IT201800007225A1

IT201800007225A1 - Pompa di calore perfezionata

Info

Publication number: IT201800007225A1
Application number: IT102018000007225A
Authority: IT
Priority date: 2018-07-16
Filing date: 2018-07-16
Publication date: 2020-01-16

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di Brevetto per Invenzione avente per titolo:

“Pompa di calore perfezionata”

DESCRIZIONE DELL’INVENZIONE

La presente invenzione si applica in generale ad una pompa di calore munita di uno scambiatore di calore, confinato in un suo volume di confinamento e tramite il quale è scambiato calore con dell’aria (di qui in poi detta “aria ambiente”) che è prelevata da e reimmessa in un ambiente diverso dal detto volume di confinamento e separato da esso da una parete.

In particolare la presente invenzione riguarda la canalizzazione aeraulica che attraversa detta parete e lungo la quale l’aria ambiente circola dal punto di prelievo al punto di reimmissione in detto ambiente dopo aver attraversato detto volume di confinamento.

In particolare tal ambiente da cui detta aria è prelevata e reimmessa coincide con l’ambiente esterno e come tale sarà di qui in poi indicato senza alcun intento limitativo estendendo l’accezione del termine ad ogni ambiente diverso dal detto volume di confinamento che confina lo scambiatore.

Ancor più in particolare, detta pompa di calore munita di detto scambiatore di calore è una pompa di calore aria – acqua di cui detta aria circolante costituisce il pozzo freddo (sorgente da cui si attinge il calore) e di cui lo scambiatore di calore è l’evaporatore.

Di qui in poi l’invenzione sarà descritta, senza alcun intento limitativo, con particolare riferimento a detta pompa di calore aria – acqua (di qui in poi, per brevità, semplicemente “pompa di calore”).

Una pompa di calore secondo arte nota è dotata di un canale d’alimentazione, attraverso il quale viene immessa aria ambiente nella medesima, e di un canale di scarico, attraverso il quale detta aria, una volta attraversato l’evaporatore, viene espulsa nell’ambiente di provenienza.

L’impiego di due canali distinti, uno di alimentazione e uno di scarico, comporta la realizzazione di due fori nella parete che separa l’ambiente esterno dall’ambiente d’installazione della pompa.

Detti due fori consentono il passaggio dei detti canali attraverso la parete e mettono in comunicazione la pompa di calore con l’ambiente esterno.

La realizzazione di due fori comporta un aumento dei tempi e dei costi di montaggio e complica la fase d’installazione di detta pompa di calore.

Negli ultimi anni si sono ricercate e adottate pompe di calore in grado di semplificare l’installazione di detta canalizzazione e detto problema è stato risolto realizzando delle canalizzazioni coassiali, dove il canale d’alimentazione è disposto all’interno del canale di scarico o viceversa.

Dette canalizzazioni richiedono la realizzazione nella parete di un solo foro, velocizzando quindi i tempi di montaggio della pompa di calore.

Tuttavia detta canalizzazione coassiale non è esente da problematiche di tipo fluidodinamico, principalmente connesse alle differenti perdite di carico che si generano nel canale d’alimentazione e in quello di scarico.

La coassialità, infatti, comporta perdite di carico diverse tra i due canali a causa delle diverse superfici lambite dai flussi d’aria nei due canali.

Ipotizzando che il canale interno sia il canale d’alimentazione e quello esterno il canale di scarico, l’aria in ingresso interagisce con una superficie d’attrito, sostanzialmente le pareti interne del canale d’alimentazione, minore rispetto all’aria in uscita che lambisce sia le pareti interne del canale di scarico sia le pareti esterne del canale d’alimentazione.

Detta canalizzazione coassiale, quindi, consente di agevolare l’installazione della pompa di calore, ma non permette di ottimizzare le perdite di carico dei flussi d’aria in ingresso e uscita dalla medesima, che risultano disuniformi e diverse tra loro mentre la minima resistenza si otterrebbe a parità di superfici lambite dall’aria alla medesima velocità.

Detta difformità delle perdite di carico crea molteplici difficoltà in fase di progettazione e durante il funzionamento della pompa di calore.

Ad esempio per vincere le perdite di carico più grandi si adotta un ventilatore per la circolazione dell’aria di potenza maggiore, con conseguente aumento dei consumi e riduzione dell’efficienza della pompa di calore.

Inoltre l’uso di un ventilatore più potente comporta una progettazione più attenta dei canali e delle loro sezioni di passaggio, così che il movimento d’aria generato dal detto ventilatore sia in grado di generare un flusso in ingresso e un flusso in uscita tali da garantire il corretto funzionamento della pompa di calore.

A ltro inconveniente dei canali coassiali, anche estetico, è la complicazione geometrica della raccorderia accessoria necessaria ad ottenere curve e sdoppiamenti dei canali medesimi lungo il percorso e soprattutto all’innesto con la pompa di calore.

Le soluzioni proposte fin qui dallo stato dell’arte risultano pertanto insufficienti.

Scopo della presente invenzione, è dunque quello di risolvere almeno in parte i problemi sopra descritti, fornendo, per una pompa di calore munita di uno scambiatore di calore con aria ambiente, una canalizzazione di particolare concezione in grado di definire un passaggio per l’ingresso dell’aria e un passaggio d’uscita per l’espulsione di detta aria, atta ad ottimizzare le perdite di carico.

Ulteriore scopo della presente invenzione, almeno per una o più varianti esecutive, è fornire, per la medesima pompa di calore, una canalizzazione che prevede la realizzazione di un solo foro sulla parete di separazione dall’ambiente esterno.

Ulteriore scopo della presente invenzione, almeno per una o più varianti esecutive, è fornire una canalizzazione che prevede un solo foro di allaccio a detta pompa di calore per l’immissione ed il recupero dell’aria ambiente dal volume di confinamento dello scambiatore.

