Estufa que comprende un aparato para la captura de calor.

Una estufa (18) que incorpora un aparato de captura de calor para capturar calor de las superficies exteriores de la estufa,

comprendiendo el aparato de captura de calor un intercambiador de calor aire-agua, teniendo el intercambiador de calor (84) un lado de aire y un lado de agua y siendo operativo para transferir calor entre el aire en el lado del aire y el agua que fluye en los canales en el lado del agua, caracterizada porque el aparato de captura de calor incluye un conducto de aire (82) a través del cual puede pasar el aire calentado por la estufa, y una carcasa que rodea la estufa, formando dicha carcasa (80) una cámara (20) que rodea parcialmente la estufa, estando el conducto (82) conectado a la carcasa (80), y medios de control accionables para controlar el flujo de aire dentro del aparato de captura de calor por el funcionamiento de un ventilador (86); en la que, en un primer modo, los medios de control permiten que el aire fluya desde el conducto de aire (82) a dicha cámara y entonces a un espacio que rodea la estufa al menos en parte por convección natural y, en un segundo modo, los medios de control inducen al aire a fluir desde dicha cámara al conducto de aire y entonces al lado del aire del intercambiador de calor (84), de manera que el aire dentro del conducto fluye en direcciones opuestas en los modos primero y segundo

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DESCRIPCIÓN

Estufa que comprende un aparato para la captura de calor La presente invención se refiere a una estufa que comprende un aparato para la captura de calor. En particular, se refiere a una estufa mediante la que el calor puede ser transferido a un sistema de calefacción central. En el contexto de la presente invención, el término 'estufa' se utiliza como un término genérico para un aparato que permite la quema confinada de combustibles sólidos. Esto no implica necesariamente que una estufa se pueda utilizar para cocinar, aunque algunas ofrecen placas de cocción o de calentamiento. Por otra parte, la invención se describe principalmente en relación con las estufas de leña, porque este es el contexto en el que se puede obtener el mayor beneficio potencial. Sin embargo, también puede encontrar aplicación para estufas destinadas a quemar combustibles fósiles sólidos (tales como el carbón) o estufas multicombustible.

La quema de leña en chimeneas y estufas juega una función pequeña pero creciente como fuente práctica del calor residencial por biomasa renovable. El calor producido por la quema de leña puede desplazar el calor producido por la quema de combustibles fósiles en los sistemas de calefacción central, ahorrando así costes para los inquilinos y reduciendo las emisiones de carbono.

Para maximizar el beneficio de la quema de leña en una estufa moderna, una parte del calor producido debe disiparse preferiblemente a través de un edificio en el que está instalada para compensar la cantidad de calor requerida de los sistemas de calefacción a base de combustibles fósiles. Una forma en que esto se ha conseguido tradicionalmente es mediante la incorporación de una caldera de fondo en una estufa de combustible sólido. Como una estufa tiene una masa térmica relativamente alta y un control de la combustión limitado, las calderas de fondo necesitan estar conectadas a un circuito 'alimentado por gravedad' para asegurar que el calor puede ser disipado sin 25 tener que depender de un circuito de agua bombeada. El fallo en la circulación del agua a través de una caldera de fondo podría llevar a la ebullición explosiva del agua en la camisa. El término 'alimentado por gravedad' se refiere a la circulación natural causada por la menor densidad del agua caliente que sale de la parte superior de la caldera de fondo desplazada hacia arriba por la mayor densidad de agua más fría que entra por la parte inferior la caldera de fondo, formando de este modo una circulación térmica natural. Como la fuerza de la circulación térmica es bastante débil en comparación con un sistema de bombeado, se deben utilizar tubos de gran calibre (normalmente 28 mm) para reducir las pérdidas de presión asociadas a la circulación y el disipador de calor primario (un radiador o un tanque de agua caliente) debe estar relativamente cerca y por encima de la estufa y no puede estar apagado. Una disposición típica para una estufa 10 con una caldera de fondo se muestra en la figura 1. En el sistema de la figura 1, los radiadores 12 y el acumulador de agua caliente indirecta 14 debe ser capaz de disipar todo el calor de la caldera de fondo para evitar la ebullición del agua. Los tubos del circuito principal 16 son de gran diámetro (28 mm) . La mayoría de los sistemas de caldera de fondo deben también ser de ventilación abierta con un depósito colector 17 en el desván. La instalación de un sistema de gran calibre de este tipo es inconveniente y cara.

