ITFE20130007A1

ITFE20130007A1 - Sistema interno per serbatoio di accumulo acqua calda/refrigerata con camere e deviatori di flusso per adduzione e prelievo ad inversione termica

Info

Publication number: ITFE20130007A1
Application number: IT000007A
Authority: IT
Inventors: Andrea Pacetti
Original assignee: Pacetti Srl
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2015-04-10

Description

DESCRIZIONE

" Sistema interno per serbatoio di accumulo acqua calda/refrigerata con camere e deviatori di flusso per adduzione e prelievo ad inversione termica"

Inventore designato: PACETTI ANDREA

La presente invenzione si inquadra nel settore degli accumulatori per liquidi termovettori, in particolare acqua o acqua additivata. Si riferisce, nello specifico, ad un innovativo sistema incorporato all'interno del serbatoio che permette di utilizzare le medesime mandate e ritorni in presenza di stratificazioni termiche diverse dovute ad utilizzi stagionali diversi.

Accumulare fluido termovettore consente di migliorare la durata delle sorgenti, termiche o frigorifere, grazie ad un minor numero di avviamenti delle stesse sfruttando l'inerzia termica della capacità accumulata; concede una maggiore economicità di esercizio consentendo l'installazione di gruppi di potenza inferiore; permette una migliore flessibilità nell'assorbire le piccole variazioni di temperatura di esercizio rispetto a quelle di progetto. Utilizzando una sorgente bivalente, come la pompa di calore (macchina in grado di trasferire energia termica da una sorgente a temperatura più bassa ad una a temperatura più alta o viceversa), il massimo dell'economicità si ottiene impiegando la capacità dello stesso accumulo sia per riscaldamento che per raffresca mento. Il problema, considerando un unico impianto invernale ed estivo, consiste nel poter prelevare ed addurre il fluido richiesto da utenza e sorgente sempre dalle medesime Documentazione Brevettuale

entrate ed uscite del serbatoio. La stratigrafia termica che, inevitabilmente si crea all'interno dell'accumulo, è basata sul principio fisico per cui il peso specifico dell'acqua varia al variare della temperatura, cosicché all'interno del serbatoio l'acqua più fredda si trova in basso mentre l'acqua più calda in alto. Gli attacchi degli impianti devono tenere conto del diverso gradiente termico dell'accumulo e quindi sono, inevitabilmente a diverse altezze. Il punto focale è il cambiamento di utilizzo delle utenze da riscaldamento a raffrescamelo. In inverno, la richiesta è di acqua calda per i corpi scaldanti, questa viene prelevata dall'alto del serbatoio e, dopo averne utilizzato l'energia termica, viene immessa nel serbatoio in basso. Per la sorgente termica avviene l'opposto, preleva fluido freddo dal basso, lo riscalda e lo reimmette in alto nel serbatoio. Per il raffrescamelo estivo avviene completamente il contrario ed è impensabile invertire stagionalmente il complesso sistema di tubazioni, gruppi valvole e pompaggio a servizio di ogni singola entrata/uscita dell'impianto- sorgente-accumulo-utenza. L'utilizzatore, o chi per lui, predispone sistemi idraulici aggiuntivi esterni, con conseguente dispendio di tempo, spazio e materiale. Questa invenzione ha quindi l'obiettivo di proporre un sistema semplice ma innovativo per ovviare a questo spreco di risorse, attraverso un complesso di condotti, camere e valvole deviatrici direttamente integrato all'interno del serbatoio (Figura 1-2). L'inversione avviene attraverso l'azione di un singolo e semplice attuatore, integrato all'esterno del serbatoio.

Le caratteristiche del sistema in oggetto sono evidenziate nel seguito, con particolare riferimento alle allegate tavole di disegno, nelle quali:

- Figura 1 Vista frontale del serbatoio con sistema interno

- Figura 2 Vista dall'alto del serbatoio con sistema interno

- Figura 3 Collettore con condotti verticali ed orizzontali

- Figura 4 Posizione della valvole in chiusura ed apertura

- Figura 5 Particolare albero di comando valvole a farfalla deviatrici

- Figura 6 Setto interno

- Figura 7 Esempio funzionamento estivo

- Figura 8 Esempio funzionamento invernale

Il sistema è compostoda un collettore, formato da 4 camere a lunghezza diversa, con funzione di condotto di trasferimento liquido, disposti come canne d'organo paralleli all'asse di sviluppo longitudinale del serbatoio. Nella parte iniziale bassa di questi condotti verticali, a circa 1/3 dell'altezza totale del serbatoio dal piano di appoggio (Piano A), vengono incastrate perpendicolarmente 4 condotti, che collegano orizzontalmente i manicotti esterni di entrata ed uscita direttamente alle camere verticali. Esattamente all'incastro tra i tubi verticali ed orizzontali è inserito un albero mobile di controllo delle valvole deviatrici di flusso, collegato esternamente ad una leva impostabile nelle posizioni richieste. I manicotti di collegamento risultano quindi tutti alla stessa zona termica (Figurel-2). Un esempio di allacciamento ottimizzato, ma non l'unico, è quello di collegare al manicotto 1 il ritorno dalla pompa di calore, nel numero 4 la mandata alla pompa di calore, nel numero 2 il ritorno dall'impianto e nel numero 3 la mandata all'Impianto. Con leva in posizione 1 (Figura 4-7), si considera il funzionamento estivo: il condotto 1 manda acqua fredda trattata dalla pompa all'altezza del piano A, il condotto 3 aspira sempre all' altezza piano A, quindi alla medesima temperatura, il fluido per gli impianti. Nello stesso frangente il tubo 4 preleva, all'altezza del piano C, l'acqua più calda e la manda tramite il manicotto 4 alla pompa di calore per il trattamento. Il manicotto 2, invece, consente al ritorno degli impianti di addurre acqua più calda direttamente all'altezza del piano B, evitando miscelazioni termiche non necessarie che peggiorerebbero il rendimento dell'impianto.

