IT202100011105A1

IT202100011105A1 - Radiatore elettrico

Info

Publication number: IT202100011105A1
Application number: IT102021000011105A
Authority: IT
Inventors: Massimo Battiston; Luigi Maria Aliberti
Original assignee: Nextheat S R L
Priority date: 2021-04-30
Filing date: 2021-04-30
Publication date: 2022-10-30

Description

RADIATORE ELETTRICO

Campo di applicazione

La presente invenzione concerne un radiatore innovativo, alimentato da energia elettrica, per il riscaldamento di ambienti domestici e lavorativi. L?oggetto della presente invenzione ? composto da elementi modulari che possono essere combinati anche in forme, materiali e colori differenti per meglio abbinarsi all?arredamento domestico o di uffici. Ciascun modulo ? composto principalmente da due semi-gusci rigidi, generalmente realizzati in alluminio estruso, opportunamente sagomati per ottimizzare lo scambio termico, che racchiudono una particolare resistenza elettrica fogliforme, creando cos? un sandwich tecnologico ad elevato rendimento termico.

Stato della tecnica

I sistemi di riscaldamento pi? diffusi in Italia si basano sull?utilizzo del gas metano. Molti condom?ni, e molte industrie, si basano ancora sull?inquinante riscaldamento a gasolio, sistema che, oltre a non essere in alcun modo ecologico, ? anche molto costoso. Si pensi, per fare un esempio, ai soli costi di trasporto e stoccaggio del combustibile. Anche se il gas metano ? decisamente meno inquinante e meno costoso del gasolio, ? uno dei maggiori responsabili delle emissioni inquinanti invernali delle nostre citt?. Non solo: la quasi totalit? del gas metano utilizzato in Italia ? importato dall?estero (dalla Russia) e per questo il suo utilizzo per il riscaldamento ? perennemente condizionato dai delicati equilibri geopolitici internazionali.

La grande diffusione che ha avuto il fotovoltaico negli ultimi anni, come le altre fonti rinnovabili, la disponibilit? di energia pulita e la relativamente recente incentivazione dell?auto-consumo, hanno congiuntamente indotto un rilevante incremento dell?utilizzo dell?energia elettrica anche per il riscaldamento con considerevoli vantaggi sia dal punto di vista ambientale che dal punto di vista economico.

Il riscaldamento elettrico rappresenta, pertanto, una importante opportunit? anche per l?Italia che insegue l?ampia diffusione gi? consolidata in altri paesi europei, soprattutto del nord.

I radiatori scambiano calore con l?ambiente mediante due distinte modalit?:

? per irraggiamento: il calore radiante ? costituito da onde di calore che riscaldano, oltre che l?aria dell?ambiente, gli oggetti e le persone che si trovano in vista della superficie radiante. Si tratta quindi di una forma di riscaldamento immediato e diretto, simile a quella del sole;

? per convezione: il calore convettivo ? una forma di riscaldamento indiretto. Il sistema di riscaldamento aspira aria fredda, pi? pesante, dagli strati inferiori dell?ambiente che poi, a contatto con il corpo caldo del radiatore, viene riscaldata e, quindi, alleggerita. L?aria calda sale verso l?alto, dove si raffredda prima di scendere di nuovo, permettendo a questo processo di ripetersi continuando il ciclo dinamico caldo-freddo-caldo. Il vantaggio principale del calore convettivo ? che riscalda il locale in tempi pi? lunghi ma in modo pi? uniforme rispetto al calore radiante.

Limitando l?analisi ai soli sistemi di riscaldamento dei locali basati su terminali a radiatori (non si considerano, pertanto, sistemi radianti a pavimento, radianti a battiscopa, radiante dal soffitto, stufe, ad aria canalizzata, ad irraggiamento da infrarossi, ?), sul mercato esistono una variet? di radiatori caratterizzati principalmente dalle diverse tecnologie impiegate per la generazione di calore. A titolo di esempio possiamo avere:

? radiatori idronici: al loro interno corrono delle serpentine percorse da acqua calda ad alta temperatura (tra i 60 e gli 80 ?C), collegate con l?impianto di riscaldamento centrale (caldaia);

? radiatori elettrici termoconvettori o termoventilatori: una resistenza elettrica in aria ad altissima temperatura (qualche centinaio di ?C) riscalda l?aria che viene forzata ad attraversarla da un ventilatore;

? radiatori elettrici a fluido termovettore: un fluido, generalmente olio o glicole, viene riscaldato da una resistenza elettrica interna al radiatore; ? radiatori elettrici a secco a inerzia: al loro interno vi ? una resistenza elettrica che riscalda a temperature elevate (tra i 100 e i 200 ?C) una massa termica (il cosidd?tto ?brick?) che, per effetto convettivo, riscalda l?aria che lo lambisce internamente.

