ES2261946T3 - Calentador de agua a gas. - Google Patents

Abstract

Un calentador de agua a gas consistente en un depósito (1)de doble pared, dentro del cual se ha dispuesto un quemador (2) y un depósito (3) para el agua a calentar, la mencionada doble pared define un espacio interior (5) que contiene un sistema termoaislante, caracterizado porqué el mencionado sistema termoaislante presenta, como mínimo en una parte (5¿) del mencionado espacio interior, contiguo al mencionado quemador, una capa interior (6) de lana de roca o de lana de vidrio y una capa exterior (7) formada por, como mínimo un panel de vacío que se compone de una envoltura que contiene un polvo de material inerte con un tamaño de partícula promedio inferior a 100 nanómetros.

Description

Calentador de agua a gas.

El presente invento se refiere a un calentador de agua a gas, concretamente a un calentador de agua a gas provisto de un sistema termoaislante dispuesto alrededor de la zona del quemador para evitar pérdidas de calor.

Sabido es que los calentadores de agua, comúnmente denominados "calentadores" pueden alimentarse con gas o bien eléctricamente. Los calentadores de agua alimentados a gas del tipo acumulador constan generalmente de un contenedor cilíndrico o en forma de paralelepípedo en donde se colocan el quemador a gas y un depósito para contener el agua a calentar. Por lo general, el quemador ocupa la parte inferior del contener y se encuentra conectado por su parte superior con un intercambiador térmico situado transversalmente con respecto al mencionado depósito para de este modo calentar el agua contenida en él.

El mencionado contenedor se construye generalmente con una doble pared en cuyo espacio interior se dispone un material aislante, necesario para evitar las pérdidas de calor que obviamente harían descender el rendimiento energético del calentador de agua. Concretamente, en la parte del espacio intermedio contiguo al depósito se inserta por lo general, un aislante polimérico, por ejemplo una espuma de poliuretano, mientras que en la parte contigua al quemador, se emplea lana de vidrio o de roca como material aislante (este tipo de calentador de agua fue descrito en el documento US 5421475).

Sin embargo, el tipo de aislamiento utilizado presenta el inconveniente de que para garantizar una buena estanqueidad térmica en la zona del quemador, donde se llega a una temperatura muy elevada (incluso con posibilidad de alcanzar hasta 250-300ºC), es necesario emplear una capa muy gruesa de lana de roca, aumentando por esta razón el volumen de espacio ocupado por el calentador de agua o bien disminuir su capacidad.

El objeto del presente invento consiste desde luego en proporcionar un calentador de agua provisto de un sistema termoaislante capaz de evitar eficazmente la pérdida de calor, sin incrementar el volumen del aislante con respecto al sistema utilizado hasta ahora. Tal objeto se consigue con un calentador de agua cuyas principales características se especifican en la primera reivindicación en tanto que las demás características se detallan en las reivindicaciones secundarias.

Se ha comprobado, que según propone el presente invento, aplicando un sistema de dos capas termoaislantes como mínimo en la parte del espacio intermedio contiguo al quemador de un calentador de agua, existe la posibilidad de mejorar el aislamiento del mismo calentador de agua, consiguiendo de este modo un ahorro energético aproximado del 10%.

Concretamente, mejor rendimiento energético del calentador de agua se consigue cuando la mencionada capa interior a base de lana de roca o de vidrio, ocupa aproximadamente del 70 al 80% del volumen disponible para el sistema termoaislante, en tanto que el volumen restante es ocupado por el mencionado panel de vacío.

Las ventajas y las características del calentador de agua según el presente invento, serán evidentes para aquellos expertos en la técnica, partiendo de la siguiente descripción detallada de una de las formas de ejecución del mismo, haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en donde:

- la figura 1 muestra una vista en corte longitudinal de un calentador de agua según esta forma de ejecución; y

- la figura 2 muestra una vista en sección transversal del calentador de agua por la línea I-I' de la figura 1.

Haciendo referencia a la figura 1, puede verse como el calentador de agua a gas según el presente invento, se compone como es conocido, de un contenedor 1 de doble pared, de forma cilíndrica, dentro del cual se ha situado un quemador 2 y encima de este un depósito 3 para contener el agua a calentar. El quemador 2 está conectado por su parte superior con un intercambiador térmico 4 dispuesto transversalmente respecto al mencionado depósito 3, calentando de este modo el agua contenida en el mismo. La doble pared define un espacio intermedio 5, cuya parte inferior 5' es contigua a la zona ocupada por el quemador, mientras que su parte superior 5'' es contigua a la zona del depósito; la línea de trazos del dibujo, represente la separación entre las dos partes 5' y 5''.

La figura 2 representa una sección transversal del calentador de agua, perpendicular al eje del mismo, efectuada a la altura de la parte 5'. Según puede verse en la figura 2, en la zona baja del espacio intermedio, se inserta un sistema termoaislante compuesto como mínimo por dos diferentes capas, es decir, una capa interior 6, más próxima al quemador 2, formada por lana de roca o lana de vidrio, y una capa más exterior 7 formada como mínimo por un panel termoaislante al vacío.

