ITFI960242A1 - Dispositivo di raccordo ad una caldaia regolata che permette l'alimentazione e la regolazione di due circuiti di riscaldamento - Google Patents

Description

"DISPOSITIVO DI RACCORDO AD UNA CALDAIA REGOLATA CHE PERMETTE L'ALIMENTAZIONE E LA REGOLAZIONE DI DUE CIR-CUITI DI RISCALDAMENTO"

DESCRIZIONE

La presente invenzione ha per oggetto un dispositivo di raccordo per una caldaia regolata per permettere l'alimentazione e la regolazione di due circuiti di riscaldamento.

Si verifica il fatto che una stessa abitazione comporti due circuiti di riscaldamento diversi alimentati da una sola caldaia. Nell'abitazione un piano è ad esempio riscaldato mediante pannelli da pavimento, e le altre parti della casa sono riscaldate mediante radiatori. Questi due circuiti di riscaldamento hanno due temperature diverse di funzionamento. I pannelli da pavimento non sopportano temperature elevate (superiori a 40°C), mentre i radiatori funzionano a temperature relativamente elevate (fino a circa 80°C).

Esistono molte soluzioni per alimentare' due circuiti di questo tipo mediante una stessa caldaia. La Fig.l illustra una soluzione conosciuta. Essa mostra una caldaia 1 alimentante acqua calda ad un pannello 2 da pavimento, ad un radiatore 3 e ad un serbatoio 4 di acqua calda sanitaria. La caldaia 1 fornisce acqua piuttosto calda (ad esempio 80°C) per assicurare un buon riscaldamento al piano del radiatore 3 ed al serbatoio di acqua calda sanitaria 4. Questa acqua è troppo calda per alimentare il pannello 2 da pavimento.

Una valvola a tre vie 5 motorizzata è disposta fra l'uscita d'acqua 6 della caldaia ed il pannello 2 da pavimento. Tale valvola 5 non lascia passare acqua calda verso il pannello 2 da pavimento altro che nel caso in cui l'acqua che si trova nel pannello 2 da pavimento sia ad una temperatura inferiore ad una temperatura predeterminata. Questa acqua calda viene miscelata ad acqua a bassa temperatura del circuito che comporta il pannello da pavimento, e viene indirizzata verso la terza via della valvola 5. A valle della valvola a tre vie 5, si trova un by-pass 7 regolabile che collega l'entrata e l'uscita del pannello da pavimento, permettendo così all'acqua di circolare nel pannello 2 da pavimento anche quando la valvola a tre vie 5 non lascia passare acqua verso di esso. Il riciclaggio dell'acqua del circuito del pannello 2 da pavimento è dunque realizzato dal by-pass 7 e dalla valvola a tre vie 5. Una pompa 8, che funziona generalmente in modo continuo, garantisce una buona circolazione dell'acqua al livello del pannello 2 da pavimento, e con ciò fornisce un buon riscaldamento.

L'alimentazione di acqua calda al circuito di riscaldamento comprendente il radiatore 3 ed al circuito del serbatoio 4 di acqua sanitaria è operata direttamente da rispettive pompe 9 e io. Il sistema di regolazione è concepito in modo che, quando il serbatoio di acqua calda deve essere alimentato, la temperatura dell'acqua in uscita dalla caldaia viene aumentata, ed è interrotto il funzionamento della pompa 9 del circuito con il radiatore 3, allo scopo di evitare in questo circuito ogni rischio di surriscaldamento.

La regolazione di questo sistema di riscaldamento si effettua per mezzo di un dispositivo di regolazione 11. Quest'ultimo agisce sulla caldaia 1 e sulla valvola a tre vie 5 in funzione delle temperature esterna, interna, dell'acqua in uscita dalla caldaia e dell'acqua nel circuito comprendente il pannello da pavimento.

Questo sistema di riscaldamento comporta diversi inconvenienti. Prima di tutto i collegamenti da effettuare all'uscita della caldaia sono lunghi da effettuare e sono complessi per il fatto di dover realizzare numerosi raccordi di tubature.

