WO2013017938A1 - Instalacão, dispositivo e método para eliminacão do desperdício de água quando é aberta a torneira de água fria - Google Patents
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- Y02A20/40—Protecting water resources
- Y02A20/411—Water saving techniques at user level
Definitions
- the present invention relates to an installation, a device and a method for eliminating water waste when the cold water tournament is opened.
- the device corresponds to an electromechanical equipment which allows to control the temperature of a fluid, the water, at its point of discharge, allowing to eliminate the waste of cold water when the user wants to use hot water.
- the electrical / electronic component is implemented from commonly used components and can adopt low cost technologies, namely electronic components.
- the electromechanical aspect follows a similar approach, both in the electromagnetic valves and in the electric pump.
- the device by adopting this type of approach and technologies, electrical, electronic and mechanical, provides a low cost end product, accessible to the majority of the population.
- the device has an electronic control system, items (4) and (8), near the charge point, powered from one or more rechargeable batteries (28) charged by micro-turbines (26) (27) or a similar power supply with a voltage of less than 12 V DC, which ensures safe conditions for users.
- the battery is complemented by an electrical generation system from micro turbines inserted in the pipeline, which make this device self-sufficient.
- This button is the fundamental element that starts the system operation and can be operated in many different ways, such as the following: a clock that gives start command to the recirculation pump so that at a certain time the user can have hot water at desired points; an Internet Protocol (IP) device that can be remotely triggered via the web and / or mobile phone, allowing the user to operate it wherever they are.
- IP Internet Protocol
- the device has been designed with variants for complete versatility, such as the possibility of being push-buttonless, as shown in figure 3.
- the device may also have a variant of continuously regulating the water temperature as illustrated in Figure 4.
- the device activation options are the same as in the preceding points.
- CA2252350, US6098213, and US4924536 disclose equipment that carries unused cold water to a reservoir for later reuse. This device is only applicable to existing or new constructions, but in this case, with profound changes in both plumbing and construction, and therefore has a very high cost, and also implies significant changes in the design of the rooms where it is installed. .
- the present invention is the most energy efficient device because, unlike the other mentioned devices, this is the only one that only expends energy in heating the water in the piping when it is requested by the user, concentrating the expenses only at the branch where hot water is requested. Accordingly, the present invention is the most efficient and versatile of all, making it innovative in relation to all others.
- Figure 1 is a schematic of a typical full bleach installation with hot water taps and cold water taps. These, instead of individual taps, can be replaced by mixer taps.
- Figure 2 represents the device (4), being an individual scheme for a tap to show the method of the base device, which allows the circulation of cold water from the hot water line (3) to the cold water line (10). ) until the temperature reaches the hot water terminal (6) at the minimum temperature preset by the user, after 4 minutes at the end of the hot water use the water flows in the opposite direction of the hot water (18) and thus the energy The heat contained in the hot water line is accumulated in the water heater near the heat source.
- Figure 3 corresponds to the device applied to the tap focusing attention on the mechanism responsible for water circulation in both directions responsible for water saving.
- the internal components are represented, so that it can be built, and where each element that constitutes it.
- pressing the button (5) communicates via the antenna (29) with the device (4) indicating the need for hot water at a given point.
- the control and communication unit thereof (8) sends the information to the control and communication unit of the pump (9) to start its movement and simultaneously actuates the solenoid valve (17) so that the junction of the pump is established. hot and cold water branch.
- the temperature sensor (25) detects that the water temperature is at the desired temperature it informs the control and communication unit (8) and the solenoid (17) and pump (11) circuits are interrupted. At the end the sound signaling circuit or the light signaling circuit is activated as programmed. Then, if hot or cold water is used, it passes through the micro turbines (26) and (27) generating electricity to charge the rechargeable battery (28). After 4 minutes at the end of the hot water use, the water circulates in the opposite direction of the hot water (18) and thus the thermal energy contained in the hot water line is accumulated in the storage tank near the heat source.
- Figure 4 corresponds to the device applied to the faucet focusing attention on the temperature regulating mechanism that allows users to adjust the outlet water temperature (19). This allows users to enjoy the equivalent of an effective thermostatic faucet without having to replace their home faucet sets. Which allows instead of users having to press button (5) and wait for the signal to indicate that the water is at the desired temperature, they can immediately turn on the tap and the water will only come out when temperature is preset. Thus when water has finished circulating in the recirculation circuit, valves 21 and 23 open and the water exits at the desired temperature.
- Figure 5 corresponds to the device applied to the tap but now completely complete having in mind all the operating mechanisms of the device (4).
- This figure shows the connections between the components responsible for circulating water (figure 3) and the components responsible for controlling water temperature (figure 4).
- the device (4) has the possibility of eliminating water wastage, can take advantage of most of the thermal energy that is left in the hot water line (3) when the hot water is used and still has the full control functionality.
- water temperature at any given time ie the user sets a desired temperature and this remains constant, however the user during use has the possibility to raise and lower the temperature as desired.
- Main water supply line (1) is connected to the public water supply network or any other source of supply. This variable is irrelevant to the proper functioning of the device, but it is advisable to install a basic debris filter to avoid any larger sands or debris that may lead to malfunction of either the proposed device components or the outlet equipment. water and conduits belonging to the circuit.
- Heat source with storage tank (2) is supplied by the main duct (1) and will be connected to the hot water line (3).
