IT202100010979A1 - Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua - Google Patents

Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua Download PDF

Info

Publication number
IT202100010979A1
IT202100010979A1 IT102021000010979A IT202100010979A IT202100010979A1 IT 202100010979 A1 IT202100010979 A1 IT 202100010979A1 IT 102021000010979 A IT102021000010979 A IT 102021000010979A IT 202100010979 A IT202100010979 A IT 202100010979A IT 202100010979 A1 IT202100010979 A1 IT 202100010979A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
boiler
heat exchanger
heat
operating condition
water
Prior art date
Application number
IT102021000010979A
Other languages
English (en)
Inventor
Cristian Zambrelli
Nicola Lovascio
Alberto Benecchi
Original Assignee
Immergas Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Immergas Spa filed Critical Immergas Spa
Priority to IT102021000010979A priority Critical patent/IT202100010979A1/it
Publication of IT202100010979A1 publication Critical patent/IT202100010979A1/it

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D12/00—Other central heating systems
    • F24D12/02—Other central heating systems having more than one heat source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/08—Hot-water central heating systems in combination with systems for domestic hot-water supply
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D3/00—Hot-water central heating systems
    • F24D3/18—Hot-water central heating systems using heat pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/10—Continuous-flow heaters, i.e. heaters in which heat is generated only while the water is flowing, e.g. with direct contact of the water with the heating medium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H1/00—Water heaters, e.g. boilers, continuous-flow heaters or water-storage heaters
    • F24H1/22—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating
    • F24H1/44—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with combinations of two or more of the types covered by groups F24H1/24 - F24H1/40 , e.g. boilers having a combination of features covered by F24H1/24 - F24H1/40
    • F24H1/445—Water heaters other than continuous-flow or water-storage heaters, e.g. water heaters for central heating with combinations of two or more of the types covered by groups F24H1/24 - F24H1/40 , e.g. boilers having a combination of features covered by F24H1/24 - F24H1/40 with integrated flue gas condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H4/00—Fluid heaters characterised by the use of heat pumps
    • F24H4/02—Water heaters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24H—FLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H8/00—Fluid heaters characterised by means for extracting latent heat from flue gases by means of condensation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/04—Gas or oil fired boiler
    • F24D2200/046—Condensing boilers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24D—DOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00—Heat sources or energy sources
    • F24D2200/12—Heat pump
    • F24D2200/123—Compression type heat pumps

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Farming Of Fish And Shellfish (AREA)
  • General Induction Heating (AREA)
  • Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)