Questi e altri scopi, che risulteranno chiari in seguito, si conseguono con una pompa di calore, illustrata nella seguente descrizione nella forma preferita di una pompa di calore e relativa canalizzazione aeraulica, e nelle rivendicazioni annesse, che costituiscono parte integrante della descrizione medesima.

Ulteriori caratteristiche del presente trovato risulteranno meglio evidenziate dalla seguente descrizione di una preferita forma di realizzazione, conforme alle rivendicazioni brevettuali e illustrata, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, nelle allegate tavole di disegno, in cui:

- la fig. 1 è una vista dall’alto di una possibile installazione di una pompa di calore secondo la presente invenzione;

- la fig. 2 è una vista prospettica di una prima possibile variante esecutiva della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- le figg. 3a e 3b sono una vista in sezione di una prima possibile variante esecutiva della geometria della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig. 4 è una vista in sezione di una seconda possibile variante esecutiva della geometria della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.5 è una vista in sezione di una terza possibile variante esecutiva della geometria della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig. 6 è una vista prospettica di una seconda possibile variante esecutiva della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.7a è una vista prospettica di una possibile variante esecutiva del tubo della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.7b è una vista esplosa del tubo di Fig.7a;

- la fig. 8a è una vista prospettica di una possibile variante esecutiva della curva qui detta “a setto piano” della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.8b è una vista esplosa della curva a setto piano di Fig.8a;

- la fig. 9a è una vista prospettica di una possibile variante esecutiva della curva qui detta “a setto curvo” della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.9b è una vista esplosa della curva a setto curvo di Fig.9a;

- la fig. 10a è una vista prospettica di una possibile variante esecutiva del giunto di collegamento della canalizzazione secondo la presente invenzione; - la fig. 10b è una vista esplosa di un tratto della canalizzazione secondo la presente invenzione dotato del giunto di collegamento di Fig.10a;

- la fig. 11 è una vista prospettica della canalizzazione secondo la presente invenzione dotata di una griglia di areazione;

- la fig.12 è una vista prospettica di una pompa di calore convenzionale dotata di una bocca d’alimentazione e di una bocca di scarico tra loro sdoppiate; - la fig. 13a è una vista prospettica di una possibile variante esecutiva di un raccordo qui detto a “Y ” della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.13b è una vista esplosa del raccordo a “Y ” di Fig.13a;

- la fig. 14a è una vista prospettica di una possibile variante esecutiva di un raccordo qui detto a “T” della canalizzazione secondo la presente invenzione;

- la fig.14b è una vista esplosa del raccordo a “T” di Fig.14a;

- la fig.15 è una vista prospettica di una pompa di calore convenzionale dotata di una bocca d’alimentazione e di una bocca di scarico tra loro separati; - la fig. 16a è una vista dal basso di una sezione orizzontale di una pompa di calore non convenzionale secondo la presente invenzione, avente il gruppo termodinamico disposto inferiormente, ovvero in prossimità della base di detta pompa di calore;

- la fig.16b è una vista prospettica della pompa di calore di Fig.16a;

- la fig. 17a è una vista in sezione verticale di una pompa di calore non convenzionale secondo la presente invenzione, avente il gruppo termodinamico disposto superiormente, ovvero in prossimità della sommità di detta pompa di calore;

- la fig.17b è una vista prospettica della pompa di calore di Fig.17a;

- la fig. 18a è una vista dall’alto di una sezione di una pompa di calore non convenzionale secondo la presente invenzione, avente il gruppo termodinamico disposto superiormente, ovvero in prossimità della sommità di detta pompa di calore;

- la fig.18b è una vista prospettica della pompa di calore di Fig.18a.

- le figg. 19a e 19b rappresentano schematicamente due possibili forme realizzative della canalizzazione aeraulica secondo l’invenzione.

Salvo ove altrimenti precisato, nella presente relazione qualsiasi termine dimensionale e spaziale (quale “inferiore”, “superiore”, “interno”, “esterno”, “frontale”, “posteriore”, “verticale”, “orizzontale” e simili) si riferisce alla posizione secondo cui sostanzialmente gli elementi sono rappresentati nelle figure allegate.

Con lo scopo di evidenziare talune caratteristiche piuttosto che altre, non necessariamente quanto riportato nei disegni allegati è perfettamente in scala.

Come già anticipato da qui in avanti si descrive una pompa di calore, dotata di almeno uno scambiatore di calore, sostanzialmente un evaporatore.

Nulla vieta di estendere e applicare quanto descritto ad altre tipologie di macchine termiche provviste di almeno uno scambiatore di calore con aria; detto scambiatore di calore potendo comprendere evaporatori, condensatori, radiatori o simili.

La pompa di calore 1 comprende almeno un opportuno corpo 2, all’interno del quale è alloggiato almeno uno scambiatore aria – fluido con funzione di evaporatore ed almeno un mezzo di circolazione dell’aria esterna, mentre le restanti parti della pompa di calore 1 medesima quali compressore, serbatoio di accumulo dell’acqua da riscaldare e condensatore (questi ultimi non mostrati nelle figure) possono anche essere collocati in altri corpi funzionalmente collegati al detto corpo 2 eventualmente incorporandolo.

Come illustrato nelle figg. Fig.1, 19a e 19b, l’ambiente d’installazione 30 della pompa di calore 1 è separato dall’ambiente esterno 31 tramite la parete divisoria 3.

Detta pompa di calore 1 è caratterizzata dal fatto che è in comunicazione di fluido con l’ambiente esterno 31 (pozzo freddo, sorgente fredda) tramite una canalizzazione aria 40 che prevede almeno tre tratti di canali o spazi di transito consecutivi comprendenti:

- un canale di ingresso 40.in che va dall’ingresso 411 di aria ambiente dall’ambiente esterno 31 sino ad un volume di confinamento 42;

- un volume di confinamento 42 dov’è alloggiato detto evaporatore;

- un canale di uscita 40.out che va dal detto volume di confinamento 42 alla uscita 421 dell’aria ambiente verso l’ambiente esterno 31.

