Método mejorado para la gestión y control de la temperatura del agua en un calentador de agua de acumulación.

Método para la gestión de la temperatura del agua en un calentador de agua de acumulación, que comprende las funciones de:

- cálculo de la duración del intervalo;

- recepción de información acerca de la temperatura del agua en el interior de dicho calentador de agua;

- almacenamiento de los datos predefinidos y/o de lectura y/o calculados;

- procesamiento de los cálculos realizados a partir de los datos recibidos o almacenados;

- activación / desactivación del calentamiento del agua, basándose en los cálculos realizados y en la propia temperatura del agua;

- almacenamiento, en un cierto número

(H) de periodos de tiempo consecutivos (Pt) que cubran el día entero y para un periodo de días consecutivos (GG; M.GG), de valores de la temperatura de mantenimiento del agua T.set; diseñando en dicho método de gestión una función de reducción del consumo energético, de modo que la variación de la temperatura de mantenimiento (T.set) almacenada se efectúa en como mínimo una primera etapa, en la que se verifica el valor de la temperatura (T.acc) de almacenamiento (T.acc) durante un cierto periodo de días consecutivos (GG; M.GG) y al final (h.set) de dichos intervalos temporales (Pt); caracterizado porque

dicha variación de la temperatura de mantenimiento (T.set) almacenada se efectúa posteriormente en como mínimo las etapas siguientes:

- conforme a una segunda etapa, un valor considerado como representativo de dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) se compara con la temperatura predeterminada que se estima útil (T.u) para un uso higiénico;

- conforme a una tercera etapa, en cada uno de dichos periodos de tiempo consecutivos (Pt), dicha temperatura de mantenimiento de agua almacenada (T.set) se modifica, provocando alternativamente:

- una disminución, si dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) es superior a dicha temperatura útil (T.u; T.s.max) en una cantidad positiva predeterminada (ΔT.ecc),

- un aumento, si dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) es inferior a dicha temperatura útil (T.u; T.s.min) en una cantidad negativa predeterminada (ΔT.dif).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2008/000979.

Solicitante: ARISTON THERMO S.P.A.

Nacionalidad solicitante: Italia.

Dirección: VIALE ARISTIDE MERLONI, 45 60044 FABRIANO (AN) ITALIA.

Inventor/es: MANCINI,Angelo, SAMPAOLESI,Roberto, MORECI,Renato, STOPPONI,ALESSANDRO, XHONNEUX,ALAIN.

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 > F24H9/20 (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))

PDF original: ES-2523490_T3.pdf

 

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Método mejorado para la gestión y control de la temperatura del agua en un calentador de agua de acumulación.
Método mejorado para la gestión y control de la temperatura del agua en un calentador de agua de acumulación.

Fragmento de la descripción:

Método mejorado para la gestión y control de la temperatura del agua en un calentador de agua de acumulación.

El objetivo de la presente invención es un nuevo método para la gestión de la temperatura de mantenimiento del agua en un calentador de agua de acumulación controlable electrónicamente.

Es conocido el hecho de que en los calentadores de agua de acumulación, el motivo principal de ineficiencia se debe a la dispersión térmica, que puede resultar muy elevada. Ello se debe a que se alcanza la temperatura predefinida requerida del agua mucho antes de que se utilice realmente.

Se conoce, asimismo, que si el calentador de agua de acumulación se mantiene exactamente a la temperatura útil T.u para un uso higiénico, puede dispensar una cantidad de agua a dicha temperatura igual a una fracción significante del volumen del depósito, pero no igual al propio volumen, a causa del denominado fenómeno de mezclado (el agua fría de entrada se mezcla con parte del agua caliente del depósito y por lo tanto se reduce su temperatura por debajo de la temperatura útil T.u) . Si la temperatura predefinida T.set a la que se mantiene el calentador de agua de acumulación es mucho más elevada que dicha temperatura útil T.u, asimismo dicho calentador, mezclando agua fría y agua caliente, puede garantizar el suministro de un volumen de agua a temperatura útil T.u mucho mayor que el volumen de almacenamiento.

