CH714689A2

CH714689A2 - Heat production plant including a heat accumulator.

Info

Publication number: CH714689A2
Application number: CH00208/19A
Authority: CH
Inventors: Paolino Dino; Plebani Massimo; Ghidotti Gianluigi
Original assignee: Quality Life Environmental Tech Sa
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2019-02-19
Publication date: 2019-08-30
Also published as: CH714689B1; IT201800002920A1

Abstract

Impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore comprendente: un accumulatore di calore (10) del tipo stratificato; un generatore di calore (11); un circuito di mandata tra detto generatore di calore (11) e detto accumulatore di calore (10); un primo circuito di ritorno tra detto generatore di calore (11) e detto accumulatore di calore (10); caratterizzato dal fatto che detto primo circuito di ritorno preleva acqua da detto accumulatore di calore (10) tramite una prima conduttura (25) di prelievo posta ad una prima altezza, fino al raggiungimento di una temperatura prefissata e detto circuito di mandata invia acqua a detto accumulatore di calore (10) tramite una conduttura (15) di immissione posta ad una seconda altezza, dove detta prima altezza è superiore a detta seconda altezza; e di comprendere un secondo circuito di ritorno che preleva acqua da detto accumulatore di calore (10) tramite una seconda conduttura (13) di prelievo posta ad una terza altezza, dopo il raggiungimento di detta temperatura prefissata, dove detta prima altezza è superiore a detta terza altezza.Heat production plant including a heat accumulator comprising: a heat accumulator (10) of the stratified type; a heat generator (11); a delivery circuit between said heat generator (11) and said heat accumulator (10); a first return circuit between said heat generator (11) and said heat accumulator (10); characterized in that said first return circuit draws water from said heat accumulator (10) through a first withdrawal pipeline (25) placed at a first height, until a predetermined temperature is reached and said delivery circuit sends water to said heat accumulator (10) through a conduit (15) for placing at a second height, where said first height is greater than said second height; and to comprise a second return circuit which draws water from said heat accumulator (10) through a second withdrawal duct (13) located at a third height, after reaching said predetermined temperature, where said first height is greater than said third height.

Description

Descrizione [0001] La presente invenzione si riferisce ad un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore. [0002] In una abitazione o in una industria è richiesta energia termica per svariati bisogni.Description [0001] The present invention refers to a heat production plant including a heat accumulator. [0002] In a house or in an industry, thermal energy is required for various needs.

[0003] Per avere ottimi rendimenti e la massima versatilità di impiego è d’abitudine abbinare ad un generatore di calore un accumulatore di calore.[0003] For optimum efficiency and maximum versatility of use, it is customary to combine a heat accumulator with a heat generator.

[0004] Esistono diversi tipi di accumulatori di calore.[0004] There are different types of heat accumulators.

[0005] Un particolare accumulatore di calore a stratificazione è descritto nei documenti EP 0 861 985 e EP 1 076 219.[0005] A particular stratified heat accumulator is described in documents EP 0 861 985 and EP 1 076 219.

[0006] Si tratta di un accumulatore che sfrutta la tendenza naturale dell’acqua a stratificare in base alla temperatura. L’acqua fredda ha una densità maggiore di quella calda e quindi tende a depositarsi sul fondo di qualsiasi recipiente, come avviene in tutti gli accumulatori con l’impianto di riscaldamento fermo. In questo caso il dispositivo comprende degli stratificatori formati da appropriati dischi, con canali verticali e canali laterali, disposti a colonna che mantengono una stratificazione ottimale anche con l’impianto in funzione.[0006] This is an accumulator that exploits the natural tendency of water to stratify according to temperature. Cold water has a density greater than hot water and therefore tends to settle on the bottom of any container, as occurs in all accumulators with the heating system stopped. In this case, the device includes stratifiers made up of appropriate discs, with vertical channels and lateral channels, arranged in a column that maintain optimal stratification even with the system running.

[0007] Ogni portata di acqua che viene immessa nell’accumulatore si posiziona automaticamente all’altezza dove è già presente acqua con la medesima temperatura.[0007] Each flow of water that is introduced into the accumulator automatically positions itself at the height where there is already water with the same temperature.

