ES2208139B1 - Generador termodinamico mejorado para la produccion de agua caliente sanitaria y agua caliente o fria para climatizacion. - Google Patents

Generador termodinamico mejorado para la produccion de agua caliente sanitaria y agua caliente o fria para climatizacion.

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Abstract

E1 generador termodinámico en cada uno de sus depósitos de interacumulación (4) y (5) establece una serie de electro- válvulas de control de paso (9-9'') y (6) y válvulas antiretorno (10-10''), (7) y (8), e incluso un expansor (35), que convenientemente comandados permiten según convengan activar una de las dos ramas del circuito de climatización, o de agua caliente sanitaria, incluyendo los intercambiadores (4) y (5) sendos vasos de expansión del agua (11). Además en la entrada del intercambiador (19) se ha dispuesto recipiente acumulador de líquido. Finalmente y de acuerdo con otra de las características y todo ello en combinación se realiza una disposición del expansor (29), o expansores (29) y (35) que colocados convenientemente, en el circuito de acondicionamiento de aire, obtienen la misma finalidad de estabilización, seguridad y mejora de rendimiento del circuito.

Description

Generador termodinámico mejorado para la producción de agua caliente sanitaria y agua caliente o fría para climatización.
Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un nuevo equipo generador termodinámico de los que consiguen indistintamente la producción de agua caliente sanitaria, agua caliente para climatización y agua fría para climatización todo ello mediante un sistema frigorífico mejorado en el que participa un refrigerante adecuado y que utiliza como energía motriz la energía eléctrica, aunque pudiera lógicamente utilizar cualquier otra, todo ello con una disposición de elementos que controlan el funcionamiento del circuito de forma característica y que obtiene el objeto de la invención.
El generador mejorado que la invención propone resulta especialmente idóneo para ser utilizado tanto en viviendas, oficinas y similares, aunque obviamente puede ser utilizado en cualquier otro ámbito en el que se requiera de unas prestaciones de acondicionamiento tanto del agua sanitaria, como de acondicionamiento ambiental adecuado.
Antecedentes de la invención
Habitualmente el agua caliente sanitaria y el agua caliente para calefacción, se obtienen conjuntamente mediante la utilización de elementos calefactores, con cualquier tipo de combustible o energía, que a través de un intercambiador apropiado transmiten el calor generado por los mismos al circuito abierto correspondiente a la red de suministro de agua sanitaria o al circuito cerrado correspondiente a la red de calefacción, estando generalmente estos sistemas dotados de medios que dan prioridad al agua caliente sanitaria frente al agua de calefacción.
Pero ha irrumpido en el estado la técnica mediante la patente de invención (ES) número 9902208 un generador termodinámico que basándose en la misma filosofía de utilizar un circuito a base de un compresor, un intercambiador de alta presión, un segundo intercambiador, un expansor y un intercambiador de baja presión, mediante el establecimiento de dos electro-válvulas, una de entrada y otra de salida, en cada uno de sus dos depósitos de interacumulación o intercambiadores propiamente dichos, permitían anular una de las dos ramas del circuito, cuando la otra se encontraba en funcionamiento.
Pero dichas electro-válvulas señaladas, por si solas no permiten conseguir unos óptimos resultados, por lo que en virtud de los ensayos y estudios realizados, se han obtenido unas mejoras optimas en las disposiciones como las que se utilizan en la patente de invención (ES) núm. 9902208, mediante la presente invención que utilizando básicamente el mismo circuito y teniendo la misma finalidad, introduce unas mejoras en la disposición de los elementos de válvulas y expansores, que optimizan tanto la fabricación como el funcionamiento de los generadores termodinámicos que nos ocupan.
Se ha introducido en el circuito, un recipiente de liquido (acumulador) que tiene un efecto estabilizador del circuito de acondicionamiento del aire, así como unos vasos de expansión de agua que del mismo modo obtienen una seguridad de presión en el circuito del agua sanitaria y sus intercambiadores y todo ello en combinación con unos nuevos elementos de control de paso y válvulas antiretorno, que hacen que se mejore sustancialmente las disposiciones conocidas en el mercado, en este tipo de generadores termodinámicos, tanto desde el punto de vista de fabricación, y uso tanto por su seguridad como por los resultados que se obtienen.
Explicación de la invención
