BRPI1105898A2 - CONSTRUCTIVE PROVISION APPLIED ON WATER HEATER EQUIPMENT IN GENERAL - Google Patents

Abstract

"DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM EQUIPAMENTOS AQUECEDORES DE ÁGUA EM GERAL". Refere-se a presente patente a um novo desenvolvimento tecnlógico que diz respeito à indústria de equipamentos elétricos, em especial a dedicada a produção de chuveiros elétricos, destinado a redução de consumo de energia elétrica por apresentar eficiência energética da ordem de 60%. O objetivo da presente patente é destinado principalmente aos chuveiros elétricos, pelos motivos acima exposto, entretanto, seu conceito inventivo pode ser aplicado aos chuveiros a gás, ao setor de caldeiraria e industrias que utilizam água aquecida ou vapor em seus processos produtivos, torneiras aquecidas para hotéis, restaurantes, lavanderias e outros, bem como pode ser utilizado em grandes volumes de água, por exemplo, para piscinas e quaisquer outros sistemas onde o reaproveitamento da energia térmica pode ser aplicada através da recirculação da água ou vapor aquecido. O exemplo da realização preferida possui uma carcaça (C) externa, desenhada especialmente para abrigar todos os componentes convencionais de um chuveiro comum, uma câmara superior (1) para receber a águia da rede e onde está localizada a resistência que irá aquecê-la, uma camara inferior de reaquecimento (2) que contém em seu interior um tubo (3) de recuperação de calor, de material bom condutor de calor (cobre, alumínio ou equivalente), enrolado em forma helicoidal (hélice ou bobina) disposto no interior da referida câmara (2), tendo o dito tubo (3) uma extremidade (4) de entrada proveniente da câmara superior (1) e uma saída (5) conectada ao tubo (6) de entrada de água fria proveniente da rede. Na prática, quando o chuveiro é ligado, a água fria proveniente da rede de distribuição penetra no interior da cãmara (1), a resistência elétrica aquece a água que em seguida desce para a câmara (2), saindo normalmente pela parte inferior da carcaça (C)."CONSTRUCTIVE PROVISION APPLIED TO WATER HEATER EQUIPMENT IN GENERAL". This patent refers to a new technological development regarding the electrical equipment industry, in particular that dedicated to the production of electric showers, designed to reduce electricity consumption by presenting energy efficiency of the order of 60%. The purpose of the present patent is mainly intended for electric showers, for the above reasons, however, its inventive concept can be applied to gas showers, the boiler industry and industries that use heated water or steam in their production processes, heated taps for hotels, restaurants, laundries and others as well as can be used in large volumes of water, for example for swimming pools and any other systems where the reuse of thermal energy can be applied through the recirculation of water or heated steam. The preferred embodiment example has an outer casing (C), specially designed to house all conventional components of a common shower, an upper chamber (1) for receiving the net eagle and where the heater is located, a lower reheating chamber (2) containing inside it a heat recovery tube (3) of good heat-conducting material (copper, aluminum or equivalent), coiled (helix or coil) arranged inside the said chamber (2), said tube (3) having an inlet end (4) from the upper chamber (1) and an outlet (5) connected to the cold water inlet pipe (6) from the network. In practice, when the shower is turned on, cold water from the distribution network seeps into the chamber (1), the electric heater heats the water that then falls into the chamber (2), normally exiting from the bottom of the housing. (Ç).

Description

"DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM EQUIPAMENTOS AQUECEDORES DE ÁGUA EM GERAL"."CONSTRUCTIVE PROVISION APPLIED TO WATER HEATER EQUIPMENT IN GENERAL".

Campos desta PatenteFields of this patent

• Aquecimento de água• Water heating

· Chuveiros e torneiras elétricas· Electric showers and taps

• Caldeiraria e semelhantes• Boiler and similar

• Redução de custos por eficiência energética• Cost savings by energy efficiency

Refere-se a presente patente a um novo desenvolvimento tecnológico que diz respeito à indústria de equipamentos elétricos, em especial a dedicada a produção de chuveiros elétricos, destinado a redução de consumo de energia elétrica por apresentar eficiência energética da ordem de 60%.This patent refers to a new technological development regarding the electrical equipment industry, in particular that dedicated to the production of electric showers, designed to reduce electricity consumption by presenting energy efficiency of the order of 60%.