Limitando ulteriormente l?analisi alle sole ultime due tipologie di radiatori elettrici, con le quali compete il radiatore di cui alla presente invenzione, va sottolineato che tutti i radiatori presenti attualmente sul mercato impiegano resistenze elettriche di dimensioni voluminose e di peso maggiore rispetto alle caratteristiche fisiche della resistenza utilizzata nella presente invenzione.

La bassa efficienza termo-conduttiva delle resistenze tradizionali porta gli attuali radiatori elettrici a funzionare a temperature interne elevate, notevolmente superiori rispetto ai valori di temperatura ambiente desiderati. Ne consegue che le potenze termiche installate sono superiori alle necessit? domestiche e, quindi, comportano maggiori costi di gestione energetica.

In conclusione, gli attuali radiatori elettrici presentano considerevoli svantaggi tra i quali: consumi elettrici e costi energetici elevati, grande inerzia termica che ritarda il raggiungimento della temperatura ambiente desiderata, elevato peso del radiatore con conseguenti maggiori costi di trasporto.

Presentazione dell?invenzione

Lo scopo della presente invenzione ?, pertanto, quello di ovviare agli inconvenienti della tecnica nota sopra trattata.

Per superare gli svantaggi e gli eccessivi consumi di energia elettrica ? stata realizzata la presente invenzione che riguarda un radiatore elettrico comprendente una serie di elementi modulari affiancati, caratterizzato dal fatto che ogni elemento modulare ? costituito da due semi-gusci rigidi che vengono accoppiati meccanicamente interponendo tra essi una resistenza elettrica fogliforme in modo tale che quest?ultima risulti a stretto contatto con la superficie interna di ciascun semi-guscio al fine di garantire uno scambio termico ottimale.

Altra caratteristica ? data dal fatto che ciascun semi-guscio ? un corpo rigido realizzato in materiale leggero e termicamente conduttivo, convenientemente in alluminio.

Altra caratteristica ? data dal fatto che ciascun semi-guscio ? realizzato in forma tubolare, convenientemente per estrusione, in modo da ottenere uno o pi? canali, opportunamente alettati all?interno, che favoriscono il moto convettivo dell?aria offrendo a questa un?ampia superficie di contatto al fine di massimizzare lo scambio termico tra radiatore e aria.

Altra caratteristica ? data dal fatto che la parte esterna dei due semi-gusci, in particolare quello anteriore che ? a vista, pu? assumere forme estetiche diverse per soddisfare esigenze di design.

Altra caratteristica ? data dal fatto che ciascun semi-guscio, sia anteriore sia posteriore, ? realizzato in modo che la superficie della parte interna, quella destinata ad accoppiarsi con il corrispondente semi-guscio con l?interposta resistenza elettrica fogliforme, risulti il pi? possibile ampia al fine di massimizzare lo scambio termico tra resistenza elettrica fogliforme e semi-gusci. Tale superficie di contatto ? convenientemente piana ma, essendo la resistenza elettrica fogliforme discretamente flessibile, pu? assumere varie forme purch? quella del semi-guscio anteriore copi esattamente, senza discontinuit?, quella del semiguscio posteriore garantendo uno stretto contatto su tutta la superficie della resistenza elettrica fogliforme.

Altra caratteristica ? data dal fatto che la resistenza elettrica fogliforme ? realizzata con materiali e tecnologie che consentono di sviluppare una potenza specifica tra 1.000 e 4.000 W/mq. La resistenza elettrica ? racchiusa tra due o pi? strati di materiali che garantiscono al contempo un buon isolamento elettrico, una buona conducibilit? termica ed una discreta flessibilit?. Convenientemente vengono utilizzati due strati per ottenere la caratteristica di doppio isolamento elettrico.

Altra caratteristica ? data dal fatto che la resistenza elettrica fogliforme sviluppa calore in modo omogeneo su tutta la superficie e, quindi, trasferisce il calore ai due semi-gusci tra cui ? interposta in modo ampio e uniforme.

Altra caratteristica peculiare del radiatore ? data dal fatto che l?efficienza del sistema di dissipazione del calore generato dalla resistenza elettrica ? data dalla speciale conformazione dimensionale della resistenza stessa: essendo questa di spessore estremamente ridotto, compreso tra 0.1 e 5 mm, ed avendo una superficie riscaldante utile estesa quanto le dimensioni dell?elemento del radiatore in cui ? racchiusa, riduce gli effetti inerziali sia per conduzione tra i componenti modulari di ogni singolo elemento, sia per convezione con l?aria che attraversa gli stessi. Questa caratteristica consente di minimizzare gli spessori degli elementi radianti, i due semi-gusci rigidi anteriore e posteriore dell?elemento, al fine di ridurne il peso ed aumentarne le superfici di scambio convettivo e di irraggiamento.

