ES2617661T3 - Dispositivo de recuperación de calor a partir de aguas usadas, sistema térmico que incluye tal dispositivo y procedimiento - Google Patents
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Abstract
Dispositivo de recuperación de calor (6) a partir de aguas usadas, que incluye una cuba (18) de retención de aguas usadas que presenta una forma general paralelepipédica, y un intercambiador (20) de calor que incluye al menos una placa (60) de intercambio de calor que incluye dos caras (62) opuestas y una canalización interna (64) de circulación de un fluido caloportador entre las dos caras (62), estando la o cada placa (60) dispuesta en un compartimento de intercambio de calor (46) de la cuba (18) de forma que las aguas usadas circulan sensiblemente verticalmente de abajo a arriba a lo largo de las dos caras (62) opuestas de la o cada placa (60) entre una entrada (54) del compartimento de intercambio de calor (46) situada en la parte baja y una salida (40) del compartimento de intercambio de calor (46) situada en la parte alta, caracterizándose el dispositivo de intercambio de calor en que la cuba (18) incluye un recodo (42) para forzar una circulación de las aguas usadas hacia abajo a la entrada (54) del o de cada compartimento de intercambio de calor (46).
Description
DESCRIPCION
Dispositivo de recuperacion de calor a partir de aguas usadas, sistema termico que incluye tal dispositivo y procedimiento 5
[0001] La presente invencion se refiere un dispositivo de recuperacion de calor de las aguas usadas, del tipo que incluye una cuba de retencion de las aguas usadas y un intercambiador de calor que incluye al menos una placa de intercambio de calor que incluye dos caras opuestas y una canalizacion interna de circulacion de un fluido caloportador entre las dos caras.
10
[0002] Tales dispositivos de recuperacion de calor se utilizan por ejemplo en un sistema termico de bomba de calor para llevar el calor recuperado de las aguas usadas al fluido refrigerante de la bomba de calor y as! mejorar el rendimiento de esta.
15 [0003] DE 32 14 357 describe un dispositivo de este tipo que incluye dos placas de intercambio de calor
cillndricas, dispuestas de manera concentrica, de forma que las aguas usadas circulen radialmente del interior hacia el exterior pasando alternativamente por encima y por debajo de las placas.
[0004] EP 0 174 554 divulga un dispositivo de recuperacion de calor de las aguas usadas que incluye placas 20 de intercambio de calor sumergidas en una cuba.
[0005] EP 0 174 554 divulga el preambulo de la reivindicacion 1.
[0006] Un objetivo de la invencion es proponer un dispositivo de recuperacion de calor simple que permita
25 una recuperacion eficaz de calor sin perturbar el fluir de las aguas usadas.
[0007] Para ello, la invencion propone un dispositivo de recuperacion de calor segun la reivindicacion 1. Unos modos de realizacion particulares figuran en las reivindicaciones 2 a 6.
30 [0008] La invencion se refiere igualmente a un sistema termico segun la reivindicacion 7.
[0009] La invencion se refiere ademas a un procedimiento de recuperacion de calor a partir de aguas usadas
segun la reivindicacion 8.
35 [0010] La invencion y sus ventajas se comprenderan mejor con la lectura de la descripcion que sigue a
continuacion, dada unicamente como ejemplo, y hecha en referencia a las ilustraciones anexas, en las que:
- la figura 1 es une vista esquematica de un sistema de calefaccion por bomba de calor que integra un dispositivo de recuperacion de calor segun la invencion;
40 - la figura 2 es una vista en corte longitudinal del dispositivo de recuperacion de calor segun II-II en la figura 3; y
- la figura 3 es una vista en corte transversal del dispositivo de recuperacion de calor segun II-II sobre la figura 2.
[0011] El sistema termico 2 ilustrado en la figura 1 incluye una bomba de calor 4 y un dispositivo de
recuperacion de calor 6 para recuperar calor a partir de aguas usadas, y un circuito de transferencia 7 para transferir
45 el calor recuperado por el dispositivo de recuperacion de calor a la bomba de calor 4.