Inoltre, almeno nel tratto di attraversamento della parete divisoria 3, i canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out sono realizzati, adiacenti, in un unico condotto 10 per il fatto che il condotto 10 medesimo, confinato da una parete esterna 130, è provvisto di un setto divisorio 110, il canale di ingresso 40.in di sezione di ingresso S.in, essendo delimitato da una prima parte 131 di detta parete esterna 130 e dal setto divisorio 110, e il canale di uscita 40.out, di sezione di uscita S.out, essendo delimitato da una restante parte 132 della medesima parete 130 e dal medesimo setto divisorio 110.

Per assicurare il transito dell’aria ambiente nel volume di confinamento 42, detta canalizzazione 40, oltre al condotto 10, può comprendere anche una pluralità di elementi di raccordo E atti a realizzare il collegamento aeraulico tra le sezioni d’ingresso e uscita della pompa di calore 1 e l’ambiente esterno 31 consentendo le variazioni di direzione delle tubazioni eventualmente necessarie.

Di detta pluralità di elementi di raccordo E alcuni, ad esempio delle curve, dei tronchetti o dei giunti, sono provvisti all’interno del setto divisorio 110 per tutto il loro sviluppo dall’una all’altra estremità così da definire e mantenere adiacenti detti canali di ingresso e di uscita 40.in e 40.out lungo tutto il percorso della detta canalizzazione 40.

Tali elementi di raccordo di qui in poi saranno tutti assieme chiamati elementi di continuità CE in quanto costituiscono una continuità dei canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out presenti nella canalizzazione 40.

Detta pluralità di elementi di raccordo E può ulteriormente comprendere altri elementi, ad esempio dei raccordi a T”, o ad “Y ”, di qui in poi tutti assieme chiamati elementi di disgiunzione DE.

Detti elementi di disgiunzione DE servono invece a separare i due canali medesimi da adiacenti ad una prima estremità a separati, appunto, alle altre due estremità specifiche per ciascuno dei due canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out.

Naturalmente, negli elementi di disgiunzione DE il setto divisorio 110 è presente solo nel tratto in cui detti canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out sono adiacenti.

Il setto divisorio 110 presente in ciascuno degli elementi di continuità CE e disgiunzione DE ha ovviamente conformazione e collocazione tale da assicurare la continuità con il setto divisorio 110 degli altri elementi cui esso è connesso vale a dire il condotto 10 e/o elementi di continuità CE e/o di disgiunzione DE e/o la pompa di calore 1.

In certi casi l’architettura della pompa di calore 1 e le modalità di installazione sono tali che è possibile allacciarsi ad essa direttamente con il condotto 10 o con un elemento di continuità CE, mentre la separazione dei canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out avviene all’interno della pompa di calore 1 come mostrato ad es. nelle figg. 16.a, 17.a, 18.a, 19.b in forme diverse, tutte realizzabili da un tecnico del settore e che non richiedono pertanto ulteriori descrizioni.

In altre parole, in tal caso un elemento di disgiunzione DE è sempre presente nella canalizzazione 40, ma costituito da opportune canalizzazioni e/o convogliatori di flusso incorporate nella pompa di calore 1 in corrispondenza del volume di confinamento 42.

In altri casi, invece, la pompa di calore 1 prevede due attacchi, uno per il canale di ingresso 40.in ed un altro per quello di uscita 40.out ed allora l’elemento di disgiunzione DE è esterno alla pompa di calore 1; a tal proposito si vedano ad es. le figg.15 e 19.a che mostrano macchine la cui architettura era stata prevista per allacci convenzionali con due condotti d’aria di ingresso ed uscita del tutto separati.

In tali casi, allora, è necessario anche prevedere della raccorderia convenzionale (Figg. 12 e 15) a singolo canale SC per continuare i canali di solo ingresso 40.in o di sola uscita 40.out nei tratti compresi tra un elemento di disgiunzione DE e l’innesto ad una pompa di calore 1. Tal raccorderia a singolo canale SC, consistente almeno in curve e/o tronchetti, è ovviamente sprovvista di setto divisorio 110 ed essendo, come detto, del tutto convenzionale non verrà ulteriormente descritta.

Detta pluralità di elementi di raccordo E permette così di realizzare una canalizzazione 40 in grado di soddisfare diverse esigenze d’installazione e l’allaccio a pompe di calore 1 che prevedono volumi di confinamento 42 con diverse tipologie di innesto dei canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out.

Ad esempio la canalizzazione aria 40 secondo la presente invenzione consente il collegamento con l’ambiente esterno 31 di:

- pompe di calore con le sezioni d’ingresso e d’uscita adiacenti e disposte su un piano sostanzialmente orizzontale della superficie esterna del corpo 2.in prossimità della zona sommitale del corpo 2 pompa di calore (Fig.17a e Fig. 17b);

- pompe di calore con le sezioni d’ingresso e d’uscita adiacenti e disposte su un loro piano della medesima superficie esterna sostanzialmente verticale in prossimità della zona sommitale del corpo 2 pompa di calore (Fig.18a e Fig. 18b);

- pompe di calore con le sezioni d’ingresso e d’uscita adiacenti e disposte su un loro piano di detta superficie sostanzialmente verticale in prossimità della zona inferiore del corpo 2 pompa di calore (Fig.16a e Fig.16b);

- pompe di calore convenzionali con sezioni d’ingresso e uscita dell’aria del tutto separate (Figg.12 e 15).