Estado da TécnicaState of the Art

No Brasil, o chuveiro elétrico é utilizado por 90% da população e sua utilização se dá em sua maioria entre as 06:00/08:00 e 18:00/20:00. Desta forma, as concessionárias de energia elétrica são obrigadas a prover tal demanda com custos extremamente elevados, sendo o chuveiro elétrico considerado o maior responsável pela baixa eficiência e elevação dos custos do sistema de distribuição de energia elétrica no país.In Brazil, the electric shower is used by 90% of the population and its use is mostly between 06: 00/08: 00 and 18: 00/20: 00. Thus, the electric utilities are required to provide such demand with extremely high costs, and the electric shower is considered to be the main responsible for the low efficiency and increase of the costs of the electric power distribution system in the country.

Considerando que o custo e o consumo de energia elétrica têm subido constantemente nas últimas décadas, a busca por soluções alternativas caracteriza- se por ser uma das grandes prioridades de aspecto social e ecológico, sendo a presente solução caracterizada como uma "tecnologia verde".Considering that the cost and the consumption of electricity have been constantly rising in the last decades, the search for alternative solutions is characterized by being one of the great priorities of social and ecological aspect, being the present solution characterized as a "green technology".

Críticas ao Estado da Técnica.Criticism of the State of the Art.

No Estado atual da Técnica relativo aos chuveiros elétricos, muito se tem feito para melhorar sua eficiência energética, tais como temporizadores que limitam o tempo de banho quente cortando a corrente elétrica do chuveiro após um tempo fixo e somente dando condições de passagem de corrente após outro tempo fixo; chuveiros com sistemas para diminuição do consumo energético, formado por anteparos que limitam o fluxo da água vinda da tubulação externa; box contendo piso com serpentina, que recuperam o calor através da água aquecida durante o banho, funcionando como dispositivo pré-aquecedor da água que alimenta o chuveiro, evitando assim maior dispêndio de energia elétrica durante o banho, sendo que a mesma água que se toma banho, pré-aquece a água fria que está alimentando o chuveiro, bifurcando posteriormente, indo uma quantidade de água para o banho e outra para o reservatório da serpentina, e etc.In the current state of the art regarding electric showers, much has been done to improve their energy efficiency, such as timers that limit hot shower time by cutting off the shower's electrical current after a fixed time and only giving current-passing conditions after another. fixed time; showers with systems to reduce energy consumption, formed by screens that limit the flow of water from the external piping; Box containing coiled floor, which recovers heat through the heated water during the bath, acting as a preheating device for the water that feeds the shower, thus avoiding greater expenditure of electricity during the bath, and the same water that is taken bath, preheats the cold water that is feeding the shower, later forking, some water going to the bath and another to the coil reservoir, and so on.

A título de exemplo do Estado da Técnica conhecido, que descreve uma série de alternativas, principalmente os distribuidores de água quente/fria para sistemas de aquecimento descritos em documentos de patentes, podemos citar: PI9805791-0, MU8401584-5, MU7402132-9, MU7402132-0, PI9804733-7, PI9302536-0, PI9805792-8, MU8500829-0, MU8700053-9, MU6301957-4, PI0504863-0, PI8506231-6 e PI9401081-1, que tratam de equipamentos específicos para situações próprias, sendo na sua maioria complexos e sujeitos a problemas de funcionamento e manutenção.By way of example of the known prior art, which describes a number of alternatives, notably the hot / cold water dispensers for heating systems described in patent documents, we may cite: PI9805791-0, MU8401584-5, MU7402132-9, MU7402132-0, PI9804733-7, PI9302536-0, PI9805792-8, MU8500829-0, MU8700053-9, MU6301957-4, PI0504863-0, PI8506231-6 and PI9401081-1, which deal with specific equipment for their own situations. mostly complex and subject to malfunctions and maintenance.

Alguns são comandados eletronicamente e outros possuem complicados sistemas de molas e válvulas e procuram distribuir a água a partir de um ponto do encontro das águas quente e fria, provenientes de aquecedores e da entrada de água fria advinda da rede. Outros são misturadores remotos de água quente e fria para uso em chuveiros e torneiras ou equipamentos tubulares contendo câmara de mistura e provido de uma entrada de água fria, uma entrada de água quente e uma saída de água misturada. Todos eles propondo soluções específicas para distribuir a água quente a partir de uma fonte de água fria sem, contudo, servir a uma simples distribuição da água quente e fria separadamente para direcionar o fluxo da mesma a partir de uma fonte de água fria.Some are electronically controlled and others have complicated spring and valve systems and seek to distribute water from a point where hot and cold water meets heaters and cold water coming in from the network. Others are remote hot and cold mixers for use in showers and taps or tubular equipment containing mixing chamber and provided with a cold water inlet, a hot water inlet and a mixed water outlet. They all propose specific solutions for distributing hot water from a cold water source without, however, serving a simple distribution of hot and cold water separately to direct the flow of it from a cold water source.