[0012] La bomba de calor 4 permite transferir el calor recuperado con la ayuda del dispositivo de
recuperacion de calor 6 hacia una aplicacion que necesita un aporte de calor, tal como un sistema de calefaccion de una vivienda, un sistema de calefaccion de una piscina, un sistema de calefaccion de aguas sanitarias...
50
[0013] La bomba de calor 4 incluye un compresor 8, un condensador 10, un reductor de presion 12 y un evaporador 14, unidos por un circuito de bomba de calor 16 para la circulacion de un fluido refrigerante. El circuito de bomba de calor 16 forma un bucle cerrado de circulacion del fluido refrigerante que pasa sucesivamente al compresor 8, al condensador 10, al reductor de presion 12 y al evaporador 14 para volver al compresor 8.
55
[0014] El dispositivo de recuperacion de calor 6 incluye una cuba 18 de retencion de las aguas usadas y un intercambiador 20 de calor dispuesto en la cuba 18.
[0015] La cuba 18 se situa en un circuito de evacuacion de las aguas usadas, y es atravesada por las aguas
usadas E, que provienen por ejemplo de una vivienda colectiva o individual.
[0016] El circuito de transferencia 22 permite la circulacion de un fluido caloportador. Incluye conductos que unen el intercambiador 20 al evaporador de la bomba de calor 4 de manera que forman un bucle cerrado 23 que
5 atraviesa sucesivamente el intercambiador de calor 20 y el evaporador 16, y una bomba 24 para forzar la circulacion del fluido caloportador, dispuesta en el bucle cerrado 23 entre el intercambiador 20 y el evaporador 14.
[0017] El circuito de transferencia 22 incluye ademas una conduccion de derivacion 26 para rodear el intercambiador 20, que se alimenta en el bucle cerrado 23 entre el evaporador 14 y el intercambiador 20, y que
10 desemboca entre el intercambiador 20 y la bomba 24, y una valvula de mando 27 de 3 vlas para controlar la circulacion del fluido caloportador en el intercambiador 20 y/o la conduccion de derivacion 26.
[0018] El circuito de transferencia 22 incluye un captador 28 de temperatura dispuesto en la entrada del evaporador 14 para detectar la temperatura del fluido caloportador que entra en el evaporador 14. El captador 28
15 esta unido a la valvula de mando 27 para controlarla en funcion de la senal de medida proporcionada por el captador 28.
[0019] El circuito de transferencia 22 incluye un deposito 29 de regulacion empalmado con el bucle 23 entre la valvula de mando 27 y la bomba 24.
20
[0020] En el ejemplo ilustrado, el condensador 10 de la bomba de calor 4 esta atravesado por un circuito de caldeo 30 de un sistema de calefaccion de una vivienda, en la que circula un llquido caloportador, por ejemplo agua. En otras aplicaciones, el condensador 10 esta atravesado por un gas, por ejemplo aire para un sistema de calefaccion por circulacion forzada de aire caliente.
25
[0021] En funcionamiento normal, el fluido refrigerante de la bomba de calor 4 circula por el circuito de la bomba de calor 16 bajo el efecto del compresor 8. Atraviesa sucesivamente el compresor 8 en el que se calienta al ser comprimido, el condensador 10 en el que cede calorlas a una fuente caliente (aqul el fluido caloportador del circuito de calefaccion 30), el reductor de presion 12 en el que se reduce al enfriarse, despues el evaporador 14 en
30 el que recupera las calorlas procedentes de una fuente frla (aqul las calorlas recuperadas por el dispositivo de recuperacion de calor 6 y transferidas por el circuito de transferencia 22).
[0022] En funcionamiento normal (conduccion de derivacion cerrada), el fluido caloportador del circuito de recuperacion de calor 22 circula bajo el efecto de la bomba 24 atravesando sucesivamente el intercambiador de
35 calor 20 en el que coge las calorlas de las aguas usadas, despues el evaporador 14 en el que cede las calorlas al fluido refrigerante del circuito de la bomba de calor 16. El fluido caloportador del circuito de calefaccion 30 circula en el condensador 10 tomando las calorlas del fluido refrigerante del circuito de la bomba de calor 16.
