Instalación de agua caliente.

Instalación de agua caliente que comprende:

un recipiente de almacenamiento

(1) dispuesto para almacenar agua caliente; y

un circuito de calefacción de agua externo que comprende dos o más fuentes de calor (9, 8, 4) dispuestas en serie; en el que el recipiente de almacenamiento presenta únicamente dos conexiones, una primera conexión conectada como suministro al circuito de calefacción externo y conectada como suministro de frío (10) al recipiente de almacenamiento (1), y una segunda conexión (11) para suministrar agua caliente desde el circuito de calefacción externo hasta el recipiente de almacenamiento, y para suministrar agua caliente desde el circuito de calefacción 10 externo según la demanda, de modo que, durante el uso, el flujo a través de ambas conexiones del recipiente de almacenamiento es reversible, y se suministra agua caliente ya sea desde el recipiente de almacenamiento y/o directamente desde el circuito de calefacción externo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2006/001445.

Solicitante: CLEAN HEAT PROVISION LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: 2 DUNMORE ROAD LONDON SW20 8TN REINO UNIDO.

Inventor/es: ORCHARD,WILLIAM RONALD HEYWOOD.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Partes constitutivas > F24H9/12 (Empalme de los calentadores a las tuberías de circulación (empalmes de tubos en general F16L))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > INTERCAMBIO DE CALOR EN GENERAL > INTERCAMBIADORES DE CALOR, NO PREVISTOS EN NINGUNA... > F28D20/00 (Aparatos o plantas de acumulación de calor en general (especialmente adaptadas para aplicaciones particulares, ver los grupos apropiados, p. ej. F24D 15/02 ); Aparatos cambiadores de calor regenerativos no cubiertos por los grupos F28D 17/00 ó F28D 19/00)
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > CALENTADORES DE FLUIDOS, p. ej. CALENTADORES DE AGUA... > Partes constitutivas > F24H9/20 (Disposición o montaje de dispositivos de control o de seguridad (válvulas de control F16K; dispositivos de seguridad para quemadores F23D; dispositivos para control de la combustión F23N; de sistemas que comprenden un calentador, véanse las subclases apropiadas, p. ej. de sistemas para control de la calefacción F24D 19/10; interruptores automáticos para aparatos de calefacción eléctrica H05B 1/02))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > SISTEMAS DE CALEFACCION DOMESTICA O PARA OTROS LUGARES,... > F24D17/00 (Sistemas de suministro de agua caliente para uso doméstico (combinado con sistemas de calefacción doméstica o de otros lugares F24D 1/00 - F24D 15/00))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > PRODUCCION O UTILIZACION DEL CALOR NO PREVISTOS EN... > F24J2/00 (Utilización del calor solar, p. ej. colectores de calor solar (destilación o evaporación del agua utilizando calor solar C02F 1/14; aspectos de la cubierta del tejado relativos a los dispositivos colectores de energía E04D 13/18; dispositivos que producen una potencia mecánica a partir de energía solar F03G 6/00; dispositivos semiconductores especialmente adaptados para convertir la energía solar en energía eléctrica H01L 31/00; células fotovoltaicas [FV] que incluyen medios directamente asociados con la célula FV para utilizar energía calorífica H01L 31/0525; módulos FV que incluyen medios asociados con el módulo FV para utilizar la energía calorífica H02S 40/44))
  • SECCION F — MECANICA; ILUMINACION; CALEFACCION;... > CALEFACCION; HORNILLAS; VENTILACION > SISTEMAS DE CALEFACCION DOMESTICA O PARA OTROS LUGARES,... > Detalles (de calentadores de aire o de agua F24H... > F24D19/10 (Dispositivos o montaje de dispositivos de control o de seguridad (válvulas de control F16K; siendo controlado solamente el calor F24H 9/20))
  • 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)

PDF original: ES-2471147_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Instalaciones de agua caliente.

La presente invenciïn se refiere a instalaciones de agua caliente destinadas al suministro de agua caliente a baïeras, duchas, lavabos y similares, por ejemplo para hoteles, hospitales, oficinas, hogares e industria. Las presentes instalaciones se han diseïado para utilizar calor de bajo grado que se complementa con calor de mayor grado para calentar el agua hasta la temperatura pretendida.