El generador termodinámico que la invención propone, basándose en la misma filosofía funcional de utilizar un circuito base de un compresor, un intercambiador de alta presión, un segundo intercambiador, expansores, un intercambiador de alta presión, un segundo intercambiador, y otro de baja presión, como el que se presentaba en la patente de invención (ES) núm. 9902208, presenta una serie de características específicas que mejoran plenamente tanto la fabricación, el uso como la seguridad de lo conocido hasta la fecha.
Para ello en el intercambiador de alta presión, y de forma más concreta en cada uno de sus depósitos de interacumulación o intercambiadores propiamente dichos, se establece una serie de electro-válvulas de control de paso y válvulas antiretorno, e incluso un expansor, que convenientemente comandados permiten según convengan activar una de las dos ramas del circuito de climatización, o de agua caliente sanitaria, según sea el interés o la necesidad, incluyendo en los propios intercambiadores señalados sendos vasos de expansión del agua en función de la temperatura, presión y el volumen de la misma dentro del circuito, como seguridad y garantía.
Además en la entrada del intercambiador se ha dispuesto en combinación con la característica de que lleva incluido el tren de ventilación un recipiente acumulador de líquido, que tiene el efecto estabilizador del mismo.
Finalmente y de acuerdo con otra de las características y todo ello en combinación se realiza una disposición del expansor, o expansores que colocados convenientemente, en el circuito de acondicionamiento de aire, obtienen la misma finalidad de estabilización y mejora de rendimiento, evitando la rotura de los elementos del circuito que las componen.
Descripción de los diferentes elementos de la invención
1 - Compresor.
2 - Válvula de cuatro vías activada como solenoide eléctrico
3 - Presostato de seguridad con señal eléctrica (de alta Presión)
4 - Boiler acumulador con serpentín interno, o depósito de interacumulación, para producción de agua caliente sanitaria.
5 - Boiler acumulador con serpentín interno, o depósito de interacumulación, para producción de agua climatizada para climatización.
6, 9 y 9'- Válvula de acondicionamiento eléctrico por solenoide para refrigerante.
7, 8, 10, 10', 15, 20, 27 y 32 - Válvulas antiretorno.
11 - Vasos de Expansión para agua.
12, 14, 16, 17, 21, 22, 25, 26, 28, 30, 31 y 33 - Piping y tubería, ramas del circuito.
13 y 34 - Llaves de servicio.
18 - Recipiente para acumulación de líquido refrigerante.
19 - Batería post condensadora, o intercambiador de alta presión.
23 - Intercambiador de calor, o intercambiador que forma parte del conjunto (24).
24 - Conjunto de baterías de Unidad Exterior (19 y 23).
29 y 35 - Válvulas de expansión unidireccionales.
36 - Tren de ventilación del conjunto de baterías de la Unidad Exterior (24).
Realización preferente de la invención
A la vista de estas Figuras que se adjuntan puede observarse como es el generador termodinámico mejorado que es objeto de la invención, y así tenemos:
Figura 1: Es el esquema principal y parte de un compresor (1) que suministra el fluido refrigerante a alta presión y temperatura a una válvula de cuatro vías (2), controlando que el sistema no exceda de su presión de trabajo mediante un presostato de alta presión (3), que actúa parando el generador si la presión de descarga del compresor (1) sobrepase el límite de funcionamiento consignado, presostato de rearme automático, el cual se lleva a cabo sobre el autómata o sistema de gestión que controla el funcionamiento del generador.
A través de la citada válvula de cuatro vías (2), el fluido a alta presión se dirige a dos depósitos de interacumulación (4) y (5), el primero para obtención de agua caliente sanitaria y el segundo para climatización, estableciéndose a la entrada del depósito de interacumulación (4) de agua caliente sanitaria una electro-válvula (6) seguida de una válvula antiretorno (7) que garantice el correcto funcionamiento de la electro-válvula y a la salida otra válvula de antiretorno (8), a la vez que el interacumulador (5) de climatización lleva en la entrada y salida ambos elementos colocados en paralelo compuestos por electro-válvulas (9-9') y válvulas antiretorno (10-10').
Los dos depósitos (4) y (5) llevan incorporadas sendos vasos de expansión de agua (11) con el fin de mantener una presión equilibrada en función del volumen del agua y la temperatura que tenga la misma.
Mas allá de los dispositivos (8), (9') y (10') en una conducción única (12) que llega hasta una llave (13) a partir de la cual se bifurca en dos ramas (14) y (26), la rama (14) llega a una válvula antiretorno (15), para llegar a través de la rama (14) hasta una nueva bifurcación de la que salen las ramas (16) y (17)
Siguiendo la rama (16) esta llega a un recipiente acumulador de líquido (18) que tiene como misión la estabilización del sistema el cual seguidamente entra en un segundo intercambiador de alta presión (19).