- Heat source is considered as any water heating device which influences the proper functioning of the device - if the heating system is not automatic and / or no hot water is available, it is impossible to have hot water in the taps or the accumulator. It can have many features such as storing hot water from solar panels, boilers and even allows the thermal energy that is in the hot water pipe to be collected in it after a hot water use.
- Hot water spout (3) is supplied by the heat source (2) which will supply all the devices (4), and all the hot water taps (6) whether or not the device has been installed.
- Faucet device (4) is connected to the hot water spout (3), cold water spout (10), hot water spigot (6), cold water spigot (7) and internally is connected to a control and communication unit (8).
- This device when the button (5) is pressed, allows hot water to be obtained from the tap (6) without the cold water contained in the hot water spout (3) being wasted.
- Activation button (5) It may be connected either by lead or wireless device or any other mechanism enabling the control and communication systems (8) and (9) to operate. This button is to inform the system of the hot water demand in a particular water terminal.
- Hot water tap (6) is supplied by the device (4); This may optionally be an individual tap or the hot water control portion of a mixer tap. Its functionality is to regulate the hot water flow that is desired by the user.
- Cold water tap (7) is supplied by the device (4); This may optionally be an individual tap or the cold water control portion of a mixer tap. Its functionality is to regulate the cold water flow that is desired by the user.
- Control system and internal communication of the device applied to the tap (8) It is responsible for its control and communication between the button (5) and the communication and control system of the pump (9). This is the main analysis and control system, where the desired minimum tap temperature is entered; It has safety mechanisms and ensures the proper functioning of the system.
- Water pump control and communication system (9) This can be connected by wire, wireless or other means, and its function is to control the pump (11).
- Cold water line (10) supplied by the main water supply line (1), which will supply all devices (4) and all cold water taps (7).
- Water circulation pump (11) When requested by the operator when the button (5) is pressed, it is activated by introducing a water circulation movement in both extensions, in the normal direction (13) of the hot water extension (3). , and in the opposite direction (14) of the cold water branch (10).
- Central and circulation unit (12) It consists of a water pump (11) and its control (9).
- An alternative system to this is its replacement by an expansion vessel, a pressure reducing valve for the cold water branch, and a multi-channel solenoid valve. This solution is less applicable on a large scale due to the need for space, but is the one that uses the least energy consumption.
- Temperature sensor (16) This component is an interconnected element (8), which has the functionality to acquire temperature information from the mixing chamber (24) and to inform the control system (8) so that the solenoid valves (23 and 24) open in the right proportion so that the temperature remains constant.
- Solenoid valve (17) responsible for opening and closing the connection between the hot water spout (3) and the cold water spout (10), being actuated by the control element (18) and having the functionality of allowing water to circulate. only at the branch where hot water is desired.
- Hot Water Outlet (19) Connects the mixing chamber (24) to the point of use.
- Hot Water Outlet Control Solenoid Valve (21) This valve is responsible for the hot water outlet control controlled by its control system (20) - it only allows hot water to flow out of the tap when it reaches the temperature desired by the user. . In the continuous adjustment variant, it allows the temperature to be adjusted to guarantee the desired temperature even if there are changes in the various variables in tune with the cold water branch solenoid valve (23).
- Solenoid valve control and communication system (23) (22) This is interconnected with the hot water solenoid valve control and communication system (20), with the temperature sensor (25) and these, depending on the desired temperature. by the user, they will control their solenoid valve so that the water comes out at the desired temperature, both solenoid valves (23 and 24) are controlled by the control and communication system (8).
- Cold Water Outlet Control Solenoid Valve (23) This valve is controlled by control (22) and has dual functionality: open to let water flow from the hot water spout to the cold water spout until it is at the desired temperature and allowing the temperature to be adjusted to ensure the desired temperature even if the various variables change, until the desired temperature is reached, in line with the cold water valve (20).
- This chamber has the function of mixing the water from the hot water line (3) with the water from the cold water line (10).
- Temperature sensor (25) This component is a constituent element of the mixing chamber (24) which has the functionality to acquire and inform the water temperature control system (20) and (22) in order to allow the opening the respective valves (21) and (23) to always guarantee the temperature desired by the user.
- Micro Hot Water Turbine (26) Its purpose is to take advantage of the movement of water to produce the electric power that allows the rechargeable battery to be charged (29).
- Micro cold water turbine (27) Its purpose is to take advantage of the movement of water to produce the electric power that allows the rechargeable battery to be charged (29).
- Rechargeable battery (28) Its functionality is to store the energy needed to supply the entire electrical circuit of the device applied to the tap (4), it is charged with the micro turbines (26,27).
- Internal communication antenna (29) Its function is to communicate with the activation button (5) and the pump communication and control system (9).
- Buzzer (31) Its function is to indicate errors or malfunctions, hot water availability and other warnings.
- Multifunction knobs (32) Their features are to select the desired water temperature and other settings.
- Information display (33) Its features are to indicate the temperature of the water, the battery status and other information.
- Extender (34) Its feature is to allow you to change the the distance between the connection to the hot water spout (3) and the cold water spout (10) of the tap fitting (4).
- the start of circulation can be done in various ways by the button 5, which can be included in the device (4), or it can be in a remote control that communicates with the internal communication antenna (29) of the device (4). It can also be activated by a motion sensor that communicates with the internal communication antenna (29) of the device (4) and can be programmed to start circulation at a certain time of day or via the web or mobile if the central unit (12) is connected to an internet network.
