IT201800003089A1

IT201800003089A1 - Dispositivo ripartitore di calore

Info

Publication number: IT201800003089A1
Application number: IT102018000003089A
Authority: IT
Inventors: Antonio Cantagallo; Carlo Natale; Lorenzono Vesentini; Patrizio Oliosi; Francesco Zaccarini
Original assignee: Iott Ipr 18 S R L
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2019-08-27
Also published as: EP3531095B1; EP3531095B8; LT3531095T; PL3531095T3; HUE052721T2; EP3531095A1; DK3531095T3; ES2842928T3

Description

Descrizione dell’invenzione industriale avente per titolo:

“DISPOSITIVO RIPARTITORE DI CALORE”

La presente invenzione riguarda un dispositivo ripartitore di calore da applicare a un radiatore di un impianto di riscaldamento.

I ripartitori di calore, detti anche "heat cost allocator" (HCA), sono dei dispositivi impiegati nei condomini o negli edifici provvisti d'impianti di riscaldamento centralizzati che permettono di stimare l'energia termica emessa da ogni singolo elemento riscaldante (tipicamente un radiatore) e, quindi, di ripartire i costi di riscaldamento fra le varie utenze (la c.d. contabilizzazione del calore).

I ripartitori di calore noti sono forniti in genere di uno o due sensori di temperatura.

Nel primo caso, l'unico sensore è collocato nella parte posteriore del dispositivo, il quale è applicato e fissato a contatto con la superficie del radiatore, per rilevare la temperatura media di quest'ultimo. Il calcolo del dispendio energetico è effettuato confrontando il valore di temperatura rilevato con una temperatura ambiente predefinita e considerata costante (in genere circa 20° C).

Nel secondo caso, il dispositivo comprende anche un ulteriore sensore di temperatura per rilevare la temperatura ambiente sulla base della quale è calcolata la differenza con quella rilevata del radiatore.

In entrambi i casi, i valori di temperatura sono immessi in appositi algoritmi dai quali sono ricavati dei parametri adimensionali i quali, a loro volta, permettono di ripartire i costi di riscaldamento sulle varie utenze.

I dati generati da ogni singolo ripartitore sono memorizzati nel dispositivo stesso e trasferiti ad intervalli di tempo più o meno lunghi, in genere di alcuni giorni, a un sistema centrale predisposto nell'edificio.

A tale scopo, in genere, i dispositivi ripartitori sono equipaggiati con un dispositivo radio che permette di trasferire i dati memorizzati a detto sistema centrale senza richiedere un intervento di lettura diretta su ogni singolo dispositivo ripartitore. I sistemi radio impiegati nei ripartitori noti trasmettono prevalentemente sulle frequenze a 868 MHz o 486 MHz.

Secondo la tecnica nota, il sistema centrale che riceve i dati dai vari dispostivi ripartitori comprende delle centraline intermedie, collocate in genere ad ogni piano dell'edificio, atte a ricevere i dati dai ripartitori più prossimi, tipicamente quello del piano corrispondente. Il sistema centrale comprende inoltre un dispositivo accentratore, connesso alle varie centraline, nel quale sono convogliati tutti i dati prelevati da tutti i dispositivi ripartitori dell'edificio, o comunque serviti dal quel sistema centrale.

Il dispositivo accentratore permette la connessione di dispositivi esterni per la lettura dei dati collezionati o, in alternativa, l'accentratore è fornito di una connessione senza fili di tipo GSM o simili per mezzo della quale può comunicare con una stazione radio base a sua volta in comunicazione con uno o più server.

Il sistema appena descritto presenta alcuni svantaggi e limitazioni. Innanzitutto la predisposizione del sistema centrale (installazione centraline, cablaggi, ecc.) comporta un costo consistente, specialmente in edifici di grandi dimensioni. Il sistema centrale richiede poi un costante controllo e una manutenzione periodica per evitare errori di trasferimento nelle letture dei dispositivi.

Inoltre, in alcuni edifici, a causa di vincoli strutturali o di altro tipo, non è possibile installare i suddetti componenti del sistema centrale. In questi casi può quindi essere necessario ricorrere alla lettura diretta dei valori registrati sul display dei vari dispositivi ripartitori che equipaggiano l'impianto di riscaldamento.

