IT201800002936A1 - Gruppo elettrogeno a bassissimo livello di emissione acustica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione dal TITOLO:

"Gruppo elettrogeno a bassissimo livello di emissione acustica",

L'invenzione che verrà descritta riguarda un gruppo elettrogeno ad elevata efficienza acustica, capace di raggiungere livelli di pressione sonora attualmente non raggiungibili dalle altre macchine presenti sul mercato. Il prototipo preso in esame ha permesso di misurare un livello di pressione sonora pari a 48dB(A) misurato a 7 m di distanza dallo stesso.

La diffusione dei gruppi elettrogeni nel mondo risulta essere sempre in crescita, obbligatoria, per le zone non elettrificate, ma sempre necessaria in eventi in condizioni di emergenza o di supporto logistico. In caso di guasto della rete di distribuzione elettrica, ad esempio, in zone residenziali, si rende necessaria l'installazione di gruppi elettrogeni a basso livello di inquinamento sia ambientale che acustico.

In commercio ci sono diversi tipologie di motori suddivise per la loro classe di emissioni inquinanti.

Volendo porre particolare attenzione all'inquinamento ambientale , basta dotare il gruppo elettrogeno di un motore "emissionato", cioè con emissioni derivanti dai gas di scarico che rientrano negli standard della normativa di riferimento.

Le emissioni di questi motori sono regolate prima che questi vengano immessi sul mercato dalla Direttiva 97/68/EC, modificata dalla Direttiva 2002/88/EC . I motori vengono classificati come "STAGE 0" quando sono non emissionati, "STAGE I, II, III, IV" quando sono emissionati secondo la classe di emissione indicata. La Direttiva indica il livello massimo di emissioni permesso come funzione della potenza del relativo motore. Inoltre la Direttiva include una serie di fasi, di limiti di emissioni di rigore crescente con i corrispettivi periodi di applicazione. I produttori devono assicurarsi che i nuovi motori siano conformi a questi limiti per poter immettere la macchina sul mercato.

Per quanto concerne l'inquinamento acustico la soluzione non e così immediata, le alternative di gruppi elettrogeni attualmente presenti sul mercato, in condizioni reali di funzionamento, non riescono a garantire una pressione sonora di esercizio (senza carico) inferiore alla soglia dei 57dB(A). Queste macchine, pur garantendo un comfort sonoro di tutto rispetto, risultano essere più rumorose di quella da noi realizzata secondo le specifiche che verranno descritte in questo documento.

La definizione più ampia di "gruppo elettrogeno" data dalla norma CEI 11-20, ci permette di considerare il gruppo elettrogeno come un sistema di produzione di energia, ossia un complesso costituito da tre apparati fondamentali: apparato motore, apparato generatore, quadri di comando, controllo e di potenza. Nelle applicazioni di più ampia diffusione l'apparato motore è costituito da un motore a combustione interna alimentato a gasolio, benzina o metano, molto più raramente con gpl.

La maggior parte dei gruppi elettrogeni è dotato di un involucro, sostanzialmente una cofanatura che raggruppa questi 3 elementi, non necessaria quando la macchina si trova in appositi locali adibiti per lo scopo, ma risulta obbligatoria quando il gruppo elettrogeno è destinato per un funzionamento "all'aperto", cioè esposto ai fenomeni climatici ed atmosferici .

Come risaputo il motore a combustione interna, qualsiasi sia la sua alimentazione, è fonte di elevata rumorosità. Una parte di questa può essere controllata mediante il sistema di scarico dei gas combusti, la restante parte può essere contenuta mediante mirati accorgimenti da prendere nella costruzione della cofanatura di insonorizzazione del gruppo elettrogeno.

Forma pertanto oggetto specifico della presente invenzione un gruppo elettrogeno ad elevata silenziosità comprendente un motore ed un alternatore alloggiati all'interno di una insonorizzazione innovativa che permette di raggiungere livelli di silenziosità non raggiungibili dalle tecnologie attualmente presenti sul mercato dei gruppi elettrogeni.

- La presente invenzione verrà ora descritta, a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo una sua forma preferita di realizzazione, con particolare riferimento alle figure dei disegni allegati -

Nel valutare le immagini si considererà parte posteriore della macchina quella lato alternatore, anteriore ovviamente quella lato radiatore. Lato sinistro e destro intendendo il gruppo elettrogeno guardato posteriormente.