Un altro inconveniente di questo sistema è il rischio di surriscaldamento al livello del pannello 2 da pavimento. In effetti, se il by-pass 7 è chiuso per una ragione qualsiasi, l'acqua calda che esce dalla caldaia 1 passa direttamente nel pannello 2 da pavimento senza essere miscelata ad acqua "fredda" avente già circolato nel pannello 2 da pavimento. Malgrado la presenza di un termostato di sicurezza 12, vi è rischio di surriscaldamento al livello del pannello 2 da pavimento.

La presenza di una valvola a tre vie, oltre ai raccordi che essa comporta, rende il sistema oneroso. Inoltre, il sistema di regolazione deve integrare due leggi di regolazione distinte, una per il pannello da pavimento e l'altra per il radiatore, fatto che parimenti lo rende oneroso.

E' possibile, in una variante non rappresentata del sistema di riscaldamento, semplificare la regolazione per avere un sisema più economico. La caldaia può in tal caso funzionare a temperatura costante ed il dispositivo di regolazione agisce solo sul circuito di riscaldamento comprendente il pannello da pavimento. Tuttavia anche questo sistema di regolazione comprende una valvola a tre vie, ma la caldaia ed il dispositivo di regolazione sono più semplici e meno onerosi. Però si ottiene un sistema sensibilmente meno confortevole, in particolare in corrispondenza delle stanze riscaldate mediante radiatore, e meno economico nell'uso in quanto provoca maggiori dispersioni.

Infine questo sistema presenta rischi di condensazione, e di conseguenza rischi di corrosione a livello della caldaia. Questo,problema si presenta in particolare quando l'acqua circola unicamente nel pannello da pavimento. In effetti, l'acqua esce calda dalla caldaia (ad esempi ad 80°C) ma l'acqua che ritorna alla caldaia è tiepida (ad esempio 30°C). Tale acqua a bassa temperatura di ritorno verso la caldaia provoca il fenomeno della condensa.

Scopo dell'invenzione è pertanto di fornire ositivo di raccordo semplice per una caldaia regolata che permette di alimentare e di regolare due circuiti di riscaldamento che presentano due leggi di regolazione diverse, riducendo e semplificando i lavori di tuberia per i diversi raccordi, evitando i rischi di surriscaldamento in uno dei due circuiti di riscaldamento e riducendo sensibilmente i rischi di condì ione

A questo scopo l'invenzione propone un dispositivo di raccordo per una caldaia regolata del tipo comprendente un'uscita ed un ritorno d'acqua, dispositivo che permette l'alimentazione e la regolazione di due circuiti di riscaldamento distinti comprendenti una pompa per ciascun circuito di riscaldamento.

Secondo l'invenzione, questo dispositivo è caratterizzato dal fatto di comprendere un contenitore, o bottiglia, all'interno del quale si trovano due compartimenti separati da un diaframma, dal fatto che il primo compartimento è munito di quattro aperture verso l'esterno del contenitore, una prima apertura essendo destinata ad essere collegata all'uscita della caldaia, una seconda ed una terza apertura essendo destinate ad essere collegate rispettivamente alla partenza ed al ritorno del primo circuito di riscaldamento, e la quarta essendo destinata ad essere collegata al ritorno dell'acqua verso la caldaia, fra detto contenitore e la caldaia essendo prevista una pompa, e dal fatto che il secondo compartimento comprende due aperture destinate ad essere collegate alla partenza ed al ritorno del secondo circuito di riscaldamento, dal fatto che un passaggio calibrato è posto nel secondo compartimento fra le due aperture di esso verso il secondo circuito di riscaldamento, e dal fatto che il diaframma che separa i due compartimenti comprende due orifizi, uno da ogni lato del passaggio calibrato, orifizi che così permettono la circolazione dell'acqua fra i due compartimenti .

Questo dispositivo di raccordo permette un montaggio molto semplice all'uscita della caldaia. In effetti basta collegare l'uscita ed il ritorno della caldaia alle aperture corrispondenti della bottiglia, e quindi collegare la partenza ed il ritorno di ciascun circuito di riscaldamento alle aperture previste per questo scopo sulla bottiglia stessa.