[0008] Scopo della presente invenzione è quello di provvedere ad un impianto di produzione di acqua calda comprensivo di un accumulatore di calore che riscaldi velocemente l’accumulatore di calore.[0008] The object of the present invention is to provide a hot water production system including a heat accumulator which quickly heats the heat accumulator.

[0009] Altro scopo è quello di provvedere ad un impianto di produzione di acqua calda comprensivo di un accumulatore di calore che abbia consumi inferiori a quelli dell’arte nota.[0009] Another purpose is to provide a hot water production system including a heat accumulator that has lower consumption than the known art.

[0010] In accordo con la presente invenzione, tali scopi ed altri ancora vengono raggiunti da un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore comprendente: un accumulatore di calore del tipo stratificato; un generatore di calore; un circuito di mandata tra detto generatore di calore e detto accumulatore di calore; un primo circuito di ritorno tra detto generatore di calore e detto accumulatore di calore; caratterizzato dal fatto che detto primo circuito di ritorno preleva acqua da detto accumulatore di calore tramite una prima conduttura di prelievo posta ad una prima altezza, fino al raggiungimento di una temperatura prefissata e detto circuito di mandata invia acqua a detto accumulatore di calore tramite una conduttura di immissione posta ad una seconda altezza, dove detta prima altezza è superiore a detta seconda altezza; e di comprendere un secondo circuito di ritorno che preleva acqua da detto accumulatore di calore tramite una seconda conduttura di prelievo posta ad una terza altezza, dopo il raggiungimento di detta temperatura prefissata, dove detta prima altezza è superiore a detta terza altezza.[0010] In accordance with the present invention, these aims and others are achieved by a heat production plant comprising a heat accumulator comprising: a stratified type heat accumulator; a heat generator; a delivery circuit between said heat generator and said heat accumulator; a first return circuit between said heat generator and said heat accumulator; characterized in that said first return circuit draws water from said heat accumulator through a first sampling line placed at a first height, until reaching a predetermined temperature and said delivery circuit sends water to said heat accumulator through a pipeline input placed at a second height, where said first height is higher than said second height; and comprising a second return circuit which draws water from said heat accumulator through a second sampling line placed at a third height, after reaching said predetermined temperature, where said first height is higher than said third height.

[0011] Ulteriori caratteristiche dell’invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.[0011] Further characteristics of the invention are described in the dependent claims.

[0012] Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di una sua forma di realizzazione pratica, illustrata a titolo di esempio non limitativo negli uniti disegni, nei quali:[0012] The characteristics and advantages of the present invention will become clear from the following detailed description of a practical embodiment thereof, illustrated by way of non-limiting example in the accompanying drawings, in which:

la fig. 1 mostra schematicamente un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore per la produzione di acqua tecnica, in accordo alla presente invenzione;fig. 1 schematically shows a heat production plant including a heat accumulator for the production of technical water, according to the present invention;

la fig. 2 mostra schematicamente un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore per la produzione di acqua calda sanitaria, in accordo alla presente invenzione;fig. 2 schematically shows a heat production plant including a heat accumulator for the production of domestic hot water, according to the present invention;

la fig. 3 mostra schematicamente un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore per il riscaldamento, in accordo alla presente invenzione.fig. 3 schematically shows a heat production plant including a heat accumulator for heating, according to the present invention.

[0013] Riferendosi alle figure allegate, un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore, in accordo alla presente invenzione, in particolare per la produzione di acqua tecnica comprende un accumulatore di calore 10 del tipo stratificato ed un generatore di calore 11 del tipo a pompa di calore.[0013] Referring to the attached figures, a heat production plant including a heat accumulator, according to the present invention, in particular for the production of technical water comprises a heat accumulator 10 of the stratified type and a heat generator 11 of the heat pump type.

[0014] L’accumulatore di calore 10 comprende al suo interno una colonna di stratificazione inferiore 12 avente una connessione con l’esterno mediante una conduttura 13 posta a circa metà dell’altezza dell’accumulatore 10, ed una colonna di stratificazione superiore 14 avente una connessione con l’esterno mediante una conduttura 15 posta a circa metà dell’altezza dell’accumulatore 10.[0014] The heat accumulator 10 comprises inside a lower stratification column 12 having a connection with the outside by means of a conduit 13 located at about half the height of the accumulator 10, and an upper stratification column 14 having an external connection by means of a conduit 15 located at about half the height of the accumulator 10.

