WO2015042728A1 - Hidrotermia modular υ método de operación - Google Patents

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Definitions

  • the present invention applies to the technical field of heat exchangers for home or industrial use, for the extraction or transfer of energy from water storage devices both open and closed, natural or artificial, such as swimming pools; and the control and management of temperatures in buildings and / or other devices located close to the water storage device that require thermostating.
  • This system was developed with the purpose of solving the energy needs of homes and industries, in terms of thermostating as well as heating, cooling, and hot water production.
  • passive heating systems based on solar energy can be found, such as EP1806545, EP0493254 and EP0263097. These systems are used to directly heat a pool and not to make use of the energy that naturally captures the first volume of water in its liquid state, to heat or cool another construction and / or another volume of water.
  • water in the present invention refers to H 2 0 or water in its liquid state, regardless of whether its surface or part of it is in a solid or gaseous state.
  • any type of water is considered, including drinking water, high and low hardness, liquid waste water, sea water, groundwater, lake and river water, mineral waters, distilled water, demineralized water , water filtered by reverse osmosis or other means, among others.
  • This stored energy can be used to heat different constructions, other volumes of water or some area that you want to thermostat with heating or cooling, and also in the generation of hot water to meet the required needs.
  • One of the main applications is at home with family pools, without ruling out the same use in other types of applications.
  • the container of a volume of water (be it a swimming pool, an eye of natural or artificial water, or ponds of industrial accumulation), specifically the water stored in it, acquires energy, which is expressed by its temperature, from its direct contact with the Earth, air and solar radiation.
  • the volume of water stored at a certain temperature is equivalent to an energy volume.
  • the energy reason is that, for every liter of water that increases or decreases by one degree Celsius, 1,000 calories are obtained.
  • a container of 30 cubic meters of water, for each degree Celsius that is obtained from that volume, is equivalent to 30,000 Kcal (Kilo Calories), equivalent to 35 Kw / h, if analyzed from the energy point of view.
  • the energy thus obtained from the pool is recovered from contact with the earth, air and solar radiation. Therefore, if it is possible to draw enough energy from a volume of water, such as a pool to cover the energy needs of a home, in terms of heating and hot water, recovering in the pool such energy from contact with the earth, With air and solar radiation, it would be a highly efficient and sustainable process.
  • the system comprises five devices, defined as: a primary circuit device; a secondary circuit device, a tertiary circuit device, an auxiliary device and a control device. As can be seen in Figure 1/13.
  • the primary circuit device comprises a volume of water that may or may not be watertight with continuous circulation or recirculation, which may or may not be buried, although it is preferably buried, this may include swimming pools, ponds, sea, lakes, rivers, natural or artificial water mirrors among others.
  • this device may or may not have is a post-recirculation pump filter, preferably a filter is required to have water in an optimal condition for exchanging temperature, but it is not exclusive.
  • a water recirculation pump which recirculates or circulates the water, which is driven through the filter to the last part of the primary circuit device, which is composed of a heat exchanger (replaceable) to be returned to the initial water volume, that is, the water only circulates, leaves and enters its original volume. All this description is clearly presented in Figure 2/13.
  • this type of liquids includes mixtures of water with antifreeze, antifreeze only, oils, liquid silicones, liquefied gases, special exchange liquids of heat, special gases for exchange of heat (fluorocarbons, among others), and any other element that allows heat exchange, in a relationship, which will depend on the specified freezing point, which by way of example, for this design is set to (-10 ° C), without Restrict other lower or higher temperatures.
  • the preference ratio used for this specific case is antifreeze with 30% water, which is explained below.
  • This second secondary circuit device ( Figure 3/13) comprising a volume of liquid within a closed circuit, also comprises a second circulation pump and a hydrothermal heat pump through which all the liquid in this device passes.
  • the hydrothermal heat pump ( Figure 4/13) obtains the energy of the circulating liquid from the secondary circuit, subtracting from this liquid a range between 1 and 20 ° C, preferably between 2 and 3 ° C, which are obtained from the primary circuit through which the pool water circulates, also subtracting a range between 1 and 20 ° C, preferably between 2 and 3 ° C.
  • the hydrothermal heat pump ( Figure 4/13) uses the physical principle of the Carnot thermal circuit to transfer energy, modifying the factors of the ideal gas law. This means that, by modifying the pressure and maintaining a constant volume, the temperature is modified, thus transferring the same energy obtained from the volume of water in the primary circuit device (such as a pool) but with a different temperature.
  • the third tertiary circulation device is defined (Figure 5/13), which comprises the output of the hydrothermal heat pump to the radiating element of the construction ( Figure 5/13, 4B ), house and / or a hot water accumulation tank ( Figure 5/13), 3A) and / or another volume of water and / or another application in an area to be thermostated.
  • the liquid contained in the tertiary circuit may be water alone and / or with the same characteristics as that used in the secondary circuit. That is, the tertiary circuit device comprises the radiant element of the construction (radiant slab, wall radiators), and / or the internal coil of a hot water accumulation tank, connected to the hydrothermal heat pump outlet.
  • the control device (figure 6/13), is digitally operated and was specially built for the operation of the rest of the devices, which works with a stored logic program, with a control algorithm that allows the pump compressor to operate. of hydrothermal heat in the secondary circulation device.
  • the control algorithm takes the data through sensors located in each fluid circulation input / output element of the hydrothermal heat pump, and controls temperature fluctuations very finely.
  • the auxiliary device and with the purpose of making more efficient the energy contribution that a home requires, specifically to heat the sanitary water, It may or may not incorporate a solar collector ( Figure 5/13, 4A) which operates as a complement to the previously described system.
  • this system can also thermostat another volume of water, such as a pool that you want to temper or any pond of liquid that needs to be tempered.
  • Figure 1/13 presents the complete scheme of the Modular Hydrothermal system.
  • the pond water such as a swimming pool registers a temperature of 2 ° C in the winter solstice, for an open pond that does not receive solar radiation throughout the winter, but if it is in contact with air and earth.
  • Ponds such as swimming pools, which receive solar radiation in addition to being in contact with air and earth, can register a temperature of 4.5 ° C in winter solstice.
  • a key element of this system is the heat exchanger of the primary circuit device that is in contact with the secondary circuit device, which is sized to produce a rapid energy exchange between the primary and secondary circuit devices, this implies that an exchange ratio must be obtained with a low approach factor, in the range of 1 ° C to 100 ° C, preferably 1 ° C to 3 ° C, and different approach factors may also be used depending on the flow rates and type of exchanger of heat
  • the approach factor is defined as the temperature difference between a liquid or any other heat exchange element, such as a liquid, within a circuit of the heat exchanger to another liquid in a second circuit of the same heat exchanger.
  • heat exchangers There is a wide variety of types of heat exchangers. For the purposes of this invention and because little harmful and corrosive liquids are used, it is feasible to use different types of heat exchangers, these can be of the type of tubes, plates, welded plates, tube and helmet, among others .
  • the exchangers are sized by the ability to transfer energy, that is, the capacity of a heat exchanger is specified in the transfer of Kilo Calories.
  • mt2 surface range between 30 Kcal 100 Kcal, preferably a range between 50 Kcal and 70 Kcal.
  • This amount of Kcal transferred will depend on the insulation of the area to which they are to be transferred, and on the delivery capacity of the radiating element. To achieve this objective, the form of heat transfer must be taken into account, if it is through the air contained in the infrastructure (as an example radiators), the floor or earthenware (as an example a radiant slab), or forced injection of heated air through radiators, among other applications. All these elements mentioned above are considered within the tertiary circuit.
  • the secondary circuit To deliver this energy to the tertiary circuit, the secondary circuit must exchange it with it, through the hydrothermal heat pump, which operates as follows:
  • another heat exchanger is required as described previously, preferably a tube-in-tube exchanger.
  • This exchanger will exchange the same range of Kcal arranged between 30 Kcal to 100 Kcal, preferably a range between 50 Kcal and 70 Kcal arranged in the gas inside the heat pump and the liquid of the tertiary circuit.
  • the gas In order for the gas to supply a quantity of Kcal, it has to be previously energized through the primary circuit and controlled by the pressure variation. To achieve the internal Kilo calorie exchange of the secondary circuit, it is required that the necessary energy be transferred to the gas from the antifreeze mixture.
  • a second key element is the composition of the secondary circuit liquid, which comprises, within the possible mixtures, a mixture of antifreeze with water in order to promote freezing below -10 ° C.
  • a 30% propylene glycol mixture can be used, which offers a freezing temperature of -12 ° C. This does not rule out the use of any other low melting liquid such as oils, waxes, or mixtures of water with any other compound that decreases its melting point.
  • a third key element is the constructive characteristic of hydrothermal heat pump, which is of high quality to give the system durability.
  • Compressor The function of the compressor is to compress or expand the gas to transfer energy with different temperature variables. Compressors of recognized brands such as Sanyo or Copeland are used, among others. Within the compressor models used, the most common screw, piston, among others, preferably screw, can be used.
  • - Digital control motherboard Provides digital control by a stored program or algorithm, which acts on the compressor, ordering it to start or stop, acts on the 3 or 4-way valve for internal gas transfer control and thermal cycle control of heat or cold, acts on the recirculation pump of the primary circuit by ordering it to start or stop, acts on the recirculation pump of the secondary circuit by ordering it to start or stop, acts on the recirculation pump of the tertiary circuit by ordering it to start or stop, acts on the recirculation pump of the tertiary hot water circuit ordering start or stop and acts on the recirculation pump of the auxiliary device ordering start or stop. It provides a man-machine interface for easy operation of the entire system.
  • the automatic control is designed so that all the output temperatures of each circuit, primary, secondary and tertiary, are maintained with a low approach factor, between 1 ° C to 15 ° C, preferably from 1 ° C to 5 ° C .
  • the last key element is precisely the volume of water to be used, such as a pool or a natural volume.
  • the system operation procedure can be separated into two operations:
  • the heating process is characterized by obtaining energy from the water container, such as a pool, and transferring it to the property.
  • the water in the container which is part of the primary circuit device, is suctioned and driven by a pump of the type of recirculation, elevation, vacuum, or other type of pump that moves volumes of liquid, which can optionally be passed through of a filter (applicable to the wide range of known filters), preferably a standard sand filter and then driven to the heat exchanger between the primary circuit device and the secondary circuit device.
  • a filter applicable to the wide range of known filters
  • This water from the primary circuit device works in the most critical condition at 0 + ° C, for a pond that is in contact with the earth and the air does not receive solar radiation.
  • the pond receives solar radiation it works in a higher condition above 0 + ° C.
  • the water in the pond can operate, maintaining its liquid state, up to a temperature slightly above 0 ° C, which for the present invention is described as 0 + ° C.
  • the hydrothermal heat pump between the devices of the secondary and tertiary circuits, for the process of obtaining and transferring the energy to the building in calorific terms, extracts it to the flow in circulation through the heat exchanger between the primary circuit device and the secondary circuit device, between 1 ° C to 3 ° C. In this way one of the premises of this invention is maintained, which is a low approach factor.
  • this energy is transferred to the tertiary circuit device by increasing the temperature.
  • thermostating works in a range between 5C and up to 80 ° C for air conditioning, preferably 35 ° C for heating and up to 60 ° C for domestic hot water.
  • the cycle is cooling, you can work in a range of 20 ° C to - 5 ° C, preferably work at 10 ° C for cooling while maintaining the conditions for domestic hot water.
  • the liquid inside the tertiary circuit device which obtains the energy through the previously indicated temperatures, is recirculated by the irradiation circuits such as the radiant slab, the radiators and / or a volume of water to be tempered, thus transferring the heat energy to the environment of the building in the case of heating, or transferring heat energy to a volume of water, such as a heated pool.
  • the irradiation circuits such as the radiant slab, the radiators and / or a volume of water to be tempered
  • the process of heating the infrastructure near the water container described above is activated, where the tertiary circuit device circulates through a copper coil inside an accumulation tank containing the drinking water to heat, obtaining comfort temperature degrees from 45 ° C to 60 ° C.
  • the Modular Hydrothermal system has the ability to reverse the heat transfer cycle, this is a standard property of heat pumps, specifically performed by a command in the heat pump controller where the duty cycle is reversed to the modify the flow within the same heat pump, as a result of the movement of the four-way valve that is part of it, therefore in summer, the Modular Hydrothermal system fulfills the function of cooling a structure or home, transferring the energy from inside the structure to the water container, such as a pool, with two important effects, the structure cools generating a comfortable environment in hot weather and in turn temperates the water in the container (pool), making it more pleasant for use.
  • this same process can be used to cool specific areas of an infrastructure, being able to reach temperatures below zero, depending on the isolation of the specific space to cool.
  • the energy of the property is obtained and transferred to the water of the water container.
  • the control system is programmed to activate two processes in chains, the heating of sanitary water followed by the heating process of the nearby infrastructure or the heating of sanitary water followed by the cooling of the nearby infrastructure.
  • the mixed operation is characterized by the automatic activation of two processes, one after the other, these processes being the same described in the individual mode.