La regolazione del primo circuito di riscaldamento è assicurata dalla regolazione della caldaia. Questa regolazione può essere automatica o manuale. La regolazione del secondo circuito di riscaldamento è assicurata dalla bottiglia stessa. In effetti gli orifizi nel diaframma permettono il passaggio d'acqua proveniente dalla caldaia verso il secondo circuito di riscaldamento, con l'aiuto del passaggio calibrato che crea una sovrappressione ed una depressione necessarie alla circolazione dell'acqua fra i due compartimenti. Gli orifizi sono tali che una parte prestabilita dell'acqua che proviene dalla caldaia va a miscelarsi all'acqua del secondo circuito di riscaldamento.

Quando gli orifizi nel diaframma sono ben calibrati, non vi è alcun rischio di surriscaldamento nel secondo circuito di riscaldamento, perchè la quantità di acqua calda che si miscela al secondo circuito è limitata.

Infine, i rischi di condensazione sono sensibilmente ridotti, perchè anche quando il primo circuito non è alimentato, l'acqua che ritorna verso la caldaia non è soltanto l'acqua che esce dal secondo circuito, ma anche acqua calda che attraversa semplicemente la bottiglia.

Allo scopo di poter agire sulla regolazione del secondo circuito di riscaldamento, un orifizio realizzato nel diaframma che separa i due compartimenti presenta vantaggiosamente una sezione regolabile. Preferibilmente, l'orifizio regolabile del diaframma è regolato per mezzo di un organo appuntito.

Per facilitare il collegamento dei circuiti di riscaldamento alla caldaia, una pompa è fissata direttamente sul contenitore in corrispondenza di ciascuna apertura collegata alla partenza di un circuito di riscaldamento.

In ogni caso, l'invenzione sarà compresa chiaramente per mezzo della descrizione che segue, con riferimento al disegno schematico annesso che rappresenta un modo di realizzazione preferenziale dell'invenzione. La

Fig.l rappresenta schematicamente un sistema di riscaldamento mostrante lo stato della tecnica anteriore alla presente invenzione; la

Fig.2 mostra schematicamente un sistema di riscaldamento utilizzante un dispositivo di raccordo secondo l'invenzione; la

Fig.3 mostra una sezione ingrandita del dispositivo di raccordo della Fig.2; e la

Fig.4 mostra su di un diagramma le leggi di due circuiti di riscaldamento.

Il sistema di riscaldamento della Fig.1 è già stato descritto nel preambolo per illustrare lo stato della tecnica.

Il sistema di riscaldamento della Fig.2 ha una struttura simile a quella rappresentata in Fig.l. Gli stessi riferimenti saranno utilizzati per indicare gli elementi simili presenti nei due sistemi di riscaldamento .

Il sistema di riscaldamento della Fig.2 comprende, come il sistema della Fig.l, una caldaia 1 alimentante acqua calda ad un primo circuito di riscaldamento comprendente un radiatore 3, un secondo circuito di riscaldamento comprendente un pannello 2 da pavimento ed un serbatoio 4 di acqua sanitaria. Il secondo circuito riscalda per esempio il pianterreno di una abitazione, ed il resto dell'abitazione è riscaldato dal primo circuito. Questa soluzione che mette in opera due circuiti di riscaldamento diversi per riscaldare un'abitazione è sempre più usata. Il riscaldamento per mezzo di pannelli da pavimento è più confortevole e di impiego più economico rispetto ad un riscaldamento a radiatori. Tuttavia, l'installazione di un pannello da pavimento è più costosa dell'installazione di un radiatore. In una costruzione nuova, il costo supplementare di un pannello da pavimento rispetto ad un radiatore è più elevato per i piani superiori che non per il pianterreno. Per queste diverse ragioni, costruzioni recenti comportano talora due circuiti di riscaldamento.