In questo contesto è scopo della presente invenzione proporre un dispositivo ripartitore di calore che permetta di ovviare ai limiti dei dispositivi della tecnica nota.

Nel dettaglio è scopo dell'invenzione proporre un dispositivo ripartitore che permetta di trasferire i dati memorizzati a un sistema di raccolta in modo più efficiente rispetto a quelli noti.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di ridurre o di eliminare la presenza di apparecchiature nelle zone comuni degli edifici.

Scopo dell'invenzione è perciò quello di mettere a disposizione un sistema di gestione dell'allocazione dei costi energetici che sia più economico e che possa essere installato in qualunque edificio senza limitazioni.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di realizzare un dispositivo ripartitore che garantisca una maggiore durata della batteria interna rispetto a quelli noti.

Ulteriore scopo della presente invenzione è di realizzare un dispositivo ripartitore estremamente compatto.

Secondo un primo aspetto dell'invenzione il dispositivo ripartitore è provvisto di un sistema di comunicazione radio configurato per comunicare direttamente con stazioni radio base. Dette stazioni radio sono preferibilmente del tipo che supportano le telecomunicazioni GSM o LTE o entrambe, e più preferibilmente del tipo conformi allo standard 3GPP.

Il sistema di comunicazione così configurato permette quindi al dispositivo ripartitore di sfruttare le stazione radio base esistenti attualmente impiegate dagli operatori telefonici. L'operatore telefonico, in genere, dovrà solo aggiornare il sistema per la comunicazione con i suddetti dispositivi ripartitori.

Tale connessione permette quindi al dispositivo ripartitore di comunicare direttamente con un server, ad esempio di tipo "cloud", al quale sono trasferiti i dati memorizzati dal singolo dispositivo ripartitore.

Il dispositivo ripartitore così configurato permette quindi di realizzare un sistema di gestione e allocazione dei costi del calore senza richiedere nessuna installazione di ulteriori apparecchiature e che non necessita di interventi o modifiche delle parti comuni dell'edificio.

Secondo un aspetto dell'invenzione il sistema di comunicazione può comprendere una SIM. Detta SIM è preferibilmente del tipo "on chip".

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, la comunicazione fra il dispositivo ripartitore e l'antenna base può avvenire attraverso i protocolli NB-IoT o LTE Cat M1. L’utilizzo di tali protocolli, permette di ridurre notevolmente il consumo energetico del dispositivo garantendo una durata della batteria integrata ben superiore a dieci anni (cioè la durata media dei dispositivi noti) senza aumentare la dimensione della batteria stessa o, addirittura, riducendola così da rendere il dispositivo ancora più compatto.

Secondo un altro aspetto dell'invenzione, il dispositivo è provvisto di un'antenna. Tale antenna è preferibilmente configurata per interagire con la struttura, tipicamente metallica, dell'elemento riscaldante (radiatore) sul quale è applicato il dispositivo ripartitore. Tale configurazione permette la corretta trasmissione dei dati anche in luoghi distanti dalle stazioni radio o dove, comunque, la copertura del segnale è debole.

Secondo un possibile modo di realizzazione, l'antenna del dispositivo può comprende un elemento radiante. Detto elemento radiante è preferibilmente di tipo sbilanciato. Vantaggiosamente, secondo l'invenzione, detto elemento radiante sbilanciato sfrutta il piano di massa costituito dal radiatore sul quale è applicato il dispositivo ripartitore. Detto piano di massa ha preferibilmente un'estensione pari a una o più lunghezze d'onda. Tale configurazione aumenta il guadagno dell'antenna e, allo stesso tempo, ottimizza le prestazioni limitando i consumi energetici.

Secondo un aspetto dell'invenzione, detto elemento radiante ha preferibilmente una dimensione simile alla dimensione risonante che è pari a λ/4. L'elemento radiante così configurato sfrutta il piano metallico del radiatore come piano immagine. In altre parole, invece di realizzare un elemento radiante di tipo simmetrico, costituito da due estensioni aventi una lunghezza totale di circa λ/2, si impiega un conduttore di lunghezza inferiore nel quale la parte mancante, cioè circa la metà, è sopperita da correnti equivalenti indotte sulla superficie metallica del radiatore sul quale è montato il dispositivo ripartitore.

Secondo alcuni modi di realizzazione preferiti l'elemento radiante può essere scelto fra i seguenti tipi:

- Semiloop;

- IFA (Inverted F Antenna);

- Monopolo top loaded o a meandro.