  • the technical problems that this technology solves are:
  • -It is a modular system that is ready to be connected in an existing installation that has a water container or natural water source and a nearby structure. -System that allows to rescue at least 3 to 5 times the amount of energy in Kcal to thermostat a building or container of a liquid, with only the contribution of 1 time the amount of energy needed to operate the system.
  • the main replacement element due to its exposure to the environment delivered by the water quality of the container or natural water source, is the heat exchanger located between the primary circuit and the secondary circuit.
  • the first case of application corresponds to a house of 180 mt 2 to be thermostated, with a pool of 34 mt 3 that does not receive solar radiation in the winter period, with a daily consumption of domestic hot water of 0.5 mt 3 .
  • the pool water is sucked by a 1 ⁇ 2 hp Jacuzzi® power pump that passes through a Jacuzzi® brand quartz sand filter, this water is conducted through 50 mm PVC pipes (polyvinylchloride) to the exchanger of heat between primary and secondary circuits, which has been specifically designed for this purpose.
  • a heat exchanger with an exchange capacity of 450,000 Kcal was used.
  • the flow rate of the primary circuit device with the equipment mentioned above is 1.6 liters per second.
  • the Kilo Calories are transferred through the first exchanger, they are driven by the secondary circuit device by means of a 0.08 hp recirculation pump to the heat pump with a transfer capacity of 12 KW equivalent to 10318 Kcal, which It has its own design that includes: a compressor that performs the function of compressing or expanding the gas to transfer energy, for this case it is a screw type compressor, Sanyo® brand; internal exchanger circuits, for this case tube inside tube, resistant to corrosion, wear and easy thermal conduction, typically seamless stainless steel outer tube and copper inner tube; 4-way internal gas flow control valves of the Teflon ball type; The control motherboard that provides digital control, which acts on the compressor, ordering it to start or stop, acts on the 4-way valve for the internal gas transfer control, using the R410A gas, and thermal heat cycle control or cold; To be able to censor thermal changes, the pump has temperature measurement sensors located at each point of entry and exit of liquid flows.
  • the temperature measurement ranges in winter in the sensors are:
  • the liquid that is included in the secondary circuit device is a mixture of water with 30% propylene glycol with a freezing support capacity up to -10 ° C.
  • the heat pump obtains its calories within the secondary circuit device and transfers them to the tertiary circuit device, which for this particular case the tertiary circuit device comprises two objectives, the first to a radiant slab of 100 mt 2 of the house and secondary to a 0.5 mt 3 sanitary water container.
  • the tertiary circuit device contains drinking water which is mobilized through a 0.1 hp Wilo ® recirculation pump through 19 mm pipes.
  • the tertiary circuit device for this case, is also connected to the 0.5 mt 3 tank by means of a 12.7 mm copper coil which allows the transfer of heat to the sanitary water inside the tank.
  • the previously described condition is to heat a house, inversely, by modifying through the control device the internal cycle of the heat pump is cold injected into the house by means of the tertiary circuit device, and in turn heat is injected into the pool through the primary circuit device, achieving the temperature of the pool.
  • the second application case corresponds to a house of 350 mt 2 to be heated, with a pool of 27 mt 3 with solar radiation in the winter period, with a daily consumption of domestic hot water of 0.6 mt 3 .
  • the pool water is suctioned by a 3/4 hp Jacuzzi ® brand power pump that passes through a Jacuzzi ® quartz sand filter, this water is conducted through 50 mm PVC pipes (polyvinylchloride) to the heat exchanger between primary and secondary circuits, which has been specifically designed for this purpose.
  • PVC pipes polyvinylchloride
  • a heat exchanger with an exchange capacity of 450,000 Kcal was used.
  • the flow rate of the primary circuit device with the previously mentioned equipment is 1.9 liters per second.
  • the Kilo Calories are transferred through the first exchanger, they are driven by the secondary circuit device by means of a 0.08 hp recirculation pump to the heat pump with a transfer capacity of 15 KW equivalent to 12,897 Kcal, which It has its own design that includes: a compressor that performs the function of compressing or expanding the gas to transfer energy, for this case it is a screw type compressor, Sanyo ® brand; internal exchanger circuits, for this case tube inside typically stainless steel tube without seams the outer tube and copper the inner tube, resistant to corrosion, wear and easy thermal conduction; 4-way internal gas flow control valves of the Teflon ball type; The control motherboard that provides digital control, which acts on the compressor, ordering it to start or stop, acts on the 4-way valve for the internal gas transfer control, using the R410A gas, and thermal heat cycle control or cold; To be able to censor thermal changes, the pump has temperature measurement sensors located at each point of entry and exit of liquid flows. For this example the temperature measurement ranges in the sensors are:
  • the liquid that is included in the secondary circuit device is a mixture of water with 30% propylene glycol with a freezing support capacity up to -10 ° C.
  • the heat pump obtains its calories within the secondary circuit device and transfers them to the tertiary circuit device, which for this particular case the tertiary circuit device comprises two objectives, the first to a radiant slab of 150 mt 2 of the house and in secondary form to a 0.6 mt 3 sanitary water container.
  • the tertiary circuit device contains drinking water which is mobilized through a 0.1 hp Wilo® recirculation pump through 19 mm pipes.
  • the tertiary circuit device for this case, is also connected to the 0.6 mt 3 tank by means of a 12.7 mm copper coil which allows the transfer of heat to the sanitary water inside the tank.
  • the third application case corresponds to a container with refrigerated insulation of 20 feet or 33 m 3 to be thermostated between 21 and 25 ° C, with a closed IBC plastic water container (Intermediate container for transporting products to bulk) of 1 mt 3 buried, without consumption of sanitary water.
  • This container is installed in an area where in winter temperatures fluctuate between -10 and 30 ° C and in summer between 10 and 48 ° C in the shade.
  • the water of the IBC is sucked by a 1 ⁇ 4 hp pump of Jacuzzi® brand power that does not require passing through a filter, this water is conducted through 50 mm PVC pipes (polyvinylchloride) (where it is connected directly to the IBC) to the heat exchanger between primary and secondary circuits, which has been specifically designed for this purpose.
  • PVC pipes polyvinylchloride
  • a heat exchanger with an exchange capacity of 150,000 Kcal was used, (this exchanger was chosen because of its capacity for both energy transfer and the input flow capacity / exchanger output).
  • the flow rate of the primary circuit device with the equipment mentioned above is one liter per second.
  • a 0.08 hp recirculation pump to the heat pump with a transfer capacity of 6 KW equivalent to 5,159 Kcal, which It has its own design that includes: a compressor that performs the function of compressing or expanding the gas to transfer energy, for this case it is a screw type compressor, Sanyo ® brand; internal exchanger circuits, for this case tube inside tube Typically seamless stainless steel outer tube and copper inner tube, resistant to corrosion, wear and easy thermal conduction; 4-way internal gas flow control valves of the Teflon ball type; The control motherboard that provides digital control, which acts on the compressor, ordering it to start or stop, acts on the 4-way valve for the internal gas transfer control, using the R410A gas, and thermal heat cycle control or cold; To be able to censor thermal changes, the pump has temperature measurement sensors located at each point of entry and exit of liquid flows. For this
  • the liquid that is included in the secondary circuit device is a mixture of water with 30% propylene glycol with a freezing support capacity up to -10 ° C.
  • the heat pump obtains its calories within the secondary circuit device and transfers them to the tertiary circuit device, which for this particular case the tertiary circuit device comprises an objective, supplying thermostated water to a radiator installed on the floor of the lower part of the container.
  • the tertiary circuit device contains potable water which is mobilized through a 0.08 hp Wilo® recirculation pump through 19 mm pipes.
  • the third application case corresponds to a condominium of 100 houses each with 180 mt 2 to be thermostated, with a lake or a nearby 1,000,000 mt 3 minimum capacity, with a daily consumption of hot water sanitary of 0.5 mt 3 in each house.
  • the water of the lake or tranque is sucked by 10 pumps of 3 hp of Jacuzzi® brand power that passes through 10 jacuzzi® brand quartz sand filters, one for each pump, this water is conducted by PVC pipes (polyvinylchloride) from 100 mm to 10 heat exchangers, one for each pump, located between primary and secondary circuits, in order to implement 10 primary circuits and 10 secondary circuits, which have been specifically designed for this purpose.
  • 10 heat exchangers with an exchange capacity of 900,000 Kcal each were used.
  • the flow rate of the primary circuit device with the previously mentioned equipment is 16 liters per second.
  • the Kilo Calories are transferred through each of the first 10 exchangers, they are conducted by the secondary circuit device by means of a 1 hp recirculation pump to 10 heat pumps with a transfer capacity of 90 KW equivalent to 77,386 Kcal , each of which has its own design that includes: a compressor that performs the function of compressing or expanding the gas to transfer energy, for this case it is a screw type compressor, Sanyo ® brand; internal exchanger circuits, for this case tube inside typically stainless steel tube without seams the outer tube and copper the inner tube, resistant to corrosion, wear and easy thermal conduction; 4-way internal gas flow control valves of the Teflon ball type; the control motherboard that provides digital control, which acts on the compressor, ordering it to start or stop, acts on the 4-way valve for the internal gas transfer control, using the R410A gas; and control of the heat or cold thermal cycle; To be able to censor thermal changes, the pump has temperature measurement sensors located at each point of entry and exit of liquid flows.
  • the temperature measurement ranges in the sensors are:
  • the liquid that is included in the secondary circuit device is a mixture of water with 30% propylene glycol with a freezing support capacity up to -10 ° C.
  • Each of the heat pumps which together form a cluster or group of hydrothermal heat pumps, obtain their calories within the secondary circuit device and transfer them to the tertiary circuit device, which for this particular case the tertiary circuit device It comprises two objectives, the first one with a radiant slab of 100 mt 2 for each house and secondary to a 0.5 mt 3 sanitary water container, also for each house.
  • the tertiary circuit device contains drinking water which is mobilized through a 0.1-hp Wilo® recirculation pump through 19 mm pipes, in each of the houses.
  • the tertiary circuit device for this case, is also connected to the 0.5 mt 3 tank by means of a 12.7 mm copper coil which allows the transfer of heat to the sanitary water inside the tank, for each of the houses.
  • This figure presents a general scheme of the system with the five devices integrated and functioning.
  • IA Water container, this can be a standard pool, a pond, and / or a volume of natural water, for home or industrial use.
  • 3B Sanitary water inlet.
  • 3C Hydraulic control.
  • This figure presents a schematic of the primary circuit device.
  • IA Water container, this can be a standard pool, a pond, and / or a volume of natural water, for home or industrial use.
  • This figure presents a schematic of the secondary circuit device. 2A) Part of the heat exchanger of the secondary circulation device.
  • FIG. 4/13 This figure shows the internal detail of the hydrothermal heat pump with its inputs and outputs.
  • This figure presents a diagram of the tertiary circuit device. 2J) Recirculation pump of the tertiary circuit device, for domestic hot water.
  • This figure presents a scheme of the control device.
  • Fluid temperature sensor at the outlet of accumulator tangue 3A.
  • This figure shows the diagrams of the gas flows inside the heat pump, in its two possible configurations.
  • the upper image shows the pump in a heating cycle, while the lower image shows the pump in a cooling cycle.
  • FIG. 8/13 This figure presents the logical order of activation and deactivation of the different devices of the system when it is in a heating cycle of an infrastructure.
  • MT In the control device the operation is positioned in the Temperate Mode.
  • D-TRI Define the reference temperature of the infrastructure (temperature at which you want to reach the infrastructure).
  • A-BR-CT A-BR-CT Drive of the recirculation pump for thermostating of the tertiary circuit infrastructure.
  • L-CT-E Reading of the temperature of the tertiary inlet circuit of the radiant earthenware.
  • L-CT-S Temperature reading of the tertiary output circuit of the radiant earthenware.
  • E-60s Wait one minute or 60 seconds.
  • A-BR-CP Primary circuit recirculation pump drive.
  • A-BR-CS Secondary circuit recirculation pump drive.
  • This figure presents the logical order of activation and deactivation of the different devices of the system when it is in a cooling cycle of an infrastructure.
  • ME The operation is positioned in the Cooling Mode on the control device.
  • D-TRI Define the reference temperature of the infrastructure (temperature at which you want to reach the infrastructure).
  • L-CT-E Reading of the temperature of the tertiary inlet circuit of the radiant earthenware.
  • L-CT-S Temperature reading of the tertiary output circuit of the radiant earthenware.
  • E-60s Wait one minute or 60 seconds.
  • ⁇ Tertiary circuit temperature difference.
  • TRI Infrastructure reference temperature (temperature at which you want to reach the infrastructure).
  • A-BR-CP Primary circuit recirculation pump drive.
  • A-BR-CS Secondary circuit recirculation pump drive.
  • This figure shows the logical order of activation and deactivation of the different devices of the system when it is in a heating cycle of domestic hot water.
  • D-TTR Define the reference temperature of the domestic hot water tank.
  • A-BR-CTA Actuation of the recirculation pump for thermostating the domestic hot water of the tertiary circuit.
