IT202100019862A1

IT202100019862A1 - Sistema innovativo di scambio termico per condotte fognarie

Info

Publication number: IT202100019862A1
Application number: IT102021000019862A
Authority: IT
Inventors: Nicola Massarotti; Alessandro Mauro; Gennaro Normino; Vincenzo Guida
Original assignee: Gennaro Normino; Nicola Massarotti; Alessandro Mauro; Vincenzo Guida
Priority date: 2021-07-26
Filing date: 2021-07-26
Publication date: 2023-01-26

Description

Descrizione dell?invenzione industriale dal titolo: ?Sistema innovativo di scambio termico per condotte fognarie?

Descrizione

Il riscaldamento, il raffreddamento e la fornitura di acqua calda sanitaria per gli edifici rappresentano una quota significativa dei consumi energetici di un paese. L?utilizzo di combustibili fossili ? molto diffuso, tuttavia negli ultimi anni le politiche energetiche internazionali raccomandano la riduzione dalla dipendenza dall?utilizzo da questo tipo di fonti.

La tecnologia inventata consente di scambiare calore con acque reflue che fluiscono nelle condotte fognarie e con il sottosuolo. L'invenzione oggetto del presente brevetto prevede la presenza di una sonda (tubazione), all?interno della quale fluisce un fluido termovettore, che pu? essere sia integrata nella struttura del condotto fognario, sia avvolta sulla sua superficie esterna, in grado di scambiare calore per conduzione e convezione con il sottosuolo e con le acque reflue presenti nel condotto fognario.

La sonda consente di riscaldare/raffrescare il fluido termovettore che fluisce al suo interno, tramite lo scambio termico conduttivo e convettivo con il terreno e con le acque reflue, fonte alternativa di energia termica/frigorifera. Il fluido termovettore ? movimentato da pompe o macchine, con il fine di ottenere acqua calda o fredda da inviare al circuito secondario di pompe di calore e gruppi frigoriferi a servizio di utenze civili o industriali, evitando l?utilizzo diretto di combustibili fossili e consentendo a tali macchine di lavorare con efficienze maggiori, rispetto ai sistemi che scambiano con aria esterna. La conseguenza immediata consiste, di fatto, nella riduzione delle emissioni di gas ad effetto serra, dell?energia necessaria per il riscaldamento ed il raffrescamento degli ambienti e dei costi di funzionamento delle pompe di calore e dei gruppi frigoriferi.

Con l?invenzione oggetto del presente brevetto, si intende perseguire tre scopi principali: (i) sostituire le ingombranti unit? esterne delle pompe di calore e dei gruppi frigoriferi con il sistema proposto, (ii) ridurre le emissioni di gas serra, (iii) ridurre i consumi di energia ed i costi necessari per il funzionamento delle pompe di calore e dei gruppi frigoriferi.

La tecnologia inventata consiste nell?integrare nel condotto fognario, o nell?avvolgere sulla sua superficie esterna, una sonda (tubazione) disposta ad esempio in configurazione a spirale, o nell?adottare tubazioni coassiali. Il condotto fognario, di sezione circolare o ovoidale, si trova ad una certa profondit? dal piano campagna e pu? avere ingombri e diametri nominali variabili (da 100 mm a 2000 mm), di diverse lunghezze e spessori.

La sonda di scambio termico pu? avere lunghezza variabile in funzione del condotto fognario, diversi passi tra le spire e diametri interni.

La sonda ha la funzione di cedere o prelevare calore dal sottosuolo e dal condotto fognario, in funzione della temperatura di ingresso del fluido termovettore, e quindi della differenza di temperatura con il terreno e con le acque reflue. Al fine di rendere il sistema efficace anche in zone in cui il clima ? particolarmente rigido, si possono utilizzare condotti con diametri e lunghezze maggiori, posti ad una profondit? pi? elevata, cos? da aumentare la superficie di scambio termico, anche in funzione delle caratteristiche termiche dello specifico sito.

I vantaggi principali della presente invenzione consistono nel riscaldare/raffrescare il fluido termovettore tramite lo scambio termico con le acque reflue e con il sottosuolo, sostituendo le ingombranti unit? esterne delle pompe di calore e dei gruppi frigoriferi con il sistema proposto, ed incrementando l?efficienza di tali macchine.