La caldaia 1 presenta una uscita di acqua calda ed un ritorno d'acqua. La temperatura dell'acqua all'uscita della caldaia è regolata. Tale regolazione è automatica. Una sonda esterna 13 permette per mezzo di un dispositivo di regolazione 14, descritto più in dettaglio qui di seguito, di far variare la temperatura di uscita dalla caldaia 1 in funzione della temperatura esterna .

La temperatura dell'acqua necessaria per il circuito che comprende il radiatore 3 e per il serbatoio 4 di acqua sanitaria è superiore a quella necessaria per il circuito che comprende il pannello 2 da pavimento. Come nel sistema rappresentato nella Fig.l, l'acqua è per esempio a circa 70-80°C nel circuito del radiatore 3 e per il serbatoio 4, mentre tale temperatura è soltanto di circa 30-40°C nell'altro circuito..

Il collegamento dei due circuiti di riscaldamento alla caldaia 1 avviene per mezzo di una bottiglia 15. Quest'ultima è formata da un contenitore parallelepipedo che presenta sei aperture ed il cui spazio interno è separato da un diaframma 16.

La bottiglia 15 comprende due compartimenti interni separati dal diaframma 16. Un primo compartimento 17, o compartimento di alta temperatura, è munito di quattro aperture comunicanti con l'esterno della bottiglia. Una prima apertura 18 è collegata direttamente all'uscita 19 di acqua calda della caldaia. Una seconda apertura 20 ed una terza apertura 21 collegano il primo circuito di riscaldamento, che comprende il radiatore 3, al primo compartimento 17 della bottiglia. L'apertura 20, disposta in prossimità della prima apertura 18, corrisponde alla partenza del circuito comprendente il radiatore 3, mentre l'apertura 21 corrisponde al ritorno di questo circuito. Infine, la quarta apertura 22 è collegata al ritorno d'acqua verso la caldaia 23.

Preferibilmente, e come illustrato nelle Figg.2, 3, una pompa 24 è montata all'uscita della bottiglia 15 in prossimità dell'apertura 20.

Il secondo compartimento 25, o compartimento di basa temperatura, comprende due aperture verso 1'esterno della bottiglia. Una prima apertura 26 è collegata alla partenza del secondo circuito di riscaldamento, comprendente il pannello 2 da pavimento, e la seconda apertura 27 corrisponde al ritorno di questo circuito. Come per il circuito comprendente il radiatore 3, una pompa 28 è disposta all'uscita della bottiglia in prossimità dell'apertura 26 (Figg.2, 3).

Per permettere l'alimentazione dell'acqua al secondo circuito di riscaldamento, nel diaframma 16 sono previsti due orifizi. Un primo orifizio 29 è disposto a fianco della partenza del secondo circuito di riscaldamento ed il secondo orifizio 30 si trova a fianco del ritorno di questo circuito.

Un passaggio calibrato 31 separa il secondo compartimento 25 in due camere: una camera 32 dal lato di partenza verso il pannello da pavimento nella quale sboccano il primo orifizio 29 e l'apertura 26, ed una camera 33, dal lato di ritorno del pannello da pavimento, nella quale sboccano il secondo orifizio 30 e l'apertura 27.

Inoltre, è prevista una punta 34 regolabile per poter variare la sezione di passaggio del secondo orifizio 30. Questa punta 34 è montata all'estremità di uno stelo almeno parzialmente filettato montato in un dado saldato ad una parete della bottiglia. Lo stelo filettato attraversa la parete della bottiglia. La sua estremità posta all'esterno della bottiglia è munita di una impugnatura zigrinata, permettendo così un facile spostamento manuale della punta 34. Al fine di garantire una perfetta tenuta, questo dispositivo per l'azionamento della punta 34 è munito di un premistoppa.

Il funzionamento del dispositivo è descritto qui di seguito.

