ES3017282T3

ES3017282T3 - Heat transfer apparatus and heat transfer system for masonry heater

Info

Publication number: ES3017282T3
Application number: ES15884891T
Authority: ES
Inventors: Joseph Copeland
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-03-10
Filing date: 2015-04-06
Publication date: 2025-05-12
Anticipated expiration: 2035-04-06
Also published as: EP3268672A4; RS66609B1; PL3268672T3; HRP20250316T1; US20190101297A1; US10161639B2; EP3268672A1; FI3268672T3; CA2976518C; CA2976518A1; EP3268672B1; HUE070530T2; SI3268672T1; LT3268672T; US20160265793A1; WO2016144372A1; DK3268672T3

Abstract

Un aparato y sistema para transferir calor de forma eficiente y segura desde un calentador de mampostería a un dispositivo de calentamiento externo mediante tubos de serpentín y una bomba de circulación de líquido. La circulación de un líquido de transferencia de calor en el aparato y sistema se controla en función de la temperatura medida del líquido en el tubo de serpentín del lado de retorno del calentador de mampostería. Dos sensores adicionales cerca del dispositivo de calentamiento externo controlan el caudal de circulación del líquido de transferencia de calor en el aparato y sistema, controlando así la cantidad de calor transferida al dispositivo de calentamiento externo. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aparato de transferencia de calor y sistema de transferencia de calor para calentador de mampostería Campo de la invención

La presente invención se refiere a aparatos y sistemas para transferir eficientemente calor desde un calentador de mampostería a otros dispositivos separados del calentador de mampostería.

Antecedentes de la invención

La siguiente descripción incluye información que puede ser útil para la comprensión de la presente invención. No se reconoce que la información proporcionada en la presente es técnica previa o pertinente a la invención actualmente reivindicada o que cualquier publicación a la que se hace referencia específica o implícitamente es técnica previa.

Los calentadores de mampostería son dispositivos utilizados para calentar el interior de un edificio absorbiendo el calor intenso de un incendio en el material de mampostería y liberando gradualmente el calor durante un período de horas. Aunque el calor radiante liberado por el calentador de mampostería es bajo en comparación con otros calentadores, las temperaturas dentro de los calentadores de mampostería pueden alcanzar más de 1093,3 °C (2000 °F), mucho más de lo que los hornos de metal convencionales pueden soportar. Capturar y transferir de manera eficiente y eficaz el calor intenso de los calentadores de mampostería a otros dispositivos reduciría drásticamente la energía necesaria para calentar otras áreas y/o fluidos. Sin embargo, los intentos anteriores de capturar y transferir calor desde calentadores de mampostería han tenido menos éxito del deseado.

El documento de EE. UU. 4.046.320 se refiere a una caldera de agua que está adaptada para su uso en una chimenea, que tiene un tubo colector de entrada, un tubo colector de salida y una serie de tubos dispuestos paralelos entre sí y conectados entre los tubos colectores de entrada y de salida. La serie de tubos está diseñada para formar una rejilla adecuada para sostener un fuego de leña, que incluye una porción horizontal sobre la cual se pueden sostener los troncos y una porción restante que se extiende hacia arriba a lo largo de la pared trasera de la chimenea a través de un arco hacia la parte superior frontal de la chimenea, por donde el calor que se eleva del fuego pasa entre la serie de tubos para una mayor eficiencia de la caldera. También se describe un sistema de calentamiento que utiliza la caldera de chimenea y que funciona en conjunción con un sistema de calentamiento residencial convencional. La caldera de chimenea aporta calor a un horno convencional para reducir la cantidad de energía consumida por este último.

El objeto de la presente invención es proporcionar un aparato de transferencia de calor mejorado para un calentador de mampostería.

El objeto se resuelve mediante la materia objeto de las reivindicaciones independientes. Las realizaciones preferidas de la presente invención se definen a través de las reivindicaciones dependientes.

Descripción detallada de los dibujos

Las realizaciones ejemplares se ilustran en las figuras a las que se hace referencia. Se pretende que las realizaciones y las figuras descritas en este documento sean consideradas a modo ilustrativo en lugar de restrictivo.

La FIG. 1 ilustra un calentador de mampostería de la técnica anterior.

La FIG. 2A ilustra una vista frontal de un calentador de mampostería con un tubo de serpentín instalado horizontalmente como parte del aparato de transferencia de calor.

La FIG. 2B ilustra una vista lateral del calentador de mampostería de la FIG. 2A.

La FIG. 2C ilustra una vista frontal de un calentador de mampostería con tubos de serpentín instalados verticalmente como partes del aparato de transferencia de calor.

La FIG. 2D ilustra una vista lateral del calentador de mampostería de la FIG. 2C.

La FIG. 3 ilustra un tubo de serpentín simple.

La FIG. 4 ilustra una vista esquemática de un aparato de transferencia de calor y un sistema de transferencia de calor que utiliza la presente invención.

La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva de las FIGS. 2A-2B.

La FIG. 6 ilustra una vista en perspectiva de las FIGS. 2C-2D.

La FIG.7A ilustra la parte posterior de un calentador de mampostería de las FIGS.2A-2B.

La FIG.7B ilustra la parte posterior de un calentador de mampostería de las FIGS.2C-2D.

La FIG. 8 ilustra una vista esquemática del lado de suministro de un aparato de transferencia de calor o un sistema de transferencia de calor.

La FIG. 9 ilustra una vista esquemática del lado de retorno de un aparato de transferencia de calor o un sistema de transferencia de calor.

La FIG.10 ilustra una vista en perspectiva de los lados de suministro y retorno de un aparato de transferencia de calor o un sistema de transferencia de calor.

La FIG. 11 ilustra una vista lateral del lado de retorno de un aparato de transferencia de calor o un sistema de transferencia de calor.

La FIG. 12 ilustra una vista en despiece de un sensor de temperatura, una unión en T y un tubo de serpentín mostrados ensamblados en la FIG. 13.

La FIG. 13 ilustra un sensor de temperatura dispuesto en el tubo de serpentín dentro de la caja de combustión de un calentador de mampostería.

La FIG. 14 ilustra las conexiones eléctricas de los sensores a un controlador que está conectado a una bomba de circulación de líquido.

La FIG. 15 ilustra un dispositivo de calentamiento externo (caldera) conectado a un aparato de transferencia de calor.

La FIG. 16A ilustra un calentador de líquido y un aparato de descarga térmica conectado a un aparato de transferencia de calor.

La FIG. 16B ilustra un diagrama de control para una única zona de calor radiante en un aparato de descarga térmica.

La FIG. 16C ilustra un diagrama de control para más de una zona de calor radiante en un aparato de descarga térmica.

La FIG. 17 ilustra un aparato de descarga térmica y un dispositivo de calentamiento externo en un sistema de transferencia de calor.

La FIG. 18 ilustra un dispositivo de calentamiento externo conectado a un aparato de transferencia de calor. La FIG. 19 ilustra dos bombas de circulación de líquido y un cabezal de baja pérdida conectados a un aparato de transferencia de calor.

La FIG. 20 ilustra dos calentadores de líquido conectados a un aparato de transferencia de calor.

La FIG. 21A ilustra un diagrama de flujo para controlar una bomba de circulación de líquido.

La FIG. 21B ilustra un diagrama de flujo para controlar un calor transferido a una zona de descarga térmica. La FIG. 22 ilustra una pluralidad de otras fuentes de calor conectadas al calentador de mampostería y al dispositivo de calentamiento externo en un sistema de transferencia de calor.

Descripción detallada de la invención

Un experto en la técnica reconocerá muchos métodos, sistemas y materiales similares o equivalentes a los descritos en este documento. La presente invención no se limita de forma alguna a los métodos, sistemas y materiales descritos.

Las realizaciones de la presente invención se refieren a aparatos y sistemas para capturar y transferir calor desde un calentador de mampostería a un dispositivo externo al calentador de mampostería. Es deseable capturar el calor de un calentador de mampostería para aumentar la eficiencia general de una casa y reducir el coste de calentar agua y aire, por ejemplo, durante los meses fríos de invierno. Las realizaciones de la presente invención mejoran significativamente la cantidad de energía capturada y transferida desde un calentador de mampostería en comparación con los diseños conocidos anteriormente.

Con referencia a la FIG. 1, el calentador de mampostería 100 está compuesto principalmente de un material de mampostería, como piedra, ladrillo o teja, en lugar de metal. El combustible, normalmente madera, se quema en la caja de combustión 104 del calentador de mampostería 100, donde las temperaturas pueden superar los 1093,3 °C (2000 °F), lo que provoca la combustión de casi todos los gases en la caja de combustión 104. Por el contrario, las estufas de metal están diseñadas para ventilar los gases para evitar que los gases derritan o dañen la carcasa metálica. Una vez que el combustible se enciende en la caja de combustión 104, la mampostería absorbe e irradia lentamente el calor hacia afuera durante un período de varias horas a un ritmo relativamente constante. Una cámara de combustión secundaria 102 ("horno") normalmente está ubicada encima de la caja de combustión 104 y equipada con una puerta para cocinar, aunque la cámara de combustión secundaria 102 no es necesaria para un calentador de mampostería 100 completamente funcional. El calentador de mampostería 100 puede tener diferentes formas, incluidos diseños cilíndricos, cuadrados, rectangulares o cónicos. El calentador de mampostería 100 también puede tener canales de humo ubicados entre la caja de combustión 104 y la chimenea para absorber aún más y distribuir uniformemente el calor. Como reconocerán aquellos con conocimientos ordinarios en la materia, el calentador de mampostería 100 puede venir en diferentes formas y tamaños, y tener características de diseño adicionales no ilustradas en la FIG. 1 sin apartarse de la descripción y las ilustraciones de este documento.

