La presente invención se refiere a un procedimiento de regulación digital de un sistema eléctrico (10,

50), comprendiendo dicho sistema eléctrico un elemento calefactor (20, 20') alimentado por un elemento de corte, caracterizado porque comprende:

- generar una onda cuadrada con un periodo T, cuya onda está en su valor extremo superior durante un primer tiempo t1, y en su valor extremo inferior durante un segundo tiempo t2, siendo T=t1+t2;

- aplicar dicha onda cuadrada sobre el elemento de corte durante al menos un tiempo establecido t, donde t=N*T, siendo N entero y positivo, de forma que se produce una secuencia de arrancadas y paradas sobre dicho elemento de corte durante al menos dicho tiempo establecido.

SISTEMA DE MEJORA DE EFICIENCIA ENERGÉTICA APLICADO A CALEFACCiÓN ELÉCTRICA Y AGUA CALIENTE SANITARIA.

CAMPO DE LA INVENCiÓN

La presente invención pertenece al campo de la mejora de la eficiencia energética en sistemas eléctricos; más concretamente, en sistemas de calefacción eléctrica yagua caliente sanitaria con regulación digital.

ANTECEDENTES DE LA INVENCiÓN

lOEn un contexto de escasez de recursos energéticos y continuos incrementos en los precios de la energía, el ahorro y la eficiencia energética en los productos para calefacción yagua caliente sanitaria, ACS, es cada vez más importante. Las compañías que diseñan productos de calefacción o ACS eléctrica 15 para consumidores finales rara vez usan como parámetros de entrada en el diseño de dichos productos la mejora de la eficiencia energética y el consiguiente ahorro económico para el consumidor.

Son conocidos en el estado de la técnica multitud de sistemas de calefacción y ACS eléctrica, los que en su mayoría están desarrollados sin 20 ningún tipo de criterio en cuanto a eficiencia energética.

En el caso de los sistemas de calefacción eléctrica, éstos se pueden clasificar en los que están basados en sistemas por acumulación o por acción directa. Los sistemas por acumulación con grandes ladrillos acumuladores dejaron de tener vigencia con la eliminación de la tarifa nocturna.

Los sistemas directos se pueden dividir entre sistemas radiantes puros o los que están basados en la convección del aire. Los sistemas radiantes puros no están provistos de ningún tipo de termostato ni regulación, siendo únicamente sistemas de calefacción directa por efecto joule sin posibilidad de regulación ni control no produciendo ningún tipo de eficiencia

energética. Los sistemas basados en la convección del aire tienen dos grandes

campos, los que lo hacen de forma forzada y los que se basan en un sistema

natural.

Los sistemas basados en convección forzada necesitan la ayuda auxiliar de un elemento que provoque la circulación del aire; estos sistemas son, por tanto, ineficientes debido al uso de motores o ventiladores necesarios además del propio sistema de calefacción.

El campo de la convección natural del aire para calefactar un local es el más idóneo dentro de la calefacción eléctrica de modo directo debido al ahorro energético al no necesitar de elementos auxiliares de apoyo para provocar la circulación de aire.

La convección natural del aire se produce cuando, debido a una diferencia de temperatura, el aire caliente se desplaza desde la parte inferior del producto a la parte superior. La transmisión de calor debe provocarse de forma lo más homogénea posible sin grandes gradientes térmicos.

En los sistemas de convección natural el aire frío del local asciende por la parte baja y conforme va subiendo, se va incrementando su temperatura al rozar con el cuerpo de aluminio, hasta que sale caliente por la parte superior del radiador. La recirculación natural (convección) garantiza un calor homogéneo y agradable en toda la estancia, siempre que se haga un cálculo correcto de las necesidades y se instale forma correcta el sistema.

Existen en el mercado multitud de sistemas que se basan en la convección natural del aire para calentar un local. Básicamente están divididos en sistemas en seco o sistemas con fluido:

Los sistemas en seco trasmiten el calor generado por una resistencia eléctrica a un cuerpo calefactor sin ningún tipo de fluido interior y suele usarse metal extrudido como cuerpo transmisor de calor al ambiente; este conjunto de subsistemas provoca unos calentamientos no homogéneos. Dichos sistemas en su interior llevan aire o a lo sumo un sólido -como cuarzo-que no resuelven de manera óptima el objetivo de transmitir el calor generado por el elemento calefactor (resistencia eléctrica) al ambiente.

En la figura 1 se muestra un radiador 10 de este tipo, basado en convección natural del aire, con una resistencia 20 en la parte inferior del radiador que, una vez conectado a una fuente de alimentación, proporciona una uniforme disipación de calor al fluido 30 (por ej., un aceite térmico de baja viscosidad) que circunda a dicha resistencia y circula también por el resto del radiador.