[0023] La valvula de mando 27 se controla en funcion de la temperatura en entrada del evaporador 14 de 40 forma que una parte del fluido caloportador desvla el intercambiador 20 para mantener la temperatura del fluido
caloportador en entrada del evaporador 14 en un margen de temperatura que permita un funcionamiento satisfactorio de la bomba de calor 4, por ejemplo una temperatura comprendida entre 23°C y 25aC.
[0024] Tal y como se ilustra en las figuras 2 y 3, la cuba 18 presenta una forma general paralelepipedica. 45 Incluye dos paredes de extremidades 32 (figura 2) espaciadas segun una direccion longitudinal L y extendiendose
transversalmente, dos paredes laterales 34 (figura 3) espaciadas transversalmente y sensiblemente paralelas a la direccion longitudinal y un fondo 36, delimitando un volumen interior de la cuba 18.
[0025] En la continuacion de la descripcion, los terminos “alto”, “bajo” y “vertical” se entienden con respecto a 50 la cuba en posicion de utilizacion, tal y como esta representada en las figuras 2 y 3. La direccion longitudinal L es
sensiblemente horizontal.
[0026] La cuba 18 incluye una entrada 38 para las aguas usadas dispuesta sobre una pared de extremidad 32, y una salida 40 para las aguas usadas dispuestas sobre la otra pared de extremidad 32. La entrada 38 y la salida
55 40 estan situadas en la parte alta de la cuba 18, i.e. proximas a los bordes superiores de las paredes de extremidad 32.
[0027] La cuba 18 incluye chicanes 42 dispuestas transversalmente entre las paredes laterales 34 y delimitando en la cuba 18 un compartimento de decantacion 44 de las aguas usadas y un compartimento de
intercambio de calor 46, atravesados sucesivamente por las aguas usadas. El compartimento de intercambio de calor 46 esta dispuesto en sentido descendente del compartimento de decantacion 44 en el sentido de circulacion de las aguas usadas entre la entrada 38 y la salida 40.
5 [0028] El compartimento de decantacion 44 incluye un sifon de decantacion formado por dos chicanes 42,
delimitando un tramo descendiente 48 que se extiende desde la entrada 38 hacia el fondo 36 y un tramo ascendente 50 que remonta desde el fondo 36 hacia lo alto de la cuba 18.
[0029] El compartimento de decantacion 44 incluye un tramo de salida 52 formado por una tercera chicane 42 10 y que desciende desde el tramo ascendente 50 del sifon hacia una entrada 54 del compartimento de cambio de calor
46 situada en la parte baja, adyacente al fondo 36.
[0030] La cuba 18 incluye un filtro 56 que se extiende a traves del tramo ascendente 50 del sifon, proximo a al extremo superior de este.
15
[0031] El intercambiador 20 esta dispuesto en el compartimento de intercambio de calor 46. Incluye un grupo de placas de intercambio 60, que presenta cada una forma sensiblemente plana y paralelepipedica. Cada placa 60 incluye dos caras opuestas 62 (figura 2) y una canalizacion interna 64 (figura 3) de circulacion del fluido caloportador, que serpentea entre las caras opuestas 62
20
[0032] Cada placa de intercambio 60 posee un borde inferior 66 espaciado del fondo 36, y una abertura superior 68 para la circulacion de las aguas usadas a traves de la placa.
[0033] Cada placa de intercambio 60 se extiende sensiblemente tanto vertical como transversalmente entre 25 las paredes laterales 34. Tal y como se ilustra en la figura 3, cada placa de intercambio 60 tiene sus bordes laterales
en contacto con las paredes laterales 34.