Altra caratteristica ? data dal fatto che essendo la resistenza di tipo fogliforme, estremamente sottile e flessibile, la rende facilmente posizionabile ed adattabile a superfici con forme diverse consentendo, quindi, l?ottimizzazione del trasferimento del calore prodotto verso i corpi radianti e massimizzando cos? lo sfruttamento dell?energia elettrica assorbita.

Altra caratteristica ? data dal fatto che la resistenza fogliforme ha un peso estremamente ridotto, compreso tra 50 e 500 gr, notevolmente inferiore rispetto alle resistenze utilizzate nei radiatori tradizionali.

Altra caratteristica ? data dal fatto che il funzionamento del radiatore pu? essere facilmente gestito da una unit? di controllo, elettronica o elettromeccanica, estremamente semplice in quanto l?effetto di inerzia termica ? trascurabile.

In sostanza l?invenzione si basa sulla distribuzione simmetrica delle masse rispetto al baricentrico termico dato dalla resistenza.

La particolare soluzione costruttiva adottata consente di ottenere elementi radianti modulari caratterizzati da:

- un motore termico posteriore, il semi-guscio posteriore, non visibile; - un dissipatore irradio-convettivo anteriore, il semi-guscio anteriore, a vista.

La principale conseguenza che ne deriva ? una grande versatilit? che consente di variare il design anteriore pur mantenendo costante la parte posteriore.

Altre caratteristiche e vantaggi appariranno chiari dalle figure 1, 2, 3 e 4 che vengono date a scopo illustrativo e non limitativo.

Breve descrizione delle figure

Le caratteristiche tecniche dell?invenzione, secondo quanto descritto nella presentazione, sono chiaramente riscontrabili dal contenuto delle rivendicazioni sotto riportate ed i vantaggi della stessa risulteranno maggiormente evidenti nella descrizione dettagliata che segue, fatta con riferimento ai disegni allegati, che ne rappresentano una forma di realizzazione puramente esemplificativa e non limitativa, in cui:

- La figura 1 mostra una vista frontale del radiatore elettrico oggetto della presente invenzione.

- La figura 2 mostra una vista laterale del radiatore elettrico oggetto della presente invenzione.

- La figura 3 mostra una vista posteriore del radiatore elettrico oggetto della presente invenzione.

- La figura 4 mostra una vista isometrica del radiatore elettrico oggetto della presente invenzione.

Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferita

Con riferimento alle figure viene mostrato un radiatore elettrico (R) comprendente una serie di elementi modulari (1) affiancati. Nelle figure ? mostrato un radiatore elettrico (R) con elementi modulari (1) affiancati in senso verticale.

Ogni elemento modulare (1) ? costituito da un corpo anteriore (2) in materiale termicamente conduttivo, da un corpo posteriore (4) anche esso in materiale termicamente conduttivo a stretto contatto con una resistenza elettrica fogliforme (3), che si estende per tutta la lunghezza e per tutta la larghezza di ogni elemento modulare (1), isolata elettricamente da ogni lato da uno o pi? strati di materiale elettricamente isolante che la separa da un lato dal corpo anteriore (2) e dall?altro lato dal corpo posteriore (4).

Lo spessore della resistenza elettrica fogliforme, inclusi gli strati di isolamento elettrico, ? compreso tra 0,1 e 5 mm.

Una unit? di controllo, elettronica o elettromeccanica, gestisce il funzionamento del radiatore elettrico (R) regolandone la temperatura, cos? come l?accensione e lo spegnimento.

Ogni corpo anteriore (2) ? realizzato con una parte piana (6) a stretto contatto con resistenza elettrica fogliforme (3) e da una parte frontale convessa (7) che insieme alla parte piana (6) formano un canale che facilita il moto convettivo dell?aria che viene scaldata creando una circolazione d?aria che favorisce lo scambio termico tra il radiatore elettrico (R) e l?ambiente.

Analogamente ogni corpo posteriore (4) ? realizzato con una parte piana (9) a stretto contatto con resistenza elettrica fogliforme (3) e da una parte posteriore convessa (10) che insieme alla parte piana (9) formano un canale che facilita il moto convettivo dell?aria che viene scaldata creando una circolazione d?aria che favorisce lo scambio termico tra il radiatore elettrico (R) e l?ambiente.

Il corpo posteriore (4) viene meccanicamente fissato al corpo anteriore (2), convenientemente mediante viti o rivetti o altri fissaggi, in modo da comprimere la resistenza elettrica fogliforme (3) posizionata tra essi al fine di garantire un contatto ottimale e, quindi, di massimizzare lo scambio termico tra la sorgente di calore ed il corpo del radiatore elettrico (R).