  • AP-BC Heat pump shutdown
  • TTR Reference temperature of the domestic hot water tank.
  • A-BR-CP Primary circuit recirculation pump drive.
  • A-BR-CS Secondary circuit recirculation pump drive.
  • This figure presents a bar chart where in the axis of the ordinates corresponds to the number of kilocalories used to temper the target place, for this figure they correspond: to the left of the graph, a house presented in application example 1; and to the right of the graph a container of 33 mt 3 presented in the example of application 2.
  • the axis of the abscissa presents the two examples of application and the comparative yields between having and not having the present system integrated in the power consumption in Kcal.
  • This figure presents a bar chart where in the axis of the ordinates corresponds to the number of kilocalories used to temper the target place, in this case it corresponds to the thermostat of 100 houses of 180 mt 2 in the application example 4.
  • the axis of the abscissa presents the example of application 4 and the comparative yields between having and not having the present system integrated in the energy consumption in Kcal.
  • the tertiary circuit device can be worked up to 12 ° C to lower the ambient temperature to about 21 ° C and in passing a temperature of the pool water is obtained. up to about 29 ° C according to these tests.

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Abstract

La presente invención se aplica al campo técnico de los intercambiadores de calor de uso domiciliario o industrial. La presente invención corresponde a un sistema intercambiador de calor que comprende un primer dispositivo compuesto por uno o varios volúmenes de agua en estanques, abiertos o cerrados, naturales o artificiales; un dispositivo intercambiador de calor primario removible y/o fijo; un dispositivo secundario con una bomba de calor hidrotérmica; un dispositivo de control para el manejo de caudales y temperatura; un dispositivo terciario de volumen de agua cerrado para el agua sanitaria y/o una losa radiante, y/o radiadores, y/o colectores solares y/o dispositivos donde irradiar calor o frío. Uno de los fines de este sistema es mantener la temperatura, tanto del inmueble como del volumen de agua exterior, en forma adecuada para el uso humano. Este sistema también protege su método de operación.

Description

HIDROTERMIA MODULAR Y MÉTODO DE OPERACIÓN
Campo de aplicación La presente invención aplica al campo técnico de los intercambiadores de calor de uso domiciliario o industrial, para la extracción o transferencia de energía desde dispositivos acumuladores de agua tanto abiertos como cerrados, naturales o artificiales, tales como piscinas; y el control y manejo de las temperaturas en los inmuebles y/o otros dispositivos localizados de manera cercana al dispositivo acumulador de agua que requieran termostatación.
Descripción del estado del arte
Este sistema fue desarrollado con el propósito de dar solución a las necesidades energéticas de los hogares e industrias, en términos de termostatación tanto como la calefacción, el enfriamiento, y la producción de agua caliente.
Todo lo anterior está basado estrictamente en los requerimientos actuales de la eficiencia energética y ambientes libres de contaminación.
Desde siempre se ha sabido que los espejos de agua, debido a la densidad de éste elemento, son capaces de acumular y liberar temperatura lentamente. Es bien conocido que cuando una piscina ha pasado todo un día bajo la radiación solar esta se mantiene caliente durante las primeras horas de la noche. Este fenómeno se presenta en virtud de la densidad del agua que ai ser más densa que el aire (800 veces más densa) logra retener en su estructura esta energía. También por otro lado la tierra que envuelve el contenedor, si está enterrado, aporta calorías que son absorbidas por el agua. Algunos desarrollos en base a intercambiadores de calor se pueden ver en patentes de aire acondicionado y refrigeradores, algunos de estos desarrollos presentan dispositivos de control de rangos de temperatura en aires acondicionados como la patente europea EP2420758, pero no presentan un sistema integrado con el aporte calórico de un acumulador de agua cercano al lugar donde se requiere acondicionar la temperatura. Por otro lado, el general de las patentes aquí mencionadas, habla de sistemas cerrados con los cuales se intercambia el calor, si esto no fuera así y estos sistemas fueran abiertos, sus intercambiadores de calor se tornarían en altamente ineficientes para la operación en rangos de temperatura estrechos. Otras patentes relacionadas con estos problemas son EP2541169 y EP2180263.
Si se analizan las piscinas con calefacción se pueden encontrar sistemas calefactores pasivos en base a energía solar, tales como EP1806545, EP0493254 y EP0263097. Estos sistemas se utilizan para calefaccionar directamente una piscina y no para hacer uso de la energía que naturalmente capta el primer volumen de agua en su estado líquido, para calefaccionar o enfriar otra construcción y/u otro volumen de agua.
La definición de agua en el presente invento se refiere a H20 o agua en su estado líquido, independientemente si su superficie o parte de ella está en estado sólido o gaseoso. Químicamente se considera cualquier tipo de agua, dentro de los cuales se puede mencionar agua potable, de alta y baja dureza, agua de residuos líquidos, agua de mar, agua subterránea, agua de lagos y ríos, aguas minerales, agua destilada, agua desmineralizada, agua filtradas por osmosis inversa u otros medios, entre otras.
Relacionando el uso de piscinas y los intercambiadores de calor se puede encontrar la siguiente patente americana con número de publicación WO2012045166, la cual presenta un sistema intercambiador de calor a través de un calentador tipo Abono o Compostaje, el cual se aleja fuertemente de la aplicación que se le da en el control fino de la temperatura en un contenedor abierto o cerrado de agua. Descripción del Invento en General
Debe notarse que el uso, aquí y en todo el texto que el singular no excluye el plural, salvo que en el contexto claramente lo implique. Entonces, por ejemplo, la referencia a un "elemento", es una referencia a uno o más elementos e incluye formas equivalentes conocidas por quienes conocen de la materia (el arte). Similarmente, como otro ejemplo, la referencia a "un paso", "una etapa" o a "un modo", es una referencia a uno o más pasos, etapas o modos y que puede incluir sub pasos, etapas o modos, implícitos y/o sobrevinientes. Todas las conjunciones usadas han de entenderse en su sentido menos restrictivo - más inclusivo- posible. Así, por ejemplo, la conjunción "o" debe entenderse en su sentido lógico ortodoxo, y no como un "o excluyente", salvo que el contexto o el texto expresamente lo necesite o indique. Las estructuras, materiales y/o elementos descritos han de entenderse que también se refieren a aquellos equivalentes funcionalmente y así evitar enumeraciones taxativas interminables.
Las expresiones usadas para indicar aproximaciones o conceptualizaciones deben entenderse así, salvo que el contexto mande una interpretación distinta.
Todos los nombres y términos técnicos y/o científicos aquí empleados tienen el significado común que le otorga una persona común, calificada en estas materias, salvo indicación expresa, distinta. Los métodos, técnicas, dispositivos, sistemas, equipos y materiales son descritos aunque métodos, técnicas, dispositivos, sistemas, equipos y materiales similares y/o equivalentes a los descritos pueden ser usados o preferidos en la práctica y/o pruebas de la presente invención. Las estructuras aquí descritas deben, también, entenderse que se refieren a cualquier estructura similar o funcionalmente equivalente.
Se incorporaron previamente todas las patentes y otras publicaciones como referencias, con el propósito de describir y/o informar, por ejemplo, las metodologías descritas en dichas publicaciones, que puedan resultar útiles en relación con el presente invento. Se incluyen estas publicaciones sólo por su información previa a la fecha de registro de la presente solicitud de patente.
Utilizando el principio básico de usar fuentes de energía existentes en el hogar o la industria, específicamente nos concentramos en disponer como fuentes energéticas, las piscinas familiares y/o acumuladores de agua y/o fuentes naturales ubicadas cerca de la construcción, como en el patio, jardín, playa, alrededor de lagos, alrededor de espejos de agua naturales o artificiales, entre otros. En general, un volumen de agua acumulado natural o artificial, utilizado para el consumo, proceso productivo o para la recreación (piscina) opera físicamente como una pila energética, esto quiere decir que logra almacenar y mantener grandes cantidades calóricas durante periodos de tiempo.
Esta energía almacenada puede ser utilizada para termostatar con calefacción o enfriamiento diferentes construcciones, otros volúmenes de agua o algún área que se quiera termostatar, y también en la generación de agua caliente para cubrir las necesidades requeridas. Una de las principales aplicaciones, es en el hogar con las piscinas familiares, sin descartar la misma utilización en otro tipo de aplicaciones.
El contenedor de un volumen de agua (sea piscina, un ojo de agua natural o artificial, o estanques de acumulación industrial), específicamente el agua almacenada en ella, adquiere energía, la que se expresa por su temperatura, desde su contacto directo con la tierra, el aire y la radiación solar.
El volumen de agua almacenada con una determinada temperatura equivale a un volumen energético. La razón energética es que, por cada litro de agua que aumenta o disminuye en un grado Celsius, se obtienen 1.000 calorías.
Un contenedor de 30 metros cúbicos de agua, por cada grado Celsius que se obtiene de ese volumen, equivalen a 30.000 Kcal (Kilo Calorías), equivalentes a 35 Kw/h, si se analiza desde el punto de vista energético..
Esto es 2,9 veces lo que se requiere para una casa o construcción de 200 metros cuadrados para su calefacción. Los requerimientos energéticos en materia de calefacción para una vivienda dependen de los niveles de aislación que disponga dicha vivienda. Según datos empíricos una vivienda de 200 metros cuadrados con aislación estándar puede ser calefaccionada con 12 Kw/h.
La energía obtenida así desde la piscina es recuperada desde el contacto con la tierra, el aire y la radiación solar. Por lo tanto, si es posible sacar energía suficiente desde un volumen de agua, tal como una piscina para cubrir las necesidades energéticas de un hogar, en términos de calefacción y agua caliente, recuperando en la piscina dicha energía desde el contacto con la tierra, con el aire y radiación solar, sería un proceso altamente eficiente y sustentable.
Descripción del sistema específico
El sistema comprende cinco dispositivos, definidos como: un dispositivo de circuito primario; un dispositivo de circuito secundario, un dispositivo de circuito terciario, un dispositivo auxiliar y un dispositivo de control. Tal como se puede ver en la figura 1/13.
El dispositivo de circuito primario comprende un volumen de agua que puede o no ser estanco con circulación o recirculación continua, que puede estar o no enterrado, aunque es de preferencia que esté enterrado, esto puede abarcar piscinas, estanques, mar, lagos, ríos, espejos naturales o artificiales de agua entre otros.
Una de las características que puede o no poseer este dispositivo, es un filtro posterior a la bomba de recirculación, de preferencia se requiere un filtro para tener agua en una condición óptima para intercambiar temperatura, pero no es excluyente.
Otra parte del circuito primario es una bomba de recirculación de agua, la cual recircula o circula el agua, la cual es impulsada a través del filtro hacia la última parte del dispositivo de circuito primario, que está compuesto por un intercambiador de calor (recambiable) para ser devuelto al volumen de agua inicial, es decir, el agua solo circula, sale y entra a su volumen original. Toda esta descripción se presenta claramente en la figura 2/13.
El agua, al pasar por el intercambiador de calor (figura 2/13, 1 D), le transfiere la energía del volumen de agua en circulación al segundo dispositivo de circuito secundario (figura 3/13, 2A), el cual comprende un circuito cerrado el cual está lleno por un líquido que es una mezcla anticongelante que impida la solidificación del líquido en el circuito secundario, este tipo de líquidos abarca mezclas de agua con anticongelante, anticongelante solo, aceites, siliconas líquidas, gases licuados, líquidos especiales de intercambio de calor, gases especiales para intercambio de calor (fluorocarbonos, entre otros), y cualquier otro elemento que permita intercambio de calor, en una relación, que dependerá del punto de congelamiento especificado, que a modo de ejemplo, para este diseño se establece en (-10°C), sin restringir otras temperaturas más bajas o altas. La relación de preferencia utilizada para este caso específico, es de anticongelante con agua al 30%, la cual se explica más adelante.
Este segundo dispositivo de circuito secundario (figura 3/13) que comprende un volumen de líquido dentro de un circuito cerrado, también comprende una segunda bomba de circulación y una bomba de calor hidrotérmica por donde pasa todo el líquido de este dispositivo. La bomba de calor hidrotérmica (figura 4/13) obtiene la energía del líquido en circulación del circuito secundario, restándole a este líquido un rango de entre 1 y 20 °C, de preferencia entre 2 y 3 °C, los cuales se obtienen del circuito primario por donde circula el agua de la piscina, restándole también un rango de entre 1 y 20 °C, de preferencia entre 2 y 3 °C.
De esta forma se puede operar hasta una temperatura del agua de la piscina levemente superior al punto de congelamiento, es decir levemente superior a 0°C. (Denominado para la presente invención como 0°C+) Para presentar de mejor manera las diferencias térmicas en los flujos de los caudales en los diferentes dispositivos de circuitos, es importante explicar el proceso de congelamiento del agua:
Para disminuir en un grado Celsius 1 Kg de agua se deben restar 1.000 calorías, es decir para bajar la temperatura de 1 °C a 0°C se deben restar 1.000 Calorías.