El documento de patente japonesa P2000-121157A da a conocer una instalaciïn en la que se almacena agua caliente en un recipiente de almacenamiento, y el agua se calienta en un circuito complejo de calefacciïn externo, en el que se encuentra una pluralidad de intercambiadores de calor externos dispuestos en serie. Se suministra agua frïa a la parte inferior del recipiente y se extrae desde una salida distinta prïxima a la base del recipiente, y se hace circular a travïs de los intercambiadores de calor antes de devolverse a la parte superior del recipiente. Se extrae agua caliente desde la parte superior del recipiente segïn la prïctica comïn. De modo parecido, el documento de patente japonesa P2003-74969A da a conocer un recipiente de almacenamiento para agua caliente que se calienta en un circuito de calefacciïn externo. De nuevo, el recipiente de almacenamiento comprende cuatro grifos, y en la disposiciïn mostrada, el agua caliente del recipiente de almacenamiento no permanece estratificada.

El documento de patente japonesa P2004-257590A da a conocer tambiïn un recipiente de almacenamiento que recibe un suministro de agua frïa, y la salida del agua caliente sale de dicho recipiente. Igual que en el documento P2003-74969A, el agua del recipiente no estï estratificada. Cada uno de los circuitos de la tïcnica anterior requiere un tanque de almacenamiento con cuatro grifos segïn la prïctica comïn. En todos los casos, el agua frïa se suministra al recipiente, donde se mezcla con el agua de dicho recipiente antes de extraerse y calentarse.

En las reivindicaciones adjuntas se describe una instalaciïn segïn la presente invenciïn. Una instalaciïn segïn la presente invenciïn se caracteriza porque el recipiente de almacenamiento presenta ïnicamente dos conexiones, una primera conexiïn en la base del recipiente para suministrar el circuito de calefacciïn externo conecta con el suministro de agua frïa hacia el recipiente de almacenamiento, y una segunda conexiïn destinada a suministrar agua caliente desde el circuito de calefacciïn externo al recipiente de almacenamiento, para llenar dicho recipiente con agua caliente, o destinada a suministrar agua caliente desde el recipiente a la salida domïstica de agua caliente del sistema. El efecto de la uniïn en T es que se puede suministrar toda el agua desde el recipiente de almacenamiento, o desde el circuito de calefacciïn, o desde una mezcla de ambas fuentes. Ambas conexiones individuales con el recipiente, una en la parte superior y otra en la parte inferior, permiten que el flujo a travïs de ambas conexiones del recipiente de almacenamiento sea reversible, por lo que se puede suministrar agua caliente desde el recipiente de almacenamiento y/o directamente desde el circuito de calefacciïn externo.

El flujo bidireccional permite que la capacidad del flujo variable y la capacidad de suministro de calor variable del circuito de calefacciïn externo se utilicen a pleno rendimiento para igualar los requisitos mïnimos de salida del generador de calor remoto para suministrar agua sin tratar a los intercambiadores de calor del sistema. Ello se complementa con agua caliente procedente del tanque de almacenamiento, para que se extraiga agua del tanque de almacenamiento cuando la demanda es muy alta o muy baja. El circuito de calefacciïn reemplaza el agua caliente extraïda del tanque cuando se invierte el flujo en la salida. Por tanto se mantiene la estratificaciïn del agua caliente en el tanque, lo que potencia la eficiencia tïrmica de la instalaciïn y la capacidad tïrmica efectiva del recipiente.

Ventajosamente se dispone una vïlvula de retenciïn en el circuito de calefacciïn externo para evitar el reflujo o la circulaciïn en sentido inverso en el circuito. Sin embargo, ventajosamente el circuito utiliza el bombeo de desplazamiento positivo para realizar esta y otras funciones en el circuito de calefacciïn.

De entre los documentos de patentes japonesas mencionados anteriormente, ninguno puede proporcionar un depïsito completo de agua caliente y al mismo tiempo calentar el agua frïa que entra, y suministrarla directamente a los grifos, o suministrar agua caliente directamente a los grifos cuando el recipiente de almacenamiento estï lleno de agua frïa, o suministrar agua caliente tanto desde el recipiente de almacenamiento como del circuito de calefacciïn externo para cumplir con la mïxima demanda, u ofrecer la flexibilidad que supone tal disposiciïn de las conexiones.

