INSTALACION, METODO Y DISPOSITIVO INTERCAMBIADOR DE CALOR PARA CALENTADORES ELECTRICOS DE AGUA SANITARIA.

La presente invención se refiere a un dispositivo para comunicar un calentador eléctrico convencional con un circuito cerrado contenedor de un fluido calo-portador calentado por una instalación generadora de energía térmica,

y hacer operar el calentador de forma que aproveche eficientemente la energía calorífica aportada por dicho fluido. El dispositivo incorpora: un intercambiador de calor, una primera y una segunda conexión para su acoplamiento a los conductos de entrada y salida de agua de un calentador eléctrico, una entrada de agua fría de la red de suministro, y una salida de agua caliente sanitaria procedente del calentador, medios para comunicar dicha primera conexión con la entrada de agua fría a través del intercambiador, mientras se produce consumo de agua caliente del calentador, y medios para comunicar dichas primeras y segunda conexión a través del intercambiador mientras no se produce consumo de agua caliente del calentador haciendo que el calentador funcione en modo termosifón

Instalación, método y dispositivo intercambiador de calor para calentadores eléctricos de agua sanitaria.

Objeto de la invención

La presente invención se refiere en general a un sistema para la producción de agua caliente sanitaria a partir de un calentador eléctrico y con el apoyo eficiente de una instalación centralizada generadora de energía térmica, con objeto de reducir el consumo energético individual de cada usuario.

De manera más concreta la invención tiene por objeto comunicar un calentador eléctrico convencional con un fluido calo-portador calentado por una instalación generadora de energía térmica, y hacer operar el calentador de forma que aproveche eficientemente la energía calorífica aportada por dicho fluido.

Antecedentes de la invención

Los sistemas de intercambio de calor conectados a un generador energético para su aprovechamiento calorífico instantáneo se vienen utilizando desde hace varios años, como complementos, para el ahorro energético en calentadores eléctricos y calderas de gas. Por sus características técnicas se pueden clasificar en tres modelos: a) Intercambiador directo b) Intercambiador con válvula presostática que acciona el intercambio directo, solo cuando se produce una caída de presión en la red por suministro de ACS, y c) Intercambio con válvula termostática. Su principio de funcionamiento es el mismo que el modelo (b) pero su accionamiento se realiza por medio de un termostato que controla la temperatura del ACS.

Los modelos (a), (b) y (c), tienen como defecto que solo se accionan cuando se produce consumo de la red de suministro de ACS. Cuando esto no sucede, el circuito energético aportador recircula por los intercambiadores sin aprovechamiento, con sus correspondientes pérdidas energéticas por disipación, conducción, etc. Estos tres modelos carecen de un sistema que aproveche estos periodos de no consumo para producir y acumular ACS.

Los modelos (b) y (c), que son accionados por válvulas de tres vías, tienen una respuesta lenta y descompensan su acción en situaciones de consumos alternativos o variables en tiempo, de tal manera que las válvulas no regulan instantáneamente su caudal y por lo tanto producen un desequilibrio en su circuito.

Parte de esta invención se basa en el principio de calentamiento de fluidos "por termosifón", que se deriva de una aplicación de la energía solar térmica. En este tipo de instalaciones, un fluido caloportador se dilata al calentarse en los colectores solares y, al disminuir su densidad, sube naturalmente hacia un depósito de agua situado a un nivel superior sobre el colector solar. El agua que esté a menor temperatura en ese depósito es más densa y por lo tanto tiende a bajar desde el circuito del colector solar, produciéndose así una circulación de agua por convección y de manera que el agua más caliente se encuentra siempre en la parte superior del depósito. En general, los sistemas termosifón son más baratos ya que no necesitan ningún dispositivo de circulación o de control, a condición de que la acumulación se encuentre a mayor altura que el colector de calor.

Descripción de la invención

Un primer aspecto de la invención se refiere a un dispositivo conectable a un calentador eléctrico para el suministro de agua caliente sanitaria con aprovechamiento de una instalación generadora de energía térmica. El dispositivo permite precalentar el agua de entrada al calentador mediante energía térmica suministrada por un fluido caloportador, de manera que la resistencia calefactora del calentador necesite consumir menos energía eléctrica para calentar el agua hasta la temperatura deseada. El dispositivo permite además precalentar el agua en el depósito del calentador eléctrico por efecto termosifón mediante dicho fluido caloportador cuando no hay consumo de agua caliente, de manera que cuando un usuario necesite consumir agua caliente, el agua del depósito tenga cierta temperatura y la resistencia necesite consumir menos energía eléctrica para calentar el agua hasta el nivel deseado.