Sin embargo para hacer que el agua cambie de estado, del líquido al sólido, a este mismo Kg de agua se le deben restar 80.000 Calorías.
Lo anterior significa que es totalmente factible operar con una temperatura del agua de la piscina levemente superior a los 0°C.
Puesto que la temperatura promedio ambiente, del aire, de la tierra y la radiación solar, durante las 24 horas de un día común, en ciudades con clima mediterráneo tales como Santiago de Chile (sin excluir otras ciudades con climas extremos), es en los días más fríos de invierno superior a 5°C, esto significa que el ambiente, el aire, la tierra y la radiación solar proporcionan energía suficiente al agua de la piscina para que esta no se congele en sus capas superiores o en su totalidad.
La bomba de calor hidrotérmica (figura 4/13), utiliza el principio físico del circuito térmico de Carnot, para transferir la energía, modificando los factores de la ley ideal de gases. Esto quiere decir que, al modificar la presión y manteniendo un volumen constante, se modifica la temperatura, transfiriendo de esta manera la misma energía obtenida desde el volumen de agua en el dispositivo de circuito primario (tal como una piscina) pero con distinta temperatura.
Como resultado, con el fin de transferir esta energía, se define el tercer dispositivo de circulación terciario (figura 5/13), que comprende la salida de la bomba de calor hidrotérmica hacia el elemento radiante de la construcción (figura 5/13, 4B), casa y/o a un tanque de acumulación de agua caliente (figura 5/13), 3A) y/u otro volumen de agua y/u otra aplicación en un área a termostatar.
El líquido contenido en el circuito terciario puede ser agua sola y/o con las mismas características a la utilizada en el circuito secundario. Es decir, el dispositivo de circuito terciario comprende el elemento radiante de la construcción (losa radiante, radiadores murales), y/o el serpentín interno de un tanque de acumulación de agua caliente, conectados a la salida de bomba de calor hidrotérmica. El dispositivo de control (figura 6/13), se maneja digitalmente y fue construido especialmente para la operación del resto de los dispositivos, el cual funciona con un programa lógico almacenado, con un algoritmo de control que permite dar operación al compresor de la bomba de calor hidrotérmica en el dispositivo de circulación secundario. El algoritmo de control toma los datos mediante sensores ubicados en cada elemento de entrada/salida de circulación de líquidos de la bomba de calor hidrotérmica, y controla de manera muy fina las fluctuaciones de temperaturas.
Finalmente el dispositivo auxiliar, y con el propósito de hacer más eficiente el aporte energético que requiere un hogar, específicamente para calentar el agua sanitaria, se puede o no incorpora un colector solar (figura 5/13, 4A) el cual opera como complemento del sistema previamente descrito.
Sin restringir la termostatación del agua sanitaria, este sistema puede también termostatar otro volumen de agua, tal como una piscina que se quiera temperar o cualquier estanque de líquido que se requiera temperar.
De esta forma, la integración de todos estos sistemas permite aportar de manera eficiente toda la energía que requiere una edificación, de preferencia un hogar durante todo el año, calefacción en invierno, agua caliente todo el año y enfriamiento del hogar en verano.
La figura 1/13 presenta el esquema completo del sistema de Hidrotérmia Modular. Algunas características específicas del sistema son que el agua, dentro del volumen de agua estanco o con flujo puede operar en un amplio rango de temperaturas, de preferencia hasta antes del punto de congelamiento, normalmente 0 a 1 °C.
En los peores escenarios para ciudades de clima mediterráneo, hemos comprobado que el agua del estanque, tal como una piscina, registra una temperatura de 2°C en el solsticio de invierno, para un estanque abierto que no recibe radiación solar durante todo el invierno, pero si está en contacto con el aire y la tierra.
Los estanques, tal como piscinas, que reciben radiación solar además de estar en contacto con el aire y la tierra, pueden registrar una temperatura de 4,5°C en solsticio de invierno.
Lo anterior indica las condiciones más desfavorables de operación, y se debe considerar que este sistema, puede operar con temperaturas de agua de estanque, tal como una piscina, hasta los 0°C.
En teoría, se puede seguir proveyendo energía estando el agua del estanque a 0°C, puesto que para alcanzar el congelamiento del agua líquida, se requiere retirar, en un período de tiempo, la energía equivalente a 80 veces la necesaria para bajarle 1 °C. (Este invento no está limitado a temperaturas más bajas al 0°C, solo lo limita la solidificación del agua, mientras el agua se mantenga en un estado líquido el sistema puede seguir operando).
Y puesto que se trata de sistemas abiertos (piscina), en contacto con la tierra, con el aire y con la radiación solar, y que los períodos de baja temperatura, como la noche, en climas mediterráneos, son de horas, indican que no es suficiente la liberación de energía para alcanzar el congelamiento.
Un elemento clave de este sistema es el intercambiador de calor del dispositivo del circuito primario que está en contacto con el dispositivo del circuito secundario, el cual está dimensionado para producir un rápido intercambio energético entre los dispositivos de circuitos primario y secundario, esto implica que se debe obtener una relación de intercambio con factor de acercamiento bajo, en el rango de 1 °C a 100°C, de preferencia de 1°C a 3°C, pudiendo utilizarse también factores de acercamientos distintos dependiendo de los caudales y tipo de intercambiador de calor.
El factor de acercamiento se define como la diferencia de temperatura entre un líquido o cualquier otro elemento de intercambio de calor, tal como un líquido, dentro de un circuito del intercambiador de calor a otro líquido en un segundo circuito del mismo intercambiador de calor.
Existe una gran variedad de tipos de intercambiadores de calor. Para los efectos de esta invención y debido a que se utilizan líquidos poco nocivos y corrosivos, es factible utilizar distintos tipos de intercambiadores de calor, estos pueden ser del tipo de tubos, de placas, de placas soldadas, de tubo y casco, entre otros.
Las variables importantes que se deben tomar en cuenta para la elección del tipo de intercambiador son: · Factor de acercamiento
• Caudal circuito primario
• Caudal circuito secundario
• Caudal circuito terciario La relación de superficies de intercambio dependerá del tipo de intercambiador de calor.
En general los intercambiadores se dimensionan por la capacidad de transferir energía, es decir, la capacidad de un intercambiador de calor se especifica en la transferencia de Kilo Calorías.
Para mantener una infraestructura temperada en un rango de 15°C a 30°C, de preferencia entre 18°C y 20°C, se le debe inyectar por mt2 de superficie un rango entre 30 Kcal a 100 Kcal, de preferencia un rango entre 50 Kcal y 70 Kcal.
Esta cantidad de Kcal transferida dependerán de la aislación de la zona a la cual se van a transferir, y de la capacidad de entrega del elemento radiante. Para lograr este objetivo, se tiene que tomar en cuenta la forma de transferencia del calor, si es a través del aire contenido en la infraestructura (A modo de ejemplo radiadores), el piso o loza (a modo de ejemplo una losa radiante), o inyección forzada de aire calentada a través de radiadores, entre otras aplicaciones. Todos estos elementos antes citados se consideran dentro del circuito terciario.
Para entregarle esta energía al circuito terciario, el circuito secundario debe intercambiarla con este, por intermedio de la bomba de calor hidrotémica, la cual opera de la siguiente manera:
Para transferir las Kcal al circuito terciario se requiere otro intercambiador de calor como los descritos previamente, de preferencia un intercambiador tubo dentro de tubo.
Este intercambiador va a intercambiar el mismo rango de Kcal dispuestas entre 30 Kcal a 100 Kcal, de preferencia un rango entre 50 Kcal y 70 Kcal dispuestas en el gas dentro de la bomba de calor y el liquido del circuito terciario.
Para realizar la transferencia previamente citada, la transformación de energía se realiza de la siguiente manera, la cantidad de energía que entrega el gas de la máquina de calor está relacionada con su volumen, presión, temperatura y cantidad, según la ley ideal de gases (PV=nRT), dejando constantes la cantidad de gas interna en moles (n) dentro de la bomba de calor, el volumen de gas en Litros (V) y siendo R una constante (0,082 (L x Atm)/K x mol), el sistema variará en forma directa en función de su presión (Atm) y temperatura (°K). Esto quiere decir que si se quiere transferir un rango de energía entre 50 y 70 Kcal con diferentes valores de temperatura entonces se debe variar la presión, función que cumple el compresor de la bomba de calor.
Para que el gas aporte una cantidad de Kcal, éste tiene que ser previamente energizado a través del circuito primario y controlado por la variación de presión. Para lograr el intercambio de Kilo calorías interno del circuito secundario, se requiere que se transfiera de la mezcla del anticongelante la energía necesaria al gas.
Todos estos procesos de intercambio deben operar lo más instantáneamente posible, con el propósito de que la bomba de calor funcione en base a transferencias pequeñas y finas de temperatura (redundando con el ahorro energético, que es uno de los objetivos de esta patente).
Este control fino se consigue utilizando un sistema de control automático digital, tal como se describe en las figuras 8/13, 9/13 y 10/13, dependiendo del tipo de control que se quiera llevar a cabo.
Un segundo elemento clave es la composición del líquido del circuito secundario, el cual comprende, dentro de las posibles mezclas, una mezcla de anticongelante con agua a fin de propiciar el congelamiento por debajo de los -10°C. A modo de ejemplo se puede utilizar una mezcla de Propilenglicol al 30%, que ofrece una temperatura de congelamiento a -12°C. Esto no descarta el uso de algún otro líquido de bajo punto de fusión como son los aceites, ceras, o mezclas de agua con algún otro compuesto que disminuya su punto de fusión.
Un tercer elemento clave es la característica constructiva de bomba de calor hidrotérmica, la cual es de alta calidad para otorgar durabilidad al sistema.
Cuando nos referimos a la alta calidad, se quiere describir que está compuesta por materiales duraderos resistentes a la abrasión y al esfuerzo mecánico. Los elementos claves de la bomba de calor son:
Compresor. La función del compresor es comprimir o expandir el gas para trasferir la energía con diferentes variables de temperatura. Se utilizan compresores de marcas reconocidas como Sanyo o Copeland, entre otros. Dentro de los modelos de compresores utilizados, pueden ser utilizados los de tornillo, más comunes, de pistón, entre otros, de preferencia de tornillo.
Circuitos intercambiadores internos. Se pueden utilizar toda la gama de intercambiadores presentados anteriormente, de tubo, de placas soldadas, de placas, de casco tubo, entre otras, de preferencia intercambiadores de tubo dentro de tubo. Su materialidad, y esto aplica a todos los intercambiadores descritos en esta patente, puede ser de, cobre, aleaciones metálicas, u otros metales, polímeros, cerámicas, entre otros, con la capacidad de ser resistente a la corrosión, al desgaste y con fácil conducción térmica.
Válvulas de control de flujo del gas interno de 3 o 4 vías. Del tipo de bola, membrana, aguja, electromagnéticas, de tornillo, entre otras.
- Placa madre de control digital Proporciona control digital por un programa o algoritmo almacenado, el cual actúa sobre el compresor, ordenándole arranque o detención, actúa sobre la válvula de 3 o 4 vías para el control de transferencia del gas interno y control del ciclo térmico de calor o frío, actúa sobre la bomba de recirculación del circuito primario ordenándole arranque o detención, actúa sobre la bomba de recirculación del circuito secundario ordenándole arranque o detención, actúa sobre la bomba de recirculación del circuito terciario ordenándole arranque o detención, actúa sobre la bomba de recirculación del circuito terciario de agua caliente sanitaria ordenándole arranque o detención y actúa sobre la bomba de recirculación del dispositivo auxiliar ordenándole arranque o detención. Provee una interfaz hombre máquina para el fácil manejo de todo el sistema.
- Toda la utilización de energía ( en Kilo Calorías )de estos equipos (eléctrica) posee una relación operativa mínima de entre 1 es a 3 y 1 es a 5 con respecto a la cantidad de energía aportada a la infraestructura objetivo a temperar, el resto de la energía es aportada por el volumen de agua , como por ejemplo la piscina. Sensores de medición de temperatura ubicados en cada punto de entrada y salida de flujos de líquidos. Estos sensores proveen al sistema de control automático (placa madre) las variables de temperatura para generar un control fino de la operación del sistema completo integrado.
El control automático está diseñado para que todas las temperaturas de entrada salida de cada circuito, primario, secundario y terciario se mantengan con un factor de acercamiento bajo, entre 1 °C a 15°C, de preferencia de 1 °C a 5°C.
El último elemento clave es precisamente el volumen de agua a utilizar, tal como una piscina o un volumen natural.
Dependiendo de su tamaño será la capacidad que tendrá ésta de intercambiar calor con el inmueble cercano al contenedor del volumen de agua, tal como una piscina, sin excluir volúmenes de agua naturales como el mar, ríos, lagos, agua subterránea, entre otros.
Procedimiento de operación del sistema
El procedimiento de operación del sistema puede separarse en dos operaciones:
-Operación de Calentamiento, (tal como se describe conceptualmente en la figura 7/13 y específicamente en las figuras 8/13 y10/13).
