IT201800006316A1 - Stufa pirolitica ad accumulo perfezionata - Google Patents

Description

Titolo: ”Stufa pirolitica ad accumulo perfezionata”

L'invenzione si riferisce ad una stufa perfezionata in particolare una stufa ad accumulo con un bruciatore pirolitico integrato.

Stufe convenzionali presentano all’interno un focolare per creare attraverso combustione calore, per esempio attraverso la combustione di legno. Questo calore viene accumulato in masse e poi rilasciato nel tempo.

Durante la combustione vengono prodotti gas di scarico presentanti gas nocivi e particelle sottili inquinanti. Questi scarichi possono creare problemi per la qualità dell’aria.

Sono noti bruciatori pirolitici. Questi bruciatori presentano una combustione più efficace e pulita.

Dalla DE202008004505 è nota una stufa per la combustione di combustibile solido con almeno una camera di combustione, che è racchiusa dalle pareti della stufa, in cui almeno una parete della stufa comprende una parete con una porta con una finestra e in cui nella camera di combustione è disposto uno spazio di combustione con parete laterali e un fondo, lo spazio di combustione è disposto almeno parzialmente al di sotto del piano della porta inferiore e in cui le pareti dello spazio di combustione presentano una apertura per introdurre aria per la combustione.

La stufa qui descritta presenta alcuni problemi sostanziali il flusso dell’aria non può essere regolato e perciò anche al termine della combustione rimane il flusso aperto e asporta il calore dalla stufa. Inoltre la pirolisi e la combustione non possono essere regolate singolarmente.

La domanda di brevetto US 8459193 descrive un dispositivo per la gassificazione mediante pirolisi di materiale combustibile. Questo dispositivo comprende una camera interna atta al contenimento del combustibile, e una camera esterna coassiale alla camera interna. In questo modo viene realizzata una intercapedine tra le due camere atta al passaggio del gas prodotto. Il dispositivo è provvisto di un’apertura nella parte bassa della camera interna atta al passaggio dei gas prodotti dal combustibile all’intercapedine posta tra le due camere. Il dispositivo è inoltre provvisto di una serie di passaggi all’aria posti alla base del dispositivo stesso e di un piatto sommitale atto a convogliare il gas in uscita permettendone una corretta combustione.

Detto sistema presenta il problema della combustione non perfetta del gas prodotto. Questo problema viene rafforzato se il sistema viene posto all’interno di una stufa, poiché esiste sempre il rischio della non combustione perfetta e di residui di combustibile che potrebbero provocare un secondo incendio.

Perciò nelle stufe deve essere garantito il controllo della combustione e con ciò la sicurezza del termine di combustione. Questo in particolare per la lunga durata della combustione e la disposizione delle stufe all’interno delle case.

La domanda di modello utilità italiana di PI 2014 000 016 descrive un bruciatore pirolitico provvisto di una camera interna e di una camera esterna e di un sistema di ventilazione forzata, ovvero una ventola posta alla base del bruciatore in modo da convogliare una grande quantità di aria all’interno dell’intercapedine presente fra la camera interna e la camera esterna. Anche il dispositivo descritto dalla pubblicazione precedentemente citata presenta problemi soprattutto per la combustione del gas prodotto dalla pirolisi. Anche in questo caso non può essere stabilita una determinazione/fine certa del processo di combustione.

Dalla WO 2017 200 2853 è noto un bruciatore pirolitico a doppia camera per combustibile solido comprendente una camera di combustione, una camicia esterna di diametro B che definisce la intercapedine toroidale. Fra la camicia esterna e la camera di combustione è posto un tappo che chiude superiormente detta intercapedine, un fondo di un sistema di ventilazione è accoppiato a detto fondo. La camera di combustione comprende un cilindro cavo e un fondo appioppato accoppiato a detto cilindro. Il cilindro è provvisto di una serie di fori distanziati tra di loro e dal bordo superiore. Questo dispositivo comprende una serie di fori per stabilizzare e regolare i flussi all’interno del dispositivo.

Anche per un dispositivo del genere non è possibile terminare in modo certo e sicuro il processo di combustione/pirolisi. Se al termine della combustione/pirolisi il flusso di aria rimane aperto nelle stufe si crea il problema dell’asportazione del calore che è stato accumulato negli accumulatori di calore per esempio nelle pietre formanti le pareti. Inoltre per motivi di sicurezza deve essere garantito che la combustione abbia un termine definito per diminuire il rischio di incendio.

