IT201600068611A1 - Dispositivo per lo smaltimento dell’acqua di condensa in apparati di condizionamento - Google Patents
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Description
DISPOSITIVO PER LO SMALTIMENTO DELL’ACQUA DI CONDENSA IN APPARATI DI CONDIZIONAMENTO
Descrizione
Campo di applicazione
La presente invenzione trova applicazione nel settore dei dispositivi di condizionamento di locali, sia per uso civile che all’interno di locali commerciali ed ha particolarmente per oggetto un dispositivo per lo smaltimento dell’acqua di condensa prodotta da un apparato di condizionamento dell’aria installato in un locale. L’invenzione ha anche per oggetto un apparato di condizionamento dell’aria provvisto del suddetto dispositivo di smaltimento.
Stato della tecnica
Come è noto, uno dei principali problemi che si riscontra nell’installazione di apparati di condizionamento dell’aria quali pompe di calore e condizionatori, sia del tipo provvisto di sola unità interna (cosiddetto split) oppure anche dell’unità esterna comprendente il compressore, è rappresentato dalla necessità di smaltire l’acqua di condensa che si produce durante la fase di raffrescamento o riscaldamento dell’aria. Pertanto, al momento dell’installazione dell’apparato occorre prevedere un punto di raccolta dell'acqua di condensa.
Spesso capita che quando i punti di installazione dello split all'interno del locale oppure dell’unità esterna non sono posti vicino ad un canale di scolo delle acque piovane o vicino altri sistemi di smaltimento dell'acqua, le acque di condensa sono convogliate in appositi contenitori.
Tuttavia, tali contenitori, oltre ad essere solitamente ingombranti e di scarso impatto estetico, necessitano di un continuo monitoraggio per essere svuotati manualmente prima del loro completo riempimento al fine di evitare allagamenti o dannosi percolamenti nelle murature dell'edificio.
CN105020966 descrive un dispositivo di dissipazione dell’acqua di condensa prodotta da un apparato di condizionamento sprovvisto di unità esterna ed alloggiato all’interno dell’apparato stesso per nebulizzare l’acqua di condensa mediante tecnologia ad ultrasuoni.
Tale soluzione non è pertanto adatta ad essere implementata nei comuni apparati di condizionamento, quali le pompe di calore o similari.
CN2460911 descrive un sistema di smaltimento dell’acqua di condensa che prevede la raccolta dell’acqua di condensa per spruzzarla direttamente sull’apparato di condizionamento per migliorarne il rendimento oppure per semplice smaltimento della stessa acqua.
Il sistema prevede innanzitutto due dispositivi distinti da utilizzarsi rispettivamente quando l’apparecchio di condizionamento opera come raffrescatore e in modalità di riscaldamento, con il primo dispositivo avente un complesso sistema di nebulizzazione ed in cui inoltre non è previsto un controllo dei mezzi di pompaggio per azionare i dispositivi al raggiungimento di un determinato livello.
Il sistema si presenta così ingombrante, complesso e costoso e difficilmente integrabile in sistemi già installati.
CN2667391 in descrive un ulteriore dispositivo di smaltimento dell’acqua di condensa in cui la nebulizzazione dell’acqua di condensa al fine di evitarne l’accumulo è eseguita direttamente in fase di scarico, senza che vi sia una raccolta della stessa.
Presentazione dell’invenzione
Scopo della presente invenzione è quello di superare gli inconvenienti sopra indicati, realizzando un dispositivo per lo smaltimento dell’acqua di condensa in apparati di condizionamento che sia particolarmente efficace ed economico.
Uno scopo particolare è quello di realizzare un dispositivo per lo smaltimento dell’acqua di condensa in apparati di condizionamento che permetta di raccogliere e smaltire l’acqua di condensa in maniera semplice ed efficace, controllando la fase di smaltimento in modo da intervenire solo in presenza di una quantità predefinita di liquido, così da rendere il dispositivo economico da un punto di vista del consumo energetico.
Ancora altro scopo è quello di realizzare un dispositivo per lo smaltimento dell’acqua di condensa in apparati di condizionamento che sia particolarmente compatto e di semplice costruzione.
Tali scopi, nonché altri che risulteranno più chiari in seguito, sono raggiunti da un dispositivo per lo smaltimento dell’acqua di condensa in apparati di condizionamento in accordo alla rivendicazione 1, alla quale si rimanda per sinteticità di esposizione. Il dispositivo così configurato entrerà in funzione soltanto al raggiungimento del livello massimo, così da non richiedere il continuo funzionamento dei mezzi di pompaggio.
