Procedimiento para el calentamiento de agua de servicio.

Procedimiento para el calentamiento de agua de servicio, en el que en al menos un acumulador intermedio (1) secalienta un medio portador de calor y se almacena manteniendo una estratificación de la temperatura,

en el que elagua de servicio es calentada a través de calor desde la zona superior del acumulador intermedio (1), en el que elagua de servicio es conducida antes de este calentamiento a través de un intercambiador de calor de precalentamiento(7), que está dispuesto en la zona inferior del acumulador intermedio (1), caracterizado por que elmedio portador de calor es retornado después de circular a través del intercambiador de calor de agua de servicio(9) a la zona media del acumulador intermedio (1).

Procedimiento para el calentamiento de agua de servicio La invención se refiere a un procedimiento para el calentamiento de agua de servicio según el preámbulo de la reivindicación 1 de la patente.

Las instalaciones solares se emplean a menudo tanto para el calentamiento de espacios como también para el calentamiento de agua de servicio. Para evitar un acumulador de agua de servicio, en el que existe el peligro de formación de legionela, se almacena actualmente con preferencia el calor en un acumulador intermedio, que está lleno con un medio de transmisión de calor. Tal medio de transmisión de calor está constituido normalmente a base de agua, a la que se añade agentes anticorrosivos, agentes antiescarcha y similares. En los sistemas conocidos, el calentamiento del agua de servicio se realiza extrayendo medio portador de calor caliente desde el acumulador intermedio y calentado de manera correspondiente el agua fría a través de un intercambiador de calor. Para poder aprovechar la temperatura máxima del acumulador intermedio, se extrae el medio portador de calor en cualquier caso desde la zona superior del acumulador intermedio y en concreto la mayoría de las veces desde el lugar más elevado. El medio portador de calor refrigerado en el intercambiador de calor de agua de servicio es retornado en la secuencia siguiente en la zona inferior o meda del acumulador intermedio. Tal solución se describe, por ejemplo, en el documento DE 10 2007 031 134 B.

Para evitar el peligro de quemaduras y para mantener reducida la calcificación de las tuberías, se limita la mayoría de las veces la temperatura máxima del agua de servicio a un valor de aproximadamente 55ºC. Sin embargo, según la oferta de calor en el lado primario, es decir, en el caso de instalaciones solares cuando existe fuerte radiación solar, la temperatura máxima en el acumulador intermedio puede ser esencialmente más elevada, por ejemplo 95ºC. Por lo tanto, en general, está prevista una válvula de mezcla, con la que se puede limitar la temperatura de entrada del medio portador de calor al intercambiador de calor de agua de servicio. Esta válvula de mezcla es regulada la mayoría de las veces en virtud de un sensor de temperatura, que mide la temperatura del agua de servicio caliente.

En esta solución conocida en un inconveniente que en muchos estados de funcionamiento, el medio portador de calor caliente es refrigerado artificialmente, con lo que se consume energía inútilmente. Esto es muy desfavorable especialmente para el rendimiento general de la instalación, puesto que el rendimiento de los colectores solares se reduce en gran medida a medida que se incrementa la temperatura de este medio portador de calor. Otro inconveniente de la solución descrita anteriormente consiste en que es muy difícil regular la temperatura del agua de servicio caliente de una manera satisfactoria a un valor predeterminado. En la práctica, en virtud del retardo en la reacción condicionado por el sistema, se produce siempre una oscilación de la temperatura real del agua de servicio y del valor teórico, lo que se considera desagradable por muchos usuarios.

Otra solución conocida para el calentamiento del agua de servicio se describe en el documento DE 219 028 U. En este caso, se trata de un sistema de calefacción central con un acumulador intermedio, en el que está incorporado un intercambiador de calor de agua de servicio en forma de una serpentina de tunos. El agua fría es alimentada en este caso al intercambiador de calor de agua de servicio en la zona inferior del acumulador intermedio, circula en la serpentina de tubos hacia arriba y es extraída caliente en la zona superior del acumulador intermedio. Aquí es necesaria una mezcla correspondiente, cuando debe evitarse una temperatura excesiva del agua de servicio caliente. De manera correspondiente, también en este sistema se producen pérdidas en el rendimiento, como ya se ha descrito anteriormente.