Las FIGS. 2A y 2B ilustran una realización de un aparato de transferencia de calor donde tramos de tubos de serpentín 200 están dispuestos en la caja de combustión 104 de un calentador de mampostería 100. En esta realización, los tubos de serpentín 200 están orientados de manera sustancialmente horizontal cerca o en la parte superior de la caja de combustión 104. Como se muestra en la FIG. 2A, los tubos de serpentín 200 se extienden a través de una porción sustancial de la caja de combustión 104 para aumentar el área de los tubos de serpentín 200 que están directamente expuestos al calor. El tubo de serpentín 200 puede estar ubicado más abajo en la caja de combustión 104 hacia la fuente de calor; sin embargo, esto puede disminuir el espacio disponible para la colocación del combustible y puede no aumentar significativamente el rendimiento del aparato de transferencia de calor. La FIG. 2B ilustra una vista lateral de la orientación horizontal del tubo de serpentín, donde los tubos de serpentín 200 se extienden dentro de la caja de combustión 104, y un sensor de temperatura está ubicado dentro de la caja de combustión 104 en una ruta de retorno de líquido de los tubos de serpentín, como se analiza más adelante con más detalle. Como alternativa, los tubos de serpentín 200 pueden extenderse desde una pared lateral u otra pared del calentador de mampostería 100, siempre que el calor de la caja de combustión 104 se cruce con el tubo de serpentín 200 en una dirección sustancialmente ortogonal a la dirección en la que se extienden los tubos de serpentín 200. En las FIGS. 2A y 2B, se ilustran dos tubos de serpentín 200 en la parte superior de la caja de combustión 104 para maximizar la cantidad de calor y energía capturada y transferida desde la caja de combustión 104, sin embargo, se puede instalar un solo tubo de serpentín 200 o más de dos tubos de serpentín 200 en la caja de combustión 104 sin alejarse del alcance del aparato de transferencia de calor o del sistema de transferencia de calor descritos en este documento.

Las FIGS. 2C y 2D ilustran una realización de un aparato de transferencia de calor donde los tubos de serpentín 200 están orientados de manera vertical en la caja de combustión 104. Normalmente, los tubos de serpentín 200 se instalan adyacentes a los lados de la caja de combustión 104 en esta configuración para permitir el acceso a los tubos de serpentín 200 para mantenimiento y para maximizar el espacio disponible para apilar madera u otro combustible. En esta configuración, el líquido entra en la caja de combustión 104 en el extremo inferior del tubo de serpentín 200 y sale de la caja de combustión 104 en el extremo superior del tubo de serpentín, lo que promueve la evacuación de cualquier acumulación de gases en el aparato de transferencia de calor, como se describe más adelante. Como se ilustra en la FIG. 2D, un primer sensor de temperatura 202 está ubicado dentro de la caja de combustión 104 en un camino de retorno de líquido del tubo de serpentín 200 en el extremo superior del tubo de serpentín. El primer sensor de temperatura 202 se extiende a través de la pared 106 y lo suficiente dentro de la caja de combustión 104 para obtener una medición precisa del líquido en su punto más caliente, antes de que el líquido salga de la caja de combustión 104 y comience a enfriarse. Una orientación vertical puede ser preferible a la orientación sustancialmente horizontal cuando el acceso al interior de un calentador de mampostería 100 es limitado, o cuando dicha orientación es preferible debido al tipo o estilo del calentador de mampostería 100, tal como un calentador de mampostería de doble campana 100. Es importante orientar los serpentines para permitir el acceso a los tubos de serpentín 200 para fines de mantenimiento y reparación. Aunque en la FIG. 2<c>se ilustran dos tubos de serpentín 200, cualquier número de tubos de serpentín 200 se puede orientar de manera vertical dentro de la caja de combustión 104 para lograr la cantidad deseada de transferencia de calor.

Las orientaciones del tubo de serpentín 200 que se muestran en las FIGS.2A-2D promueven la máxima captura y transferencia de energía, pero otras orientaciones pueden lograr resultados similares. Por ejemplo, dos tubos de serpentín 200 podrían estar orientados en dirección vertical a lo largo de una sola pared del calentador de mampostería 100. Los tubos de serpentín 200 también pueden estar ubicados en otras partes del calentador de mampostería 100, como en un canal de tiro descendente o en una cámara de calentamiento secundaria 102 como el horno, pero dichas ubicaciones pueden no capturar la misma cantidad de calor y energía por tubo de serpentín 200 que los tubos de serpentín 200 colocados en la caja de combustión 104 del calentador de mampostería 100.

La FIG. 3 muestra un tubo de serpentín 200 típico que está instalado en la caja de combustión 104 de un calentador de mampostería 100, tal como la caja de combustión 104 ilustrada en las FIGS. 2A-2D. Normalmente se utiliza agua como líquido en los tubos del serpentín, pero se pueden utilizar otros líquidos como el glicol para lograr efectos similares. Se utiliza agua para lograr uniformidad en el lado del calentador de mampostería 100 (primario) y en el lado del dispositivo de calentamiento externo 208 (secundario). En una instalación típica, la longitud que el tubo de serpentín 200 se extiende dentro de la caja de combustión 104 es de aproximadamente 59,7 cm (23,5 pulgadas), mientras que la parte en serpentín del tubo es de aproximadamente 45,7 cm (18 pulgadas) de esa longitud. El ancho del tubo de serpentín 200 en dirección horizontal del calentador de mampostería 100 es de aproximadamente 45,7 cm (18 pulgadas). El diámetro del tubo de serpentín 200 es de aproximadamente 1,9 cm (0,75 pulgadas). La longitud total de un tubo de serpentín 200 normalmente instalado en un aparato de transferencia de calor es de aproximadamente 2,74 m (9 pies), lo que garantiza que el líquido en el tubo de serpentín 200 tendrá suficiente exposición al calor en la caja de combustión 104 para maximizar la temperatura del líquido sin vaporizar el líquido. Cuando se instalan dos tubos de serpentín 200 en la caja de combustión 104 de manera horizontal, como se ilustra en las FIGS. 2A y 2B, la longitud total de los tubos de serpentín 200 expuestos al calor de la caja de combustión 104 es de 5,49 m (18 pies).

La longitud del tubo de serpentín 200 expuesta al calor es un factor crítico para la eficiencia y seguridad generales del aparato de transferencia de calor. Si la longitud del tubo de serpentín expuesto 200 es demasiado corta, no se maximiza la cantidad de energía extraída del calentador de mampostería 100. Por otro lado, si la longitud del tubo de serpentín expuesto 200 en la caja de combustión 104 es demasiado larga, el líquido en el tubo de serpentín 200 se vaporizará, lo que puede dañar el aparato de transferencia de calor o causar lesiones al operador. Las dimensiones de los tubos de serpentín 200 requieren solo un pequeño volumen de líquido para lograr una transferencia de calor segura y eficiente. Por lo general, solo se utiliza alrededor de 0,95 - 1,26 l (un cuarto a un tercio de galón) de líquido en un sistema de serpentín de dos tubos. En caso de fallo debido a un corte de energía, una válvula de alivio de temperatura y presión (válvula TxP 506) descargará líquido del aparato de transferencia de calor a través del drenaje 508 si la temperatura y/o la presión del líquido se vuelven demasiado altas, pero es preferible que solo un pequeño volumen de líquido esté contenido en el sistema para evitar lesiones a personas o daños al sistema. Se prefieren los tubos de acero inoxidable para los tubos de serpentín, que son bastante económicos, pero pueden soportar temperaturas de 121,1 °C (250 °F) y 68947,6 kPa (10000 libras) de presión por pulgada cuadrada (68947,6 kPa). Se pueden utilizar otros materiales para los tubos de serpentín, siempre que los materiales puedan soportar de manera similar altas temperaturas y presiones.

La FIG. 4 representa una vista esquemática de una porción de un aparato de transferencia de calor y una porción de un sistema de transferencia de calor. El sensor S1 es el primer sensor de temperatura 202 que se extiende dentro de la caja de combustión 104 en el tubo de serpentín, y está conectado a una entrada de un controlador 210. Una bomba de circulación de líquido 212 hace circular líquido calentado desde el tubo de serpentín 200 en el calentador de mampostería 100 hasta el dispositivo de calentamiento externo 208 cuando el controlador 210 detecta que la temperatura medida por el sensor S1 es igual o mayor que un umbral de temperatura predeterminado. El umbral de temperatura predeterminado debe ser de aproximadamente 65,6 °C (150 °F). El sistema entrará en estado de descontrol térmico si el umbral de temperatura predeterminado se establece demasiado alto, por encima de 65,6 °C (150 °F). Por el contrario, si el umbral de temperatura predeterminado se establece por debajo de 65,6 °C (150 °F) en una cantidad significativa, la bomba de circulación de líquido 212 hará circular el líquido continuamente después del encendido, desperdiciando energía innecesariamente y aumentando el coste de funcionamiento.