Con la leva in posizione 2 (Figura 4-8), si considera il funzionamento invernale, la condotta 1 che rappresenta sempre la mandata dalla pompa di calore (manicotto 1), immette acqua, questa volta riscaldata, all'altezza del Piano C; il condotto 3 aspira sempre fluido per l'impianto, ma questa volta, alla temperatura più alta possibile in base alla stratigrafia termica (Piano B). Nello stesso frangenteil condotto 2, che continua ad essere il ritorno degli impianti (manicotto 2), immette acqua che ha già ceduto la propria energia termica ai corpi scaldanti, proprio all'altezza Piano A, zona di acqua fredda, evitando flussi preferenziali ed inopportune miscelazioni. Il manicotto 4, che Documentazione Brevettuale

definisce sempre il ritorno , preleva acqua fredda all'altezza del Piano A, a temperatura più bassa per essere trattata dalla sorgente (pdc).

Questo sistema di 4 condotte, composte da tubi quadri verticali, tubi tondi orizzontali e albero con valvole a farfalla di chiusura/apertura, è fissato ad un setto ellittico in lamiera di acciaio al carbonio, perpendicolare all'asse longitudinale del serbatoio di grandezza pari a 2/3 dell'area di base del serbatoio, opportunamente saldato alla virola dello stesso (figura 6). La funzione di questa paratia interna è quella di limitare inutili miscelazioni tra l'acqua alle diverse temperature e di sorreggere e vincolare opportunamente il sistema dei condotti.

Questi organi interni devono essere dimensionati in relazione alla capacità del serbatoio, in modo da amplificare i vantaggi dell'accumulo inerziale e della stratificazione termica.

Si intende che quanto sopra, è stato descritto a titolo puramente esemplificativo e non limitativo, per cui eventuali varianti costruttive si intendono rientranti nell'ambito protettivo della presente soluzione tecnica, come sopra descritta e nel seguito rivendicata.

Claims

Documentazione brevettuale "Sistema interno per serbatoio di accumulo acqua calda/refrigerata con camere e deviatori di flusso per adduzione e prelievo ad inversione termica" RIVENDICAZIONI 1) Sistema interno per serbatoio di accumulo verticale per lo stoccaggio di acqua e fluidi termovettori in genere, caratterizzato da un sistema interno atto a sfruttare la capacità inerziale dell'accumulo e la conseguente stratificazione termica, considerando i fabbisogni di fluido a temperature diverse in base alle variazioni periodico/stagionali tipiche dell' utilizzo di sorgenti polivalenti.
2) Sistema interno secondo la rivendicazione 1, caratterizzato da un sistema interno di condotti e valvole, opportunamente dimensionato in relazione al volume nominale accumulato, per sfruttare la capacità termica e la stratificazione del fluido stoccato, derivante dall'utilizzo di una sorgente polivalente. Detto sistema interno è formato da un collettore composto da camere parallele disposte lungo l'asse verticale. Nella parte terminale inferiore vengono inseriti perpendicolarmente condotti che collegano orizzontalmente gli allacciamenti esterni con il collettore verticale. Nella sezione d'incastro è presente un profilo scatolare aperto di raccordo tra i suddetti elementi, con inserite valvole a farfalla quadre che hanno la funzione di deviare il flusso ad altezze predefinite all'interno dell'accumulo e quindi alle temperature richieste.
3) Sistema interno secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che, grazie all'albero di comandodel sistema suddetto, azionando, con una singola azione un attuatore esterno, vengono deviati tutti i flussi all'interno del sistema.
4) Sistema interno secondo le precedenti rivendicazioni, caratterizzato da avere tutti gli allacciamenti ausiliari esterni nella stessa zona di temperatura.
5) Sistema interno secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto di avere le camere ad altezze variabili in modo da addurre o prelevare il fluido termovettore nelle migliori condizioni termodinamiche richieste, sfruttando il principio fisico della stratificazione termica. Documentazione brevettuale 6) Sistema interno secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto di avere un unico setto divisore ellittico situato nella parte superiore di tutti gli allacciamenti esterni, con la funzione di limitare flussi preferenziali ed inutili miscelazioni e sostenere e vincolare il sistema interno precedentemente esposto. 7) Sistema interno secondo le precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto di poter scegliere gli allacciamenti esterni degli impianti senza particolari vincoli tranne il rispetto della sequenza per l'inversione dei flussi come precedentemente descritto.