La bottiglia 15 è alimentata in acqua calda attraverso l'apertura 18, collegata all'uscita 19 della caldaia. Il primo compartimento 17 riceve pertanto l'acqua come questa esce dalla caldaia 1. Quando la pompa 24 del primo circuito di riscaldamento funziona, l'acqua calda è pertanto aspirata direttamente e si dirige verso l'apertura 20 corrispondente a questa pompa 24 ed alla partenza del primo circuito comprendente il radiatore 3. L'acqua pompata da questa pompa 24 ritorna nella bottiglia 15 attraverso l'apertura 21 e si ritrova nel primo compartimento 17. Allo scopo di far aspirare quest'acqua verso l'apertura 22 e riportarla verso la caldaia, è prevista una pompa 35 fra l'apertura 22 ed il ritorno 23 dell'acqua verso la caldaia.

Una parte dell'acqua che arriva nella bottiglia attraverso l'apertura 18 deve anche alimentare il secondo circuito di riscaldamento comprendente il pannel10 2 da pavimento. Quest'acqua attraversa il primo orifizio 29 del diaframma 16 e si ritrova nella camera 32 di partenza del secondo circuito. La pompa 28 associata a questo circuito aspira l'acqua che si trova in questa camera 32. Gli orifizi 29 e 30 ed il passaggio calibrato 31 sono di dimensioni tali che la pompa aspira una miscela di acqua proveniente dal primo compartimento 17 attraverso l'orifizio 29 e dalla seconda camera 33 attraverso il passaggio calibrato 31. L'acqua che è passata nel pannello 2 da pavimento arriva nella seconda camera 33 del secondo compartimento 25. Questa acqua sia esce dalla camera 33 verso il primo compartimento 17 attraverso il secondo orifizio 30, sia ritorna nella prima camera 32 attraverso il passaggio calibrato 31.

Il flusso d'acqua che passa dal primo orifizio è uguale al flusso che passa dal secondo orifizio, perchè 11 volume del secondo compartimento e del secondo circuito è costante ed è interamente riempito d'acqua, che è incompressibile. E' pertanto sufficiente agire sulla sezione di un solo orifizio per far variare il flusso d'acqua attraverso gli orifizi stessi. Pertanto è sufficiente una sola punta 34 a far variare il flusso attraverso gli orifizi.

La caldaia 1 è regolata in temperatura gradualmente agendo sul proprio bruciatore in funzione della legge di regolazione del circuito comprendente il radiatore 3. Questa legge è rappresentata dalla curva 40 nella Fig.4. Nella stessa figura, la curva 41 rappresenta la legge del circuito comprendente il pannello 2 da pavimento. Tali curve rappresentano la temperatura Teau dell'acqua alla partenza del circuito relativo in funzione della temperatura esterna all'abitazione da riscaldare. I parametri che definiscono queste curve sono principalmente funzione del circuito di riscaldamento, dell'isolamento dell'abitazione riscaldata e della temperatura T0 alla quale si desidera riscaldare l'abitazione. Tali curve si intersecano sempre nel punto in cui l'ascissa e l'ordinata sono uguali alla temperatura T0.

Regolando la portata di fuga per mezzo della punta 34, si può adattare la legge del circuito comprendente il pannello 2 da pavimento alla legge di regolazione della caldaia che corrisponde a quella del circuito comprendente il radiatore 3. Si definisce pertanto il coefficiente k come coefficiente di divisione della bottiglia, definito da:

TDRad è la temperatura dell'acqua alla partenza del circuito che comprende il radiatore 3.

TDps è la temperatura dell'acqua alla partenza del circuito comprendente il pannello 2 da pavimento.

TO è, come sopra indicato, la temperatura alla quale è riscaldata l'abitazione.

Questo coefficiente è costante lungo le curve 40 e 41. Esso è regolabile attraverso la vite della punta 34.

Gli orifizi 29 e 30 hanno una sezione determinata in modo che il valore minimo del coefficiente k sia superiore ad un valore kmi.n prefissato, così da proteggere il pannello 2 da pavimento contro il rischio di surriscaldamento, la caldaia essendo essa stessa limitata in temperatura per mezzo di termostati di regolazione e di sicurezza.

Il dispositivo di regolazione 14 deve pertanto gestire soltanto una legge, ed in più eventualmente quella del serbatoio dell'acqua calda. Questo dispositivo è collegato ad una sonda esterna 13, ed anche ad una sonda 36 per la caldaia 1 e ad una sonda 37 eventualmente per il serbatoio 4 di acqua calda sanitaria. Esso comanda le quattro pompe 24, 28, 35 e 10. Tale dispositivo di regolazione si presenta pertanto semplice.