El sensor de temperatura S2 (204), que está conectado a una entrada del controlador 210, detecta una temperatura del líquido que fluye hacia el dispositivo de calentamiento externo 208 desde el calentador de mampostería 100 (en el lado de retorno 216 del calentador de mampostería 100). El sensor de temperatura S3 (206), que está conectado también a una entrada del controlador 210, detecta una temperatura del líquido que vuelve desde el dispositivo de calentamiento externo 208 hasta el calentador de mampostería 100 (en el lado de suministro 214 del calentador de mampostería 100). Cuando la temperatura medida por el sensor S1 excede el umbral de temperatura, el controlador 210 ordena a la bomba de circulación de líquido 212 que comience a circular el líquido y controla el caudal de la bomba de circulación de líquido 212 basándose en una diferencia entre las temperaturas medidas por los sensores S2 y S3. El caudal se ajusta para mantener una diferencia de temperatura especificada entre los sensores S2 y S3. Por ejemplo, si la diferencia de temperatura entre los sensores S2 y S3 es mayor que la diferencia especificada, lo que indica que la cantidad de calor que se transfiere al dispositivo de calentamiento externo 208 es demasiado grande, el controlador 210 aumentará el caudal de la bomba de circulación de líquido 212 para reducir la cantidad de calor transferida al dispositivo de calentamiento externo 208. Si la diferencia de temperatura medida es menor que la diferencia especificada, lo que indica que la cantidad de calor que se transfiere al dispositivo de calentamiento externo 208 es demasiado pequeña, el controlador 210 aumentará el caudal de la bomba de circulación de líquido 212 para aumentar la cantidad de calor transferida al dispositivo de calentamiento externo 208. Si la diferencia de temperatura está dentro de un rango específico de la temperatura especificada, el controlador 210 mantendrá el caudal actual de la bomba de circulación de líquido 212. La diferencia de temperatura especificada debe ser de alrededor de -6,7 °C (20 °F). El usuario puede ajustar el rango especificado y los ajustes de temperatura especificados en el controlador 210 para adaptarse a la cantidad de dispositivos de calentamiento externos 208 y al tipo de dispositivos de calentamiento externos 208 conectados al aparato de transferencia de calor. Una vez que se agote el combustible en el calentador de mampostería 100, la temperatura del líquido en los tubos de serpentín 200 bajará y eventualmente el controlador 210 detendrá la circulación del líquido. El controlador 210 puede ser un Johnson Controls A419ABC-1 (110 voltios CA), a modo de ejemplo no limitativo. El funcionamiento del controlador 210 y el dispositivo de circulación de líquido se analizan con mayor detalle más adelante.

La FIG. 5 ilustra una vista en perspectiva de dos tubos de serpentín 200 orientados horizontalmente conectados entre sí como en la realización de las FIGS. 2A y 2B. Cuando la bomba de circulación de líquido 212 está apagada, el calentador de mampostería 100 calienta el líquido a una temperatura predeterminada, según lo detectado por el primer sensor de temperatura 202, momento en el cual el controlador 210 enciende la bomba de circulación de líquido 212 y comienza a circular el líquido hacia el dispositivo de calentamiento externo 208. La punta del primer sensor de temperatura 202 debe extenderse bien dentro del calentador de mampostería 100 para garantizar que se tome una lectura de temperatura adecuada del líquido que vuelve del calentador de mampostería 100. Si el primer sensor de temperatura 202 no se extiende adecuadamente dentro de la caja de combustión 104, el sistema de transferencia de calor puede entrar en una situación de descontrol térmico, dañando potencialmente el sistema. El primer sensor de temperatura 202 normalmente se instala en una unión en T en una junta de codo y se extiende a través de la abertura D en el lado de retorno 216 del calentador de mampostería 100 para facilitar la instalación y el mantenimiento. Como alternativa, el primer sensor de temperatura 202 se puede instalar en el camino de retorno de líquido del otro tubo de serpentín 200 a través de la abertura C sin afectar el rendimiento del aparato de transferencia de calor, pero dicha instalación no es tan fácil de implementar y no forma parte de la invención.

Cuando la bomba de circulación de líquido 212 está en un modo de circulación, el líquido de transferencia de calor entra en el calentador de mampostería 100 en el lado de suministro 214 a través de tubos de serpentín 200 que se extienden a través de las aberturas A y B. El líquido calentado luego se transfiere desde el interior del calentador de mampostería 100 a través de tubos de serpentín 200 que se extienden a través de las aberturas C y D, y de regreso al lado de retorno 216, donde el líquido calentado luego fluye de regreso a la bomba de circulación de líquido 212. Como se analizará más adelante, una válvula de ventilación automática 502 y una válvula TxP 506 pueden estar ubicadas en el lado de retorno 216.

La FIG. 6 muestra una vista en perspectiva de dos tubos de serpentín 200 orientados verticalmente conectados entre sí como en la realización de las FIGS. 2C y 2D. El sistema funciona esencialmente de la misma manera que la realización mostrada en la FIG. 5, excepto que el lado de suministro 214 está ubicado en el lado inferior del calentador de mampostería 100, en lugar de en un lado izquierdo o derecho del calentador de mampostería 100. En esta configuración, es deseable que la punta del primer sensor de temperatura 202 se extienda en un camino de retorno de líquido del tubo de serpentín 200 más cercana a la bomba de circulación de líquido 212. Al igual que con la configuración de la FIG. 5, el primer sensor de temperatura 202 se instala preferiblemente en la junta de codo en el lado de retorno 216 del calentador de mampostería 100.

En las FIGS. 7A y 7B, se ilustra la parte posterior del calentador de mampostería 100. La FIG. 7A corresponde a la configuración del tubo de serpentín 200 de la FIG. 5, donde los tubos de serpentín 200 están orientados sustancialmente de manera horizontal. Cuando los tubos de serpentín 200 están orientados sustancialmente de manera horizontal, el lado de suministro 214 del serpentín debe estar ubicado suficientemente más bajo que el lado de retorno 216 de los tubos de serpentín 200 para asegurar que cualquier gas atrapado en el tubo del serpentín 200 suba al lado de retorno 216, y sea purgado por la válvula de ventilación automática 502, como se describe más adelante. La elevación yi de los tubos de serpentín 200 en la dirección vertical no está particularmente limitada, pero la elevación en instalaciones típicas es de alrededor de 5,1 cm (2 pulgadas) para garantizar la evacuación adecuada del gas de las líneas. La FIG. 7B corresponde a la configuración del tubo de serpentín 200 de la FIG. 6, donde los tubos de serpentín 200 están orientados verticalmente.

La FIG. 8 ilustra el lado de suministro 214 de un aparato y sistema de transferencia de calor según cualquiera de las FIG. 5 o la FIG. 6. Como se explicó anteriormente, cuando la bomba de circulación de líquido 212 está funcionando, el líquido se bombea desde un dispositivo de calentamiento externo 208 hacia el calentador de mampostería 100 donde pasa a través de una válvula de retención 510. La válvula de retención 510 permite que el líquido fluya en una sola dirección hacia el calentador de mampostería 100. La instalación de una válvula de retención 510 de esta manera cumple dos funciones: primero, garantiza un tiempo de respuesta más rápido cuando el calentador de mampostería 100 se está calentando al evitar que el líquido en expansión retroceda hacia el lado de suministro 214 del calentador de mampostería 100. En segundo lugar, en caso de fallo, la válvula de retención 510 permite la entrada de una pequeña cantidad de agua más fría para enfriar el tubo de serpentín. Se prefiere una válvula de retención oscilante 510 como válvula de retención 510, pero en su lugar se puede utilizar una válvula de retención de bola 510, una válvula de retención de elevación 510, una válvula de retención de diafragma 510 u otro estilo de válvula de retención 510. Se debe seleccionar una válvula de retención 510 que tenga un tamaño suficiente para soportar el flujo de líquido a través del sistema y que también pueda soportar la temperatura del líquido. El líquido fluye desde la válvula de retención 510 hacia el lado de suministro 214 del tubo de serpentín 200, donde el líquido entra en el tubo de serpentín 200 y en el calentador de mampostería 100. La FIG. 8 ilustra que el lado de suministro 214 alimenta dos tubos de serpentín, sin embargo, el lado de suministro 214 puede alimentar solo un tubo de serpentín 200 o más de dos tubos de serpentín 200 sin alejarse del alcance del aparato y sistema de transferencia de calor descrito en este documento.

La FIG. 9 ilustra el lado de retorno 216 de un aparato de transferencia de calor o un sistema de transferencia de calor según cualquiera de las FIG. 5 y FIG. 6. Cuando la bomba de circulación de líquido 212 está funcionando, el líquido se bombea desde los tubos de serpentín 200 dentro del calentador de mampostería 100 hacia el dispositivo de calentamiento externo 208. El lado de retorno 216 también puede incluir una válvula de ventilación automática de punto alto 502 y/o una válvula TxP 506. La válvula de ventilación automática 502 purga automáticamente cualquier gas atascado en las líneas del sistema. La válvula de ventilación automática 502 puede ser una Maid-O'-Mist ® 670, a modo de ejemplo no limitativo. Una válvula de bola 504 puede estar ubicada entre el lado de retorno 216 del tubo de serpentín 200 y la válvula de ventilación automática 502 para facilitar el reemplazo de la válvula de ventilación automática 502 sin drenar líquido de los tubos. La válvula TxP 506 purga líquido del sistema si la temperatura del líquido excede una temperatura predeterminada o si la presión en las líneas excede una presión predeterminada. Es importante hacer coincidir las características de temperatura y/o presión de la válvula TxP 506 con las características del dispositivo de calentamiento externo 208. Por ejemplo, cuando el sistema de transferencia de calor transfiere calor a un sistema de agua doméstico que tiene un calentador de agua caliente, si la presión en las líneas excede 517,1 kPa (75 libras por pulgada cuadrada (PSI)), la válvula TxP 506 drenará líquido del sistema hasta que la presión se reduzca a menos de 517,1 kPa (75 PSI). Cuando el sistema de transferencia de calor transfiere calor a un sistema de calefacción hidrónico, donde el líquido circula a través de tubos para irradiar calor, la válvula TxP 506 debe drenar el líquido del sistema si la presión excede de 206,8 kPa (30 PSI). La válvula TxP 506 purga el líquido del sistema hacia una línea de drenaje para que el líquido se elimine de forma limpia y segura. Como ejemplo no limitativo, la válvula TxP 506 puede ser una Zurn ® P10000HXL-150C cuando el dispositivo de calentamiento externo 208 es un calentador de agua caliente. Cuando el dispositivo de calentamiento externo 208 es una caldera, se puede utilizar una válvula Apollo 10408.