Los inconvenientes descritos aquí de los sistemas conocidos se intensifican y se agravan especialmente cuando está previsto un conducto de circulación de agua de servicio. Tal conducto de circulación de agua de servicio se emplea para proporcionar inmediatamente agua caliente en los lugares de toma de agua caliente que están alejados del acumulador intermedio. En este caso, a través de una bomba de circulación de baja potencia se conduce agua caliente de servicio a todos los consumidores y cuando no se toma, se retorna de nuevo a través de un conducto de circulación. En virtud de la mezcla descrita anteriormente se produce en este caso también, cuando no se extrae, en general, agua de servicio caliente, una refrigeración permanente del acumulador intermedio, mientras que el medio portador de calor presenta allí una temperatura más alta que la temperatura máxima ajustada del agua de servicio.

Además, también la estratificación de la temperatura en el acumulador intermedio puede ser sensiblemente perturbadora, cuando, por ejemplo, el medio portador de calor necesario para el calentamiento permanente de la circulación de agua de servicio es retornado a la zona inferior del acumulador intermedio. Típicamente, este medio portador de calor tiene una temperatura de aproximadamente 45ºC a 55ºC, mientras que el contenido del acumulador intermedio puede presentar en la zona inferior, en el caso de una oferta solar reducida, una temperatura de 10ºC a 20ºC. A esta temperatura, también en el caso de una oferta solar reducida, un colector solar podría alimentar calor con alto rendimiento en el acumulador intermedio, lo que se frustra a través del calentamiento en esta zona. En consecuencia, esto conduce a un empeoramiento adicional de todo el rendimiento.

Además, el documento DE 198 15 521 A muestra un depósito acumulador con un intercambiador de calor en la zona

inferior, en el que se pre-calienta agua fría. En otros intercambiadores de calor se lleva esta agua de servicio a la temperatura definitiva.

La carga del depósito acumulador se realiza a través de un colector solar por medio de intercambiadores de calor de carga.

También en este sistema se produce una refrigeración inadmisiblemente fuerte del acumulador intermedio, que perjudica el rendimiento.

Otras soluciones conocidas se publican en los documentos DE 198 07 657 C, GB 362 693 A y FR 65 107 E. Estas soluciones presentan de la misma manera los inconvenientes descritos anteriormente.

El documento DE 77 07 178 U muestra otra solución para el calentamiento de agua de servicio en un acumulador intermedio. Este documento publica el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 6.

El problema de la presente invención es evitar estos inconvenientes e indicar un procedimiento, en el que se puede calentar agua de servicio de una manera segura y fiable, sin tener que tolerar un empeoramiento del rendimiento general de la instalación. En particular, estos cometidos se cumplen cuando está prevista una instalación de circulación de agua de servicio. Otro problema de la invención es proporcionar una temperatura lo más uniforme posible del agua de servicio.

De acuerdo con la invención, estos problemas se solucionan por medio de un procedimiento con las características de la reivindicación 1 de la patente. El calentamiento en dos fases del agua de servicio posibilita evitar en gran medida pérdidas de energía en los diferentes estados de funcionamiento.

El procedimiento prevé que el agua de servicio sea conducida antes de entrar en el intercambiador de calor de agua de servicio a través de un intercambiador de calor de pre-calentamiento, que está dispuesto en la zona inferior del acumulador intermedio y que el medio portador de calor sea retornado después de la circulación a través del acumulador intermedio a la zona media del acumulador intermedio. El agua fría afluente es calentada en primer lugar, por lo tanto, en la zona inferior del acumulador intermedio, siendo elevada finalmente la temperatura, que corresponde esencialmente a la temperatura del medio portador de calor en el acumulador intermedio, que está presente a la altura de la salida del intercambiador de calor de pre-calentamiento. Como otra consecuencia, el agua de servicio pre-calentada es conducida a través del intercambiador de calor de agua de servicio, para alcanzar la temperatura definitiva deseada.

Ahora son posibles diferentes estados de funcionamiento. Cuando desde hace mucho tiempo no se ha presentado ninguna oferta de calor solar, entonces la temperatura del acumulador intermedio en la zona inferior se encontrará en un nivel de temperatura relativamente bajo. Si finalmente el acumulador intermedio se carga principalmente a través de calefacción del espacio, de esta manera la temperatura del acumulador intermedio... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para el calentamiento de agua de servicio, en el que en al menos un acumulador intermedio (1) se calienta un medio portador de calor y se almacena manteniendo una estratificación de la temperatura, en el que el agua de servicio es calentada a través de calor desde la zona superior del acumulador intermedio (1) , en el que el agua de servicio es conducida antes de este calentamiento a través de un intercambiador de calor de precalentamiento (7) , que está dispuesto en la zona inferior del acumulador intermedio (1) , caracterizado por que el medio portador de calor es retornado después de circular a través del intercambiador de calor de agua de servicio (9) a la zona media del acumulador intermedio (1) .