- control and communication system (8) of the device (4) communicates via the internal communication antenna (29) with the communication with the system.
- control and communication control of the water pump (9) of the central and circulating unit (12) which interrupts the operation of the pump (11) and then the solenoid valve (17) is closed again and the water is ready for use, and it is informed by a beep (31) and / or a light (30) that the water is hot also indicating in the information display (33) that the water can be used.
- the solenoid valve (17) is electronically opened and at the same time communicates with the water pump control and communication system (9) of the central unit and circulation (12) which activates the water circulation pump (11) but now circulates in the normal direction of the water (15) by now circulating the water from the cold water branch pipe (10) to the hot water branch pipe (3) in the reverse direction of the hot water (18) by passing the hot water from the pipe through the storage tank located at (2) This way, if the hot water is not used, it is possible to take advantage of the thermal energy contained in the hot water line (3) and if the hot water is required again, the process must be started again.
- the hot and cold water solenoid valves (21) and (23) respectively, which are controlled by their control and communication units (20). and 22).
- the respective solenoid valves will vary the flow rates, and thus mixing is done in the mixing chamber (24). Should any variable in the installation change the temperature change the solenoid valves
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Abstract
A invenção refere-se a um dispositivo que pode ser aplicado a uma torneira (6, 7) para poupar água, tendo como princípio de funcionamento, a circulação da água do ramal da água quente (3) para o ramal da água fria (10) até que a temperatura no ramal da água quente (3) tenha atingido uma temperatura predeterminada.
Description
DESCRIÇÃO
Instalação, dispositivo e método para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneia de água fria
Resumo
A presente invenção refere-se a uma instalação, a um dispositivo e a um método que permite a eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneia de água fria.
0 dispositivo corresponde a um equipamento electromecânico, que permite controlar a temperatura de um fluido, a água, no seu ponto de débito, permitindo eliminar o desperdício de água fria quando o utilizador pretende utilizar água quente.
Domínio técnico da Invenção
A vertente eléctrica / electrónica é implementada a partir de componentes de uso corrente, podendo adoptar tecnologias low- cost, designadamente nos componentes electrónicos.
A vertente electromecânica segue uma abordagem similar, quer nas válvulas electromagnéticas quer na bomba eléctrica.
Na vertente exclusivamente mecânica, podem ser utilizados materiais de uso geral, designadamente caixas de montagem e materiais afins para o acabamento final.
0 dispositivo ao adoptar este tipo de abordagem e de tecnologias, eléctrica, electrónica e mecânica, potencia um produto final de baixo custo, acessível à maioria da população .
0 dispositivo possui um sistema de controlo electrónico, itens (4) e (8), junto ao ponto de débito, alimentado a partir de uma ou várias baterias recarregáveis (28) carregadas por micro turbinas geradoras de corrente eléctrica (26) (27) ou uma fonte de alimentação similar de tensão inferior a 12 V DC, pelo que estão garantidas as condições de segurança para os utentes .
0 principio precedente aplica-se ao botão de comando (5), pelo que nas zonas de utilização de água os sistemas são totalmente inócuos para os utilizadores.
Apenas a unidade de circulação (12), que é composta por uma bomba de água (11) e respectivo controlo (9), é alimentada a partir da rede eléctrica de baixa tensão. Este sistema está fora da zona de utilização, pelo que não se colocam questões de segurança para o utilizador.
No sistema de alimentação, a bateria é complementada por um sistema de geração eléctrica a partir de micro turbinas inseridas na canalização, que tornam este dispositivo auto- suficiente .
A comunicação entre o botão (5) e os sistemas (8) e (9) pode ser efectuado através de fio eléctrico ou via wireless . Este botão é o elemento fundamental que dá arranque ao funcionamento do sistema, podendo vir a ser accionado das mais diferentes maneiras, tais como os seguintes: um relógio que dá ordem de arranque à bomba de recirculação para que, a determinada hora o utilizador possa dispor de água quente nos pontos desejados; um dispositivo IP (Internet Protocol) que pode ser accionado remotamente, via Web e/ou telemóvel,
permitindo que o utilizador o possa accionar onde quer que este a .
O dispositivo foi concebido com variantes de forma a possuir total versatilidade, tal como a possibilidade de ser accionado sem botão, tal como ilustrado na figura 3.
O dispositivo também poderá ter uma variante de regulação continua da temperatura da água, tal como ilustrado na figura 4. Nesta configuração, as opções de accionamento do dispositivo são as mesmas referidas nos pontos precedentes.
Estado da técnica
Sendo a escassez de água um problema global, existem muitos inventores à procura de uma fórmula para a sua poupança, procurando patentear as soluções que preconizam.
Seguidamente, são referidos alguns documentos, e que aqui se evidenciam para salientar que, não obstante alguns pontos de aparente similitude com a patente por nós reivindicada são, de facto, dispositivos muito diferentes:
Os documentos CA2252350, US6098213 e US4924536 revelam equipamentos que transportam a água fria não utilizada para um reservatório para depois poder ser reutilizada. Este dispositivo apenas é aplicável em construções de raiz ou nas existentes mas, neste caso, com alterações profundas quer nas canalizações quer na construção civil, tendo, por consequência, um custo bastante elevado, implicando ainda alterações significativas designadamente no design das divisões onde for instalado.