Una vista en perspectiva del lado de suministro 214 y del lado de retorno 216 se muestra en la FIG. 10. Como se describió anteriormente, la válvula de retención 510 está ubicada en el lado de suministro 214 antes de que el lado de suministro 214 se bifurque en tubos separados. En el lado de retorno 216, la válvula de ventilación automática 502 y la válvula de bola 504 están ubicadas en el punto alto de la línea. La válvula TxP 506 y el drenaje también pueden estar ubicados en la parte superior del lado de retorno 216. Una unión en T está ubicada en el lado de retorno 216 en un extremo de un tubo que se extiende desde el calentador de mampostería 100. Un primer puerto de la unión en T está conectado al tubo que se extiende desde el calentador de mampostería 100, y un segundo puerto en un ángulo de 90 grados desde el primer puerto está conectado al tubo en el lado de retorno 216 del sistema. En un tercer puerto de la unión en T, se inserta una funda de sensor que alberga un primer sensor de temperatura 202 que debe extenderse desde la unión en T y dentro del tubo de serpentín 200 dentro del calentador de mampostería 100 para asegurar una medición precisa de la temperatura del líquido en o cerca de su punto más caliente en el calentador de mampostería 100.

La FIG. 11 muestra una vista en sección del lado de retorno 216 del aparato de transferencia de calor. La válvula TxP 506 y la válvula de ventilación automática 502 están ubicadas en una porción superior del lado de retorno 216. El tubo se extiende en una dirección ortogonal a la porción superior para extenderse hacia el calentador de mampostería 100. La unión en T está ubicada en la porción inferior en la FIG. 11, y el primer puerto y el tercer puerto se extienden coaxialmente, mientras que el segundo puerto se extiende en una dirección ortogonal al primer y al tercer puerto. El líquido que regresa desde el tubo de serpentín 200 dentro del calentador de mampostería 100 viaja a través de la porción superior y una porción inferior, pasando por la válvula de ventilación automática 502, y hasta el calentador de mampostería 100 y la bomba de circulación de líquido 212.

Con referencia a la FIG. 12, se rosca un tubo roscado en un accesorio 1202, que luego se inserta y se une en el tercer puerto de la unión en T 1200. Una funda de sensor 1208 que alberga el primer sensor de temperatura S1 se inserta en el primer puerto de la unión en T 1200. El primer sensor de temperatura 202 debe ubicarse lo más cerca posible de la punta de la funda del sensor 1208. Se instala un casquillo empotrado 1204 en la base de la funda del sensor 1208 para sellar la unión en T 1200. La funda del sensor 1208 debe ser lo suficientemente larga para extenderse a través de la pared del calentador de mampostería 100 y dentro de la caja de combustión 104. Cuando la bomba de circulación de líquido 212 está funcionando, el líquido fluye desde el tubo de serpentín 200 dentro del calentador de mampostería 100 alrededor de la funda del sensor 1208 en un camino de retorno de líquido del tubo de serpentín, y fuera del segundo puerto de la unión en T 1200 hacia el dispositivo de calentamiento externo 208. En instalaciones típicas, el tubo roscado, el accesorio y la unión en T tienen 1,91 cm (0,75 pulgadas) de diámetro, mientras que la funda del sensor 1208 es ligeramente más pequeña, aproximadamente 1,27 cm (0,5 pulgadas) de diámetro, para permitir el flujo del líquido en el camino de retorno del tubo de serpentín.

La FIG. 13 ilustra cómo la unión en T 1200, el tubo de serpentín 200, el accesorio 1204 y la funda del sensor 1208 aparecen en una vista en sección en el lado de retorno 216 cuando están ensamblados. El tubo de serpentín 200 se extiende desde el accesorio 1204, a través de la pared del calentador de mampostería 100, y dentro de la caja de combustión 104, donde el tubo de serpentín 200 se enrolla hacia adelante y hacia atrás para quedar expuesto al calor directo y las llamas en la caja de combustión 104. La funda del sensor 1208, que alberga el primer sensor de temperatura 202, se extiende desde el primer puerto de la unión en T 1200, a través de la unión en T 1200, y dentro del tubo de serpentín 200. La funda del sensor 1208 y el primer sensor de temperatura 202 se extienden además a través de una pared del calentador de mampostería 100 y dentro de la caja de combustión 104. En la FIG. 13, se ilustra una funda de sensor de 30,5 cm (12 pulgadas), que se extiende a través de una pared de 11,4 cm (4,5 pulgadas) 106 del calentador de mampostería 100, y 7,6 - 10,2 cm (3-4 pulgadas) de la funda de sensor se extienden dentro de la caja de combustión 104 de modo que el sensor S1 está expuesto al líquido en o cerca de su punto más caliente en la caja de combustión 104.

Volviendo a la FIG. 4, el sensor S1 (en la funda del sensor 1208) está conectado a una entrada de un controlador 210. El controlador 210 puede ser un Johnson Controls modelo A419ABC-1, a modo de ejemplo no limitativo. El controlador 210 puede programarse para encender o apagar la bomba de circulación de líquido 212 en función de la temperatura medida por el sensor S1 en la caja de combustión 104. Cuando el controlador 210 hace funcionar la bomba de circulación de líquido 212 para hacer circular el líquido, el controlador 210 varía el caudal de la bomba de circulación de líquido 212 en función de la cantidad de calor que se transfiere al dispositivo de calentamiento externo 208. En concreto y tal como se ha descrito anteriormente, un sensor S2 en el lado de retorno 216 de los tubos del serpentín 200 mide la temperatura del líquido calentado que se suministra al dispositivo de calentamiento externo 208. El sensor S3 en el lado de suministro 214 de los tubos de serpentín 200 mide la temperatura del líquido calentado que vuelve desde el dispositivo de calentamiento externo 208. El controlador 210 determina una diferencia entre las temperaturas medidas por los sensores S2 y S3, y ajusta el caudal de la bomba de circulación de líquido 212 en función de la diferencia de temperatura medida entre los sensores S2 y S3 para lograr una diferencia de temperatura objetivo. En una aplicación que se describe más adelante, la diferencia de temperatura objetivo puede ser de -6,7 °C (20 °F). La diferencia de temperatura objetivo es la cantidad de calor transferida desde el calentador de mampostería 100 al dispositivo de calentamiento externo 208. La colocación de los sensores S2 y S3 cerca de la salida del aparato de transferencia de calor, y cerca del dispositivo de calentamiento externo 208, permite una medición precisa del calor realmente transferido al dispositivo de calentamiento externo 208. Por otra parte, si los sensores S2 y S3 se colocaran más cerca del calentador de mampostería 100, la diferencia de temperatura medida también mediría la cantidad de calor perdido en los tubos entre el calentador de mampostería 100 y el dispositivo de calentamiento externo 208, lo que llevaría a una medición inexacta de la cantidad de calor que realmente se transfiere al dispositivo de calentamiento externo 208. Aunque la bomba de circulación de líquido 212 está dispuesta en el lado de retorno 216 de los tubos de serpentín 200 en la FIG. 4, la bomba de circulación de líquido 212 puede colocarse en el lado de suministro 214 de los tubos de serpentín 200 sin afectar negativamente el rendimiento del aparato de transferencia de calor. En caso de corte de energía, el calentador de mampostería 100 continuará calentando el líquido mientras que la bomba de circulación de líquido 212 no puede transferir calor. La válvula TxP 506 evitará que el líquido en el aparato de transferencia de calor se vaporice y dañe los tubos durante un corte de energía. Se puede instalar una batería de respaldo 218 en el controlador 210 y en la bomba de circulación de líquido 212 para circular adecuadamente el líquido calentado y evitar que la válvula TxP 506 purgue líquido del sistema durante un corte de energía. También se puede instalar una batería de respaldo 218 (no ilustrada) en el lado secundario del dispositivo de calentamiento externo 208 para permitir que el sistema descargue el calor adecuadamente en caso de un corte de energía.

La FIG. 14 ilustra las conexiones eléctricas del controlador 210. El sensor S1 está conectado a la entrada In1 del controlador 210, mientras que los sensores S2 y S3 están conectados a las entradas In2 e In3, respectivamente, del controlador 210. El controlador 210 lee una temperatura del sensor S1 y, en función de si la temperatura es igual o mayor que un umbral de temperatura predeterminado controla si la bomba de circulación de líquido 212 hace circular líquido a través del sistema. Una salida del controlador 210 está conectada a la bomba de circulación de líquido 212, ya sea directamente o a través de un dispositivo intermedio. El controlador 210 puede configurarse para emitir una señal digital HI/LO que dirige la bomba de circulación de líquido 212 para hacer circular el líquido. Alternativamente, el controlador 210 puede estar configurado para generar una señal analógica (por ejemplo, una señal de 24 V CA a 60 Hz) que dirija la bomba de circulación de líquido 212 para hacer circular el líquido. Se puede utilizar un dispositivo intermedio (no ilustrado) que genere una señal analógica específica cuando la salida HI/LO del controlador 210 emita una señal digital HI. Por ejemplo, el controlador 210 puede emitir una señal digital de 5 V a un convertidor D/A, que emite una señal de 24 V CA a la bomba de circulación de líquido 212, lo que hace que la bomba de circulación de líquido 212 haga circular líquido a través del sistema. Estos ejemplos pretenden ser descripciones no limitativas de las innumerables formas en que el controlador 210 puede controlar la bomba de circulación de líquido 212.