La EP 2949992 descrive un dispositivo di riscaldamento azionato senza energia ausiliaria in cui la camera di combustione è disposta al di sotto dell’apertura attraverso la quale viene inserito il materiale combustibile e la camera di combustione è rivestita con un materiale stabile alla temperatura atto a accumulare il calore prodotto dalla combustione.

Anche per un dispositivo del genere non è possibile terminare in modo certo e sicuro il processo di combustione/pirolisi. Se al termine della combustione/pirolisi il flusso di aria rimane aperto nelle stufe si crea il problema dell’asportazione del calore che è stato accumulato negli accumulatori di calore per esempio nelle pietre formanti le pareti. Inoltre per motivi di sicurezza deve essere garantito che la combustione abbia un termine definito per diminuire il rischio di incendio.

Lo scopo delle presente invenzione è di realizzare una stufa comprendente un bruciatore pirolitico il cui processo di combustione/pirolisi possa essere controllato e regolato in modo da terminare il flusso d’aria al termine della combustione e garantire che il gas prodotto venga bruciato in modo da garantire una combustione uniforme e continua.

Questo scopo viene realizzato da una stufa comprendente uno spazio di combustione in cui è disposto un bruciatore pirolitico a doppia camera con una camera interna atta al contenimento del combustibile, e una camera esterna coassiale alla camera interna. In questo modo viene realizzata una intercapedine tra le due camere atta al passaggio del gas prodotto. Il dispositivo è provvisto di un’apertura nella parte bassa della camera interna atta al passaggio dei gas prodotti dal combustibile all’intercapedine posta tra le due camere. Il dispositivo è inoltre provvisto di una serie di passaggi all’aria posti alla base del dispositivo stesso e di un piatto sommitale atto a convogliare il gas in uscita permettendone una corretta combustione. Inoltre nella stufa sono disposta almeno due aperture di alimentazione per flussi d’aria di cui uno è posto superiormente al bruciatore pirolitico e il secondo è posto al di sotto del bruciatore pirolitico e in cui almeno una delle aperture di alimentazione di aria presenta un sistema per forzare l’aria per esempio un ventilatore e che entrambi i flussi d’aria possono essere regolati e in almeno un camino per l’asportazione del gas combusto. In modo vantaggioso il camino presenta un percorso a serpentina cosi il gas combusto può cedere meglio il calore e una porta per accedere allo spazio di combustione. In questo spazio di combustione viene bruciato il gas formatosi durante la pirolesi In una forma di realizzazione preferita il sistema per forzare l’aria comprende un regolatore (temporizzatore) a tempo per accendere o spegnere il sistema per forzare l’aria o ed è disposto sotto il bruciatore pirolitico Il bruciatore pirolitico a doppia camera presenta un volume di carica predeterminata perciò la durata di combustione può essere determinata al momento della carica. In funzione della durata della carica può essere regolato il flusso forzato. In questo modo al termine della combustione stimata il sistema di ventilazione viene spento. In questo modo non c’è più un flusso d’aria o solo un flusso ridotto e l’aria non asporta calore.

Per ovviare al problema delle emissioni sopra indicate è stata concepita la stufa secondo l’invenzione che può essere installata in città o luoghi dove vigono restrizioni normative riguardanti le polveri sottili ed inquinamento dell’aria.

La stufa ad accumulo pirolitica è facilmente installabile, poiché è stata progettata in più parti assemblabili fra di loro.

La stufa secondo l’invenzione presenta secondo i primi test valori di emissioni pari al 2% rispetto ad una stufa a legna convenzionale. La stufa pirolitica qui descritta emana calore con una media di 60°C su tutta la superficie della stufa per 6 ore con una carica di 5kg di pellet con un residuo dell’ 1% di biocare (Carbone vegetale di alta qualità concimante).