En las aplicaciones prácticas, resulta difícil que el usuario determine el valor óptimo de la temperatura predefinida T.set que se requiere para garantizar el suministro, teniendo en cuenta asimismo que puede oscilar fuertemente según el día de la semana. Consecuentemente, incluso cuando el usuario puede ajustar dicha temperatura predefinida T.set, se mantiene a menudo en un valor muy superior al realmente necesario para cada día.

En el documento JP-A-61 110840 se da a conocer el modo de reducir dicha dispersión térmica, preestableciendo el volumen necesario de agua caliente en el depósito de almacenamiento en función del volumen utilizado anteriormente por parte del usuario.

En dicho documento se describe un dispositivo de control apto para prefijar convenientemente la hora de inicio del elemento térmico del calentador de agua, mediante un sensor de temperatura (dispuesto en la parte inferior del depósito) destinado a verificar la temperatura de almacenamiento y mediante una pluralidad de sensores (dispuestos en la parte superior del depósito) destinados a detectar el volumen de agua caliente remanente.

La solución descrita en el documento JP-A-61 110840 es apta para determinar la temperatura objetivo del agua necesaria para el día siguiente, reduciendo asimismo el volumen de agua caliente remanente en el depósito; sin embargo, ello implica la utilización de una pluralidad de sensores, lo que redunda en una posibilidad no económica y poco práctica en un calentador de agua.

Asimismo, es conocido el hecho de que en algunos países, en particular aquellos en los que la energía eléctrica se produce en centrales nucleares, existe la posibilidad de aprovechar ciertas franjas horarias de suministro de energía eléctrica a tarifa reducida. La aplicación de dichos precios existentes en las franjas horarias se extenderá en el futuro.

En los casos en que, con fines domésticos, el precio de la energía está diferenciado en función de la franja horaria, los hogares están provistos de instrumentos de información y de medios para conocer el inicio y el final de dichas franjas, y naturalmente, para contar el consumo registrado en cada franja de distinto precio.

Asimismo, es conocido el hecho de que la red de distribución de metano, por lo menos en ciertas zonas, está sobrecargada en ciertos intervalos, por ejemplo, durante el calentamiento de la habitación; en consiguiente, no se excluye el hecho de que tarde o temprano los suministradores de metano pongan en marcha políticas de precios dirigidas a potenciar que se posponga el consumo, retardándolo hasta una franja horaria de bajo consumo, tal como sucede con la energía eléctrica.

En la descripción de la presente invención, de ahora en adelante, el concepto de "red de suministro energético" significa, sin hacer distinción alguna, el suministro de energía eléctrica o de metano, mientas que el concepto de "elemento térmico" significa, sin hacer distinción alguna, el grupo de resistencias eléctricas de un calentador de agua y la unidad de combustión de un calentador de agua de gas.

El método según la presente invención de ahora en adelante denominado "método ECO", resulta útil para aplicaciones con calentadores de agua de acumulación eléctricos o de gas.

El objetivo principal de dicho método ECO es reducir la dispersión energética por efecto térmico, posibilitando que la temperatura del agua disponible para el usuario en el momento de su primera utilización esperada sea la adecuada.

Un objetivo adicional del método ECO es aprovechar las franjas horarias de energía con tarifas reducidas.

Un objetivo adicional del método ECO consiste en la prevención de sobrecargas en la red de distribución doméstica de metano o de energía eléctrica al inicio de la franja de tarifa reducida, en el caso de que otros aparatos que se activan en el mismo momento estén conectados a la misma red.

Un objetivo adicional del método ECO es ajustar la temperatura del agua automáticamente a los requisitos del usuario en cada momento.

Estos u otros objetivos se alcanzan mediante el método y el control definido en las reivindicaciones 1 o 18.

