiador superior (14) se unen entre sí mediante una canalización (25) .

5. Instalación de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada por que el depósito/intercambiador inferior (15) presenta una entrada (24) para llevar agua fría sanitaria y el depósito/intercambiador superior (14) presenta una salida (26) para evacuar agua caliente sanitaria.

6. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el o los tubos de

humos (7) se unen a la cámara de combustión (6) y se extienden hasta la chapa de cierre inferior (3) , atravesando el tabique de separación (11) .

7. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la cámara inferior (13) consta de una entrada (16) de retorno del circuito primario.

8. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que comprende una válvula de tres vías (19) unida mediante una canalización a la cámara inferior (13) y mediante una canalización (21) a la cámara superior (12) .

9. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que el tabique de separación (11) consta de un dispositivo de paso (26) de un caudal de agua apropiado del circuito primario de la cámara inferior (13) al de la cámara superior (12) .

10. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la cámara superior (12) está provista de un bucle de circulación que une una salida en la parte superior de esta cámara a una entrada en la parte inferior de esta cámara (12) .

11. Instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por que la chapa de cierre inferior (3) está provista por su lado inferior de una cámara de humos (8) en la que desembocan los tubos de humos 55 (7) .

12. Instalación según la reivindicación 11, caracterizada por que la cámara de los humos (8) está provista de una tubería (9) de salida de los humos y de un conducto (10) de recuperación y de evacuación de los condensados.

13. Procedimiento de producción de agua caliente de calefacción para un circuito primario y/o de agua caliente sanitaria por medio de una instalación según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, caracterizado por que la temperatura del agua en la cámara superior

(12) se calienta entre 60 ºC y 90 ºC. 65

15. Procedimiento según la reivindicación 13 por medio de una instalación según la reivindicación 2 para la 7

calefacción de agua de un circuito primario, caracterizado por que se retorna el agua de retorno del circuito primario a la cámara inferior (13) para recalentarse en ella, y por que se irrigan las dos cámaras (12, 13) con unos caudales de agua diferentes.