ES2345372T3 - Dispositivo de intercambio de calor entre unos fluidos que pertenecen a dos circuitos. - Google Patents

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Abstract

Instalación que comprende un dispositivo de intercambio de calor (1), un primer circuito en el que circula un fluido caloportador que alimenta unos emisores (14, 26) y un segundo circuito que comprende un compresor y un órgano de expansión, en el que circula un fluido frigorígeno sometido a unos cambios de estado, comprendiendo el dispositivo un intercambiador de tubos coaxiales (3) que comprende un tubo interno (4) y un tubo externo (5), circulando el fluido caloportador en el tubo interno (4), y circulando el fluido frigorígeno en el tubo externo (5), caracterizada porque el dispositivo comprende un depósito (2), que recibe el fluido caloportador y equipado con una entrada de fluido caloportador (6) dispuesta en la parte inferior del depósito (2) y con una salida de fluido caloportador (7) dispuesta en la parte superior, estando el intercambiador de tubos coaxiales (3) dispuesto en el interior del depósito (2) y sumergido en el fluido caloportador, estando el tubo interno (4) conectado a la entrada de fluido caloportador (6) por un primer extremo y desembocando en el depósito (2) por un segundo extremo.

Description

Dispositivo de intercambio de calor entre unos fluidos que pertenecen a dos circuitos.
La presente invención se refiere a un dispositivo de intercambio de calor entre unos fluidos que pertenecen a dos circuitos.
Estos dispositivos comprenden generalmente un primer circuito en el que circula un fluido caloportador destinado a alimentar unos emisores y un segundo circuito en el que circula un fluido frigorígeno sometido a unos cambios de estado.
Los emisores pueden ser en particular unos suelos calefactores, unos radiadores de baja temperatura o unos ventilo-convectores.
Estos dispositivos están destinados en particular a equipar unas instalaciones de calentamiento, eventualmente reversibles, de tipo bomba de calor formando unos condensadores, o unos evaporadores.
La técnica tiene en cuenta cuatro categorías de condensadores que equipan las bombas de calor en las que el fluido frigorígeno intercambia calor con agua o con agua asociada a un anticongelante.
La primera categoría está constituida por los condensadores de serpentín. En estos dispositivos, un serpentín arrollado en espiral está alojado en un depósito. Los condensadores de serpentín se clasifican en dos sub-conjuntos según que el fluido frigorígeno circule en el depósito o en el interior del serpentín.
La segunda categoría se refiere a los condensadores de placas soldadas. Estos condensadores se componen de varias placas de acero inoxidable. Las placas forman unos espacios separados entre sí, en los que fluye separadamente el fluido frigorígeno destinado a condensarse y el agua a calentar, asociada o no a un anticongelante. Las placas son conductoras y favorecen el intercambio de calor.
La tercera categoría está compuesta por los condensadores multitubulares. Un gran número de tubos están colocados en el interior de una virola. En estos tubos circula el agua a calentar, asociada o no a un anticongelante. La condensación del fluido frigorígeno se efectúa en la virola, sobre la superficie externa de los tubos de agua. En cada extremo de la virola se encuentran unas cajas de agua que distribuyen el agua en serie y en paralelo en los diversos tubos.
Por último, la cuarta categoría se refiere a los condensadores de tubos coaxiales, denominados asimismo más sucintamente condensadores coaxiales. Se componen de dos tubos coaxiales, respectivamente un tubo interno y un tubo externo, arrollados juntos en espiral. En el tubo interno circula el agua, asociada o no a un anticongelante, circulando el fluido frigorígeno en el tubo externo. La pared del tubo interno puede estar equipada con aletas, por el lado fluido frigorígeno, para favorecer el intercambio térmico con el agua a calentar.
Estas cuatro categorías de condensadores pueden desempeñar asimismo la función de evaporador cuando las bombas de calor que equipan se utilizan en modo enfriamiento.
Sea cual sea el condensador, el agua de calentamiento asociada o no a un anticongelante, está confinada en unos tubos a lo largo del circuito de calentamiento. Se produce entonces un fenómeno de enlodado difícil de resolver puesto que generalmente la limpieza de los condensadores citados anteriormente no es fácil.
En lo que se refiere a los intercambiadores de placas, las pérdidas de carga por el lado agua son importantes y necesitan la presencia de bombas de circulación potentes. La resistencia al hielo es además muy baja.