En la figura 1a se representan distintas distribuciones posibles de franjas horarias de tarifas reducidas. En la figura 1b se representa el periodo de suministro de los elementos térmicos de un calentador de agua de acumulación, respectivamente sin utilizar el método ECO (línea continua) y utilizando dicho método (línea a trazos discontinuos) , en particular conforme a la función "Retardo" y haciendo referencia a la tarifa reducida 5h representado en la figura 1a. En la figura 1c se representa el perfil térmico del agua contenida en el calentador de agua de acumulación, respectivamente sin utilizar el método ECO (línea continua) y utilizando dicho método (línea a trazos discontinuos) , en particular conforme a la función "Retardo". En la figura 2 se representa un ejemplo de funcionamiento del calentador de agua de acumulación con el método ECO, conforme a la función "Optimización".

El método ECO permite la reducción de consumo por dispersión térmica, rigiéndose conforme a dos procedimientos principales, previendo cada uno de los mismos una pluralidad de variantes.

La ejecución de ambos procedimientos requiere que un control electrónico gobierne el calentador de agua, estando dicho control provisto de unos medios aptos por lo menos para realizar las funciones siguientes:

- Cálculo de la duración del intervalo; -Recepción o disposición de información previamente almacenada de la hora de inicio y finalización de las franjas horarias de tarifa reducida; -Recepción de información acerca de la temperatura del agua en el interior del calentador de agua; -Almacenamiento de los datos predefinidos y/o de lectura y/o calculados; -Procesamiento de cálculos realizados a partir de datos recibidos o almacenados; -Activación / desactivación del elemento térmico del agua, basándose en los cálculos procesados o en la propia temperatura del agua.

La primera función, de ahora en adelante denominada "Retardo", está concebida para llevar a cabo el calentamiento del aparato hasta la temperatura predefinida T.set durante la franja horaria de tarifa reducida, pero posponiendo el calentamiento completo en la medida de lo... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método para la gestión de la temperatura del agua en un calentador de agua de acumulación, que comprende las funciones de:

- cálculo de la duración del intervalo; -recepción de información acerca de la temperatura del agua en el interior de dicho calentador de agua; -almacenamiento de los datos predefinidos y/o de lectura y/o calculados; -procesamiento de los cálculos realizados a partir de los datos recibidos o almacenados; -activación / desactivación del calentamiento del agua, basándose en los cálculos realizados y en la propia temperatura del agua;

- almacenamiento, en un cierto número (H) de periodos de tiempo consecutivos (Pt) que cubran el día entero y para un periodo de días consecutivos (GG; M.GG) , de valores de la temperatura de mantenimiento del agua T.set; diseñando en dicho método de gestión una función de reducción del consumo energético, de modo que la variación de la temperatura de mantenimiento (T.set) almacenada se efectúa en como mínimo una primera etapa, en la que se verifica el valor de la temperatura (T.acc) de almacenamiento (T.acc) durante un cierto periodo de días consecutivos (GG; M.GG) y al final (h.set) de dichos intervalos temporales (Pt) ; caracterizado porque dicha variación de la temperatura de mantenimiento (T.set) almacenada se efectúa posteriormente en como mínimo las etapas siguientes:

- conforme a una segunda etapa, un valor considerado como representativo de dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) se compara con la temperatura predeterminada que se estima útil (T.u) para un uso higiénico;

- conforme a una tercera etapa, en cada uno de dichos periodos de tiempo consecutivos (Pt) , dicha 25 temperatura de mantenimiento de agua almacenada (T.set) se modifica, provocando alternativamente:

- una disminución, si dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) es superior a dicha temperatura útil (T.u; T.s.max) en una cantidad positiva predeterminada (Î"T.ecc) , -un aumento, si dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) es inferior a dicha temperatura útil (T.u; T.s.min) en una cantidad negativa predeterminada (Î"T.dif) .

2. Método para la gestión de la temperatura del agua en un calentador de agua según la reivindicación 1, caracterizado porque dichos periodos de tiempo consecutivos (Pt) consisten en un único periodo de tiempo de 24 horas.

3. Método de gestión según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha finalización (h.set) de dicho único periodo de 24 horas coincide esencialmente con la finalización (h.set) de la utilización diaria del calentador de agua.

4. Método de gestión según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha finalización (h.set) está predeterminada por el usuario.

