Planta de suministro eléctrico a baja potencia preferentemente monofásico a edificios de uso residencial y no residencial.

Un dispositivo de calentamiento de producción de agua caliente limpia,

que comprende: un calentador (7) eléctrico instantáneo, que está predispuesto para calentar un flujo de agua que fluye a través del mismo a una primera temperatura; una caldera (8) provista de un calentador eléctrico que está predispuesto para calentar una cantidad determinada de agua a una segunda temperatura que es mayor que la primera temperatura; un mezclador (9), predispuesto para recibir en la entrada un flujo de agua procedente de la caldera (8) y un flujo de agua procedente del calentador (7) eléctrico y para producir en la salida una mezcla entre los dos flujos; un dispositivo (5) de control que está predispuesto para controlar el calentador (7) eléctrico, el calentador de la caldera (8) y el mezclador (9) .

Planta de suministro eléctrico a baja potencia preferentemente monofasico a edificios de uso residencial y no residencial

Campo técnico

La invención se refiere a un dispositivo de calentamiento y a una planta para suministrar alimentación eléctrica a baja potencia, preferentemente monofásica, a edificios residenciales y no residenciales.

En otros términos, el dispositivo de calentamiento y la planta de la presente invención permiten alimentar todos los aparatos solo con energía eléctrica, eliminando de este modo la necesidad de otras formas de suministro de energía.

Técnica antecedente En edificios civiles de tipo moderno, tanto para uso residencial como no residencial, están presentes un cierto número de sistemas energéticos, que permiten la activación de diversos tipos de servicios por parte de los ocupantes.

Los servicios normalmente presentes en estos edificios son:

iluminación; producción de agua caliente limpia; calefacción; uso de pequeños/grandes aparatos electrodomésticos y otros aparatos que funcionan eléctricamente (aparatos eléctricos/electrónicos) ; horno y estufa (quemadores, horno, placas eléctricas, etc.) ;

otros aparatos que consumen electricidad.

La calefacción, la producción de agua caliente limpia y el horno, que requieren una potencia de muy alto nivel para satisfacer las necesidades de los usuarios, se gestionan normalmente mediante dispositivos, tales como calderas, hornos y quemadores, alimentados por combustibles fósiles de gas, líquido, carbón o madera, sustancialmente para limitar el uso de potencia eléctrica.

El accionamiento de todos los servicios enumerados solo con energía eléctrica requiere el uso de un nivel muy alto de potencia eléctrica que, normalmente, no está disponible en una sola fase en la red del suministrador. En cualquier caso, la potencia eléctrica necesaria se suministra con cierta dificultad, incluso en trifásico y es aún más difícil de obtener para las viviendas. Por estas razones, ha existido tradicionalmente una combinación de energía eléctrica y otras formas de energía en el suministro a las construcciones civiles.

Los costes relativamente menores de suministro de gas, junto con el hecho de que las calderas de gas pueden proporcionar agua caliente limpia de manera instantánea, han llevado a que se esté eligiendo de manera general el gas como fuente de energía principal para las calderas, en vez de la electricidad, para la producción de agua caliente limpia.

Como se sabe, el uso de combustibles fósiles lleva a problemas considerables de carácter ambiental que, en base a las normas más recientes para el control de la contaminación y la lucha contra el cambio climático global, se miden de acuerdo con la cantidad de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero que se emiten a la atmósfera. Todas las normas ambientales modernas imponen limitaciones a la emisión de dióxido de carbono (CO2) y gases de efecto invernadero de los aparatos en la batalla contra el cambio climático.

Por lo tanto, la intención evidente de las normas ambientales modernas es animar a todos los usuarios, o civiles, o industriales o comerciales, a favorecer el uso de la energía eléctrica producida por fuentes renovables con respecto a la producida usando combustibles fósiles, con el fin de limitar la producción y la emisión a la atmósfera de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero y, por lo tanto, limitar el calentamiento global.

Se conocen ejemplos de plantas para el suministro eléctrico a partir de los documentos US 2004/075343 y WO 01/65186.