En el caso de los intercambiadores de placas o de los intercambiadores coaxiales, el fluido frigorígeno transfiere eficazmente su energía de condensación, de desobrecalentamiento y de sub-enfriamiento, con agua o con agua asociada al anticongelante. Sin embargo, los volúmenes de agua contenidos en este tipo de intercambiadores son bajos. Por consiguiente, los condensadores de placas o coaxiales tienen muy poca inercia térmica, lo cual puede resultar problemático, en particular durante los ciclos de desescarchado.
Por último, en el caso de los condensadores coaxiales, la superficie de intercambio entre el fluido frigorígeno y el agua, asociada o no a un anticongelante, se limita a la superficie de la pared del tubo interno, lo cual reduce el rendimiento del dispositivo.
La invención prevé remediar estos inconvenientes proponiendo un dispositivo de intercambio de calor que reduzca los fenómenos de enlodado, que resista a la congelación, adaptado a los ciclos de desescarchado, y que presente un rendimiento elevado.
Con este fin, la invención se refiere a una instalación según la reivindicación 1.
\newpage
Los intercambios de calor se producen entonces, ya no sólo a nivel de la pared del tubo interno del intercambiador coaxial, sino también por medio de la pared del tubo externo de éste. El rendimiento mejora por lo tanto en gran medida.
Además, el agua que circula en el intercambiador coaxial ya no está confinada en unos tubos, sino que desemboca en un depósito fácil de limpiar, lo cual permite evitar los fenómenos de enlodado.
Este depósito constituye asimismo una zona tampón que presenta un volumen de agua importante y, por consiguiente, una inercia incrementada que permite en particular adaptarse a los ciclos de desescarchado.
Ventajosamente, el tubo interno desemboca a nivel de una zona media del depósito.
Preferentemente, el dispositivo de intercambio de calor comprende
una primera y una segunda entradas de fluido caloportador, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte media del depósito, una primera y una segunda salidas de fluido caloportador, dispuestas respectivamente en la parte media y en la parte superior del depósito,
un primer y un segundo intercambiadores de tubos coaxiales, dispuestos en el interior del depósito y destinados a ser sumergidos en el fluido caloportador, que presentan cada uno un tubo interno y un tubo externo,
estando el tubo interno del primer intercambiador de tubos coaxiales conectado, por un extremo, a la primera entrada de fluido caloportador y desembocando, por el otro extremo, en la zona media del depósito,
estando el tubo interno del segundo intercambiador de tubos coaxiales conectado, por un extremo, a la segunda entrada de fluido caloportador y desembocando, por el otro extremo, en la zona superior del depósito,
estando el tubo externo del primer intercambiador conectado, a nivel de su extremo superior, al extremo inferior del tubo externo del segundo intercambiador, de manera que define un tubo único de circulación destinado al paso del fluido frigorígeno.
El dispositivo de calor puede estar conectado así a dos emisores distintos, estando cada emisor conectado a un intercambiador de tubos coaxiales.
Más particularmente, las segundas entrada y salida, dispuestas en la parte superior del depósito, están destinadas a ser conectadas a un emisor que funciona con agua a alta temperatura.
Las primeras entrada y salida, dispuestas en la parte inferior del depósito, están destinadas a ser conectadas a un emisor que funciona con agua a temperatura menos elevada.
Se puede así, por ejemplo, producir agua caliente sanitaria, que necesita una temperatura importante, conectando al mismo tiempo una red de calentamiento, que funciona con una temperatura más baja.
Se debe observar que los intercambiadores actuales que aseguran la producción del agua caliente sanitaria no permiten el calentamiento simultáneo de la habitación y del agua sanitaria.
Según una variante de realización de la invención, el dispositivo de intercambio de calor comprende
una primera y una segunda entradas de fluido, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte media del depósito, una primera y una segunda salidas de fluido, dispuestas respectivamente en la parte media y en la parte superior del depósito,
estando el tubo interno del intercambiador de tubos coaxiales conectado, por un extremo, a la primera entrada de fluido caloportador y desembocando, por el otro extremo, en la zona media del depósito,
un serpentín que comprende un extremo conectado al tubo externo del intercambiador de tubos coaxiales de manera que define un tubo único de circulación destinado a ser conectado a un circuito de fluido frigorígeno.
Según una característica de la invención, el extremo desembocante de cada tubo interno está equipado con un rompechorros.
Los rompechorros permiten limitar la agitación y conservar así la estratificación natural de las capas de temperatura del fluido caloportador contenido en el depósito. El fluido caliente se recoge así en la parte superior del depósito mientras que el fluido de temperatura más baja se recoge en la parte media.
