ES3056100T3 - Storage water heater equipped with at least one auxiliary heater and a by-pass duct - Google Patents

Storage water heater equipped with at least one auxiliary heater and a by-pass duct

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ES3056100T3
ES3056100T3 ES23212531T ES23212531T ES3056100T3 ES 3056100 T3 ES3056100 T3 ES 3056100T3 ES 23212531 T ES23212531 T ES 23212531T ES 23212531 T ES23212531 T ES 23212531T ES 3056100 T3 ES3056100 T3 ES 3056100T3
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ES
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temperature
tset
tank
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Lorenzo Marra
Paolo Canestrari
Lorenzo Ceccacci
Alessandro Conti
Luca D'andrea
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Ariston SpA
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Abstract

Calentador de agua de almacenamiento (1) que comprende al menos un dispositivo de calentamiento, al menos un tanque de almacenamiento (10) en el que se almacena y calienta agua, al menos una unidad de control y gestión capaz de controlar dicho dispositivo de calentamiento, al menos un conducto de entrada (11) a través del cual se puede introducir agua en dicho tanque (10), al menos un conducto de salida 12 a través del cual se puede enviar/retirar agua de dicho tanque (10), caracterizado porque comprende al menos dos dispositivos de calentamiento, de los cuales al menos un dispositivo de calentamiento principal (2) y al menos un segundo (4) dispositivo de calentamiento auxiliar adaptado para actuar como precalentador (4), y porque dicho calentador de agua (1) comprende un conducto de derivación (13) capaz de desviar, total o parcialmente, el flujo de agua que entra en dicho tanque (10) para guiarlo y transportarlo en una zona de dicho tanque (10) situada a una altura superior a la sección de salida (110) de dicho conducto de entrada (11). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0003] Calentador de agua de acumulación equipado con al menos un calentador auxiliar y un conducto de derivación (by-pass)
[0004] El objeto de la presente invención es un calentador de agua de acumulación utilizado para la producción de agua caliente sanitaria.
[0005] Más en detalle, la presente invención se refiere a un calentador de agua de acumulación provisto de al menos un calentador principal y al menos un calentador adicional/auxiliar.
[0006] Más en detalle aún, la presente invención se refiere a un calentador de agua de acumulación calentado por al menos un calentador principal y provisto de al menos un primer y/o segundo calentador adicional/auxiliar.
[0007] Otro objeto de la presente invención es un método de gestión de un calentador de agua de acumulación y de los elementos calefactores del mismo.
[0008] Actualmente se conocen calentadores de agua de acumulación provistos de un calentador principal y de un calentador adicional dispuestos en el interior del depósito de almacenamiento del agua a calentar.
[0009] Generalmente, dicho calentador adicional comprende una o varias resistencias eléctricas que, por conducción, calientan el agua en la que están sumergidas.
[0010] Este tipo de calentador de agua presenta diferentes inconvenientes.
[0011] El principal está relacionado con el hecho de que el contacto con el agua provoca en la resistencia eléctrica un deterioro gradual y una pérdida de eficacia debido a la formación de cal o similares.
[0012] Durante el uso, por tanto, la resistencia eléctrica requiere un mantenimiento o una sustitución de la misma, aumentando los costes de gestión y mantenimiento del mismo calentador de agua.
[0013] Otro problema de los calentadores de agua actuales, se refiere a las dimensiones globales y al tamaño de los mismos estrictamente relacionados con la forma y la capacidad (volumen) del depósito, pero también con las dimensiones globales de los elementos calefactores previstos por el mismo calentador de agua.
[0014] En la actualidad, se prefieren los calentadores de agua compactos y de dimensiones totales reducidas y tal preferencia no siempre es satisfecha por los calentadores de agua que se ofrecen en el mercado.
[0015] Esto se debe al tipo de elementos calefactores instalados por el calentador de agua.
[0016] Por ejemplo, las bombas de calor, que se aplican cada vez más en el sector de los calentadores de agua de acumulación, tienen unas dimensiones totales importantes debido a la presencia de intercambiadores de calor (evaporador/condensador) que requieren ciertas superficies de intercambio de calor y la presencia de componentes esenciales, como por ejemplo compresores u otros, para llevar a cabo su función.
[0017] Por lo tanto, los calentadores de agua disponibles en la actualidad no satisfacen plenamente las necesidades del mercado, que exige unas dimensiones totales reducidas y unos costes de gestión/mantenimiento bajos.
[0018] Un calentador de agua de acumulación según el preámbulo de la reivindicación 1 se conoce por el documento WO 2006/111755A1.
[0019] El objetivo de la presente invención es obviar este tipo de inconvenientes proporcionando un calentador de agua de acumulación o similar, preferentemente para la producción de agua caliente sanitaria, capaz de mantener bajas las dimensiones totales.
[0020] Otro objeto de la presente invención, al menos para una o varias variantes de realización, es proporcionar un calentador de agua de acumulación o similar provisto de al menos un calentador principal y al menos un calentador adicional/auxiliar. Otro objeto de la presente invención, al menos para una o más variantes de realización, es proporcionar un método de gestión de un calentador de agua de acumulación y de los elementos calefactores del mismo.
[0021] Estos y otros objetos, que aparecerán claros a continuación, se consiguen con un calentador de agua de acumulación o similar y el método de gestión relativo, según la reivindicación 1.
[0022] También pueden lograrse otros objetos mediante las características adicionales de las reivindicaciones dependientes. Otras características de la presente invención se pondrán mejor de relieve mediante la siguiente descripción de una realización preferida, de acuerdo con las reivindicaciones de la patente e ilustrada, meramente a modo de ejemplo no limitativo, en las hojas de dibujos adjuntas, en las que:
[0023] - La figura 1 muestra una vista esquemática en sección del calentador de agua de la presente invención según una primera variante de realización posible, en la que dicho calentador de agua está equipado con un solo dispositivo de calentamiento auxiliar que actúa como precalentador;
[0024] - La figura 2 muestra el recorrido del agua durante una retirada de agua caliente del calentador de agua de la figura 1 con conducto de derivación (by-pass) cerrado y conducto de entrada abierto;
[0025] - La figura 3 muestra una posible trayectoria del agua durante una retirada de agua caliente del calentador de agua de la figura 1 con un conducto de derivación (by-pass) abierto y un conducto de entrada cerrado;
[0026] - La figura 4 muestra un diagrama de bloques de un posible método de gestión del calentador de agua de la figura 1; - La figura 5 muestra una vista esquemática en sección del calentador de agua de la presente invención según una segunda variante de realización posible, en la que dicho calentador de agua está equipado con al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar que actúa como precalentador y con al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar que actúa como postcalentador;
[0027] - La figura 6 muestra el recorrido del agua durante una retirada de agua caliente del calentador de agua de la figura 5 con conducto de derivación (by-pass) cerrado y conducto de entrada abierto;
[0028] - La figura 7 muestra una posible trayectoria del agua durante una retirada de agua caliente del calentador de agua de la figura 5 con un conducto de derivación (by-pass) abierto y un conducto de entrada cerrado;
[0029] - La figura 8 muestra un diagrama de bloques de un posible método de gestión del calentador de agua de la figura 5; - La figura 9 muestra una vista esquemática en sección del calentador de agua de la presente invención según una tercera variante de realización posible, en la que dicho calentador de agua está equipado con al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar que actúa como precalentador, con al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar que actúa como postcalentador y con un medio de desvío regulable;
[0030] - La figura 10 muestra un posible recorrido del agua durante una retirada de agua caliente del calentador de agua de la figura 9;
[0031] - La figura 11 muestra un diagrama de bloques de un posible método de gestión del calentador de agua de la figura 9; - La figura 12 muestra una vista esquemática en sección del calentador de agua de la presente invención según una cuarta variante de realización posible, en la que dicho calentador de agua está equipado con al menos un dispositivo de calentamiento auxiliar que actúa como precalentador dispuesto a lo largo de dicho conducto de derivación (bypass) y con un medio de desvío ajustable;
[0032] - La figura 13 muestra un posible recorrido del agua durante una retirada de agua caliente del calentador de agua de la figura 12;
[0033] - La figura 14 muestra un diagrama de bloques de un posible método de gestión del calentador de agua de la figura 12. Las características de un calentador de agua de acumulación o similar según la presente invención y del método de gestión relativo se describen ahora utilizando las referencias contenidas en las figuras.
