Intercambiador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil o biomasa.

El sistema y dispositivo propuesto de intercambiador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil y biomasa,

aprovecha, de manera adicional, la llama generada por el quemador, de las instalaciones generadoras de energía térmica, absorbiendo, acumulando e intercambiando la energía, de la llama, que incide en el dispositivo de forma directa, precalentando el fluido, y aumentando así el rendimiento de las calderas y, por tanto, la eficiencia y eficacia de la instalación.

El dispositivo que forma parte del sistema de intercambio de calor, contiene tres piezas fundamentales, el radiador (intercambiador metálico con o sin aletas), su revestimiento refractario que absorbe y acumula la energía incidida de la llama y el termostato de seguridad.

La presente solicitud de patente de, Intercambiador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil y biomasa, se refiere al sector de la producción de energía térmica. calefacción, climatización y procesos industriales, en particular para los procesos de aprovechamiento energético y reducción del consumo de combustible en calderas.

Actualmente, las calderas calientan el fluido caloportador, tanto de calefacción agua caliente sanitaria (ACS) , como procesos industriales, a traves de intercambiadores, fundamentados en la transmisión de calor entre los humos de combustión y el fluido de la instalación.

Uno de los mayores problemas, en el sector de la producción de energía térmica y climatización, es el ahorro energético, y para ello se necesitan sistemas y procesos que permitan una mayor eficiencia de las calderas y de sus instalaciones.

Hoy en día, no existe ningún proceso, sistema y/o dispositivo, ya sea acoplado o independiente a la caldera o chimenea, compuesto por las piezas que forman la invención, que aprovecha, acumula y absorbe la energía de la llama de forma directa, transfiriendo y precalentando el fluido de la instalación de calefacción, mejorando la eficiencia y eficacia de las calderas e instalaciones, tanto nuevas como existentes.

Por tanto, y debido a la necesidad de ahorro de los consumidores la presente invención consigue de forma sencilla aprovechar, acumular y absorber la energía de la llama del quemador y así conseguir un ahorro tanto energético (en combustible) como económico.

Descripción de la invención El dispositivo, para la idónea ejecución del proceso, está compuesto de tres piezas fundamentales: , / Radiador (intercambiador de calor) de material metálico (hierro fundido, ..) .

./ Revestimiento del intercambiador, de material refractario, compuesto por arcillas con alto contenido en alúmina, de alta capacidad de transmisión y almacenamiento de energía, para soportar hasta

1.200' C.

, / Termostato de temperatura (sistema de seguridad) .

El funcionamiento básico del sistema propuesto, trata de aprovechar de manera adicional la llama generada por el quemador, que hasta el momento no se aprovecha de forma directa, absorbiendo el calor a través del intercambiador y mejorando de esta forma el rendimiento de la caldera y por tanto reduciendo el consumo de combustible.

El dispositivo se colocará dentro del hogar de la caldera (3, figura 2) a una distancia, que la llama del quemador, incida y entregue la máxima energía. La invención será dimensionada para cada tipo de caldera, y así obtener el mejor rendimiento del sistema.

De la misma forma, se considera la posibilidad de instalar el dispositivo en calderas existentes ylo instaladas, al fondo del hogar de la caldera (3, figura 2) , intentando que la modificación sea lo menos invasiva posible, y calculando las dimensiones del dispositivo para cada caso. El montaje implica, el taladro de la parte trasera de la cámara de combustión y posterior sellado, ya sea de hierro ylo de ladrillo refractario, consiguiendo con ello, conectar el dispositivo con la instalación.

De esta forma, lanto para calderas nuevas como existentes, el fluido será precalentando antes de su entrada en el intercambiador convencional de la caldera (intercambiador de calor entre los humos de la combustión y el fluido caloportador) .

Se descubren diversas ventajas en el sistema propuesto, como ya se ha comentado, este dispositivo se podrá instalar en todos los tipos de calderas (gasóleo, biomasa, leña, etc .... ) incluso instalarlo en sistemas de generación de energía térmica, tanto nuevos como existentes. Las maquinas afectadas por el dispositivo aumentan su potencia calorífica, pudiendo instalar maquinas de generación de energía térmica con mayor rendimiento, menos emisiones, menor consumo de combustibles y tamaños más reducidos. Además, podrá alargar la vida útil de calderas existentes en las que instalamos la invención.

Descripción detallada Arrancado el sistema de calefacción y con ello encendiéndose el quemador, la llama incide en el nuevo dispositivo (invención) , calentando hasta temperaturas cercanas a los 1.200ºC el revestimiento o placa de material refractario (1 , figura 1) , y así calentando o precalentando el fluido que circula por el circuito del intercambiador en contacto con su revestimiento.

El fluido, movido por las bombas de recirculación, entra al intercambiador por su conexión r1 (figura 2) desde el retomo de la instalación, saliendo fluido precalentado (agua, fluido de la instalación, ...) por la conexión sl y conectimdose a la r2 (figura 2) . En el caso de calderas diseñadas con el nuevo sistema de precalentamiento de fluido caloportador se estudiarian diferentes formas y maneras de conexionado del sistema a las mismas.