[0015] Normalmente le condutture 13 e 15, a differenze delle allegate figure redatte a scopo esemplificativo, sono poste alla stessa altezza e a circa metà altezza dell’accumulatore 10, e possono anche non essere collegate direttamente alle colonne di stratificazione.[0015] Normally the pipes 13 and 15, unlike the attached figures drawn by way of example, are placed at the same height and at about half the height of the accumulator 10, and may also not be connected directly to the stratification columns.

[0016] L’accumulatore di calore 10 comprende inoltre una conduttura di uscita superiore 16, posta alla sommità dell’accumulatore 10, per il prelievo dell’acqua calda, ed una conduttura di uscita inferiore 17, posta alla base dell’accumulatore 10.[0016] The heat accumulator 10 also includes an upper outlet pipe 16, placed at the top of the accumulator 10, for the withdrawal of hot water, and a lower outlet pipe 17, placed at the base of the accumulator 10.

CH 714 689 A2 [0017] L’accumulatore di calore 10 prevede la presenza di tre sonde termiche per la misura della temperatura dell’acqua all’interno dello stesso, una superiore 20, una centrale 21 ed una inferiore 22.CH 714 689 A2 [0017] The heat accumulator 10 provides for the presence of three thermal probes for measuring the temperature of the water inside it, a top 20, a central 21 and a bottom 22.

[0018] In accordo alla presente invenzione, l’accumulatore 10 comprende una ulteriore connessione con l’esterno mediante una conduttura 25 posta ad una altezza di circa 3/4 dell’intera altezza dell’accumulatore 10.[0018] In accordance with the present invention, the accumulator 10 comprises a further connection with the outside through a conduit 25 placed at a height of about 3/4 of the entire height of the accumulator 10.

[0019] La conduttura 25 è connessa ad una valvola a tre vie 26, connessa, in linea, alla connessione di ritorno 27 del generatore di calore 11, e la presa intermedia è connessa alla conduttura 13 della colonna di stratificazione inferiore 12.[0019] The pipeline 25 is connected to a three-way valve 26, connected, in line, to the return connection 27 of the heat generator 11, and the intermediate outlet is connected to the pipeline 13 of the lower stratification column 12.

[0020] La mandata 28 del generatore di calore 11 è connessa alla conduttura 15, della colonna di stratificazione superiore 14.[0020] The delivery 28 of the heat generator 11 is connected to the pipeline 15 of the upper stratification column 14.

[0021] Nel caso della produzione di acqua calda sanitaria all’impianto di fig. 1 si aggiunge uno scambiatore 30, che preleva acqua tecnica dalla conduttura di uscita superiore 16, posta alla sommità dell’accumulatore 10, aiutato da una pompa 31, e la scarica nell’accumulatore 10 tramite la conduttura 13 della colonna di stratificazione inferiore 12.[0021] In the case of the production of domestic hot water to the plant in fig. 1 an exchanger 30 is added, which draws technical water from the upper outlet pipe 16, placed at the top of the accumulator 10, aided by a pump 31, and discharges it into the accumulator 10 through the pipe 13 of the lower stratification column 12.

[0022] L’acqua calda sanitaria viene prelevata dalle condutture 32 e 33 di uscita dello scambiatore 30.[0022] Domestic hot water is drawn from the outlet pipes 32 and 33 of the exchanger 30.

[0023] Nel caso di un impianto di riscaldamento all’impianto di fig. 1 si aggiunge una mandata 35 di acqua calda connessa alla conduttura 15 della colonna di stratificazione superiore 14, comprensiva di una valvola a tre vie 36 in linea con una pompa 37 e con la presa intermedia connessa alla conduttura 13; ed una mandata di ritorno 38 connessa alla conduttura 13 della colonna di stratificazione inferiore 12.[0023] In the case of a heating system to the system in fig. 1 there is added a delivery 35 of hot water connected to the pipeline 15 of the upper stratification column 14, including a three-way valve 36 in line with a pump 37 and with the intermediate outlet connected to the pipeline 13; and a return flow 38 connected to the conduit 13 of the lower stratification column 12.

