IT201600125754A1

IT201600125754A1 - SELF-MANUFACTURING RADIANT SYSTEM OF ELECTRIC ENERGY

Info

Publication number: IT201600125754A1
Application number: IT102016000125754A
Authority: IT
Inventors: Paolo Luigi Campolmi; Sergio Sperani
Original assignee: Impresind S R L
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2016-12-13
Publication date: 2018-06-13
Also published as: WO2018109789A3; WO2018109789A2

Description

PIPPARELLI & PARTNERS Via Quadronno, 6 – 20122 MILANO PIPPARELLI & PARTNERS Via Quadronno, 6 - 20122 MILAN

La presente invenzione si riferisce ai dispositivi noti come tubi radianti o nastri radianti e, più precisamente, riguarda detti dispositivi in quanto adattati per produrre anche energia elettrica. D’ora in avanti, nel seguito della presente descrizione, tali dispositivi saranno indicati anche come impianti radianti. The present invention relates to known devices such as radiant tubes or radiant tapes and, more precisely, relates to said devices as they are also adapted to produce electrical energy. From now on, in the remainder of this description, these devices will also be referred to as radiant systems.

Un impianto radiante è il sistema più moderno per riscaldare i grandi locali industriali e commerciali. Il suddetto impianto comprende un tubo entro il quale circola un fluido ad altissima temperatura, prodotto dalla combustione di una miscela di aria e gas. A radiant system is the most modern system for heating large industrial and commercial premises. The aforementioned system comprises a tube within which a very high temperature fluid, produced by the combustion of a mixture of air and gas, circulates.

I tubi radianti trasmettono il calore per irraggiamento, mediante onde elettromagnetiche di lunghezza compresa nel campo dell'infrarosso invisibile. La propagazione delle onde elettromagnetiche che trasportano energia termica e che danno origine alla trasmissione di calore per irraggiamento avviene in linea retta alla velocità della luce. I tubi radianti riscaldano direttamente le persone e gli oggetti e offrono quindi un comfort termico immediato, senza movimentazione di aria. Il riscaldamento per irraggiamento, infatti, non produce aria calda ma riscalda le superfici circostanti direttamente, proprio come il sole trasmette la propria energia alla terra. L'impiego di tubi radianti consente quindi di riscaldare anche solo aree limitate riducendo così al minimo il consumo di combustibile. I sistemi di riscaldamento ad impianti radianti comprendono normalmente una pluralità di tubi radianti, ciascuno funzionante in modo autonomo e indipendente per cui è possibile gestire in modo differenziato e personalizzato il comfort in diverse zone dell'ambiente The radiant tubes transmit heat by radiation, by means of electromagnetic waves of length included in the invisible infrared range. The propagation of electromagnetic waves which carry thermal energy and which give rise to the transmission of heat by radiation occurs in a straight line at the speed of light. The radiant tubes directly heat people and objects and therefore offer immediate thermal comfort, without moving air. Radiation heating, in fact, does not produce hot air but heats the surrounding surfaces directly, just as the sun transmits its energy to the earth. The use of radiant tubes therefore allows to heat even limited areas, thus reducing fuel consumption to a minimum. The heating systems with radiant systems normally include a plurality of radiant tubes, each operating autonomously and independently so that it is possible to manage the comfort in different areas of the environment in a differentiated and personalized way.

Un gruppo di combustione, che può essere installato sia all'interno che all'esterno del fabbricato, produce l'energia termica attraverso la combustione di gas metano o GPL e alimenta i fumi di combustione entro il tubo radiante tramite un sistema di ricircolo che mantiene costante la temperatura di tutto il circuito radiante. A combustion unit, which can be installed both inside and outside the building, produces thermal energy through the combustion of methane gas or LPG and feeds the combustion fumes into the radiant tube through a recirculation system that maintains constant the temperature of the whole radiant circuit.