Diversos documentos, nomeadamente o US7140382 entre outros, revelam uma válvula termoestática bypass colocada nas torneiras, que é aberta quando a temperatura desejada é atingida, permitindo que água passe para a torneira. Funciona através de diferenças de pressão.
Do ponto vista da poupança de água, existem dispositivos que se assemelham na quantidade de água poupada, mas apresentam os inconvenientes anteriormente referidos.
Do ponto de vista energético, este é o dispositivo mais eficiente energeticamente, porque, ao contrário dos outros dispositivos mencionados, este é o único que só gasta energia em aquecimento da água na tubagem, quando é solicitada pelo utilizador, concentrando-se os gastos apenas no ramal onde é solicitada a água quente. Assim sendo, a presente invenção é, de todas, a mais eficiente e a mais versátil, o que a torna inovadora em relação a todas as outras.
Descrição das figuras
A figura 1 representa o esquema de uma instalação típica completa de águas sanitárias com torneiras de água quente e torneiras de água fria. Estas, em vez de torneiras individuais, podem ser substituídas por torneiras misturadoras .
Esta canalização já contempla a alteração que advém da incorporação do dispositivo inventado. Os novos elementos, comparativamente com uma instalação normal, são os componentes com os números: (4), (5), (8), (9), (11) e (12). Estes, como referido na legenda das figuras, vão permitir - apenas quando o botão (5) for pressionado - a circulação da água do ramal de
água quente (3) para o ramal de água fria (10) pelas respectivas torneiras. Estão também assinalados os sentidos da água quente e fria no funcionamento normal do sistema sem que haja circulação de água. Quando se dá inicio à circulação de água, independentemente do sistema accionado, ao ligar-se a bomba (11) irá forçar-se a circulação de água por um sistema de circuito fechado correspondendo ao troço do ramal de água quente e de água fria, respectivamente. É de realçar nesta figura que, com o novo dispositivo aplicado a uma canalização convencional, irão ser eliminados bastantes desperdícios energéticos, visto que, por exemplo, se apenas for necessária água quente, na saída de água quente mais próxima da fonte, não é necessário aquecer a água de todo o ramal de água quente, tal como acontece em alguns tipos de soluções já existentes .
A figura 2 representa o dispositivo (4), sendo um esquema individual para uma torneira para que seja evidenciado o método do dispositivo base, que permite a circulação da água fria do ramal de água quente (3) para o ramal de água fria (10) até que a temperatura chegue ao terminal de água quente (6) à temperatura mínima pré-seleccionada pelo utilizador, depois de 4 minutos no fim da utilização da água quente a água circula no sentido inverso da água quente (18) e assim a energia térmica contida no ramal de água quente é acumulada no termoacumulador junto da fonte de calor.
A figura 3 corresponde ao dispositivo aplicado na torneira focando atenção no mecanismo responsável pela circulação de água em ambos os sentidos responsável pela poupança de água. Nesta figura são representados os componentes internos, de maneira que o permita construir, e onde é identificado cada
elemento que o constitui. Depois de ser programada a temperatura desejada no dispositivo, através dos botões multifunções (33), quando se pressiona o botão (5) este comunica através da antena (29) com o dispositivo (4) indicando a necessidade de água quente num determinado ponto. A unidade de controlo e comunicação deste (8) envia a informação à unidade de controlo e comunicação da bomba (9) para que esta inicie o seu movimento e em simultâneo faz accionar a electroválvula (17) de modo a que se estabeleça a junção do ramal de água quente e de água fria. Quando o sensor de temperatura (25) detecta que a temperatura da água está à temperatura desejada informa a unidade de controlo e comunicação (8) e os circuitos da electroválvula (17) e bomba (11) são interrompidos. No final é activado o circuito de sinalização sonora ou o circuito de sinalização luminosa como programado. De seguida se for utilizada a água quente ou a água fria esta passa pelas micro turbinas (26) e (27) gerando electricidade de modo a carregar a bateria recarregável (28) . Depois de 4 minutos no fim da utilização da água quente a água circula no sentido inverso da água quente (18) e assim a energia térmica contida no ramal de água quente é acumulada no termoacumulador junto da fonte de calor.
A figura 4 corresponde ao dispositivo aplicado na torneira focando atenção no mecanismo responsável pela regulação da temperatura que permite que os utilizadores possam fazer a regulação da temperatura de saída da água (19) . Assim permite que os utilizadores possam desfrutar do equivalente a uma torneira termostática eficaz sem ter de substituir os seus jogos de torneiras de casa. Que permite que, em vez de os utilizadores terem de carregar no botão (5) e esperar pelo sinal que indica que a água está à temperatura desejada, possam abrir logo a torneira e que a água só saia quando a
temperatura for a pré-selecionada . Assim quando a água terminar de circular no circuito de recirculação, as válvulas (21 e 23) abrem-se e a água sai a temperatura desejada.
A figura 5 corresponde ao dispositivo aplicado na torneira mas agora todo completo tendo presente todos os mecanismos de funcionamento do dispositivo (4) . Assim nesta figura são apresentadas as ligações entre os componentes que são responsáveis para circular a água (figura 3), e os componentes responsáveis pelo controlo da temperatura da água (figura 4) . Com esta configuração o dispositivo (4) tem a possibilidade de eliminar os desperdícios de água, consegue aproveitar grande parte da energia térmica que fica no ramal de água quente (3) quando a água quente é utilizada e ainda tem a funcionalidade do controlo total da temperatura da água a cada instante, ou seja o utilizador define uma temperatura desejada e essa mantem-se constante, contudo o utilizador durante uma utilização tem a possibilidade de aumentar e diminuir a temperatura conforme desejar.