Preferentemente, el depósito comprende por lo menos una resistencia eléctrica que constituye un calentamiento de apoyo.
Ventajosamente, la resistencia está posicionada por encima del intercambiador de tubos coaxiales conectado en la parte inferior del depósito.
Esta característica prevé privilegiar el calentamiento del fluido caloportador en la parte superior del depósito.
En este caso, será posible reducir la temperatura del fluido sólo en la parte inferior del depósito manteniendo al mismo tiempo el fluido caloportador contenido en la parte superior a una temperatura suficiente.
Esto aporta una ventaja evidente en el caso en el que el dispositivo puede estar conectado a dos emisores, respectivamente en la parte inferior y en la parte superior del depósito, cuyas temperaturas deben poder ser ajustadas independientemente entre sí.
Según una característica de la invención, el dispositivo comprende por lo menos una vesícula de expansión dispuesta en el interior del depósito.
La vesícula de expansión permite mantener en presión el fluido caloportador contenido en el depósito.
Permite además compensar los fenómenos de dilataciones del fluido caloportador.
Esta vesícula favorece la resistencia al hielo del depósito y de los elementos que lo componen, en particular en caso de parada del dispositivo, cuando por ejemplo el depósito está dispuesto en el exterior de un edificio.
Ventajosamente, la instalación comprende un dispositivo en el que las segundas entrada y salida de fluido están conectadas a un preparador de agua caliente sanitaria.
Las segundas entrada y salida de fluido forman la parte superior del depósito y permiten, por consiguiente, alimentar el preparador de agua caliente sanitaria con agua a alta temperatura.
Ventajosamente, por lo menos una entrada y por lo menos una salida de fluido caloportador están conectadas a una red de calentamiento.
Preferentemente, la instalación comprende
un bucle de circulación que conecta la salida superior y la entrada inferior de fluido caloportador, equipada con medios de circulación del fluido caloportador, por ejemplo una bomba,
una entrada y una salida adicionales, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte superior del depósito, conectadas a un emisor.
La adición de un bucle de circulación permite favorecer los intercambios térmicos entre el fluido caloportador y el fluido frigorígeno puesto que el agua extraída en la parte superior se reintroduce en el intercambiador de tubo coaxial.
Según una característica de la invención, la instalación comprende un primer conducto conectado al extremo superior del tubo externo del segundo intercambiador de tubos coaxiales o al extremo superior del serpentín, y un segundo conducto conectado al extremo inferior de éste, estando los primer y segundo conductos conectados entre sí en un punto de conexión y que comprenden respectivamente un primer y un segundo medios de interrupción del flujo, por ejemplo una válvula anti-retorno o una válvula de aislamiento.
Esta característica de la invención se refiere más específicamente a las formas de realización en las que el dispositivo de intercambio de calor comprende un intercambiador inferior, a saber, un intercambiador de tubos coaxiales, y un intercambiador superior, a saber un intercambiador de tubos coaxiales o un serpentín.
Esta característica permite poder cortocircuitar el intercambiador superior en función del sentido de circulación del fluido frigorígeno.
Ventajosamente, el primer medio de interrupción del flujo es una válvula anti-retorno apropiada para impedir la circulación del fluido frigorígeno del segundo intercambiador de tubos coaxiales o del serpentín hacia el punto de conexión, siendo el segundo medio de interrupción del flujo una válvula anti-retorno apropiada para impedir la circulación del fluido frigorígeno desde el punto de conexión hacia el primer intercambiador de tubos coaxiales.
Según una característica de la invención, la instalación comprende un tercer conducto conectado al extremo superior del tubo externo del primer intercambiador coaxial y un cuarto conducto conectado al extremo inferior de éste, estando el tercer y el cuarto conductos conectados entre sí en un punto de conexión y que comprenden respectivamente un tercer y un cuarto medios de interrupción del fluido, por ejemplo una válvula de aislamiento.
De todas maneras, la invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la descripción siguiente haciendo referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos que representan, a título de ejemplos no limitativos, varias formas de realización de este dispositivo de intercambio de calor.
La figura 1 representa una primera forma de realización del dispositivo de intercambio de calor y de la instalación según la invención.
Las figuras 2 a 7 son unas vistas que corresponden a la figura 1, que representan cada una, una forma de realización diferente de la invención.