Siguiendo la rama (17) la misma lleva una válvula antiretorno hasta llegar a una bifurcación a las ramas (21) y (22) y a través de la rama (21) llega de nuevo a otra línea de intercambiador (23) del conjunto de intercambiadores (24), para continuar por la rama (25) hasta llegar a la electro-válvula de cuatro vías (2).
La rama (26) llega hasta una válvula antiretorno (27), para bifurcarse seguidamente por la rama (31) y la (28) la cual llega a un expansor (29) que también está en contacto con la rama (30) que es la salida del intercambiador de alta presión (19), la rama (31) llega hasta la válvula antiretorno (32) que tiene al otro lado la rama (22), que se bifurca hacia la válvula (20) o la rama (21).
Señalar que el expansor (29) puede estar colocado entre las ramas (30) y (28) tal y como se ha señalado de un modo preferente, pero el mismo puede ser colocado en sustitución de la válvula (32) en cuyo caso debe añadirse un expansor (35) entre el intercambiador de climatización (5) y la electro-válvula (9') para que funcione de un modo equivalente todo el circuito objeto de la patente.
Figura 2: En la misma se representa el circuito que se correspondería con el de producción de agua caliente sanitaria la cual partiendo del compresor (1) llega a la electro-válvula de cuatro vías (2) para desviarse a la rama (33) y la llave (34) llegar a la electro-válvula (6) ya que la electro-válvula (9) se encontraría cerrada, para pasar por la válvula antiretorno (7) al intercambiador (4) saliendo del mismo pasar por la válvula (8) para llegar a la rama (12) puesto que la electro-válvula (9) se encontraría cerrada, por la rama (12) se llegaría hasta la llave (13) pasando a la rama (14), llegando a la válvula (15) que da paso a la rama (16) que llega al acumulador de liquido (18) para entrar en el intercambiador de alta presión (19) y saliendo por la rama (30) llegar al expansor (29) que le da paso a la rama (28) para que se vaya por la rama (31) puesto que la válvula (27) se encontraría cerrada, pasando entonces por la válvula (32) a través de la rama (22) hasta entrar en el intercambiador de baja presión (23) del conjunto de intercambiadores (24), para salir por la rama (25) la cual vuelve a la válvula de cuatro vías (2) para a través de ella cerrarse el circuito en el compresor (1).
Figura 3: En la misma se representa el circuito que se correspondería con el ciclo de invierno o de la calefacción, el cual partiendo del compresor (1) llega a la electro-válvula de cuatro vías (2) para desviarse a la rama (33) y la llave (34) llegar a la electro-válvula (9) ya que la electro-válvula (10) y (6) se encontrarían cerradas, para pasar al intercambiador (5) saliendo del mismo pasando por la válvula (10') ya que la (9') se encontraría cerrada para llegar a la rama (12), por la rama (12) se llegaría hasta la llave (13) pasando a la rama (14), llegando a la válvula (15) que da paso a la rama (16) que llega al acumulador de líquido (18) para entrar en el intercambiador de alta presión (19) y saliendo por la rama (30) llegar al expansor (29) que le da paso a la rama (28) para que se vaya por la rama (31) puesto que la válvula (27) se encontraría cerrada y pasaría por la rama (31) y la válvula (32) a través de la rama (22) al intercambiador de baja presión (23) para salir por la rama (25) la cual vuelve a la válvula de cuatro vías (2) para a través de ella cerrarse el circuito en el compresor (1).
Figura 4: En la misma se representa el circuito que se correspondería con el ciclo de verano o de refrigeración el cual partiendo del compresor (1) llega a la electro-válvula de cuatro vías (2) para desviarse a la rama (25) y entrar en el intercambiador (23) de alta presión y saliendo por la rama (21) dirigirse a la válvula (20) ya que la (32) se encontraría cerrada y siguiendo por la rama (17) se desviaría por la rama (16) llegando al acumulador de líquido (18) y entrando en el intercambiador de alta presión (19), para seguidamente salir por la rama 30 y dirigirse al expansor (29), seguir por la rama (28) pasar por la válvula (27), rama (26), llave (13) y por la rama (12) entrar en la electro-válvula (9') de entrada del intercambiador (5) del cual sale hacia la válvula (10), ya que la electro-válvula (9) se encontraría cerrada y así vuelve a la válvula de cuatro vías (2), habiendo pasado por la llave (34) y la rama (33), para a través de ella cerrarse el circuito en el compresor (1).
Figura 5: En la misma se representa la alternativa del circuito, en el cual se cambia en el mismo el expansor (29) colocándolo en sustitución de la válvula (32) y que solamente afectaría al circuito del ciclo de verano o de refrigeración en el cual se debería de añadir el expansor (35) que se colocaría entre el intercambiador (5) de climatización y la electro-válvula (9''), manteniéndose el resto del circuito para dicho ciclo de verano o climatización que se representa en la figura 4, no afectando al resto, salvo en la sustitución y supresión de la válvula (32).