Legenda das Figuras
1 - Conduta principal de abastecimento de água
2 - Fonte de calor com termo acumulador
3 - Ramal de água quente
4 - Dispositivo aplicado na torneira
5 - Botão de activação
6 - Torneira de água quente
7 - Torneira de água fria
8 - Sistema de controlo e comunicação do dispositivo aplicado na torneira
9 - Sistema de controlo e comunicação da unidade central e da bomba de água
10 - Ramal de água fria
11 - Bomba de circulação de água
12 - Unidade central e de circulação
13 - Sentido normal da água no ramal de água quente
14 - Sentido invertido da água no ramal de água fria
15 - Sentido normal da água no ramal de água fria
16 - Sensor temperatura
17 - Electroválvula
18 - Sentido invertido da água no ramal de água quente
19 - Saída de água
20 - Sistema de controlo e comunicação da electroválvula (21)
21 - Electroválvula de controlo de saída de água quente
22 - Sistema de controlo e comunicação da electroválvula (23)
23 - Electroválvula do ramal de água fria
24 - Câmara de mistura
25 - Sensor de temperatura
26 - Micro turbina geradora de corrente eléctrica da água quente
27 - Micro turbina geradora de corrente eléctrica da água fria
28 - Bateria recarregável
29 - Antena interna de comunicação
30 - Sinalização luminosa
31 - Sinalização sonora
32 - Botões multifunções
33 - Visor informativo
34 - Distensor
Descrição detalhada da invenção
Descrição dos equipamentos
Conduta principal de abastecimento de água (1) : está ligada à rede pública de abastecimento ou a qualquer outra fonte de
abastecimento. Esta variável é irrelevante para o bom funcionamento do dispositivo, mas é aconselhável a colocação de um filtro básico de detritos para evitar eventuais areias ou resíduos de maior dimensão que podem induzir um mau funcionamento, quer dos componentes do dispositivo proposto quer do equipamento de tomada de água e condutas pertencentes ao circuito.
Fonte de calor com termoacumulador (2) : é abastecida pela conduta principal (1) e que vai ter ligação ao ramal de água quente (3) . É considerada fonte de calor qualquer dispositivo de aquecimento de água, o qual influencia o adequado funcionamento do dispositivo - se o sistema de aquecimento não for automático e/ou não tiver água quente disponível, torna-se impossível ter água quente nas torneiras o temo acumulador pode ter varias funcionalidades como armazenar água quente proveniente de painéis solares, caldeiras e ainda permite que a energia térmica que está na tubagem de água quente seja recolhida neste no fim de uma utilização de água quente.
Ramal de água quente (3) : é abastecido pela fonte de calor (2) e que vai abastecer todos os dispositivos (4), e todas as torneiras de água quente (6) quer tenham ou não instalado o dispositivo .
Dispositivo aplicado na torneira (4) : está ligado ao ramal de água quente (3), ramal de água fria (10), torneira de água quente (6), torneira de água fria (7) e, internamente, está ligado a uma unidade de controlo e comunicação (8) . Este dispositivo, quando accionado o botão (5), permite obter água quente na torneira (6) sem que a água fria contida no ramal de água quente (3) seja desperdiçada.
Botão de activação (5) : pode estar ligado quer por fio condutor quer por um dispositivo wireless, ou por outro qualquer mecanismo que permita accionar os sistemas de controlo e comunicação (8) e (9) . Este botão serve para informar o sistema da pretensão de água quente num determinado terminal de água.
Torneira de água quente (6) : é abastecida pelo dispositivo (4); esta pode ser, eventualmente, uma torneira individual ou a parte de controlo de água quente de uma torneira misturadora. A sua funcionalidade é a de regular o caudal de água quente que é desejado pelo utilizador.
Torneira de água fria (7) : é abastecida pelo dispositivo (4); esta pode, eventualmente, ser uma torneira individual ou a parte de controlo de água fria de uma torneira misturadora. A funcionalidade desta é a de regular o caudal de água fria que é desejado pelo utilizador.
Sistema de controlo e comunicação interno do dispositivo aplicado na torneira (8) : É responsável pelo controlo do mesmo e pela comunicação entre o botão (5) e o sistema de comunicação e controlo da bomba (9) . Este é o sistema principal de análise e controlo, onde é inserida a temperatura mínima desejada na torneira; possui mecanismos de segurança e garante o bom funcionamento do sistema.
Sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) : este pode ser ligado por fio, wireless ou por outro meio, sendo a sua função comandar a bomba (11) .
Ramal de água fria (10) : abastecido pela conduta principal de abastecimento de água (1), que vai abastecer todos os
dispositivos (4) e todas as torneiras de água fria (7) .
Bomba de circulação de água (11) : quando solicitada pelo operador ao premir o botão (5), é activada, introduzindo um movimento de circulação da água em ambos os ramais, no sentido normal (13) do ramal de água quente (3), e no sentido inverso (14) do ramal de água fria (10) .
