ES2632493T3

ES2632493T3 - Dispositivo para la extracción de calor de un portador de calor

Info

Publication number: ES2632493T3
Application number: ES15155246.0T
Authority: ES
Inventors: Josef Autengruber
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2015-02-16
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2035-02-16
Also published as: SI2908058T1; AT515285A4; EP2908058A1; HRP20170989T1; AT515285B1; HUE032946T2; PL2908058T3; DK2908058T3; EP2908058B1

Abstract

Dispositivo (1) para la extracción de calor de un portador de calor con un intercambiador (2) de calor a través del que fluye por un lado un portador de calor y por otro lado fluido que va a calentarse y con una válvula (3) para la regulación de la cantidad de portador de calor conducida por el intercambiador (2) de calor, estando dispuesta en el suministro (VL) de portador de calor hacia el intercambiador (2) de calor una primera válvula (3) regulada por sensor de temperatura, cuyo primer sensor (4) de temperatura asignado, para lograr una temperatura de evacuación de fluido al menos casi constante, está dispuesto en una evacuación (WW) de fluido del intercambiador (2) de calor y estando dispuesta en una evacuación (RL) de portador de calor del intercambiador (2) de calor una segunda válvula (5) regulada por sensor de temperatura, caracterizado porque a la segunda válvula (5) regulada por sensor de temperatura está asignado un segundo sensor (6) de temperatura, que está dispuesto en un suministro (KW) de fluido del intercambiador (2) de calor, para la limitación de una temperatura de retorno de portador de calor deseada

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo para la extraccion de calor de un portador de calor

La invencion se refiere a un dispositivo para la extraccion de calor de un portador de calor con un intercambiador de calor a traves del que fluye por un lado un portador de calor y por otro lado fluido que va a calentarse y con una valvula para la regulation de la cantidad de portador de calor conducida por el intercambiador de calor, estando dispuesta en el suministro de portador de calor hacia el intercambiador de calor una primera valvula regulada por sensor de temperatura, cuyo sensor de temperatura asignado, para lograr una temperatura de evacuation de fluido al menos casi constante, esta dispuesto en la evacuacion de fluido del intercambiador de calor y estando dispuesta en la evacuacion de portador de calor del intercambiador de calor una segunda valvula regulada por sensor de temperatura.

Dispositivos de este tipo conocidos (documento EP 2 154 436 A2) para la extraccion de calor extraen el calor habitualmente de acumuladores de calor o redes de distribution, como conductos de calefaccion a distancia o similares, pudiendose producir con el dispositivo conocido en todos los casos de funcionamiento una temperatura de retorno mlnimamente posible. Por el documento EP 2 453 180 A2 se conoce un dispositivo para la extraccion de calor de instalaciones de calefaccion a distancia con un intercambiador de calor, que presenta un comportamiento de reaction especialmente rapido y que es adecuado para reducir perdidas de calor en el intercambiador de calor.

Para la extraccion de calor se conduce un tubo de alimentation de portador de calor a traves de un intercambiador de calor, en particular un intercambiador de calor de contracorriente, con emision de calor y el portador de calor a continuation se conduce de vuelta a traves de un retorno de portador de calor a la zona frla de un acumulador de portador de calor o se alimenta en el retorno de portador de calor de un conducto de calefaccion a distancia. A este respecto, el fluido que va a calentarse, en particular agua potable, fluye a traves de la unidad de intercambiador de calor de tal manera que en el intercambiador de calor de contracorriente puede llevarse a una temperatura deseable que puede preajustarse. Para evitar a este respecto oscilaciones de temperatura en la salida de fluido, lo que es especialmente desagradable en particular al ducharse o similares, ya se ha propuesto (documento AT 505 443 A2) prever en la zona entre el tubo de alimentacion de portador de calor y el retorno de portador de calor del intercambiador de calor un conducto de retorno que cortocircuita una parte del intercambiador de calor, a traves de una valvula de mezclado que desemboca en el tubo de alimentacion de portador de calor. Con una construction de este tipo tambien pueden extraerse cantidades de agua caliente menores de manera ventajosa de un acumulador de portador de calor y puede utilizarse de la mejor manera posible la cantidad de calor contenida en el portador de calor. Sin embargo, una disposition de este tipo tiene la desventaja de que solo estan disponibles mayores cantidades de calor y puede accederse a las mismas tras un plazo de desarrollo determinado.