En principio, es posible calentar una casa entera a partir de una gran estufa con un sistema de radiadores alimentados por gravedad. Sin embargo, la mayoría de las estufas no tienen una salida suficiente para calentar una casa entera y pocas personas querrían depender de la alimentación manual de astillas o carbón para mantener el calor y el agua caliente en el hogar. La mayoría de los hogares con una estufa también tendrá calefacción central por gas, petróleo o eléctrica, de tal manera que la estufa proporciona una fuente de calor adicional para complementar el sistema principal de calefacción y hasta cierto punto, su consumo de combustible; esto 45 probablemente se convierta en mucho más frecuente ya que los costes de los combustibles fósiles han aumentado drásticamente en los últimos tiempos.

Los sistemas están disponibles para unir la salida de un circuito de estufa alimentada por gravedad con un sistema de calefacción central que incluyen bien tanques "neutralizadores", intercambiadores de calor o sistemas combinados por gravedad y de bombeo. Los neutralizadores ofrecen una solución global, pero son complejos, caros y no pueden adaptarse con facilidad a un sistema de calefacción central existente y son incompatibles con los sistemas modernos estancos de calefacción central. Tienen varios circuitos diferentes, ya sea bombeados o de circulación natural, conectados entre sí en un solo punto (hidráulicamente neutro) , mediante el que cada circuito va a tomar y devolver el mismo flujo de agua y no pueden interferir hidráulicamente entre sí, aunque térmicamente las 55 corrientes de agua se mezclan en un tanque de agua caliente.

Un objeto de la presente invención es proporcionar un aparato mediante el que el calor de una estufa se puede utilizar para complementar la entrada de calor en un sistema de calefacción central, siendo el aparato compatible con un sistema de calefacción central existente, incluyendo sistemas estancos y siendo a prueba de fallos en caso de un fallo de energía eléctrica.

Un objeto particular, pero no exclusivo, de la presente invención es la recuperación de calor de las superficies exteriores de las estufas, especialmente estufas modernas eficientes. No tiene mucho sentido tratar de recuperar el calor de los gases de chimenea de estufas eficientes ya que solo una pequeña parte de la producción total de calor 65 de tales estufas se realiza en los gases de chimenea. La toma de calor de los gases de chimenea puede causar problemas: los gases más fríos tienden a formar condensados en la chimenea, lo que puede hacer que alquitranes y E10701038

creosotas se acumulen en la chimenea y una chimenea insuficientemente caliente puede reducir drásticamente la â??extracciónâ?? convectiva necesaria para una buena combustión. Los intercambiadores de calor que están expuestos a los gases de combustión son propensos a experimentar el ensuciamiento por productos de la combustión. Por otra parte, si un intercambiador de calor se encuentra en una chimenea, no es fácil desviar el calor del intercambiador de calor de manera que se pueda descargar en una habitación que rodea la estufa. El documento JP-A-60 023728 divulga uno de tales sistemas para la extracción de calor de los gases de combustión, en el que la convección se utiliza normalmente para dirigir los gases de combustión a un intercambiador de calor para calentar agua para un sistema de calefacción por suelo radiante. Un ventilador puede ser activado para desviar el flujo de los gases de combustión para calentar rápidamente el entorno. Se proporciona un sensor para garantizar que se evita la combustión incompleta.

A tal fin, desde un primer aspecto, la invención proporciona una estufa tal como se expone en la reivindicación 1.

Durante el funcionamiento de la estufa, la operación en el primer modo minimiza el aire caliente que fluye en el intercambiador de calor y el aire caliente que lleva una cantidad máxima de calor pasa al entorno de la estufa. Por lo tanto, un mínimo de calor se transfiere al agua y la estufa actúa como un calentador de habitación. Sin embargo, durante la operación en el segundo modo, el calor se transfiere del aire calentado al agua que fluye dentro del lado del agua del intercambiador de calor. Esta última condición permite que el calor de la estufa sea transferido a otro sistema de calefacción, sistema de agua caliente, etc.

En el contexto de esta memoria descriptiva, "convección natural" y "convección forzada" se deben tomar con su significado técnico normal. En pocas palabras, la convección natural es el flujo de aire que se produce debido a la presión de flotabilidad creada por el calentamiento de aire y la convección forzada es el flujo de aire debido a la presión creada por un dispositivo activo, tal como un ventilador.