La figura 1 describe una instalación según la invención que comprende un dispositivo de intercambio de calor 1 entre unos fluidos que pertenecen a dos circuitos, respectivamente un primer circuito en el que circula un fluido caloportador destinado a alimentar unos emisores y un segundo circuito en el que circula un fluido frigorígeno sometido a unos cambios de estado.
El fluido caloportador es preferentemente agua, asociada o no a un anticongelante.
El dispositivo de intercambio de calor comprende un depósito 2 de capacidad comprendida entre 30 y 50 litros, en cuyo interior está dispuesto un intercambiador 3 de tubos coaxiales que comprende un tubo interno 4 y un tubo externo 5.
El depósito está equipado con una entrada 6 de fluido caloportador dispuesta en la parte inferior del depósito 2 y con una salida 7 de fluido caloportador dispuesta en la parte superior.
El intercambiador de tubos coaxiales 3 presenta la forma de una hélice, siendo los tubos 4, 5 de forma sustancialmente cilíndrica.
Los tubos interno 4 y externo 5 comprenden unos diámetros externos comprendidos respectivamente entre 12 y 28 mm, y entre 25 y 54 mm.
Tal como se describirá a continuación, el tubo interno 4 está destinado al paso del fluido caloportador, estando el tubo externo 5 destinado al paso del fluido frigorígeno.
El tubo interno 4 está conectado a la entrada de fluido caloportador 6 a nivel de su extremo inferior y desemboca en el depósito 2 a nivel de su extremo superior, estando este último equipado con un rompechorros 8 girado hacia abajo.
El tubo externo 5 está conectado a una entrada 9 de gas frigorígeno a nivel de su extremo superior y a una salida 10 de gas frigorígeno a nivel de su extremo inferior.
La entrada 9 y la salida 10 de gas frigorígeno están dispuestas respectivamente en la parte media y en la parte inferior del depósito 2 y están conectadas a su vez a un circuito clásico de circulación de gas frigorígeno, que comprende en particular un compresor y un órgano de expansión (no representados).
En lo que se refiere a los términos entrada y salida de gas frigorígeno, éstos se utilizan con fines de comprensión y hacen referencia al caso en el que el dispositivo de intercambio de calor 1 funcione en modo condensador. Evidentemente, en funcionamiento reversible, es decir, en modo evaporador, los términos citados anteriormente no se deben entender como una indicación del sentido de circulación del fluido frigorígeno.
El depósito 2 comprende además una resistencia eléctrica 11 que constituye un calentamiento de apoyo, dispuesta por encima del intercambiador coaxial 3. Esta resistencia 11 permite paliar las insuficiencias del dispositivo cuando las necesidades de calor se vuelven demasiado importantes.
El depósito 2 comprende además un grifo de vaciado 12 dispuesto en la parte inferior y una válvula de purga de aire 13, dispuesta en la parte superior.
Las entrada 6 y salida 7 de fluido caloportador están conectadas a una red de calentamiento 14 regulada por una válvula de tres vías 15. Ésta comprende, de manera habitual, dos entradas 16, 17 y una salida 18.
Una entrada 16 de la válvula de tres vías 15 está conectada a la salida 7 del fluido caloportador, estando la otra entrada 17 conectada a la entrada 6 de fluido caloportador por medio de una derivación 19. La salida 18 de la válvula de tres vías 15 está conectada a un extremo del circuito de calentamiento 14 por medio de una bomba de aspiración o de retroceso 20.
El funcionamiento de esta primera forma de realización de la instalación se describe a continuación.
Con el fin de detallar el funcionamiento de la instalación, es necesario diferenciar dos modos, a saber, el modo denominado "caliente" en el que la red de calentamiento 14 se utilizará por ejemplo con el fin de calentar una habitación y el modo denominado "frío" en el que la red de calentamiento 14 se utilizará con el fin de climatizar la habitación. De manera general, sea cual sea la forma de realización de la instalación según la invención, ésta es reversible y puede funcionar tanto en modo caliente como en modo frío.
En modo caliente, el gas frigorígeno circula en el tubo externo 5 del intercambiador coaxial 3, desde el extremo superior del intercambiador coaxial hacia su extremo inferior.
El fluido caloportador circula en el tubo interno 4 del intercambiador coaxial 3, a contracorriente con relación al sentido de circulación del fluido frigorígeno, es decir, desde el extremo inferior del intercambiador coaxial 3 hacia el extremo superior de éste. El fluido frigorígeno intercambia el calor con el fluido caloportador por medio de la pared del tubo interno 4.