[0034] A continuación se enumeran los parámetros y las funciones/condiciones, así como las referencias respectivas utilizadas en lo sucesivo en la descripción:
[0035] - ϑu: temperatura del agua almacenada en las proximidades de la zona superior del depósito, sustancialmente la adyacente a la tapa superior (o cúpula) del mismo depósito;
[0036] - ϑd: temperatura del agua almacenada en las proximidades de la zona inferior del depósito, sustancialmente la adyacente a la tapa inferior del mismo depósito;
[0037] - ϑb: temperatura del agua almacenada en las proximidades de la salida del conducto de derivación (by-pass);
[0038] - ϑo: "temperatura de salida", es decir, la temperatura del agua que sale del depósito del calentador de agua;
[0039] -ϑ1: "temperatura de entrada", es decir, la temperatura del agua de reposición almacenada, generalmente extraída de la red de agua, tras una retirada;
[0040] -ϑ2: "temperatura calor", parámetro facultativo que identifica el valor de la temperatura del agua a la salida del postcalentador, cuando está previsto, del calentador de agua; ϑ2 permite controlar el valor de la temperatura del agua suministrada por el calentador de agua comprobando si respeta o no la temperatura de confort Tc;
[0041] -Tm: es la temperatura media del agua del acumulador y puede calcularse como:Tm=a*ϑu b*ϑd, donde "a" y "b"son valores porcentuales que actúan como pesos para realizar una media ponderada y pueden depender, por ejemplo, de la capacidad del depósito y/o de la entidad de la retirada (o de la toma) y/o del grado de reactividad y de preparación que se le dé al calentador de agua;
[0042] -Tc: temperatura de confort, temperatura que puede ser fijada por el fabricante y/o el instalador y/o el usuario por debajo de la cual no se puede suministrar el agua de acumulación;
[0043] -Tset: temperatura de consigna, temperatura a la que puede calentarse/mantenerse el acumulador y que puede ser fijada por el fabricante y/o el instalador y/o el usuario;
[0044] -X: es un valor de histéresis y puede utilizarse para evitar frecuentes y posteriores reencendidos del dispositivo de calentamiento principal; generalmente lo fija el fabricante y/o el instalador en función del tipo de calentador de agua y/o del tipo y la forma de la instalación o similares y puede variar entre 3÷12, preferiblemente entre 5÷8 (cantidad adimensional);
[0045] -BOOST: función adicional del calentador de agua que permite un calentamiento adicional, en comparación con el proporcionado a través del dispositivo de calentamiento principal, al menos del agua de entrada en el calentador de agua a través de al menos uno de los dispositivos de calentamiento auxiliares proporcionados por dicho calentador de agua; la función BOOST puede estar ajustada por defecto y, por lo tanto, siempre implementada por el calentador de agua, o ser una función seleccionable a discreción por el usuario o por el instalador según sea necesario (por lo tanto, puede desactivarse voluntariamente si no se desea);
[0046] -FL: representa un valor de referencia de la cantidad de caudal de agua de reposición para poder determinar si la retirada en curso es una toma pequeña o una toma grande. Los métodos de retirada se refieren preferentemente a la norma EN 16147, que describe el procedimiento de prueba del rendimiento del producto, y define el tipo de retirada en función del contenido energético del agua retirada del acumulador; por ejemplo, una retirada se define como pequeña cuando tiene un contenido energético inferior a 1,4 kWh;
[0047] -h: distancia entre la salida del conducto de derivación (by-pass) (by-pass) y la entrada del conducto de salida del calentador de agua;
[0048] -v: representa una porción del volumen del acumulador que se desarrolla sustancialmente entre la salida del conducto de derivación (by-pass) (by-pass) y la entrada del conducto de salida, dicho volumen "v" se identifica/representa en las figuras 3, 7, 10 y 13 mediante una línea discontinua.
[0049] Cabe señalar que las flechas mostradas en las figuras adjuntas indican esencialmente la trayectoria del agua que entra y sale del calentador de agua según la presente invención.
[0050] El término calentador de agua de acumulación debe entenderse aquí como cualquier dispositivo capaz de calentar agua en un depósito de almacenamiento, en particular agua caliente sanitaria para usos higiénicos, hasta alcanzar una determinada temperatura definida aquí como temperatura de consigna T.set.
[0051] Como se muestra claramente en las figuras adjuntas, 1 indica, en su conjunto, el calentador de agua de acumulación 1 según la presente invención, en lo sucesivo denominado únicamente calentador de agua 1, para mayor claridad de la descripción.
[0052] En general, dicho calentador de agua 1 puede comprender al menos un dispositivo de calentamiento, al menos un depósito de almacenamiento 10 en el que se almacena y calienta agua, al menos una unidad de control y gestión capaz de controlar dicho al menos un dispositivo de calentamiento, al menos un conducto de entrada 11 a través del cual se puede introducir agua en el depósito 10, al menos un conducto de salida 12 a través del cual se puede enviar/extraer agua del depósito 10, estando dichos conductos de entrada 11 y 12 en comunicación fluida con dicho depósito 10.
[0053] El dispositivo de calentamiento puede ser de tipo eléctrico, es decir, comprender al menos un dispositivo eléctrico como, por ejemplo, resistencias eléctricas o similares, o de tipo bomba de calor, variante ilustrada a modo de ejemplo no limitativo en las figuras adjuntas, energía solar, gas, geotérmica o similares, o posibles combinaciones de los mismos.
[0054] Generalmente, en un acumulador de agua caliente el agua del interior del acumulador presenta una estratificación en función de la temperatura, estratificación que se debe al proceso de calentamiento provocado por los elementos calefactores y por la densidad del agua.
[0055] De hecho, el agua más caliente tiende a migrar y depositarse en la parte superior del depósito, mientras que el agua más fría tiende a depositarse en la parte inferior del mismo depósito.
[0056] Según una variante preferida, la sección de salida 110 del conducto de entrada 11 se sitúa preferentemente en las proximidades de la zona inferior de dicho depósito 10, mientras que la sección de entrada 120 del conducto de salida 12 se sitúa preferentemente en las proximidades de la zona media o, aún más preferentemente, en la zona superior de dicho depósito 10.
[0057] Durante el funcionamiento del calentador de agua 1, dicha disposición determina una reposición de agua, generalmente procedente de la red de agua, en la zona inferior del depósito 10 y una retirada de agua caliente en la zona superior del mismo, manteniendo así la estratificación del agua en función de la temperatura de la misma y garantizando esencialmente la retirada y el suministro de agua caliente.
[0058] Según una variante preferida, dicho calentador de agua 1 comprende al menos dos dispositivos de calentamiento, de los cuales preferentemente al menos uno principal y al menos uno auxiliar.
[0059] En general, por dispositivo de calentamiento "principal" se entiende un dispositivo diseñado para calentar agua en condiciones normales/estándar, mientras que por "auxiliar" se entiende un dispositivo diseñado para calentar agua en condiciones particulares, por ejemplo cuando es preferible disponer de una fuente de calor adicional a la principal. De dichos dispositivos de calentamiento pueden identificarse al menos dos:
[0060] - al menos un primer dispositivo de calentamiento, aquí identificado como "principal", que puede comprender una bomba de calor o medios que utilicen la energía solar o geotérmica o similares; y
[0061] - al menos un segundo dispositivo de calentamiento, aquí identificado como "auxiliar", que puede comprender calentadores, preferentemente de tipo instantáneo, que comprenden, por ejemplo, resistencias eléctricas o similares. Preferentemente, según una posible variante de realización, mostrada a modo de ejemplo no limitativo en las figuras adjuntas:
[0062] - dicho al menos un primer dispositivo de calentamiento principal comprende una bomba de calor 2 provista de al menos un compresor 22, un evaporador 21, un miembro de laminación y un condensador 20 convenientemente dispuesto para calentar el agua del depósito, por ejemplo, según una posible variante de realización, dicho condensador puede estar dispuesto en contacto con/alrededor de las paredes del depósito 10 para poder cooperar, al menos térmicamente, con ellas, y calentar el agua contenida en el mismo depósito 10;
[0063] - dicho al menos un segundo 4 dispositivo de calentamiento auxiliar comprende al menos un calentador eléctrico y puede estar dispuesto externamente al depósito 10.
[0064] Preferentemente, según posibles variantes de realización, dicho segundo dispositivo 4 puede instalarse a lo largo del conducto de entrada 11, de modo que actúe como precalentador, es decir, que sea capaz de calentar el agua de reposición que entra en el depósito 10, en lo sucesivo denominado precalentador 4.
[0065] Según una posible variante de realización, proporcionada a título de ejemplo no limitativo, dicho calentador de agua 1 puede comprender además al menos un tercer dispositivo de calentamiento 5, en lo sucesivo identificado como "auxiliar", que puede comprender calentadores, preferentemente de tipo instantáneo, que comprenden, por ejemplo, calentadores eléctricos, resistencias eléctricas o similares.
[0066] Dicho tercer dispositivo auxiliar 5 se instala preferentemente a lo largo del conducto de salida 12 para poder actuar como post-calentador, es decir, para poder calentar el agua suministrada a la salida del depósito 10, en lo sucesivo denominado post-calentador 5, y puede estar dispuesto externamente a dicho depósito de almacenamiento 10.
[0067] En tal caso, por tanto, dicho calentador de agua 1 comprende simultáneamente al menos un precalentador 4 y al menos un postcalentador 5.
[0068] Generalmente, es posible utilizar un dispositivo auxiliar, tanto cuando actúa como precalentador 4 como cuando actúa como postcalentador 5, que puede estar equipado con medios de regulación de potencia que permiten gestionar el suministro de energía, proporcionado por el dispositivo auxiliar en relación con la comparación entre los contenidos energéticos: del agua almacenada y del agua de recirculación y/o del agua almacenada y del agua de reposición y/o del agua almacenada y del agua suministrada por el calentador de agua 1.