A mais relevante das inovações conhecidas no mercado, o denominado "box com serpentina no chão" necessita de instalação própria a ser realizada por técnico ou, no mínimo, por pessoa com algum conhecimento e ferramentas hidráulicas para criar a derivação externa da tubulação. Tudo isto gerando elementos externos à instalação original, certamente apresentando uma estética pouco agradável.The most relevant of the innovations known in the market, the so-called "floor coil box" needs its own installation to be performed by a technician or, at the very least, by someone with some knowledge and hydraulic tools to create the external bypass of the pipe. All this generating elements outside the original installation, certainly presenting an unpleasant aesthetic.

Ao analisarmos a eficiência de tal produto, concluímos que há grande perda de energia térmica ao considerarmos que a água aquecida que sai do chuveiro, entra em contato com o ar do meio ambiente e com o corpo do usuário, perdendo nesse trajeto diversos graus em sua temperatura até entrar em contato com a serpentina no chão, que também trará uma troca térmica. Tudo isso diminuindo sua eficácia. Inovações trazidas ao Estado da Técnica pela "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM EQUIPAMENTOS AQUECEDORES DE ÁGUA EM GERAL".By analyzing the efficiency of such a product, we conclude that there is a great loss of thermal energy when we consider that the heated water that comes out of the shower comes into contact with the ambient air and the user's body, losing in this way several degrees in its operation. temperature until it comes into contact with the coil on the floor, which will also bring a heat exchange. All this diminishing its effectiveness. Innovations brought to the State of the Art by the "CONSTRUCTIVE PROVISION APPLIED ON WATER HEATER EQUIPMENT IN GENERAL".

O objeto da presente patente é destinado principalmente aos chuveiros elétricos, pelos motivos acima exposto, entretanto, seu conceito inventivo pode ser aplicado aos chuveiros a gás, ao setor de caldeiraria e indústrias que utilizam água aquecida ou vapor em seus processos produtivos, torneiras aquecidas para hotéis, restaurantes, lavanderias e outros, bem como pode ser utilizado em grandes volumes de água, por exemplo, para piscinas e quaisquer outros sistemas onde o reaproveitamento da energia térmica pode ser aplicada através da recirculação da água ou vapor aquecido.The object of the present patent is mainly intended for electric showers, for the reasons explained above, however, its inventive concept can be applied to gas showers, the boiler industry and industries that use heated water or steam in their production processes, heated taps for hotels, restaurants, laundries and others as well as can be used in large volumes of water, for example for swimming pools and any other systems where the reuse of thermal energy can be applied through the recirculation of water or heated steam.

Comparação com o Estado da Técnica.Comparison with the state of the art.

Analisando a presente inovação comparativamente com o sistema que utiliza conceito semelhante, reaproveitamento de energia térmica já produzida, no caso o produto descrito no pedido de patente Pl 0003118-6, intitulado "RECUPERADOR DE CALOR PARA CHUVEIROS AQUECIDOS", que utiliza um recuperador de calor que é constituído por uma caixa com o piso vazado, que contém em seu interior um trocador de calor que "envolvido pela água de banho quente, transmite esse para a água que abastece o chuveiro, já que a mesma, antes de chegar ao aquecedor, passa pelo tubo do trocador de calor", concluímos que o objeto da presente inovação apresenta uma eficiência energética muito superior ao da patente acima citada, pois toda troca térmica acontece dentro do próprio chuveiro e não no meio ambiente, onde existem diversas fontes de perda de energia calorífera.Analyzing the present innovation compared to the system using similar concept, reuse of thermal energy already produced, in this case the product described in patent application Pl 0003118-6, entitled "HEAT RECOVERY FOR HEATED SHOWERS", which uses a heat recuperator which consists of a box with a leaky floor, which contains inside it a heat exchanger which "surrounded by hot bath water, transmits it to the water that supplies the shower, as it, before reaching the heater, passes through the heat exchanger tube ", we conclude that the object of the present innovation has a much higher energy efficiency than the patent cited above, because all thermal exchange happens inside the shower itself and not in the environment, where there are several sources of loss of water. calorific energy.