Claims (5)

1. Generador termodinámico mejorado para producción de agua caliente sanitaria y agua caliente o fría para climatización, que incorporando un compresor que a través de una válvula de cuatro vías suministra fluido a alta presión y temperatura a un depósito de interacumulación para agua caliente sanitaria o a un depósito de interacumulación para climatización, conectados en paralelo, más allá de los cuales la correspondiente canalización se bifurca en dos ramas, una que accede a un segundo intercambiador de alta presión, y otra a un intercambiador de baja presión, estableciéndose en la segunda una derivación que conecta a su vez, a través de sus correspondientes válvulas el segundo intercambiador de alta presión con el con el intercambiador de baja presión, con un elemento expansor intermedio, estando a su vez dicho intercambiador de baja presión conectado a través de la válvula de cuatro vías con el compresor, para cerrar el circuito, se caracteriza porque el depósito de interacumulación (4) para agua caliente sanitaria está asistido por unos elementos independizantes de corte de fluido y de paso electro-válvula (6) y válvula antiretorno (7) en la entrada y otra válvula antiretorno (8) a la salida, ello en combinación con el depósito de interacumulación (5) para climatización, que se encuentra del mismo modo asistido por los respectivos elementos de corte dispuestos tanto en la entrada como en la salida y dispuestos en paralelo y que consisten en las electro-válvulas (9-9'') y las válvulas antiretorno (10-10''), de modo que cuando el generador actúa como elemento productor de agua caliente sanitaria, los elementos de corte (9-9'') y (10-10'') se encuentran cerrados, mientras que cuando actúa como climatizador, son los elementos de corte (6), (7) y (8) los que se encuentran cerrados impidiendo la circulación del refrigerante por el interacumulador (4).
2. Generador termodinámico mejorado para producción de agua caliente sanitaria y agua caliente o fría para climatización que en combinación con la reivindicación 1ª se caracteriza, por disponer de un recipiente acumulador de liquido que se encuentra dispuesto a la entrada del intercambiador de alta presión (19) del conjunto de intercambiadores (24) con el fin de estabilizar el circuito.
3. Generador termodinámico mejorado para producción de agua caliente sanitaria y agua caliente o fría para climatización que en combinación con la reivindicación 1ª se caracteriza por disponer en los interacumuladores (4) y (5) sendos vasos de expansión de agua (11), para controlar las variaciones de temperatura, presión y volumen del agua en dichos interacumuladores.
4. Generador termodinámico mejorado para producción de agua caliente sanitaria y agua caliente o fría para climatización que en combinación con la reivindicación 1ª a 4ª que se caracteriza, por disponer en el circuito una llave (34) a la salida de la válvula de cuatro vías (2) y con anterioridad al intercambiador que en paralelo dispone de dos interacumuladores (4) y (5) que en sus respectivas entradas y salidas llevan los elementos independizantes señalados en la reivindicación primera y que a su salida por la rama (12) llega a una llave (13) dispuesta con anterioridad a una bifurcación de las ramas (14) y (26) las cuales llegan a las válvulas (15) y (27) y a partir de dichas válvulas existe un segundo circuito en combinación que tiene como centro el conjunto de intercambiadores (24) de refrigeración con el tren de ventilación (36) correspondiente y que dispone a la entrada del intercambiador de alta presión (19) el recipiente acumulador de líquido (18) según la reivindicación 2a y que pasando por la ramificación (30) vuelve a entrar en el conjunto de intercambiadores (24) al intercambiador (23) después de haber pasado por el expansor (29), para finalmente volver a la válvula de cuatro vías (2) que cierra el circuito con el compresor (1), siendo controlado el sentido así como el circuito que debe realizar el fluido, mediante el control de las válvulas antiretorno (7), (8), (10-10''), (15), (20), (27) y (32), la electro-válvula de cuatro vías (2), las electro-válvulas (6) y (9-9''), las llaves (13) y (34) y el expansor (29).
5. Generador termodinámico mejorado para producción de agua caliente sanitaria y agua caliente o fría para climatización que en combinación con la reivindicación 1ª a 4ª que se caracteriza por poder disponer de un intercambio o sustitución en la disposición del expansor (29) con la válvula (32) añadiendo un expansor (35) entre el interacumulador (5) y la electro-válvula (9') tal y como se representa en la figura 5 produciendo los mismos efectos y disposiciones señalados en las reivindicaciones anteriores.
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