Actualmente se construyen estaciones de vivienda de calefaccion a distancia, es decir, estaciones para la extraccion de calor vinculada a la vivienda de redes de calefaccion a distancia con reguladores proporcionales, valvulas reguladoras de presion. Estos se controlan por presion y temperatura. A este respecto, una valvula reguladora mecanica regula la cantidad de portador de calor en el caso de la toma de agua caliente. En el caso de una regulacion de cantidades proporcionales constante, las corrientes de volumen son igual de grandes en el lado de agua de abastecimiento que en el lado de suministro de red. Sin embargo, al mismo tiempo el regulador de cantidades proporcionales tambien es responsable de como de rapido puede alcanzarse la temperatura de agua caliente o como de regular puede mantenerse. El agua frla que afluye debe presentar una presion minima de desde 2 hasta 2,5 bar, dado el caso incluso mas. Solo al alcanzar el valor de presion minima se activa el regulador proporcional y se abre el paso de calefaccion. Sin embargo, existen distintas presiones en los sistemas de agua frla, en particular en distintas plantas, lo que dificulta extremadamente la capacidad de regulacion de estas valvulas reguladoras proporcionales. Esto en particular, dado que mediante la denominada presion de apertura del regulador proporcional tambien se afecta al paso de portador de calor. Si existen distintas presiones o temperaturas en los tubos de alimentacion, tambien se modifica la temperatura de agua caliente ajustada, lo que en el peor de los casos tiene como consecuencia oscilaciones de temperatura en el agua caliente preparada. Una salida de agua caliente demasiado caliente provoca ademas en el regulador proporcional sedimentos calcareos en biela y juntas, lo que puede conducir a alteraciones en el funcionamiento de preparation de agua caliente y mas adelante a grandes gastos de mantenimiento y servicio tecnico. Ademas resulta la desventaja de que los denominados reguladores proporcionales solo pueden emplearse hasta una cantidad de paso determinada y que son muy costosos en la construccion.

Una instalacion de preparacion de agua caliente conocida (documento EP 2 426 420 A2) comprende un circuito de agua de calefaccion primario y un circuito de agua potable secundario, que esta acoplado a traves de un sistema de intercambiador de calor con el circuito de agua de calefaccion y un circuito de circulation de agua caliente, un acumulador de agua caliente dispuesto por fuera del circuito de circulacion de agua caliente y acoplado con el circuito de circulacion de agua caliente y un sistema de carga de acumulador unido con el sistema de intercambiador de calor. El sistema de intercambiador de calor presenta un primer intercambiador de calor, y un segundo intercambiador de calor, que esta dispuesto en el circuito de agua de calefaccion en el retorno del primer intercambiador de calor y en el sistema de carga de acumulador del circuito de agua potable en el tubo de

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alimentacion del primer intercambiador de calor. Una unidad de control, que comprende en el circuito de agua de calefaccion un sensor de temperatura de agua de calefaccion en el retorno del segundo intercambiador de calor y una unidad de control de flujo masico en el sistema de carga de acumulador, permite un control de la temperatura de retorno de agua de calefaccion en el retorno del segundo intercambiador de calor mediante el control del flujo masico de agua potable mediante el segundo intercambiador de calor en el circuito de agua potable.