[0069] Según una variante preferida, dicho segundo dispositivo 4 está instalado aguas arriba de la sección de salida 110 del conducto de entrada 11, mientras que dicho tercer dispositivo 5 está instalado aguas abajo de la sección de entrada 120 del conducto de salida 12.
[0070] La disposición de dicho segundo dispositivo de calentamiento 4 y de dicho tercer dispositivo de calentamiento 5, que, como se ha dicho, son preferentemente externos al depósito 10, permite una inspección cómoda y una posible sustitución fácil de los mismos.
[0071] Para mayor claridad de la descripción, las secciones de entrada y salida del precalentador 4 y del postcalentador 5, así como los conductos de entrada 11 y salida 12 en los que pueden instalarse, se definen en relación con el funcionamiento normal del calentador de agua 1, es decir, con la preparación de agua fría y el suministro de agua caliente durante una retirada en curso.
[0072] El calentador de agua 1 puede comprender además:
[0073] - al menos un primer sensor de temperatura 61 dispuesto en las proximidades de la zona superior del depósito 10 y capaz de detectar la temperatura ϑ u del agua almacenada; y/o
[0074] - al menos un segundo sensor de temperatura 62 dispuesto en las proximidades de la zona inferior del depósito 10 y capaz de detectar la temperatura ϑ d del agua almacenada; y/o
[0075] - al menos un tercer sensor de temperatura 63, dispuesto preferentemente aguas abajo de la sección de salida 41 del precalentador 4, del depósito 10 y capaz de detectar la temperatura ϑ1; y/o
[0076] - al menos un cuarto sensor de temperatura 64 dispuesto en las proximidades/a lo largo del conducto de salida 12 del depósito 10, preferentemente aguas arriba de la sección de entrada 50 del postcalentador 5 cuando se disponga de él, y capaz de detectar la temperatura ϑo; y/o
[0077] - al menos un quinto sensor de temperatura 65 dispuesto en las proximidades de la salida de un conducto de derivación (by-pass) del depósito 10 y capaz de detectar la temperatura ϑb; y/o
[0078] - al menos un sexto sensor de temperatura 66 dispuesto en la proximidad/a lo largo del conducto de salida 12 del depósito 10, preferentemente aguas abajo de la sección de salida 51 del postcalentador 5, cuando se disponga de él, y capaz de detectar al menos la temperatura ϑ2; y/o
[0079] - al menos un sensor de caudal 60 capaz de detectar el caudal de agua que entra o sale del depósito 10, es decir, el caudal de agua que atraviesa el conducto de entrada 11 o el conducto de salida 12.
[0080] Preferiblemente, dichos sensores están convenientemente conectados y comunicados con dicha unidad de control . En general, dicho sensor de caudal 60 puede instalarse a lo largo del conducto de entrada 11.
[0081] Nada impide que dicho sensor de caudal 60 se instale a lo largo del conducto de salida 12, ya que la finalidad general del sensor de caudal 60 es detectar si se está produciendo o no una retirada/reposición de agua del/en el depósito 10. En general, es posible evaluar y clasificar la retirada en curso como pequeña o grande comparando el valor del caudal F detectado por el sensor de caudal 60 con el valor de referencia FL.
[0082] El calentador de agua 1 se caracteriza porque comprende al menos un conducto de derivación (by-pass) 13, capaz de desviar, total o parcialmente, el caudal de agua que entra en el depósito 10 para guiarlo y conducirlo en una zona del depósito 10 situada a una altura superior a la sección de salida 110 del conducto de entrada 11 y a una altura inferior a la sección de entrada 120 del conducto de salida 12.
[0083] Por lo tanto, dicho conducto de derivación (by-pass) 13 guía y transporta el agua que entra en el depósito 10 en una zona de dicho depósito 10 comprendida entre la sección de salida 110 del conducto de entrada 11 y la sección de entrada 120 del conducto de salida 12.
[0084] Dicho conducto de derivación (by-pass) 13 se extiende sustancialmente entre el conducto de entrada 11, al que está conectado, y la zona del depósito 10 en la que descarga/introduce el agua de reposición, estando dicho conducto de derivación (by-pass) 13 convenientemente conformado para comprender:
[0085] - al menos una entrada 130 convenientemente conectada a dicho conducto de entrada 11, por ejemplo a través de un medio desviador 8 descrito en breve;
[0086] - al menos una salida 131 dispuesta en el interior del depósito 10, dispuesta, como ya se ha mencionado, entre la sección de salida 110 del conducto de entrada 11 y la sección de entrada 120 del conducto de salida 12.
[0087] Preferentemente, la posición de dicha salida 131 en el interior del depósito 10 puede variarse según sea necesario, de modo que dicha salida 131 pueda situarse en la zona superior o media o inferior de dicho depósito 10, regulando sustancialmente, por ejemplo, la extensión longitudinal de dicho conducto de derivación (by-pass) 13.
[0088] Este posible ajuste de la posición de la salida 131 del conducto de derivación (by-pass) 13 permite ajustar y definir la distancia"h", manteniendo fija la posición de la sección de entrada 120 del conducto de salida 12 (véanse las figuras 3, 7, 10 y 13).
[0089] En esencia, al aumentar/reducir la extensión longitudinal de dicho conducto de derivación (by-pass) 13, se reduce/aumenta la distanciahy, en consecuencia, el volumen "v".
[0090] La elección del valor de la distanciah, que puede efectuarse en la etapa de diseño o de construcción, permite determinar/modificar, según los métodos descritos en breve, la entidad del volumen "v" y, por consiguiente, la cantidad de agua del acumulador calentada mediante la introducción de agua caliente calentada por el precalentador 4 e introducida a través del conducto de derivación (by-pass) 13.
[0091] Como se describe a continuación, al reducir el volumenv, el agua de reposición, calentada por el precalentador 4, se mezcla, al calentarse, con una cantidad menor de agua del acumulador, haciendo que el calentador de agua 1 esté más preparado para satisfacer al usuario.
[0092] Según diferentes realizaciones, el conducto de derivación (by-pass) 13 prevé al menos una porción 134, denominada en lo sucesivo porción de salida 134, que se desarrolla y se aloja en el interior del depósito 10 y en la que se obtiene/coloca dicha al menos una salida 131.
[0093] Preferentemente, dicha porción de salida 134 está dispuesta de forma sustancialmente vertical en el interior del depósito 10 y se extiende desde una zona en la proximidad del fondo del mismo depósito 10, preferentemente engranando desde el mismo fondo, hasta una zona media o superior del depósito 10 en función del desarrollo longitudinal del mismo correlacionado con la distancia establecida/elegidah.
[0094] De acuerdo con una posible variante, el conducto de derivación (by-pass) 13 puede tener forma sustancialmente de "L"o similar para poder prever:
[0095] - al menos una primera porción 133, preferentemente dispuesta externamente al depósito 10, en la que se obtiene/coloca dicha entrada 130, y
[0096] - al menos una segunda porción, preferentemente dispuesta en el interior del depósito 10, adaptada para definir dicha porción de salida 134 y la distanciah,
[0097] estando dicha primera porción 133 y la segunda 134 convenientemente conectadas y en comunicación fluida entre sí. De acuerdo con diferentes realizaciones de la presente invención, todas comprendidas dentro del mismo concepto inventivo, es posible identificar al menos dos instalaciones diferentes del precalentador 4 identificadas e ilustradas en el presente documento, a modo de ejemplo no limitativo, como Caso A y Caso B.
[0098] Caso A
[0099] Según esta variante, dicho precalentador 4 se coloca e instala preferentemente a lo largo del conducto de entrada 11 (véanse, por ejemplo, las variantes de las Figuras 1-3, de las Figuras 5-7, de las Figuras 9-10).
[0100] Preferentemente, la entrada 130 de dicho conducto de derivación (by-pass) 13 se coloca a lo largo del conducto de entrada 11 aguas abajo del precalentador 4, es decir, entre la salida 41 del precalentador 4 y la sección de salida 110 del conducto de entrada 11, preferentemente externamente con respecto al depósito 10.
[0101] Caso B
[0102] Según esta variante, dicho precalentador 4 se coloca e instala preferentemente a lo largo del conducto de derivación (bypass) 13 (véase, por ejemplo, la variante de las figuras 12-13), por ejemplo, a lo largo de dicha primera porción 133. Preferiblemente, la entrada 130 de dicho conducto de derivación (by-pass) 13 se coloca a lo largo del conducto de entrada 11 aguas arriba de la entrada 40 del precalentador 4.
[0103] Preferiblemente, dicho calentador de agua 1 está provisto además de al menos un medio desviador 8, en lo sucesivo denominado válvula desviadora 8, preferiblemente del tipo controlable eléctrica o mecánicamente, como por ejemplo válvulas solenoides, válvulas motorizadas o similares, adaptadas para conectar dicho conducto de derivación (by-pass) 13, preferiblemente la entrada 130 del mismo, a dicho conducto de entrada 11.