El controlador 210 también puede determinar la diferencia entre los sensores S2 y S3 y emitir una señal que dirige la bomba de circulación de líquido 212 para hacer circular el líquido a un caudal particular en función de la diferencia medida. Alternativamente, los sensores S2 y S3 pueden conectarse directamente a la bomba de circulación de líquido 212, que puede estar configurada para controlar el caudal en función de la diferencia de temperatura medida entre los sensores S2 y S3. La bomba de circulación de líquido 212 puede ser un circulador Taco delta-T 00 ® de velocidad variable o un Taco HEC-2 BumbleBee ®, a modo de ejemplo no limitativo.

Haciendo referencia a la FIG. 15, el dispositivo de calentamiento externo 208 puede ser una caldera 1500 en la que se calienta o vaporiza un líquido. El controlador 210 y/o la bomba de circulación de líquido 212 están configurados para transferir una cantidad determinada de calor a la caldera 1500 en función del calor que requiere la caldera 1500 para funcionar.

Haciendo referencia a la FIG. 16A, el dispositivo de calentamiento externo 208 puede ser un calentador de líquido 1600, tal como un calentador de agua caliente. El líquido calentado del calentador de mampostería 100 circula hacia el calentador de líquido 1600, donde el líquido calentado fluye sobre un intercambiador de calor de placas 1602. El intercambiador de calor de placas 1602 transfiere calor del líquido calentado a un líquido secundario, que puede ser agua o glicol, por ejemplo. El líquido secundario se puede utilizar como agua caliente sanitaria y puede emplearse para proporcionar calor radiante a un edificio. La zona radiante 1614 y los dispositivos asociados funcionan como un aparato de descarga térmica por sobrecalentamiento, que descarga calor del calentador de mampostería y del calentador de líquido 1600 cuando la temperatura del líquido calentado es demasiado alta. Debido a que los calentadores de mampostería 100 generan cantidades muy grandes de calor, a veces es necesario eliminar el exceso de calor del sistema para evitar la vaporización del líquido en el sistema o daños al sistema. La zona radiante 1614 puede instalarse en una habitación o en varias habitaciones para proporcionarles calor. La zona radiante 1614 también se puede instalar en un área más fría de un edificio, como un garaje, donde el calor puede disiparse más rápidamente que en una habitación interior de un edificio. El calentador de líquido 1600 en la FIG. 16A puede ser un aparato hidrónico combinado HTP Versa-Hydro, a modo de ejemplo no limitativo.

La zona de calor radiante 1614 irradia calor desde el líquido calentado a un área en una casa o edificio. La válvula de zona 1604 se abre y se cierra para permitir que el líquido fluya desde el calentador de líquido 1600 a la zona radiante 1614 cuando se recibe una señal de control predeterminada en la línea de control V11. La bomba de circulación de líquido 1606 controla el caudal del líquido que fluye desde el calentador de líquido a la zona radiante 1614 basándose en la señal de control recibida en la línea de control V12. Aunque la válvula de zona 1604 y la bomba de circulación de líquido 1606 están ilustradas en la FIG. 16A, puede ser necesario utilizar solo una u otra dependiendo del tipo de sistema. El sensor de temperatura S41608 mide la temperatura T4 del líquido en el calentador de líquido 1600. El sensor de temperatura S51610 y el sensor de temperatura S6 1612 miden la temperatura del líquido que fluye hacia y desde la zona de calor radiante 1614, respectivamente. El sensor de temperatura S7 1613 mide la temperatura del aire ambiente del área en la que está instalada la zona de calor radiante 1614. Aunque en la FIG. 16A solo se ilustra una única zona de calor radiante 1614, se puede conectar más de una zona de calor radiante al calentador de líquido 1600 para irradiar selectivamente líquido calentado distribuido desde el calentador de líquido 1600. Las zonas de calor radiante normalmente están conectadas en paralelo al calentador de líquido 1600, pero pueden conectarse en serie dependiendo de las demandas de instalación, como la distribución del edificio. Un termostato (no se muestra) controla cada zona de calor radiante.

La FIG. 16B ilustra la configuración de control de una única zona de calor radiante. Un usuario puede configurar la temperatura para el área correspondiente a la zona de calor radiante 1614 utilizando el panel de control 1616. El termostato 1618 recibe la configuración de temperatura deseada del panel de control 1616 y la temperatura del aire ambiente medida por el sensor S7. El termostato 1618 puede leer la temperatura T4 del segundo líquido calentado desde el sensor S4 en el calentador de líquido para controlar mejor la cantidad de calor irradiado desde la zona de calor radiante 1614, aunque no es necesario que el termostato 1618 monitorice el sensor S4. El termostato 1618 también puede medir la diferencia de temperatura (T5 - T6) entre los sensores S5 y S6 para medir la cantidad de calor realmente irradiado desde la zona de calor radiante 1614. Los sensores S5 y S6 deben colocarse lo más cerca posible de la zona de calor radiante 1614 para medir con precisión la cantidad de calor realmente transferido e irradiado desde la zona de calor radiante 1614. El termostato 1618 genera una señal de control que contiene información que incluye si la válvula de zona 1604 debe estar abierta o cerrada, y/o el caudal de la bomba de circulación de líquido 1606 en función de las temperaturas medidas por los sensores S4, S5, S6 y/o S7, así como la configuración de temperatura deseada desde el panel de control 1616. El controlador 1620 actúa como un relé de derivación para derivar el control del termostato 1618 cuando la temperatura del líquido en el calentador de líquido 1600 excede un umbral de temperatura predeterminado. En esta configuración, el control de las zonas de calor radiante se logra eléctricamente, sin necesidad de desviar el líquido calentado a un canal o zona radiante diferente. El controlador 1620 puede configurarse para hacer funcionar la válvula de zona 1604 y/o la bomba de circulación de líquido 1606 para descargar calor entre 71,1 °C (160 °F) y 82,2 °C (180 °F), mucho antes de que el líquido se vaporice.

El controlador 1620 emite una señal de control de válvula de zona y/o una señal de control de bomba de circulación basada en la señal de control recibida desde el termostato 1618. El controlador 1620 puede configurarse para generar la señal de control de la válvula de zona y/o la señal de control de la bomba de circulación basándose en una señal de control enviada desde el termostato 1618, que incluye la configuración de temperatura deseada y la temperatura medida por el sensor S7 cerca de la zona de calor radiante 1614. Cuando el controlador 1620 determina que la temperatura T4 medida por el sensor S4 excede la temperatura predeterminada, el controlador 1620 deriva la señal de control enviada desde el termostato y comienza a descargar calor desde el calentador de líquido 1600 a la zona de calor radiante 1614. Es decir, el controlador 1620 entra en un modo de derivación de relé en el que el calor se descarga desde el calentador de líquido 1600 a la zona de calor radiante para evitar un descontrol térmico cuando el controlador 1620 determina que la temperatura medida por el sensor S4 excede la temperatura predeterminada. En el modo de derivación de relé, el controlador 1620 controla la válvula de zona 1604 y/o la bomba de circulación de líquido 1606 independientemente del termostato 1618 y de la configuración de temperatura deseada hasta que la zona de calor radiante 1614 descarga suficiente calor del calentador de líquido 1600 para garantizar que el sistema no esté en peligro de entrar en un descontrol térmico. El controlador 1620 puede ajustar el caudal de la bomba de circulación 1606 en función del diferencial de temperatura (T<5>-T6) de las temperaturas medidas por los sensores S5 y S6 para liberar suficiente calor para reducir de manera eficiente y efectiva la temperatura del líquido calentado en el calentador de líquido. El controlador 1620 continuará monitorizando la temperatura T<4>medida por el sensor S4 y funcionará en el modo de derivación de relé hasta que la temperatura T<4>medida por el sensor S4 sea menor que la temperatura predeterminada. Una vez que la temperatura T<4>vuelve a un nivel aceptable, el controlador 1620 vuelve a un modo de funcionamiento normal en donde el controlador emite una señal de control de válvula de zona y/o una señal de control de bomba de circulación basada en una señal de control suministrada por el termostato 1618.

Cuando varias zonas de calor radiante 1614 están conectadas al calentador de líquido 1600, el control de descarga térmica se realiza por separado para cada zona. La configuración de control para múltiples zonas de calor radiante se ilustra en la FIG. 16C. Como se discutió anteriormente, las zonas de calor radiante normalmente están conectadas en paralelo al calentador de líquido 1600, pero pueden estar conectadas en serie dependiendo del edificio en el que esté instalado el sistema. Cada zona de calor radiante puede tener un tamaño diferente y, por lo tanto, puede irradiar y emitir calor a diferentes velocidades y puede comprender cada una los elementos ilustrados en la FIG. 16<a>. Cada zona de calor radiante tiene un panel de control correspondiente 1616-N y un termostato 1618-N, donde N es un número entero que va desde 1 hasta el número total de zonas de calor radiante instaladas en el sistema. Se instala una derivación de relé RN1, RN2 para cada válvula de zona 1604 y bomba de circulación 1606, respectivamente. Las derivaciones de relé RN1, RN2 y aísla los termostatos de cada zona entre sí. La derivación de relé R11 tiene una primera entrada conectada a la señal de ENCENDIDO/APAGADO de la Zona 1 del termostato 1618-1, una segunda entrada conectada a la señal de ENCENDIDO/APAGADO de la Zona 1 del controlador 1620 y una tercera entrada conectada a la señal de derivación de la Zona 1 del controlador 1620. La derivación de relé R12 tiene una primera entrada conectada a la señal de caudal de la Zona 1 del termostato 1618-1, una segunda entrada conectada a la señal de caudal de la Zona 1 del controlador 1620 y una tercera entrada conectada a la señal de derivación de la Zona 1 del controlador 1620. Cada derivación de relé RN1, RN2 está conectada de manera similar a R11 y R12, respectivamente.