Partiendo de un estado de la tecnica del tipo explicado anteriormente, la invencion tiene el objetivo de indicar un dispositivo para la extraccion de calor de un portador de calor, que presenta una construccion simplificada y con el que la temperatura de evacuacion de fluido deberla poder mantenerse al menos casi constante. Ademas, el tiempo de reaccion del dispositivo debe ser lo mas pequeno posible, es decir, en el intervalo mas corto de tiempo puede accederse al rendimiento completo y las perdidas de funcionamiento, en particular a traves del retorno de portador de calor, deben mantenerse lo mas pequenas posible.

La invencion soluciona el objetivo planteado porque a la segunda valvula regulada por sensor de temperatura esta asignado un segundo sensor de temperatura, que esta dispuesto en el suministro de fluido del intercambiador de calor, para la limitacion de una temperatura de retorno de portador de calor deseada.

La valvula regulada por sensor de temperatura esta dispuesta en el suministro de portador de calor (tubo de alimentacion de portador de calor) hacia el intercambiador de calor y por ejemplo esta dotada de una escala de ajuste de desde 20 hasta 70°C, lo que permite una preseleccion de temperatura directa y precisa para la evacuacion de fluido. El sensor de temperatura esta asignado directamente a la evacuacion de fluido, a la salida de agua caliente del intercambiador de calor, y a este respecto se emplea en particular en la evacuacion de fluido en el intercambiador de calor. Aunque no es especialmente ventajoso, el sensor de temperatura tambien podrla estar previsto en la evacuacion de fluido despues del intercambiador de calor, es decir, por fuera del intercambiador de calor. Con la invencion es posible mantener especialmente pequenas las oscilaciones en la temperatura de evacuacion de fluido en el caso de una extraccion de agua caliente. En la practica se ha demostrado que pueden implementarse sin problemas oscilaciones de menos de medio grado Celsius.

Para poder garantizar no solo un comportamiento de reaccion especialmente rapido del dispositivo sino para poder mantener tambien las perdidas de funcionamiento, en particular a traves del retorno de portador de calor, lo mas pequenas posibles, esta previsto segun la invencion, en la evacuacion de portador de calor del intercambiador de calor disponer una valvula regulada por sensor de temperatura, cuyo sensor de temperatura asignado, para la limitacion de una temperatura de retorno de portador de calor deseada, esta dispuesto en el suministro de fluido, el suministro de agua frla, al intercambiador de calor. Con esto se garantiza que solo se introducen portadores de calor en el retorno de portador de calor que presentan una temperatura lo suficientemente baja. Para esto puede ajustarse la temperatura de retorno por ejemplo a de 20 a 40°C, en particular 25°C. Si la temperatura de suministro de fluido es menor que el valor ajustado, se abre la valvula y se garantiza que solo accede portador de calor suficientemente enfriado en el retorno. Al sobrepasar la temperatura preajustada se cierra la valvula. Con esto se garantiza, que en el caso de una carga parcial o en el caso de un consumo de calor escaso y en el caso de un intercambiador de calor calentado no se introduce de manera innecesaria portador de calor en el retorno, lo que condicionarla perdidas considerables.

Relaciones especialmente ventajosas se deducen cuando la valvula regulada por sensor de temperatura es una valvula de paso o una valvula mezcladora de tres vlas. En el caso mas simple van a preverse valvulas de paso. Si adicionalmente a una preparacion de agua caliente tambien esta unida una calefaccion al dispositivo, se recomienda en particular para la valvula dispuesta en la evacuacion de portador de calor del intercambiador de calor prever una valvula mezcladora de tres vlas, a traves de la que no solo puede introducirse el medio de portador de calor enfriado en el intercambiador de calor, sino tambien un retorno de calefaccion en el retorno de portador de calor.