De forma más concreta, el dispositivo incorpora un intercambiador de calor que dispone de una conducción primaria para su conexión a un circuito exterior de fluido calo-portador, y una conducción secundaria asociada a dicha conducción primaria para el intercambio térmico.

El dispositivo comprende además una primera y una segunda conexión para poder conectarse a los conductos de entrada y salida de agua de un calentador eléctrico, una entrada de agua fría de la red de suministro, y una salida de agua caliente sanitaria procedente del calentador.

El dispositivo incorpora medios para comunicar dicha primera conexión con la entrada de agua fría a través de dicha conducción secundaria del intercambiador, mientras se produce consumo de agua caliente del calentador, y medios para comunicar dichas primeras y segunda conexiones al calentador a través de dicha conducción secundaria del intercambiador mientras no se produce consumo de agua caliente del calentador.

Dichos medios consisten en unas conducciones de agua asociadas a unas válvulas bidireccionales de presión equilibrada, que modifican convenientemente el recorrido del agua fría y caliente de forma automática en función de si el usuario abre o cierra la salida de agua caliente.

Mediante estas conducciones y válvulas la invención permite invertir el sentido de circulación de agua en el depósito de agua de un calentador eléctrico, y utilizarlo en modo termosifón junto con el citado fluido caloportador.

El dispositivo incorpora además medios electrónicos para regular el funcionamiento de la resistencia eléctrica del calentador eléctrico, con la finalidad de dejar funcionar al sistema libremente en modo termosifón sin consumir energía eléctrica de la red.

La invención también se refiere a una instalación para el suministro de agua caliente sanitaria con aprovechamiento de una instalación generadora de energía térmica, que se caracteriza porque comprende al menos un dispositivo como el anteriormente descrito, un calentador eléctrico de agua caliente conectado a cada uno de dichos dispositivos, un circuito centralizado de inercia térmica que incluye una batería de calor y que contiene un fluido calo-portador conectado a la conducción primaria de cada uno de dichos dispositivos y a su vez asociado a una instalación generadora de energía térmica.

La instalación generadora de energía térmica puede consistir en cualquier sistema conocido para calentar un fluido, como por ejemplo un circuito colector de energía solar o un equipo de combustión como puede ser una caldera de gasoil, gas, biomasa o cualquier otro combustible.

Otro aspecto de la invención consiste en un método para proporcionar agua caliente sanitaria con el aprovechamiento eficiente de una instalación generadora de energía térmica, en el que se eleva la temperatura del agua fría de entrada a un calentador eléctrico cuando se produce consumo de agua caliente del calentador, y desconecta la resistencia eléctrica del calentador cuando no se produce consumo de agua caliente del calentador y calentar durante ese período el agua del calentador mediante el uso de dicha instalación generadora de energía térmica.

En el método se hace pasar el agua fría de entrada a un calentador eléctrico a través de un intercambiador de calor para su intercambio térmico con un fluido caloportador mientras se produce consumo de agua caliente, y hacerlo funcionar en modo termosifón cuando no hay consumo. En ambos modos de funcionamiento, el calentador funciona junto con un circuito cerrado de inercia térmica que contiene dicho fluido caloportador.

La invención permite por lo tanto hacer un uso eficiente de una instalación centralizada generadora y acumuladora de energía térmica para reducir el consumo de un calentador eléctrico de agua, tanto en los periodos de consumo de agua caliente como en los periodos en los que el usuario no consume agua caliente.

Algunas de las ventajas que proporciona la invención son las siguientes:

- potencia el uso de sistemas solares térmicos en edificios de viviendas multifamiliares.

- permite descentralizar el consumo de agua caliente sanitaria por un sistema de distribución de energía, eliminando tuberías y contadores de agua caliente independientes.

- permite concentrar instalación generadora de energía térmica en una sola unidad, reduciendo espacios e incrementando los rendimientos y reduciendo costes.