La fig. 1 mostra il lati posteriore e sinistro del gruppo elettrogeno, la figura 2 i lati anteriore e destro, la figura 3 il lato anteriore "E", la figura 4 il lato posteriore "C", la figura 5 il lato sinistro "D" e la figura 6 il lato destro "H".

L'involucro "A" (figura 1), detto insonorizzazione,

racchiude il gruppo motore, il gruppo alternatore

(trasforma l'energia meccanica del motore in energia

elettrica) ed il quadro di gestione "G".

L'insonorizzazione "A" può avere dimensioni variabili in

relazione alla potenza del gruppo elettrogeno, al suo

interno è completamente rivestita in ogni sua parte da

pannelli fonoassorbenti e fonoisolanti di spessore

variabile in relazione al grado di abbattimento acustico

voluto.

I punti deboli, dal punto di vista acustico, di un gruppo

elettrogeno sono sicuramente i lati "aperti", cioè il lati

comunicanti con l'ambiente esterno che permettono al motore l il suo corretto funzionamento. L'aria comburente necessaria

per la combustione e l'aria necessaria al radiatore per un

corretto raffreddamento del motore vengono aspirate

dall'ambiente esterno.

Tali aperture verso l'ambiente esterno non possono

ovviamente essere rivestite da materiale fonoassorbente

diventando, pertanto, le cause primarie della rumorosità

percepita all'esterno. Attualmente le tecnologie presenti

sul mercato prevedono l'immissione dell'aria all'interno

del gruppo elettrogeno direttamente dal lato posteriore e/o

dai lati destro o sinistro dell'insonorizzazione, mettendo a diretto contatto l'ambiente interno con l'ambiente esterno, con relativa ed inevitabile perdita di isolamento acustico. Lo stesso discorso vale per l'aria espulsa dal radiatore. Nelle soluzioni esistenti in commercio solitamente viene espulsa dal lato anteriore del gruppo elettrogeno, o, nel migliore dei casi, dalla parte superiore. Anche in questo caso l'ambiente esterno viene a diretto contatto con l'ambiente interno del gruppo elettrogeno con le conseguenze acustiche che ne derivano.

Per la realizzazione di un gruppo elettrogeno ad elevatissima efficienza acustica abbiamo posto particolare attenzione a questi due punti critici.

Rumorosità derivante dall'aspirazione dell'aria: il problema della rumorosità fuoriuscente dalla cofanatura dalle aperture che permettono l'immissione di aria nell'insonorizzazione è stato contrastato nel modo seguente. Caratteristica peculiare dell'invenzione è quella di separare l'ambiente esterno da quello interno mediante un "labirinto" acusticamente isolato. L'obbiettivo è massimizzare, quanto più possibile, la lunghezza del percorso coperto dall'aria aspirata dal motore prima di giungere all'interno della cofanatura facendogli attraversare un ambiente ad elevato assorbimento acustico. Creando, in questo particolare caso illustrato nella parte inferiore della insonorizzazione, un "air-box" (fig. 7 part. I), un ambiente insonorizzato completamente rivestito da pannelli fonoassorbenti (particolari L, M, N, O), l'aria aspirata dall'apertura F è costretta attraversare un lungo canale ad alto assorbimento acustico ma anche un labirinto che isola l'ambiente interno del gruppo elettrogeno da quello esterno. La fig. 8 illustra il percorso che l'aria deve sviluppare dal momento in cui entra nella cofanatura al momento in cui esce.

Il percorso prevede l'ingresso dell'aria dalle aperture frontali "F" (opportunamente dimensionate in base alla taglia del motore), l'attraversamento dell'airbox insonorizzante "I", e, tramite la feritoia "Q", opportunamente dimensionata, l'aria entra dentro il cuore del gruppo elettrogeno.