Precisamente para poder garantizar un aprovechamiento energetico lo mejor posible tambien en el caso de la integracion de una calefaccion en el dispositivo, en el retorno de portador de calor antes de la valvula regulada por sensor de temperatura, en particular en el caso de un funcionamiento simultaneo de una calefaccion, puede estar dispuesta una valvula regulada por sensor de temperatura adicional, cuyo sensor de temperatura asignado, para la limitacion de una temperatura de retorno de calefaccion deseada, esta asignado al retorno de calefaccion antes de la valvula. En el caso de estaciones de vivienda con abastecimiento de agua caliente y calefaccion de espacios esta ubicada una valvula mezcladora de tres vlas, en particular una valvula de desbloqueo de calefaccion en el dispositivo tras la salida del intercambiador de calor. Esta valvula mezcladora de tres vlas tiene la tarea de que en el caso de una estacion de vivienda con calefaccion de espacios en el caso de una toma de agua caliente puede interrumpirse la operacion de calefaccion dado el caso y este disponible suficiente temperatura y energla para la preparacion de agua caliente. Para la calefaccion de espacios estan integradas una valvula de paso y una sonda termica en el retorno de calefaccion para la limitacion de la temperatura de retorno de calefaccion.

Las ventajas esenciales de la invencion radican en que puede accederse a cantidades de agua caliente inminentemente mayores, sin tener que prever una derivacion separada, en caso de que tenga que hacerse funcionar adicionalmente una calefaccion. A traves del intercambiador de calor de placas siempre precalentado y a

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este respecto en particular tambien bien aislado siempre estan disponibles inmediatamente tambien mayores cantidades de agua caliente, garantizandose segun la invencion, que el intercambiador de calor no pueda sobrecalentarse. Esto tambien tiene una menor perdida de agua potable como consecuencia, dado que el plazo de desarrollo se mantiene lo mas corto posible. No se requiere una presion de agua frla elevada y cualquier trabajo de mantenimiento y trabajo de servicio tecnico puede realizarse facilmente por un fontanero.

Para el empleo como valvula regulada por sensor de temperatura se recomienda una valvula de termostato, cuyo sensor de temperatura esta formado a partir de un elemento sensor externo. El elemento sensor externo es por ejemplo una sonda de inmersion en forma de espiral, en particular un tubo en forma de espiral cargado con un fluido de sensor. El fluido de sensor se expone a traves del tubo directamente a la temperatura que va a medirse y habitualmente esta unido a traves de un conducto de presion correspondiente con un regulador o elemento de control asignado al angulo de termostato. La valvula de control se abre o se cierra dependiendo del calor medido.

Para poder mantener la temperatura lo mas exacta posible y poder garantizar una reaccion rapida del dispositivo, se recomienda que pueda emplearse la sonda de inmersion en forma de espiral con una conexion atornillada en un suministro o evacuacion del intercambiador de calor de tal manera que un fluido puede fluir radialmente en la sonda de inmersion tanto por el alma en espiral as! como alrededor del recubrimiento exterior en espiral y dado el caso tambien entre las espiras individuales.

En el dibujo se representa el objeto de la invencion a modo de ejemplo. Muestran

la figura 1 la figura 2 la figura 3 la figura 4

la figura 5

un esquema de conmutacion de un dispositivo segun la invencion,

una variante de construccion del dispositivo de la figura 1,

una variante de construccion adicional del dispositivo de la figura 1,

una valvula regulada por sensor de temperatura, que esta configurada como angulo de termostato con un elemento sensor externo y

un elemento sensor alternativo en seccion transversal.

Un dispositivo 1 para la extraction de calor de un portador de calor, en particular de una red de calefaccion a distancia (VL + rL), comprende un intercambiador 2 de calor a traves del que fluye por un lado un portador de calor y por otro lado fluido que va a calentarse, en particular agua potable, y una valvula para la regulation de la cantidad de portador de calor conducida a traves del intercambiador 2 de calor. En el suministro VL de portador de calor hacia el intercambiador 2 de calor esta dispuesta una valvula 3 regulada por sensor de temperatura, cuyo sensor 4 de temperatura asignado, para lograr una temperatura de evacuacion de fluido al menos casi constante, esta dispuesto en la evacuacion WW de fluido, salida de agua caliente, del intercambiador 2 de calor.