Unidade central e de circulação (12) : é composta por uma bomba de água (11) e respectivo controlo (9) . Um sistema alternativo a esta é a sua substituição por um vaso expansor, uma válvula redutora de pressão para o ramal de água fria, e uma electroválvula de vários canais. Esta solução é menos aplicável em grande escala devido à necessidade de espaço, mas é a que utiliza menos consumo de energia.
Sentido normal do movimento da água no ramal de água quente
(13) : desde a fonte de calor (2) até ao dispositivo (4) e/ou qualquer torneira de água quente (6) .
Sentido invertido do movimento da água no ramal de água fria
(14) : desde o dispositivo (4) até à conduta principal de abastecimento de água (1) na conduta de água fria (10) .
Sentido normal do movimento da água no ramal de água fria
(15) : circula desde a conduta principal de abastecimento de água (1), até todos os dispositivos (4) e todas as torneiras de água fria ( 7 ) .
Sensor de temperatura (16) : este componente é um elemento interligado (8), que tem a funcionalidade de adquirir a informação da temperatura da camará de mistura (24) e informar o sistema de controlo (8)para que as electroválvulas (23 e 24)
sejam abertas na proporção certa para que a temperatura se mantenha constante.
Electroválvula (17) : responsável pela abertura e fecho da ligação entre o ramal de água quente (3) e o ramal de água fria (10), sendo accionada pelo elemento de comando (18) e tendo a funcionalidade de permitir a circulação de água apenas no ramal onde é desejada a água quente.
Sentido invertido do movimento da água no ramal de água quente (18) : desde o dispositivo (4) até à conduta principal de abastecimento de água (1) na conduta de água quente (3) .
Saída de água quente (19) : liga a câmara de mistura (24) ao ponto de utilização.
Sistema de controlo e comunicação da electroválvula (21) (20) : esta está interligada com o sistema de controlo e de comunicação da electroválvula de água quente (22), com o sensor de temperatura (25) e estes, em função da temperatura desejada pelo utilizador, vão controlar a respetiva electroválvula de modo a que a água saia à temperatura desejada, ambas as electroválvulas (23 e 24) são controladas pelo sistema de controlo e comunicação (8) .
Electroválvula de controlo de saída de água quente (21) : esta válvula é responsável pelo controlo de saída de água quente, controlada pelo seu sistema de controlo (20) - só permite que saia água quente na torneira quando esta atingir a temperatura desejada pelo utilizador. Na variante de regulação contínua, permite o ajuste da temperatura de modo a garantir a temperatura desejada mesmo que existam alterações das diversas
variáveis, em sintonia com a electroválvula do ramal de água fria (23) .
Sistema de controlo e comunicação da electroválvula (23) (22) : esta está interligada com o sistema de controlo e de comunicação da electroválvula de água quente (20), com o sensor de temperatura (25) e estes, em função da temperatura desejada pelo utilizador, vão controlar a respectiva electroválvula de modo a que a água saia à temperatura desejada, ambas as electroválvulas (23 e 24) são controladas pelo sistema de controlo e comunicação (8) .
Electroválvula de controlo de saída de água fria (23) : esta válvula é controlada pelo controlo (22) e tem dupla funcionalidade: abrir para deixar passar a água do ramal de água quente para o ramal de água fria enquanto esta não tem a temperatura desejada e permitir o ajuste da temperatura de modo a garantir a temperatura desejada mesmo que existam alterações das diversas variáveis, até ser atingida a temperatura desejada, em sintonia com a válvula de água fria (20) .
Câmara de mistura (24) : esta câmara tem a função de misturar a água proveniente do ramal de água quente (3) com a água proveniente do ramal de água fria (10) .
Sensor de temperatura (25) : este componente é um elemento constituinte da câmara de mistura (24), que tem a funcionalidade de adquirir e informar o sistema de controlo (20) e (22) da temperatura da água, de modo a permitir a abertura das respectivas válvulas (21) e (23) de modo a garantir sempre a temperatura desejada pelo utilizador.
Micro turbina da água quente (26): tem como função aproveitar o movimento da água para produzir a energia eléctrica que permite carregar a bateria recarregável (29) .
Micro turbina da água frio (27) : tem como função aproveitar o movimento da água para produzir a energia eléctrica que permite carregar a bateria recarregável (29) .
Bateria recarregável (28) : a sua funcionalidade é armazenar a energia necessária para alimentar todo o circuito eléctrico do dispositivo aplicado na torneira (4), esta é carregada com o micro turbinas (26,27).
Antena interna de comunicação (29) : tem como funcionalidade fazer a comunicação com o botão de activação (5) e com o sistema de controlo e comunicação da bomba (9) .
Sinalizador luminoso (30): tem como funcionalidade indicar características de bom funcionamento do equipamento, disponibilidade de água quente e outros avisos.
Sinalizador sonoro (31): tem como funcionalidade indicar erros ou avarias, disponibilidade de água quente e outros avisos.
Botões multifunções (32): as funcionalidades destes são, seleccionar a temperatura desejada da água e outras configurações .
Visor informativo (33) : tem como funcionalidades indicar a temperatura a que a água se encontra, o estado da bateria e outras informações.
Distensor (34) : tem como funcionalidade permitir alterar a
distância entre a conexão com o ramal de água quente (3) e o ramal de água fria (10) do dispositivo aplicado na torneira (4) .