[0104] Dicha válvula desviadora 8, en función del tipo de la misma, es capaz de desviar el agua que entra en el depósito 10 bien hacia el conducto de derivación (by-pass) 13 o bien hacia la sección de salida 110 o de dividirla eventualmente entre ambos según proporciones establecidas por el fabricante y/o instalador y/o usuario.
[0105] Por ejemplo, dicha válvula desviadora 8 puede ser del tipo
[0106] - ON/OFF, es decir, capaz de abrirse únicamente o de cerrarse únicamente desviando el agua de reposición hacia el conducto de derivación (by-pass) 13 o hacia la sección de salida 110, por ejemplo como en el caso de las variantes mostradas, a modo de ejemplo no limitativo en las Figuras 1-3 o en las Figuras 5-7; o bien
[0107] - ajustable, es decir, registrable entre la posición de máxima apertura y la de cierre, desviando el agua de reposición hacia el conducto de derivación (by-pass) 13 o hacia la sección de salida 110 o desviándola entre ambas, por ejemplo como en el caso de las variantes representadas, a modo de ejemplo no limitativo en las Figuras 9-10 o en las Figuras 12-13.
[0108] Según una variante preferida, una válvula de desvío 8 controlable se coloca a lo largo del conducto de entrada 11 en la sección en la que el conducto de derivación (by-pass) 13 engrana con dicho conducto de entrada 11, actuando por tanto dicha válvula de desvío 8 como elemento de unión y conexión entre las partes y pudiendo también instalarse externamente al depósito 10.
[0109] En esencia, a lo largo del conducto de entrada 11 hay una válvula desviadora 8 capaz de desviar, total o parcialmente, el flujo de agua de reposición que entra en el depósito 10 para que pueda ser
[0110] i. totalmente desviado hacia la sección de salida 110 del conducto de entrada 11, introduciendo el agua de reposición en las proximidades de la zona inferior del depósito 10 (véase por ejemplo la figura 2 o 6), cuando dicha válvula desviadora 8 está totalmente cerrada, por ejemplo en posición "M=0" (modo i); o bien
[0111] ii. totalmente desviada hacia la salida 131 del conducto de derivación (by-pass) 13, introduciendo el agua de reposición a dicha distanciahde la sección de entrada 120 (véase por ejemplo la figura 3 o 7), cuando dicha válvula desviadora 8 está totalmente abierta, por ejemplo en posición "M=1" (modo ii); o bien
[0112] iii. dividida entre dicha derivación 13 y dicha sección de salida 110, si dicha válvula desviadora 8 es del tipo regulable (figura 10 o 13) y está parcialmente abierta (modo iii).
[0113] En general, el agua de reposición, en su totalidad o en parte, puede calentarse o precalentarse ventajosamente a través del precalentador 4 según los métodos descritos en breve.
[0114] En particular, con referencia a la variante del caso A, cabe señalar que se calienta la totalidad del agua de reposición, independientemente de que se introduzca en el depósito 10 sólo por el conducto de entrada 11 (modo i) o sólo por el conducto de derivación (by-pass) 13 (modo ii) o por ambos (modo iii), mientras que en la variante del caso B sólo se calienta el agua de reposición que se desvía y pasa por el conducto de derivación (by-pass) 13.
[0115] A continuación se ofrecen algunas consideraciones sobre el calentamiento y la introducción del agua de reposición en el depósito 10.
[0116] En general, el calentador de agua 1 es capaz de funcionar con los modos i), ii) y iii) relatados anteriormente, independientemente de que la configuración del mismo se ajuste al Caso A o al Caso B, difiriendo dichos Casos A y B sustancialmente sólo por la disposición del precalentador 4.
[0117] Además, el calentador de agua 1 es capaz de funcionar en modo i) y/o ii) incluso si está equipado con una válvula desviadora de tipo regulable 8, ya que basta con cerrar completamente la válvula 8 para poner en práctica el modo i) y abrirla completamente para poner en práctica el modo ii).
[0118] Caso A - modo i
[0119] En tal circunstancia, la temperatura Tc o Tset se alcanza más lentamente, porque el agua precalentada, introducida en la zona inferior del depósito 10, tiende a mezclarse con toda el agua del depósito.
[0120] Caso A - modo ii
[0121] En tal circunstancia, la consecución de la temperatura Tc o Tset es más rápida, al menos para una porciónvdel volumen del almacenamiento, ya que el agua precalentada, introducida a una distanciahde la sección de entrada 120, tiende a mezclarse con el agua del volumenv, siendo dicho volumenvsólo una parte/porción de todo el volumen del almacenamiento del depósito 10 (figura 3 o 7).
[0122] Además, el precalentador 4 puede calentar el agua sustancialmente hasta Tc, Tm o Tset o, en general, hasta una temperatura sustancialmente similar a la del agua en las proximidades de la zona del almacenamiento en la que se introduce ( ϑ b), a fin de preservar y cumplir la estratificación de temperaturas del almacenamiento.
[0123] Caso A - modo iii
[0124] Esta circunstancia representa una situación híbrida/intermedia con respecto a los métodos i) y ii), estando correlacionado el logro de la temperatura Tc o Tset con el grado de ajuste de la válvula desviadora 8 y con la cantidad de agua de reposición que se introduce respectivamente a través del conducto de derivación (by-pass) 13 y de la sección de salida 110 (figura 10).
[0125] Caso B - modo i), ii) y iii)
[0126] En general, la configuración del caso B, que prevé calentar únicamente el agua de reposición que atraviesa el conducto de derivación (by-pass) 13, permite preservar la estratificación del depósito 10 de manera más eficaz.
[0127] En efecto, el agua de reposición introducida mediante la sección de salida 110 del conducto de entrada 11 no se calienta y considerando que tiene una temperatura sustancialmente igual a la temperatura de la red de agua, no altera sustancialmente la estratificación del acumulador.
[0128] Dicha ventaja es notable para los distintos métodos de reposición de agua del caso B, ya que:
[0129] - en el modo i) el agua de reposición pasa exclusivamente por el conducto de entrada 11 y se introduce en el depósito 10 a la temperatura de la red;
[0130] - en el modo ii) el agua de reposición pasa exclusivamente por el conducto de derivación (by-pass) 13 y se introduce en el depósito precalentado, preferentemente a una temperatura sustancialmente igual a ϑb;
[0131] - en el modo iii) el agua de reposición que pasa por el conducto de entrada 11 se introduce en el depósito 10 a la temperatura de la red, mientras que la que pasa por el conducto de derivación (by-pass) 13 se introduce precalentada en el depósito, preferentemente a una temperatura sustancialmente igual a ϑb.
[0132] A continuación se describirá, a modo de ejemplo no limitativo, un posible método de gestión del calentador de agua 1, que preferentemente puede implementarse a través de la unidad de control con la que está provisto dicho calentador de agua 1, previendo dicho método de gestión diferentes lógicas basadas en el hecho de que dicho calentador de agua 1 comprenda sólo el precalentador 4 o tanto el precalentador 4 como el postcalentador 5 o esté configurado según el Caso A o el Caso B o esté equipado con una válvula de desvío de tipo ON/OFF o regulable.
[0133] Dicha unidad de control es por lo tanto capaz de controlar y comandar los diferentes componentes del calentador de agua 1, como por ejemplo la válvula desviadora 8, y/o tanto los dispositivos de calentamiento principales como los auxiliares. Para mayor claridad de la descripción, en las figuras 4, 8, 11 y 14 se han indicado con siglas algunos componentes de el calentador de agua 1, es decir,F: valor detectado por el sensor de caudal 60;HP: dispositivo de calentamiento principal 2,IST1: precalentador 4,IST2: postcalentador 5,M: válvula desviadora 8 (dichas siglas también se muestran en las figuras 1, 5, 9, 12).
[0134] Además, siempre con referencia a las figuras 4, 8, 11 y 14, cabe señalar que en los diagramas de bloques la forma de rectángulo representa una acción, por ejemplo la activación de un dispositivo de calentamiento, mientras que la forma de rombo representa un control, por ejemplo una comparación entre temperaturas.
[0135] Dicho método de gestión tiene por objeto controlar/coordinar diferentes componentes del calentador de agua 1 como, por ejemplo, al menos los diferentes dispositivos de calentamiento del calentador de agua 1, tanto dicho dispositivo principal 2 como uno o más de dichos dispositivos auxiliares 4, 5 y/o al menos la válvula de desvío 8, basándose en las funciones a implementar, ya sean estándar/normales o adicionales.
[0136] El método de gestión puede considerar diferentes factores para implementar dicho control/coordinación, como por ejemplo la presencia/ausencia de una retirada, el número y/o tipo de dichos dispositivos de calentamiento, y/o la temperatura de consigna Tset y/o la temperatura Tc y/o la temperatura del agua almacenada que puede estar eventualmente representada por una o más de las temperaturas ϑu y/o ϑd y/o ϑb y o Tm y/o de la temperatura del agua de entrada ϑ1 o de salida ϑo. Dicho modo de gestión se caracteriza porque implementa una o varias funciones suplementarias de calentamiento, por uno o varios de dichos dispositivos auxiliares 4, 5, del agua introducida y/o retirada del acumulador, donde la activación de al menos una o varias de dichas funciones suplementarias en función de al menos:
[0137] - la presencia o no de una retirada; y
[0138] - el control de al menos la temperatura del agua suministrada ϑ o;
[0139] En general, según diferentes variantes de realización posibles, la no activación o la desactivación de al menos una o varias de dichas funciones adicionales puede depender de al menos la ausencia o el fin de una toma.