El objetivo principal de la presente invención es proporcionar un dispositivo de calentamiento y una planta para el suministro eléctrico a baja potencia, preferentemente monofásico, a edificios residenciales y no residenciales que permita reducir considerablemente el consumo de combustibles fósiles.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar una planta que permita reducir el consumo de energía eléctrica por parte de todos los dispositivos y aparatos en construcciones residenciales y no residenciales, de tal manera que pueda cubrirse la necesidad de energía eléctrica mediante el uso de fuentes de energía renovables, tanto de producción propia como compradas.

Divulgación de la invención Otras características y ventajas de la invención se manifestarán mejor a partir de la siguiente descripción detallada, con referencia a la figura adjunta del dibujo, proporcionada simplemente a modo de ejemplo no limitante, que es una representación esquemática de la planta de la presente invención.

La planta de la presente invención comprende una fuente 2 de alimentación eléctrica, preferentemente a baja potencia y monofásica o trifásica. La fuente 2 de alimentación eléctrica puede estar compuesta, por ejemplo, por: la red de energía eléctrica urbana; plantas de energía eléctrica compuestas por fuentes renovables independientes; plantas de energía eléctrica que usan fuentes renovables conectadas a la red; una combinación de las soluciones enumeradas anteriormente.

En la realización preferida de la planta, puede realizarse tanto la conexión a la red eléctrica por medio de un contador bidireccional, de tipo conocido, que permite tanto la obtención como la entrega de energía eléctrica de producción propia a la red, como se muestra por ejemplo por la norma italiana relativa al “intercambio”, como el consumo directo de energía eléctrica producida por plantas independientes antes de que se envíe a la red.

La planta comprende, además, una pluralidad de conexiones 3 eléctricas, alimentadas por la fuente 2 por medio de un circuito de alimentación, que están predispuestas para permitir la conexión a la fuente 2 y la alimentación de aparatos 4 eléctricos de diversos tipos.

La planta comprende un dispositivo 5 de control, por ejemplo un procesador electrónico tal como un ordenador, que está predispuesto para medir de manera continua la absorción total de potencia eléctrica por parte de los aparatos eléctricos, con el fin de comparar la absorción total medida usando un valor máximo predeterminado de potencia eléctrica disponible. Como se describirá más claramente a continuación en el presente documento, el dispositivo 5 de control está predispuesto automáticamente para adoptar algunos procedimientos de control programados.

El valor máximo de potencia predeterminado está prescrito por el suministro por parte del distribuidor de potencia eléctrica. En Italia, por ejemplo, el valor máximo de potencia eléctrica disponible para una vivienda se subdivide en niveles de 3 kW, 4, 5 kW, 6 kW hasta 10 kW en monofásico con una tensión de suministro a 220 V. Para potencias superiores el suministro trifásico es 380 V.

Con la invención, aunque todos los aparatos se alimentan con energía eléctrica, se garantiza el funcionamiento de todos los aparatos, con una caída en el consumo, con un suministro en monofásico de hasta 10 kW para construcciones residenciales de un tipo convencional (hasta aproximadamente 150 metros cuadrados de superficie) . Los edificios que tienen una potencia trifásica por encima de 10 kW también se alimentan con niveles de suministro considerablemente más bajos de lo que es normalmente necesario.

El dispositivo 5 de control está predispuesto, además, para bloquear o limitar el suministro de potencia eléctrica a ciertas conexiones 3 eléctricas si la absorción total de potencia eléctrica medida supera el valor máximo predeterminado. Esta función se realiza mediante el dispositivo 5 de control por medio de un primer algoritmo de funcionamiento principal, que comprende: asignar a las conexiones 3 eléctricas índices de importancia predeterminados que definen en conjunto una escala de importancia de las conexiones 3 eléctricas; si la absorción total de potencia eléctrica supera el valor máximo predeterminado, el primer algoritmo de funcionamiento bloquea o limita el suministro de potencia eléctrica a una conexión 3 eléctrica en base a su índice de importancia, es decir, bloqueando o limitando el suministro de potencia eléctrica, empezando por las conexiones eléctricas menos importantes y continuando por las que tienen mayor importancia hasta que la absorción total de potencia vuelve a estar por debajo de la cantidad máxima predeterminada.