El hecho de proporcionar un calentador elïctrico como (preferentemente) el ïltimo calentador antes de que el agua caliente entre al recipiente de almacenamiento permite que se utilice calor de menor grado para precalentar el agua del circuito externo. Dicho calentador es una caracterïstica especialmente deseable de la presente invenciïn, ya que permite que el agua en el recipiente se caliente hasta una temperatura apta para la esterilizaciïn durante la noche, estando el intervalo de desinfecciïn comprendido entre 70ïC y 80ïC. Si el agua se encuentra a una temperatura de 70-80ïC en el recipiente de almacenamiento, un circuito de mezcla puede permitir que esta agua se enfrïe hasta temperaturas de salida aptas para la ducha y el baïo, entre los 38ïC y los 46ïC (segïn la recomendaciïn sobre seguridad de la temperatura del agua) .

Esta caracterïstica, que no se describe en la tïcnica anterior, permite tambiïn el almacenamiento de agua caliente de uso domïstico en el recipiente a temperaturas mïs bajas aptas para captar energïa tïrmica solar, que despuïs se puede calentar.

La presente invenciïn presenta el beneficio concreto de que el agua que entra es dura, lo que provoca la deposiciïn de escamas en los intercambiadores de calor. Los depïsitos de escamas son relativamente bajos a temperaturas comprendidas entre 40ïC y 55ïC.

Las formas de realizaciïn preferidas de la presente invenciïn son especialmente ïtiles en instalaciones de agua caliente domïsticas.

Las formas de realizaciïn preferidas de la presente invenciïn tratan el problema de la manera de prevenir el desarrollo de la bacteria Legionella. La presente invenciïn se refiere a un mïtodo para calentar el agua y controlar la calefacciïn del agua, y el mïtodo para controlar la circulaciïn dentro de una instalaciïn de agua caliente, extracciïn desde el depïsito y recirculaciïn de agua que se ha extraïdo y vuelve para calentarse de nuevo.

Ademïs, la presente invenciïn trata el problema de cïmo controlar y cronometrar el almacenamiento de energïa en forma de agua caliente domïstica y, utilizando un depïsito estratificado, cïmo mejorar el funcionamiento de las plantas de cogeneraciïn. La energïa se puede proporcionar en forma de calor, por ejemplo mediante energïa solar, aunque se puede utilizar cualquier fuente de energïa donde la calidad o cantidad o coste de la producciïn cambie con el tiempo.

Una instalaciïn de agua caliente segïn la presente invenciïn comprende un recipiente de almacenamiento para contener una cantidad almacenada de agua caliente con estratificaciïn tïrmica, una entrada en la parte inferior del recipiente de almacenamiento para recibir el suministro de agua, una salida en la parte superior del recipiente para suministrar agua caliente segïn la demanda, y un circuito de calefacciïn de agua externo a dicho recipiente de almacenamiento,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Instalaciïn de agua caliente que comprende:

un recipiente de almacenamiento (1) dispuesto para almacenar agua caliente; y

un circuito de calefacciïn de agua externo que comprende dos o mïs fuentes de calor (9, 8, 4) dispuestas en serie; en el que el recipiente de almacenamiento presenta ïnicamente dos conexiones, una primera conexiïn conectada como suministro al circuito de calefacciïn externo y conectada como suministro de frïo (10) al recipiente de almacenamiento (1) , y una segunda conexiïn (11) para suministrar agua caliente desde el circuito de calefacciïn externo hasta el recipiente de almacenamiento, y para suministrar agua caliente desde el circuito de calefacciïn externo segïn la demanda, de modo que, durante el uso, el flujo a travïs de ambas conexiones del recipiente de almacenamiento es reversible, y se suministra agua caliente ya sea desde el recipiente de almacenamiento y/o directamente desde el circuito de calefacciïn externo.

2. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 1, en la que la fuente de calor mïs efectiva a bajas temperaturas (9) se utiliza primero para calentar el agua frïa, y la fuente de calor que funciona con mayor efectividad a altas temperaturas (8, 4) se dispone para calentar el agua hasta alcanzar su temperatura final.

3. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en la que la fuente de calor que se utiliza para calentar el agua hasta alcanzar su temperatura final (4) es una fuente de calor elïctrica.

4. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 3, en la que la fuente de calor que se utiliza para calentar el agua inicialmente puede tratarse de uno o mïs paneles solares o un calor residual de baja temperatura.

5. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 3 o 4, en la que la fuente de calor que se utiliza para calentar el agua antes de llegar a la fuente de calor elïctrica puede tratarse de uno o mïs sistemas de caldera remota, o calor procedente de una planta de cogeneraciïn.

6. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el circuito de calefacciïn de agua comprende una bomba (2) para que el agua circule alrededor del circuito de calefacciïn y una unidad para controlar el funcionamiento de la bomba cuando la temperatura detectada en el circuito de calefacciïn de agua desciende por debajo de un valor predeterminado.

7. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 6, en la que la bomba se dispone para priorizar el agua del circuito de calefacciïn externo por encima del agua del recipiente de almacenamiento segïn demanda.

8. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 6 o 7, en la que la bomba (2) es una bomba de desplazamiento positivo que tambiïn actïa como una vïlvula de no retorno en el circuito de calefacciïn externo.

9. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 6 a 8, en la que se proporciona una derivaciïn (16) alrededor de la bomba para permitir un flujo de convecciïn a travïs del circuito de calefacciïn externo.

10. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 9, en la que se proporciona un elemento de detecciïn o termostato (15) en la derivaciïn de modo que, durante el funcionamiento, se permita el flujo del lïquido cuya temperatura se debe controlar a lo largo del elemento sensor o termostato (15) , y que dicho termostato estï ubicado en relaciïn con la (s) fuente (s) de calor y la bomba de modo que, incluso en caso de fallo de la bomba, el elemento detector o termostato detecte la temperatura del agua que sale del circuito de calefacciïn externo.

11. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el recipiente de almacenamiento comprende un recipiente cilïndrico dispuesto para su instalaciïn con su eje sustancialmente en posiciïn vertical.

12. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el agua dentro del recipiente de almacenamiento se dispone para una estratificaciïn vertical, y el agua caliente ocupa la parte superior del recipiente.

13. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 12, en la que la entrada de frïo del recipiente de almacenamiento se proporciona con un difusor (12) para prevenir las alteraciones en el nivel estratificado entre el agua caliente y la frïa.

14. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 13, en la que el difusor (12) estï fabricado con un material flexible, expandible tras la inserciïn a travïs de la parte de entrada del recipiente.

15. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, en la que el difusor (12) es una camisa dispuesta para hincharse debido a la presiïn de la entrada de agua al recipiente.

16. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores 13 a 15, en la que el difusor lleva un peso para que se mantenga en el fondo del recipiente.

17. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 12 a 16, en la que se dispone un sensor de temperatura para controlar la bomba en el recipiente de almacenamiento, a una altura a la que, durante el funcionamiento, se prefiera la existencia de la interfaz estratificada entre las capas caliente y frïa en funciïn del nivel de demanda.

18. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones 12 a 17, en la que se disponen dos o mïs sensores de temperatura (TS1, TS2) en el recipiente de almacenamiento, a distintas alturas para que la altura de la interfaz estratificada entre las capas caliente y frïa se pueda variar en funciïn del nivel de demanda.

19. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 18, que presenta unos medios para medir el flujo de agua caliente que sale del recipiente y/o que pasa por el suministro de agua frïa, para medir la demanda de agua caliente.

20. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende una vïlvula de no retorno (100) en el circuito de calefacciïn de agua, dispuesta para evitar el flujo de agua inverso fuera del recipiente de alimentaciïn y a travïs del circuito de calefacciïn de agua.

21. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 19, en la que la vïlvula de no retorno (100) estï situada en la conexiïn para el suministro de frïo para el agua que entra en el recipiente de almacenamiento y el suministro de agua al circuito de calefacciïn externo.

22. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el circuito de suministro de agua caliente se recombina con el circuito de calefacciïn externo anterior al segundo, o con la conexiïn de suministro del recipiente de almacenamiento.

23. Instalaciïn de agua caliente segïn cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el circuito de calefacciïn del agua comprende un sensor de temperatura en una o ambas conexiones del recipiente de almacenamiento para el funcionamiento de la bomba, o una vïlvula para controlar la cantidad de agua caliente o la estratificaciïn en el recipiente de almacenamiento.

24. Instalaciïn de agua caliente segïn la reivindicaciïn 23, que presenta una vïlvula de modulaciïn (90) que atenïa la velocidad del flujo en el circuito de calefacciïn de agua, y un recipiente para controla la temperatura del agua caliente entregada.

REFERENCIAS CITADAS EN LA DESCRIPCIïN

Esta lista de referencias citadas por el solicitante se proporciona ïnicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente Europea. Aunque las referencias se han recopilado cuidadosamente, no se pueden excluir errores u omisiones y la OEP declina toda responsabilidad en este sentido.

Documentos de patentes citados en la descripciïn ï JP P2000121157 A ï JP P200425790 A ï JP P200374969 A