Confronto di emissioni:

Stufa ad accumulo pirolitica (secondo l’invenzione): 37,42 CO (mg/m3) e 21 NOx(mg/m3)

Stufa convenzionale chiusa a legna: 3.750,00 CO (mg/m3) e 131 NOx(mg/m3)

Stufa chiusa a pellet: 750,00 CO (mg/m3) e 125 NOx(mg/m3) Ulteriori scopi, caratteristiche, vantaggi e possibilità di applicazione risultano dalla seguente descrizione di alcuni esempi di realizzazione e dei disegni appartenenti. Con ciò tutte le caratteristiche descritte e/o rappresentate nelle Figure formano per se o in qualsiasi combinazione l’oggetto qui rivelato, anche indipendentemente dal loro raggruppamento nelle rivendicazioni o delle loro dipendenze:

la Figura 1 mostra una sezione laterale di una stufa secondo l’invenzione,

La figura 2 mostra una sezione dall’alto di una stufa secondo l’invenzione,

La figura 3 mostra una seconda sezione dall’alto di una stufa secondo l’invenzione,

La figura 4 mostra una sezione laterale di una stufa secondo l’invenzione con illustrazione dei flussi d’aria,

La figura 5 mostra una vista frontale di una stufa secondo l’invenzione con illustrazione dei flussi d’aria,

la Figura 6 mostra una sezione laterale di una stufa secondo l’invenzione con flussi d’aria,

La figura 7 mostra una sezione dall’alto di una stufa secondo l’invenzione,

La figura 8 mostra una seconda sezione dall’alto di una stufa secondo l’invenzione,

La figura 9 mostra una sezione laterale di una stufa secondo l’invenzione accesa e con flussi d’aria.

Nella figura 1 viene indicata con il numero di riferimento 1 una stufa ad accumulo secondo l’invenzione. Per accumulo si intende nella presente invenzione che la stufa presenta elementi quali per esempio pietre, pietre ollari o alti elementi simile che accumulano calore e poi lo rilasciano all’ambiente nel tempo. Questi elementi/pietre possono formare le pareti della stufa ed essere poi essere rivestiti verso l’esterno. Questa stufa è formata da pareti laterali 2 formanti uno spazio di combustione 3 che è accessibile attraverso una porta 4. Nello spazio di combustione 3 è disposto un bruciatore pirolitico 5 a doppia camera.

In una forma di realizzazione il bruciatore pirolitico 5 è formato preferibilmente con una camera interna atta al contenimento del combustibile, e una camera esterna coassiale alla camera interna. In questo modo viene realizzata una intercapedine tra le due camere atta al passaggio del gas prodotto. Il dispositivo 5 è provvisto di un’apertura nella parte bassa della camera interna atta al passaggio dei gas prodotti dal combustibile all’intercapedine posta tra le due camere. Il dispositivo 5 è inoltre provvisto di una serie di passaggi all’aria posti alla base del dispositivo 5 stesso e di un piatto sommitale atto a convogliare il gas in uscita permettendone una corretta combustione.

Inoltre nella stufa sono disposti almeno due aperture 7,10 di alimentazione per flussi d’aria di cui uno è posto superiormente al bruciatore pirolitico 5 e il secondo flusso è posto al di sotto del bruciatore pirolitico 5 e in cui almeno una delle aperture per i flussi di alimentazione 7,10 di aria presenta un sistema per forzare l’aria per esempio un ventilatore 6 e che entrambi i flussi d’aria possono essere regolati. Inoltre nella parte superiore dello spazio di combustione è disposto almeno un camino 8 per l’asportazione del gas combusto.