El fluido caloportador fluye a continuación por el extremo superior desembocante del tubo interno 4, por medio del rompechorros 8, y alimenta el depósito 2.
El líquido caloportador contenido en el depósito 2 intercambia entonces nuevamente calor con el fluido frigorígeno, por medio de la pared del tubo externo 5.
El fluido caloportador caliente sube a continuación en dirección al extremo superior del depósito 2, debido a las diferencias de masa volúmica entre el fluido caloportador caliente y el fluido caloportador más frío.
El fluido caloportador caliente se trasvasa a continuación del depósito por la salida 7 de fluido caloportador con el fin de alimentar el circuito de calentamiento 14.
La temperatura de calentamiento se modifica regulando la proporción de fluido caliente que procede de la salida del depósito 7 y la del fluido frío que procede de la derivación 19.
En modo frío, el sentido de circulación del fluido frigorígeno se invierte, siendo entonces el fluido frigorígeno y el fluido caloportador co-corrientes.
Se desprende de la descripción anterior que el dispositivo de intercambio de calor según la invención optimiza la transferencia de calor entre el fluido frigorígeno y el fluido caloportador explotando no sólo la superficie de la pared que separa los dos fluidos en el intercambiador coaxial 3 sino también la superficie externa de este último.
Por otra parte, este dispositivo presenta, debido al volumen importante de fluido caloportador contenido en el depósito 2, una inercia térmica que evita en particular un enfriamiento importante del agua de calentamiento durante los ciclos de desescarchado.
Además, este dispositivo permite decantar los eventuales lodos contenidos en las redes de calentamiento y limita la obstrucción del intercambiador coaxial 3.
Por último, teniendo el agua en el depósito 2 muy poca velocidad, se favorece la purga del aire eventualmente contenido en el circuito.
La figura 2 representa una segunda forma de realización de la invención. Como algunas características son comunes a los diferentes modos de realización, los mismos elementos están designados por las mismas referencias.
En esta forma de realización, el depósito comprende
-
una primera 6 y una segunda 21 entradas de fluido caloportador, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte media del depósito 2,
-
una primera 7 y una segunda 22 salidas de fluido caloportador, dispuestas respectivamente en la parte media y en la parte superior del depósito 2,
-
un primer 3 y un segundo 23 intercambiadores de tubos coaxiales, dispuestos en el interior del depósito 2 y destinados a ser sumergidos en el fluido caloportador, que presentan cada uno un tubo interno 4, 24 y un tubo externo 5, 25.
El tubo interno 4 del primer intercambiador 3 de tubos coaxiales está conectado, por un extremo, a la primera entrada 6 de fluido caloportador y desemboca, por el otro extremo, en la zona media del depósito 2.
El tubo interno 24 del segundo intercambiador 23 de tubos coaxiales está conectado, por un extremo, a la segunda entrada 21 de fluido caloportador y desemboca, por el otro extremo, en la zona superior del depósito 2.
El tubo externo 5 del primer intercambiador 3 está conectado, a nivel de su extremo superior, al extremo inferior del tubo externo 25 del segundo intercambiador 23, de manera que define un tubo único de circulación destinado al paso del fluido frigorígeno.
Las entrada 9 y la salida 10 de gas frigorígeno están dispuestas respectivamente en la parte superior y en la parte inferior del depósito 2 y están conectadas respectivamente al extremo superior del tubo externo 25 del segundo intercambiador coaxial 23 y al extremo inferior del tubo externo 5 del primer intercambiador coaxial 3.
Las primeras entrada 6 y salida 7 de fluido caloportador están conectadas a una red de calentamiento 14 similar a la descrita en la primera forma de realización.
Las segundas entrada 21 y salida 22 de fluido caloportador están conectadas a un preparador de agua caliente sanitaria 26 por medio de una bomba 27.
El fluido frigorígeno alimenta así sucesivamente el tubo externo 25 del segundo intercambiador coaxial 23 y después el tubo externo 5 del primer intercambiador coaxial 3.
Esta segunda forma de realización permite producir eficazmente agua caliente sanitaria en la parte más caliente del depósito 2, es decir, en la parte superior, alimentando al mismo tiempo asimismo el circuito de calentamiento 14.
En periodo invernal, esta forma de realización asegura una producción de agua caliente sanitaria a 50ºC, incluso cuando la temperatura externa alcanza -22ºC, sin necesitar tampoco la parada de la circulación del agua del circuito de calentamiento.