Questi fumi vengono scaricati in tutto o in parte all'esterno dell’impianto attraverso idonei condotti di evacuazione. Ogni impianto radiante comprende una camera di ricircolazione, un tubo radiante chiuso ad anello su detta camera di ricircolazione, una ventola che mantiene in circolazione forzata i fumi di combustione entro il tubo ed una serie di apparecchiature di controllo e di gestione dell’impianto. These fumes are discharged in whole or in part outside the plant through suitable evacuation ducts. Each radiant system includes a recirculation chamber, a closed loop radiant tube on said recirculation chamber, a fan that keeps the combustion fumes in forced circulation within the tube and a series of control and management equipment for the system.

I tubi radianti vengono installati a soffitto o a parete in prossimità della zona da riscaldare, il funzionamento di ogni tubo è completamente autonomo e può essere controllato da un timer oppure da un termostato elettronico a bulbo nero. Nella tecnica si usa definire tubo radiante l’impianto con un tubo di ridotte dimensioni lineari, generalmente senza ricircolo dei fumi di combustione, per ambienti di cubatura più limitata; mentre, si definisce nastro radiante un impianto di grandi dimensioni con un tubo che si sviluppa notevolmente in lunghezza ed eventualmente con diverse geometrie. Un nastro radiante comprende diverse sezioni radianti che, associate le une alle altre, formano il circuito che distribuisce il calore radiante nell'ambiente. The radiant tubes are installed on the ceiling or on the wall near the area to be heated, the operation of each tube is completely autonomous and can be controlled by a timer or by an electronic black bulb thermostat. In the technique, a radiant tube is defined as the system with a tube of reduced linear dimensions, generally without recirculation of combustion fumes, for environments with a more limited volume; while, a radiant tape is defined as a large system with a pipe that develops considerably in length and possibly with different geometries. A radiant ribbon comprises several radiating sections which, associated with each other, form the circuit that distributes the radiant heat in the environment.

Agli effetti della presente invenzione non vi è sostanziale differenza fra il tubo radiante ed il nastro radiante; la descrizione dell’invenzione sarà fatta con riferimento ad un nastro radiante, esclusivamente per facilitarne la comprensione, senza che ciò costituisca una limitazione in rapporto ai tubi radianti. For the purposes of the present invention there is no substantial difference between the radiant tube and the radiant ribbon; the description of the invention will be made with reference to a radiant tape, exclusively to facilitate its understanding, without this constituting a limitation in relation to the radiant tubes.

Tutto ciò premesso, la Richiedente ha ora trovato che negli impianti radianti noti esiste una quota di energia che non viene utilizzata mentre potrebbe essere utilmente sfruttata per sopperire, almeno parzialmente, alle necessità dell’impianto rendendo così economicamente più vantaggiosa la sua gestione. Costituisce pertanto scopo della presente invenzione rendere disponibile un impianto radiante capace di produrre almeno parte dell’energia elettrica necessaria per il suo funzionamento. Having said all this, the Applicant has now found that in known radiant systems there is a portion of energy that is not used while it could be usefully exploited to meet, at least partially, the needs of the system, thus making its management more economically advantageous. Therefore, the purpose of the present invention is to make available a radiant system capable of producing at least part of the electricity necessary for its operation.

In un suo più generale aspetto, l’invenzione riguarda dunque un impianto radiante comprendente una camera di ricircolazione collegata con entrambe le estremità di un tubo radiante chiuso ad anello su detta camera, un dispositivo per la produzione di un fluido termovettore ad altissima temperatura, disposto all’estremità iniziale di detto tubo radiante, ed un ventilatore disposto all’estremità finale di detto tubo per imporre una circolazione forzata di detto fluido termovettore entro detto tubo, caratterizzato dal fatto che entro detto tubo è disposto un generatore elettrico mosso da una turbina attraversata da detto fluido termovettore. In a more general aspect, the invention therefore relates to a radiant system comprising a recirculation chamber connected with both ends of a radiant tube closed in a loop on said chamber, a device for the production of a very high temperature heat transfer fluid, arranged at the initial end of said radiant tube, and a fan arranged at the final end of said tube to impose a forced circulation of said heat-carrying fluid within said tube, characterized in that an electric generator driven by a turbine is disposed within said tube from said heat transfer fluid.