-Operación de Enfriamiento, (tal como se describe conceptualmente en la figura 7/13 y específicamente en la figura 9/13).
A continuación se describen las dos operaciones con sus respectivos procesos.
Descripción del proceso de calentamiento de la infraestructura cercana al contenedor de agua.
El proceso de calentamiento se caracteriza por obtener la energía desde el contenedor de agua, tal como una piscina, y transferirla al inmueble. El agua del contenedor, que forma parte del dispositivo de circuito primario, se succiona e impulsa mediante una bomba del tipo de recirculación, elevación, vacío, u otro tipo de bomba que mueva volúmenes de líquido, el cual se puede hacer pasar opcionalmente a través de un filtro (aplicable a la amplia gama de filtros conocidos), de preferencia un filtro de arena estándar y luego se impulsa hacia el intercambiador de calor entre el dispositivo de circuito primario y el dispositivo de circuito secundario. Esta agua del dispositivo de circuito primario trabaja en la condición más crítica a 0+°C, para un estanque que estando en contacto con la tierra y el aire no recibe radiación solar. Por otro lado, si el estanque recibe radiación solar éste trabaja en una condición superior sobre el 0+°C. El agua del estanque puede operar, manteniendo su estado líquido, hasta una temperatura levemente superior a 0°C, lo cual para el presente invento se describe como 0+°C.
La bomba de calor hidrotérmica, entre los dispositivos de los circuitos secundario y terciario, para el proceso de obtener y transferir la energía al inmueble en términos caloríficos, le extrae al flujo en circulación a través del intercambiador de calor entre el dispositivo de circuito primario y el dispositivo de circuito secundario, entre 1 °C a 3 °C. De esta manera se mantiene una de las premisas de esta invención que es un factor de acercamiento bajo.
A través del principio de Camot, esta energía es transferida al dispositivo de circuito terciario aumentando la temperatura.
Dependiendo de los requerimientos, en términos reales de termostatación, se trabaja en un rango entre los 5C y hasta los 80°C para climatización, de preferencia 35°C para calefacción y hasta 60°C para agua caliente sanitaria. Ahora, si el ciclo es de enfriamiento, se puede trabajar en un rango de 20°C a - 5°C, de preferencia se trabaja a 10°C para enfriamiento manteniendo las condiciones para agua caliente sanitaria. El líquido dentro del dispositivo de circuito terciario, que obtiene la energía a través de las temperaturas previamente señaladas, se hace recircular por los circuitos de irradiación como son la losa radiante, los radiadores y/o un volumen de agua a temperar, transfiriendo así la energía calórica al ambiente del inmueble para el caso de calefacción, o transfiriendo la energía calórica a un volumen de agua, tal como una piscina temperada. Descripción del proceso de calentamiento de agua sanitaria
Para el caso de agua caliente sanitaria, se activa el proceso de calentamiento de la infraestructura cercana al contenedor de agua descrito anteriormente, en donde el dispositivo de circuito terciario circula por un serpentín de cobre dentro de un tanque de acumulación que contiene el agua potable a calentar, obteniendo los grados de temperatura de confort de 45°C a 60°C.
Descripción del proceso de enfriamiento de la infraestructura cercana al contenedor de agua.
El sistema de Hidrotérmia Modular tiene la capacidad de invertir el ciclo de transferencia de calor, esta es una propiedad estándar de las bombas de calor, específicamente se realiza mediante un comando en el controlador de la bomba de calor donde se invierte el ciclo de trabajo al modificar el flujo dentro de la misma bomba de calor, como resultado del movimiento de la válvula de cuatro vías que es parte de la misma, por tanto en épocas de verano, el sistema Hidrotérmia Modular cumple la función de enfriar una estructura o el hogar, transfiriendo la energía desde el interior de la estructura hacia el contenedor de agua, tal como una piscina, con dos efectos importantes, se enfría la estructura generando un ambiente confortable en épocas de calor y a su vez tempera el agua del contenedor (piscina) , haciéndola más agradable para su utilización. Por otro lado, este mismo proceso puede ser utilizado para enfriar áreas específicas de una infraestructura, pudiendo llegar a temperaturas bajo cero, dependiendo de la aislación del espacio específico a enfriar. Es decir manteniendo todos los flujos en circulación del dispositivo de circuito primario, del dispositivo de circuito secundario y el terciario, se obtiene la energía del inmueble y se transfiere hacia el agua del contenedor de agua.
Descripción del proceso de operación mixta
En la descripción de la operación mixta existen un par de combinaciones importantes para el usuario como son: el calentamiento de agua sanitaria más el calentamiento de la infraestructura cercana, o por otro lado, el calentamiento de agua sanitaria más el enfriamiento de infraestructura cercana. En este proceso de operación mixta, el sistema de control es programado para activar encadenadamente dos procesos, el de calentamiento de agua sanitaria seguido del proceso de calentamiento de la infraestructura cercana o, el de calentamiento de agua sanitaria seguido del enfriamiento de la infraestructura cercana.
La operación mixta se caracteriza por la activación automática de dos procesos, uno después del otro, siendo estos procesos los mismos descritos en la modalidad individual. Los problemas técnicos que soluciona esta tecnología son:
-Permite ahorros energéticos para calefacción y agua caliente normal y sanitaria. -Permite ahorros energéticos para el enfriamiento de áreas específicas o de agua.
Esto es debido a que por cada 1.000 Kilo Calorías de consumo, del sistema, de electricidad, se transfieren entre 3.000 a 5.000 Kilo Calorías como mínimo de energía a la infraestructura o líquido a termostatar. Esta diferencia en Kilo Calorías se explica en virtud de la extracción de las mismas desde el contenedor o fuente natural de agua.
-No produce contaminación, tanto dentro como fuera de la estructura.
-Permite utilizar un contenedor de agua o fuente natural de agua existente como fuente energética.
-Un solo sistema, provee calefacción, enfriamiento y agua caliente sanitaria. -Puede reemplazar equipos de combustión como son las calderas y calefón. -Utiliza los mismos elementos existentes para transferir la radiación de calor.
-El mismo elemento que se utiliza para irradiar calor, se utiliza para generar enfriamiento. -Es un sistema modular que viene listo para ser conectado en alguna instalación existente que posea un contenedor de agua o fuente natural de agua y una estructura aledaña. -Sistema que permite rescatar como mínimo entre 3 a 5 veces la cantidad de energía en Kcal para termostatar una edificación o contenedor de un líquido, con solo el aporte de 1 vez la cantidad de energía necesaria para hacer operar el sistema.
Procedimiento de reemplazo de piezas de recambio
Todas las partes y piezas son factibles de intercambiar.
El elemento principal de recambio, por su exposición al medio ambiente entregado por la calidad del agua del contenedor o fuente natural de agua, es el intercambiador de calor ubicado entre el circuito primario y circuito secundario.
El procedimiento para realizar este recambio es:
- Apagar el sistema;
- Vaciar los circuitos primario y secundario;
Desconectar las entradas y salidas al intercambiador;
- Reemplazar por un intercambiador nuevo o en su defecto limpiar químicamente el ya existente;
Reconectar las entradas y salidas el intercambiador;
- Rellenar circuito secundario con líquido anticongelante previamente definido; y
- Encender bomba de recirculación del circuito primario.
Ejemplo de aplicación del sistema Ejemplo de aplicación 1
El primer caso de aplicación corresponde a una casa de 180 mt2 a termostatar, con una piscina de 34 mt3 que no recibe radiación solar en período de invierno, con un consumo diario de agua caliente sanitaria de 0,5 mt3. El agua de la piscina es succionada mediante una bomba de ½ hp de potencia marca Jacuzzi® que pasa a través de un filtro de arena de cuarzo marca jacuzzi®, esta agua es conducida mediante cañerías de PVC (polivinilcloruro) de 50 mm hacia el intercambiador de calor entre circuitos primario y secundario, el cual ha sido diseñado específicamente para este propósito. Con el fin de conseguir un intercambio casi instantáneo y con un factor de acercamiento bajo, se utilizó un intercambiador de calor con capacidad de intercambio de 450.000 Kcal.
El caudal del dispositivo de circuito primario con los equipos mencionados previamente es de 1 ,6 litros por segundo.
Una vez transferidas las Kilo Calorías a través del primer intercambiador, son conducidas por el dispositivo de circuito secundario mediante una bomba de recirculación de 0,08 hp hacia la bomba de calor con una capacidad de transferencia de 12 KW equivalentes a 10318 Kcal, la cual posee un diseño propio que comprende: un compresor que cumple la función de comprimir o expandir el gas para trasferir la energía, para este caso es un compresor del tipo de tornillo, marca Sanyo®; circuitos intercambiadores internos, para este caso de tubo dentro de tubo, resistente a la corrosión, al desgaste y con fácil conducción térmica, típicamente de acero inoxidable sin costuras el tubo externo y de cobre el tubo interno; válvulas de control de flujo del gas interno de 4 vías del tipo de bola de teflón; la placa madre de control que proporciona control digital, el cual actúa sobre el compresor, ordenándole arranque o detención, actúa sobre la válvula de 4 vías para el control de transferencia del gas interno, utilizando el gas R410A, y control del ciclo térmico de calor o frío; para poder censar los cambios térmicos la bomba posee sensores de medición de temperatura ubicados en cada punto de entrada y salida de flujos de líquidos.
Para este ejemplo los rangos de medición de temperatura en invierno en los sensores son de:
- Dispositivo de Circuito Primario entre 0°C y 8°C
Dispositivo de Circuito Secundario entre 0°C y 8°C
- Dispositivo de Circuito Terciario entre 30°C y 40°C El líquido que está comprendido en el dispositivo de circuito secundario es una mezcla de agua con propilenglicol al 30% con una capacidad de soporte de congelamiento hasta -10°C.
La bomba de calor obtiene sus calorías dentro del dispositivo de circuito secundario y las transfiere al dispositivo de circuito terciario, que para este caso particular el dispositivo de circuito terciario comprende dos objetivos, el primero a una losa radiante de 100 mt2 de la casa y en forma secundaria a un contenedor de agua sanitaria de 0,5 mt3. El dispositivo circuito terciario contiene agua potable la cual es movilizada a través de una bomba de recirculación Wilo ® de 0,1 hp a través de cañerías de 19 mm.
El dispositivo circuito terciario, para este caso se conecta también con el tanque de 0,5 mt3 mediante un serpentín de cobre de 12,7 mm el cual permite la transferencia de calor al agua sanitaria dentro del tanque.
La condición previamente descrita es para calefaccionar una casa, de manera inversa, modificando a través del dispositivo de control el ciclo interno de la bomba de calor se inyecta frío a la casa mediante el dispositivo circuito terciario, y a su vez se inyecta calor a la piscina mediante el dispositivo circuito primario, lográndose el temperado de la piscina.
Ejemplo de aplicación 2 El segundo caso de aplicación corresponde a una casa de 350 mt2 a termostatar, con una piscina de 27 mt3 con radiación solar en período de invierno, con un consumo diario de agua caliente sanitaria de 0,6 mt3.
El agua de la piscina es succionada mediante una bomba de 3/4 hp de potencia marca Jacuzzi ® que pasa a través de un filtro de arena de cuarzo marca jacuzzi ®, esta agua es conducida mediante cañerías de PVC (polivinilcloruro) de 50 mm hacia el intercambiador de calor entre circuitos primario y secundario, el cual ha sido diseñado específicamente para este propósito. Con el fin de conseguir un intercambio casi instantáneo y con un factor de acercamiento bajo, se utilizó un intercambiador de calor con capacidad de intercambio de 450.000 Kcal. El caudal del dispositivo de circuito primario con los equipos mencionados previamente es de 1 ,9 litros por segundo.
Una vez transferidas las Kilo Calorías a través del primer intercambiador, son conducidas por el dispositivo de circuito secundario mediante una bomba de recirculación de 0,08 hp hacia la bomba de calor con una capacidad de transferencia de 15 KW equivalentes a 12.897 Kcal, la cual posee un diseño propio que comprende: un compresor que cumple la función de comprimir o expandir el gas para trasferir la energía, para este caso es un compresor del tipo de tornillo, marca Sanyo ®; circuitos intercambiadores internos, para este caso de tubo dentro de tubo típicamente de acero inoxidable sin costuras el tubo externo y de cobre el tubo interno, resistente a la corrosión, al desgaste y con fácil conducción térmica; válvulas de control de flujo del gas interno de 4 vías del tipo de bola de teflón; la placa madre de control que proporciona control digital, el cual actúa sobre el compresor, ordenándole arranque o detención, actúa sobre la válvula de 4 vías para el control de transferencia del gas interno , utilizando el gas R410A, y control del ciclo térmico de calor o frío; para poder censar los cambios térmicos la bomba posee sensores de medición de temperatura ubicados en cada punto de entrada y salida de flujos de líquidos. Para este ejemplo los rangos de medición de temperatura en los sensores son de:
Dispositivo de Circuito Primario entre 0°C y 8°C
- Dispositivo de Circuito Secundario entre 0°C y 8°C
- Dispositivo de Circuito Terciario entre 30°C y 50°C
El líquido que está comprendido en el dispositivo de circuito secundario es una mezcla de agua con propilenglicol al 30% con una capacidad de soporte de congelamiento hasta -10°C. La bomba de calor obtiene sus calorías dentro del dispositivo circuito secundario y las transfiere al dispositivo circuito terciario, que para este caso particular el dispositivo circuito terciario comprende dos objetivos, el primero a una losa radiante de 150 mt2 de la casa y en forma secundaria a un contenedor de agua sanitaria de 0,6 mt3. El dispositivo circuito terciario contiene agua potable la cual es movilizada a través de una bomba de recirculación Wilo® de 0,1 hp a través de cañerías de 19 mm.