Il prima apertura per alimentare 7 aria al ventilatore 6 può essere un’apertura 7 formata nella parete della stufa 1. Questo primo flusso d’aria 9 viene forzato attraverso il ventilatore 6 nel bruciatore pirolitico 5 che in questo modo alimenta la pirolisi all’interno del bruciatore pirolitico 5. Il gas prodotto dalla pirolisi entra nello spazio di combustione 3. In questo spazio di combustione 3 viene bruciato con una fiamma 20 il gas prodotto. Per la pirolisi la quantità di aria deve essere limitata. Questo può causare problemi per una successiva combustione del gas prodotto mediante la pirolisi. Per questo motivo nella stufa secondo l’invenzione è prevista una seconda apertura 10 di alimentazione di aria disposta al di sopra del bruciatore pirolitico a doppia camera. Per avere una combustione efficiente viene alimentato un secondo flusso d’aria 11 dall’esterno. Questo secondo flusso d’aria 11 permette in modo pulito la combustione e regola vantaggiosamente la fiamma 20 della combustione del gas prodotto con pirolisi. Il secondo flusso d’aria entra in modo vantaggioso attraverso la porta 4 e/o il telaio della porta. Questa porta 4 presenta aperture 10 per alimentare aria all’interno dello spazio di combustione 3. In modo vantaggioso questa porta presenta due aperture 10a e 10b per generare due flussi d’aria 11a,11b. In questo modo l’aria 11a che viene alimentata all’interno nello spazio di combustione 3 raffredda il pannello 4 formante la parete della porta 4 e evita la formazione di residuo della combustione sulla porta. Questo è particolarmente svantaggioso se il pannello formante la porta è un pannello in vetro. Pannelli in vetro vengono utilizzati in modo preferito poiché in questo modo è controllabile lo spazio di combustione. In modo vantaggioso le aperture disposte 10a,10b nella porta 4 sono regolabili e anche chiudibili totalmente. In questo modo il flusso d’aria 11 può essere bloccato completamente e bloccata anche la combustione e/o ridotta la combustione 20.

La seconda/le seconde aperture 10b sono preferibilmente disposte nel telaio della porta. Questo flusso 11b alimenta la fiamma/ la combustione 20 e essendo nel telaio della porta 4 è possibile indirizzare meglio il flusso d’aria verso la combustione poiché lo sbocco interno è più vicino alla fiamma 20.

In una forma di realizzazione preferita il ventilatore 6 presenta un dispositivo a tempo (temporizzatore) per regolare la sua accensione e il suo spegnimento. Questo comporta notevoli vantaggi poiché essendo determinato il tempo della pirolisi dalla carica di combustibile e perciò anche il tempo di formazione di gas come combustibile per la combustione all’interno dello spazio di combustione si può determinare il termine del processo in modo abbastanza preciso. Al termine del processo di pirolisi e di combustione una alimentazione ulteriore con aria comporterebbe un asportazione di calore. Inoltre con la regolazione del ventilatore 6 si riesce a terminare in modo preciso la combustione nella stufa 1, questo può essere necessario per motivi di norme di sicurezza.

Nella zona superiore dello spazio di combustione è disposta una superficie inclinata 12 per indirizzare il flusso di gas combusto e aria 14 all’interno di un camino 8. Vantaggiosamente questa superficie 12 presenta un’inclinazione di sostanzialmente 45° rispetto al fondo dello spazio di combustione in cui è disposto il bruciatore pirolitico 5. Vantaggiosamente il camino 8 per l’asportazione del gas combusto e della aria calda 14 è formato a serpentina e rivestito con materiale atto a accumulare calore. In una forma di realizzazione può essere disposta nella parete del cammino 8 una serpentina per il passaggio di un fluido per esempio acqua per riscaldare questo.

Vantaggiosamente l’intera stufa 1 è formata a moduli componibili e le superfici esterne vengono rivestite con un telaio. Questo permette un facile montaggio in una qualsiasi struttura abitativa o simile.

In una forma di realizzazione preferita dell’invenzione il bruciatore pirolitico viene caricato con legno preferibilmente pellet. Per partire con il processo di pirolisi il bruciatore pirolitico viene caricato per esempio pellet come carica, poi la carica viene accesa per esempio per mezzo di accendi fuoco attraverso la porta dello spazio di combustione. Dopo l’accensione del fuoco si chiusa la porta e si accende il ventilatore impostando in modo preferito il periodo di funzionamento. Questo periodo viene determinato in funzione della carica di combustibile per esempio pellet. In una forma di realizzazione all’interno del bruciatore pirolitico possono essere indicati i vari livelli di carica e in funzione di questi livelli di carica viene impostato il tempo di funzionamento del ventilatore.