Nelle figure a corredo detto setto divisorio 110 è disposto in corrispondenza di un asse di simmetria della canalizzazione 10, verticale secondo la giacitura preferita, così da ottenere delle sezioni di passaggio di ingresso e di uscita sostanzialmente uguali.

Nulla vieta di realizzare una canalizzazione 10 caratterizzata da un setto divisorio 110 disposto in modo asimmetrico, così da ottenere sezioni di passaggio diverse, e/o qualsiasi giacitura fosse in certi casi opportuna.

La collocazione asimmetrica del setto divisorio 110 consente ad esempio di scegliere le sezioni di ingresso S.in e di uscita S.out senza i vincoli geometrici posti da una disposizione coassiale dei canali così da poter stabilire a piacimento le velocità dei flussi in ingresso e uscita tenendo presente che a pari portata massica dell’aria in ingresso e uscita corrispondono portate volumiche diverse in dipendenza della loro temperatura.

Come è intuitivo, a parità di sezione totale St= S.in S.out disponibile per entrambe le sezioni di ingresso di uscita, poiché le perdite di carico sono sostanzialmente proporzionali al quadrato della velocità dell’aria che scorre nei canali, l’uguaglianza di dette velocità lungo l’andata ed il ritorno minimizza la perdita di carico totale almeno se i canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out hanno sostanzialmente pari lunghezza e conformazione.

Le parti che compongono detto condotto 10 possono comprendere estrusi a parete piena (Fig.2), alveolare (Fig.6), semi�espansa o simili, e possono essere realizzate secondo geometrie e forme differenti.

In accordo con una possibile variante esecutiva rappresentata nelle Figg.3a e 3b riportata a titolo esemplificativo e non limitativo, detto condotto 10 può prevedere pareti con spessori differenti di punto in punto della sezione al fine di minimizzare i flussi termici indesiderati Q1, Q2 e massimizzare i flussi termici favoriti Q3.

Anche per uno o più degli altri elementi della canalizzazione 40 che saranno appresso descritti possono analogamente essere previste pareti con spessori variabili.

Dal momento che le temperature dell’aria in ingresso e dell’aria in uscita sono diverse, si generano dei flussi termici attraverso le pareti di detta canalizzazione 40.

A titolo esemplificativo e non limitativo, ipotizzando una temperatura T1 dell’ambiente d’installazione 30 di 20°C e una temperatura T3 dell’ambiente esterno 31 di 7°C (pari alle condizioni standard di misura del COP secondo normativa di riferimento di prodotto EN16147), la temperatura T2 dell’aria in uscita è variabile con le condizioni di lavoro della pompa di calore, ma si può assumere pari a 2°C.

In tal caso detti flussi termici possono essere così riassumibili e identificabili:

- Q1: flusso termico che s’instaura dall’ambiente d’installazione 30 verso il canale d’uscita 40.out; tale flusso Q1 è indesiderato in quanto diminuisce la temperatura dell’ambiente d’installazione 30 senza apportare vantaggi al funzionamento della pompa di calore e, a causa della differenza di temperatura, favorisce la formazione indesiderata di condensa sulla superficie della canalizzazione;

- Q2: flusso termico che si genera tra i canali 40.in e 40.out; detto flusso Q2 è indesiderato in quanto la bassa temperatura dell’aria uscente (T2=2°) sottrae calore all’aria entrante (T3=7°C), penalizzando le prestazioni della pompa di calore;

- Q3: flusso termico che s’instaura dall’ambiente d’installazione 30 verso il canale d’ingresso 40.in; tale flusso Q3 può essere desiderato in quanto preriscalda l’aria entrante nella pompa di calore sebbene ai danni della temperatura dell’ambiente d’installazione 30 (a patto che tal processo non sia causa di formazioni di condensa sulla superficie esterna della parete esterna 130 e che l’ambiente d’installazione 30).

V antaggiosamente, allora, come detto, la canalizzazione 40, e i relativi elementi di raccordo che la compongono, possono prevedere pareti dei canali 40.in e 40.out con spessori variabili al fine di ottimizzare i flussi termici, in particolare minimizzando i flussi termici indesiderati Q1, Q2 e massimizzando quelli favoriti Q3.

Detta canalizzazione 40, quindi, può comprendere una parete con spessore maggiore in corrispondenza di elevate velocità dello strato limite dell’aria e pareti con spessori minori in corrispondenza di velocità dello strato limite dell’aria ridotte.

Detta conformazione e sagomatura della sezione di passaggio dei flussi d’aria, consente di minimizzare la quantità di materiale impiegato per realizzare la canalizzazione 40, riducendo quindi i costi di produzione e il peso della stessa.

La presenza del setto 110 (v. figg. 3.a, 3.b, 4 e 5) ed una eventuale conformazione con spigoli delle sezioni di passaggio dei canali (v. fig. 5) fa sì che in corrispondenza dei recessi R1 dove la parete esterna 130 si congiunge al setto 110 e dei recessi R2 dove la parete esterna 130 piega bruscamente, la velocità dello strato limite dell’aria è molto minore rispetto a quella che si ha in corrispondenza a zone delle superfici di curvatura meno brusca e quindi molto minore è il coefficiente di scambio termico convettivo.

In accordo con una possibile forma realizzativa, rappresentata nelle Figg.3a e 3b, detta sagomatura prevede ad esempio che:

- la parete A della parete esterna 130 presenti uno spessore massimo A 1 in prossimità della mezzeria, dove la velocità dello strato limite è massima, e uno spessore minimo A 2 in prossimità della zona di raccordo con il setto divisorio 110 dove la velocità dello strato limite è minima;

- la parete B, dove si vuole minimizzare il flusso Q2, presenti uno spessore massimo B1 in prossimità della mezzaria, dove la velocità dello strato limite è massima, e uno spessore minimo in B2 in prossimità della zona di raccordo con le pareti dei canali ingresso/uscita 40.in/40.out, dove la velocità dello strato limite è minima;

- la parete C del canale di ingresso 40.in presenti uno spessore minimo al fine di massimizzare il flusso Q3, detta parete presenta uno spessore costante con C1=C2.