[0034] Las placas de intercambio 60 estan espaciadas las unas de las otras, y definen entre ellas y con la pared de extremidad 32 y la chicane 42 que delimita el compartimento de intercambio de calor 46 unos pasajes de
30 circulacion de las aguas usadas en paralelo desde la entrada 54 del compartimento de intercambio de calor 46 hacia la salida de este, situada en la parte alta, y que aqul es la salida 40 de la cuba 18.
[0035] El intercambiador 20 incluye una conduction de alimentation 70 por la que el fluido caloportador llega, y una conduccion de evacuation 72 por la que el fluido caloportador vuelve a salir. La canalizacion interna 64 de
35 cada una de las placas de intercambio 60 dispuestas en el mismo compartimento de intercambio de calor 46 se alimenta en la conduccion de alimentacion 70 y desemboca en la conduccion de evacuacion 72. As! las canalizaciones internas 64 de las placas de intercambio 60 dispuestas en el mismo compartimento de intercambio de calor 46 estan unidas mediante fluido en paralelo para la circulacion de un fluido caloportador.
40 [0036] El fondo 36 incluye aberturas de vaciado 74, una en el fondo del compartimento de decantacion 44 y
la otra en el fondo del compartimento de intercambio 46.
[0037] La cuba 18 incluye un circuito de vaciado 75 para recuperar los depositos eventuales del fondo de la
cuba 18 por las aberturas de vaciado 74 y reinyectar las aguas usadas separadas previamente con los depositos 45 hacia debajo de la cuba 18. El circuito de vaciado incluye una valvula 76 de mando de cada abertura de vaciado 74, una canalizacion de evacuacion 78 que une las aberturas de evacuacion 74 a un deposito de almacenamiento 80, una conduccion de retorno 82 que une el deposito de almacenamiento 80 a la salida 40, y una bomba 84 dispuesta sobre la conduccion de retorno 82.
50 [0038] En funcionamiento, las aguas usadas llegan a la cuba 18 por su entrada 38 con un flujo mas o menos
regular. Circulan a traves de la cuba 18 por efecto de sifon provocado por los recodos 42. Circulan en primer lugar por el compartimento de decantacion 44 que permite crear turbulencias que homogenizan la temperatura, y descargar las aguas usadas de los elementos en suspension. Estos quedan bajo la forma de depositos en el fondo 36, en el codo formado entre el tramo descendente 48 y el tramo ascendente 50, por gravedad. El filtro 56 permite 55 filtrar eventuales elementos residuales.
[0039] El tramo de salida 52 permite hacer bajar las aguas usadas hacia el fondo 36 para rociar las placas de
intercambio 60 de abajo a arriba.
[0040] En el compartimento de intercambio 46, las aguas usadas circulan sensiblemente verticalmente de
abajo a arriba a lo largo de las dos caras opuestas de cada placa de intercambio 60, despues salen de la cuba 18 circulando hacia la salida 40 a traves de las aberturas 68.
5 [0041] Regularmente, la abertura de las valvulas 76 del circuito de vaciado 75 permite evacuar los depositos
formados sobre el fondo 36, principalmente en el fondo del compartimento de decantacion 44, y eventualmente en el fondo del compartimento de intercambio 46. Los depositos se recuperan en el deposito de almacenaje 80, siendo las aguas usadas reinyectadas hacia abajo de la cuba 18.
10 [0042] El dispositivo de recuperacion de calor 6 permite una circulacion de las aguas usadas con perdidas de
cargas limitadas, sin perturbar su flujo, y un intercambio de calor eficaz entre las aguas usadas y el fluido caloportador que circula en las placas de intercambio 60.
[0043] El compartimento de decantacion permite una homogenizacion de las aguas usadas y una eliminacion 15 de los elementos en suspension, lo que favorece despues los intercambios de calor.
[0044] La alimentacion de las canalizaciones internas 64 de las placas de intercambio 60 y la circulacion de las aguas usadas en el mismo sentido a lo largo de las dos caras de cada placa de intercambio 60 mejoran la eficacia del intercambiador 20.