[0024] In un accumulatore dell’arte nota, in assenza della ulteriore connessione con l’esterno della conduttura 25, il prelievo dell’acqua dall’accumulatore 10 per il generatore 11 avviene sempre dalla conduttura 13, a temperatura più bassa dell’acqua prelevata dalla conduttura 25 pervia della stratificazione dell’acqua.[0024] In an accumulator of the prior art, in the absence of the further connection with the outside of the pipeline 25, the withdrawal of the water from the accumulator 10 for the generator 11 always takes place from the pipeline 13, at a lower temperature than the water taken from the pipeline 25 due to the stratification of the water.

[0025] Il funzionamento del trovato appare evidente per il tecnico del ramo da quanto è stato descritto e in particolare è il seguente.[0025] The operation of the invention is evident to those skilled in the art from what has been described and in particular it is the following.

[0026] Per la valvola a tre vie 26 si può ad esempio utilizzare una valvola termostatica tarata ad esempio a 40 °C.For the three-way valve 26, for example, a thermostatic valve calibrated for example at 40 ° C can be used.

[0027] In alternativa alla valvola a tre vie 26, si possono utilizzare altri mezzi che permettono di prelevare acqua dalla conduttura 25, fino al raggiungimento di una temperatura prefissata e dalla conduttura 13 dopo il raggiungimento della temperatura prefissata, come ad esempio regolatori termostatici.As an alternative to the three-way valve 26, other means can be used which allow water to be withdrawn from the pipeline 25, until a predetermined temperature is reached and from the pipeline 13 after the predetermined temperature has been reached, such as for example thermostatic regulators.

[0028] Al ritorno 27 del generatore di calore 11 si presenta l’acqua proveniente dalla conduttura 25 fintanto che questa acqua raggiunge i 40 °C dopo di che l’acqua viene fatta provenire dalla conduttura 13 della colonna di stratificazione inferiore 12.[0028] On return 27 of the heat generator 11, the water coming from the pipeline 25 is presented as long as this water reaches 40 ° C after which the water is brought from the pipeline 13 of the lower stratification column 12.

[0029] In alternativa si può utilizzare una valvola a tre vie comandata da un microprocessore programmato allo scopo.Alternatively, a three-way valve controlled by a microprocessor programmed for the purpose can be used.

[0030] Il valore della temperatura di taratura della valvola 26 può essere compreso tra 30° e 50 °C, e nel caso dell’uso di un microprocessore la temperatura di taratura può variare al variare delle condizioni segnalate dai sensori di temperatura presenti nell’impianto.[0030] The value of the calibration temperature of the valve 26 can be between 30 ° and 50 ° C, and in the case of the use of a microprocessor, the calibration temperature can vary according to the conditions indicated by the temperature sensors present in the facility.

[0031] Supponiamo ora che l’acqua dell’intero accumulatore sia freddo e i sensori 20-22 indichino una temperatura di 20 °C, e si vuole riscaldare l’acqua, per portare il sensore 20 a 50°.[0031] Suppose now that the water of the entire accumulator is cold and the sensors 20-22 indicate a temperature of 20 ° C, and you want to heat the water, to bring the sensor 20 to 50 °.

[0032] Il generatore di calore 11 riceve acqua dalla conduttura 25 alla temperatura di 20 °C, e nel caso di una pompa di calore l’acqua alla sua uscita 28 e all’ingresso 15 della colonna di stratificazione superiore 14 sarà 26 °C, quindi il sensore 20, per via della stratificazione, indicherà 26 °C, e il sensore 21 indicherà ancora 20 °C.[0032] The heat generator 11 receives water from the pipeline 25 at a temperature of 20 ° C, and in the case of a heat pump the water at its outlet 28 and at the inlet 15 of the upper stratification column 14 will be 26 ° C , therefore the sensor 20, due to the stratification, will indicate 26 ° C, and the sensor 21 will still indicate 20 ° C.