El panel, a base de materiales plásticos, no debería situarse en contacto directo con la pared que le separa del quemador, puesto que ésta alcanza temperatura superiores a los 250ºC. La capa 6 sin embargo, posee propiedades aislantes térmicas, de modo que la superficie de esta capa opuesta a la que está en contacto con el quemador, se halla a una temperatura más baja, que puede ser soportada por el mencionado panel. Por su parte, el panel envuelto alrededor de la capa 6 presenta unas propiedades aislantes térmicas superiores a las que tendría un panel del mismo espesor con capas de lana de vidrio o de lana de roca. Al envolver el panel alrededor de la capa 6, se consigue un efecto sinergético con la capa interior protegiendo el panel contra el deterioro térmico y el propio panel, incrementando considerablemente el aislamiento térmico del sistema con un mismo espesor total.

El sistema termoaislante de dos capas, podría aplicarse, así mismo, en la parte 5'' del espacio intermedio, sin embargo, dado que las temperaturas en esta zona son inferiores y no precisan de un aislamiento de muy elevada eficacia, es preferible (incluso por razones económicas) rellenar esta parte 5'' con cualquier material termoaislante conocido, como por ejemplo un material polimérico espumado. La separación entre las partes 5' y 5'' del espacio intermedio, puede ser sólo geométrica, o bien facilitarse por un elemento de separación.

Como se sabe, un panel termoaislante al vacío se compone de una envoltura dentro de la cual se dispone un material de relleno bajo condiciones de vacío. La envoltura tiene la función de evitar (o reducir tanto como sea posible) la penetración de gases atmosféricos dentro del panel así como la de mantener un nivel de vacío, compatible con el nivel termoaislante requerido por la aplicación a la que vaya destinado, confeccionándose con láminas denominadas "barrera" caracterizadas por una permeabilidad a los gases que debe ser lo más baja posible. El material de relleno tiene como principal función la de separar entre sí las dos caras opuestas de la envoltura, al generarse el vacío en el panel, y debe presentar una estructura interna porosa o discontinua de forma que los intersticios o poros de la misma puedan ser evacuados para permitirle llevar a efecto sus funciones
termoaislante.

El panel de vacío empleado en el calentador de agua según el presente invento, se compone de una material de relleno, un polvo de material inerte que presenta un tamaño promedio de partícula inferior a 100 nanómetros y preferentemente comprendido entre 2 y 20 nanómetros. Como es sabido, las características termoaislantes de este tipo de paneles, varía solo ligeramente en función de su presión interior, que puede alcanzar algunas décimas de milibar sin comprometer tales propiedades. Por este motivo, la envoltura de estos paneles podría confeccionarse de forma muy ventajosa empleando material plástico, por ejemplo poliolefínico, a ser posible metalizado.

Según una forma de ejecución preferente de este invento, el polvo de material inerte mencionado, es sílice, preferentemente mezclado con fibras minerales, tales como las fibras de vidrio, de forma que pueda ser fácilmente comprimido, para moldear tabletas con un espesor de algunos milímetros, que puedan ser dobladas de forma relativamente fácil.

La sílice empleada para el invento, puede ser por ejemplo sílice precipitada, manufacturada por ejemplo por la compañía alemana Degussa GmbH. Preferentemente se emplea sílice pirogénica, una forma de sílice obtenida por combustión del Cl_{4}Si con oxígeno en una cámara al efecto, producida y distribuida por ejemplo por la compañía americana CABOT Corp. bajo el nombre comercial Nanogel® o por la compañía alemana Wackert GMBH.

Existe la posibilidad de introducir cambios y/o ampliaciones por parte de expertos en la técnica en cuanto a la forma de ejecución del invento, aquí descrito e ilustrado, sin alejarse del ámbito del presente invento.

Claims (9)

1. Un calentador de agua a gas consistente en un depósito (1)de doble pared, dentro del cual se ha dispuesto un quemador (2) y un depósito (3) para el agua a calentar, la mencionada doble pared define un espacio interior (5) que contiene un sistema termoaislante, caracterizado porque el mencionado sistema termoaislante presenta, como mínimo en una parte (5') del mencionado espacio interior, contiguo al mencionado quemador, una capa interior (6) de lana de roca o de lana de vidrio y una capa exterior (7) formada por, como mínimo un panel de vacío que se compone de una envoltura que contiene un polvo de material inerte con un tamaño de partícula promedio inferior a 100 nanómetros.

2. Un calentador de agua según la reivindicación 1, caracterizado porque en el sistema termoaislante el porcentaje volumétrico de la mencionada capa interior (6), está comprendido entre el 70-80% del volumen total.

3. Un calentador de agua según la reivindicación 1 y 2, caracterizado porque el sistema termoaislante consta de una capa interior de lana de roca o lana de vidrio y como mínimo de un panel de vacío, que ocupa solo la porción (5') del espacio intermedio contiguo al quemador (2).

4. Un calentador de agua según la reivindicación 3, caracterizado porque la parte (5'') del espacio intermedio contiguo al mencionado depósito (3) se ha rellenado con un material polimérico espumado.

5. Un calentador de agua según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el polvo de material inerte, presenta partículas con un tamaño promedio del orden entre 2 a 20 nanómetros.

6. Un calentador de agua según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque la mencionada envoltura se ha confeccionado con un material plástico a ser posible metalizado.

7. Un calentador de agua según una de las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el material en polvo inerte se mezcla con fibras minerales.

8. Un calentador de agua según la reivindicación 7, caracterizado porque las mencionadas fibras minerales son fibras de vidrio.

9. Un calentador de agua según una de las anteriormente reivindicaciones, caracterizado porque el material inerte es sílice pirogénica.