La regulación y control de temperatura para este tipo de sistemas basados en la convección natural del aire con fluido en su interior se puede llevar a cabo mediante diversos sistemas de control, como pueden ser sistemas analógicos con lámina bimetálico con extremo fijo que cambia de posición cuando varía la temperatura que está midiendo (Sistema Todo-Nada analógicos) . En dichos termostatos el diferencial entre temperatura establecida de consigna y temperatura ambiente alcanzada puede ser de 2ºC.

También existe otra opción que consiste en el control térmico mediante dispositivos digitales.

Los sistemas digitales de regulación y control de temperatura se basan en la comparación de la temperatura medida por un sensor con la temperatura establecida en el producto por el usuario mediante un dispositivo digital.

Dicha regulación se realiza de manera similar a los medios analógicos pero con medios digitales que hace más precisa la regulación y el diferencial puede llegar a ser de 1 ºC.

calientan directamente el agua a su paso por el calentador y son productos de una alta potencia de instalación, lo que conlleva una gran potencia eléctrica a contratar en la vivienda siendo poco eficientes.

También están los sistemas eléctricos de calentamiento de agua por acumulación, donde el agua entra al producto y un elemento calefactor la calienta en un periodo de tiempo determinado.

En dichos sistemas la regulación es normalmente llevada a cabo por un sistema de termostato analógico, similar a lo explicado en el caso de sistemas de calefacción eléctrica explicados anteriormente.

En estos sistemas el diferencial entre temperatura establecida de consigna y temperatura ambiente alcanzada puede ser de 2ºC.

Existe un avance que consiste en el control térmico mediante dispositivos digitales de regulación y control de temperatura que se basan en la comparación de la temperatura medida por un sensor con la temperatura establecida en el producto por el usuario mediante un dispositivo digital.

En estos casos la regulación es más precisa y el diferencial puede llegar a ser de 1 ºC.

DESCRIPCiÓN DE LA INVENCiÓN

La invención se refiere a un procedimiento de regulación de un sistema eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1. Realizaciones preferidas del procedimiento se definen en las reivindicaciones dependientes.

Un primer aspecto de la invención se refiere a un procedimiento de regulación digital de un sistema eléctrico, comprendiendo dicho sistema eléctrico un elemento calefactor alimentado por un elemento de corte, caracterizado por que comprende:

generar una onda cuadrada con un periodo T, cuya onda está en su valor extremo superior durante un primer tiempo t1, Y en su valor extremo inferior durante un segundo tiempo t2, siendo T =t1 +t2;

forma que se produce una secuencia de arrancadas y paradas sobre dicho

elemento de corte durante al menos dicho tiempo establecido

Es decir, el procedimiento de regulación o control de la invención lo que hace es realizar múltiples...

1. Procedimiento de regulación digital de un sistema eléctrico (10, 50) , comprendiendo dicho sistema eléctrico un elemento calefactor (20, 20') alimentado por un elemento de corte, caracterizado por que comprende:

generar una onda cuadrada con un periodo T, cuya onda está en su valor extremo superior durante un primer tiempo t1, Y en su valor extremo inferior durante un segundo tiempo t2, siendo T =t1 +t2;

aplicar dicha onda cuadrada sobre el elemento de corte durante al menos un tiempo establecido t, donde t=N*T, siendo N entero y positivo, de forma que se produce una secuencia de arrancadas y paradas sobre dicho elemento de corte durante al menos dicho tiempo establecido.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que dicho primer tiempo t1 se calcula de la siguiente forma: se mide la temperatura Tm de un recinto asociado a dicho sistema eléctrico (10, 40) ; se compara dicha temperatura Tm medida con una temperatura de consigna Tc previamente establecida y se calcula un error e (t) , e (t) = Tc-Tm; utilizando ese error e (t) se obtiene el primer tiempo t1 con la siguiente ecuación:

t1/T (%) = Kp*e (t) +Ki f e (t) dt+ Kd*de (t) /dt [1] donde Kp, Ki YKd son unas constantes ajustadas experimentalmente.

3. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, caracterizado por que dicha onda cuadrada se aplica una vez alcanzado el régimen permanente en dicho sistema eléctrico.

4. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que dicho sistema eléctrico es un sistema de calefacción

eléctrica por convección natural con fluido (30) en el interior calentado por dicho elemento calefactor (20) .

5. Procedimiento según la reivindicación 4 cuando depende de la 2,

caracterizado por que dicho recinto es un recinto en el que está instalado dicho sistema de calefacción eléctrica.

6. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado por que dicho sistema eléctrico es un sistema eléctrico de agua

sanitaria, que comprende un termo (40) en cuyo interior está el elemento calefactor (20') .

7. Procedimiento según la reivindicación 6 cuando depende de la 2, caracterizado por que dicho recinto es el calderón del termo (40) .