BOMBA DE CALOR PARA CALENTAMIENTO DEL AGUA DE UNA PISCINA.

Bomba de calor destinada al calentamiento del agua de una piscina,

del tipo que comprende, en un circuito primario de fluido frigorífico: - un compresor (10), - un condensador (12) que constituye un intercambiador de calor entre el fluido frigorífico y el agua de piscina que circula en un circuito secundario, - una válvula de descompresión (14) y - un evaporador (16) que constituye un intercambiador de calor entre el medio ambiente exterior y el fluido frigorífico, el condensador (12) incluye al menos dos circuitos (22) de intercambio de calor, y la bomba de calor incluye un captador (18) de un parámetro del funcionamiento de la bomba de calor, al menos un órgano (26, 28) de conmutación de la circulación del fluido frigorífico entre un estado de circulación en uno solo de los circuitos (22) de intercambio de calor y un estado de circulación en al menos dos de los circuitos (22) de intercambio de calor, y un órgano de mando del órgano de conmutación al menos en función del valor de la señal del captador (18), caracterizado porque el condensador (12) incluye un conducto central y un deflector (32), penetrando el agua por una entrada (30) del conducto central hasta la proximidad del extremo opuesto del condensador (12) en donde aquella se encuentra con el fondo (31) del deflector (32) que obliga al agua a volver hacia el lado de su entrada (30) y de un cuerpo exterior (34), siendo desviada de nuevo el agua desviada por el deflector (32) por el extremo del cuerpo exterior (34) hacia una salida (36) de agua, estando los dos circuitos de intercambio de calor respectivamente formados por un primer serpentín (38) situado entre el conducto central y la pared externa del deflector (32) y un segundo serpentín (40) situado entre el deflector (32) y la pared externa del cuerpo (34) exterior, de tal suerte que cuando el agua circula entre el conducto central y el deflector (32), el agua circula por la superficie del primer serpentín (38) y cuando el agua circula entre el deflector (32) y la pared externa del cuerpo (34), el agua fluye por la superficie del segundo serpentín (40)

Bomba de calor para calentamiento del agua de una piscina.

La presente invención se refiere a una bomba de calor destinada al calentamiento del agua de una piscina y un procedimiento de calentamiento del agua de una piscina.

Las bombas de calor son sistemas termodinámicos que comprenden un circuito primario de fluido frigorífico que comprende un compresor que alimenta un condensador que constituye un intercambiador de calor entre el fluido frigorífico y una fuente de calor, una válvula de descompresión y un evaporador que constituye un intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor intercambian calor con una fuente fría y una fuente caliente de las cuales una es un medio ambiente exterior, por ejemplo el aire atmosférico o un curso de agua.

El documento de patente americana US-5 272 885 describe un sistema de bomba de calor utilizado para el acondicionamiento de aire de locales. Éste incluye, por una parte, un conjunto que forma una bomba de calor y, de otra parte, diversos circuitos usuarios. En esta utilización, el medio ambiente exterior está constituido por una unidad de alimentación de agua. En el modo de calentamiento de aire, el aparato de este documento refrigera el agua de la unidad de alimentación de agua y, en el modo de refrigeración de aire, el aparato extrae calor del aire de las unidades internas de acondicionamiento de aire y calienta el agua de la unidad de alimentación de agua.

El aparato tiene una gran complejidad ya que comprende numerosos sistemas de control: un controlador interno con cada unidad de acondicionamiento, un controlador de distribución y un controlador externo. Todos estos controladores comandan regulaciones mediante todo o nada o progresivas (regulación de apertura de válvulas de regulación de caudal, compresor de capacidad variable, regulación progresiva de la válvula de descompresión, orden de apertura complementaria de válvula de regulación de caudal, etc.). Se incorporan numerosos captadores a la bomba y a cada unidad de acondicionamiento. Dos válvulas pueden conectar al circuito intercambiadores de calor complementarios.

Se ha descrito este aparato ya que muestra que el simple acondicionamiento de aire de locales mediante la utilización de una bomba de calor puede presentar una gran complejidad, es decir, puede necesitar numerosos dispositivos que tienen funciones de detección, de regulación, de mando, etc. y que son sensibles a las averías de tal suerte que es necesario un personal especializado para el montaje de una bomba de calor de este tipo. El sistema debería ser adaptado para permitir el calentamiento de agua en lugar de un acondicionamiento de aire.