[0033] Successivamente l’acqua prelevata dalla conduttura 25 per il generatore di calore sarà verosimilmente a 23 °C, o più, quindi acqua più calda dell’acqua presente alla conduttura 13 (che sarà ancora 20 °C).[0033] Subsequently, the water withdrawn from the pipeline 25 for the heat generator will probably be at 23 ° C, or more, therefore water warmer than the water present in the pipeline 13 (which will still be 20 ° C).

[0034] La temperatura all’ingresso del generatore di calore 11 sarà 23 °C e l’uscita sarà 29 °C.[0034] The temperature at the inlet of the heat generator 11 will be 23 ° C and the outlet will be 29 ° C.

[0035] Quindi, il sensore 20 sarà a 29 °C, la temperatura di ingresso della pompa di calore 11 sarà verosimilmente 24,5 °C (e non ancora 20 se prelevata dalla conduttura 13) e la temperatura di uscita dalla pompa di calore 11 e di ingresso alla conduttura 15 sarà 30,5 °C.[0035] Therefore, the sensor 20 will be at 29 ° C, the inlet temperature of the heat pump 11 will probably be 24.5 ° C (and not yet 20 if taken from the pipe 13) and the outlet temperature from the heat pump 11 and inlet to conduit 15 will be 30.5 ° C.

[0036] Il processo proseguirà in questo modo fino al raggiungimento della temperatura di 40 °C alla valvola termostatica 26.[0036] The process will continue in this way until the temperature of 40 ° C is reached at the thermostatic valve 26.

[0037] Il funzionamento sarà equivalente a quanto sopra descritto anche nel caso di produzione di acqua calda sanitaria e nel caso di impianto di riscaldamento.[0037] The operation will be equivalent to what described above also in the case of production of domestic hot water and in the case of a heating system.

[0038] Il prelievo dell’acqua dalla conduttura 25, per il generatore di calore sarà sempre ad una temperatura superiore della temperatura dell’acqua alla altezza della conduttura 13, perché, pervia della stratificazione, l’acqua calda si porterà sempre verso l’alto dell’accumulatore 10.[0038] The withdrawal of the water from the pipeline 25 for the heat generator will always be at a temperature higher than the water temperature at the height of the pipeline 13, because, due to the stratification, the hot water will always go towards the top of the accumulator 10.

[0039] Al raggiungimento della temperatura di 40 °C alla valvola termostatica 26, il prelievo dell’acqua avverrà dalla conduttura 13 per poter lavorare con la pompa di calore con una efficienza maggiore.[0039] Upon reaching the temperature of 40 ° C at the thermostatic valve 26, the water will be withdrawn from the pipeline 13 in order to work with the heat pump with greater efficiency.

[0040] In questo modo sarà possibile completare il riscaldamento dell’acqua nella parte bassa dell’accumulatore.[0040] In this way it will be possible to complete the heating of the water in the lower part of the accumulator.

CH 714 689 A2 [0041] Il prelievo dalla conduttura 25 permette di diminuire il salto termico facendo salire più velocemente la temperatura di uscita della pompa di calore.CH 714 689 A2 [0041] Withdrawal from the pipeline 25 allows to decrease the temperature difference by making the heat pump outlet temperature rise faster.

[0042] Il tempo di funzionamento della pompa di calore 11 rispetto alle tecnologie tradizionali si dimezza, con un risparmio energetico notevole, e diminuisce il ciclo di sbrinamento.[0042] The operating time of the heat pump 11 with respect to traditional technologies is halved, with considerable energy savings, and the defrosting cycle decreases.

[0043] L’altezza della posizione della conduttura 25 deve essere scelta in modo che sia superiore alla altezza della conduttura 13 per accedere all’acqua ad una temperatura più alta della temperatura presente alla conduttura 13. Nello stesso tempo non deve essere posta troppo in alto per evitare che venga prelevata acqua troppo calda e non si possa riscaldare correttamente l’accumulatore.[0043] The height of the position of the pipeline 25 must be chosen so that it is higher than the height of the pipeline 13 to access the water at a temperature higher than the temperature present at the pipeline 13. At the same time it must not be placed too far high to prevent too hot water from being drawn and the accumulator cannot be heated correctly.