Cuando el controlador 1620 determina que la temperatura T<4>medida por el sensor S4 excede la temperatura predeterminada, el controlador selecciona una o más de las zonas de calor radiante para derivar. El controlador 1620 está configurado para derivar de forma separada y selectiva el termostato 1618-N de cada zona y seleccionar qué zona de calor radiante controlar. El controlador 1620 puede seleccionar zonas de calor radiante en función de la velocidad a la que aumenta la temperatura T<4>medida por el sensor S4 o la velocidad a la que cada zona es capaz de descargar calor. El controlador 1620 envía una señal de derivación de relé a la derivación de relé RN1, RN2 de la(s) zona(s) seleccionada(s), lo que hace que la derivación de relé seleccionada RN1, RN2 emita una señal desde el controlador 1620 en lugar del termostato correspondiente 1618-N. Por ejemplo, las derivaciones de relé R11 y R12 de la zona 1 normalmente emiten la señal de ENCENDIDO/APAGADO de la zona 1 y la señal de caudal de la zona 1, respectivamente, desde el termostato 1618-1. Cuando el controlador 1620 determina que la temperatura T<4>excede la temperatura predeterminada y selecciona la zona 1 para derivación, el controlador 1620 emite una señal de control de derivación a las derivaciones de relé r 11 y R12, lo que hace que las derivaciones de relé R11 y R12 emitan señales de control desde el controlador 1620 en lugar del termostato 1618-1. El controlador 1620 puede derivar y controlar las otras zonas de descarga térmica de una manera similar a la zona 1.

Con referencia a la FIG. 17, un aparato de descarga térmica por sobrecalentamiento 1700 se puede conectar al aparato de transferencia de calor y al sistema de transferencia de calor para descargar el exceso de calor del sistema. En funcionamiento normal, el segundo líquido del calentador de líquido 1600 puede dirigirse a una salida de líquido doméstico 1720, por ejemplo. Como se ha discutido previamente, a veces es necesario descargar el exceso de calor del sistema para evitar la vaporización de líquido en el sistema o el daño al sistema porque los calentadores de mampostería 100 generan grandes cantidades de calor. En la configuración que se muestra en la FIG. 17, el aparato de descarga térmica 1700 está conectado al calentador de líquido 1600 y está equipado con una derivación de relé 1702 para dirigir el líquido secundario calentado a una zona de descarga térmica (zonas de calor radiante 1706) donde el exceso de calor puede descargarse rápidamente. En esta configuración, cuando el líquido secundario en el calentador de líquido 1600 alcanza una temperatura predeterminada, medida por el sensor de temperatura 1708 (S4), en la cual existe el peligro de que el líquido secundario se vaporice, se activa la derivación del relé 1702, que transfiere el segundo líquido calentado a una zona radiante 1706 para descargar el calor. La zona radiante 1706 puede estar formada por tubos de calentamiento de serpentín distribuidos a través del suelo o las paredes de un edificio, que utilizan de manera eficiente el exceso de calor en áreas de un edificio que están ubicadas de forma remota lejos del calentador de mampostería 100.

En funcionamiento normal, cuando la temperatura del segundo líquido está por debajo de la temperatura predeterminada, el segundo líquido fluye desde el calentador de líquido 1600 a través de la bomba de circulación de líquido 1604, y directamente a través de la derivación de relé 1702. Cuando la temperatura del segundo líquido excede la temperatura predeterminada, el controlador 1704 hace funcionar la derivación del relé 1702 para dirigir el segundo líquido hacia las zonas de calor radiante 1706. El controlador 1704 puede configurarse para hacer funcionar la derivación de relé 1704 para descargar calor entre 71,1 °C (160 °F) y 82,2 °C (180 °F), mucho antes de que el líquido se vaporice. La zona radiante 1706 puede instalarse en un área más fría de un edificio, tal como un garaje, donde el calor se puede descargar más rápidamente que en una sala interior de un edificio. El calentador de líquido 1600 en la FIG. 17 puede ser un aparato hidrónico combinado HTP Versa-Hydro, a modo de ejemplo no limitativo

En la FIG. 17, los sensores de temperatura S4, S5 y S6 están ubicados en un lado de suministro 1716 y un lado de retorno 1718 de la derivación de relé 1702 para medir el diferencial de temperatura entre los sensores S5 y S6, lo que indica que una cantidad de calor se descarga a una zona radiante 1706. El calor medido en el lado de suministro 1716 por el sensor 1710 (S5) debe ser mayor que la temperatura del aire ambiente, pero mucho menor que el punto de ebullición del segundo líquido utilizado. La bomba de circulación de líquido 1714 controla el caudal del líquido en las zonas de calor radiante 1706 basándose en el diferencial de calor medido entre los sensores S4 y S5. El controlador 1704 puede ordenar a la bomba de circulación de líquido 1722 que deje de controlar el flujo de fluido en un modo de descarga térmica, permitiendo que la bomba de circulación de líquido 1714 controle el caudal. Alternativamente, el controlador 1714 puede controlar la bomba de circulación de líquido 1714 y la bomba de circulación de líquido 1722 en conjunto. Una vez que la temperatura medida por el sensor S4 cae por debajo de la temperatura predeterminada, el controlador hace funcionar la derivación de relé 1702 para pasar líquido directamente a la salida de líquido doméstico 1720 y ordena a la bomba de circulación de líquido 1714 detener la circulación del segundo líquido.

El caudal se controla para lograr una cantidad ideal de calor disipado en función del tamaño de las zonas radiantes. Por ejemplo, se puede seleccionar un diferencial de -6,7 °C (20 °F) entre los sensores S5 y S6, de modo que el caudal aumente cuando la cantidad de calor descargado sea mayor que -6,7 °C (20 °F), y el caudal disminuya cuando la cantidad de calor descargado sea menor que -6,7 °C (20 °F). Se recomienda mantener el lado de retorno 1718 de la zona radiante a alrededor de 37,8 °C (100 °F) y el líquido en el lado de suministro 1716 de modo que no supere los 60 °C (140 °F) para garantizar que el sistema no entre en un descontrol térmico. El control de la transferencia de calor a las zonas de descarga térmica se analiza con más detalle más adelante. Aunque el control de descarga térmica por sobrecalentamiento se describe con referencia a un calentador de líquido 1600, el control de descarga térmica por sobrecalentamiento se puede conectar a cualquier otro dispositivo de calentamiento externo 208 para moderar la temperatura en el sistema. El controlador para el control de descarga térmica puede ser un Johnson Controls A419GBF-1 (24 voltios CC), a modo de ejemplo no limitativo. Se puede utilizar un único controlador para controlar la circulación de líquido dentro del calentador de líquido 1600, las zonas de descarga térmica 1706 y en los tubos de serpentín 200.

La FIG. 18 muestra una configuración donde el líquido calentado desde el calentador de mampostería 100 se transfiere a un serpentín de conducto 1800. El serpentín del conducto 1800 se puede utilizar en un sistema HVAC para distribuir calor por todo un edificio a través de aire soplado.

Con referencia a la FIG. 19, se puede instalar un cabezal de baja pérdida 1900 para proporcionar aislamiento hidráulico entre el lado del calentador de mampostería 100 del aparato de transferencia de calor y el sistema de transferencia de calor. El cabezal de baja pérdida 1900 puede estar conectado a uno o más dispositivos de calentamiento externos 208, o puede estar conectado a calentamiento radiante, como se muestra en la FIG.

19. Otra bomba de circulación de líquido 1902 puede estar conectada al lado secundario del cabezal de baja pérdida 1900 para controlar el caudal de líquido en el lado secundario con respecto al lado primario (es decir, el lado del calentador de mampostería 100).

Con referencia a la FIG. 20, el líquido calentado del calentador de mampostería 100 puede ser transportado a los puertos de elementos de un calentador de agua caliente 2000, donde el líquido calentado del calentador de mampostería 100 puede calentar agua doméstica a través de un intercambiador de calor (no ilustrado). El agua calentada del calentador de agua caliente puede luego usarse en un calentador de aceite 2002, como por ejemplo un calentador de aceite Toyotomi, lo que aumenta enormemente la eficiencia del calentador de aceite. Como se discutió previamente, se puede instalar un aparato de descarga térmica 1700 en el calentador de líquido 2000 para descargar calor cuando el calor del líquido en el calentador de líquido 2000 excede una temperatura predeterminada.