In generale, secondo una possibile variante dell’invenzione, gli spessori della parete esterna 130 e del setto 110 dei canali ingresso/uscita 40.in/40.out variano di punto in punto in funzione del coefficiente di scambio termico convettivo risultante sperimentalmente o da progetto e del fatto che il flusso di calore attraverso tali pareti sia desiderato, tollerato o indesiderato.

Naturalmente è prevista una variante realizzativa semplificata (non illustrata) dove gli spessori delle pareti dei canali 40.in e 40.out sono i medesimi con sezioni della canalizzazione 40 simmetriche rispetto al setto divisorio 110 e spessori di parete C1=A1 e C2=A2.

Detta conformazione rende più spedito il montaggio della canalizzazione 40 poiché ciascun elemento può essere impiegato sia per il passaggio del flusso d’aria in ingresso sia per il passaggio del flusso in uscita.

In fig. 4 è illustrata un’ulteriore semplificazione della geometria della sezione di passaggio appena descritta, dove il setto 110 presenta uno spessore costante e così pure costanti potrebbero essere gli spessori delle restanti pareti.

Quanto esposto e illustrato con riferimento ad una sezione sostanzialmente circolare, può essere ampliato e applicato a sezioni quadrate, come rappresentato in Fig.5, o a qualsiasi sezione o profilo adatto allo scopo.

Inoltre detta canalizzazione 40 può essere realizzata con differenti materiali adatti allo scopo, preferibilmente con materiali di buon potere isolante.

Detta canalizzazione 40 può vantaggiosamente essere dotata di una griglia d’aerazione 17, disposta sull’estremità della canalizzazione 40 medesima che opera nell’ambiente esterno 31.

La griglia d’aerazione 17 consente il passaggio di aria in ingresso e uscita ed evita che corpi estranei possano immettersi in detta canalizzazione 40.

Detta griglia d’aerazione 17 può comprendere una prima bocchetta 171, cooperante con detto canale di ingresso 40.in, e/o una seconda bocchetta 172, cooperante con detto canale di uscita 40.out.

In accordo con una variante preferita, dette prima e seconda bocchetta 171 e 172 sono disposte e orientate in modo tale da almeno limitare possibili ricircoli di aria, ovvero di aspirare nel canale di ingresso 40.in e immettere nella pompa di calore 1 aria appena espulsa dal canale d’uscita 40.out.

Ad esempio dette prima 171 e seconda 172 bocchetta possono essere disposte con le relative bocche disposte simmetricamente e rivolte verso l’esterno l’una rispetto all’altra.

Ulteriormente detta griglia 17, o dette bocchette 171 e 172, possono essere dotate di una o più sporgenze o alette direttrici 170 atte a guidare e convogliare i rispettivi flussi di aria nei versi desiderati.

Con riferimento alle figg. da 7a a 15, si descrivono ora possibili forme di realizzazione e attuazione dei principali elementi della canalizzazione 40 secondo la presente invenzione, portate a titolo esemplificativo e non limitativo.

Tutti tali elementi sono ottenibili per assemblaggio di componenti realizzabili per stampaggio ad iniezione di materiali plastici.

Prescindendo dal fatto che lo spessore della parete esterna 130 degli elementi della canalizzazione 40 sia variabile o meno in modo asimmetrico lungo la loro sezione trasversale e che le sezioni S.in, S.out, siano o meno identiche, per ciascuno di essi può essere individuato un sostanziale piano di simmetria σ (non indicato nelle figure).

Dal punto di vista della conformazione geometrica, tra gli elementi di continuità CE possono essere presenti due tipi di curve, preferibilmente ma non necessariamente curve a 90°:

- un primo tipo di curva qui detta a setto piano 12 (v. figg. 8) il cui setto divisorio 110 è appunto piano e giace su quello che sostanzialmente può essere considerato il piano di simmetria della curva medesima o su un piano ad esso parallelo;

- un secondo tipo di curva qui detta a setto curvo 13 (v. figg. 9) il cui setto divisorio 110 segue la curvatura della curva 13 medesima ed è sostanzialmente ortogonale al detto piano di simmetria σ .

Primo e secondo tipo di curva 12, 13 permettono di deviare, in verticale verso il basso o l’alto oppure orizzontalmente, in versi opposti due adiacenti canali di ingresso 40.in e di uscita 40.out.

Quale dei due tipi di curva 12, 13 serva alla deviazione verticale o orizzontale dipende ovviamente dall’assetto verticale o orizzontale del setto 110 nel tratto di canalizzazione 40 che attraversa la parete divisoria 3.

Per maggior chiarezza, se il setto divisorio 110 è verticale nella parete divisoria 3, una deviazione verticale dei canali 40.in e 40.out si ottiene con la curva a setto piano 12 ed invece con curva a setto curvo 13 se il setto 110 è orizzontale.

Oltre a dette curve 12 (Figg. 8) e 13 (Figg. 9), tra i principali elementi di continuità CE possono esservi condotti 11 (Figg. 7) funzionalmente analoghi al condotto 10 descritto più sopra. Tra gli elementi di disgiunzione DE possono esservi dei raccordi a “Y ” 15 (Figg.13), raccordi a “T” 16 (Figg. 14).

Sono inoltre opportuni dei giunti di collegamento 14 (Figg.10) o simili. Detti elementi 11, 12, 13, 14, 15, 16 possono essere realizzati tramite assemblaggio di almeno alcuni dei seguenti componenti opportunamente sagomati per stampaggio.