Descrição do método de funcionamento
1 - Inicio de funcionamento, o inicio da circulação pode ser feito de várias maneiras, pelo botão 5, que pode ser incluído no dispositivo (4), ou pode ser num comando à distância que comunica com a antena interna de comunicação (29) do dispositivo (4) . Pode ainda ser activado por um sensor de movimento que comunica com a antena interna de comunicação (29) do dispositivo (4) e pode ser programado para iniciar a circulação a uma determinada hora do dia ou ainda através da web ou mobile se a unidade central (12) estiver ligada a uma rede de internet .
2 - Quando é iniciado o funcionamento através do sensor de temperatura (25) é verificada a temperatura da água na torneira onde é necessária água quente. Se a temperatura for inferior à temperatura desejada e que foi pré- programada no dispositivo (4) utilizando os botões multifunções (32) então é verificada a pertinência do pedido. A energia utilizada até este passo é proveniente da bateria recarregável (28) .
3 - Uma vez que depois da conduta principal de abastecimento de água (1) á feita uma divisão para o ramal de água quente (3) e água fria (10), em que ambas estão ligadas neste ponto assim se noutro ponto da instalação se estabelecer uma outra ligação entre estes dois mesmos ramais, pode ser dito em grosso modo que temos um circuito fechado. Para dar início à circulação o sistema de controlo e comunicação (8) do dispositivo (4) abre
electronicamente a electroválvula (17) e ao mesmo tempo comunica com o sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) da unidade central e de circulação (12) que activa a bomba de circulação de água (11) no sentido inverso da água fria (14), a sinalização luminosa (30) indica que o processo se iniciou e assim a água começa a circular da tubagem do ramal da água quente (3) para a tubagem do ramal da água fria (10), assim a fonte calor (2) começa a aquecer a água até que esta chegue ao dispositivo (4).
Quando a temperatura medida pelo sensor de temperatura (25) for igual à temperatura pré-programada, imediatamente o sistema de controlo e comunicação (8) do dispositivo (4) comunica através da antena interna de comunicação (29) com a comunica com o sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) da unidade central e de circulação (12) que interrompe o funcionamento da bomba (11) e logo de seguida a electroválvula (17) é fechada novamente e a água está pronta a ser utilizada, e é informado através de um sinal sonoro (31) e/ou luminoso (30) que a água está quente indicando também no visor informativo (33) que a água pode ser utilizada.
Depois de a água estar quente no ponto de utilização, inicia um contador de tempo previamente determinado no sistema de controlo e comunicação (8) . Se a água não for utilizada é novamente verificado pela ausência de movimento da microturbina (26), é aberta electronicamente a electroválvula (17) e ao mesmo tempo comunica com o sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) da unidade central e de circulação (12) que activa a bomba de circulação de água (11) mas agora esta circula no sentido normal do ramal da água
fria (15) fazendo agora circular a água da tubagem do ramal da água fria (10) para a tubagem do ramal da água quente (3) no sentido invertido da água quente (18) fazendo passar a água quente da tubagem pelo termoacumulador situado em (2) desta forma se a água quente não for utilizada é possível aproveitar a energia térmica contida no ramal de água quente (3) e se for necessário novamente água quente é necessário voltar a iniciar o processo.
Neste momento a água já vai estar quente e pronta a ser utilizada, dependendo da temperatura pretendida e o caudal desejado as electroválvulas (21) e (23) da água quente e fria respectivamente, que são controladas pelos suas unidades de controlo e comunicação (20 e 22) . As respectivas electroválvulas irão variar os caudais, e assim a mistura é feita na câmara de mistura (24) . Caso seja alterado alguma variável na instalação que influencie a alteração da temperatura as electroválvulas
(21) e (23) da água quente e fria respectivamente, irão variar instantânea de forma de que a temperatura desejada na câmara de mistura seja obtida instantaneamente assim garante a temperatura constante à saída da água (19) . As respectivas micro-turbinas geradoras de eléctrica (26 e 27) carregam a bateria (28) e alimentam o dispositivo. No visor informativo (33) é possível seleccionar várias informações como os litros de água poupados os litros consumidos pela utilização atreves da análise das micro-turbinas (26 e 27), temperatura da água através do sensor de temperatura
(16) e é ainda possível escolher a temperatura desejada e o caudal desejado podendo assim substituir as funcionalidades de uma torneira normal.
Sempre que a utilização da água quente é terminada repete-se o ponto 5, e se forem utilizadas varias vezes a mesma torneira sempre que se termina uma utilização o contador dos 4 minutos reinicia, pois se a microturbina (26) não circula nesse intervalo de tempo indica que a água quente não foi utilizada, assim quando verificar que a água não é utilizada pelo período de 4 minutos é aberta electronicamente a electroválvula (17) e a bomba (11) mas agora esta circula no sentido normal do ramal da água fria (15) fazendo agora circular a água da tubagem do ramal da água fria (10) para a tubagem do ramal da água quente (3) no sentido inverso da água quente (18) fazendo passar a água quente pelo termoacumulador de forma a que a sua energia térmica seja aproveitada.
Quando a temperatura da água que circula na bomba for até 10 graus abaixo da temperatura do depósito a unidade central (12) desliga a bomba e ao mesmo tempo comunica com a unidade (4) para que a electroválvula (17) seja também fechada. -07-2012
Claims
REIVINDICAÇÕES
Instalação para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente equipada com conduta de abastecimento de água (1), fonte de calor com termoacumulador (2), ramal de água quente (3), torneira de água quente (6), torneira de água fria (7), ramal de água fria (10), caracterizado por ser constituída por: dispositivo para eliminação do desperdício de água (4); botão de activação (5) de iniciação do circuito; unidade central e de circulação (12) constituída pela bomba de circulação de água (11) e pelo sistema de controlo e comunicação (9) .