20
[0045] La forma de la cuba 18 y la disposicion de las placas de intercambio 60 permite intercambios de calor eficaces con un volumen limitado. La anchura de la cuba, tomada entre sus paredes laterales 34, es inferior de preferencia a 90 cm, en particular inferior a 60 cm. Esto facilita su instalacion en viviendas individuales, y principalmente el paso de la cuba 18 por las puertas
25
[0046] Como opcion, la cuba puede incluir varios compartimentos de intercambio dispuestos en paralelo o en serie, incluyendo el intercambiador de calor un grupo de placas de intercambio que se sumergen en cada compartimento de intercambio.
30 [0047] El dispositivo de recuperacion de calor puede ser utilizado para un aporte de calor a una bomba de
calor o a cualquier otro tipo de sistema de produccion de calor.
Claims (6)
- REIVINDICACIONES1. Dispositivo de recuperacion de calor (6) a partir de aguas usadas, que incluye una cuba (18) de retencion de aguas usadas que presenta una forma general paralelepipedica, y un intercambiador (20) de calor que5 incluye al menos una placa (60) de intercambio de calor que incluye dos caras (62) opuestas y una canalizacion interna (64) de circulacion de un fluido caloportador entre las dos caras (62), estando la o cada placa (60) dispuesta en un compartimento de intercambio de calor (46) de la cuba (18) de forma que las aguas usadas circulan sensiblemente verticalmente de abajo a arriba a lo largo de las dos caras (62) opuestas de la o cada placa (60) entre una entrada (54) del compartimento de intercambio de calor (46) situada en la parte baja y una salida (40) del 10 compartimento de intercambio de calor (46) situada en la parte alta, caracterizandose el dispositivo de intercambio de calor en que la cuba (18) incluye un recodo (42) para forzar una circulacion de las aguas usadas hacia abajo a la entrada (54) del o de cada compartimento de intercambio de calor (46).
- 2. Dispositivo de recuperacion de calor segun la reivindicacion 1, en el que el intercambiador (20) de 15 calor incluye al menos un grupo de placas (60) dispuestas en un mismo compartimento de intercambio de calor (46)de la cuba (18).
- 3. Dispositivo de recuperacion de calor segun la reivindicacion 2, en el que las canalizaciones internas (64) de las placas (60) de un grupo de placas dispuestas en un mismo compartimento de intercambio de calor (46)20 estan unidas de manera fluldica en paralelo para su alimentacion en fluido caloportador.
- 4. Dispositivo de recuperacion de calor segun la reivindicacion 2 o 3, en el que las placas (60) de un grupo de placas estan dispuestas paralelamente las unas con las otras, definiendo cada par de placas adyacentes un paso de circulacion de las aguas usadas entre sus caras (62) enfrentadas.25
- 5. Dispositivo de recuperacion de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye al menos un compartimento de decantacion (44) que incluye al menos dos recodos (42) que forman un sifon hacia arriba del compartimento de intercambio de calor (46).30 6. Dispositivo de recuperacion de calor segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en elque la cuba (18) incluye dos paredes laterales (34) sensiblemente planas y paralelas que delimitan entre ellas un volumen interno que se extiende segun una direccion longitudinal (L) entre la entrada y la salida de la cuba, extendiendose la o cada placa transversalmente entre las dos paredes laterales (34).35 7. Sistema termico que incluye una bomba de calor (4) que incluye un compresor (8), un condensador(10), un reductor de presion (12) y un evaporador (14) unidos en serie por un circuito de bomba de calor (16) para la circulacion de un fluido refrigerante, estando por otra parte el evaporador (14) unido a un dispositivo de recuperacion de calor (6) segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores para la transferencia del calor recuperado a partir de las aguas usadas hacia el fluido refrigerante de la bomba de calor (4).40
- 8. Procedimiento de recuperacion de calor a partir de aguas usadas que pone en practica un dispositivode recuperacion de calor de las aguas usadas segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6.
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