Per aumentare lo scambio termico tra il radiatore elettrico (R) e l?aria dell?ambiente, sia la parte piana (6) del corpo anteriore (2) che la parte piana (9) del corpo posteriore (4) sono dotati rispettivamente di alette (8) e (11) che si estendono all?interno dei rispettivi canali convettivi aumentando in modo significativo la superficie di contatto tra aria e radiatore elettrico (R).

Il corpo posteriore (4) ? vantaggiosamente dotato di mezzi di aggancio (5).

Tali mezzi di aggancio possono essere costituiti da un tubolare (5) collegato ad alette (12) solidali con il corpo posteriore (4).

Il radiatore elettrico (R) della presente invenzione realizza un elevato scambio termico tra la resistenza elettrica fogliforme di ogni elemento modulare e i corpi anteriore e posteriore e consente una gestione automatizzata anche a distanza del riscaldamento, radiatore per radiatore, massimizzando la resa e abbassando i consumi.

Il trovato, bene inteso, non si limita alla forma di realizzazione descritta ma pu? ricevere perfezionamenti e modifiche dall'uomo del mestiere senza uscire per altro dal quadro del brevetto.

La presente invenzione comporta numerosi vantaggi e consente di superare difficolt? che non potevano essere vinte con i sistemi attualmente in commercio.

Claims

Rivendicazioni

1. Radiatore elettrico (R) comprendente una serie di elementi modulari (1) affiancati, caratterizzato dal fatto che ogni elemento modulare (1) ? costituito da un componente anteriore (2) in materiale termicamente conduttivo, da un componente posteriore (4) anche esso in materiale termicamente conduttivo a stretto contatto con una resistenza elettrica fogliforme (3) che si estende per tutta la lunghezza e per tutta la larghezza di ogni elemento modulare (1), isolata elettricamente da ogni lato da uno strato di materiale isolante che la separa da un lato dal componente anteriore (2) e dall?altro lato dal componente posteriore (4).

2. Radiatore elettrico (R) secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la resistenza elettrica fogliforme (3) ? isolata elettricamente con un ulteriore strato di materiale isolante sia dal lato del componente anteriore (2) sia dal lato del componente posteriore (4).

3. Radiatore elettrico (R) secondo la rivendicazione 1 o 2 caratterizzato dal fatto che la resistenza elettrica fogliforme (3) ? flessibile, ha uno spessore complessivo, inclusi gli strati isolanti, compreso tra 0,1 e 5 mm, un peso compreso tra 50 e 500 gr ed una potenza elettrica specifica compresa tra 1.000 e 4.000 W/mq; convenientemente la resistenza elettrica fogliforme (3) ? posizionata nel baricentro termico dell?elemento modulare (1).

4. Radiatore elettrico (R) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che ogni componente anteriore (2) ? realizzato in forma tubolare in modo da ottenere uno o pi? canali (13) che favoriscono il moto convettivo dell?aria che viene scaldata innescando una circolazione d?aria che aumenta lo scambio termico tra il radiatore elettrico (R) e l?ambiente.

5. Radiatore elettrico (R) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che ogni componente posteriore (4) ? realizzato in forma tubolare in modo da ottenere uno o pi? canali (14) che favoriscono il moto convettivo dell?aria che viene scaldata innescando una circolazione d?aria che aumenta lo scambio termico tra il radiatore elettrico (R) e l?ambiente.

6. Radiatore elettrico (R) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che, per aumentare la superficie di scambio termico radiatore-aria, i canali convettivi (13) e (14) sono dotati rispettivamente di alette (8) e (11).

7. Radiatore elettrico (R) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che, per soddisfare esigenze di design, le superfici interne (6) e (9) dei rispettivi componenti anteriore (2) e posteriore (4), convenientemente piane, possono assumere forme arbitrarie, purch? combacianti ed in grado di garantire, senza discontinuit?, il contatto meccanico-termico con tutta la superficie della resistenza elettrica fogliforme (3) fra essi interposta; parimenti la parte frontale (7) del componente anteriore (2) come pure parte retrostante (10) del componente posteriore (4) possono assumere forme estetiche arbitrarie, convenientemente convesse.

8. Radiatore elettrico (R) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che una unit? di controllo, elettronica o elettromeccanica, pu? controllare la temperatura del radiatore elettrico (R), cos? come l?accensione e lo spegnimento.

9. Radiatore elettrico (R) secondo una qualsiasi rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che il componente posteriore (4) ? dotato di mezzi di aggancio (5).

10. Radiatore elettrico (R) secondo la rivendicazione 9 caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aggancio sono costituiti da un?asta (5) collegata ad alette (12) solidali con il componente posteriore (4).