En una realización preferida de la planta, el algoritmo de funcionamiento incluye al menos tres índices de importancia para las conexiones eléctricas. Un primer índice de importancia se corresponde con un suministro constante e incondicional de potencia eléctrica. Este primer índice de importancia puede asignarse a las conexiones destinadas... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo de calentamiento de producción de agua caliente limpia, que comprende: un calentador (7) eléctrico instantáneo, que está predispuesto para calentar un flujo de agua que fluye a través del mismo a una primera temperatura; una caldera (8) provista de un calentador eléctrico que está predispuesto para calentar una cantidad determinada de agua a una segunda temperatura que es mayor que la primera temperatura; un mezclador (9) , predispuesto para recibir en la entrada un flujo de agua procedente de la caldera (8) y un flujo de agua procedente del calentador (7) eléctrico y para producir en la salida una mezcla entre los dos flujos; un dispositivo (5) de control que está predispuesto para controlar el calentador (7) eléctrico, el calentador de la caldera (8) y el mezclador (9) .

El dispositivo de la reivindicación 1, que comprende: un primer termómetro (10) , predispuesto para medir una temperatura del flujo de agua en la salida del mezclador (9) ; un flujómetro (11) , predispuesto para detectar una presencia de un flujo de agua en la salida del mezclador (9) ; conectándose el primer termómetro (10) y el flujómetro (11) al dispositivo (5) de control.

3. El dispositivo de la reivindicación 2, en el que el dispositivo (5) de control está predispuesto para ordenar un encendido del calentador (7) eléctrico instantáneo y el calentador de la caldera (8) y también está predispuesto para regular el mezclador (9) con el fin de variar un flujo de agua extraído de la caldera (8) y mezclarlo con el flujo de agua procedente del calentador (7) eléctrico instantáneo.

4. El dispositivo de la reivindicación 3, en el que el dispositivo (5) de control controla el calentador (7) eléctrico, el calentador de la caldera (8) y el mezclador (9) por medio de un algoritmo de funcionamiento en base al cual, en una presencia de un flujo de agua detectado por el flujómetro (11) , se ordena encender el calentador (7) eléctrico y:

si una temperatura medida por el primer termómetro (10) es menor que una temperatura requerida, el mezclador

(9) se regula con el fin de aumentar el flujo extraído de la caldera (8) ; si la temperatura medida por el primer termómetro (10) es mayor que o igual a la temperatura requerida, el mezclador (9) se regula con el fin de reducir o detener el flujo de agua extraído de la caldera (8) .

5. El dispositivo de la reivindicación 4, en el que el calentador (7) eléctrico instantáneo y el calentador de la caldera (8) están predispuestos para alimentarse a una baja potencia, preferentemente en monofásico.

6. Una planta para suministrar alimentación eléctrica a un edificio, que comprende:

una fuente (2) de alimentación eléctrica; una pluralidad de conexiones (3) eléctricas, alimentadas por la fuente (2) por medio de un circuito de alimentación, predispuestas para permitir la conexión a la fuente (2) y alimentar los aparatos (3) eléctricos; un dispositivo (5) de control predispuesto para medir de manera continua la absorción total de potencia eléctrica por los aparatos eléctricos; comparar la absorción total medida con un valor máximo predeterminado de la potencia eléctrica disponible; bloquear o limitar la distribución de potencia eléctrica a determinadas conexiones (3) eléctricas si la absorción total de potencia eléctrica medida supera el valor máximo predeterminado; siendo el dispositivo (5) de control operativo por medio de un primer algoritmo de funcionamiento principal que: asigna determinados índices de importancia a las conexiones (3) eléctricas que definen en conjunto una escala de importancia de las conexiones (3) eléctricas; bloquea o limita la distribución de potencia eléctrica a una conexión (3) eléctrica en base al índice de importancia de la misma; incluyendo el algoritmo de funcionamiento principal al menos: un primer índice de importancia, al que corresponde una distribución constante e incondicional de potencia eléctrica; un segundo índice de importancia, al que corresponde una distribución de potencia eléctrica que está subordinada a una comparación entre la potencia eléctrica absorbida por el aparato eléctrico en su encendido y la potencia eléctrica disponible al alcanzar el valor máximo predeterminado, no pudiendo, si se autoriza, bloquearse o limitarse la distribución de potencia eléctrica a partir de entonces; un tercer índice de importancia, al que corresponde una distribución de potencia eléctrica controlada de manera continua, que puede limitarse o bloquearse si la absorción total de potencia eléctrica supera el valor máximo predeterminado; caracterizada porque la planta comprende un dispositivo de calentamiento para agua de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

