CH714689B1 - Impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore. - Google Patents

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.

Description

[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.

[0003] Per avere ottimi rendimenti e ia massima versatilità di impiego è d'abitudine abbinare ad un generatore di calore un accumulatore di calore.

[0004] Esistono diversi tipi di accumulatori di calore.

[0005] Un particolare accumulatore di calore a stratificazione è descritto nei documenti EP0861985 e EP1076219.

[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.

[0007] Ogni portata di acqua che viene immessa nell'accumulatore si posiziona automaticamente all'altezza dove è già presente acqua con la medesima temperatura.

[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.

[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.

[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.

[0011] Ulteriori caratteristiche dell'invenzione sono descritte nelle rivendicazioni dipendenti.

[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: la figura 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; la figura 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; la figura 3 mostra schematicamente un impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore per il riscaldamento, in accordo alla presente invenzione.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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.

[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 alia conduttura 13 della colonna di stratificazione inferiore 12.

[0020] La mandata 28 del generatore di calore 11 è connessa alla conduttura 15, della colonna di stratificazione superiore 14.

[0021] Nel caso della produzione di acqua calda sanitaria all'impianto di figura 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.

[0022] L'acqua calda sanitaria viene prelevata dalle condutture 32 e 33 di uscita dello scambiatore 30.

[0023] Nel caso di un impianto di riscaldamento all'impianto di figura 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.

[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 per via della stratificazione dell'acqua.

[0025] Il funzionamento del trovato appare evidente per il tecnico del ramo da quanto è stato descritto e in particolare è il seguente.

[0026] Per la valvola a tre vie 26 si può ad esempio utilizzare una valvola termostatica tarata ad esempio a 40°C.

[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.

[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.

[0029] In alternativa si può utilizzare una valvola a tre vie comandata da un microprocessore programmato allo scopo.

[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.

[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°.

[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.

[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).

[0034] La temperatura all'ingresso del generatore di calore 11 sarà 23°C e l'uscita sarà 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.

[0036] Il processo proseguirà in questo modo fino al raggiungimento della temperatura di 40°C alla valvola termostatica 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.

[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, per via della stratificazione, l'acqua calda si porterà sempre verso l'alto dell'accumulatore 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.

[0040] In questo modo sarà possibile completare il riscaldamento dell'acqua nella parte bassa dell'accumulatore.

[0041] Il prelievo dalla conduttura 25 permette di diminuire il salto termico facendo salire più velocemente la temperatura di uscita della pompa di calore.

[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.

[0043] L'altezza della posizione della conduttura 25 deve essere scelta in modo che sia superiore alia 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.

[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.

[0045] L'altezza della conduttura 25 è stata scelta in un esempio di realizzazione dell'impianto a 3⁄4 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.

[0046] Le altezze del posizionamento delle condutture sono riferite rispetto alla base dell'accumulatore di calore 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.

Claims (7)

1. 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 prima 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; detto accumulatore di calore (10) comprende una colonna di stratificazione superiore (14) avente una prima connessione con l'esterno mediante detta prima conduttura di immissione (15) posta a circa metà dell'altezza di detto accumulatore di calore (10) ed una colonna di stratificazione inferiore (12) avente una seconda connessione con l'esterno mediante detta seconda conduttura (13) posta a circa metà dell'altezza di detto accumulatore di calore (10); detto primo circuito di ritorno preleva acqua da detto accumulatore di calore (10) tramite detta prima conduttura di prelievo (25) e la invia ad una prima valvola a tre vie (26) connessa in linea, alla connessione di ritorno (27) di detto generatore di calore (11), e la presa intermedia di detta prima valvola a tre vie (26) è connessa a detta seconda conduttura (13); detto accumulatore di calore (10) comprende tre sonde termiche per la misura della temperatura dell'acqua all'interno dello stesso, una superiore (20), una centrale (21) ed una inferiore (22).

2. Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detta prima altezza si trova ad una altezza compresa tra 5/8 e 7/8 della altezza totale di detto accumulatore di calore (10).

3. Impianto secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che detta temperatura prefissata è compresa tra 30° e 50 °C.

4. Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto circuito di mandata invia acqua a detto accumulatore di calore (10) tramite detta prima conduttura di immissione (15).

5. Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto accumulatore di calore (10) comprende una terza conduttura (16) posta alla sommità di detto accumulatore di calore (10), e detto impianto comprende uno scambiatore di calore (30) che riceve acqua da detta terza conduttura (16) e la immette a detta seconda conduttura (13).

6. Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto di comprendere una linea di mandata (35) di acqua calda connessa a detta prima conduttura di immissione (15), che invia acqua ad una seconda valvola a tre vie (36) connessa in linea con una pompa (37) ed avente una presa intermedia connessa a detta seconda conduttura (13); ed una mandata di ritorno (38) connessa a detta seconda conduttura (13).

7. Impianto secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detto generatore di calore (11) è una pompa di calore.