En periodo estival, el dispositivo permite que el agua del circuito superior recupere el calor sensible de desobrecalentamiento del fluido frigorígeno. Así, cuando la temperatura externa es superior a 13ºC, la temperatura del agua situada en la parte superior del depósito alcanza 80ºC. Por lo tanto, en periodo estival, la producción de agua sanitaria puede ser rápida y no necesita un funcionamiento en continuo del compresor del circuito de fluido frigorígeno.
La figura 3 representa una tercera forma de realización en la que el segundo intercambiador coaxial 23 está sustituido por un serpentín 28.
En esta configuración, las segundas entrada 21 y salida 22 de fluido caloportador están ambas conectadas directamente al volumen interno del depósito 2, intercambiando el agua en la parte superior del depósito 2 directamente el calor con la pared del serpentín 28.
La figura 4 representa una cuarta forma de realización de la invención, en la que la instalación comprende:
-
un bucle de circulación 29 que conecta la salida superior 7 y la entrada inferior 6 del fluido caloportador, equipado con una bomba 30 de aspiración o de retroceso,
-
una entrada 31 y una salida 32 adicionales, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte superior del depósito 2 y conectadas a la red de calentamiento 14.
\vskip1.000000\baselineskip
En esta forma de realización, la entrada 31 y la salida 32 adicional comunican directamente con el volumen interno del depósito 2.
Una parte del agua se extrae en la zona superior del depósito 2 y se reintroduce en el tubo interno 4 del intercambiador coaxial 3 dispuesto en la parte inferior.
Aunque se ha presentado bucle de circulación 29 en el marco de una forma de realización que comprende un único intercambiador coaxial 3, dicho bucle de circulación puede asimismo ser adaptado a otras formas de realización de la invención.
La presencia de un bucle de circulación 29 permite favorecer los intercambios térmicos entre el fluido frigorígeno y el agua de calentamiento, en particular cuando el caudal de retorno del agua al intercambiador coaxial 3 es bajo.
En una forma de realización representada en la figura 5, el dispositivo de intercambio de calor 1 comprende una vesícula de expansión 33 fijada en el extremo inferior del depósito 2 e insertada en el espacio delimitado por las espiras del o de los intercambiadores coaxiales 3. La vesícula 33 está compartimentada por una membrana estanca y deformable. Uno de los compartimientos contiene nitrógeno a 1,5 bares de presión, y el segundo compartimiento comunica con el agua del depósito.
La vesícula de expansión 33 sustituye eficazmente al vaso de expansión utilizado de manera clásica, permitiendo así ganar espacio a nivel de la instalación global. Por otra parte, la vesícula de expansión favorece la resistencia al hielo del dispositivo.
Además, sea cual sea la forma de realización de la invención, la temperatura del agua en el depósito 2 se puede ajustar en función de las necesidades, es decir, de la temperatura de agua requerida por los diferentes emisores 14, 26.
En el caso en el que el dispositivo de intercambio de calor comprende dos intercambiadores sumergidos 3, 23, la medición de la temperatura del agua contenida en el depósito 2 se realiza en la parte inferior de éste con el fin de no penalizar la producción de agua caliente sanitaria.
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Además, en el caso en el que la temperatura del agua en el depósito 2 se ajusta a las necesidades, la válvula de tres vías 15 del circuito de calentamiento puede ser suprimida, lo cual permite una ganancia en términos de consumo eléctrico. Dicha forma de realización se representa en la figura 6.
La figura 7 representa una forma de realización en la que la instalación comprende un primer conducto 34 conectado al extremo superior del tubo externo 25 del segundo intercambiador 23 de tubos coaxiales y un segundo conducto 35 conectado al extremo inferior de éste.
Los primer 34 y segundo 35 conductos están conectados entre sí en un punto de conexión 36 y comprenden respectivamente una primera 37 y una segunda 38 válvulas anti-retorno.
La primera válvula anti-retorno 37 está dispuesta de manera que impide la circulación del fluido frigorígeno del segundo intercambiador coaxial 23 hacia el punto de conexión 36.
La segunda válvula anti-retorno 38 está dispuesta de manera que impide la circulación del fluido frigorígeno del punto de conexión 36 hacia el primer intercambiador coaxial 3.
La instalación comprende además un tercer conducto 39 conectado al extremo superior del tubo externo 5 del primer intercambiador coaxial 3 y un cuarto conducto 40 conectado al extremo inferior de éste, estando el tercer 39 y el cuarto conductos conectados entre sí en un punto de conexión 41.