Sono previsti almeno un primo semiguscio 111; almeno un secondo semiguscio 112, essendo detti primo 111 e secondo 112 semiguscio opportunamente accoppiabili tra loro; eventualmente un setto divisorio 110 realizzato a parte e da porre tra detti primo 111 e secondo 112 semiguscio; ove possibile, detto setto divisorio 110 è realizzato in tutto o in parte unitamente a detto primo e/o secondo semiguscio 111, 112.

Detti primo 111 e secondo 112 semiguscio e detto setto divisorio 110 sono quindi opportunamente sagomati, prodotti e accoppiati così da creare ciascuno degli elementi 11, 12, 13, 14, 15, 16 previsti da detta canalizzazione 40.

Detti elementi 11, 12, 13, 14, 15, 16 possono ulteriormente comprendere almeno un mezzo di bloccaggio 103 atto a garantire il fissaggio e l’unione delle parti.

Detto mezzo di bloccaggio 103 può comprendere, ad esempio, fascette di serraggio, cinturini, fasce elastiche o simili.

Detti uno o più mezzi di bloccaggio 103 possono essere disposti e alloggiati in opportune sedi 133 ricavate sulla superficie esterna dei detti primo 111 e secondo 112 semiguscio e del detto setto divisorio 110.

In alternativa o aggiunta detto mezzo di bloccaggio può comprendere mezzi d’incollaggio quali adesivi, colle, sigillanti o simili.

In accordo con una variante preferita, le superfici di unione/giunzione dei detti primo 111 e secondo 112 semiguscio e di detto setto divisorio 110, sono provviste di opportune scanalature 134 e opportune sporgenze 135 atte a realizzare un accoppiamento di forma tra le parti.

Ad esempio, come illustrato nelle figure a corredo, dette scanalature 134 sono realizzate sulle superfici di giunzione di detti primo 111 e secondo 112 semiguscio, mentre dette sporgenze 135 sono realizzate sulle superfici di giunzione del detto setto divisorio 110.

A l momento dell’unione delle parti, dette sporgenze 135 s’inseriscono in dette scanalature 134, realizzando un accoppiamento di forma che da un lato contribuisce a fornire maggior resistenza e rigidità strutturale a detti elementi 11, 12, 13, 14, 15, 16 e dall’altro crea sostanzialmente una guarnizione a labirinto che aumenta la tenuta aeraulica dei medesimi.

Le Figg. 10a e 10b mostrano una possibile variante esecutiva di un giunto di collegamento 14.

Detto giunto di collegamento 14 consente di collegare e rendere solidali tra loro uno o più elementi che compongono la canalizzazione 40, come ad esempio un condotto 11 o una curva a setto piano 12 o una curva a setto curvo o un raccordo a “Y ” 15 o un raccordo a “T” 16.

Detto giunto di collegamento 14 può essere realizzato di pezzo, ad esempio per stampaggio o per estrusione, e può vantaggiosamente essere provvisto di nervature 140 opportunamente disposte lungo la superficie interna dei detti canali 40.in e 40.out.

Dette nervature 140 agevolano l’imbocco e l’unione delle parti e fungono da guida per il movimento d’accoppiamento del detto giunto 14 con uno o più di detti elementi.

Il tecnico del settore potrà apprezzare come tutti tali elementi sono di realizzazione più semplice che non se i canali di ingresso/uscita 40.in/40.out fossero stati coassiali nell’attraversamento della parete divisoria 3.

La canalizzazione 40 può essere installata sia su una pompa di calore convenzionale, sia su una pompa di calore secondo la presente invenzione realizzata ad hoc e in seguito illustrata.

La Fig. 12 mostra una pompa di calore 1 convenzionale con condotti d’ingresso e d’uscita aria sdoppiati e separati.

La canalizzazione 40 è adattabile a tale tipologia di pompa di calore 1 tramite l’utilizzo del raccordo a “Y ” illustrato nelle Figg.13a e 13b.

Il braccio 151 del raccordo a “Y ” 15 collega la sezione d’ingresso della pompa di calore 1 con il canale d’ingresso 40.in, mentre il braccio 152 collega la sezione d’uscita di detta pompa di calore 1 con il canale d’uscita 40.out.

La Fig. 15 mostra una pompa di calore 1 convenzionale con condotti d’ingresso e d’uscita aria separati.

La canalizzazione 40 è adattabile a tale tipologia di pompa di calore tramite l’utilizzo del raccordo a “T” illustrato nelle figg.14a e 14b.

Il braccio 161 del raccordo a “T” 16 collega la sezione d’ingresso della pompa di calore con il canale d’ingresso 40.in, mentre il braccio 162 collega la sezione d’uscita di detta pompa di calore con il canale d’uscita 40.out.

Con riferimento alle Figg. da 16a a 18b, si descrive ora una possibile variante esecutiva di una pompa di calore secondo la presente invenzione, essendo detta pompa di calore progettata e realizzata ad hoc per operare con la canalizzazione 40 precedentemente illustrata.

In detta pompa di calore il volume di confinamento 42 è definito tra un ingresso aria opportunamente collegato con detto canale 40.in, ed un’uscita aria collegata con detto canale 40.out e comprende almeno: un mezzo di circolazione dell’aria 21, sostanzialmente una ventola, una coclea 22 del ventilatore posta a valle della detta ventola, uno scambiatore di calore (nella fatti specie un evaporatore) 23, un convogliatore d’ingresso 24 disposto a monte del detto evaporatore 23, un diffusore d’uscita 25 disposto a valle del detto evaporatore 23.

Il funzionamento della pompa di calore secondo la presente invenzione è il medesimo di una pompa di calore convenzionale, mentre quello che differisce è l’alimentazione e l’uscita dell’aria attuata dai mezzi di circolazione dell’aria.