Ulteriori caratteristiche e particolari dell’invenzione potranno essere meglio compresi dalla descrizione che segue, data a titolo di esempio non limitativo, nonché dalle annesse tavole di disegno in cui:

- la figura 1 è una vista prospettica del dispositivo ripartitore di calore, secondo l'invenzione;

- le figure 2 e 3 sono due viste prospettiche del dispositivo ripartitore di calore di figura 1 parzialmente smontato;

- la figura 4 è una vista prospettica esplosa del corpo del dispositivo ripartitore di calore di figura 1;

- la figura 5 è una vista in sezione del dispositivo ripartitore di calore applicato a un radiatore.

Con riferimento alle figure allegate, il dispositivo ripartitore di calore, indicato nel complesso con 1, comprende un corpo 10 con un lato frontale 11 e un lato posteriore 12. In genere, il dispositivo 1 è applicato a un radiatore R di un impianto di riscaldamento (fig. 5) con il lato posteriore 12 direttamente a contatto con detto radiatore.

Secondo un esempio di realizzazione preferito, il corpo 10 comprende una base 13, in corrispondenza del lato posteriore 12, e un coperchio 14, in corrispondenza del lato frontale 11, reciprocamente accoppiabili per definire un alloggiamento interno 15.

Il coperchio 14 è provvisto di una finestra 14a nella quale è alloggiabile un display 20 sul quale sono visualizzate delle informazioni raccolte e/o processate dal dispositivo, tipicamente numeri o valori adimensionali.

Preferibilmente, il dispositivo 1 comprende una piastra di fissaggio 30 collocata sul lato posteriore 12. Quando il dispositivo è applicato al radiatore R, detta piastra di fissaggio 30 è preferibilmente in contatto diretto con almeno una parte, tipicamente metallica, del radiatore R. Il fissaggio della piastra 30 sul radiatore è realizzato con mezzi di tipo noto quali ad esempio bulloni, tiranti o simili, non illustrati nelle figure. La piastra di fissaggio 30 è accoppiata alla base 13 del corpo 10 tramite mezzi a incastro, a pressione, viti o simili. Preferibilmente la piastra di fissaggio 30 è in metallo e più preferibilmente è in alluminio o altri materiali di equivalente capacità di conduzione del calore.

Nell'alloggiamento 15 sono disposti i componenti funzionali del dispositivo quali, ad esempio, una scheda PCB 21 (circuito stampato), una batteria 22, un'unità logica 23, che include preferibilmente una memoria, i sensori di temperatura, preferibilmente due, un'antenna (gli ultimi due non illustrati nelle figure).

Preferibilmente, l'antenna è collegata alla scheda PCB. Come accennato sopra, l'antenna comprende preferibilmente un elemento radiante sbilanciato scelto fra i seguenti tipi:

- Semiloop;

- IFA (Inverted F Antenna);

- Monopolo top loaded o a meandro.

Secondo l'invenzione, il dispositivo comprende inoltre una SIM on chip, non illustrata, preferibilmente connessa alla scheda PCB 21. In alternativa, il dispositivo può comprendere una SIM card alloggiata in un apposito vano provvisto di contatti di connessione collegati alla scheda PCB.

La suddetta SIM permette al dispositivo di comunicare con stazioni radio base attraverso i protocolli NB-IoT o LTE Cat M1.

Il display 20 è preferibilmente connesso alla scheda PCB 21 per mezzo di un cavo a striscia 25 flessibile (ribbon), non illustrato.

Preferibilmente, almeno un primo sensore di temperatura è fisicamente in contatto con la piastra di fissaggio 30 in maniera da rilevare una temperatura più prossima a quella del radiatore R. Il secondo sensore di temperatura, invece, è preferibilmente collocato nel vano interno 15 il più possibile verso la zona frontale 11, per rilevare la temperatura dell'ambiente. Secondo un modo preferito di realizzazione, il secondo sensore di temperatura è fisicamente montato sul cavo di connessione a striscia 25 del display 20. Il cavo 25 funge quindi da supporto per sostenere e mantenere in posizione detto sensore nel vano 15. In questo caso, il cavo 25 comprende dei fili di connessione dedicati al funzionamento del sensore di temperatura.

