IT201700127783A1 - Radiatore elettrico con resistenze a cavo immerse in materiale inerte - Google Patents

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Description

TITOLO : RADIATORE ELETTRICO CON RESISTENZE A CAVO IMMERSE IN MATERIALE INERTE.
DESCRIZIONE:
Campo dell’invenzione:
Il presente trovato si riferisce ad un sistema di riscaldamento elettrico per il trasferimento e/o accumulo del calore in ambienti per uso domestico, industriale, civile o pubblico. Il sistema radiante è realizzato mediante degli elementi in alluminio con la tecnologia della pressofusione che contengono un elemento riscaldante di tipo elettrico. Gli elementi in alluminio sono cavi e possono contenere elementi fluidi o solidi. La resistenza elettrica riscaldante è di tipo a cavo scaldante ed è immersa in un agglomerato di materiale inerte iniettato per colata che solidifica alfintemo delle cavità dell'elemento pressofuso in alluminio. Gli elementi sono preferibilmente riempiti di un materiale inerte derivante da scarti della lavorazione delle pietre naturali, dove è inserito l’elemento riscaldante. L’agglomerato di inerti isola l’elemento riscaldante rispetto alle parti metalliche esterne, trasferisce il calore all’ambiente, migliora la distribuzione di temperatura su tutto l’elemento, accumula il calore che può essere ceduto all’ambiente anche dopo che è terminata la alimentazione elettrica.
Stato della tecnica:
Nella tecnica attuale il problema dell’accumulo e/o del trasferimento del calore all’ambiente è risolto in diversi modi a seconda del tipo di riscaldamento. Per il riscaldamento di tipo elettrico l’elemento che trasferisce il calore all’ambiente può essere di tipo metallico, oppure può essere di pietra nel caso di riscaldamento a secco per convezione dell’aria.
Nel caso di riscaldamento elettrico a secco, l’energia sotto forma di calore ottenuta per effetto Joule da un elemento riscaldante è ceduto all’ambiente in modo graduale utilizzando dei corpi a pietra naturale. Tali elementi a pietra sono ricavati da cave naturali ove vengono estratti blocchi di materiale per le successive lavorazioni. La estrazione della pietra porta alla conseguente deturpazione del territorio, con pesanti conseguenze dal punto di vista paesaggistico e ambientale.
Nella tecnica corrente, i corpi scaldanti che contengono gli elementi riscaldanti in pietra sono realizzati mediante elementi pressofusi.
Con riferimento alla figura 1, la costruzione della tecnica nota, prevede che il corpo scaldante pressofuso sià costituito dai singoli elementi pressofusi 1 forati per lavorazione meccanica e preassimati con dei nipples 4 di metallo. Gli elementi pressofusi 1 con il foro 2 e assiemati costituiscono un corpo scaldante che accoglie l’elemento riscaldante 3 nella sede realizzata dall’insieme dei fori.
Il numero di elementi assiemati, dipende dalla potenza totale che dovrà essere installata con l’elemento riscaldante 3, al fine di garantire le temperature massime previste dalla normativa di prodotto EN 60335-2-30. La costruzione di figura 1 prevede che il prodotto finito 5 sia costruito con una potenza ben predeterminata, che dipende dalle dimensioni dell’elemento riscaldante 3 in pietra e dalla sua potenza.
Al fine di assecondare diverse esigenze e fabbisogni di calore all’interno di una abitazione, sono necessari, con la tecnica corrente, diversi tipi di corpi scaldanti 5 con diverse dimensioni e potenze.
Nella costruzione attuale, con riferimento alla figura 1, l’elemento riscaldante 3 è posizionato trasversalmente alla direzione degli elementi pressofusi 1 e ad una altezza di 15cm dalla parte inferiore del radiatore. Questa posizione conporta l’inefficienza nel trasferimento del calore all’ambiente, dato che la parte inferiore degli elementi pressofusi 1, che costituiscono il corpo scaldante, sono investiti solo in minima parte dal calore. Una diretta conseguenza di questa costruzione inefficiente è la cattiva distribuzione del calore sulla superfìcie del corpo scaldante, con zone fredde nella parte bassa 6, zone troppo calde sulla parte alta 7.
Gli elementi riscaldanti 3 sono inseriti all'interno del radiatore, e come evidenziato in figura 2, la superfìcie dell'elemento in pietra non è in contatto con la superficie del radiatore.