Description

DESCRIZIONE
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo
?SISTEMA E PROCESSO COMBINATO DI RISCALDAMENTO DI UN
CIRCUITO PRIMARIO DI ACQUA?
La presente invenzione ha per oggetto un sistema ed un processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua. In particolare, il sistema di riscaldamento comprende una caldaia a condensazione ed una pompa di calore. Nel settore, tale combinazione ? spesso indicata come ?sistema ibrido?.
Attualmente sono noti impianti di riscaldamento che utilizzano contemporaneamente una pompa di calore ed una caldaia. In particolare, la caldaia ? del tipo a condensazione istantanea.
In questo contesto, sono noti impianti di riscaldamento cosiddetti ibridi in cui il calore residuo dei fumi della caldaia viene recuperato per alimentare la pompa di calore. Questi impianti presentano almeno un funzionamento in modalit? riscaldamento, in cui caldaia e pompa di calore collaborano per il riscaldamento del circuito primario di acqua, e un funzionamento in modalit? di produzione di acqua calda sanitaria (nota anche con l?acronimo ACS), in cui almeno la pompa di calore scambia calore con l?acqua sanitaria per riscaldarla. Questa seconda modalit? pu? avvenire durante la fase invernale alternativamente alla modalit? riscaldamento oppure durante la fase estiva, in cui il riscaldamento ? spento.
Il principale inconveniente delle soluzioni note di questo tipo consiste nel fatto che sono previsti un ingresso di aria esterna in caldaia, a cui ? associato un ventilatore di caldaia, per il ciclo di combustione e un ingresso di aria esterna per la pompa di calore, in particolare per l?evaporatore, a cui a sua volta ? associato un ulteriore ventilatore per l?aspirazione. In questo modo, quando il riscaldamento non ? attivo, ossia in fase estiva o in fase di produzione di acqua sanitaria, l?aria ambiente viene alimentata all?evaporatore dal ventilatore dedicato in modo tale da scambiare calore con il fluido frigorigeno.
Tuttavia, la presenza di due ventilatori complica la struttura dell?impianto, aumentando gli ingombri.
In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione ? proporre un sistema ed un processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.
In particolare, scopo della presente invenzione ? rendere disponibile un sistema combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, che sia strutturalmente pi? semplice rispetto alle soluzioni note.
Altro scopo della presente invenzione ? proporre un sistema combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, che presenti ingombri ridotti rispetto alle soluzioni note.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un sistema combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, comprendente:
? una caldaia a condensazione;
? una pompa di calore comprendente un circuito frigorigeno in cui scorre un fluido frigorigeno e un primo scambiatore di calore attraversato dal circuito in cui il fluido frigorigeno riceve calore passando da uno stato liquido a uno stato gassoso.
La caldaia a condensazione ha un ingresso per aria ambiente e un?uscita per fumi di combustione. La caldaia comprende un ventilatore associato all?ingresso. Il primo scambiatore di calore ? in comunicazione di fluido con l?uscita della caldaia.
Il sistema combinato di riscaldamento ? configurabile in una prima condizione di funzionamento, in cui la caldaia ? accesa e il ventilatore aspira aria ambiente per la combustione in caldaia con emissione di fumi dall?uscita. Il calore generato dai fumi ? scambiato con il fluido frigorigeno nel primo scambiatore di calore;
Il sistema combinato di riscaldamento ? configurabile in una seconda condizione di funzionamento, in cui la caldaia ? spenta e il ventilatore aspira aria ambiente facendola passare tutta attraverso la caldaia spenta per convogliarla all?uscita verso il primo scambiatore di calore. Il calore posseduto dall?aria ambiente ? scambiato con il fluido frigorigeno nel primo scambiatore di calore.
In accordo con una forma realizzativa, il sistema combinato di riscaldamento comprende inoltre mezzi di azionamento operativamente attivi sul ventilatore in modo tale da:
? nella prima condizione di funzionamento, far ruotare il ventilatore ad una prima velocit?;