In un suo particolare aspetto, detto dispositivo comprende un bruciatore preferibilmente alimentato con gas che produce fumi di combustione ad altissima temperatura. In one of its particular aspects, said device comprises a burner preferably fed with gas which produces combustion fumes at a very high temperature.

Ad ogni modo la presente invenzione sarà meglio compresa dalla descrizione che segue e con l’aiuto delle figure qui allegate, fornite a scopo esclusivamente esemplificativo e non limitativo, dal momento che altre forme di realizzazione sono comunque possibili, nel rispetto e nell’ambito della definizione dell’impianto secondo le rivendicazioni che seguono. In any case, the present invention will be better understood from the following description and with the help of the figures attached hereto, provided for purely illustrative and non-limiting purposes, since other embodiments are in any case possible, in compliance with and within the scope of definition of the plant according to the following claims.

La figura 1 illustra, in vista schematica, un impianto secondo l’invenzione installato sul soffitto di un capannone industriale; Figure 1 illustrates, in schematic view, a system according to the invention installed on the ceiling of an industrial warehouse;

la figura 2 mostra, in modo più dettagliato, un tubo radiante secondo l’invenzione. La figura 1 illustra in vista schematica un capannone industriale 1 riscaldato con un impianto radiante 2, secondo l’invenzione, installato sotto il soffitto del capannone tramite una pluralità di staffe di sostegno 3. Figure 2 shows, in more detail, a radiant tube according to the invention. Figure 1 schematically illustrates an industrial warehouse 1 heated with a radiant system 2, according to the invention, installed under the ceiling of the warehouse through a plurality of support brackets 3.

Il suddetto impianto comprende una camera di ricircolazione 4 (contenuta in un box 41 di protezione) disposto su un opportuno supporto 5 all’esterno del capannone, preferibilmente sul muro perimetrale del fabbricato. Dalla camera di The aforementioned system includes a recirculation chamber 4 (contained in a protection box 41) arranged on a suitable support 5 outside the shed, preferably on the perimeter wall of the building. From the room of

ricircolazione sporge un camino 6 per l’evacuazione nell’ambiente circostante di prodotti della combustione, come si vedrà meglio in seguito. recirculation a chimney 6 protrudes for the evacuation of combustion products into the surrounding environment, as will be seen better later.

L’impianto radiante 2 fuoriesce da detto muro perimetrale e si inserisce nella suddetta camera di ricircolazione la quale costituisce sia la partenza che l’arrivo di un tubo radiante 7 chiuso ad anello su detta camera. The radiant system 2 emerges from said perimeter wall and is inserted into the aforementioned recirculation chamber which constitutes both the departure and arrival of a radiant tube 7 closed in a loop on said chamber.

Preferibilmente il suddetto tubo comprende una pluralità di sezioni accoppiate fra loro senza l'uso di silicone, viti o rivetti, e seguendo un sistema per la compensazione delle dilatazioni termiche senza l'uso di giunti dilatatori. Preferably the aforesaid tube comprises a plurality of sections coupled together without the use of silicone, screws or rivets, and following a system for the compensation of thermal expansion without the use of expansion joints.

In particolare, nel suddetto tubo, in prossimità (figura 2) della camera di ricircolazione, possiamo evidenziare due sezioni, una sezione 7a di inizio tubo ed una sezione di 7b di fine tubo. Preferibilmente i due tratti di tubo, il tubo di mandata e il tubo di ritorno, corrono paralleli fra loro: in casi particolari possono seguire un percorso indipendente. In particular, in the aforesaid tube, in proximity (Figure 2) of the recirculation chamber, we can highlight two sections, a section 7a at the beginning of the tube and a section 7b at the end of the tube. Preferably the two pipe sections, the delivery pipe and the return pipe, run parallel to each other: in particular cases they can follow an independent path.