In figura 3 è rappresentato l’accoppiamento fra la resistenza elettrica in pietra 3 gli elementi presofusi 1. Si può notare che il trasferimento di calore fra l’elemento riscaldante 3 e l’elemento pressofuso 1 avviene non per conduzione ma per irraggiamento. La trasmissione del all’ambiente è lenta ed avviene solo dopo che la pietra ha raggiunto temperature molto elevate, superiori a 250°C. Quando gli elementi riscaldanti raggiungono queste temperature, sulla superfìcie si creano degli scambi di calore per convezione naturale con l’aria, favorendo dei moti convettivi verso l’alto e di conseguenza il rimescolamento di polveri nell’ambiente.
Tali temperature possono condurre alla carbonizzazione delle polveri depositatesi in precedenza sul corpo scaldante 5 o sull’elemento riscaldante a pietra 3.
E’ sentito quindi il bisogno di soluzioni che migliorino lo scambio termico fra elementi riscaldanti e l’ambiente, che portino un vantaggio per il costo, che siano sostenibili dal punto di vista ambientale sia per la riciclabilità del prodotto sia per la sostenibilità ed eco-compatibilità del processo.
E’ inoltre un bisogno importante da soddisfare per il mercato la possibilità di avere corpi scaldanti con temperatura uniforme su tutta la superficie del corpo. Tale vantaggio competitivo consentirebbe di migliorare il confort abitativo, di ridurre il movimento delle polveri e le conseguenti malattie respiratorie. La riduzione dei fenomeni convettivi, consente inoltre di ridurre gli effetti di annerimento dei muri sui quali sono installati i corpi scaldanti.
La migliore distribuzione termica della temperatura sui corpi scaldanti, consente inoltre di poter aumentare la potenza termica nominale a parità di superfìcie.
Sommario dell' invenzione:
Il presente trovato realizza un sistema di riscaldamento realizzato mediante degli elementi radianti in alluminio, realizzati con la tecnologia della pressofusione o della estrusione, che contengono un elemento riscaldante di tipo elettrico a cavo riscadante.
Con riferimento alla figura 4, 5, 6, di seguito la costruzione utilizzata:
l'elemento riscaldante utilizzato è di tipo a cavo scaldante adeguato alle alte temperature, isolamento esterno in silicone. Con riferimento alla figura 4, il filo riscaldante 11 in materiale constantana resistente alle alte temperature, è avvolto su un supporto in fibra di vetro. Una prima guaina esterna in silicone 10 avvolge il filo riscaldante costituendo l'isolamento principale. Una seconda guaina 9 in silicone costituisce l'isolamento secondario elettrico dell'elemento riscaldante, ed anche il materiale attraverso il quale è trasferito il calore del filo scaldante all'esterno.
Il cavo scaldante è inserito all'interno di un sottile tubo in alluminio 8 estruso che ha tre funzioni: - proteggere il cavo scaldante dalle parti taglienti degli elementi pressofusi;
- è un dissipatore per il cavo scaldante, essendo realizzato in alluminio;
- realizzare una sagomatura del cavo scaldante affinchè possa essere inserito all'interno delle cavità del radiatore con una forma adeguata all'inserimento.
Il tubo alluminio 8 ha un diametro maggiore del cavo. Per l'inserimento del cavo riscaldante all'interno del profilo estruso in alluminio, è necessario che la differenza fra i diametri sia almeno 0,5mm. Se il diametro del tubo alluminio è troppo ampio, lo scambio termico fra il cavo scaldante, all'inteno del tubo, e il tubo stesso è scarso. Si rileva sperimentalmente che la differenza fra i diametri deve essere inferiore a 1mm.
L'assieme riscaldante così ottenuto con il cavo in silicone inserito nel tubo allumino è opportunamente sagomato come in figura 5 per poter essere inserito nelle cavità del radiatore. Le sagome a U 12 sono inserite in corrispondenza delle cavità 15 di figura 6; i tratti rettilinei di figura 5 sono inseriti nel collettore del radiatore 14 di figura 6.
L'assime così ottenuto, come in figura 6, ha per ogni cavità degli elementi del radiatore un ramo a U di resistenza. E' evidente che i tempi di riscaldamento e la distribuzione termica è enormemente migliorata rispetto alla tecnica tradizionale.
Per migliorare lo scambio termico, l'interno di ogni cavità 15 e riempito per colata con una miscela di inerti di marmo e polvere di solfato di calcio che realizza un reticolo chiuso.
La miscela è realizzata in soluzione a freddo mercolando polveri fini di carbonato di calcio e di solfato di calcio, insieme ad acqua (usato come solvente).