La FIG. 21A ilustra un diagrama de flujo que describe la funcionalidad del controlador 210 y la bomba de circulación de líquido. En el paso S100, se mide la temperatura T<1>del sensor S1 en el tubo de serpentín 200 dentro del calentador de mampostería 100. Si la temperatura T<1>es menor que un primer umbral de temperatura predeterminado (en el paso S102), el proceso vuelve al paso S1, donde se mide nuevamente la temperatura T<1>. Si, por el contrario, la temperatura T<1>es mayor o igual a un primer umbral de temperatura predeterminado (en el paso S102), se activa la bomba de circulación de líquido (S104), y la bomba de circulación de líquido comienza a circular líquido en el sistema. Como paso S106, se mide nuevamente la temperatura T<1>, y si la temperatura T<1>es menor que el primer umbral de temperatura predeterminado en el paso S110, la primera bomba de circulación de líquido se apaga en el paso S112 y el proceso comienza nuevamente en el paso S100. Si la temperatura T<1>permanece igual o mayor que el primer umbral de temperatura predeterminado, el proceso pasa al paso S114. En el paso S122, se miden las temperaturas T<2>y T<3>del sensor S2 y del sensor S3, respectivamente. En el paso S116, se determina la diferencia (T<2>- T<3>), y si la diferencia (T<2>- T<3>) es mayor o igual a una diferencia de temperatura predeterminada, se aumenta el caudal de la bomba de circulación de líquido (paso S122). Cuando la temperatura es mayor que la diferencia de temperatura predeterminada, entonces se transfiere demasiado calor al dispositivo de calentamiento externo 208, por lo que se aumenta el caudal para disminuir la cantidad de calor transferido al dispositivo de calentamiento externo 208. Si, en el paso S116, la diferencia (T<2>- T<3>) es menor que la diferencia de temperatura predeterminada, entonces se reduce el caudal para aumentar la cantidad de calor transferido (S12). Alternativamente, el caudal puede mantenerse constante si la diferencia (T<2>- T<3>) está dentro de un rango predeterminado aceptable.

Con referencia a la FIG. 21B, se ilustra un proceso para descargar el exceso de calor utilizando el aparato de descarga térmica ilustrado en la FIG. 17. En el paso S200, se mide la temperatura del sensor S1 (junto con el proceso analizado con respecto a la FIG. 21A), y cuando la temperatura excede el primer umbral de temperatura predeterminado, el proceso procede al paso S204 para medir la temperatura del segundo líquido en el calentador de líquido 1600. Cuando la temperatura del líquido medida en el dispositivo de calentamiento externo 208 excede un tercer umbral de temperatura en el paso S206, el proceso avanza al paso S208, donde se hace funcionar una derivación de relé 1702 para descargar el exceso de calor a las zonas de calentamiento radiante 1706. Si la temperatura medida por el sensor S4 es menor que el tercer umbral de temperatura en el paso 206, el proceso vuelve al paso S200.

Después de que la derivación de relé 1702 comienza a dirigir el segundo líquido a las zonas de descarga térmica 1706, la temperatura del sensor S4 se mide nuevamente en el paso S210. En el paso S212, cuando la temperatura medida del segundo líquido cae por debajo del tercer umbral de temperatura, la derivación de relé 1702 dirige el segundo líquido lejos de las zonas de descarga térmica 1706 y vuelve al modo de funcionamiento normal (paso S214). Cuando la temperatura T<4>medida por el sensor S4 es mayor que el tercer umbral de temperatura, la bomba de circulación de líquido 1714 hace circular el segundo líquido hacia las zonas de descarga térmica y se miden las temperaturas T<5>y T<6>del segundo fluido en los sensores S5 y S6, respectivamente (paso S216). En el paso 218 se determina la diferencia (T<5>- T<6>), y cuando la diferencia (T<5>-T<6>) está dentro de un rango de temperatura predeterminado (4<°>umbral de temperatura), la bomba de circulación de líquido 1714 mantiene el caudal actual. El calor del líquido en las zonas de descarga térmica debe mantenerse entre 73,9 - 76,7 °C (165 °F - 170 °F), de modo que (T5 - T6) debe ser aproximadamente -15 °C (5 °F). Puede ser necesario añadir más zonas de calentamiento radiante si la temperatura en las zonas radiantes supera los 82,2 °C (180 °F) para mantener las temperaturas en las zonas radiantes cómodas. Si la diferencia (T5 - T6) supera el rango de temperatura predeterminado, se incrementa el caudal del líquido transferido a las zonas de calentamiento radiante. Si la diferencia (T5 - T6) está dentro del rango de temperatura predeterminado, el caudal se mantiene en el paso S220 (o se reduce cuando sea necesario para mantener una temperatura radiante aceptable). Una vez que se descarga suficiente calor desde el lado secundario del dispositivo de calentamiento externo 208 de modo que la temperatura del líquido en el dispositivo de calentamiento externo 208 es menor que el segundo umbral de temperatura, la derivación de relé se apaga y la segunda bomba de circulación de líquido deja de bombear líquido a las zonas de descarga (S214).

Con referencia a la FIG. 22, el sistema de transferencia de calor descrito anteriormente puede incluir adicionalmente otras fuentes de calor para transferir calor al dispositivo de calentamiento externo 2208, incluyendo una fuente de calor geotermal 2210, una fuente de calor solar 2204 y/o una fuente de calor de respaldo 2206. La fuente de calor solar 2204 puede ser un panel solar que genera electricidad para alimentar un elemento de calentamiento que calienta el líquido de transferencia de calor que pasa a través de un depósito o tubo conectado al elemento de calentamiento. La fuente de calor solar 2204 puede ser un tubo o un recipiente a través del cual fluye el líquido de transferencia de calor que absorbe pasivamente el calor del sol. La fuente de calor de respaldo 2206 puede ser una fuente de calor de gas, aceite o electricidad que genera calor cuando las otras fuentes de calor no producen la cantidad de calor deseada. La fuente de calor geotermal 2210 puede enterrarse en el suelo para absorber calor directamente de la tierra, o puede absorber calor directamente del aire en un día caluroso de verano. Se pueden conectar otras fuentes de calor conocidas al sistema de transferencia de calor para lograr resultados similares.

Las fuentes de calor tienen una línea de suministro y una línea de retorno, cada una conectada a uniones en T muy próximas y colocadas en serie alrededor de un bucle primario 2200. Una bomba de circulación de líquido 2202, 2212, 2224 está dispuesta en al menos una de la línea de suministro y la línea de retorno de cada una de las fuentes de calor para transferir calor haciendo circular un líquido de transferencia de calor entre el bucle primario 2200 y cada una de las fuentes de calor. Una bomba de circulación de líquido 2216 también está dispuesta en el bucle primario 2200 para hacer circular el líquido de transferencia de calor en el bucle primario 2200 y distribuir uniformemente el líquido de transferencia de calor entre las fuentes de calor.

Al menos otra fuente de calor está conectada al bucle primario 2200 a través de una línea de suministro y una línea de retorno para recibir calor del bucle primario 2200. Aunque en la FIG. 22 se ilustra un calentador de líquido 1600, el dispositivo de calor externo 2208 puede ser uno o más de una caldera, un cabezal de baja pérdida o un serpentín de conducto, como se describió anteriormente. En al menos una de la línea de suministro y la línea de retorno del dispositivo de calentamiento externo 2208, está instalada una bomba de circulación de líquido 2218 para transferir calor hacia el dispositivo de calentamiento externo 2208 haciendo circular líquido desde el bucle primario 2200 hasta el dispositivo de calentamiento externo 2208. Una bomba 2220 está instalada entre la bomba de circulación de líquido 2218 y el dispositivo de calentamiento externo 2208. La porción del sistema en el lado del bucle primario es un lado primario, mientras que la porción del sistema en el lado del dispositivo de calentamiento externo 2208 es un lado secundario. La bomba 2220 evita que el flujo del lado primario interfiera con el flujo del lado secundario. En el lado secundario, se puede utilizar una bomba de circulación de líquido 2222 para controlar el flujo en el lado secundario. Como se describió anteriormente, un intercambiador de calor de placas 1602 en el calentador de líquido 2208 transfiere calor del líquido de transferencia de calor a un segundo líquido. Un control de descarga térmica por sobrecalentamiento, como se explicó con respecto a la FIG. 17, se puede conectar en el lado secundario para descargar el exceso de calor del lado secundario.

Cada una de las bombas de circulación de líquido 2202, 2212, 2224 controla el flujo del líquido de transferencia de calor en el bucle primario 2200 hacia y desde cada una de las respectivas fuentes de calor. Los sensores S2 a S15 deben colocarse lo más cerca posible de las uniones en T para medir la transferencia de calor al bucle primario desde cada una de las fuentes de calor. Una bomba de circulación primaria 2216 está dispuesta en el bucle primario para controlar el flujo del líquido de transferencia de calor alrededor del bucle primario 2200. La bomba de circulación primaria 2216 puede estar conectada a un controlador 2214 que controla si la bomba de circulación primaria 2216 hace circular el líquido de transferencia de calor alrededor del bucle primario 2200, así como el caudal del líquido de transferencia de calor alrededor del bucle primario 2200. Las otras bombas de circulación de líquido 212, 2202, 2212, 2218, 2222, 2224 también pueden estar conectadas al controlador 2214 para controlar la cantidad de calor transferida al dispositivo de calentamiento externo 2208. El controlador 2214 puede estar preprogramado para transferir una cantidad específica de calor al dispositivo de calentamiento externo 2208 controlando la bomba de circulación primaria 2216 y otras bombas de circulación de líquido 212, 2202, 2212, 2218, 2222, 2224 en conjunto. Específicamente, el controlador controla si cada una de las bombas de circulación de líquido hace circular líquido a través del calentador de mampostería 100 y/o cada una de las otras fuentes de calor, así como los caudales del líquido en el bucle primario 2200 y/o las fuentes de calor a través de las cuales fluye el líquido. El controlador 2214 también puede controlar el caudal de líquido en el lado secundario y el control de descarga térmica en el lado secundario cuando sea necesario. Cuando se enciende el calentador de mampostería 100, puede que no sea necesario transferir calor desde ninguna de las otras fuentes de calor al dispositivo de calentamiento externo 208. En el verano, cuando el clima puede ser demasiado caluroso para encender el calentador de mampostería 100, el calor de la fuente de calor solar y de la fuente de calor geotermal se puede transferir al dispositivo de calentamiento externo 2208 sin hacer circular líquido al calentador de mampostería 100. En esta configuración, el sistema de transferencia de calor puede transferir calor de manera eficiente a uno o varios dispositivos de calentamiento externos 2208 durante todo el año, reduciendo en gran medida el coste de calefacción.