? nella seconda condizione di funzionamento, far ruotare il ventilatore ad una seconda velocit?, maggiore della prima, in modo tale che l?aria aspirata raggiunga il primo scambiatore di calore.
In accordo con una forma realizzativa, il sistema combinato di riscaldamento comprende un serbatoio di accumulo di acqua del circuito primario che viene riscaldata per la produzione di acqua calda sanitaria. Il serbatoio presenta un ingresso per l?acqua da riscaldare e una uscita per l?acqua riscaldata.
Il circuito frigorigeno attraversa il serbatoio e comprende un secondo scambiatore di calore configurato per scambiare calore tra il fluido frigorigeno riscaldato nel primo scambiatore di calore e l?acqua accumulata.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, mediante una caldaia a condensazione e una pompa di calore comprendente un circuito frigorigeno in cui scorre un fluido frigorigeno e un primo scambiatore di calore attraversato dal circuito, in cui il fluido frigorigeno riceve calore passando da uno stato liquido a uno stato gassoso. La caldaia ha un ingresso per aria ambiente e un?uscita per fumi di combustione. Il primo scambiatore di calore ? in comunicazione di fluido con l?uscita della caldaia. Il processo combinato di riscaldamento presenta una prima condizione di funzionamento e una seconda condizione di funzionamento.
La prima condizione di funzionamento avviene a caldaia accesa e comprende la fase di riscaldare il circuito primario di acqua tramite calore derivante da combustione in caldaia. La fase di riscaldare il circuito primario comprende almeno le seguenti sottofasi:
? aspirare aria ambiente in caldaia;
? alimentare con l?aria ambiente aspirata la combustione in caldaia, la combustione comportando la produzione di fumi di combustione; ? evacuare i fumi di combustione prodotti nella caldaia dall?uscita verso il primo scambiatore di calore;
? recuperare almeno una parte del calore dei fumi di combustione tramite scambio di calore nel primo scambiatore di calore tra i fumi di combustione e il fluido frigorigeno.
La seconda condizione di funzionamento avviene a caldaia spenta e comprende le fasi di:
? aspirare aria ambiente in caldaia spenta;
? far passare l?aria ambiente aspirata tutta attraverso la caldaia spenta fino al primo scambiatore di calore;
? scambiare calore nel primo scambiatore di calore tra l?aria aspirata e il fluido frigorigeno.
Secondo un aspetto dell?invenzione, la fase di aspirare aria ambiente avviene mediante un ventilatore associato all?ingresso. Nella prima condizione di funzionamento, la fase di aspirare aria ambiente avviene imponendo al ventilatore di ruotare ad una prima velocit? di rotazione. Nella seconda condizione di funzionamento, la fase di aspirare aria ambiente avviene imponendo al ventilatore di ruotare ad una seconda velocit? di rotazione, maggiore della prima, in modo tale che l?aria aspirata raggiunga il primo scambiatore di calore.
Secondo un aspetto dell?invenzione, il processo combinato di riscaldamento comprende una fase di produrre acqua calda sanitaria. Tale fase comprende almeno le sottofasi di:
? riscaldare acqua accumulata;
? scambiare calore tra l?acqua accumulata riscaldata e un circuito di acqua sanitaria.
La fase di riscaldare l?acqua accumulata avviene tramite scambio di calore con il fluido frigorigeno allo stato gassoso che arriva dal primo scambiatore di calore.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un sistema e di un processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, come illustrato negli uniti disegni in cui:
? la figura 1 illustra un sistema combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, secondo la presente invenzione, in una prima condizione di funzionamento (caldaia accesa), in vista schematica;
? la figura 2 illustra un sistema combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, secondo la presente invenzione, in una seconda condizione di funzionamento (caldaia spenta), in vista schematica.
Con riferimento alle figure, con il numero 1 ? indicato un sistema combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua 30.
Il sistema combinato di riscaldamento 1 comprende una caldaia a condensazione 20 e una pompa di calore. I due dispositivi sono associati tra loro in modo tale da costituire un unico sistema combinato.