Ai fini della presente invenzione non è necessario stabilire in quale punto dell’anello il tubo di mandata diviene tubo di ritorno. For the purposes of the present invention it is not necessary to establish at which point of the ring the delivery pipe becomes the return pipe.

Nella camera di ricircolazione 4 è presente un bruciatore 8, la cui fiamma 9 produce fumi di combustione inviati all’interno della sezione 7a del tubo radiante 7. Il bruciatore è alimentato a gas tramite una condotta di alimentazione 10. In the recirculation chamber 4 there is a burner 8, whose flame 9 produces combustion fumes sent inside the section 7a of the radiant tube 7. The burner is fed with gas through a supply pipe 10.

Un ventilatore 11 mantiene in circolazione forzata entro il tubo radiante 7 i suddetti fumi di combustione, mentre una valvola 12 separa la quota di fumi inviata al camino 6 dalla quota di fumi inviata al ricircolo nel tubo. A fan 11 keeps the aforementioned combustion fumes in forced circulation within the radiant tube 7, while a valve 12 separates the quantity of fumes sent to the chimney 6 from the quantity of fumes sent to recirculate in the tube.

Preferibilmente un diaframma 13 protegge la fiamma 9 dalla turbolenza dei fumi in arrivo dal ventilatore. Preferably a diaphragm 13 protects the flame 9 from the turbulence of the fumes arriving from the fan.

In una variante attuativa del suddetto impianto i fumi di combustione sono sostituiti in tutto o in parte da un fluido termovettore, prodotto in qualsiasi modo da un adeguato dispositivo, che conferisce a detto fluido le medesime temperature dei fumi di combustione. Nel seguito della presente descrizione la In an embodiment variant of the aforesaid system, the combustion fumes are replaced in whole or in part by a heat-carrying fluid, produced in any way by an appropriate device, which gives said fluid the same temperatures as the combustion fumes. In the remainder of this description the

parola fluido indicherà sia detto generico fluido termovettore che detti fumi di combustione. the word fluid will indicate both said generic heat-carrying fluid and said combustion fumes.

In accordo con l’invenzione, in una qualunque parte del tubo radiante, ma preferibilmente in prossimità della sezione finale 7b, è inserito un generatore 14 di corrente elettrica, rotante attorno al proprio asse, mosso da una turbina 15 investita dal flusso di fluido che percorre il tubo. La turbina 15 è posta preferibilmente a monte del generatore, ma potrebbe essere disposta anche a valle del generatore: in una forma alternativa di realizzazione dell’invenzione il generatore è mosso da una coppia di turbine poste rispettivamente a monte e a valle del generatore medesimo. In accordance with the invention, in any part of the radiant tube, but preferably near the final section 7b, an electric current generator 14 is inserted, rotating around its own axis, moved by a turbine 15 which is hit by the flow of fluid which runs through the tube. The turbine 15 is preferably placed upstream of the generator, but could also be arranged downstream of the generator: in an alternative embodiment of the invention the generator is moved by a pair of turbines placed respectively upstream and downstream of the generator itself.

Preferibilmente un guscio coassiale 16 protegge il generatore dal contatto diretto con detto fluido che ha una temperatura troppo elevata per garantire la sicurezza e la continuità d’esercizio del generatore. Questo può essere un generatore a corrente continua o, più preferibilmente, un alternatore. L’energia in tal modo recuperata può essere utilizzata per alimentare in tutto o in parte i dispositivi di comando e di controllo dell’impianto, oppure immagazzinata in sistemi a batterie di accumulatori per un uso differito, secondo le necessità, come pure può essere venduta al gestore della rete di alimentazione elettrica che fornisce energia a tutto il capannone, a cui l’impianto dell’invenzione è collegato. Preferably a coaxial shell 16 protects the generator from direct contact with said fluid which has a temperature that is too high to ensure the safety and continuity of operation of the generator. This can be a direct current generator or, more preferably, an alternator. The energy recovered in this way can be used to power all or part of the command and control devices of the plant, or stored in accumulator battery systems for deferred use, as needed, as well as can be sold. to the manager of the electricity supply network that supplies energy to the entire shed, to which the plant of the invention is connected.