2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el agua de servicio se calienta porque se toma medio portador de calor caliente desde la zona superior del acumulador intermedio (1) y se conduce hacia un intercambiador de calor de agua de servicio (9) , y por que el agua de servicio es conducida antes de la entrada en el intercambiador de calor de agua de servicio (9) a través del intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) .

3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 caracterizado por que el medio portador de calor tomado desde la zona superior del acumulador intermedio (1) se mezcla con el medio portador de calor, que ha circulado a través del intercambiador de calor de agua de servicio (9) .

4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 ó 3, caracterizado por que la temperatura del acumulador intermedio (1) se mide en la zona del intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) y en el caso de que se exceda un valor límite predeterminado se añade agua fría al agua de servicio caliente en el intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) .

5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el calentamiento del medio portador de calor en el acumulador intermedio (1) se realiza a través de un colector solar (2) , introduciendo calor a través del un intercambiador de calor de carga (3) en el acumulador intermedio (1) , o extrayendo medio portador de calor desde la zona inferior del acumulador intermedio (1) , calentándolo en un intercambiador de calor de carga (3a) externo alimentado a través del circuito solar y retornándolo al acumulador intermedio (1) , siendo seleccionada con preferencia la altura de la alimentación en función de la estratificación de la temperatura en el acumulador intermedio (1) .

6. Dispositivo para el calentamiento de agua de servicio, con un acumulador intermedio (1) , que contiene medio portador de calor calentado por una fuente de calor, y con un intercambiador de calor de agua de servicio (9) para el calentamiento del agua de servicio a través de calor desde la zona superior del acumulador intermedio (1) , en el que está previsto un intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) dispuesto en la zona inferior del acumulador intermedio (1) , que está configurado para calentar agua de servicio fría, en el que el intercambiador de calor de agua de servicio (9) calienta adicionalmente el agua de servicio calentada en el intercambiador de calor de precalentamiento (7) , caracterizado por que el intercambiador de calor de agua de servicio es abastecido a través de un conducto de extracción de portador de calor (14) con la zona superior del acumulador intermedio (1) y por que, además, está previsto un conducto de retorno de medio portador de calor (15) , que partiendo desde el intercambiador de calor de agua de servicio (9) desemboca en la zona media del acumulador intermedio (1) .

7. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que desde el conducto de retorno del medio portador de calor (15) , en el que está prevista con preferencias una bomba de circulación de medio portador de calor (17) , se ramifica un primer conducto de mezcla (19) , que desemboca en una primera válvula (18) de mezcla, que está dispuesta en el conducto de toma del medio portador de calor (14) .

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 ó 7, caracterizado por que el intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) está dispuesto en una zona (23) del acumulador intermedio (1) , que está parcialmente separada por una chapa de guía (21) .

9. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado por que la chapa de guía (21) está configurada esencialmente cilíndrica y separa un espacio interior (22) cilíndrico abierto hacia arriba de un espacio anular (23) abierto hacia arriba y hacia abajo, y por que el intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) está dispuesto con preferencia en el espacio anular (23) .

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 9, caracterizado por que por encima del intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) está previsto un sensor de temperatura (24) para la medición de la temperatura del medio portador de calor.

11. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado por que desde un conducto de alimentación de agua fría (6) , que desemboca en el intercambiador de calor de pre-calentamiento, se ramifica un segundo conducto mixto (25) , que conduce hacia una segunda válvula de mezcla (26) , que está dispuesta en un conducto intermedio de agua de servicio (8) , que conecta el intercambiador de calor de pre-calentamiento (7) con el intercambiador de calor de agua de servicio (9) .

12. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 11, caracterizado por que está previsto un conducto de circulación de agua de servicio (11) , que retorna el agua de servicio no consumida al intercambiador de calor de agua de servicio (9) o bien al intercambiador de calor superior (32) .

13. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 12, caracterizado por que está previsto un intercambiador de calor de carga (3) , dispuesto en la zona inferior del acumulador intermedio (1) , que está conectado con un colector solar (2) .

14. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 13, caracterizado por que está previsto un intercambiador de calor de carga externo (3a) , que está conectado, por una parte, con un colector solar (2) y, por

otra parte, con el acumulador intermedio (1) y, en concreto, con preferencia a través de varias conexiones de alimentación (28a, 28b) .