5. Método de gestión según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha finalización (h.set) se toma coincidiendo

con la hora de inicio de una franja horaria de tarifa reducida. 45

6. Método de gestión según la reivindicación 2, caracterizado porque

- el control de la temperatura de almacenamiento (T.acc) se efectúa durante todo el día, -y porque se hace coincidir dicha finalización (h.set) con el último instante del día tras el que ya no se detecta ninguna caída notable de dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) .

7. Método de gestión según la reivindicación 2, caracterizado porque

- el control de la temperatura de almacenamiento (T.acc) se efectúa en múltiples días representativos del 55 mismo día de la semana, -la última finalización (h.set) , tras la que ya no se detecta ninguna caída notable de dicha temperatura de almacenamiento (T.acc) , se determina en cada uno de dichos días, -y se hace coincidir dicha finalización (h.set) , para el día de la semana en cuestión, con el valor promedio de dichos últimos momentos (h.set) .

8. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicho valor de temperatura que se estima representativo de la temperatura de almacenamiento (T.acc) es el valor real de la temperatura de almacenamiento (T.acc) que se obtiene durante la ejecución de dicha primera etapa.

9. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores excepto la reivindicación 8, caracterizado porque dicho valor de temperatura que se estima representativo de la temperatura de almacenamiento (T.acc) es 8

el valor medio de la temperatura de almacenamiento (T.acc) que se obtiene durante múltiples ejecuciones repetidas de dicha primera etapa.

10. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha temperatura de referencia predeterminada (T.u; T.s.max) , por encima de la que se realiza la reducción de dicha temperatura de mantenimiento del agua (T.set) , es la temperatura útil predeterminada (T.u) .

11. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores excepto la reivindicación 10, caracterizado porque dicha temperatura de referencia predeterminada (T.u; T.s.max) , por encima de la que se realiza la reducción de dicha temperatura de mantenimiento del agua (T.set) , es una temperatura umbral máxima predeterminada (T.s.max) .

12. Método de gestión según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicha temperatura umbral máxima (T.s.max) es igual a 45º C. 15

13. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha temperatura de referencia predeterminada (T.u; T.s.min) , por encima de la que se realiza el incremento de dicha temperatura de mantenimiento del agua (T.set) , es la temperatura útil predeterminada (T.u) .

14. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores excepto la reivindicación 13, caracterizado porque dicha temperatura de referencia predeterminada (T.u; T.s.min) , por encima de la que se realiza el incremento de dicha temperatura de mantenimiento del agua (T.set) , es una temperatura umbral mínima predeterminada (T.s.min) .

15. Método de gestión según la reivindicación anterior, caracterizado porque dicha temperatura umbral mínima (T.s.min) es igual a 35º C.

16. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque dicha reducción o dicho incremento de dicha temperatura de mantenimiento del agua (T.set) es igual a 10º C. 30

17. Método de gestión según cualquiera de las reivindicaciones anteriores excepto la reivindicación 16, caracterizado porque -dicha reducción o dicho incremento de dicha temperatura de mantenimiento del agua (T.set) es igual a 35 1-2º C. -y el nombre de dichos periodos de tiempo (Pt) , que cubren un día entero, es superior a 1.

18. Control electrónico para ejecutar el método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, provisto de unos medios aptos para -el cálculo de la duración del intervalo; -la recepción de información de la temperatura del agua en el interior de un calentador de agua; -el almacenamiento de los datos predefinidos y/o de lectura y/o calculados; -el procesado de cálculos realizados a partir de datos recibidos o almacenados;

-la activación / desactivación de un elemento térmico del agua contenida en un calentador de agua de acumulación, basándose en los cálculos realizados y en la propia temperatura del agua;

caracterizado porque es posible ejecutar métodos para el calentamiento de dicho calentador de agua según cualquiera de las reivindicaciones anteriores. 50

19. Calentador de agua de acumulación empleándose un control electrónico según la reivindicación 18.

20. Calentador de agua de acumulación que presenta ciertas funcionalidades según uno o más de uno de los métodos

de calentamiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17. 55