Il circuito primario di acqua 30 si sviluppa parzialmente attraverso il sistema combinato di riscaldamento 1 in modo tale che l?acqua al suo interno sia riscaldata almeno dalla caldaia 20, per poi essere inviata ad un impianto di riscaldamento. In particolare, il circuito primario di acqua 30 prevede un condotto di mandata 32 dell?acqua calda a radiatori dell?impianto di riscaldamento e un condotto di ritorno 31 dell?acqua al sistema combinato di riscaldamento 1.
La pompa di calore comprende un circuito 11 di fluido frigorigeno. Tale circuito 11 passa attraverso un primo scambiatore di calore 12, in cui il fluido frigorigeno evapora, passando dalla fase liquida alla fase gassosa. Il primo scambiatore di calore 12 ? generalmente indicato come ?evaporatore?. Nel seguito, il termine evaporatore 12 ? quindi utilizzato per indicare il primo scambiatore di calore 12.
La caldaia 20 a condensazione comprende componenti di tipo noto, pertanto non sar? dettagliatamente descritta. A titolo esplicativo, la caldaia 20 comprende un bruciatore 21 in cui avviene una combustione che genera fumi di combustione, un ingresso 22 per aria ambiente che va ad alimentare il bruciatore 21, un?uscita 23 per i fumi di combustione.
Preferibilmente, la caldaia 20 comprende un ventilatore 24 associato all?ingresso 22 per aspirare aria ambiente.
La caldaia 20 ? attraversata dal circuito primario di acqua 30 e comprende uno scambiatore di calore (non illustrato) in cui avviene lo scambio termico tra i fumi prodotti dal bruciatore 21 e l?acqua del circuito primario 30 di riscaldamento.
Il primo scambiatore di calore 12 ? in comunicazione di fluido con la caldaia 20 mediante l?uscita 23. Preferibilmente, il primo scambiatore di calore 12 ? direttamente comunicante con l?uscita 23.
Preferibilmente, il sistema combinato di riscaldamento 1 comprende un serbatoio 40. In particolare, il serbatoio 40 ha funzione di accumulo di acqua del circuito primario 30 che viene scambiata per la produzione di acqua calda sanitaria, nota con l?acronimo ACS. Tale serbatoio 40 ? disposto lungo il circuito primario 30 di acqua e presenta un ingresso 41 per l?acqua da riscaldare (acqua fredda) e una uscita 42 per l?acqua riscaldata (acqua calda). Il circuito frigorigeno 11 attraversa il serbatoio 40 e comprende un secondo scambiatore di calore 14 configurato per scambiare calore tra il fluido frigorigeno e l?acqua del circuito primario. Da tale evaporatore 12 il fluido frigorigeno viene inviato da un compressore 13 al secondo scambiatore di calore 14, in cui il fluido frigorigeno cede calore all?acqua accumulata nel serbatoio 40. Durante questo scambio di calore, il fluido frigorigeno passa dallo stato gassoso allo stato liquido.
In sintesi, il compressore 13 ha la funzione di far circolare il fluido frigorigeno nel circuito 11, aspirarlo dall?evaporatore 12 sotto forma di gas e comprimerlo in modo da convogliarlo verso il secondo scambiatore di calore 14, ad alta pressione. ? possibile utilizzare qualsiasi tipologia di compressore 13 che comporti una compressione di tipo volumetrico.
Sul circuito 11 di fluido frigorigeno vi ? anche una valvola di laminazione (adiabatica), che determina la caduta di pressione necessaria e sufficiente a mantenere la pressione del fluido frigorigeno ai valori desiderati.
Preferibilmente, il sistema combinato di riscaldamento 1 comprende un circuito di acqua sanitaria 50. Lungo il circuito primario di acqua 30 ? disposto un terzo scambiatore di calore 34. L?acqua riscaldata del serbatoio 40 scambia calore con il circuito di acqua sanitaria 50 all?interno del terzo scambiatore di calore 34.
Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, una valvola a tre vie 33 ? disposta lungo il circuito primario di acqua 30. La valvola 33 ha un ingresso 33a per l?acqua riscaldata dalla caldaia, una prima uscita 33b per la mandata dell?acqua di riscaldamento e una seconda uscita 33c comunicante con il terzo scambiatore di calore 34. Il funzionamento della valvola a tre vie 33 ? di tipo esclusivo. In altre parole, la prima uscita 33b e la seconda uscita 33c sono alternativamente abilitate e non possono essere attraversate da acqua contemporaneamente: l?acqua calda in ingresso viene inviata o all?impianto di riscaldamento o al terzo scambiatore 34 per la produzione di ACS. L?acqua fredda in uscita dal terzo scambiatore di calore 34 viene inviata nel serbatoio 40 per essere nuovamente riscaldata.