Il bruciatore produce fumi ad una temperatura compresa fra 60 e 300 gradi centigradi mentre il ventilatore mantiene nel tubo una circolazione forzata, di una massa di fumi che si muove ad una velocità compresa fra 8 e 20 metri/secondo. Il suddetto fluido termovettore presenta il medesimo campo di temperature e si muove nel tubo radiante alle medesime velocità di detti fumi di combustione. La presente invenzione offre importanti e sensibili vantaggi. The burner produces fumes at a temperature between 60 and 300 degrees centigrade while the fan maintains forced circulation in the tube, of a mass of fumes moving at a speed between 8 and 20 meters / second. The aforesaid heat-carrying fluid has the same temperature range and moves in the radiant tube at the same speeds as said combustion fumes. The present invention offers important and sensitive advantages.

Il nastro radiante secondo l’invenzione è un sistema alternativo e molto più economico non solo rispetto ad un tradizionale sistema di riscaldamento ad The radiant tape according to the invention is an alternative and much cheaper system not only compared to a traditional heating system ad

acqua calda o ad aria calda, ma anche rispetto ai sistemi radianti noti in quanto comprende il recupero di una sensibile quota di energia, altrimenti perduta, con conseguente beneficio sui costi di gestione dell’impianto che può arrivare a e perfino superare il valore del 30% in rapporto alle condizioni di esercizio. hot water or hot air, but also compared to known radiant systems as it includes the recovery of a significant amount of energy, otherwise lost, with a consequent benefit on the management costs of the system which can reach and even exceed the value of 30% in relation to the operating conditions.

Nella presente descrizione non sono state di norma illustrate tutte le possibili alternative strutturali e dimensionali alle forme di attuazione dell’invenzione specificatamente descritte: non è infatti sembrato necessario espandersi nei dettagli costruttivi del sistema dell’invenzione in quanto ogni tecnico dell’arte, dopo le istruzioni qui date, non avrà difficoltà a progettare, scegliendo adeguatamente materiali e dimensioni, la soluzione tecnica più vantaggiosa. Queste varianti s’intendono tuttavia ugualmente comprese nell’ambito di protezione del presente brevetto, risultando tali forme alternative di per se stesse facilmente derivabili dalla descrizione qui effettuata del rapporto che lega ciascuna forma di attuazione con il risultato che l’invenzione vuole ottenere. In the present description all the possible structural and dimensional alternatives to the specifically described embodiments of the invention have not normally been illustrated: in fact it did not seem necessary to expand into the constructive details of the system of the invention since every person skilled in the art, after the instructions given here, will have no difficulty in designing the most advantageous technical solution, by choosing the right materials and dimensions. However, these variants are understood to be equally included in the scope of protection of this patent, as these alternative forms in themselves can be easily derived from the description made here of the relationship that binds each embodiment with the result that the invention wants to achieve.

Claims

PIPPARELLI & PARTNERS Via Quadronno, 6 - 20122 MILAN CLAIMS 1. Radiant system comprising a recirculation chamber connected with both ends of a radiant tube closed in a loop on said chamber, a device for the production of a very high temperature heat transfer fluid, arranged at the initial end of said radiant tube, and a fan arranged at the final end of said pipe to impose a forced circulation of said heat-carrying fluid within said pipe, characterized in that an electric generator driven by a turbine traversed by said heat-carrying fluid is arranged within said pipe.

2. Radiant system according to claim 1 characterized in that said device comprises a burner fed with gas which produces very high temperature combustion fumes.

3. Radiant system according to claim 1 characterized in that said generator is a direct current generator.

4. Radiant system according to claim 1 characterized in that said generator is an alternating current generator.

5. Radiant system according to claim 1 characterized in that the temperature of said heat-carrying fluid is comprised between 60 and 300 degrees centigrade.

6. Radiant system according to claim 1 characterized in that the speed of said heat-carrying fluid is comprised between 8 and 20 meters / second.