[0140] En lo sucesivo, el término "ausencia de retirada", sin ninguna intención limitativa, se referirá tanto a la ausencia de retirada como al final de la misma, correspondiendo estas condiciones a mediciones del sensor de caudal 60 sustancialmente iguales a cero.
[0141] En general, dichas funciones adicionales pueden comprender, por ejemplo, al menos la función BOOST, la función POST-CALENTAMIENTO o similares.
[0142] Dicho método de gestión del calentador de agua 1 puede comprender al menos las siguientes fases.
[0143] La primera fase P1, S1 del método según la presente invención, proporcionada por todas las variantes de dicho método aquí ilustradas, prevé verificar, a través del sensor de caudal 60, si hay o no una retirada de agua caliente en curso y, en función de dicha condición, pueden implementarse dos posibles lógicas de funcionamiento/gestión diferentes, una de las cuales está dedicada al caso de una retirada y la otra al caso de ausencia de retirada.
[0144] Con referencia a la figura 4, se describirá ahora un posible método de gestión de un calentador de agua 1 que puede estar equipado al menos con la función BOOST y provisto de un único precalentador 4, colocado a lo largo del conducto de entrada 11 (caso A), y de un medio de desvío de encendido/apagado 8.
[0145] Caso de retirada en curso ("suceso de toma")
[0146] Durante una retirada (F 0), dicho método prevé comprobar, mediante la fase P2, si la función BOOST está seleccionada o no.
[0147] Si la función BOOST está seleccionada, se proporciona la fase P21, mediante la activación del precalentador 4 (IST1=ON), mientras que si la función BOOST está desactivada, el precalentador 4 permanece desconectado (IST1=OFF), se proporciona directamente la fase P20 y la fase P4.
[0148] La función BOOST permite calentar el agua de reposición, a través al menos de dicho precalentador 4, acelerando el calentamiento del acumulador y, en consecuencia, reduciendo el tiempo necesario para llevar el acumulador sustancialmente a Tset o a Tc.
[0149] Con la función BOOST seleccionada y el precalentador 4 activo, se implementa la fase P22 con la que se comprueba si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1.
[0150] Si ϑb>ϑ1, la válvula desviadora 8 permanece en "posición 0" (M=0), manteniendo cerrado el conducto de derivación (bypass) 13 y dejando abierto el conducto de entrada 11, fase P24.
[0151] En tal caso, la reposición del agua precalentada tiene lugar a través de la sección de salida 110 del conducto de entrada 11, en la parte inferior del depósito 10 que se calienta a continuación (figura 2).
[0152] Si no hay ϑb>ϑ1, la válvula desviadora 8 se conmuta a la "posición 1" (M=1) abriendo, preferentemente en su totalidad, el conducto de derivación (by-pass) 13 y cerrando, preferentemente en su totalidad, el conducto de entrada 11, fase P23. En tal caso, la reposición del agua precalentada tiene lugar a través de la salida 131 del conducto de derivación (by-pass) 13, a una distanciahde la sección de entrada 120 del conducto de salida 12 (figura 3).
[0153] Como se ha previsto, esto permite introducir el agua precalentada en una zona en la que el agua del acumulador, en virtud del fenómeno de estratificación, tiene una temperatura más elevada que el agua del acumulador en las proximidades de la zona inferior del depósito 10, acelerando la recuperación del acumulador a una temperatura Tset o la consecución de la temperatura Tc, en particular del volumenv.
[0154] Además, en caso de una retirada importante (en términos de volumen de agua retirada) o de retiradas pequeñas pero sucesivas y próximas, la reposición del almacenamiento, mediante el conducto de derivación (by-pass) 13, de agua precalentada permite ventajosamente retirar agua caliente o al menos precalentada o en general con una temperatura superior a la temperatura de red del agua de reposición.
[0155] Como se ha anticipado en parte, el agua precalentada puede llevarse, a través del precalentador 4, a una temperatura sustancialmente igual a Tc, Tm o Tset o, en general, hasta una temperatura sustancialmente similar a la del agua en las proximidades de la zona de almacenamiento en la que se introduce, es decir, sustancialmente igual a ϑb.
[0156] La siguiente fase P4 prevé controlar el valor de la temperatura Tm comparándola con Tset; el objetivo es no dejar que el agua del almacenamiento se enfríe demasiado.
[0157] Tras la comparación entre Tm y Tset (fase P4):
[0158] - si Tm es inferior a Tset, se pasa a la siguiente fase P40;
[0159] - si Tm es superior a Tset, el dispositivo de calentamiento principal 2 permanece desconectado o en espera (HP=OFF), fase P41.
[0160] La fase P40 se proporciona e implementa en el caso de que, como se prefiere, un parámetro de histéresis X se reste de la temperatura Tset para evitar frecuentes y posteriores reencendidos del dispositivo de calentamiento principal 2. Dicha fase P40 prevé comparar Tm con Tset-X y tras dicha comparación
[0161] - si Tm es inferior a Tset-X, se activa el dispositivo de calentamiento principal 2 (HP=ON), a fin de que la temperatura del acumulador vuelva a alcanzar la temperatura deseada y fijada Tset, fase P42,
[0162] - si Tm es superior a Tset-X, se realiza la fase P43.
[0163] El objetivo de la fase P43 es comprobar si el dispositivo de calentamiento principal 2 se enciende o no durante la retirada. De hecho, la temperatura a la que debe calentarse el acumulador es Tset, y no Tset-X, por lo tanto, durante una retirada: - si el dispositivo de calentamiento principal 2 ya está en funcionamiento, entonces debe permanecer encendido y se proporciona la fase P42, mientras que
[0164] - si el dispositivo de calentamiento principal 2 está apagado o en espera, entonces debe permanecer apagado o en espera y se proporciona la fase P41.
[0165] Caso de no retirada ("no toma")
[0166] En caso de ninguna retirada (F=0) o al final de una retirada, dicho método prevé desconectar o mantener desconectado el dispositivo de calentamiento auxiliar 4 (IST1=OFF), fase P3.
[0167] En tales condiciones (F=0; IST1=OFF), el método de gestión prevé la ejecución de la fase P4 con el fin de controlar el valor de la temperatura Tm y compararlo con Tset; el objetivo es no dejar que el agua almacenada se enfríe demasiado debido a posibles pérdidas de calor o similares.
[0168] En ausencia de retiradas, por lo tanto, el dispositivo de calentamiento auxiliar no está activo y el dispositivo de calentamiento principal puede eventualmente activarse tras la comparación entre Tm y Tset.
[0169] En tal caso, de hecho, la temperatura media Tm puede variar debido principalmente a pérdidas de calor o similares, lo que puede conducir a una disminución progresiva de la temperatura Tm.
[0170] En ausencia de retiradas, por lo tanto, los dispositivos auxiliares de calentamiento no están activos y el dispositivo principal de calentamiento puede eventualmente activarse tras la comparación entre Tm y Tset o entre Tm y Tset-X según las fases P40-P43 anteriormente descritas.
[0171] En ausencia de retirada, por lo tanto, tras la fase P43:
[0172] - si el dispositivo principal de calentamiento 2 ya está en funcionamiento, entonces debe permanecer conectado y se proporciona la fase P42, mientras que
[0173] - si el dispositivo principal de calentamiento 2 está apagado o en espera, entonces debe permanecer apagado o en espera y se proporciona la fase P41.
[0174] Con referencia a la figura 8, un posible método de gestión del calentador de agua que puede estar equipado al menos con la función BOOST y provisto tanto del precalentador 4, situado a lo largo del conducto de entrada 11 (caso A), como del postcalentador 5 y con un medio de desviación de encendido/apagado 8.
[0175] Caso de retirada en curso ("ocurrencia de toma")
[0176] Durante una retirada (F 0), dicho método prevé comprobar si el agua de salida ϑo alcanza la temperatura de confort Tc; el objetivo es comprobar si el agua suministrada cumple los parámetros fijados por el fabricante y/o el instalador y/o el usuario.
[0177] Dicha comprobación se lleva a cabo con la fase S2, a través de la cual se comprueba si la temperatura de salida ϑo del calentador de agua 1 es superior o igual a la temperatura de confort Tc (ϑo≥Tc), donde:
[0178] - si es así, se proporciona la siguiente fase S21 del método;
[0179] - si no es así, se proporciona la fase S20 activando el post-calentador 5 (IST2=ON) que proporciona el calentamiento del agua sustancialmente hasta Tc (post-calentamiento) para luego continuar con dicha fase posterior S21.
[0180] La fase S21 prevé comprobar si la función BOOST está seleccionada o no.
[0181] De hecho, el método, tras el control de la temperatura de salida ϑo, comprueba si la función BOOST está ajustada y seleccionada o no.