Naturalmente, l'invenzione non si limita alla forma di esecuzione sopra descritta a titolo di esempio non limitativo, al contrario essa ne abbraccia tutte le varianti .

Così, per esempio, la caldaia non necessariamente deve alimentare un circuito di riscaldamento comprendente un radiatore ed un secondo circuito di riscaldamento comprendente un pannello da pavimento, ma essa può alimentare due circuiti di riscaldamento che presentino leggi diverse. Un caso del genere potrebbe ad esempio essere quello in cui un circuito di riscaldamento comprende radiatori sovradimensionati e l'altro circuito di riscaldamento radiatori sottodimensionati.

La bottiglia è di forma parallelepipeda. Tuttavia qualsiasi altra forma può essere conveniente (cilindrica a base circolare, sferica, etc.). Parimenti, le aperture realizzate nell'involucro della bottiglia possono prendere posizioni relative differenti: l'entrata e l'uscita principali della bottiglia possono ad esempio trovarsi una a fianco dell'altra.

La punta di regolazione non è indispensabile. Gli orifizi possono essere calibrati per corrispondere al coefficiente di divisione della bottiglia desiderato. E' altresì pensabile di disporre diversi tipi di bottiglie aventi coefficienti diversi. Con tali bottiglie non vi è alcun rischio di modificare inavvertitamente questo coefficiente.

La pompa montata fra la bottiglia e la caldaia è posta fra la bottiglia ed il ritorno dell'acqua. Secondo l'invenzione tale pompa potrebbe altrettanto bene essere disposta fra l'uscita dell'acqua della caldaia e la bottiglia.

Quanto alla regolazione del sistema, il dispositivo presentato può essere semplificato e la regolazione della temperatura dell'acqua in uscita dalla caldaia può farsi manualmente.

Claims (4)

1. RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di raccordo per una caldaia (1) regolata presentante un’uscita d'acqua (19) ed un ritorno d'acqua (23), permettente l'alimentazione e la regolazione di due circuiti di riscaldamento distinti comprendenti una pompa (24, 28) per ciascun circuito di riscaldamento, caratterizzato dal fatto di comprendere un contenitore (15), o bottiglia, all'interno del quale si trovano due compartimenti (17,25) separati da un diaframma (16), dal fatto che il primo compartimento (17) è munito di quattro aperture (18, 20, 21, 22) verso l'esterno del contenitore, una prima apertura (18) essendo destinata ad essere collegata all'uscita (19) della caldaia (1), una seconda (20) ed una terza (21) apertura essendo destinate ad essere collegate rispettivamente alla partenza ed al ritorno del primo circuito di riscaldamento e la quarta uscita (22) essendo destinata ad essere collegata al ritorno d'acqua (23) verso la caldaia, una pompa (35) essendo prevista fra il contenitore (15) e la caldaia (1), dal fatto che il secondo compartimento presenta due aperture (26, 27) destinate ad essere raccordate alla partenza ed al ritorno del secondo circuito di riscaldamento, dal fatto che un passaggio calibrato (31) è disposto nel secondo compartimento (25) fra le due aperture di questo compartimento verso il secondo circuito di riscaldamento, e dal fatto che il diaframma (16) che separa i due compartimenti presenta due orifizi (29, 30), uno da ogni lato del passaggio calibrato, permettendo così la circolazione d'acqua fra i due compartimenti.
2. 2) Dispositivo di collegamento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che un orifizio (30), realizzato nel diaframma (16) che separa i due compartimenti, presenta una sezione regolabile.
3. 3) Dispositivo di collegamento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l'orifizio (30), regolabile, del diaframma (16) è regolato mediante una punta (34).
4. 4) Dispositivo di collegamento secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che una pompa (24, 28) è fissata direttamente sul contenitore (15) in prossimità di ciascuna apertura (20, 26) collegata alla partenza di un circuito di riscaldamento.