Los tercer 39 y cuarto 40 conductos comprenden respectivamente una primera 42 y una segunda 43 válvulas de aislamiento.
El funcionamiento de esta forma de realización se describirá ahora con mayor detalle.
Para ello, se distinguirán cuatro modos de funcionamiento, respectivamente:
-
un primer modo de calentamiento y de producción de agua caliente sanitaria,
-
un segundo modo de desescarchado,
-
un tercer modo de enfriamiento sin producción de agua caliente sanitaria,
-
un cuarto modo de enfriamiento con producción de agua caliente sanitaria.
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En modo de calentamiento y de producción de agua caliente sanitaria, la válvula 42 está cerrada y la válvula 43 está abierta.
El fluido frigorígeno entra a nivel del punto de conexión 36 de los primer 34 y segundo 35 conductos, circula sucesivamente en el primer conducto 34, en el segundo intercambiador coaxial 23, en el primer intercambiador coaxial 3 y después en el cuarto conducto 40 para salir a nivel del punto de conexión 41 de los tercer 39 y cuarto 40 con-
ductos.
La válvula 38 y la válvula 42 impiden el paso de fluido frigorígeno en los segundo 35 y tercer 39 conductos.
En modo de desescarchado y en modo de enfriamiento sin producción de agua caliente sanitaria, la válvula 42 está cerrada y la válvula 43 está abierta.
El fluido frigorígeno entra a nivel del punto de conexión 41 de los tercer 39 y cuarto 40 conductos, circula sucesivamente en el cuarto conducto 40, en el primer intercambiador coaxial 3, en el segundo conducto 35 y después sale a nivel del punto de conexión 36 de los primer 34 y segundo 35 conductos.
La presencia de la válvula 37 impide que el fluido frigorígeno circule en el segundo intercambiador coaxial 23. Asimismo, la válvula de aislamiento 42 impide que el fluido circule en el tercer conducto 39.
En modo de enfriamiento con producción de agua caliente sanitaria, la válvula 42 está abierta y la válvula 43 está cerrada.
El fluido frigorígeno entra a nivel del punto de conexión 36 de los primer 34 y segundo 35 conductos, circula sucesivamente en el primer conducto 34, en el segundo intercambiador coaxial 23, en el tercer conducto 39 y después sale a nivel del punto de conexión 41 de los tercer 39 y cuarto 40 conductos.
La válvula 38 impide que el fluido frigorígeno circule en el segundo conducto 35. Asimismo, la válvula 43 impide que éste circule en el primer intercambiador coaxial 3.
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Se debe observar que, en el modo de realización representado en la figura 7, las válvulas anti-retorno 37, 38 pueden ser sustituidas por unas válvulas de aislamiento controladas.
Resulta evidente que la invención no está limitada a las únicas formas de realización de esta instalación, descritas anteriormente a título de ejemplo, sino que abarca por el contrario todas las variantes según las reivindicaciones.

Claims (14)

1. Instalación que comprende un dispositivo de intercambio de calor (1), un primer circuito en el que circula un fluido caloportador que alimenta unos emisores (14, 26) y un segundo circuito que comprende un compresor y un órgano de expansión, en el que circula un fluido frigorígeno sometido a unos cambios de estado, comprendiendo el dispositivo un intercambiador de tubos coaxiales (3) que comprende un tubo interno (4) y un tubo externo (5), circulando el fluido caloportador en el tubo interno (4), y circulando el fluido frigorígeno en el tubo externo (5),
caracterizada porque el dispositivo comprende un depósito (2), que recibe el fluido caloportador y equipado con una entrada de fluido caloportador (6) dispuesta en la parte inferior del depósito (2) y con una salida de fluido caloportador (7) dispuesta en la parte superior,
estando el intercambiador de tubos coaxiales (3) dispuesto en el interior del depósito (2) y sumergido en el fluido caloportador, estando el tubo interno (4) conectado a la entrada de fluido caloportador (6) por un primer extremo y desembocando en el depósito (2) por un segundo extremo.
2. Instalación según la reivindicación 1, caracterizada porque el tubo interno (4) desemboca a nivel de una zona media del depósito (2).