Los documentos de patente GB-2 015 139 y 406 137 describen la conmutación de dispositivos de intercambio de calor entre estados que dan superficies diferentes de intercambio de calor.

Se sabe ya utilizar bombas de calor para el calentamiento del agua de piscinas. Estas bombas de calor comprenden un circuito primario de fluido frigorífico que comprende, como se indica en la figura 1, un compresor 10 que alimenta un condensador 12 (que constituye un intercambiador de calor) entre el fluido frigorífico y el agua de piscina a calentar, una válvula de descompresión 14 y un evaporador 16 (que constituye un intercambiador de calor) entre el medio ambiente exterior, por ejemplo el aire exterior, y el fluido frigorífico.

Las características de los intercambiadores, principalmente sus dimensiones, y la regulación de la válvula de descompresión y del compresor están optimizados para un régimen de funcionamiento determinado. En particular, el condensador está destinado a permitir a la bomba de calor dar su potencia máxima a la vez que mantiene un régimen de funcionamiento óptimo desde el punto de vista del circuito frigorífico (presión temperatura del fluido frigorífico).

Cuando una bomba de calor de este tipo es utilizada para el calentamiento del agua de una piscina, ciertos parámetros de funcionamiento tienen valores determinados. Así, incluso si el agua de la piscina está muy fría, apenas por encima de 0ºC, el usuario desea obtener una temperatura en general comprendida 15 y 32ºC. Además, el caudal de circulación de agua de la piscina es habitualmente del orden de 5 a 15 m³/h.

Se concibe pues, que, cuando el intercambio térmico es muy importante porque el caudal de agua que circula en el condensador es muy elevado y/o porque la temperatura del agua es muy baja, el fluido frigorífico es refrigerado de forma muy importante de tal suerte que la presión del fluido frigorífico en el condensador es muy baja. El rendimiento de la bomba de calor, definido en general por su coeficiente de eficiencia, es entonces reducido y puede incluso llegar a que la bomba de calor presente un fallo de funcionamiento y que ella misma sea dañada.

Por el contrario, si el intercambio térmico en el condensador es reducido, porque el caudal de agua sea pequeño o porque la temperatura del agua de piscina sea elevada, el fluido frigorífico es calentado de forma importante y provoca un aumento de presión en el condensador. El rendimiento de la bomba de calor es entonces también reducido, el buen funcionamiento puede ser perturbado y la bomba de calor puede incluso ser dañada. En particular, más allá de una presión determinada, la máquina es detenida por un presostato de seguridad.

Para tener en cuenta esta situación práctica, las bombas de calor de piscina incluyen, en general, una derivación hidráulica situada aguas arriba de la bomba de calor y que permite regular el caudal de agua que circula en el circuito secundario del condensador (intercambiador) de la bomba de calor, con el fin de que el intercambio térmico se mantenga óptimo y que el funcionamiento de la bomba de calor sea satisfactorio. La instalación debe, por ello, incluir un dispositivo de regulación destinado a hacer variar el caudal de agua que circula en el condensador. Teniendo en cuenta los caudales de agua tratados, un dispositivo de regulación de este tipo tiene un funcionamiento relativamente delicado y costoso. Muy a menudo, es simplemente reemplazado por un simple dispositivo manual que ya no da la función de regulación.

Así, estas bombas de calor conocidas presentan problemas ligados al menos en parte a los defectos de complejidad, de coste y de sensibilidad a las averías indicados anteriormente en referencia al documento de patente americana US-5 272 885. Estos problemas presentan una molestia seria en el caso de piscinas cuyos propietarios no tienen conocimientos técnicos sobre el funcionamiento de las bombas de calor en general.

La invención tiene por objeto resolver los problemas planteados o, al menos, reducir su agudeza, por una simplificación de las bombas de calor de calentamiento de agua de piscina que permite sobre todo una reducción de coste y de sensibilidad a las averías.

Según la invención, el problema planteado es resuelto por una bomba de calor que tiene las características de la reivindicación 1.

Con más precisión, según la invención, cuando el caudal de agua es elevado y la temperatura del agua es baja a la entrada del circuito secundario del condensador, es decir, cuando el circuito secundario del condensador tiene una aptitud grande para absorber las calorías, la superficie de intercambio de calor del circuito primario del condensador es reducida automáticamente.