El dispositivo circuito terciario, para este caso se conecta también con el tanque de 0,6 mt3 mediante un serpentín de cobre de 12,7 mm el cual permite la transferencia de calor al agua sanitaria dentro del tanque.
Ejemplo de aplicación 3 El tercer caso de aplicación corresponde a un contenedor con aislación refrigerada de 20 pies o 33 m3 a termostatar entre 21 y 25°C, con un contenedor de agua cerrado de plástico IBC (Contenedor intermedio para el transporte de productos a granel) de 1 mt3 enterrado, sin consumo de agua sanitaria. Este contenedor está instalado en una zona en donde en invierno las temperaturas fluctúan entre los -10 y 30°C y en verano entre los 10 y 48°C a la sombra.
El agua del IBC es succionada mediante una bomba de ¼ hp de potencia marca jacuzzi® que no requiere pasar a través de un filtro, esta agua es conducida mediante cañerías de PVC (polivinilcloruro) de 50 mm (donde se conecta directamente al IBC) hacia el intercambiador de calor entre circuitos primario y secundario, el cual ha sido diseñado específicamente para este propósito. Con el fin de conseguir un intercambio casi instantáneo y con un factor de acercamiento bajo, se utilizó un intercambiador de calor con capacidad de intercambio de 150.000 Kcal, (se eligió este intercambiador por su capacidad tanto de transferencia energética como la capacidad de caudal de entrada/salida del intercambiador).
El caudal del dispositivo de circuito primario con los equipos mencionados previamente es del litro por segundo. Una vez transferidas las Kilo Calorías a través del primer intercambiador, son conducidas por el dispositivo de circuito secundario mediante una bomba de recirculación de 0,08 hp hacia la bomba de calor con una capacidad de transferencia de 6 KW equivalentes a 5.159 Kcal, la cual posee un diseño propio que comprende: un compresor que cumple la función de comprimir o expandir el gas para trasferir la energía, para este caso es un compresor del tipo de tornillo, marca Sanyo ®; circuitos intercambiadores internos, para este caso de tubo dentro de tubo típicamente de acero inoxidable sin costuras el tubo externo y de cobre el tubo interno, resistente a la corrosión, al desgaste y con fácil conducción térmica; válvulas de control de flujo del gas interno de 4 vías del tipo de bola de teflón; la placa madre de control que proporciona control digital, el cual actúa sobre el compresor, ordenándole arranque o detención, actúa sobre la válvula de 4 vías para el control de transferencia del gas interno, utilizando el gas R410A, y control del ciclo térmico de calor o frío; para poder censar los cambios térmicos la bomba posee sensores de medición de temperatura ubicados en cada punto de entrada y salida de flujos de líquidos. Para este ejemplo los rangos de medición de temperatura en los sensores son de:
Dispositivo de Circuito Primario entre 0°C y 8°C
Dispositivo de Circuito Secundario entre 0°C y 8°C
Dispositivo de Circuito Terciario entre 15°C y 25°C
El líquido que está comprendido en el dispositivo de circuito secundario es una mezcla de agua con propilenglicol al 30% con una capacidad de soporte de congelamiento hasta -10°C. La bomba de calor obtiene sus calorías dentro del dispositivo circuito secundario y las transfiere al dispositivo circuito terciario, que para este caso particular el dispositivo de circuito terciario comprende un objetivo, abastecer de agua termostatada a un radiador instalado en el piso de la parte baja del contenedor. El dispositivo circuito terciario contiene agua potable la cual es movilizada a través de una bomba de recirculación Wilo® de 0,08 hp a través de cañerías de 19 mm.
Ejemplo de aplicación 4 El tercer caso de aplicación corresponde a un condominio de 100 casas cada una de ellas de 180 mt2 a termostatar, con un lago o tranque cercano de 1.000.000 mt3 de capacidad mínima, con un consumo diario de agua caliente sanitaria de 0,5 mt3 en cada casa. El agua del lago o tranque es succionada mediante 10 bombas de 3 hp de potencia marca Jacuzzi® que pasa a través de 10 filtros de arena de cuarzo marca jacuzzi®, uno por cada bomba, esta agua es conducida mediante cañerías de PVC (polivinilcloruro) de 100 mm hacia 10 intercambiadores de calor, uno por cada bomba, ubicados entre circuitos primario y secundario, de tal forma de implementar 10 circuitos primarios y 10 circuitos secundarios, los cuales han sido diseñados específicamente para este propósito. Con el fin de conseguir un intercambio casi instantáneo y con un factor de acercamiento bajo, se utilizaron 10 intercambiadores de calor con capacidad de intercambio de 900.000 Kcal cada uno.
El caudal del dispositivo de circuito primario con los equipos mencionados previamente es de 16 litros por segundo.
Una vez transferidas las Kilo Calorías a través de cada uno de los 10 primeros intercambiadores, son conducidas por el dispositivo de circuito secundario mediante una bomba de recirculación de 1 hp hacia 10 bombas de calor con una capacidad de transferencia de 90 KW equivalentes a 77.386 Kcal, cada una de las cuales posee un diseño propio que comprende: un compresor que cumple la función de comprimir o expandir el gas para trasferir la energía, para este caso es un compresor del tipo de tornillo, marca Sanyo ®; circuitos intercambiadores internos, para este caso de tubo dentro de tubo típicamente de acero inoxidable sin costuras el tubo externo y de cobre el tubo interno, resistente a la corrosión, al desgaste y con fácil conducción térmica; válvulas de control de flujo del gas interno de 4 vías del tipo de bola de teflón; la placa madre de control que proporciona control digital, el cual actúa sobre el compresor, ordenándole arranque o detención, actúa sobre la válvula de 4 vías para el control de transferencia del gas interno, utilizando el gas R410A; y control del ciclo térmico de calor o frío; para poder censar los cambios térmicos, la bomba posee sensores de medición de temperatura ubicados en cada punto de entrada y salida de flujos de líquidos.
Para este ejemplo los rangos de medición de temperatura en los sensores son de:
- Dispositivo de Circuito Primario entre 0°C y 8°C
Dispositivo de Circuito Secundario entre 0°C y 8°C
- Dispositivo de Circuito Terciario entre 30°C y 40°C El líquido que está comprendido en el dispositivo de circuito secundario es una mezcla de agua con propilenglicol al 30% con una capacidad de soporte de congelamiento hasta -10°C.
Cada una de las bombas de calor, que en conjunto forman un cluster o grupo de bombas de calor hidrotérmicas, obtienen sus calorías dentro del dispositivo de circuito secundario y las transfieren al dispositivo de circuito terciario, que para este caso particular el dispositivo de circuito terciario comprende dos objetivos, el primero a una losa radiante de 100 mt2 para cada casa y en forma secundaria a un contenedor de agua sanitaria de 0,5 mt3, también para cada casa.
El dispositivo de circuito terciario contiene agua potable la cual es movilizada a través de una bomba de recirculación Wilo® de 0,1 hp a través de cañerías de 19 mm, en cada una de las casas. El dispositivo de circuito terciario, para este caso se conecta también con el tanque de 0,5 mt3 mediante un serpentín de cobre de 12,7 mm el cual permite la transferencia de calor al agua sanitaria dentro del tanque, para cada una de las casas.
Descripción de Figuras
Figura 1/13
Esta figura presenta un esquema general del sistema con los cinco dispositivos integrados y funcionando.
IA) Contenedor de agua, este puede ser una piscina estándar, un estanque, y/o un volumen de agua natural, para su uso domiciliario o industrial.
B) Bomba del filtro o bomba de elevación.
I C) Filtro optativo.
1 D) Parte del Intercambiador de calor sobredimensionado del dispositivo de circulación primario.
2A) Parte del Intercambiador de calor del dispositivo de circulación secundario.
2B) Bomba de calor hidrotérmica.
3A) Tanque acumulador de agua caliente sanitario.
3B) Entrada agua sanitaria. 3C) Control hidráulico.
4A) Colector solar térmico.
4B) Losa Radiante. Figura 2/13
Esta figura presenta un esquema del dispositivo de circuito primario.
IA) Contenedor de agua, este puede ser una piscina estándar, un estanque, y/o un volumen de agua natural, para su uso domiciliario o industrial.
I B) Bomba del filtro o bomba de elevación.
I C) Filtro optativo.
I D) Parte del Intercambiador de calor del dispositivo de transferencia primario.
1 Da) Principio de funcionamiento del intercambiador de placas (1 D-2A), en esta descripción se puede ver como se mueve y desplaza el caudal a través de las placas intercambiando calor.
1 Db) En dos tonalidades de gris se ve gráficamente la interacción térmica entre la parte del intercambiador representada por 1 D y la parte del intercambiador representada por 2A.
Figura 3/13
Esta figura presenta un esquema del dispositivo de circuito secundario. 2A) Parte del Intercambiador de calor del dispositivo de circulación secundario.
2B) Bomba de calor hidrotérmica.
2C) Entrada de la recirculación del líquido de la combinación anticongelante a la bomba de calor 2B del dispositivo de circuito secundario.2D) Salida de la recirculación del líquido de la combinación anticongelante desde la bomba de calor 2B a parte del intercambiador de calor 2B.
2E) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito secundario.
2F) Salida de la recirculación del líquido desde la bomba de calor 2B al serpentín del tanque acumulador de agua caliente Sanitaria 3A. (En una operación de calefaccionamiento de la casa y el agua sanitaria) 2G) Entrada de la recirculación del líquido desde el serpentín del tanque acumulador de agua caliente Sanitaria 3A a la bomba de calor 2B. (En una operación de calefaccionamiento de la casa y el agua sanitaria)
2H) Salida de la recirculación del líquido desde la bomba de calor 2B a la loza radiante 4B. (En una operación de calefaccionamiento de la casa y el agua sanitaria)
21) Entrada de la recirculación del líquido desde la loza radiante 4B a la bomba de calor 2B. (En una operación de calefaccionamiento de la casa y el agua sanitaria). 2J) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito terciario, para agua caliente sanitaria.
2K) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito terciario, para calefaccionar un inmueble.
Figura 4/13 Esta figura presenta el detalle interno de la bomba de calor hidrotérmica con sus entradas y salidas.
1 D) Parte del Intercambiador de calor del dispositivo de transferencia primario.
2A) Parte del Intercambiador de calor del dispositivo de circulación secundario.
7A) Compresor de la bomba de Calor.
7C) Válvula de Expansión.
7E) Válvula de cuatro vías.
7F) Evaporación del Gas.
7G) Condensación del Gas.
7L) Válvula de 3 vías para el manejo del agua caliente sanitaria.
7LL) Válvula de 3 vías para el manejo de la calefacción de la casa.
3D) Salida del agua sanitaria al tanque 3A.
3E) Salida del agua de calefacción a la loza radiante.
3F) Llegada del agua sanitaria a la bomba de calor 2B.
3G) Llegada del agua de calefacción de la loza radiante a la bomba de calor 2B.
Figura 5/13
Esta figura presenta un esquema del dispositivo de circuito terciario. 2J) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito terciario, para agua caliente sanitaria.
2K) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito terciario, para calefaccionar un inmueble.
3A) Tanque acumulador de agua caliente sanitario.
3B) Entrada agua sanitaria.
3C) Control hidráulico.
3D) Salida del agua sanitaria al tanque 3A.
3E) Salida del agua de calefacción a la loza radiante.
3F) Llegada del agua sanitaria a la bomba de calor 2B.
3G) Llegada del agua de calefacción de la loza radiante a la bomba de calor 2B.
3H) Bomba del circuito del colector solar. A) Colector solar térmico.
4B) Losa Radiante. Figura 6/13
Esta figura presenta un esquema del dispositivo de control.
C) Controlador.1 B) Bomba del filtro o bomba de elevación.
2E) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito secundario.
2J) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito terciario, para agua caliente sanitaria.
2K) Bomba de recirculación del dispositivo de circuito terciario, para calefaccionar un inmueble.
3H) Bomba del circuito del colector solar.
2B) Bomba de calor hidrotérmica.
ST1 ) Sensor de temperatura del fluido en la entrada al tangue acumulador 3A.
ST2) Sensor de temperatura del fluido en la salida del tangue acumulador 3A.
ST3) Sensor de temperatura del fluido en la entrada al circuito de agua caliente sanitaria.
ST4) Sensor de temperatura del fluido en la salida del circuito de agua caliente sanitaria.