Preferibilmente il dispositivo è equipaggiato con un sistema antimanomissione atto a rilevare, ed eventualmente segnalare, quando il corpo 10 del dispositivo è aperto oppure rimosso o allontanato dal radiatore.

Secondo un modo di realizzazione, detto sistema antimanomissione comprende un interruttore o microinterruttore 24 montato sulla scheda PCB e connesso all'unità logica 23 del dispositivo. Il corpo 10 è provvisto di una chiave 16 atta a vincolare la base 13 e il coperchio 14 alla piastra di fissaggio 30.

Per separare il coperchio 14 dalla base 13 o il corpo 10 dalla piastra di fissaggio 30, detta chiave meccanica 16 deve essere necessariamente rimossa.

Detta chiave 16 è tipicamente in forma di perno, linguetta o equivalenti. La chiave 16 è in genere inserita in apposite sedi nel corpo 10 e nella piastra di fissaggio 30.

La chiave 16 coopera con una parte mobile dell'interruttore 24. Quando la chiave 16 è rimossa dal corpo 10, l'interruttore 24 cambia il suo stato che è rilevato dalla unità logica 23, la quale genera un segnale di manomissione.

Nell'esempio delle figure, il dispositivo è equipaggiato con un elemento di copertura 40 accoppiabile in modo rilasciabile al corpo 10. Detto elemento di copertura 40 non è operativamente connesso ad altre parti del dispositivo e può quindi essere rimosso e sostituito senza incorrere in allarmi di manomissione. Tipicamente la funzione dell'elemento di copertura è puramente estetica o comunque non legata al funzionamento del dispositivo ripartitore. Più in dettaglio, questa particolare configurazione permette all'utente di applicare ai dispositivi ripartitori montati sui radiatori della propria casa, ufficio, ecc., degli elementi di copertura 40 personalizzati con colori e/o forme differenti.

Nell'esempio delle figure, il fissaggio dell'elemento di copertura 40 sul corpo 10 è ottenuto per mezzo di alette o linguette 41 che impegnano i bordi della finestra 14a del coperchio 14, in corrispondenza del display 20. Detto elemento di copertura 40, preferibilmente, comprende anch'esso una finestra 42 che nella posizione di accoppiamento è allineata con la finestra 14a del coperchio 14 per permettere la visualizzazione del display 20. Chiaramente, l'elemento di copertura 40 può essere accoppiato al corpo 10 in qualunque altra maniera compatibile con tale funzione, ad esempio con mezzi a incastro, a pressione, mezzi magnetici o simili.

L'invenzione è stata descritta a scopo illustrativo e non limitativo, secondo alcune forme preferite di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione e varianti, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo ripartitore di calore, da applicare a un elemento riscaldante di un ambiente, tipicamente un radiatore, provvisto di un sistema di comunicazione radio configurato per comunicare direttamente con stazioni radio base del tipo che supportano le telecomunicazioni GSM o LTE, o entrambe.
2. Il dispositivo secondo la rivendicazione 1, nel quale il sistema di comunicazione radio comprende una SIM.
3. Il dispositivo secondo la rivendicazione 2, nel quale la SIM è di tipo "on chip".
4. Il dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, nel quale il sistema di comunicazione radio comunica attraverso i protocolli NB-IoT o LTE Cat M1.
5. Il dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti nel quale il sistema di comunicazione radio comprende un'antenna configurata per interagire con la struttura metallica dell'elemento riscaldante per amplificare la potenza del segnale.
6. Il dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, nel quale l'antenna del sistema di comunicazione radio comprende un elemento radiante.
7. Il dispositivo secondo la rivendicazione 6, nel quale detto elemento radiante è di tipo sbilanciato.
8. Il dispositivo secondo la rivendicazione 7, nel quale detto elemento radiante sbilanciato sfrutta il piano di massa costruito dal radiatore sul quale è applicato il dispositivo ripartitore, detto piano di massa avendo un'estensione pari a una o più lunghezze d'onda.
9. Il dispositivo secondo la rivendicazione 7 o 8, nel quale detto elemento radiante ha una dimensione circa corrispondente alla dimensione risonante.
10. Il dispositivo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 9, nel quale l'antenna comprende un elemento radiante scelto fra i seguenti tipi: - Semiloop; - IFA (Inverted F Antenna); - Monopolo top loaded o a meandro.