Si precisa che nel presente testo il termine “condizionamento” include un qualsiasi trattamento dell’aria atto a modificarne la temperatura e/o il contenuto di umidità, quali raffrescamento, riscaldamento, deumidificazione.
Vantaggiosamente, i mezzi di pompaggio potranno essere alloggiati in un vano di alloggiamento disposto superiormente al contenitore e fissato allo stesso mediante mezzi di fissaggio amovibile ed in cui è inoltre alloggiata l’elettronica di controllo di detti mezzi sensori.
Il dispositivo risulterà così particolarmente compatto ed atto ad essere installato con facilità nei pressi dell’uscita del condotto di smaltimento dell’apparato di condizionamento.
Opportunamente, i mezzi sensori potranno essere configurati per rilevare un livello di troppo pieno dell’acqua di condensa in detto contenitore avente valore superiore a detto livello massimo.
Inoltre, i mezzi sensori saranno configurati per rilevare un livello minimo di acqua di condensa in detto contenitore e l’elettronica di controllo sarà configurata per disattivare detti mezzi di pompaggio al rilevamento di detto livello minimo e di detto livello di troppo pieno, così da evitare il funzionamento dei mezzi di pompaggio in una condizione di lavoro non efficace agli scopi.
Ulteriormente, il contenitore potrà comprende un foro di spurgo posto in corrispondenza di detto livello di troppo pieno, evitando che l’acqua di condensa possa raggiungere le componenti elettroniche.
Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione è previsto un apparato per il condizionamento di ambienti in accordo alla rivendicazione 9.
In una particolare configurazione l’apparato comprende un’unità operativa esterna atta ad essere installata all’esterno del locale da condizionare ed avente una ventola per la dissipazione del calore prodotto da detta unità operativa interna, ed in cui i mezzi di nebulizzazione di detto dispositivo di smaltimento comprendono un condotto di emissione di un getto d’acqua nebulizzato avente un’uscita affacciata a detta ventola, al fine di permettere la dispersione del getto nebulizzato nell’ambiente con effetto di raffrescamento dello stesso.
Forme vantaggiose di realizzazione dell’invenzione sono ottenute in accordo alle rivendicazioni dipendenti.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma preferita ma non limitativa di realizzazione di un dispositivo e di un apparato secondo l’invenzione, illustrati a titolo di esempio non limitativo con l’aiuto delle unite tavole di disegno in cui:
la FIG. 1 è una vista prospettica di un dispositivo secondo l’invenzione;
la FIG. 2 è una vista laterale del dispositivo di Fig. 1 parzialmente sezionata per consentire la visione al suo interno;
la FIG. 3 è una vista frontale del dispositivo di Fig. 1 parzialmente sezionata per consentire la visione al suo interno;
la FIG. 4 è uno schema di funzionamento del dispositivo;
la FIG. 5 è uno schema a blocchi dell’elettronica di controllo;
la FIG. 6 è una vista frontale di un apparato di condizionamento provvisto del dispositivo secondo l’invenzione;
la FIG. 7 è una vista laterale dell’apparato di Fig. 6;
la FIG. 8 è una vista ingrandita di un dettaglio della Fig. 6.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito
In Fig. 1 è illustrata una configurazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo per lo smaltimento di acqua di condensa, indicato globalmente con 1, applicabile ad un apparato di condizionamento.
Il dispositivo 1 si compone esternamente di un corpo scatolare 2 o “case” avente un condotto di raccordo 3 al circuito di espulsione dell’acqua di condensa prodotta da un apparato di condizionamento, che sarà raccolto in un contenitore interno 4, ed un condotto 5 per lo smaltimento dell’acqua di condensa raccolta nel contenitore 4. Come si osserva dalle Figg. 2 e 3 il corpo scatolare 2 è suddiviso in due porzioni reciprocamente sovrapposte e collegate tra loro in maniera amovibile, ad esempio mediante blocchi laterali a cerniera 6.
La porzione inferiore 2’ racchiude il contenitore 4 per la raccolta dell’acqua di condensa e sarà collegabile al circuito di espulsione dell’acqua di condensa dell’apparato tramite il condotto di raccordo 3.
Il contenitore 4 avrà preferibilmente un volume compreso tra 100ml e 1000ml, ancor più preferibilmente prossimo a 300 ml.
All’interno del contenitore 4 sono anche alloggiati mezzi sensori 7 atti a rilevare un livello massimo S2 per l’acqua di condensa ed operativamente collegati a mezzi di pompaggio 8 attivabili al raggiungimento di tale livello massimo S2.