ST5) Sensor de temperatura del fluido en la entrada a la bomba de calor 2B del dispositivo de circuito secundario. ST6) Sensor de temperatura del fluido en la salida de la bomba de calor 2B al dispositivo de circuito secundario.
ST7) Sensor de temperatura del fluido en la entrada al circuito de calefacción 4B. ST8) Sensor de temperatura del fluido en la salida del circuito de calefacción 4B.
TA) Sensor de Temperatura ambiente.
Figura 7/13
Esta figura presenta los esquemas de los flujos de gases dentro de la bomba de calor, en sus dos posibles configuraciones. La imagen superior presenta a la bomba en un ciclo de calefacción, en cambio la imagen inferior presenta a la bomba en un ciclo de refrigeración.
7A) Compresor de la bomba de Calor.
7B) Intercambiador de Calor entre circuito secundario y la bomba de calor.
7C) Válvula de Expansión.
7D) Intercambiador de Calor entre la bomba de calor contenida en el dispositivo de sistema secundario y el dispositivo de circuito terciario.
7E) Válvula de cuatro vías.
7F) Evaporación del Gas.
7G) Condensación del Gas.
7H) Entrada de calor exterior del circuito secundario desde el dispositivo de circuito primario. (Función de enfriamiento de la piscina y calentamiento de la casa).
71) Salida de calor desde la bomba de calor al dispositivo del circuito secundario al dispositivo de circuito terciario. (Función de enfriamiento de la piscina y calentamiento de la casa).
7J) Salida de calor exterior del circuito secundario al dispositivo de circuito primario. (Función de enfriamiento de la casa y calentamiento de la piscina).
7K) Entrada de calor exterior a la bomba de calor del circuito secundario desde dispositivo de circuito terciario. (Función de enfriamiento de la casa y calentamiento de la piscina).
Figura 8/13 Esta figura presenta el orden lógico de activación y desactivación de los diferentes dispositivos del sistema cuando se está en un ciclo de calefacción amiento de una infraestructura. MT) En el dispositivo de control se posiciona la operación en el Modo Temperar.
D-TRI) Definir la temperatura de referencia de la infraestructura (temperatura a la cual se quiere llegar en la infraestructura).
A-BR-CT) Accionamiento de la bomba de recirculación para termostatación de la infraestructura del circuito terciario.
L-CT-E) Lectura de la temperatura del circuito terciario de entrada de la loza radiante. L-CT-S) Lectura de la temperatura del circuito terciario de salida de la loza radiante. E-60s) Espera de un minuto o 60 segundos.
AP-BC) Apagado de bomba de calor
AP-BR-CP) Apagado de bomba de recirculación del circuito primario
AP-BR-CS) Apagado de bomba de recirculación del circuito secundario.
CT-E) Temperatura del circuito terciario de entrada de la loza radiante.
TRI) Temperatura de referencia de la infraestructura (temperatura a la cual se quiere llegar en la infraestructura).
CT-S) Temperatura del circuito terciario de salida de la loza radiante.
A-BR-CP) Accionamiento de bomba de recirculación del circuito primario.
A-BR-CS) Accionamiento de bomba de recirculación del circuito secundario.
ΔΤΤ) Diferencia de temperatura del circuito terciario.
E-10s) Espera de 10 segundos.
CS-E) Temperatura del circuito secundario de entrada a la bomba de calor.
CS-S) Temperatura del circuito secundario de salida de la bomba de calor.
ATS) Diferencia de temperatura del circuito secundario.
A-BC) Accionamiento Bomba de Calor.
Figura 9/13
Esta figura presenta el orden lógico de activación y desactivación de los diferentes dispositivos del sistema cuando se está en un ciclo de enfriamiento de una infraestructura. ME) En el dispositivo de control se posiciona la operación en el Modo Enfriar. D-TRI) Definir la temperatura de referencia de la infraestructura (temperatura a la cual se quiere llegar en la infraestructura).
A-BR-CT) Accionamiento de la bomba de recirculación para temnostatación de la infraestructura del circuito terciario.
L-CT-E) Lectura de la temperatura del circuito terciario de entrada de la loza radiante. L-CT-S) Lectura de la temperatura del circuito terciario de salida de la loza radiante. E-60s) Espera de un minuto o 60 segundos.
AP-BC) Apagado de bomba de calor
AP-BR-CP) Apagado de bomba de recirculación del circuito primario
AP-BR-CS) Apagado de bomba de recirculación del circuito secundario.
CT-E) Temperatura del circuito terciario de entrada de la loza radiante.
CT-S) Temperatura del circuito terciario de salida de la loza radiante.
ΔΤΤ) Diferencia de temperatura del circuito terciario. TRI) Temperatura de referencia de la infraestructura (temperatura a la cual se quiere llegar en la infraestructura).
A-BR-CP) Accionamiento de bomba de recirculación del circuito primario.
A-BR-CS) Accionamiento de bomba de recirculación del circuito secundario.
E-30s) Espera de 30 segundos.
CS-E) Temperatura del circuito secundario de entrada a la bomba de calor.
CS-S) Temperatura del circuito secundario de salida de la bomba de calor.
ATS) Diferencia de temperatura del circuito secundario.
A-BC) Accionamiento Bomba de Calor Figura 10/13
Esta figura presenta el orden lógico de activación y desactivación de los diferentes dispositivos del sistema cuando se está en un ciclo de calefaccionamiento del agua caliente sanitaria.
M-ACS) En el dispositivo de control se posiciona la operación en el Modo Agua Caliente Sanitaria.
D-TTR) Definir la temperatura de referencia del tanque del agua caliente sanitaria. A-BR-CTA) Accionamiento de la bomba de recirculación para termostatación del agua caliente sanitaria del circuito terciario. AP-BC) Apagado de bomba de calor
AP-BR-CP) Apagado de bomba de recirculación del circuito primario
AP-BR-CS) Apagado de bomba de recirculación del circuito secundario.
AP-BR-CTA) Apagado de bomba de recirculación del agua caliente sanitaria del circuito terciario.
TTR) Temperatura de referencia del tanque del agua caliente sanitaria.
TTAC) Temperatura del Tanque de Agua Caliente.
A-BR-CP) Accionamiento de bomba de recirculación del circuito primario.
A-BR-CS) Accionamiento de bomba de recirculación del circuito secundario.
E-30s) Espera de 30 segundos.
CS-E) Temperatura del circuito secundario de entrada a la bomba de calor.
CS-S) Temperatura del circuito secundario de salida de la bomba de calor.
ATS) Diferencia de temperatura del circuito secundario.
L-CS-E) Lectura de la temperatura del circuito secundario de entrada a la bomba de calor.
L-CS-S) Lectura de la temperatura del circuito secundario de salida de la bomba de calor.
CTA-S) Temperatura de salida del agua caliente sanitaria del circuito terciario.
TAM) Temperatura del agua caliente máxima.
A-BC) Accionamiento Bomba de Calor
Figura 11/13
Esta figura presenta un diagrama de barras en donde en el eje de las ordenadas corresponde al número de kilocalorías utilizadas para temperar el lugar objetivo, para esta figura corresponden: a la izquierda del gráfico, una casa presentada en el ejemplo de aplicación 1 ; y a la derecha del gráfico un contenedor de 33 mt3 presentado en el ejemplo de aplicación 2. Por otro lado, en el eje de las abscisas presenta los dos ejemplos de aplicación y los rendimientos comparativos entre tener y no tener el presente sistema integrado en el consumo de energía en Kcal.
E1) Ejemplo de aplicación 1 y resultado experimental 1.
E3) Ejemplo de aplicación 3
SC) Sistema convencional
HD) Hidrotérmia Modular Figura 12/13
Esta figura presenta un diagrama de barras en donde en el eje de las ordenadas corresponde al número de kilocalorías utilizadas para temperar el lugar objetivo, para este caso corresponde a la termostatacion de una casa de 350 m2 del ejemplo de aplicación 2. Por otro lado, en el eje de las abscisas presenta el ejemplo de aplicación 2 y los rendimientos comparativos entre tener y no tener el presente sistema integrado en el consumo de energía en Kcal. E2) Ejemplo de aplicación 2 y resultado experimental 2.
SC) Sistema convencional
HD) Hidrotérmia Modular
Figura 13/13
Esta figura presenta un diagrama de barras en donde en el eje de las ordenadas corresponde a el número de kilocalorías utilizadas para temperar el lugar objetivo, para este caso corresponde a la termostatacion de 100 casas de 180 mt2 en el ejemplo de aplicación 4. Por otro lado, en el eje de las abscisas presenta el ejemplo de aplicación 4 y los rendimientos comparativos entre tener y no tener el presente sistema integrado en el consumo de energía en Kcal.
E4) Ejemplo de aplicación 4.
SC) Sistema convencional
HD) Hidrotérmia Modular
Resultados experimentales
Resultado experimental 1 :
- Casa habitacional de 350 mt2, piscina de 30 mt3 en contacto con la tierra, el aire y con suficiente radiación solar. o Operación durante las 24 horas en modo calefacción obteniendo una temperatura ambiente dentro del inmueble de entre los 20,5°C a 21 ,5°C. o La temperatura de la piscina medida el 20 de junio es de 4,5CC. o En conjunto y en operación paralela se obtienen 600 litros diarios de agua caliente que cubren las necesidades de una familia de 6 integrantes y 2 trabajadores dependientes. o El gasto promedio mensual en invierno para calefacción las 24 horas y la producción de 600 litros de agua caliente sanitaria diaria asciende a 1.629.189 Kcai, que se comparan con un gasto mensual, sin el sistema del presente invento, de 9.286.380 Kcai, con un ahorro superior al 80%.
Esto se ve gráficamente en la figura 2/13, en E3.
Resultado experimental 2 - Casa habitacional de 180 mt2, piscina de 34 mt3 en contacto con la tierra, el aire y sin radiación solar durante el invierno,
o Operación durante 8 horas en modo calefacción obteniendo una temperatura ambiente dentro del inmueble de entre los 18°C a 19°C. o La temperatura de la piscina medida el 20 de junio, en Santiago de Chile, es de 2°C. o En conjunto y en operación paralela se obtiene 500 litros diarios de agua caliente sanitaria que cubre las necesidades de una familia de 6 integrantes. o El gasto mensual promedio en invierno para calefacción 8 horas y 500 litros de agua caliente diaria asciende a 619.092 Kcai con el sistema de hidrotérmia Modular, que se comparan con un gasto histórico mensual de 3.405.006 Kcai sin el sistema, con un ahorro superior al 80%. Esto se ve gráficamente en la figura 11/13, en E1.
El cálculo de Kcai. previamente descrito se basa en la transformación de los metros cúbicos de gas natural a su equivalente en kilocalorías y de electricidad a su equivalente en kilocalorías para su utilización en calefacción. Estas equivalencias son:
1 mt3 de gas: 9.300 Kcal.
1 W /h de electricidad: 860 Kcal.
Típicamente en las otras pruebas reales realizadas con estos sistemas previamente descritos, se puede trabajar el dispositivo de circuito terciario hasta los 12°C para bajar la temperatura del ambiente hasta unos 21 °C y de paso se obtiene un temperado del agua de la piscina de hasta unos 29°C según estas pruebas.

Claims

REIVINDICACIONES
1. - Sistema hidrotérmico modular, con capacidad para extraer energía calórica desde agua CARACTERIZADO porque comprende los siguientes dispositivos:
-dispositivo de circuito primario, que extrae la energía de la fuente de agua y la transfiere a un dispositivo de circuito secundario;
-dispositivo de circuito secundario, que toma la energía del dispositivo de circuito primario y la transfiere a una bomba de calor la cual a su vez transfiere esta energía al dispositivo de circuito terciario;
-dispositivo de circuito terciario, que dependiendo si es solo para calefacción canalizará la energía a elementos que cumplan esa función y si no contribuirá en energía para la termostatación del agua caliente sanitara que auxiliarmente puede ser o no ayudada con un dispositivo auxiliar;
-dispositivo auxiliar, contribuye al aporte energético necesario para el agua caliente sanitaria;
-dispositivo de control, cuya función es coordinar todos los dispositivos previamente mencionados.
2. - Sistema hidrotérmico modular, con capacidad para extraer energía calórica desde agua, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque todos los intercambiadores de calor dentro del sistema, incorporados en los diferentes dispositivos, tienen que poseer un factor de acercamiento bajo, con el fin de producir un rápido intercambio energético, con una relación de intercambio dentro del rango entre 1 °C a 100°C, de preferencia de 1 °C a 3°C.
3. - Sistema hidrotérmico modular, con capacidad para extraer energía calórica desde agua, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la transferencia energética se realiza con todos los elementos de llenado de los dispositivos en estado líquido, a excepción de la bomba de calor, que posee una componente gaseosa.
4. - Sistema hidrotérmico modular, con capacidad para extraer energía calórica desde agua, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque la transferencia energética se realiza con todos los elementos de llenado de los dispositivos en un constante flujo y caudal, dependiendo de lo que el sistema requiera.