7. La planta de la reivindicación 6, en la que el algoritmo realizado por el dispositivo (5) de control para controlar el dispositivo de calentamiento está integrado en el primer algoritmo realizado por el dispositivo (5) de control a través de la atribución del segundo índice de importancia al calentador (7) eléctrico y del tercer índice de importancia al calentador de la caldera (8) .

8. La planta de una de las reivindicaciones 2 a 7, que comprende una pluralidad de elementos (12) de calentamiento eléctricos, predispuestos para localizarse en diversas zonas o estancias de un edificio, cada uno de los cuales se conecta a una conexión (3) eléctrica y se controla mediante el dispositivo (5) de control por medio del primer algoritmo de funcionamiento en el que el tercer índice de importancia se atribuye a los elementos (12) de calentamiento eléctrico.

9. La planta de la reivindicación 8, en la que, si la potencia disponible al alcanzar el valor máximo predeterminado no

es suficiente para alimentar simultáneamente todos los elementos de calentamiento eléctricos, el dispositivo (5) de control ordena un apagado temporal de, al menos, un elemento (12) de calentamiento eléctrico en un ciclo temporalizado predeterminado con el fin de limitar la potencia eléctrica total absorbida por los elementos (12) de calentamiento eléctricos a un valor que sea menor que o igual a la potencia disponible al alcanzar el valor máximo predeterminado.

10. La planta de una de las reivindicaciones anteriores, que comprende al menos una batería (13) recargable de energía eléctrica que se alimenta constantemente por la fuente (2) de alimentación eléctrica y que, a su vez, alimenta una pluralidad de aparatos (14) eléctricos de baja potencia, en la que el primer nivel de importancia se atribuye a la batería (13) recargable.

11. La planta de la reivindicación 10, que comprende una pluralidad de fuentes (14) de luz para la iluminación integral del edificio, que se alimentan por la batería (13) recargable con corriente continua a 12 V o 24 V.

12. La planta de la reivindicación 11, en la que las fuentes (14) de luz son LED.

13. La planta de la reivindicación 12, en la que la batería (13) recargable es de una dimensión tal que permite

garantizar la alimentación de las fuentes (14) de luz durante al menos 12 horas en un caso de falta de alimentación 15 por la fuente (2) de alimentación eléctrica.

14. La planta de una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una pluralidad de controladores (15) domóticos, cada uno de los cuales se interpone entre al menos una conexión (3) eléctrica y la fuente (2) de alimentación eléctrica, controlándose la pluralidad de controladores (15) domóticos mediante el dispositivo (5) de control que, a través de la pluralidad de controladores (15) domóticos, controla la distribución de potencia eléctrica a las conexiones (3) eléctricas.

15. La planta de la reivindicación 12, en la que los controladores (15) domóticos se alimentan por la batería (13) recargable.

16. La planta de una de las reivindicaciones anteriores, en la que la fuente (2) de alimentación eléctrica comprende un dispositivo para la producción de energía eléctrica a partir de fuentes renovables.

17. La planta de una de las reivindicaciones anteriores, en la que la fuente (2) de alimentación eléctrica está predispuesta para alimentarse a una baja potencia, preferentemente en monofásico.

18. La planta de una de las reivindicaciones anteriores, que comprende un dispositivo de bomba de calor para calentar, enfriar y/o producir agua caliente limpia.