Nella configurazione illustrata i mezzi di pompaggio 8 comprendono una pompa di sollevamento alloggiata in un vano 9 predisposto nella porzione superiore 2’’ del case 2 ed avente un condotto di prelievo 10 dell’acqua di condensa che pesca nel contenitore inferiore 4 ed un condotto di mandata 11 raccordato al condotto di smaltimento 5. Secondo una configurazione preferita ma non limitativa la pompa di sollevamento sarà atta ad operare ad una pressione compresa tra 2bar e 100 bar, preferibilmente tra 10bar e 30bar ed ancor più preferibilmente prossima a 20 bar.
Il condotto di smaltimento 5 sarà opportunamente provvisto di mezzi di nebulizzazione 12 dell’acqua di condensa prelevata ed espulsa dal condotto di smaltimento 5 e che comprenderanno uno o più ugelli di nebulizzazione, non illustrati, il cui numero dipenderà dalle portate di acqua da smaltire.
I mezzi sensori 7 saranno collegati ad un circuito elettronico di controllo 13 alloggiato anch’esso all’interno del vano superiore 9.
Per tale motivo il vano superiore 9 dovrà garantire opportuna resistenza alle infiltrazioni di acqua e dovrà essere almeno di grado IP65.
I mezzi sensori 7 potranno essere sia di tipo meccanico, ad esempio a galleggiante, o preferibilmente di tipo elettronico, con un rilevatore del livello di liquido.
Inoltre i mezzi sensori 7 potranno rilevare, oltre il livello massimo S2 al raggiungimento del quale attiveranno i mezzi di pompaggio 8, anche un livello di troppo pieno S3 dell’acqua di condensa all’interno contenitore 4 avente valore superiore al livello massimo S2 e/o un livello minimo di acqua di condensa S1 di valore inferiore a quello massimo.
Il circuito elettronico di controllo 13 sarà configurato per disattivare i mezzi di pompaggio 8 al rilevamento sia del livello minimo S1 che del livello di troppo pieno S3.
In una forma preferita ma non esclusiva di realizzazione, i mezzi sensori 7 saranno di tipo elettronico alimentato a 3.3 - 5,3V, con un’uscita analogica a 2 contatti di alimentazione e un contatto di I/O.
In particolare il contatto di Input sarà alimentato a 3,3 - 5,3V e 1,5 - 5mA in assenza di acqua e 13,7 - 30mA in condizione di troppo pieno. Il contatto di Output sarà alimentato a 0 - 2,4V/ 0 - 2,6V.
All'interno di tali range di output in tensione si individuano tre differenti soglie corrispondenti ai suddetti tre livelli di liquido S1, S2, S3 all’interno del contenitore 4. Come schematizzato in Fig. 5, il circuito elettronico di controllo 13 comprenderà un microcontrollore 14 avente il compito di rilevare continuamente il segnale di tensione in uscita dai mezzi sensori 7 e convertirlo in segnale digitale attraverso un trasformatore AC/DC 15.
Il microcontrollore 14 analizzerà tale segnale ed invierà un segnale logico di controllo ad un ulteriore circuito elettronico di controllo 16, ad esempio del tipo relè, pilotabile direttamente dal microcontrollore 14 per l'attivazione e lo spegnimento della pompa 8 e per la segnalazione del sovrappieno, in funzione del livello S1, S2, S3 raggiunto dal liquido, secondo lo schema di funzionamento riportato in Fig. 6.
Più precisamente l’elettronica di controllo 13 attiverà i mezzi di pompaggio 8 al raggiungimento del livello massimo S2, mentre provvederà allo spegnimento quando il livello raggiunge i valori minimo S1 o di troppo pieno S3.
In quest’ultimo caso potrà anche attivare dei mezzi di segnalazione 17 di tipo visivo o audio per avvisare della necessità di intervento.
La condizione di sovrappieno rilevata dai mezzi sensori 7 attraverso l’elettronica di controllo 13 disabiliterà l'alimentazione dell'intero dispositivo 1 tranne quella della stessa elettronica di controllo 13, che attiverà per un predefinito tempo i mezzi di segnalazione 17, ad esempio un cicalino, al fine di segnalare all'utente un malfunzionamento.
Al fine di evitare un eccessivo riempimento del contenitore 4, quest’ultimo potrà comprende un foro di spurgo, non illustrato, posto in corrispondenza del livello di troppo pieno S3. In tale condizione l'apparato di condizionamento continuerebbe a funzionare ed il liquido tracimerebbe dal foro di spurgo.