[0182] Si la función BOOST está seleccionada, se proporciona la fase S23, activando el precalentador 4 (IST1=ON), mientras que si la función BOOST está desactivada, el precalentador 4 permanece desconectado (IST1=OFF), se proporciona directamente la fase S22 y la fase S4.
[0183] Como ya se ha mencionado, la función BOOST permite calentar el agua de reposición, a través de al menos dicho precalentador 4, acelerando el calentamiento del acumulador y reduciendo en consecuencia el tiempo necesario para llevar el acumulador sustancialmente a Tset o Tc.
[0184] Con la función BOOST seleccionada y el precalentador 4 activo, se ejecuta la fase S24 con la que se comprueba si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1.
[0185] Si ϑb>ϑ1, la válvula desviadora 8 permanece en "posición 0" (M=0), manteniendo cerrado el conducto de derivación (bypass) 13 y dejando abierto el conducto de entrada 11, fase S26.
[0186] En tal caso, la reposición del agua precalentada tiene lugar a través de la sección de salida 110 del conducto de entrada 11, en la parte inferior del depósito 10 que se calienta a continuación (figura 6).
[0187] Si no hay ϑb>ϑ1, la válvula desviadora 8 se conmuta a la "posición 1" (M=1) abriendo, preferentemente en su totalidad, el conducto de derivación (by-pass) 13 y cerrando, preferentemente en su totalidad, el conducto de entrada 11, fase S25. En tal caso, la reposición del agua precalentada se produce a través de la salida 131 del conducto de derivación (by-pass) 13, a una distanciahde la sección de entrada 120 del conducto de salida 12.
[0188] Como se ha previsto, esto permite introducir el agua precalentada en una zona en la que el agua del acumulador, en virtud del fenómeno de estratificación, tiene una temperatura más elevada que el agua del acumulador en las proximidades de la zona inferior del depósito 10, acelerando la recuperación del acumulador a una temperatura Tset o la consecución de la temperatura Tc, en particular del volumenv.
[0189] Además, si el calor suministrado por el precalentador 4 y/o por el dispositivo de calentamiento principal 2 no es suficiente para satisfacer las peticiones del usuario, suministrando agua a una temperatura Tc, el postcalentador 5 puede intervenir aportando el calor necesario.
[0190] La siguiente fase S4 prevé controlar el valor de la temperatura Tm comparándola con Tset; el objetivo es no dejar que el agua del acumulador se enfríe demasiado.
[0191] Tras la comparación entre Tm y Tset (fase S4):
[0192] - si Tm es inferior a Tset, se pasa a la siguiente fase S40;
[0193] - si Tm es superior a Tset, el dispositivo de calentamiento principal 2 permanece desconectado o en espera (HP=OFF), fase S41.
[0194] La fase S40 se proporciona e implementa en el caso de que, como se prefiere, un parámetro de histéresis X se reste de la temperatura Tset con el fin de evitar frecuentes y posteriores reencendidos del dispositivo de calentamiento principal 2. Dicha fase S40 prevé comparar Tm con Tset-X y tras dicha comparación
[0195] - si Tm es inferior a Tset-X, se activa el dispositivo de calentamiento principal 2 (HP=ON), a fin de que la temperatura del acumulador vuelva a alcanzar la temperatura deseada y fijada Tset, fase S42,
[0196] - si Tm es superior a Tset-X, se realiza la fase S43.
[0197] El objetivo de la fase S43 es comprobar si el dispositivo de calentamiento principal 2 se enciende o no durante la retirada. De hecho, la temperatura a la que debe calentarse el acumulador es Tset, y no Tset-X, por lo tanto, durante una retirada: - si el dispositivo de calentamiento principal 2 ya está en funcionamiento, entonces debe permanecer encendido y se proporciona la fase S42, mientras que
[0198] - si el dispositivo de calentamiento principal 2 está apagado o en espera, entonces debe permanecer apagado o en espera y se proporciona la fase S41.
[0199] Caso de no retirada ("sin toma")
[0200] En caso de ninguna retirada (F=0) o al final de una retirada, dicho método prevé desconectar o mantener desconectados los dispositivos auxiliares de calentamiento (IST1=OFF; IST2=OFF), fase S3.
[0201] En tales condiciones (F=0; IST1=OFF; IST2=OFF), el método de gestión prevé poner en marcha la fase S4 para controlar el valor de temperatura Tm y compararlo con Tset; el objetivo es no dejar que el agua de acumulación se enfríe demasiado debido a posibles pérdidas de calor o similares.
[0202] En ausencia de retiradas, por tanto, los dispositivos auxiliares de calentamiento no están activos y el dispositivo principal de calentamiento puede activarse eventualmente tras la comparación entre Tm y Tset, fase S4.
[0203] Tras la comparación entre Tm y Tset (fase S4):
[0204] - si Tm es inferior a Tset, se pasa a la siguiente fase S40,
[0205] - si Tm es superior a Tset, el dispositivo de calentamiento principal 2 permanece desconectado o en espera (HP=OFF), así como el precalentador 4, fase S41.
[0206] La fase S40 está prevista e implementada en el caso de que, como se prefiere, se reste un parámetro de histéresis X a la temperatura Tset, con el fin de evitar frecuentes y posteriores reencendidos del dispositivo de calentamiento principal 2.
[0207] Dicha fase S40 prevé comparar Tm con Tset-X y tras dicha comparación
[0208] - si Tm es inferior a Tset-X, se activa el dispositivo de calentamiento principal 2 (HP=ON), fase S42,
[0209] - si Tm es superior a Tset-X, se prevé la fase S43.
[0210] La fase S43 tiene por objeto comprobar si el dispositivo de calentamiento principal 2 está conectado o no.
[0211] De hecho, la temperatura a la que debe calentarse el acumulador es Tset y no Tset-X, por lo tanto, en ausencia de una retirada:
[0212] - si el dispositivo de calentamiento principal 2 ya está en funcionamiento, entonces debe permanecer encendido y se proporciona la fase S42, mientras que
[0213] - si el dispositivo de calentamiento principal 2 está apagado o en espera, entonces debe permanecer apagado o en espera y se proporciona la fase S41.
[0214] Con referencia a la figura 11, se muestra un posible método de gestión del calentador de agua que puede estar equipado al menos con la función BOOST y provisto tanto del precalentador 4, situado a lo largo del conducto de entrada 11 (caso A), como del postcalentador 5 de un medio desviador regulable 8.
[0215] Las fases del método previsto para dicha variante son sustancialmente las mismas que las descritas con referencia al posible método de gestión aplicado a un calentador de agua que puede estar equipado con al menos la función BOOST y provisto tanto del precalentador 4 como del postcalentador 5 y de un medio desviador 8 encendido/apagado (figura 8). Como puede verse en la figura 11, la única fase diferente es la fase S25', relativa a la lógica de funcionamiento en caso de retirada.
[0216] En efecto, con la función BOOST seleccionada y el precalentador 4 activo, se prevé la fase de ejecución S24, con la que se comprueba si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1.
[0217] Si ϑb no es >ϑ1, la fase S25' prevé que la válvula desviadora 8 abra, al menos parcialmente, dicho conducto de derivación (by-pass) 13, es decir, que se conmute a una posición comprendida entre 0<M≤1, es decir, la válvula desviadora 8 puede adoptar una posición comprendida entre la posición M>0 y la posición totalmente abierta M=1, en otras palabras, la válvula desviadora 8 puede no estar totalmente cerrada para enviar agua al conducto de derivación (by-pass) 13.
[0218] En referencia a la figura 14, un posible método de gestión del calentador de agua que puede estar equipado al menos con la función BOOST y provisto tanto del precalentador 4, situado a lo largo del conducto de derivación (by-pass) 13 (caso B), como del postcalentador 5 de un medio de desvío 8 regulable.
[0219] Las fases del método previsto para dicha variante son sustancialmente las mismas que las descritas con referencia al posible método de gestión aplicado a un calentador de agua que puede estar equipado al menos con la función BOOST y provisto tanto del precalentador 4, situado a lo largo del conducto de entrada 11, como del postcalentador 5 y de un medio desviador 8 encendido/apagado (figura 8).
[0220] Como puede verse en la figura 14, las fases que difieren de lo descrito son las fases S23', S25' y S26', relativas a la lógica de funcionamiento en caso de retirada.
[0221] Si se selecciona la función BOOST, se proporciona la fase S23', activando el precalentador 4 (IST1=ON), y abriendo completamente la válvula desviadora 8 (M=1), mientras que si se desactiva la función BOOST, el precalentador 4 permanece apagado (IST1=OFF), fase S22, y se proporciona directamente la siguiente fase S4.
[0222] A continuación, con la función BOOST seleccionada y el precalentador 4 activo, se prevé la ejecución de la fase S24, con la que se comprueba si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1.
[0223] Si ϑb no es >ϑ1, la fase S25' prevé que la válvula de desvío 8 abra, al menos parcialmente, dicho conducto de derivación (by-pass) 13, es decir, que se ponga en una posición comprendida entre 0<M≤1, es decir, que la válvula de desvío 8 pueda adoptar una posición comprendida entre la posición M>0 y la posición totalmente abierta M=1, en otras palabras, que la válvula de desvío 8 no esté totalmente cerrada para enviar agua al conducto de derivación (by-pass) 13.