Si bien se han mostrado y descrito realizaciones particulares de la presente invención, resultará obvio para los expertos en la técnica que, en función de lo descrito en este documento, se pueden realizar cambios y modificaciones sin separase de esta invención y sus aspectos más amplios, y, por lo tanto, las reivindicaciones adjuntas comprenderán en su alcance todos dichos cambios y modificaciones conforme al espíritu y alcance verdaderos de la presente invención. Además, debe entenderse que la invención está definida únicamente por las reivindicaciones adjuntas. Los expertos en la técnica entenderán que, en general, los términos usados en este documento, y en especial en las reivindicaciones adjuntas (p. ej., los cuerpos de las reivindicaciones adjuntas), se prevé que generalmente sean términos "abiertos" (p. ej., el término "que incluye" se interpretará como "que incluye, de modo no taxativo", el término " que tiene" se interpretará como " que tiene al menos", el término "incluye" se interpretará como "incluye, de modo no taxativo", etc.).

Los expertos en la técnica comprenderán además que si se pretende un número específico de una exposición de reivindicación introducida, dicha intención se expondrá explícitamente en la reivindicación y, en ausencia de dicha exposición, dicha intención no estará presente. Por ejemplo, como ayuda para la comprensión, las siguientes reivindicaciones adjuntas pueden contener el uso de las frases introductorias "al menos uno" y "uno o más" para introducir la exposición de las reivindicaciones. Sin embargo, el uso de tales frases no debe interpretarse en el sentido de que la introducción de una exposición de reivindicación por los artículos indefinidos "un" o "una" limita cualquier reivindicación particular que contenga dicha exposición de reivindicación introducida a las invenciones que contengan solo una de tales exposiciones, incluso cuando la misma reivindicación incluya las frases introductorias "uno o más" o "al menos uno" y artículos indefinidos como "un" o "una" (por ejemplo, "un" y/o "una" normalmente deben interpretarse en el sentido de "al menos uno" o "uno o más"); lo mismo se aplica al uso de artículos definidos para introducir exposiciones de reivindicaciones. Además, incluso si se expone explícitamente un número específico de una exposición de reivindicación introducida, los expertos en la técnica reconocerán que dicha exposición normalmente debe interpretarse como al menos el número expuesto (p. ej., la simple declaración de "dos exposiciones", sin otros modificadores, por lo general significa al menos dos exposiciones, o dos o más exposiciones).

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un aparato de transferencia de calor que comprende un calentador de mampostería (100) con una caja de combustión (104) que incluye una pared (106), y un tubo de serpentín (200) que se extiende hacia la caja de combustión (104) del calentador de mampostería (100) a través de una primera abertura (B) en la pared (106) de la caja de combustión y que sale a través de una segunda abertura (A) en la pared (106) de la caja de combustión (104), enrollándose el tubo de serpentín (200) hacia adelante y hacia atrás en la caja de combustión (104) y estando dispuesto de manera que está expuesto al fuego en la caja de combustión (104), en donde un líquido de transferencia de calor entra en el tubo de serpentín (200) desde un lado de suministro del tubo de serpentín (200) en la primera abertura (B) y el líquido de transferencia de calor sale del tubo de serpentín (200) desde un lado de retorno del tubo de serpentín (200) en la segunda abertura (A); un primer sensor (202) configurado para detectar una temperatura del líquido de transferencia de calor en un camino de retorno de líquido, en el lado de retorno del tubo de serpentín (200); una bomba de circulación (212) configurada para transferir el líquido de transferencia de calor desde el camino de retorno a una salida del aparato de transferencia de calor cuando la bomba de circulación (212) está haciendo circular el líquido, y detener la transferencia del líquido de transferencia de calor a la salida del aparato de transferencia de calor cuando la bomba de circulación (212) no está haciendo circular el líquido de transferencia de calor; y un controlador (210) configurado para controlar si la bomba de circulación (212) hace circular el líquido de transferencia de calor en función de una temperatura detectada por el primer sensor (202); y caracterizado por que una unión en T (1200) dispuesta en el exterior del calentador de mampostería (100) en el lado de retorno del tubo de serpentín (200); y una funda de sensor (1208) que aloja el primer sensor (202), en donde la funda del sensor (1208) se inserta en un primer puerto de la unión en T (1200) y se extiende desde el primer puerto de la unión en T (1200) a través de la unión en T (1200) hacia el interior del tubo de serpentín (200) a través de un tercer puerto de la unión en T (1200), extendiéndose la funda del sensor (1208) a través de la pared (106) del calentador de mampostería (100) hacia el interior de la caja de combustión (104) de manera que el primer sensor (202) se encuentra dentro de la caja de combustión (104) en el camino de retorno del líquido y de manera que cuando la bomba de circulación (212) está funcionando, el líquido fluye desde el tubo de serpentín (200) dentro del calentador de mampostería (100) alrededor de la funda del sensor (1208) y hacia fuera de un segundo puerto de la unión en T (1200) hacia un dispositivo de calentamiento externo (208).
2. El aparato de transferencia de calor según la reivindicación 1, en donde el tubo de serpentín (200) está orientado en una dirección sustancialmente horizontal del calentador de mampostería (100).
3. El aparato de transferencia de calor según la reivindicación 1 o 2, en el que la primera abertura (B) está debajo de la segunda abertura (A) en una dirección vertical de la caja de combustión (104).
4. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el tubo de serpentín (200) está adyacente a un lado del calentador de mampostería (100).
5. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 4, incluyendo además el aparato de transferencia de calor: una primera válvula (510) ubicada en un exterior del calentador de mampostería (100), estando la primera válvula (510) conectada al lado de suministro del tubo de serpentín (200) y configurada para permitir que el líquido de transferencia de calor fluya solo en una dirección, hacia el lado de suministro del tubo de serpentín (200); una segunda válvula (502) conectada al lado de retorno del tubo de serpentín (200), la segunda válvula (502) configurada para purgar gas del aparato de transferencia de calor; y una tercera válvula (506) conectada al lado de retorno del tubo de serpentín (200), la tercera válvula (506) configurada para purgar al menos parte del líquido de transferencia de calor del aparato de transferencia de calor cuando (i) una temperatura del líquido de transferencia de calor excede una primera temperatura, o (ii) una presión del líquido de transferencia de calor excede una presión predeterminada.
6. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 5, que incluye además: un segundo sensor (204) que mide la temperatura del líquido de transferencia de calor a la salida del aparato de transferencia de calor, aguas abajo del primer sensor (202) y de la bomba de circulación (212); y un tercer sensor (206) que mide la temperatura del líquido de transferencia de calor en una entrada del aparato de transferencia de calor, en donde el líquido de transferencia de calor en la entrada del aparato de transferencia de calor es líquido que se transfirió desde la salida del aparato de transferencia de calor a un dispositivo de calentamiento externo, y que ha vuelto a entrar en el aparato de transferencia de calor en la entrada del aparato de transferencia de calor, y en donde el controlador (210) está configurado para controlar un caudal de la bomba de circulación (212) en función de una primera diferencia de temperatura entre las temperaturas medidas por el segundo sensor (204) y el tercer sensor (206).
7. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 6, en donde el controlador (210) está configurado para controlar la bomba de circulación (212) para detener la circulación del líquido de transferencia de calor cuando el primer sensor (202) mide que la temperatura del líquido de transferencia de calor en el camino de retorno de líquido es menor que una segunda temperatura, y el controlador (210) controla la bomba de circulación (212) para hacer circular el líquido de transferencia de calor cuando el primer sensor (202) mide que la temperatura del líquido de transferencia de calor en el camino de retorno de líquido es mayor que la segunda temperatura.
8. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende además un segundo tubo de serpentín (200) que se extiende hacia el interior de la caja de combustión (104) del calentador de mampostería (100) a través de una tercera abertura (D) en la pared (106) de la caja de combustión (104), y el segundo tubo de serpentín (200) sale a través de una cuarta abertura (C) en la pared (106) de la caja de combustión (104), en donde la tercera abertura (D) está por debajo de la cuarta abertura (C) en una dirección vertical.
9. El aparato de transferencia de calor según la reivindicación 8, en donde el segundo tubo de serpentín (200) está orientado en una dirección sustancialmente horizontal del calentador de mampostería (100); o en donde el segundo tubo de serpentín (200) está adyacente a un lado del calentador de mampostería (100).
10. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 9, en donde el primer sensor (202) se extiende dentro de la caja de combustión (104) al menos 0,076 m (tres pulgadas).
11. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 10, en donde la longitud del tubo de serpentín (200) en la caja de combustión (104) es al menos 2,743 m (nueve pies).
12. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 11, en donde un diámetro del tubo de serpentín (200) es aproximadamente 0,019 m (0,75 pulgadas).
13. El aparato de transferencia de calor según la reivindicación 6, en donde el controlador (210) está configurado para determinar una primera diferencia de temperatura entre las temperaturas medidas por el segundo sensor (204) y el tercer sensor (206), el controlador (210) está configurado para aumentar el caudal de la bomba de circulación (212) cuando la primera diferencia de temperatura es mayor que un primer umbral de temperatura, y el controlador (200) está configurado para disminuir el caudal de la bomba de circulación (212) cuando la primera diferencia de temperatura es menor que el primer umbral de temperatura.
14. El aparato de transferencia de calor según una de las reivindicaciones 1 a 13, que incluye además: el dispositivo de calentamiento (208) que absorbe calor del líquido de transferencia de calor transferido desde el calentador de mampostería (100).

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