Tale foro sarà cablato con un tubo a gomito per evitare l'infiltrazione d'acqua all'interno del contenitore di raccolta 4 dell’acqua di condensa, anche nel caso di pioggia o condizioni simili.
I mezzi di nebulizzazione 12 comprenderanno un collettore collegato all’uscita del condotto di smaltimento 5 e provvisto di uno o più ugelli di nebulizzazione, il cui diametro sarà scelto in funzione dei volumi di liquido da smaltire e della potenza della pompa 8.
In maniera preferita gli ugelli di nebulizzazione potranno avere diametro compreso tra 20 µm e 350µm, ancor più preferibilmente prossimo a 100 µm.
Nelle Figg. dalla 6 alla 8 è illustrata una particolare applicazione del dispositivo 1 associato ad un apparato per il condizionamento di ambienti, indicato globalmente con 18, comprendente un’unità operativa interna 19, ad esempio uno split, atta ad essere installata nel locale da condizionare ed avente un circuito 20 per l’espulsione dell’acqua di condensa prodotta durante il condizionamento.
L’apparato 18 comprende anche un’unità esterna 21 alloggiante il compressore e provvisto di una ventola 22 per la dissipazione del calore prodotto dall’apparato 18 durante l’utilizzo.
Il dispositivo 1 potrà essere fissato direttamente all’unità esterna o immediatamente in prossimità dello stesso e sarà collegato al circuito di espulsione 20 tramite il condotto di raccordo 3.
I mezzi di nebulizzazione 12 del dispositivo di smaltimento 1 comprenderanno anche un condotto di emissione 23 del getto d’acqua nebulizzato che sarà provvisto del collettore con gli ugelli e la cui uscita sarà affacciata alla ventola 22, in modo da dissipare il getto per effetto della ventola stessa.
Il dispositivo 1 secondo l’invenzione potrà essere vantaggiosamente applicato a tutti gli apparati di condizionamento, in particolare per uso domestico, quali le pompe di calore con potenza sino a 7,5 kW (24.000 btu).
In particolare, a seconda della potenza della pompa di calore e della capacità di condensare l'acqua in condizioni di deumidificazione, ossia la condizione di massima produzione di acqua di condensa, potranno essere impiegati da 1 a 4 ugelli nebulizzatori.
In un particolare esempio di realizzazione è stata usata una pompa di circa 20 bar del tipo a vibrazione, economica, compatta e silenziosa, e ugelli con foro da circa 100 µm. L’utilizzo di ugelli da 100 µm è risultato essere un buon compromesso tra dimensioni delle particelle acqua e capacità di smaltimento. Infatti più piccolo e il foro dell'ugello minore sarà il diametro della particella acquosa, che sarà più facilmente aerotrasportabile e vaporizzabile, e minore sarà la capacità di acqua da smaltire. In maniera sperimentale si è osservato che con tale configurazione è possibile avere le seguenti portate di liquido smaltito:
- con 1 ugello: 24,2 ml/min di liquido smaltito;
- con 2 ugelli: 42,0 ml/min di liquido smaltito;
- con 3 ugelli: 60,0 ml/min di liquido smaltito;
- con 4 ugelli: 80,0 ml/min di liquido smaltito.
Dalla consultazione delle schede tecniche di diverse tipologie di pompe di calore e di diversa potenza è emerso che la capacità di condensazione in modalità deumidificazione mediamente è:
- circa 900 ml/h (ossia 15 ml/min) per una pompa di calore di 2,6 kW (9.000 btu); - circa 1500 ml/h (ossia 25 ml/min) per una pompa di calore di 3,5 kW (12.000 btu) - circa 2500 ml/h (ossia 41,6 ml/min) per una pompa di calore di 5,3 kW (18.000 btu) - circa 3500 ml/h (ossia 58,3 ml/min) per una pompa di calore di 7,0 kW (24.000 btu). Da questi calcoli e prove sperimentali risulta quindi che il numero di ugelli necessari per smaltire l'acqua condensata proveniente da una pompa di calore sono:
- n. 1 ugello per una pompa di calore di 2,6 kW (9.000 btu);
- n. 2 ugelli per una pompa di calore di 3,5 kW (12.000 btu)
- n. 3 ugelli per una pompa di calore di 5,3 kW (18.000 btu)
- n. 4 ugelli per una pompa di calore di 7,0 kW (24.000 btu)
Con questo dimensionamento si ha che la pompa a vibrazione riesce a fare cicli di accensione e spegnimento.