In altre parole, il circuito primario di acqua 30 presenta una ramificazione in uscita dalla valvola a tre vie 33. Un primo ramo 31, 32 porta acqua calda all?impianto di riscaldamento, un secondo ramo 35 porta acqua calda al terzo scambiatore di calore 34 per la produzione di acqua calda sanitaria.
Seguendo il circuito primario di acqua 30, a monte della caldaia 20 i due rami 31, 32, 35 si ricongiungono. Il primo ramo 31, 32 porta acqua fredda di ritorno dall?impianto di riscaldamento (oppure parzialmente riscaldata, nella forma realizzativa in cui la pompa di calore contribuisce al riscaldamento del circuito primario di acqua), il secondo ramo 35 porta acqua del serbatoio 40 riscaldata.
Vantaggiosamente, il sistema combinato di riscaldamento 1 ? configurabile almeno in una prima e una seconda condizione di funzionamento.
Nella prima condizione di funzionamento, la caldaia 20 ? accesa. Il sistema combinato di riscaldamento 1 ? adibito al riscaldamento del circuito primario di acqua 30. Il ventilatore 24 aspira aria ambiente per la combustione in caldaia 20 con emissione di fumi dall?uscita 23. Il calore generato dai fumi ? scambiato con il fluido frigorigeno nel primo scambiatore di calore 12.
Nella seconda condizione di funzionamento, illustrata in figura 2, la caldaia 20 ? spenta. Il sistema combinato di riscaldamento 1 ? adibito alla produzione di acqua calda sanitaria. Il ventilatore 24 aspira aria ambiente facendola passare attraverso la caldaia 20 spenta per convogliarla all?uscita 23 verso il primo scambiatore di calore 12. Il calore posseduto dall?aria ambiente ? scambiato con il fluido frigorigeno nel primo scambiatore di calore 12.
Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, il sistema combinato di riscaldamento 1 comprende mezzi di azionamento 25 operativamente attivi sul ventilatore 5 in modo tale da:
? nella prima condizione di funzionamento, far ruotare il ventilatore 24 ad una prima velocit?;
? nella seconda condizione di funzionamento, far ruotare il ventilatore 24 ad una seconda velocit?, maggiore della prima.
In tal modo, l?aria aspirata ? in grado di raggiungere il primo scambiatore di calore 12.
Ad esempio, i mezzi di azionamento sono un?unit? di controllo 25.
In accordo con la forma realizzativa qui descritta ed illustrata, la pompa di calore non contribuisce al riscaldamento dell?acqua del circuito primario 30, ma ? adibita solamente alla produzione di acqua calda sanitaria.
In questo caso, a proposito del circuito primario di acqua 30, nella condizione di funzionamento a caldaia 20 accesa, l?acqua torna dall?impianto di riscaldamento attraverso il condotto di ritorno 31 e arriva in caldaia 20, in cui viene riscaldata. A questo punto, l?acqua riscaldata passa nella valvola a tre vie 33 ed esce dalla prima uscita 33b, abbandonando il sistema combinato di riscaldamento 1 attraverso un condotto di mandata 32, muovendosi verso i terminali dell?impianto di riscaldamento. I terminali possono essere ad esempio radiatori oppure un impianto a pavimento.
Invece, nella condizione di funzionamento a caldaia 20 spenta, non c?? flusso di acqua dall?impianto di riscaldamento verso il sistema combinato di riscaldamento 1. Lungo il circuito primario di acqua 30 scorre l?acqua presente nel serbatoio 40, che viene riscaldata dal secondo scambiatore di calore 14, passa per la caldaia 20 spenta e attraverso la valvola a tre vie 33. Esce dalla seconda uscita 33c e scambia calore con l?acqua sanitaria nel terzo scambiatore di calore 34. Dopodich?, l?acqua fredda torna nel serbatoio 40 per essere nuovamente riscaldata.
Un processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, secondo la presente invenzione, ? descritto nel seguito. Tale processo ? vantaggiosamente implementato da un sistema combinato di riscaldamento 1 secondo quanto sopra descritto.
Il processo combinato di riscaldamento avviene mediante una caldaia 20 a condensazione e una pompa di calore.
La pompa di calore comprende un circuito frigorigeno 11 in cui scorre un fluido frigorigeno e un primo scambiatore di calore 12 attraversato dal circuito 11. Nel primo scambiatore di calore 12 il fluido frigorigeno riceve calore passando da uno stato liquido a uno stato gassoso.