El aire dentro del conducto de aire típicamente fluye en direcciones opuestas en los modos primero y segundo. Más típicamente, en el primer modo fluye generalmente hacia arriba (aunque puede ser que no fluye hacia arriba a lo largo de toda su trayectoria de flujo) , siendo impulsado por convección natural. Se ha encontrado que tal disposición ofrece un sistema en el que el flujo de aire y la transferencia de calor se pueden controlar de manera predecible y con... [Seguir leyendo]

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1. Una estufa (18) que incorpora un aparato de captura de calor para capturar calor de las superficies exteriores de la estufa, comprendiendo el aparato de captura de calor un intercambiador de calor aire-agua, teniendo el intercambiador de calor (84) un lado de aire y un lado de agua y siendo operativo para transferir calor entre el aire en el lado del aire y el agua que fluye en los canales en el lado del agua, caracterizada porque el aparato de captura de calor incluye un conducto de aire (82) a través del cual puede pasar el aire calentado por la estufa, y una carcasa que rodea la estufa, formando dicha carcasa (80) una cámara (20) que rodea parcialmente la estufa, estando el conducto (82) conectado a la carcasa (80) , y medios de control accionables para controlar el flujo de aire dentro del aparato de captura de calor por el funcionamiento de un ventilador (86) ; en la que, en un primer modo, los medios de control permiten que el aire fluya desde el conducto de aire (82) a dicha cámara y entonces a un espacio que rodea la estufa al menos en parte por convección natural y, en un segundo modo, los medios de control inducen al aire a fluir desde dicha cámara al conducto de aire y entonces al lado del aire del intercambiador de calor (84) , de manera que el aire dentro del conducto fluye en direcciones opuestas en los modos primero y segundo.

1.

2. Una estufa de acuerdo con la reivindicación 1, en la que, en el primer modo, el aire fluye generalmente hacia arriba dentro del conducto de aire (82) .

3. Una estufa de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en la que los medios de control incluyen un ventilador (86) que es accionable para inducir un flujo de aire en el aparato de captura de calor durante el funcionamiento en el segundo modo.

4. Una estufa de acuerdo con la reivindicación 3, en la que el ventilador (86) es accionable para extraer aire de un espacio que rodea la estufa dentro del conducto de aire (82) para calentar mediante la estufa (18) y luego al intercambiador de calor (84) .

5. Una estufa de acuerdo con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, en la que, cuando el ventilador (86) no está funcionando, el aire puede ser extraído de un espacio que rodea la estufa (18) para calentar mediante la estufa y posteriormente ser devuelto al espacio que rodea la estufa por convección natural.

6. Una estufa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, en la que el estado de los medios de control está determinado principalmente por si el ventilador (86) está o no en funcionamiento.

7. Una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que incluye, además, medios de derivación (88) que permiten que el aire fluya a través del conducto para recibir aire transferido de la estufa (18) sin pasar a través del intercambiador de calor (84) en el primer modo.

8. Una estufa de acuerdo con la reivindicación 7, en la que los medios de derivación incluyen una abertura que se puede cerrar al aire circundante en el conducto entre la estufa (18) y el intercambiador de calor (84) .

9. Una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el conducto de aire incluye una placa, una primera porción del conducto de aire que se define como una cámara que se forma entre la placa y una superficie de calentamiento de una estufa.

10. Una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el conducto de aire (82) tiene una segunda porción que conecta la parte inferior de la primera porción del conducto de aire con el lado del aire del intercambiador de calor (84) .

11. Una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el conducto de aire (82) hace que el aire fluya sobre una o más superficies de calentamiento externo (20) de la estufa.

12. Una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que el aparato para la captura de calor incluye además una cubierta exterior (210) que encierra sustancialmente por completo la carcasa (80) para crear un segundo conducto de aire (216) entre sí mismo y la carcasa (80) .

5.

13. Una estufa de acuerdo con la reivindicación 12, en la que el aire puede ser obligado a fluir en el segundo conducto de aire (216) por convección natural para reducir una temperatura de la envoltura exterior del aparato de captura de calor.

14. Una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, en la que los medios de control son a prueba de fallos de manera que desvían el aire del intercambiador de calor (84) en caso de que haya un flujo insuficiente de agua dentro de su lado del agua.

15. Una instalación de calefacción que incluye una estufa de acuerdo con cualquier reivindicación anterior y un 65 sistema de calefacción central que incluye un circuito de circulación de agua bombeada que opera para transportar calor de una caldera (120) a uno o más radiadores (126) , estando el lado del agua del intercambiador de calor (84)

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conectado al circuito de circulación de manera que el agua del circuito de circulación es obligada a fluir través del intercambiador de calor mientras que la bomba del circuito de circulación está en funcionamiento.

16. Una instalación de calefacción según la reivindicación 15, en la que los medios de control operan para minimizar 5 el flujo de aire calentado de la estufa (18) al intercambiador de calor (84) cuando la bomba del sistema de circulación no está en funcionamiento.

17. Una instalación de calefacción según la reivindicación 15 o la reivindicación 16, en la que el lado del agua del intercambiador de calor está conectado entre un flujo y un tubo de retorno (122; 124) del sistema de calefacción 10 central en paralelo con radiadores (126) del sistema de calefacción central.

18. Una instalación de calefacción según la reivindicación 17, que incluye además una bomba de agua (200) conectada en serie con el intercambiador de calor (84) .