Da quanto descritto appare evidente che il dispositivo secondo l’invenzione raggiunge gli scopi prefissati.
Il dispositivo e l’apparato sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela della presente invenzione.
Anche se il dispositivo e l’apparato sono stati descritti con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza dell’invenzione e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.
Claims (10)
- Rivendicazioni 1. Un dispositivo per lo smaltimento di acqua di condensa applicabile ad un apparato di condizionamento, comprendente: - un contenitore (4) per la raccolta dell’acqua di condensa prodotta da un apparato di condizionamento (18) avente un circuito di espulsione (20) dell’acqua di condensa; - mezzi (3) per il collegamento fluidico di detto contenitore (4) al circuito di espulsione (20); - mezzi (5) per lo smaltimento dell’acqua di condensa raccolta in detto contenitore (4); caratterizzato dal fatto che detti mezzi di smaltimento (5) comprendono mezzi sensori (7) alloggiati in detto contenitore (4) ed atti a rilevare un livello massimo (S2) per l’acqua di condensa e mezzi di pompaggio (8) attivabili al raggiungimento di detto livello massimo (S2) ed aventi un condotto di prelievo (10) dell’acqua di condensa raccolta in detto contenitore (4) ed un condotto di mandata (11) provvisto di mezzi di nebulizzazione (12) dell’acqua di condensa prelevata.
- 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di pompaggio (8) sono alloggiati in un vano di alloggiamento (9) disposto superiormente a detto contenitore (4) e fissato allo stesso mediante mezzi di fissaggio amovibile (6) ed in cui è inoltre alloggiata l’elettronica di controllo (13) di detti mezzi sensori (7).
- 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di pompaggio (8) comprendono una pompa di sollevamento atta ad operare ad una pressione compresa tra 2bar e 100 bar, preferibilmente tra 10bar e 30bar ed ancor più preferibilmente prossima a 20 bar.
- 4. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori (7) sono configurati per rilevare un livello di troppo pieno (S3) dell’acqua di condensa raccolta in detto contenitore (4) avente valore superiore a detto livello massimo (S2).
- 5. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori (7) sono configurati per rilevare un livello minimo (S1) dell’acqua di condensa raccolta in detto contenitore (4).
- 6. Dispositivo secondo le rivendicazioni 4 e 5, caratterizzato dal fatto che detta elettronica di controllo (13) è configurata per disattivare detti mezzi di pompaggio (8) al rilevamento di detto livello minimo (S1) e/o di detto livello di troppo pieno (S3).
- 7. Dispositivo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto contenitore (4) comprende un foro di spurgo posto in corrispondenza di detto livello di troppo pieno (S3).
- 8. Dispositivo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di nebulizzazione (12) comprendono uno o più ugelli di nebulizzazione.
- 9. Un apparato per il condizionamento di ambienti, comprendente un’unità operativa interna (19) atta ad essere installata in un locale per il raffrescamento e/o riscaldamento e/o deumidificazione del locale stesso, detta unità operativa interna (19) essendo provvista di un circuito (20) per l’espulsione dell’acqua di condensa prodotta durante il condizionamento, caratterizzato dal fatto di comprendere un dispositivo (1) per lo smaltimento dell’acqua di condensa comprendente un contenitore (4) per la raccolta dell’acqua di condensa, mezzi per il collegamento fluidico (3) di detto contenitore (4) con detto circuito di espulsione (20) e mezzi per lo smaltimento (5) dell’acqua di condensa raccolta in detto contenitore (4), in cui detti mezzi di smaltimento comprendono mezzi sensori (7) alloggiati in detto contenitore (4) ed atti a rilevare un livello massimo (S2) per l’acqua di condensa e mezzi di pompaggio (8) attivabili al raggiungimento di detto livello massimo (S2) ed aventi un condotto di prelievo (10) dell’acqua di condensa in detto contenitore (4) ed un condotto di mandata (11) provvisto di mezzi di nebulizzazione (12) dell’acqua di condensa prelevata.
- 10. Apparato secondo la rivendicazione 9, comprendente inoltre un’unità operativa esterna (21) atta ad essere installata all’esterno del locale da condizionare ed avente una ventola (22) per la dissipazione del calore prodotto da detta unità operativa interna (19), caratterizzato dal fatto che detti mezzi di nebulizzazione (12) di detto dispositivo di smaltimento (1) comprendono un condotto di emissione (23) di un getto d’acqua nebulizzato avente un’uscita affacciata a detta ventola (22).
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