La caldaia 20 ha un ingresso 22 per aria ambiente e un?uscita 23 per fumi di combustione. Preferibilmente, un ventilatore 24 ? associato all?ingresso 22 per aspirare aria ambiente.
Il primo scambiatore di calore 12 ? in comunicazione di fluido con la caldaia 20. Preferibilmente, il primo scambiatore di calore 12 ? direttamente comunicante con l?uscita 23 per i fumi di combustione.
Il processo combinato di riscaldamento presenta almeno una prima e una seconda condizione di funzionamento.
Nella prima condizione di funzionamento, la caldaia 20 ? accesa. Il processo combinato di riscaldamento comprende la fase di riscaldare il circuito primario di acqua 30 tramite calore derivante da combustione in caldaia 20.
La fase di riscaldare il circuito primario di acqua 30 comprende la sottofase di aspirare aria ambiente. L?aria ambiente aspirata alimenta la combustione in caldaia 20. La combustione comporta la produzione di fumi di combustione, che scambiano calore in caldaia 20 con il circuito primario di acqua 30. Dopo questo scambio di calore, i fumi di combustione lasciano la caldaia 20 tramite l?uscita 23 e raggiungono il primo scambiatore di calore 12. Nel primo scambiatore di calore 12 avviene lo scambio di calore tra i fumi di combustione e il fluido frigorigeno, che evapora. Questo scambio termico ? a tutti gli effetti un recupero energetico interno, in quanto il calore dei fumi, che andrebbero altrimenti dispersi, viene almeno in parte utilizzato all?interno del processo. Preferibilmente, la fase di aspirare aria ambiente avviene mediante un ventilatore 24 di caldaia.
Preferibilmente, la fase di aspirare aria ambiente avviene imponendo al ventilatore 24 una prima velocit? di rotazione.
Preferibilmente, il processo comprende una fase di scarico dei fumi in atmosfera mediante ventilazione forzata.
Nella seconda condizione di funzionamento, la caldaia 20 ? spenta. Il processo combinato di riscaldamento comprende la fase di aspirare aria ambiente. L?aria aspirata viene convogliata attraverso la caldaia 20 spenta fino al primo scambiatore di calore 12. Nel primo scambiatore di calore 12, l?aria aspirata cede calore al fluido frigorigeno.
Preferibilmente, la fase di aspirare aria ambiente avviene mediante il ventilatore 24 di caldaia.
Preferibilmente, la fase di aspirare aria ambiente avviene imponendo al ventilatore 24 una seconda velocit? di rotazione, maggiore della prima. Ci? consente all?aria ambiente di raggiungere il primo scambiatore di calore 12 attraverso la caldaia 20 spenta.
Nella forma realizzativa qui descritta ed illustrata, il processo combinato di riscaldamento comprende una fase di produrre acqua calda sanitaria. Questa fase avviene riscaldando acqua accumulata in un serbatoio 40 e scambiando calore tra l?acqua accumulata e un circuito di acqua sanitaria 50. Il riscaldamento dell?acqua accumulata avviene tramite scambio di calore con il fluido frigorigeno, dopo il passaggio nello scambiatore di calore 12.
Nella prima condizione di funzionamento, il fluido frigorigeno riceve calore dai fumi di combustione e lo cede all?acqua accumulata per produrre acqua calda sanitaria.
Nella seconda condizione di funzionamento, il fluido frigorigeno riceve calore dall?aria ambiente e lo cede all?acqua accumulata per produrre acqua calda sanitaria. L?aria ambiente che scambia calore con il fluido frigorigeno ? aspirata dal ventilatore 24, attraversa la caldaia 20 spenta e giunge al primo scambiatore di calore 12.
Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche del sistema e del processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua, in accordo con la presente invenzione, cos? come chiari ne risultano i vantaggi.
In particolare, l?utilizzo del ventilatore di caldaia sia per aspirare aria ambiente per la combustione in caldaia nella prima condizione di funzionamento sia per aspirare aria ambiente per lo scambio di calore con il fluido frigorigeno nell?evaporatore consente di semplificare strutturalmente il sistema di riscaldamento combinato. Infatti, il ventilatore di caldaia viene cos? utilizzato anche quando la caldaia non ? operativa. Contemporaneamente, questa soluzione consente di ridurre gli ingombri del sistema combinato di riscaldamento rispetto alle soluzioni note.