Questa soluzione permette un notevole abbattimento delle emissioni acustiche percepite all'esterno del gruppo elettrogeno rispetto alle alternative presenti sul mercato. L'airbox, cosi come raffigurato nella figura 7, garantisce ottimi risultati di abbattimento acustico. Qualora si volesse abbattere ulteriormente la rumorosità, può essere aggiunta all'interno dell'airbox una batteria di setti, cioè dei piccoli pannelli fonoassorbenti (fig. 10 - 11, elementi P). Tali setti aggiuntivi, il cui spessore e dimensioni possono variare in base alle esigenze, posti distanziati tra loro all'interno della camera insonorizzata, costituiscono una ulteriore barriera fonoassorbente per le emissioni acustiche percepite all'esterno. Come è facile capire, più sono lunghi e più sono vicini tra loro maggiore sarà la loro capacità di assorbimento acustico.

Nel modello illustrato, il canale di immissione dell'aria (airbox) è situato nella parte inferiore del gruppo elettrogeno. Come alternativa costruttiva è possibile prevedere, in base alle esigenze di installazione, il canale di immissione dell'aria nella parte superiore del gruppo, per intenderci come se la cofanatura venisse montata "capovolta". I risultati di isolamento acustico non cambierebbero.

Rumorosità derivante dall'esplulsione dell'aria: come già accennato in precedenza, l'espulsione dell'aria di raffreddamento del motore è anch'essa fonte di rumorosità. Pertanto si è cercato di interporre tra l'ambiente interno del gruppo elettrogeno e l'ambiente esterno un sistema di abbattimento del rumore.

Come visibile nell'esempio illustrato, l'espulsione dell'aria avviene mediante le aperture "B" poste sul tetto nella parte anteriore del gruppo. Nei modelli più semplici presenti sul mercato l'aria viene espulsa direttamente dal pannello frontale dinanzi al radiatore. Nelle fig. 7 - 8, l'aria espulsa dal radiatore del motore viene controllata in un ambiente completamente rivestito da pannelli fonoassorbenti, particolari E, S, N, T. Prima di giungere all'esterno l'aria e costretta ad attraversare una batteria di "setti" fonoassorbenti (particolari R), visibili nelle figure 8, 12, 13.

Le dimensioni dei "setti" fonoassorbenti possono variare a seconda del livello di abbattimento acustico voluto, come la distanza tra loro per il passaggio dell'aria. Cernie è facile intendere, più sono lunghi e più sono vicini tra loro maggiore sarà la loro capacità di assorbimento acustico.

Una alternativa costruttivamente più semplice, ma meno efficace, è porre tali elementi fonoassorbenti A" dinanzi al radiatore e prevedere l'espulsione dell'aria frontalmente allo stesso senza convogliarla verso l'alto.

Le peculiarità costruttive del gruppo elettrogeno illustrato hanno permesso di registrare in fase di collaudo un livello di pressione sonora inferiore ai 50 dB(A) misurati a 7m di distanza dal gruppo elettrogeno. Queste caratteristiche lo rendono ideale per installazioni in zone fortemente urbanizzate permettendo di rispettare le più stringenti normative di riferimento riguardanti l'inquinamento acustico.

Come accennato precedentemente, la presente invenzione è stata descritta a titolo illustrativo, ma non limitativo, secondo sue forme preferite di realizzazione ma è da intendersi che variazioni potranno essere apportate senza per questo uscire dal relativo ambito di protezione, come definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI : 1) Gruppo elettrogeno la cui cofanatura A prevede l'immissione dell'aria al suo interno mediante un canale insonorizzato "I" posto nella parte inferiore della cofanatura.
2. 2) Gruppo elettrogeno secondo la rivendicazione 1, la cui cofanatura prevede l'immissione dell'aria al suo interno mediante un canale insonorizzato "I" posto nella parte superiore della cofanatura.
3. 3) Gruppo elettrogeno secondo le rivendicazione 1 e 2, con all'interno del canale insonorizzato per l'immissione dell'aria ulteriori elementi insonorizzanti come particolari "F".
4. 4) Gruppo elettrogeno la cui cofanatura A costringe l'aria espulsa dal radiatore ad attraversare elementi fonoassorbenti "R" . Tali elementi sono disposti frontalmente al radiatore con espulsione aria lato frontale del gruppo elettrogeno.
5. 5) Gruppo elettrogeno secondo la rivendicazione 4, con elementi insonorizzati "R" posti nel vano insonorizzato di espulsione aria che prevede l'uscita dell'aria verso l' alto.