Se observa, que la invención además de precalentar de forma directa el fluido, crea en el hogar, debido a la pieza refractaria, un calor residual mayor del establecido, proporcionando el aumento del tiempo parada del quemador, y mejorando la combustión y así conseguir otras ventajas y ahorros energéticos.

Cuando la instalación llega a su temperatura de consigna, la caldera y las bombas se apagan, pudiendo producir un sobrecalentamiento del fluido y causar sobrepresiones en los circuitos de la instalación, saltando la válvula de seguridad que poseen estas instalaciones, además de dañar y/o deteriorar el intercambiador del sistema propuesto (2, figura 1) . Para solucionar este posible

problema se instalara a la salida del sistema, s1 (figura 2) un termostato de

temperatura que en su caso pondrá en funcionamiento las bombas de

recirculación de la instalación, haciendo descender la temperatura del fluido.

En su fabricación , el dispositivo, tratara de acoplar solidariamente el

intercambiador (radiador) y su revestimiento de material refractario, facilitando el intercambio de calor y las dilataciones de los diferentes materiales. Pudiendo,

no obstante, cambiar la pieza refractaria, fabricada e instalada a medida para cada modelo de intercambiador (radiador) .

De la misma forma , el sistema podrá ser integrado y/o diseñado para calderas de biomasa, chimeneas de leña, chimenea francesa, estufas de leña, y en todos aquellos sistemas de generación de calor que integren un quemador y un hogar donde aprovechar la llama del quemador. La invención se instalará y funcionará del mismo modo, previa conexión, de la invención, al circuito de fluido caloportador de la instalación y su sistema de generación de energía térmica.

El sistema propuesto se podrá combinar con otros sistemas de ahorro como pueden ser los economizadores de energía a través de los gases de la combustión, en la chimenea.

En conclusión, la invención de intercambio de energia termica aprovecha, acumula y absorbe la energia de la llama de forma directa, transfiriendo y precalentando el fluido caloportador de la instalación, mejorando los rendimientos y reduciendo el consumo, dando lugar a diseños de sistemas de generación térmica más eficientes y eficaces.

Todo ello supondrá una reducción de las emisiones de C02 a la atmosfera, aumentará la eficiencia y eficacia de las calderas aumentando el rendimiento de las mismas, así como su vida útil. Aprovechará en mayor medida la energía de las calderas, chimeneas, ... , reduciendo los costes de fabricación y mantenimiento.

Descripción de los dibujos Figura 1

El sistema queda representado por un revestimiento de material refractario (1) que recubre el radiador o intercambiador de calor (2) , por el cual entra el fluido de retorno de la instalación (r1) y sale este mismo fluido precalentado y preparado para su calentamiento definitivo por la salida (sl)

El revestimiento refractario (1) servirá para el aprovechamiento, almacenamiento y absorción del calor desprendido de la llama del quemador.

Figura 2

La figura 2 representa la instalación del sistema o invención (3) dentro de una caldera tipo (4) , se puede observar como la llama del quemador (2) calentará el sistema (3) precalen1ando el fluido que entra por la entrada (r1) de intercambiador (3) , procedente del retorno de la instalación, saliendo por la toma (sl) en dirección a la toma de la caldera (r2) , terminando el proceso de calentamiento del fluido y retornando a la red de la instalación por la toma (52) .

1. El Intercambiador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil y biomasa para instalaciones de generación de energla térmica en calderas nuevas o existentes, que consiste en la instalación de un dispositivo (intercambiador-acumulador de calor) en el interior de la caldera, incorporando una nueva etapa al sistema de calentamiento del fluido caloportador de la instalación, y formado básicamente por un radiador o intercambiador metálico propiamente dicho y un revestimiento de material refractario.

2. El lntercambiador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil y blomasa de la reivindicación 1 se podrá llevar a cabo, acoplando el dispositivo en todas las fuentes de energía térmica que lleven incorporado en su proceso, la combustión con llama para el calentamiento del fluido a través de los gases de la combustión.

3. El Inlercambiador-acumulador de calor de alla eficiencia para calderas de gasoil y biomasa de las reivindicaciones anteriores se podrá diseñar y ejecutar en todos los tipos, tamanos de caldera (calderas, chimenea francesa, estufas de leña, etc., ) y en los diferentes combustibles utilizados para la producción de la llama (gasoil, biomasa, etc., ) .

4. El Intercambiador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil y biomasa que forma parte del sistema de intercambio de calor reivindicado en los puntos anteriores podrá diseñarse y construirse de forma y tamaños diferentes, dependiendo de la forma y tamaño del hogar de la cal dera y/o estufa o chimenea del que tenga que foonar parte (redondo, cuadrado, plano, V , etc.) para su mejor rendimiento y transmisión del calor.

5. El Intercamblador-acumulador de calor de alta eficiencia para calderas de gasoil y blomasa indicado en las reivindicaciones está formado por dos componentes básicos, el intercambiador o radiador por donde circula el fluido, y el revestimiento de material refractario con una alta capacidad de transmisión y almacenamiento de energía térmica, para su fácil intercambio con el fluido.

El revestimiento de material refractario estará compuesto por arcillas con alto contenido en alúmina, haciéndola más resistente a las temperaturas y mejor conductora de la energía, así su rendimiento será mayor. ofreciendo más intercambio de calor al fluido.