Claims (6)

RIVENDICAZIONI
1. Processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua (30) mediante una caldaia (20) a condensazione e una pompa di calore (11, 12, 13, 14) comprendente un circuito frigorigeno (11) in cui scorre un fluido frigorigeno e un primo scambiatore di calore (12) attraversato da detto circuito (11) in cui il fluido frigorigeno riceve calore passando da uno stato liquido a uno stato gassoso,
detta caldaia (20) avendo un ingresso (22) per aria ambiente e un?uscita (23) per fumi di combustione,
detto primo scambiatore di calore (12) essendo in comunicazione di fluido con detta uscita (23) della caldaia (20),
detto processo combinato di riscaldamento presentando una prima condizione di funzionamento e una seconda condizione di funzionamento, detta prima condizione di funzionamento avvenendo a caldaia (20) accesa e comprendendo la fase di riscaldare il circuito primario di acqua (30) tramite calore derivante da combustione in caldaia (20), detta fase comprendendo almeno le seguenti sottofasi:
? aspirare aria ambiente in caldaia (20);
? alimentare con l?aria ambiente aspirata la combustione in caldaia (20), detta combustione comportando la produzione di fumi di combustione;
? evacuare i fumi di combustione prodotti nella caldaia (20) dall?uscita (23) verso il primo scambiatore di calore (12);
? recuperare almeno una parte del calore dei fumi di combustione tramite scambio di calore nel primo scambiatore di calore (12) tra i fumi di combustione e il fluido frigorigeno;
detta seconda condizione di funzionamento avvenendo a caldaia (20) spenta e comprendendo le fasi di:
? aspirare aria ambiente in caldaia (20) spenta;
? far passare l?aria ambiente aspirata tutta attraverso la caldaia (20) spenta fino al primo scambiatore di calore (12);
? scambiare calore nel primo scambiatore di calore (12) tra l?aria aspirata e il fluido frigorigeno.
2. Processo combinato di riscaldamento secondo la rivendicazione 1, in cui la fase di aspirare aria ambiente avviene mediante un ventilatore (24) associato all?ingresso (22), detta fase di aspirare aria ambiente avvenendo:
? nella prima condizione di funzionamento, imponendo al ventilatore (24) di ruotare ad una prima velocit? di rotazione;
? nella seconda condizione di funzionamento, imponendo al ventilatore (24) di ruotare ad una seconda velocit? di rotazione, maggiore della prima, in modo tale che l?aria aspirata raggiunga il primo scambiatore di calore (12).
3. Processo combinato di riscaldamento secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente una fase di produrre acqua calda sanitaria, detta fase comprendendo almeno le sottofasi di:
? riscaldare acqua accumulata;
? scambiare calore tra l?acqua accumulata riscaldata e un circuito di acqua sanitaria (50),
la fase di riscaldare l?acqua accumulata avvenendo tramite scambio di calore con il fluido frigorigeno allo stato gassoso che arriva dal primo scambiatore di calore (12).
4. Sistema combinato di riscaldamento (1) di un circuito primario di acqua (30) comprendente:
una caldaia (20) a condensazione;
una pompa di calore (11, 12, 13, 14) comprendente un circuito frigorigeno (11) in cui scorre un fluido frigorigeno e un primo scambiatore di calore (12) attraversato da detto circuito (11) in cui il fluido frigorigeno riceve calore passando da uno stato liquido a uno stato gassoso,
detta caldaia (10) a condensazione avendo un ingresso (22) per aria ambiente e un?uscita (23) per fumi di combustione, detta caldaia (20) comprendendo un ventilatore (24) associato all?ingresso (22),
detto primo scambiatore di calore (12) essendo in comunicazione di fluido con detta uscita (23) della caldaia (20),
detto sistema combinato di riscaldamento (1) essendo configurabile in almeno:
? una prima condizione di funzionamento, in cui la caldaia (20) ? accesa e il ventilatore (24) aspira aria ambiente per la combustione in caldaia (20) con emissione di fumi dall?uscita (23), il calore generato da detti fumi essendo scambiato con il fluido frigorigeno in detto primo scambiatore di calore (12);
? una seconda condizione di funzionamento, in cui la caldaia (20) ? spenta e il ventilatore (24) aspira aria ambiente facendola passare tutta attraverso la caldaia (20) spenta per convogliarla all?uscita (23) verso il primo scambiatore di calore (12), il calore posseduto dall?aria ambiente essendo scambiato con il fluido frigorigeno in detto primo scambiatore di calore (12).
5. Sistema combinato di riscaldamento (1) secondo la rivendicazione 4, comprendente inoltre mezzi di azionamento (25) operativamente attivi su detto ventilatore (24) in modo tale da:
? nella prima condizione di funzionamento, far ruotare il ventilatore (24) ad una prima velocit?;
? nella seconda condizione di funzionamento, far ruotare il ventilatore (24) ad una seconda velocit?, maggiore della prima, in modo tale che l?aria aspirata raggiunga il primo scambiatore di calore (12).
6. Sistema combinato di riscaldamento (1) secondo la rivendicazione 4 o 5, comprendente un serbatoio (40) di accumulo di acqua del circuito primario (30) che viene riscaldata per la produzione di acqua calda sanitaria, detto serbatoio (40) presentando un ingresso (41) per l?acqua da riscaldare e una uscita (42) per l?acqua riscaldata, detto circuito frigorigeno (11) attraversando il serbatoio (40) e comprendendo un secondo scambiatore di calore (14) configurato per scambiare calore tra il fluido frigorigeno riscaldato nel primo scambiatore di calore (12) e l?acqua accumulata.
IT102021000010979A 2021-04-30 2021-04-30 Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua IT202100010979A1 (it)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000010979A IT202100010979A1 (it) 2021-04-30 2021-04-30 Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IT102021000010979A IT202100010979A1 (it) 2021-04-30 2021-04-30 Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua

Publications (1)

Publication Number Publication Date
IT202100010979A1 true IT202100010979A1 (it) 2022-10-30

Family

ID=76921233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
IT102021000010979A IT202100010979A1 (it) 2021-04-30 2021-04-30 Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua

Country Status (1)

Country Link
IT (1) IT202100010979A1 (it)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014083440A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Gas Point S.R.L. Heating apparatus comprising a condensing boiler and a heat pump
KR101450763B1 (ko) * 2013-08-30 2014-10-16 린나이코리아 주식회사 히트펌프를 이용한 콘덴싱 보일러
CN107101374A (zh) * 2017-06-29 2017-08-29 西安富凯能源科技有限责任公司 一种非冷凝壁挂炉改深度冷凝壁挂炉的方法
US20190234653A1 (en) * 2016-07-26 2019-08-01 Noritz Corporation Heating and hot water supply device

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014083440A1 (en) * 2012-11-30 2014-06-05 Gas Point S.R.L. Heating apparatus comprising a condensing boiler and a heat pump
KR101450763B1 (ko) * 2013-08-30 2014-10-16 린나이코리아 주식회사 히트펌프를 이용한 콘덴싱 보일러
US20190234653A1 (en) * 2016-07-26 2019-08-01 Noritz Corporation Heating and hot water supply device
CN107101374A (zh) * 2017-06-29 2017-08-29 西安富凯能源科技有限责任公司 一种非冷凝壁挂炉改深度冷凝壁挂炉的方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108005907A (zh) 喷油螺旋式空气压缩机
JP2011106697A (ja) 空調室内機
CN106766365A (zh) 变频风冷热泵冷热水系统及其控制方法和空调
CN106766366A (zh) 变频风冷热泵冷热水系统及其控制方法和空调
CN103822319B (zh) 热泵空调系统及其控制方法
CN207179851U (zh) 制冷循环装置的室外机
CN107101405B (zh) 一种压缩循环系统
CN102353106A (zh) 填料—管式再循环紧凑型蒸发冷却空调机组
IT202100010979A1 (it) Sistema e processo combinato di riscaldamento di un circuito primario di acqua
JP6492533B2 (ja) 熱交換器
CN207379106U (zh) 一种喷气增焓的多联机系统
CN206055995U (zh) 一种双温升的复叠式热泵
CN207865752U (zh) 分体式热泵机组
CN104422196B (zh) 空调热水系统
CN107990381B (zh) 热泵式排风热回收新风机与抽油烟机一体机
CN105953474B (zh) 水冷式废热回收太阳能移动热泵空调
CN110748479A (zh) 一种工程机械用液压油泵
CN109790986A (zh) 一种具有节能装置的分体式空调热泵系统
CN203323448U (zh) 冷媒多支路全热回收空调机组
CN205505469U (zh) 一种环保节能螺杆式冷媒变流量温湿度调控系统
CN206905291U (zh) 一种空气源二级提热式热泵高温热风机组
CN205090482U (zh) 分体落地式空调器
CN205383810U (zh) 一种控压式空气能热水器
CN204648523U (zh) 无噪音且使用成本较低的节能空调器
CN107101372A (zh) 一种空气源二级提热式热泵高温热风机组