[0224] Si ϑb>ϑ1, la válvula desviadora 8 permanece en "posición 0" (M=0), cerrando o manteniendo cerrado el conducto de derivación (by-pass) 13 y dejando abierto el conducto de entrada 11 y el precalentador 4 se apaga o se pone en espera (IST1=OFF), fase S26'.
[0225] En tal caso, el agua de reposición no se calienta y se introduce a la temperatura de la red en el depósito 10 a través de la sección de salida 110 del conducto de entrada 11.
[0226] En general, el calentador de agua según la presente invención, gracias a la adopción de dispositivos de calentamiento auxiliares, puede instalar y utilizar un dispositivo de calentamiento principal más pequeño; esto es aún más cierto en el caso de las bombas de calor.
[0227] De hecho, las bombas de calor de menor potencia tienen superficies de intercambio de calor más pequeñas (evaporador/condensador) y el tamaño total de la misma bomba de calor se reducirá.
[0228] Por otro lado, es sabido que los calentadores eléctricos requieren, por su naturaleza, unas dimensiones totales reducidas y compactas y, si se utilizan como dispositivos de calentamiento auxiliares, la dimensión total del calentador de agua 1 es menor que la dimensión total de un calentador de agua de la misma potencia que utilice sólo una bomba de calor como fuente de calentamiento.
[0229] Además, la adopción de dispositivos de calentamiento instantáneo permite reducir el volumen del acumulador, ya que dichos dispositivos son capaces de compensar eficazmente las retiradas profundas y frecuentes del usuario.
[0230] Cabe señalar que la adopción de acumuladores más pequeños permite la instalación de bombas de calor más pequeñas, lo que contribuye aún más a reducir las dimensiones totales del calentador de agua según la presente invención.
[0231] Diversas variantes de la invención descrita anteriormente son posibles para el experto en la materia, sin apartarse de los alcances novedosos de la idea inventiva, así como es claro que en la realización práctica de la invención los diversos componentes descritos anteriormente pueden ser sustituidos por elementos técnicamente equivalentes.

Claims (21)

1. REIVINDICACIONES
1.Calentador de agua de acumulación (1) que comprende al menos un dispositivo de calentamiento, al menos un depósito de almacenamiento (10) en el que se almacena y calienta agua, al menos una unidad de control y gestión capaz de controlar dicho al menos un dispositivo de calentamiento, al menos un conducto de entrada (11) a través del cual se puede introducir agua en dicho depósito (10), al menos un conducto de salida (12) a través del cual se puede enviar/retirar agua de dicho depósito (10),
en el que
comprende al menos dos dispositivos de calentamiento, de los cuales al menos un dispositivo de calentamiento principal (2) y al menos un segundo dispositivo de calentamiento auxiliar (4) adaptado para actuar como precalentador (4)
y en el que
dicho calentador de agua (1) comprende al menos un conducto de derivación (by-pass) (13) capaz de desviar, total o parcialmente, el flujo de agua que entra en dicho depósito (10) con el fin de guiarlo y conducirlo en una zona de dicho depósito (10) situada a una altura superior a la sección de salida (110) de dicho conducto de entrada (11), dicho conducto de derivación (by-pass) (13) se extiende entre el conducto de entrada (11) al que está conectado, y la zona de dicho depósito (10) en el que descarga/introduce el agua de reposición, dicho conducto de derivación (by-pass) (13) está conformado de manera que comprende
- al menos una entrada (130) conectada a dicho conducto de entrada (11);
- al menos una salida (131) dispuesta en el interior de dicho depósito (10);
dicho conducto de derivación (by-pass) (13) que prevé al menos una porción de salida (134) que se desarrolla y se aloja en el interior de dicho depósito (10) y en la que se obtiene/coloca dicha al menos una salida (131), caracterizado porque dicha al menos una salida (131) de dicho conducto de derivación (by-pass) (13) está dispuesta entre la sección de salida (110) de dicho conducto de entrada (11) y la sección de entrada (120) de dicho conducto de salida (12), a una distancia h de la sección de entrada (120) de dicho conducto de salida (12).
2.Calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación anterior, en el que dicha porción de salida (134) está dispuesta verticalmente en el interior de dicho depósito (10) y se extiende desde una zona en la proximidad del fondo de dicho depósito (10) hasta una zona media o superior del mismo depósito (10) en función del desarrollo longitudinal del mismo.
3.Calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación anterior, en el que dicho conducto de derivación (by-pass) (13) tiene una forma tal que puede prever:
- al menos una primera porción (133), dispuesta externamente a dicho depósito (10), en la que se obtiene/coloca dicha entrada (130), y
- al menos una segunda porción, dispuesta en el interior del depósito (10), adaptada para definir dicha porción de salida (134).
4.Calentador de agua de acumulación (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho calentador de agua (1) está provisto además de al menos un medio desviador (8) adaptado para conectar dicho conducto de derivación (by-pass) (13) a dicho conducto de entrada (11).
5.Calentador de agua de acumulación (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un medio desviador (8) es del tipo controlable eléctrica o mecánicamente.
6.Calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación anterior, en el que dicho al menos un medio desviador (8) es del tipo ON/OFF, es decir, capaz de estar solo abierto o solo cerrado.
7.Calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación 5, en el que dicho al menos un medio desviador (8) es del tipo ajustable, es decir, registrable entre la posición de apertura y la de cierre.
8.Calentador de agua de acumulación (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho al menos un precalentador (4) está instalado a lo largo de dicho conducto de entrada (11) y dicha entrada (130) de dicho conducto de derivación (by-pass) (13) está situada a lo largo de dicho conducto de entrada (11), aguas abajo de dicho precalentador (4).
9.Calentador de agua de acumulación (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 7, en el que dicho al menos un precalentador (4) se instala a lo largo de dicho conducto de derivación (by-pass) (13) y dicha entrada (130) de dicho conducto de derivación (by-pass) (13) se coloca a lo largo de dicho conducto de entrada (11), aguas arriba de la entrada (40) de dicho precalentador (4).
10.Calentador de agua de acumulación (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho calentador de agua (1) comprende además al menos un tercer dispositivo de calentamiento auxiliar (5), instalado a lo largo de dicho conducto de salida (12) para actuar como un postcalentador (5).
11.Calentador de agua de acumulación (1) según una o varias de las reivindicaciones anteriores de 1 a 10, en el que:
- dicho primer dispositivo de calentamiento principal (2) comprende una bomba de calor o medios que utilizan la energía solar o la energía geotérmica o similares;
- dicho segundo (4) y tercer dispositivo de calentamiento auxiliar (5) comprenden calentadores del tipo instantáneo.
12.Calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación anterior 10 u 11, en el que dicho segundo (4) y tercer dispositivo de calentamiento auxiliar (5) y dicho al menos un medio desviador (8) están instalados externamente a dicho depósito (10).
13.Calentador de agua de acumulación (1) según cualquier reivindicación anterior, en el que dicho calentador de agua (1) está provisto además de:
- al menos un primer sensor de temperatura (61) dispuesto en la proximidad de la zona superior de dicho depósito (10) y capaz de detectar la temperatura ϑu del agua almacenada; y/o
- al menos un segundo sensor de temperatura (62) dispuesto en la proximidad de la zona inferior de dicho depósito (10) y capaz de detectar la temperatura ϑd del agua del almacenamiento; y/o - al menos un tercer sensor de temperatura (63) capaz de detectar la temperatura ϑ1; y/o
- al menos un cuarto sensor de temperatura (64) dispuesto en la proximidad/a lo largo de dicho conducto de salida (12) de dicho depósito (10), y capaz de detectar la temperatura de salida ϑo; y/o
- al menos un quinto sensor de temperatura (65) dispuesto en la proximidad de la salida (131) de dicho conducto de derivación (by-pass) (13) y capaz de detectar la temperatura ϑb; y/o
- al menos un sexto sensor de temperatura (66) dispuesto en la proximidad/a lo largo de dicho conducto de salida (12) de dicho depósito (10), aguas abajo de la sección de salida (51) de dicho postcalentador (5) cuando esté previsto, y capaz de detectar al menos la temperatura ϑ2; y/o
- al menos un sensor de caudal (60) capaz de detectar el caudal de agua que entra o sale en/de dicho depósito (10).
14.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según las reivindicaciones anteriores 1 a 13, estando dicho método de gestión destinado a controlar/coordinar diferentes componentes de dicho calentador de agua (1), tales como al menos los diferentes dispositivos de calentamiento de dicho calentador de agua (1), tanto dicho al menos un dispositivo principal (2) como uno o más de dichos dispositivos auxiliares (4, 5), y/o al menos dichos medios de desvío (8),
caracterizado porque
dicho método de gestión implementa una o más funciones suplementarias de calentamiento, por uno o más de dichos dispositivos auxiliares (4, 5), del agua introducida y/o retirada del almacenamiento, donde la activación de al menos una o más de dichas funciones suplementarias depende de al menos
- la presencia o no de una retirada; y
- el control de al menos la temperatura del agua suministrada ϑo.