Ilustrações e descrição da "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM EQUIPAMENTOS AQUECEDORES DE ÁGUA EM GERAL".Illustrations and description of the "CONSTRUCTIVE ARRANGEMENT APPLIED TO WATER HEATER EQUIPMENT IN GENERAL".

Para permitir uma perfeita compreensão do conceito desenvolvido, será ilustrada a realização preferida como sendo um chuveiro contendo uma serpentina interna visando alcançar uma alta eficiência energética. Basicamente, trata-se de um tubo em forma de serpentina disposto na parte interna do bojo do chuveiro de forma a captar a energia térmica gerada através da água aquecida pela resistência, retornando-a para a entrada de água fria, aumentando significativamente a eficiência do sistema. Esta nova disposição construtiva, quando aplicada a chuveiros elétricos apresenta uma eficiência energética até hoje ainda não alcançada e, para efeito de ilustração, as experiências realizadas comprovam o seguinte resultado:To allow a perfect understanding of the concept developed, the preferred embodiment will be illustrated as a shower containing an internal coil to achieve high energy efficiency. Basically, it is a serpentine tube arranged inside the shower bowl to capture the thermal energy generated through the water heated by the resistor, returning it to the cold water inlet, significantly increasing the efficiency of the shower. system. This new constructional arrangement, when applied to electric showers, has an energy efficiency not yet achieved and, for illustration purposes, the experiments carried out prove the following result:

Chuveiro comum Chuveiro com a inovação proposta Resistência de 4.500 Watts Resistência de 2.200 Watts Amperagem utilizada - 37,0 Amperagem utilizada - 17,8 Temperatura da água - 36,7° Temperatura da água - 39,6°Common shower Shower with the proposed innovation 4,500 Watt Resistance 2,200 Watt Resistance Used Amperage - 37.0 Used Amperage - 17.8 Water Temperature - 36.7 ° Water Temperature - 39.6 °

No exemplo, com uma redução de cerca 52% na amperagem utilizada a inovação proposta alcançou uma temperatura 8% maior. A economia é extremamente relevante e o custo de sua implementação extremamente baixo, configurando-se como sendo o melhor custo/benefício até hoje alcançado por qualquer sistema ou dispositivo conhecido no mercado, ou mesmo descrito em patentes ou outras publicações conhecidas, configurando-se como uma solução altamente eficiente e eficaz à finalidade a que se propõe.In the example, with a reduction of about 52% in the used amperage, the proposed innovation reached an 8% higher temperature. The economy is extremely relevant and the cost of its implementation extremely low, being the best cost-benefit achieved to date by any known system or device in the market, or even described in patents or other well-known publications. a highly efficient and effective solution for its intended purpose.

Para uma perfeita visualização da realização preferida, são anexadas figuras ilustrativas, onde:For a perfect view of the preferred embodiment, illustrative figures are attached, where:

A figura 1 é uma vista em perspectiva semitransparente, mostrando a disposição construtiva no interior da carcaça de um chuveiro adaptado para receber a inovação;Figure 1 is a semi-transparent perspective view showing the constructive arrangement within the housing of a shower adapted to receive innovation;

A figura 2 é uma vista lateral semitransparente, mostrando a disposição construtiva no interior da carcaça de um chuveiro adaptado para receber a inovação;Figure 2 is a semi-transparent side view showing the constructive arrangement within the housing of a shower adapted to receive innovation;

A figura 3 é uma vista em corte lateral que ilustra os elementos que compõem a solução proposta para chuveiros em geral;Figure 3 is a side sectional view illustrating the elements that make up the proposed shower solution in general;

A figura 3 é uma vista em corte frontal que ilustra os elementos que compõem a solução proposta para chuveiros em geral;Figure 3 is a front sectional view illustrating the elements that make up the proposed shower solution in general;

De acordo com as figuras acima relacionadas, o exemplo da realização preferida possui uma carcaça (C) externa, desenhada especialmente para abrigar todos os componentes convencionais de um chuveiro comum, uma câmara superior (1) para receber a águia da rede e onde está localizada a resistência que irá aquecê-la, uma câmara inferior de reaquecimento (2) que contém em seu interior um tubo (3) de recuperação de calor, de material bom condutor de calor (cobre, alumínio ou equivalente), enrolado em forma helicoidal (hélice ou bobina) disposto no interior da referida câmara (2), tendo o dito tubo (3) uma extremidade (4) de entrada proveniente da câmara superior (1) e uma saída (5) conectada ao tubo (6) de entrada de água fria proveniente da rede.According to the above-referenced figures, the preferred embodiment example has an outer housing (C) specially designed to house all conventional components of a common shower, an upper chamber (1) for receiving the net eagle and where it is located. the heater which will heat it, a lower reheating chamber (2) containing inside it a heat recovery tube (3) of good heat-conducting material (copper, aluminum or equivalent), coiled ( propeller or coil) disposed within said chamber (2), said tube (3) having an inlet end (4) coming from the upper chamber (1) and an outlet (5) connected to the inlet tube (6) cold water from the mains.