De forma inversa, cuando el caudal de agua es reducido y el agua tiene una temperatura elevada a la entrada del condensador, y tiene por ello una aptitud pequeña para absorber las calorías, la superficie de intercambio de calor del circuito primario de fluido frigorífico del condensador es aumentada automáticamente.

De esta manera, prácticamente una misma potencia calorífica puede ser transmitida al circuito secundario del condensador y el circuito primario de la bomba de calor puede funcionar con un régimen óptimo de funcionamiento presión-temperatura del fluido frigorífico.

Este resultado se obtiene en la práctica por la utilización de un condensador cuyo circuito primario incluye varios circuitos de intercambio de calor que son conectados al circuito en número de uno sólo o varios. En el condensador, el circuito primario de fluido frigorífico incluye siempre al menos un circuito de intercambio de calor y, al menos, otro circuito de intercambio de calor puede ser conectado por al menos un órgano de conmutación, bajo el mando de un órgano...

1. Bomba de calor destinada al calentamiento del agua de una piscina, del tipo que comprende, en un circuito primario de fluido frigorífico:

- un compresor (10),

- un condensador (12) que constituye un intercambiador de calor entre el fluido frigorífico y el agua de piscina que circula en un circuito secundario,

- una válvula de descompresión (14) y

- un evaporador (16) que constituye un intercambiador de calor entre el medio ambiente exterior y el fluido frigorífico,

el condensador (12) incluye al menos dos circuitos (22) de intercambio de calor, y

la bomba de calor incluye

un captador (18) de un parámetro del funcionamiento de la bomba de calor,

al menos un órgano (26, 28) de conmutación de la circulación del fluido frigorífico entre un estado de circulación en uno solo de los circuitos (22) de intercambio de calor y un estado de circulación en al menos dos de los circuitos (22) de intercambio de calor, y

un órgano de mando del órgano de conmutación al menos en función del valor de la señal del captador (18),

caracterizado porque el condensador (12) incluye

un conducto central y un deflector (32), penetrando el agua por una entrada (30) del conducto central hasta la proximidad del extremo opuesto del condensador (12) en donde aquella se encuentra con el fondo (31) del deflector (32) que obliga al agua a volver hacia el lado de su entrada (30) y de un cuerpo exterior (34), siendo desviada de nuevo el agua desviada por el deflector (32) por el extremo del cuerpo exterior (34) hacia una salida (36) de agua,

estando los dos circuitos de intercambio de calor respectivamente formados por

un primer serpentín (38) situado entre el conducto central y la pared externa del deflector (32) y un segundo serpentín (40) situado entre el deflector (32) y la pared externa del cuerpo (34) exterior, de tal suerte que cuando el agua circula entre el conducto central y el deflector (32), el agua circula por la superficie del primer serpentín (38) y cuando el agua circula entre el deflector (32) y la pared externa del cuerpo (34), el agua fluye por la superficie del segundo serpentín (40).

2. Bomba de calor según la reivindicación 1, caracterizada porque el órgano de conmutación al menos incluye al menos una válvula electromagnética (26, 28).

3. Bomba de calor según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el. captador (18) de un parámetro de funcionamiento de la bomba de calor detecta la presión del fluido frigorífico en la parte de alta presión del circuito frigorífico.

4. Bomba de calor según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque incluye al menos dos circuitos (22) de intercambio de calor que están dispuestos en serie en el condensador (12).

5. Bomba de calor según la reivindicación 4, caracterizada porque incluye, además, una derivación (24) con respecto a uno de los circuitos (22) de intercambio de calor.

6. Bomba de calor según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque incluye al menos dos circuitos (22) de intercambio de calor que están dispuestos en paralelo en el condensador (12).

7. Procedimiento de calentamiento del agua de una piscina con la ayuda de una bomba de calor según una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende:

la medida de un parámetro del funcionamiento de la bomba de calor,

la comparación del valor medido del parámetro con un umbral, y

cuando el parámetro sobrepasa un umbral, la orden de conmutación de la circulación del fluido frigorífico en un circuito (22) de intercambio de calor.

8. Procedimiento según la reivindicación 7, caracterizado porque la comparación con un umbral comprende la utilización de dos umbrales diferentes según que el parámetro crezca o decrezca, con el fin de que la orden sea asegurada con un efecto de histéresis.