Le varianti precedentemente descritte del dispositivo e del sistema servono soltanto alla migliore comprensione della struttura, del funzionamento e delle proprietà della soluzione presentata; esse non limitano la rivelazione da parte degli esempi di realizzazione. Le Figure sono schematiche, proprietà e effetti essenziali essendo rappresentati parzialmente chiaramente ingranditi per evidenziare le funzioni, i principi di azione, configurazioni e caratteristiche tecniche. Con ciò ogni funzionamento, ogni principio, ogni configurazione tecnica e ogni caratteristica che è/sono rivelato/a/i nelle figure o nel testo, può essere liberamente e in modo qualsiasi combinato/a con tutte le rivendicazioni, ogni caratteristica nel testo e nelle altre figure, altri funzionamenti, principi, configurazioni e caratteristiche tecniche che sono contenute in questa rivelazione o ne risultano da questa così che tutte le combinazioni pensabili sono da attribuire alla soluzione descritta. Con ciò sono comprese anche combinazioni fra tutte le singole esposizioni nel testo, cioè in ogni capo verso del testo, nelle rivendicazioni e anche combinazioni fra diverse varianti nel testo, nelle dimensioni e nelle figure. I dettagli di dispositivo e di procedimento precedentemente illustrati sono rappresentati nel collegamento; è però da rimandare al fatto che essi sono combinabili fra loro anche indipendentemente fra loro e anche liberamente l’uno con l’altro. I rapporti mostrati nelle figure delle singole parti e capoversi di esse fra loro e le loro dimensioni e proporzioni non sono da intendersi limitanti. Singole dimensioni e proporzioni possono invece anche scostarsi da quelle mostrate. Anche le rivendicazioni non limitano la rivelazione e quindi le possibilità di combinazione di tutte le caratteristiche presentata. Tutte le caratteristiche presentate sono qui rivelate anche singole e in combinazione con tutte le altre caratteristiche.

Elenco dei numeri di riferimento

1 stufa

2 pareti

3 spazio di combustione

4 porta

4a, 4b pannelli della porta

5 bruciatore pirolitico

6 ventilatore

7 apertura

8 cammino

9 flusso d’aria

10 apertura

10a,10b prima seconda apertura

11 flusso d’aria

11a,11b prima e secondo flusso d’aria

12 superficie inclinata

13 uscita di gas combusto e aria

14 flusso di gas combusto e aria

20 fiamma della combustione/ combustione

Claims (9)

1. Rivendicazione 1. Stufa (1) pirolitica ad accumulo formata da pareti (2) formanti uno spazio di combustione (3) e nelle pareti (2) essendo presente almeno una apertura chiudibile da una porta (4), e un camino (8) per l’asportazione di gas combusto e nello spazio di combustione (3) essendo disposto un bruciatore pirolitico (5) a doppia camera almeno parzialmente al di sotto della porta (4) con una camera interna atta al contenimento del combustibile, e una camera esterna atta al passaggio di gas e/o aria, caratterizzata dal fatto che la stufa (1) comprende almeno una prima apertura (7) per l’alimentazione di un flusso d’aria (9) alla parte inferiore del bruciatore pirolitico (5) e una seconda apertura (10) per l’alimentazione di un flusso d’aria (11) alla combustione (20) del gas prodotto dal bruciatore pirolitico (5) sostanzialmente al di sopra del bruciatore pirolitico (5) e che almeno uno dei flussi d’aria è forzato.
2. 2. Stufa (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che il flusso di aria viene forzato mediante un ventilatore (6).
3. 3. Stufa (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che il flusso di aria viene forzato e il flusso d’aria (9) alimentante inferiormente il bruciatore pirolitico (5).
4. 4. Stufa (1) secondo la rivendicazione 2 o 3, caratterizzata dal fatto che il ventilatore comprende un dispositivo di regolazione a tempo.
5. 5. Stufa (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che il secondo condotto (10) alimentante il secondo flusso d’aria (11,11a,11b) è disposto nella porta (4).
6. 6. Stufa (1) secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che la porta è formato da un pannello in vetro e presenta un apertura (10a) in cui fluisce il parte del secondo flusso d’aria (11a).
7. 7. Stufa (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che alimentante il secondo flusso d’aria passa attraverso un’apertura (10b) formata nel telaio della porta (4).
8. 8. Stufa (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che entrambi i flussi d’aria possono essere regolati, in particolare il secondo condotto (10) potendo essere chiuso.
9. 9. Stufa (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti caratterizzata dal fatto che nello spazio di combustione è disposto una superficie inclinata (12) per indirizzare il flusso di gas combusto e aria (14) all’interno di un camino (8) in particolare e questa superficie (12) presenta un’inclinazione di sostanzialmente 45° rispetto al fondo dello spazio di combustione .