Na prática, quando o chuveiro é ligado, a água fria proveniente da rede de distribuição penetra no interior da câmara (1), a resistência elétrica aquece a água que em seguida desce para a câmara (2), saindo normalmente pela parte inferior da carcaça (C).In practice, when the shower is turned on, cold water from the distribution network seeps into the chamber (1), the electric heater heats the water that then falls into the chamber (2), normally exiting from the bottom of the housing. (Ç).

Ao passar pela câmara inferior de reaquecimento (2), a água entra em contato com o tubo (3) que recebe o calor da água proveniente da câmara (1) e a devolve aquecida ao tubo (6) de entrada de água fria por meio da saída (5). Desta forma, cria-se um circuito, onde a água ao entrar em contato com a resistência elétrica já estará pré- aquecida, minimizando a quantidade de energia necessária para levar a água a temperatura ideal para o usuário.Passing through the lower reheat chamber (2), the water contacts the tube (3) which receives heat from the water from the chamber (1) and returns it heated to the cold water inlet pipe (6) by from the exit (5). This creates a circuit where the water when it comes in contact with the electrical resistance will already be preheated, minimizing the amount of energy needed to bring the water to the ideal temperature for the user.

Este mesmo princípio de recirculação de água pode ser utilizado em outros equipamentos, tais como caldeiras à vapor ou equipamentos e máquinas industriaisThis same water recirculation principle can be used in other equipment such as steam boilers or industrial equipment and machinery.

que utilizam água aquecida em seus processos, sendo aplicáveis a cozinhas industriais, lavanderias etc.that use heated water in their processes, being applicable to industrial kitchens, laundries etc.

Claims (4)

1. "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM EQUIPAMENTOS AQUECEDORES DE ÁGUA EM GERAL", destinada à indústria de equipamentos elétricos tais como chuveiros, torneiras caldeiras e equipamentos que utilizem água quente, caracterizada por permitir a recirculação da água no interior do bojo ou carcaça de um chuveiro ou semelhante, sendo basicamente constituído de um tubo em forma de serpentina disposto na parte interna do bojo do chuveiro ou semelhante, de forma a captar a energia térmica gerada através da água aquecida pela resistência, retornando-a para a entrada de água fria.1. "CONSTRUCTIVE ARRANGEMENT APPLIED TO WATER HEATER EQUIPMENT", intended for the electrical equipment industry such as showers, boiler taps and equipment using hot water, characterized in that it allows the recirculation of water inside a bowl or shower enclosure. or the like, basically consisting of a coil-shaped tube disposed within the shower bowl or the like to capture the thermal energy generated by the water heated by the resistor and return it to the cold water inlet. 2.2. "DISPOSIÇÃO CONSTRUTIVA APLICADA EM EQUIPAMENTOS AQUECEDORES DE ÁGUA EM GERAL", de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por ser a realização preferida basicamente constituída de uma carcaça (C) externa desenhada especialmente para abrigar todos os componentes convencionais de um chuveiro comum, uma câmara superior (1) "CONSTRUCTIVE ARRANGEMENT APPLIED TO GENERAL WATER HEATER EQUIPMENT" according to claim 1, characterized in that it is the preferred embodiment basically consisting of an external housing (C) specially designed to house all conventional components of a common shower, a chamber top (1) para receber a águia da rede e onde está localizada a resistência que irá aquecê-la, uma câmara inferior de reaquecimento (2) que contém em seu interior um tubo (3) de recuperação de calor, enrolado em forma helicoidal (hélice ou bobina) disposto no interior da referida câmara (2), tendo o dito tubo (3) uma extremidade (4) de entrada proveniente da câmara superior (1) e uma saída (5) conectada ao tubo (6) de entrada de água fria proveniente da rede.to receive the eagle from the net and where the heater resistance is located, a lower reheat chamber (2) containing a helically wound heat recovery tube (3) inside (helix or coil) disposed within said chamber (2), said tube (3) having an inlet end (4) from the upper chamber (1) and an outlet (5) connected to the cold water inlet tube (6) from the network.