En la evacuacion RL de portador de calor del intercambiador 2 de calor esta dispuesta una valvula 5 regulada por sensor de temperatura, cuyo sensor 6 de temperatura asignado para la limitation de una temperatura de retorno de portador de calor deseada esta dispuesto en el suministro KW de fluido del intercambiador 2 de calor. Las valvulas 3, 5 reguladas por sensor de temperatura se realizan en los ejemplos de realization segun la figura 1 y 2 como valvulas de paso. En el ejemplo de realizacion segun la figura 3, la valvula 5 regulada por sensor de temperatura esta realizada como valvula mezcladora de tres vlas.

Si el dispositivo esta unido ademas a una calefaccion, es decir, en particular el tubo de alimentation configurado de manera secundaria para dar una calefaccion y el retorno realizado de manera que retrocede desde la calefaccion, como muestra en particular la figura 3, en el retorno RL de portador de calor antes de la valvula 5 regulada por sensor de temperatura, en particular en el caso de un funcionamiento simultaneo de una calefaccion, esta dispuesta una valvula 7 regulada por sensor de temperatura adicional, cuyo sensor 8 de temperatura asignado, para la limitacion de una temperatura de retorno de calefaccion deseada, esta asignado al retorno RL de calefaccion antes de la valvula 7.

En la figura 4 se indica una valvula 3, 5, 8 regulada por sensor de temperatura, que esta configurada como valvula 9 de termostato, cuyo sensor 10 de temperatura esta formado a partir de un elemento 11 sensor externo, que esta unido mediante efecto a traves de un conducto 12 de fluido con la valvula 9 de termostato. El elemento 11 sensor externo es a este respecto una sonda de inmersion en forma de espiral, en particular un tubo en forma de espiral, es decir, enrollado a lo largo de un eje de tornillo, cargado con un fluido de sensor. La sonda de inmersion en forma de espiral puede emplearse con una conexion 13 atornillada en un suministro o evacuacion del intercambiador 2 de calor de tal manera que un fluido puede fluir radialmente en la sonda de inmersion tanto por el alma en espiral, es decir, el nucleo en espiral, as! como alrededor del recubrimiento exterior en espiral y dado el caso tambien entre las espiras individuales.

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En la figura 5 se indica un elemento 14 sensor alternative, cuyo sensor 10 de temperatura igualmente esta unido mediante efecto a traves de un conducto de fluido con una valvula de termostato no representada. El elemento 14 sensor externo comprende un numero aleatorio de barras 16 de sonda que sobresalen de una conexion 15 atornillada, en el presente caso una tuerca de racor, que estan cargadas con un fluido de sensor y desembocan en una camara 17 comun en la conexion 15 atornillada. Las barras 16 de sonda estan orientadas de manera paralela entre si y dispuestas con una determinada distancia entre ellas, que permite una circulacion precisa de un fluido por toda la superficie de sensor configurada por las barras 16 de sonda. El elemento 14 sensor puede emplearse en un suministro o evacuacion del intercambiador 2 de calor de tal manera que un fluido puede circular por toda la superficie de las barras 16 de sonda.

Si en el funcionamiento del dispositivo se extrae agua WW caliente, fluye posteriormente de manera automatica agua KW frla en el intercambiador de calor. El agua frla afluente enfrla el sensor 6 de temperatura rapidamente por debajo de la temperatura ajustada (de 25 a 40°C), por lo que se desbloquea el retorno de calefaccion a distancia con la valvula 5. El sensor 4 integrado en la salida de agua caliente controla la temperatura de agua caliente preajustada de por ejemplo desde 50 hasta 70°C. Si no se alcanza la temperatura de agua caliente preajustada se abre la valvula 3 y se desbloquea el tubo de alimentacion en el intercambiador de calor. Al finalizar la operacion de extraccion de agua caliente, el sensor 6 de temperatura en la entrada KW de agua frla alcanza o sobrepasa rapidamente la temperatura preajustada y se cierra la valvula 5, lo que evita un retorno del portador de calor adicional hacia el retorno RL. Con un aislamiento correspondiente de la estacion de calefaccion a distancia ademas se reducen considerablemente las perdidas por irradiacion. Por tanto se evita un retorno de energla sin utilizar al retorno. A este respecto, el calentamiento del sensor 6 de temperatura tiene lugar mediante estlmulo termico en el propio intercambiador de calor de placas o mediante un enfriamiento de la sonda 4 de agua caliente y una apertura condicionada con esto de las valvulas 3 y un paso del intercambiador 2 de calor con un portador de calor. Un paso de portador de calor a traves del intercambiador 2 de calor solo tiene lugar cuando ambas valvulas, la valvula 3 y la valvula 5, estan abiertas.