Infatti le sezioni d’ingresso e uscita dell’aria sono poste sostanzialmente affiancate così da poter essere opportunamente collegate ad un condotto 10 o 11 o ad altro elemento di continuità CE della canalizzazione 40 come sopra descritta.

L’aria entra nel canale 40.in, fino a raggiungere e varcare la sezione d’ingresso della pompa di calore 1, per poi arrivare all’evaporatore 23 guidata dal convogliatore d’ingresso 24.

L’aria, una volta attraversato detto evaporatore 23, viene guidata dal diffusore d’uscita 25 verso la sezione d’uscita e da qui introdotta e sospinta nel canale d’uscita 40.out.

La disposizione dell’evaporatore 23 e la geometria e conformazione del convogliatore d’ingresso 24 e del diffusore d’uscita 25 consentono:

- una circolazione dell’aria dalla sezione d’ingresso alla sezione d’uscita permettendo uno scambio di calore tra l’aria e detto evaporatore 23;

- di disporre le sezioni d’ingresso e di uscita sostanzialmente affiancate e parallele così da poter essere collegate direttamente con il condotto 10 o 11 che attraversa la parete divisoria 3.

Le Figg.16a e 16b mostrano una prima possibile realizzazione della pompa di calore 1 secondo la presente invenzione, dove il gruppo termodinamico è installato nella parte inferiore del corpo pompa di calore 2.

In particolare detta pompa di calore presenta le sezioni d’ingresso e d’uscita dell’aria disposte su un piano sostanzialmente verticale in prossimità della zona posteriore inferiore del corpo pompa di calore 2.

La pompa di calore illustrata nelle Figg.16a e 16b può essere impiegata per un’istallazione pensile dove il sovrastante serbatoio di accumulo Sa utilizza preesistenti allacci standard previsti per uno scaldaacqua ad accumulo convenzionale secondo quanto descritto nella domanda di brevetto No.

102017000016294 a nome della stessa Richiedente.

Secondo un’altra versione, detta pompa di calore, in accordo con quanto illustrato nelle Fig. 18a e Fig. 18b, consente l’installazione del gruppo termodinamico nella parte sommitale del corpo pompa di calore 2.

In particolare detta pompa di calore presenta le sezioni d’ingresso e d’uscita dell’aria disposte su un piano sostanzialmente verticale in prossimità della zona posteriore superiore del corpo pompa di calore 2.

Detta pompa di calore può essere impiegata per un’istallazione a ridosso a soffitto.

Le Figg. 17a e Fig. 17b mostrano una terza possibile realizzazione della pompa di calore 1 secondo la presente invenzione, dove il gruppo termodinamico è installato nella parte sommitale del corpo pompa di calore 2 con le sezioni d’ingresso e d’uscita disposte su piano sostanzialmente orizzontale in prossimità della zona sommitale del corpo pompa di calore 2.

Detta pompa di calore può essere impiegata per un’istallazione a pavimento. È chiaro come nella pratica attuazione dell’invenzione possono essere previste numerose modifiche ed ulteriore varianti, tutte rientranti nel medesimo concetto inventivo; tutti i vari componenti e dettagli precedentemente descritti potranno, inoltre, essere sostituiti da elementi tecnicamente equivalenti.

Ad esempio è possibile prevedere due o più elementi di disgiunzione DE in sequenza così da ottenere diramazioni di detta canalizzazione 40 che permettano di servire due o più pompe di calore in parallelo utilizzanti un unico attraversamento della parete divisoria 3.

Nulla vieta, infine, di utilizzare detta canalizzazione aria in ambiti differenti dalle pompe di calore, come ad esempio quelli inerenti camere di combustione e camino in caldaie a flusso bilanciato ed ermetiche verso l’ambiente di installazione. Tali applicazioni, infatti, prevendono uno scambiatore di calore e un flusso d’aria comburente, trasformata in fumi di combustione, che lo lambisce.