La colata 16 è realizzata a freddo senza l'uso di trattamenti termici e a seguito di un processo di disidratazione si ottiene un reticolo compatto, un corpo unico che realizza uno scambio termico diretto fra resistenza, colata e elemento in alluminio.
L’agglomerato di inerti 16 isola l'assieme riscaldante rispetto alle parti metalliche esterne, trasferisce il calore all’ambiente, migliora la distribuzione di temperatura su tutto l’elemento, accumula il calore che può essere ceduto all’ambiente anche dopo che è terminata la alimentazione elettrica.
L’agglomerato di inerti 16 è riciclabile perchè è realizzato senza resine epossidiche. Al termine della vita del prodotto, il materiale (agglomerato e resistenza immersa) presente all’interno del corpo pressofuso viengono estratti e successivamente possono essere separati per effetto della compressione meccanica di una pressa.
Al termine del processo di riempimento dell’elemento radiante pressofuso di alluminio è applicato sulla estremità inferiore un tappo preferibilmente in materia plastica che ha lo scopo di completare esteticamente il prodotto, nonché di fornire una protezione all’accesso alle parti in tensione come richiesto dalle normative di prodotto.
l’integrazione fra elemento scaldante (che genera calore) e elemento radiante pressofuso consente un miglior (più veloce) scambio di calore fra resistenza e ambiente;
miglior uniformità di temperatura della superficie emissiva;
- l'assieme riscaldante costituito da cavo insilicone e dissipatore in alluminio costituisce una soluzione innovativa rispetto alla tecnica corrente, in quanto consente una distribuzione termica uniforme rispetto alle soluzioni precedenti e temperature più basse sulla resistenza. A parità di potenza, sulla superfìcie del radiatore che usa questa soluzione le temperature sono inferiori di 10-15°C rispetto alla tecnica classica.
Lista delle figure:
Figura 1 : Tecnica nota l’elemento riscaldante in pietra è inserito orizzontalmente nel foro del corpo scaldante realizzato con elementi pressofusi assiemati con niples
Figura 2: Tecnica classica con distribuzione del calore non uniforme sulla superfìcie del corpo scaldante.
Figura 3: Trasferimento di calore dalle resistenze a pietra all’elemento pressofuso.
Figura 4: Vista in sezione del cavo riscaldante, ove sono in evidenza gli isolamenti in silicone, il filo riscaldante e la protezione in alluminio.
Figura 5: L'assieme riscaldante di cavo e estruso in alluminio sono sagomati sulla forma delle cavità del radiatore.
Figura 6: Vista in sezione, l'assieme cavo scaldante è inserito all'interno delle cavità del radiatore sino ad arrivare alla parte superiore.

Claims (1)

  1. TITOLO : RADIATORE ELETTRICO CON RESISTENZE A CAVO IMMERSE MATERIALE INERTE. RIVENDICAZIONI: 1. Radiatore elettrico realizzato mediante l’assieme degli elementi in alluminio 1 , realizzati con la tecnologia della pressofusione caratterizzato dal fatto che l'elemento riscaldante utilizzato è di tipo a cavo scaldante il filo riscaldante 11 in materiale constantana resistente alle alte temperature, è avvolto su un supporto in fibra di vetro, una prima guaina esterna in silicone 10 avvolge il filo riscaldante costituendo l'isolamento principale, una seconda guaina 9 in silicone costituisce l'isolamento secondario, il cavo in silicone inserito nel tubo allumino è opportunamente sagomato come per poter essere inserito nelle cavità del radiatore con le sagome a U 12 inserite in corrispondenza delle cavità 15 degli elementi del radiatore, l'interno di ogni cavità 15 e riempito per colata con una miscela di inerti di marmo e polvere di solfato di calcio che è realizzata in soluzione a freddo mercolando polveri fini di carbonato di calcio e di solfato di calcio, insieme ad acqua (usato come solvente); 2. Radiatore elettrico secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che il cavo riscaldante è inserito in un tubo di alluminio ove la differenza fra diametro interno del tubo alluminio e cavo scaldante è compresa fra 0,5 e Imm; 3. Radiatore elettrico secondo la rivendicazione 1 ,2 caratterizzato dal fatto che l'assieme riscaldante costituito dal cavo riscaldante inserito nel tubo alluminio è sagomato in modo che le U 12 sono inserite nelle cavità 15 del radiatore, i tratti rettilinei 13 sono inseriti nel collettore 14 del radiatore.
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