En vez de una derivation de verano, una union separada entre el tubo de alimentacion de calefaccion a distancia y el retorno de calefaccion a distancia, se emplea la valvula de desbloqueo de calefaccion o agua caliente en el retorno de calefaccion a distancia. De esta manera, se genera la comodidad de que el intercambiador 2 de calor de placas siempre presenta el calor de base, pero no se sobrecalienta. El medio caliente del tubo de alimentacion solo afluye cuando no se alcanza la temperatura ajustada en la sonda 4 de temperatura. Mediante el precalentamiento del intercambiador 2 de calor siempre esta disponible directamente agua caliente.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para la extraccion de calor de un portador de calor con un intercambiador (2) de calor a traves del que fluye por un lado un portador de calor y por otro lado fluido que va a calentarse y con una valvula (3) para la regulacion de la cantidad de portador de calor conducida por el intercambiador (2) de calor, estando dispuesta en el suministro (VL) de portador de calor hacia el intercambiador (2) de calor una primera valvula (3) regulada por sensor de temperatura, cuyo primer sensor (4) de temperatura asignado, para lograr una temperatura de evacuacion de fluido al menos casi constante, esta dispuesto en una evacuacion (WW) de fluido del intercambiador (2) de calor y estando dispuesta en una evacuacion (RL) de portador de calor del intercambiador (2) de calor una segunda valvula (5) regulada por sensor de temperatura, caracterizado porque a la segunda valvula (5) regulada por sensor de temperatura esta asignado un segundo sensor (6) de temperatura, que esta dispuesto en un suministro (KW) de fluido del intercambiador (2) de calor, para la limitation de una temperatura de retorno de portador de calor deseada.
2. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1, caracterizado porque al menos una de las valvulas (3, 5) reguladas por sensor de temperatura es una valvula de paso o una valvula mezcladora de tres vlas.
3. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque, en el retorno (RL) de portador de calor antes de la segunda valvula (5) regulada por sensor de temperatura, en particular en el caso de un funcionamiento simultaneo de una calefaccion, esta dispuesta una valvula (7) regulada por sensor de temperatura adicional, cuyo sensor (8) de temperatura asignado esta asignado al retorno (RL) de calefaccion antes de la valvula (5), para la limitacion de una temperatura de retorno de calefaccion deseada.
4. Dispositivo (1) segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque al menos una de las valvulas reguladas por sensor de temperatura esta configurada como valvula (9) de termostato, cuyo sensor de temperatura esta formado a partir de un elemento (11) sensor externo.
5. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 4, caracterizado porque el elemento (11) sensor externo es una sonda de inmersion en forma de espiral, en particular un tubo en forma de espiral cargado con un fluido de sensor.
6. Dispositivo (1) segun la reivindicacion 5, caracterizado porque la sonda de inmersion en forma de espiral con una conexion (13) atornillada puede emplearse en un suministro o evacuacion del intercambiador (2) de calor de tal manera que un fluido puede fluir radialmente en la sonda de inmersion tanto por el alma en espiral as! como alrededor del recubrimiento exterior en espiral y dado el caso tambien entre las espiras individuales.