3. Instalación según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el dispositivo comprende:
-
una primera (6) y una segunda (21) entradas de fluido caloportador, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte media del depósito (2), una primera (7) y una segunda (22) salidas de fluido caloportador, dispuestas respectivamente en la parte media y en la parte superior del depósito (2)
-
un primer (3) y un segundo (23) intercambiadores de tubos coaxiales, dispuestos en el interior del depósito (2) y destinados a ser sumergidos en el fluido caloportador, que presentan cada uno un tubo interno (4, 24) y un tubo externo (4, 25),
-
estando el tubo interno (4) del primer intercambiador de tubos coaxiales (3) conectado, por un extremo, a la primera entrada de fluido caloportador (6) y desembocando, por el otro extremo, en la zona media del depósito (2),
-
estando el tubo interno (24) del segundo intercambiador de tubos coaxiales (23) conectado, por un extremo, a la segunda entrada de fluido caloportador (21) y desembocando, por el otro extremo, en la zona superior del depósito (2),
-
estando el tubo externo (5) del primer intercambiador (3) conectado, a nivel de su extremo superior, al extremo inferior del tubo externo (25) del segundo intercambiador (23), de manera que define un único tubo de circulación destinado al paso del fluido frigorígeno.
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4. Instalación según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque el dispositivo comprende:
-
una primera (6) y una segunda (21) entradas de fluido, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte media del depósito (2), una primera (7) y una segunda (22) salidas de fluido, dispuestas respectivamente en la parte media y en la parte superior del depósito (2),
-
estando el tubo interno (4) del intercambiador de tubos coaxiales (3) conectado, por un extremo, a la primera entrada de fluido caloportador (6) y desembocando, por el otro extremo, en la zona media del depósito (2),
-
un serpentín (28) que comprende un extremo conectado al tubo externo (5) del intercambiador de tubos coaxiales (3) de manera que define un único tubo de circulación destinado a ser conectado a un circuito de fluido frigorígeno.
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5. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el extremo desembocante de cada tubo interno (4, 24) está equipado con un rompechorros (8).
6. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque el depósito (2) comprende por lo menos una resistencia eléctrica (11) que constituye un calentamiento de apoyo.
7. Instalación según la reivindicación 6, caracterizada porque la resistencia (11) está posicionada por encima del intercambiador de tubos coaxiales (3) conectado en la parte inferior del depósito (2).
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8. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque comprende por lo menos una vesícula de expansión (33) dispuesta en el interior del depósito (2).
9. Instalación según una de las reivindicaciones 3 a 8, caracterizada porque las segundas entrada (21) y salida (22) de fluido están conectadas a un preparador de agua caliente sanitaria (26).
10. Instalación según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque por lo menos una entrada (6) y por lo menos una salida (7) de fluido caloportador están conectadas a una red de calentamiento (14).
11. Instalación según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizada porque comprende:
-
un bucle de circulación (29) que conecta la salida superior (7) y la entrada inferior (6) de fluido caloportador, equipado con medios de circulación de fluido caloportador, por ejemplo con una bomba (30),
-
una entrada (31) y una salida (32) adicionales, dispuestas respectivamente en la parte inferior y en la parte superior del depósito (2), conectadas a un emisor (14).
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12. Instalación según una de las reivindicaciones 10 y 11, en combinación con una de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizada porque comprende un primer conducto (34) conectado al extremo superior del tubo externo (25) del segundo intercambiador de tubos coaxiales (23) o al extremo superior del serpentín (28), y un segundo conducto (35) conectado al extremo inferior de éste, estando el primer (34) y el segundo (35) conductos conectados entre sí en un punto de conexión (36) y comprendiendo respectivamente un primer (37) y un segundo (38) medios de interrupción del flujo, por ejemplo una válvula anti-retorno o una válvula de aislamiento.
13. Instalación según la reivindicación 12, caracterizada porque el primer medio de interrupción del flujo es una válvula anti-retorno (27) apropiada para impedir la circulación del fluido frigorígeno del segundo intercambiador de tubos coaxiales (23) o del serpentín (28) hacia el punto de conexión (36), siendo el segundo medio de interrupción del fluido una válvula anti-retorno (38) apropiada para impedir la circulación del fluido frigorígeno del punto de conexión (36) hacia el primer intercambiador de tubos coaxiales (3).
14. Instalación según una de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizada porque comprende un tercer conducto (39) conectado al extremo superior del tubo externo (5) del primer intercambiador coaxial (3) y un cuarto conducto (40) conectado al extremo inferior de éste, estando los tercer (39) y cuarto (40) conductos conectados entre sí en un punto de conexión (41) y comprendiendo respectivamente un tercer (42) y un cuarto (43) medios de interrupción del flujo, por ejemplo una válvula de aislamiento.
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