15.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación anterior, en el que dichas funciones suplementarias comprenden al menos una función BOOST, que permite un calentamiento adicional, con respecto al proporcionado por dicho dispositivo de calentamiento principal (2) al menos del agua que entra en dicho calentador de agua (1) por al menos dicho segundo dispositivo de calentamiento auxiliar (4).
16.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación anterior, en el que dicho calentador de agua (1) puede estar equipado con al menos dicha función BOOST y está provisto únicamente de dicho precalentador (4), colocado a lo largo de dicho conducto de entrada (11), y de un medio de desvío (8) del tipo on/off, en el que, tras la fase de verificación de una retirada (P1), en caso de retirada, dicho método prevé:
- verificar si la función BOOST (P2) está seleccionada o no:
- si dicha función BOOST está seleccionada, se proporciona la activación de dicho precalentador (4) (P21),
- si dicha función BOOST está desactivada, dicho precalentador (4) permanece desconectado (P20) y se proporciona directamente la fase siguiente (P4);
- con la función BOOST seleccionada y dicho precalentador (4) activo, se comprueba (P22) si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1:
- si ϑb>ϑ1 (P24), dicho medio desviador (8) permanece en "posición 0" manteniendo dicho conducto de derivación (by-pass) (13) cerrado y dejando dicho conducto de entrada (11) abierto,
- si ϑb no es >ϑ1 (P23), dicho medio desviador (8) se conmuta a la "posición 1" (M=1) abriendo dicho conducto de derivación (by-pass) (13) y cerrando dicho conducto de entrada (11).
- controlar el valor de la temperatura Tm comparándolo con el valor de la temperatura Tset (P4), donde:
- si Tm es inferior a Tset, se pasa a la fase siguiente (P40);
- si Tm es superior a Tset, dicho dispositivo principal de calentamiento (2) permanece desconectado o en espera (P41).
- restando un parámetro de histéresis X de dicha temperatura de consigna Tset y comparándolo con dicha Tm (P40), donde:
- si Tm es inferior a Tset-X, dicho dispositivo de calentamiento principal (2) (P42) se activa, - si Tm es superior a Tset-X, se comprueba si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está conectado o no durante la retirada (P43)
- si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) ya está en funcionamiento, permanece encendido, mientras que
- si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está apagado o en espera, permanece apagado o en espera.
17.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación 15 o 16 anterior, en el que dicho calentador de agua (1) puede estar equipado al menos con dicha función BOOST y está provisto
únicamente de dicho precalentador (4), colocado a lo largo de dicho conducto de entrada (11), y de un medio de desvío (8) del tipo encendido/apagado, en el que, tras la fase de verificación de una toma (P1), en ausencia de toma, dicho método prevé:
- desconectar y mantener desconectado dicho precalentador (4) (P3);
- controlar el valor de la temperatura Tm comparándolo con el valor de la temperatura Tset (P4), donde:
- si Tm es inferior a Tset, se pasa a la fase siguiente (P40),
- si Tm es superior a Tset, dicho dispositivo principal de calentamiento (2) permanece apagado o en espera (P41);
- restando un parámetro de histéresis X de dicha temperatura de consigna Tset y comparándolo con dicha Tm (P40), donde:
- si Tm es inferior a Tset-X, dicho dispositivo de calentamiento principal (2) (P42) se activa, - si Tm es superior a Tset-X, se comprueba si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está activado o no en ausencia de retirada (P43)
- si dicho dispositivo principal de calentamiento (2) ya está en funcionamiento, permanece encendido, mientras que
- si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está desconectado o en espera, permanece desconectado o en espera.
18.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación 15 anterior, en el que dicho calentador de agua (1) puede estar equipado al menos con dicha función BOOST y está provisto tanto de dicho precalentador (4), colocado a lo largo de dicho conducto de entrada (11), como de dicho postcalentador (5) y de un medio de desviación (8) del tipo encendido/apagado, en el que, tras la fase de verificación de una retirada (S1), en caso de retirada dicho método prevé:
- comprobar si la temperatura de salida ϑo alcanza la temperatura de confort Tc (S2), es decir, si dicha temperatura de salida ϑo es superior a dicha temperatura de confort Tc (ϑo≥Tc), en caso afirmativo, se pasa a la siguiente fase (S21) del método; en caso negativo (S20) se activa dicho postcalentador (5) para proceder entonces a dicha siguiente fase (S21);
- comprobación de si dicha función BOOST está ajustada/seleccionada (S21):
- si dicha función BOOST está seleccionada (S23), dicho precalentador (4) se activa,
- si dicha función BOOST está desactivada (S22), dicho precalentador (4) permanece desconectado;
- comprobación de si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1 (S24):
- si ϑb>ϑ1 (S26), dicho medio desviador (8) mantiene cerrado dicho conducto de derivación (bypass) (13) y deja abierto dicho conducto de entrada (11),
- si ϑb no es >ϑ1 (S25), dicho medio desviador (8) abre dicho conducto de derivación (by-pass) (13) y cierra dicho conducto de entrada (11);
- controlar el valor de la temperatura Tm comparándolo con el valor de la temperatura Tset (S4), donde:
- si Tm es inferior a Tset, se pasa a la fase siguiente (S40);
- si Tm es superior a Tset, dicho dispositivo de calentamiento principal (2) permanece apagado o en espera (S41).
- restando un parámetro de histéresis X de dicha temperatura de consigna Tset y comparándolo con dicha Tm (S40), donde:
- si Tm es inferior a Tset-X, dicho dispositivo de calentamiento principal (2) (S42) se activa, - si Tm es superior a Tset-X, se comprueba si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está encendido o no durante la retirada (S43):
- si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) ya está en funcionamiento, permanece encendido, mientras que
- si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está apagado o en espera, permanece apagado o en espera.
19.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación 15 o 18 anterior, en el que dicho calentador de agua (1) puede estar equipado al menos con dicha función BOOST y está provisto tanto de dicho precalentador (4), colocado a lo largo de dicho conducto de entrada (11), como de dicho postcalentador (5) y de un medio de desvío (8) del tipo encendido/apagado, en el que, tras la fase de verificación de una retirada (S1), en ausencia de retirada, dicho método prevé:
- desconectar y mantener desconectados dicho precalentador (4) y dicho postcalentador (5) (S3); - controlar el valor de la temperatura Tm comparándolo con el valor de la temperatura Tset (S4), donde:
- si Tm es inferior a Tset, se pasa a la fase siguiente (S40),
- si Tm es superior a Tset, dicho dispositivo de calentamiento principal (2) permanece apagado o en espera (S41);
- restando un parámetro de histéresis X de dicha temperatura de consigna Tset y comparándolo con dicha Tm (S40), donde:
- si Tm es inferior a Tset-X, dicho dispositivo de calentamiento principal (2) (S42) se activa, - si Tm es superior a Tset-X, se comprueba si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está activado o no en ausencia de una retirada (S43)
- si dicho dispositivo principal de calentamiento (2) ya está en funcionamiento, permanece encendido, mientras que
- si dicho dispositivo de calentamiento principal (2) está desconectado o en espera, permanece desconectado o en espera.
20.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación 15 o 18 anterior, en el que dicho calentador de agua (1) puede estar equipado al menos con dicha función BOOST y está provisto tanto de dicho precalentador (4), colocado a lo largo de dicho conducto de entrada (11), como de dicho postcalentador (5), y de un medio de desvío (8) del tipo regulable, dicho método prevé las mismas fases que el método de gestión según la reivindicación 19 anterior y difiere en que, en caso de una retirada: al comprobar las temperaturas ϑ b y ϑ1 (S24), si ϑ b no es >ϑ1 (S25'), dicho medio desviador (8) abre, al menos parcialmente, dicho conducto de derivación (by-pass) (13).
21.Método de gestión de un calentador de agua de acumulación (1) según la reivindicación 15 o 18 anterior, en el que dicho calentador de agua (1) puede estar equipado al menos con dicha función BOOST y está provisto tanto de dicho precalentador (4), colocado a lo largo de dicho conducto de derivación (by-pass) (13), como de dicho postcalentador (5), y de un medio desviador (8) del tipo regulable, dicho método prevé las mismas fases que el método de gestión según la reivindicación 19 anterior y difiere en que, en caso de una retirada: - controlando si dicha función BOOST está ajustada/seleccionada (S21):
- si dicha función BOOST está seleccionada, se produce la activación de dicho precalentador (4) y la apertura total de dichos medios de desvío (8);
- controlando si la temperatura ϑb es superior a la de entrada ϑ1 (S24):
- si ϑb no es >ϑ1 (S25'), dicho medio desviador (8) abre, al menos parcialmente, dicho conducto de derivación (by-pass) (13);
- si ϑb>ϑ1, dicho medio desviador (8) cierra o mantiene cerrado dicho conducto de derivación (bypass) (13) y dicho precalentador (4) se desconecta o se pone en espera (S26').
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