[0044] Per comodità di realizzazione dell’impianto si può pensare ad una conduttura esterna 25 all’altezza migliore per l’impianto ma si può porre un tubo all’interno dell’accumulatore 10 per posizionare la presa di acqua alla altezza più appropriata.[0044] For the convenience of building the system, you can think of an external pipe 25 at the best height for the system, but you can place a tube inside the accumulator 10 to position the water intake at the most appropriate height.

[0045] L’altezza della conduttura 25 è stata scelta in un esempio di realizzazione dell’impianto a 3A della altezza totale dell’accumulatore 25, ma l’altezza potrebbe essere compresa, in base alle esigenze di impianto, tra 5/8 e i 7/8 della altezza totale dell’accumulatore 10 e comunque ad una altezza superiore a quella della conduttura 13.[0045] The height of the conduit 25 was chosen in an example of construction of the 3A system of the total height of the accumulator 25, but the height could be between 5/8 and 7/8 of the total height of the accumulator 10 and in any case at a height greater than that of the conduit 13.

[0046] Le altezze del posizionamento delle condutture sono riferite rispetto alla base dell’accumulatore di calore 10.[0046] The heights of the positioning of the pipes refer to the base of the heat accumulator 10.

[0047] Il sensore 21 gestisce la temperatura nella zona centrale ed è legato a quella richiesta dal riscaldamento in climatica. Il sensore 22 rileva la temperatura nella parte bassa dell’accumulatore, I sensori sono utilizzati per tenere sotto controllo il funzionamento del sistema.[0047] The sensor 21 manages the temperature in the central zone and is linked to that required by heating in climate. Sensor 22 detects the temperature in the lower part of the accumulator, the sensors are used to monitor the operation of the system.

Claims

claims

1. Heat production plant including a heat accumulator comprising: a heat accumulator (10) of the stratified type;

a heat generator (11);

a delivery circuit between said heat generator (11) and said heat accumulator (10); a first return circuit between said heat generator (11) and said heat accumulator (10); characterized in that said first return circuit draws water from said heat accumulator (10) through a first sampling pipe (25) placed at a first height, until reaching a predetermined temperature and said delivery circuit sends water to said heat accumulator (10) by means of an inlet pipe (15) placed at a second height, where said first height is higher than said second height; and comprising a second return circuit which draws water from said heat accumulator (10) through a second sampling pipe (13) placed at a third height, after reaching said predetermined temperature, where said first height is higher than said third height.

2. Plant according to claim 1 characterized in that it comprises means for withdrawing water from said first pipeline (25) until reaching a predetermined temperature and from said second pipeline (13) after reaching said predetermined temperature.

System according to one of the preceding claims, characterized in that said first height is located between 5/8 and 7/8 of the total height of said heat accumulator (10).

4. Plant according to one of the preceding claims, characterized in that said predetermined temperature is comprised between 30 ° and 50 ° C.

Plant according to one of the preceding claims, characterized in that said heat accumulator (10) comprises an upper stratification column (14) having a first connection with the outside by means of a first conduit (15) located at about half of the the height of said heat accumulator (10) and a lower stratification column (12) having a second connection with the outside by means of a second conduit (13) placed at about half the height of said heat accumulator (10).

6. Plant according to claim 5 characterized in that said return circuit draws water from said heat accumulator (10) from said sampling pipe (25) and sends it to a first three-way valve (26) connected in line , to the return connection (27) of said heat generator (11), and the intermediate outlet of said first three-way valve (26) is connected to said second conduit (13).

System according to claim 5 characterized in that said delivery circuit sends water to said heat accumulator (10) to said first conduit (15).

8. Plant according to claim 5 characterized in that said heat accumulator (10) comprises a third conduit (16) placed at the top of said heat accumulator (10), and said plant comprises a heat exchanger (30) which it receives water from said third pipeline (16) and feeds it to said second pipeline (13).

CH 714 689 A2

System according to claim 5 characterized in that it comprises a hot water delivery line (35) connected to said first pipeline (15), which sends water to a second three-way valve (36) connected in line with a pump (37) and having an intermediate outlet connected to said second conduit (13); and a return flow (38) connected to said second conduit (13).

10. Plant according to claim 1 characterized in that said heat generator (11) is a heat pump.