Claims

RIVENDICAZIONI Riv. 1 Pompa di calore (1) comprendente almeno un corpo (2), all’interno del quale sono alloggiati un gruppo termodinamico e i componenti di detta pompa di calore (1), tra cui almeno uno scambiatore di calore che scambia calore con l’aria prelevata da un ambiente esterno (31), detto ambiente esterno (31) essendo separato dall’ambiente d’installazione (30) della detta pompa di calore (1) da almeno una parete divisoria (3), essendo detta pompa di calore (1) in comunicazione di fluido con l’ambiente esterno 31 tramite una canalizzazione aria (40) che prevede almeno tre tratti di transito consecutivi comprendenti: - un canale di ingresso (40.in) che va dall’ingresso (411) di aria ambiente dall’ambiente esterno (31) sino ad un volume di confinamento (42); - un volume di confinamento (42) dov’è alloggiato detto scambiatore di calore; - un canale di uscita 40.out che va dal detto volume di confinamento (42) all’uscita (421) dell’aria ambiente verso l’ambiente esterno (31). caratterizzata dal fatto che in detta canalizzazione aria (40): - almeno nel tratto di attraversamento della parete divisoria (3), i canali di ingresso (40.in) e di uscita (40.out) sono realizzati, adiacenti, in un unico condotto (10) per il fatto che il condotto (10) medesimo, confinato da una parete esterna (130), è provvisto di un setto divisorio (110), essendo detto canale di ingresso (40.in), di sezione di ingresso S.in, delimitato da una prima parte (131) di detta parete esterna (130) e dal detto setto divisorio (110), e detto canale di uscita (40.out), di sezione di uscita S.out, essendo delimitato da una restante parte (132) della detta parete esterna (130) e dal detto setto divisorio (110). Riv.
2 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente, in cui detta canalizzazione (40) comprende una pluralità di elementi di raccordo (11, 12, 13, 14, 15, 16) atti a realizzare il collegamento aeraulico tra la pompa di calore (1) e l’ambiente esterno (31). Riv.
3 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente, in cui detta pluralità di elementi di raccordo (11, 12, 13, 14, 15, 16) comprende elementi di continuità (CE), quali curve a setto piano (12), curve a setto curvo (13), giunti di collegamento (14), condotti (11), provvisti internamente del detto setto divisorio (110) per tutto il loro sviluppo dall’una all’altra estremità così da definire e mantenere adiacenti detti canali d’ingresso (40.in) e d’uscita (40.out) lungo tutto il percorso della detta canalizzazione (40). Riv.
4 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente 2 o 3, in cui detta pluralità di elementi di raccordo (11, 12, 13, 14, 15, 16) comprende ulteriormente elementi di disgiunzione (DE), quali raccordi a “Y ” (15), raccordi a “T” (16), atti a separare detti canali d’ingresso (40.in) e d’uscita (40.out) da adiacenti ad una prima estremità a separati alle altre due estremità specifiche per ciascuno dei detti canali d’ingresso (40.in) e d’uscita (40.out), essendo provvisti del detto setto divisorio (110) solo nel tratto in cui detti canali d’ingresso (40.in) e d’uscita (40.out) sono adiacenti. Riv.
5 Pompa di calore (1) in accordo con una o più rivendicazioni precedenti, in cui detta canalizzazione (40) e detti elementi di raccordo (11, 12, 13, 14, 15, 16) prevedono pareti dei detti canali d’ingresso (40.in) e d’uscita (40.out) con spessori variabili al fine di ottimizzare i flussi termici. Riv.
6 Pompa di calore (1) in accordo con una o più rivendicazioni precedenti da 1 a 4, in cui detta canalizzazione (40) e detti elementi di raccordo (11, 12, 13, 14, 15, 16) prevedono pareti dei detti canali (40.in, 40.out) con spessori uguali. Riv.
7 Pompa di calore (1) in accordo con una o più rivendicazioni precedenti dalla 3 in poi, in cui detti elementi di raccordo (11, 12, 13, 14, 15, 16) sono realizzati tramite un insieme di componenti opportunamente sagomati al fine di poter realizzare ciascuno di detti elementi (11, 12, 13, 14, 15, 16), detto insieme di componenti comprendendo: - almeno un primo semiguscio (111); - almeno un secondo semiguscio (112), essendo detti primo (111) e secondo (112) semiguscio opportunamente accoppiabili tra loro; - almeno un setto divisorio (110) posto tra detti primo (111) e secondo (112) semiguscio. Riv.
8 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente, in detti elementi (11, 12, 13, 14, 15, 16) comprendono ulteriormente almeno un mezzo di bloccaggio (103) atto a garantire il fissaggio e l’unione delle parti. Riv.
9 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente, in cui detto mezzo di bloccaggio (103) è disposto e alloggiato in opportune sedi (133) ricavate sulla superficie esterna dei detti primo (111) e secondo (112) semiguscio e del detto setto divisorio (110). Riv.
10 Pompa di calore (1) in accordo con le rivendicazioni precedenti da 7 in poi, in cui le superfici di unione dei detti primo (111) e secondo (112) semiguscio e di detto setto divisorio (110), sono provviste di opportune scanalature (134) e opportune sporgenze (135) atte a realizzare un accoppiamento di forma tra le parti. Riv.
11 Pompa di calore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto che: - la medesima è del tipo aria�acqua (1) e comprende almeno un ingresso aria opportunamente collegato con detto canale d’ingresso (40.in) ed almeno un’uscita aria collegata con detto canale d’uscita (40.out); - detto scambiatore di calore è un evaporatore (23). Riv.
12 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente, caratterizzata dal fatto che: - è del tipo convenzionale essendo dotata di condotti d’ingresso e d’uscita aria sdoppiati e separati - è previsto almeno uno dei detti elementi di disgiunzione (DE), per integrare in essa detta canalizzazione (40). Riv.
13 Pompa di calore (1) in accordo con una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta canalizzazione comprende una griglia d’aerazione (17), disposta sull’estremità della canalizzazione (40) che opera nell’ambiente esterno (31), dove detta griglia d’aerazione (17) comprende almeno una prima bocchetta (171), cooperante con detto canale (40.in), e almeno una seconda bocchetta (172), cooperante con detto canale (40.out). Riv.
14 Pompa di calore (1) in accordo almeno con la precedente rivendicazione 11, in cui detta pompa di calore (1) comprende almeno un convogliatore d’ingresso (24) disposto a monte del detto evaporatore (23), almeno un diffusore d’uscita (25) disposto a valle del detto evaporatore (23), dove: - le sezioni d’ingresso e di uscita sono sostanzialmente affiancate e parallele; - è previsto almeno uno dei detti elementi di continuità (CE) per integrare in essa detta canalizzazione (40). Riv.
15 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione precedente, in cui il gruppo termodinamico è installato nella parte inferiore del corpo pompa di calore (2) e le sezioni d’ingresso e d’uscita dell’aria sono disposte su un piano sostanzialmente verticale in prossimità della zona inferiore del detto corpo pompa di calore (2). Riv.
16 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione 14, in cui il gruppo termodinamico è installato nella parte sommitale del corpo pompa di calore (2) e le sezioni d’ingresso e d’uscita dell’aria sono disposte su un piano sostanzialmente verticale in prossimità della zona sommitale del detto corpo pompa di calore (2). Riv.
17 Pompa di calore (1) in accordo con la rivendicazione 14, in cui il gruppo termodinamico è installato nella parte sommitale del corpo pompa di calore (2) e le sezioni d’ingresso e d’uscita dell’aria sono disposte su un piano sostanzialmente orizzontale in prossimità della zona sommitale del detto corpo pompa di calore (2).