5. - Sistema hidrotérmico modular, con capacidad para extraer energía calórica desde agua, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque todas sus piezas son intercambiables.
6- Sistema hidrotérmico modular, con capacidad para extraer energía calórica desde agua, según la reivindicación 5, CARACTERIZADO porque las piezas intercambiables están de preferencia dentro del dispositivo de circuito primario.
7.- Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende un volumen de agua (1A); alternativamente un filtro (1 B); una bomba de circulación de agua (1 C); y una parte de un intercambiador de calor (1 D).
8. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque el volumen de agua puede ser o no ser estanco, de preferencia estanco, puede estar o no enterrado, aunque es de preferencia enterrado, tal como piscinas, estanques, IBC (Contenedor intermedio para el transporte de productos a granel).
9. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque el volumen de agua puede ser o no ser estanco, de preferencia no estancos, puede estar o no enterrado, aunque es de preferencia enterrado, tal como ríos, lagos, mar, estanques artificiales.
10. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque el volumen de agua opera hasta una temperatura del agua levemente superior al punto de congelamiento, es decir levemente superior a 0°C, denominado como 0°C+.
11. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque posee un filtro previo a la bomba de circulación de agua, este filtro retiene las impurezas que se presenten en el agua.
12. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 1 1 , CARACTERIZADO porque posee un filtro previo a la bomba de circulación de agua, de preferencia un filtro de arena.
13. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque no posee un filtro previo a la bomba de circulación de agua.
14. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 7, CARACTERIZADO porque la parte del intercambiador perteneciente a este circuito no pone en contacto físico el líquido del dispositivo de circuito primario y el líquido del dispositivo de circuito secundario, solo le transfiere energía en forma de Kilocalorías.
15. - Dispositivo de circuito primario, según la reivindicación 14, CARACTERIZADO porque está sobre-dimensionada su capacidad para lograr una transferencia energética instantánea y con un factor de acercamiento bajo.
16.- Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende: una parte del intercambiador de calor (2A), un líquido que no se congele a temperaturas, y una bomba de calor (2B).
17. - Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque la parte del intercambiador de calor (2A) está sobre-dimensionada su capacidad para lograr una transferencia energética instantánea y con un factor de acercamiento bajo.
18. - Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque este circuito funciona con un líquido anticongelante tales como mezclas de agua con anticongelante, anticongelante solo, aceites, siliconas líquidas, gases licuados, líquidos especiales para el intercambio de calor.
19. - Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 16, CARACTERIZADO porque la bomba de calor (2B) es resistente a la abrasión y al esfuerzo mecánico, que comprende: un compresor (7A), circuitos intercambiadores internos (7F, 7G), válvulas de control de flujo de gas de 3 y/o 4 vías (7E, 7L, 7LL), una placa madre de control digital (C) y sensores de control de temperatura (ST1 a ST8 y TA).
20.- Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 19, CARACTERIZADO porque la bomba de calor comprende un compresor tal como de tornillo y/o de pistón.
21.- Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 20, CARACTERIZADO porque la bomba de calor comprende un compresor de tornillo (7A).
22.- Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 19, CARACTERIZADO porque comprende circuitos intercambiadores internos tales como de tubo, tubo dentro de tubo, de placas soldadas, de placas y de casco tubo.
23.- Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 22, CARACTERIZADO porque comprende los circuitos intercambiadores internos que son de tubo dentro de tubo (7F, 7G).
24. - Dispositivo de circuito secundario, según la reivindicación 19, CARACTERIZADO porque las válvulas de control de flujo de gas de 3 y/o 4 vías, son de preferencia de bola y/o electromagnéticas (7E, 7L, 7LL).
25. - Dispositivo de circuito terciario, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende: la parte del intercambiador de calor de la bomba de calor que se conecta a los elementos radiantes (3D, 3E, 3F, 3G), bombas de circulación (2K, 2J), el líquido que va dentro del circuito terciario, el elemento radiante de la construcción (4B) y/o a un tanque de acumulación de agua caliente (3A) y/u otro volumen de agua y/u otra aplicación en un área a termostatar.
26.- Dispositivo de circuito terciario, según la reivindicación 25, CARACTERIZADO porque el líquido contenido en el circuito terciario puede ser agua sola y/o un líquido con las mismas características a la utilizada en el circuito secundario.
27. - Dispositivo de circuito terciario, según la reivindicación 25, CARACTERIZADO porque comprende un elemento termo-radiante en la construcción, tal como una losa radiante y/o radiadores murales (4B), conectados a la salida de bomba de calor (3D, 3E, 3F, 3G).
28. - Dispositivo de circuito terciario, según la reivindicación 25, CARACTERIZADO porque para el agua caliente sanitaria, comprende un serpentín interno dentro de un tanque de acumulación de agua caliente (3A), conectados a la salida de bomba de calor (3D, 3E, 3F, 3G).
29. - Dispositivo auxiliar, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende elementos que ayuden a termostatar el agua caliente sanitaria hasta llegar a una temperatura acorde con su uso, estos elementos comprenden una bomba de circulación (3H) y equipos de termostatación de agua solar, tal como paneles solares (4A).
30.- Dispositivo de Control, según la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende: una placa madre de control digital que posee un programa o algoritmo almacenado, el cual actúa sobre el compresor (7A), ordenándole arranque o detención; actúa sobre las válvulas de 3 o 4 vías para el control de transferencia del gas interno de la bomba de calor (7E), (7L), (7LL) y para el control del ciclo térmico de calor o frío; actúa sobre la bomba de recirculación del circuito primario (1 C) ordenándole arranque o detención; actúa sobre la bomba de recirculación del circuito secundario (2E) ordenándole arranque o detención; actúa sobre la bomba de recirculación del circuito terciario (2K),ordenándole arranque o detención; actúa sobre la bomba de recirculación del circuito terciario de agua caliente sanitaria (2J) ordenándole arranque o detención; y actúa sobre la bomba de recirculación del dispositivo auxiliar (3H) ordenándole arranque o detención; y por otro lado, todos los cambios son percibidos por el sistema a través de sensores de temperatura dispuestos en las entradas y salidas de los diferentes dispositivos.
31.- Dispositivo de Control, según la reivindicación 30, CARACTERIZADO porque el control automático está diseñado para que todas las temperaturas de entrada y salida de cada circuito, primario, secundario y terciario se mantengan con un factor de acercamiento bajo, entre 1 °C a 15°C.
32.- Dispositivo de Control, según la reivindicación 31 , CARACTERIZADO porque el control automático está diseñado para que todas las temperaturas de entrada y salida de cada circuito, primario, secundario y terciario se mantengan con un factor de acercamiento bajo de preferencia entre 1 °C a 5°C.
33.- Método para operar la calefacción de una infraestructura con el sistema, descrito en la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende las etapas de:
a. - El operador, en el dispositivo de control, posiciona la operación en el Modo Temperar;
b. - El operador define la temperatura de referencia de la infraestructura (temperatura a la cual se quiere llegar en la infraestructura); c- Automáticamente se acciona la bomba de recirculación para termostatación de la infraestructura del circuito terciario;
d.- El dispositivo de control lee automáticamente las temperaturas del circuito terciario de entrada de la loza radiante y del circuito terciario de salida de la loza radiante;
e.- Tiempo de espera;
f. - El dispositivo de control distingue que si la temperatura de entrada de la loza radiante es mayor o igual a la temperatura de referencia de la infraestructura;
g. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (f) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario;
h. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (f) es menor, se accionan la bomba de recirculación del circuito primario y la bomba de recirculación del circuito secundario;
i. - El dispositivo de control lee automáticamente nuevamente las temperaturas del circuito secundario de entrada de la loza radiante y del circuito secundario de salida de la loza radiante;
j.- El dispositivo de control distingue que si la diferencia entre las temperaturas del circuito terciario de salida de la loza radiante menos la temperatura del circuito terciario de entrada de la loza radiante es mayor o igual a la diferencia de temperatura del circuito terciario (previamente definida según el área a termostatar);
k.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (j) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario;
I. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto 0) es menor, se genera un tiempo de espera;
II. - El dispositivo de control distingue que si la diferencia entre las temperaturas del circuito secundario de entrada a la bomba de calor menos la temperatura del circuito secundario de salida de la bomba de calor es mayor o igual a la diferencia de temperatura del circuito secundario (previamente definido según el área a termostatar); n.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (II) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario;
m.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (II) es menor, se acciona la bomba de calor; y ñ.- Nuevamente el dispositivo de control distingue que si la temperatura de entrada de la loza radiante es mayor o igual a la temperatura de referencia de la infraestructura, señalado en el punto (f) y el dispositivo de control mantiene así el control del sistema.
34.- Método para operar el enfriamiento de una infraestructura con el sistema, descrito en la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende las etapas de:
a. - El operador, en el dispositivo de control, posiciona la operación en el Modo Enfriar; b. - El operador define la temperatura de referencia de la infraestructura (temperatura a la cual se quiere llegar en la infraestructura);
c- Automáticamente se acciona la bomba de recirculación para termostatación de la infraestructura del circuito terciario;
d. - El dispositivo de control lee automáticamente las temperaturas del circuito terciario de entrada de la loza radiante y del circuito terciario de salida de la loza radiante;
e. - Tiempo de espera;
f.- El dispositivo de control distingue que si la temperatura de entrada de la loza radiante es menor a la temperatura de referencia de la infraestructura;
g.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (f) es menor, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario;
.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (f) es mayor o igual, se accionan la bomba de recirculación del circuito primario y la bomba de recirculación del circuito secundario;
i.- Tiempo de espera;
j.- El dispositivo de control lee automáticamente nuevamente las temperaturas del circuito terciario de entrada de la loza radiante y del circuito terciario de salida de la loza radiante;
k.- El dispositivo de control distingue que si la diferencia entre las temperaturas del circuito terciario de entrada de la loza radiante menos la temperatura del circuito terciario de salida de la loza radiante es mayor o igual a la diferencia de temperatura del circuito terciario (previamente definida según el área a termostatar);
I.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (k) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario; II - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (k) es menor, el dispositivo de control lee automáticamente las temperaturas del circuito secundario de entrada de la loza radiante y del circuito secundario de salida de la loza radiante;
n.- Tiempo de espera;
m.- El dispositivo de control distingue que si la diferencia entre las temperaturas del circuito secundario de salida de la bomba de calor menos la temperatura del circuito secundario de entrada a la bomba de calor es mayor o igual a la diferencia de temperatura del circuito secundario (previamente definido según el área a termostatar); ñ.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (m) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario;
o.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (m) es menor, se acciona la bomba de calor; y
p.- Nuevamente el dispositivo de control distingue que si la temperatura de entrada de la loza radiante es menor a la temperatura de referencia de la infraestructura, señalado en el punto (f) y el dispositivo de control, mantiene así el control del sistema.
35.- Método para operar la termostatación del agua caliente sanitaria con el sistema, descrito en la reivindicación 1 , CARACTERIZADO porque comprende las etapas de: a.- El operador, en el dispositivo de control, posiciona la operación en el Modo de Agua Caliente Sanitaria;
b.- El operador define la temperatura de referencia del tanque de agua caliente sanitaria;
c- Automáticamente se acciona la bomba de recirculación para termostatación del agua caliente sanitaria del circuito terciario;
d. - El dispositivo de control distingue que si la temperatura de referencia del agua caliente sanitaria es mayor o igual a la temperatura del tanque de agua caliente sanitaria;
e. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (d) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario y la bomba de recirculación de agua caliente sanitaria del circuito terciario;
f. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (d) es menor, se accionan la bomba de recirculación del circuito primario y la bomba de recirculación del circuito secundario; g. - Tiempo de espera;
h. - El dispositivo de control distingue que si la diferencia entre las temperaturas del circuito secundario de entrada a la bomba de calor menos la temperatura del circuito secundario de salida de la bomba de calor es mayor o igual a la diferencia de temperatura del circuito secundario (previamente definido según el área a termostatar); i. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (h) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario y la bomba de recirculación de agua caliente sanitaria del circuito terciario;
j.- Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (h) es menor, el dispositivo de control lee automáticamente las temperaturas del circuito secundario de entrada de la loza radiante y del circuito secundario de salida de la loza radiante;
k.- El dispositivo de control distingue que si la diferencia entre las temperaturas de salida del agua caliente sanitaria del circuito terciario es mayor o igual a la temperatura de agua caliente máxima (previamente definida según la temperatura óptima de uso sanitario);
I. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (k) es mayor o igual, automáticamente se apagan la bomba de calor, la bomba de recirculación del circuito primario, la bomba de recirculación del circuito secundario y la bomba de recirculación de agua caliente sanitaria del circuito terciario;
II. - Si la diferencia de temperatura indicada en el punto (j) es menor, se activa la bomba de calor; y
m.- Nuevamente el dispositivo de control distingue que si la temperatura de referencia del agua caliente sanitaria es mayor o igual a la temperatura del tanque de agua caliente sanitaria, señalado en el punto (d) y el dispositivo de control mantiene así el control del sistema.
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