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente, caracterizado por ser constituída por: sistema de controlo e comunicação (8) com a unidade central e de circulação (12); sensores de temperatura (16) e (25); electroválvula (17) de ligação entre o ramal de água quente (3) e o ramal água fria (10); saída de água (19); sistema de controlo e comunicação (20) da electroválvula de controlo de saída de água quente (21); electroválvula de controlo de saída de água quente (21); sistema de controlo e comunicação (22) da electroválvula de controlo de saída de água fria (23); electroválvula do ramal de água fria (23); câmara de mistura (24); micro- turbina geradora de corrente eléctrica da água quente (26) de carregamento da bateria recarregável (28) quando o utilizador está a utilizar a água quente; micro-turbina geradora de corrente eléctrica da água fria (27) de carregamento da bateria recarregável (28) quando o utilizador está a utilizar a água fria; bateria recarregável (28); antena interna de comunicação (29);
sinalizador luminoso (30); sinalizador sonoro (31); botões multifunções (32); visor informativo (33); distensor (34) de ajustamento da distância entre eixos da torneira de água quente (6) e fria (7);
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente de acordo com a reivindicação n° 2 caracterizado por a electroválvula (17) ser accionada por corrente contínua com uma tensão inferior a 12 V.
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente de acordo com a reivindicação n° 2 caracterizado por os botões multifunções (32) poderem ser digitais ou analógicos.
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente de acordo com a reivindicação n° 2 caracterizado por a bateria recarregável (28) ser carregada através da micro-turbina geradora de corrente eléctrica da água quente (26) e da micro-turbina geradora de corrente eléctrica da água fria (27) .
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente de acordo com a reivindicação n° 2 caracterizado por a distância entre a conexão com o ramal de água quente (3) e o ramal de água fria (10) ser alterável através do distensor (34) .
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente de acordo com a reivindicação n° 2 caracterizado por a detecção da não utilização da água quente ser efectuada através da falta de
2
movimento da micro-turbina geradora de corrente eléctrica da água quente (26) .
Dispositivo para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente de acordo com a reivindicação n° 2 caracterizado por o visor informativo (33) mostrar informação diversa, nomeadamente a temperatura seleccionada, litros de água consumida e poupada, ou qualquer outra informação considerada pertinente.
Método para eliminação do desperdício de água quando é aberta a torneira de água quente caracterizado por consistir nas seguintes etapas: a) o circuito é activado através do botão de activação (5) de iniciação do circuito, ou quando a hora previamente programada num dos botões multifunções (32) for alcançada, ou através de uma instrução remota recebida via wireless ou através de um sensor de movimento;
b) a circulação da água inicia-se com o sistema de controlo e comunicação (8) do dispositivo (4) a enviar uma instrução de abertura para a electroválvula (17) e uma instrução para o sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) da unidade central e de circulação (12), de activação da bomba de circulação de água (11), sendo emitido um aviso luminoso através do sinalizador luminoso (30) ;
c) enquanto a água não atinge a temperatura previamente programada dos botões multifunções (32) e medida através do sensor de temperatura (25), a água manter-se-á a circular do ramal de água quente (3) para o ramal de água fria (10) no sentido inverso da água fria (14),
3
fazendo com que a água fria vá sendo aquecida ao passar pela fonte de calor (2);
d) quando a água atinge a temperatura pré-programada, o sistema de controlo e comunicação (8) do dispositivo (4) comunica através da antena interna de comunicação (29) com o sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) da unidade central e de circulação (12) que desliga a bomba de circulação de água (11) sendo a electroválvula (17) fechada, é emitido um aviso luminoso através do sinalizador luminoso (30), é emitido um aviso sonoro através do sinalizador sonoro (31) e uma mensagem no visor informativo (33) informa que a água atingiu a temperatura pré-determinada;
e) se durante um intervalo de tempo previamente determinado e contado no sistema de controlo e comunicação (8) a água quente não for utilizada, a electroválvula (17) é aberta, o sistema de controlo e comunicação da bomba de água (9) da unidade central e de circulação (12) activa a bomba de circulação de água (11), fazendo esta circular no sentido normal da água fria (15), mantendo- se a água a circular do ramal de água fria (10) para o ramal de água quente (3) no sentido inverso da água quente (18), fazendo com que a energia térmica da água quente existente no circuito seja aproveitada quando o circuito for reiniciado;
f) tendo a água atingido a temperatura pretendida e o caudal desejado, a electroválvula de controlo de saída de água quente (21) controlada pelo sistema de controlo e comunicação (20), a electroválvula de controlo de saída de água fria (23) controlada pelo sistema de controlo e comunicação (22), vão fazendo variar os caudais, para que a mistura de água quente e fria efectuada na câmara de mistura (24) mantenha a
4
temperatura constante, controlada pelo sensor de temperatura (16);
quando a diferença de temperatura da água que circula na bomba de circulação de água (11) e a temperatura seleccionada for igual a um valor previamente determinado, a unidade central e de circulação (12) desliga a bomba de circulação de água (11), comunicando ao mesmo tempo para que a electroválvula (17) seja fechada . -07-2012
5
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