Il sistema di riscaldamento/raffrescamento del fluido termovettore proposto ? rappresentato schematicamente nelle figure 1 e 2, nelle quali la sonda ? indicata con ?A? ed il condotto fognario ? indicato con ?B?. In figura 1, si riporta un esempio di sonda integrata nel condotto fognario, mentre in figura 2 si riporta un esempio di sonda avvolta sulla superficie esterna del condotto fognario. La figura 3 riporta un esempio di configurazione con tubazioni coassiali.

Le figure 4 e 5 riportano due esempi di possibili configurazioni del sistema inventato, con connessione a pompe di calore e gruppi frigoriferi (indicati con ?C?) a servizio di utenze civili o industriali. Le figure 4 e 5 tengono conto della presenza del terreno (indicato con ?D?), nel quale ? posizionato il condotto fognario. In figura 4, le sonde (indicate con ?A?), integrate o avvolte intorno al condotto fognario (indicato con ?B?) sono connesse direttamente al circuito secondario di pompe di calore e gruppi frigoriferi (indicati con ?C?). In figura 5, la sonda (indicata con ?A?), integrata o avvolta intorno al condotto fognario (indicato con ?B?) ? connessa ad un collettore inserito in un pozzetto di controllo (indicato con ?E?), dal quale si diramano le connessioni ai circuiti secondari di pompe di calore e gruppi frigoriferi (indicati con ?C?).

Un esempio di configurazione del sistema inventato consiste nell'inserimento nel terreno, alla profondit? di 4 m, di un condotto fognario avente diametro di 80 cm e lunghezza pari a 15 m, con una sonda di diametro pari a 34 mm, integrata o avvolta intorno ad esso con un passo tra le spire di 20 cm.

Claims

Rivendicazioni dell?invenzione industriale dal titolo: ?Sistema innovativo di scambio termico per condotte fognarie? a nome di: Rivendicazioni

1. Sistema di riscaldamento/raffrescamento di un fluido termovettore, basato sullo scambio termico conduttivo e convettivo con il sottosuolo e con condotte fognarie, caratterizzato dalla presenza di una sonda (tubazione, indicata con ?A? nelle figure 1, 2, 4 e 5), all?interno della quale fluisce un fluido termovettore, che pu? essere sia integrata (riferirsi alla figura 1) nel condotto fognario (indicato con ?B? nelle figure 1, 2, 4 e 5), sia avvolta sulla sua superficie esterna (riferirsi alla figura 2), sia realizzata adottando tubazioni coassiali (riferirsi alla figura 3), che ha il compito di scambiare calore con il terreno e con le acque reflue presenti nel condotto fognario;

2. Sistema di riscaldamento/raffrescamento di un fluido termovettore, basato sullo scambio termico conduttivo e convettivo con il sottosuolo e con condotte fognarie, in accordo con la rivendicazione 1, caratterizzato dalla presenza di una sonda (tubazione), che pu? essere integrata nel tratto di condotto fognario che, in fase di installazione, viene opportunamente connesso al tratto di condotto fognario successivo per garantire la continuit? della sonda e la relativa connessione, sia diretta che tramite collettori, al circuito secondario di pompe di calore e gruppi frigoriferi (indicati con ?C? nelle figure 4 e 5) a servizio di utenze civili o industriali;

3. Sistema di riscaldamento/raffrescamento di un fluido termovettore, basato sullo scambio termico conduttivo e convettivo con il sottosuolo e con condotte fognarie, in accordo con le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dalla presenza di una sonda (tubazione), che pu? essere sia integrata nel condotto fognario, sia avvolta sulla sua superficie esterna, sia realizzata adottando tubazioni coassiali, costituita da materiali plastici, come ad esempio PVC o polipropilene;

4. Sistema di riscaldamento/raffrescamento di un fluido termovettore, basato sullo scambio termico conduttivo e convettivo con il sottosuolo e con condotte fognarie, in accordo con le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dalla presenza di una sonda (tubazione), che pu? essere sia integrata nel condotto fognario, sia avvolta sulla sua superficie esterna, sia realizzata adottando tubazioni coassiali, il quale condotto fognario pu? avere ingombri e diametri nominali variabili (da 100 mm a 2000 mm), diverse lunghezze e spessori;

5. Sistema di riscaldamento/raffrescamento di un fluido termovettore, basato sullo scambio termico conduttivo e convettivo con il sottosuolo e con condotte fognarie, in accordo con le rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzato dalla presenza di una sonda (tubazione), che pu? essere sia integrata nel condotto fognario, sia avvolta sulla sua superficie esterna, sia realizzata adottando tubazioni coassiali, la quale sonda pu? avere una lunghezza variabile in funzione del condotto fognario, passo variabile tra le spire ed un diametro interno variabile.