ITGE20080091A1 - WATER HEATING SYSTEM FOR SHOWERS WITH SOLAR HEATING - Google Patents
WATER HEATING SYSTEM FOR SHOWERS WITH SOLAR HEATINGInfo
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Description
DESCRIZIONE del brevetto per invenzione industriale avente per titolo: “Apparato di riscaldamento idrico per docce a riscaldamento solare”, DESCRIPTION of the patent for industrial invention entitled: "Water heating apparatus for solar heated showers",
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione riguarda un apparato di riscaldamento idrico per docce a riscaldamento solare. The present invention relates to a water heating apparatus for solar heated showers.
Attualmente sul mercato esistono vari tipi di docce a riscaldamento solare, formate da un corpo scatolare generalmente in materiale plastico e internamente cavo. Tali docce a riscaldamento solare vengono utilizzate all'aperto, ad esempio in stabilimenti balneari. L'acqua utilizzata nella doccia viene prelevata da una normale rete di distribuzione idrica, introdotta in tale corpo scatolare generalmente dal basso, quindi accumulata all'interno dello stesso e scaldata per irraggiamento solare, prima di venire erogata all'utente. A tal proposito il corpo scatolare in materiale plastico può essere realizzato di colore scuro, per ottenere una resa termica maggiore dalle radiazioni solari. Currently on the market there are various types of solar heated showers, formed by a box-like body generally in plastic material and internally hollow. Such solar-heated showers are used outdoors, for example in bathhouses. The water used in the shower is taken from a normal water distribution network, introduced into this box-like body generally from below, then accumulated inside it and heated by solar radiation, before being supplied to the user. In this regard, the box-shaped body in plastic material can be made of a dark color, to obtain a higher thermal yield from solar radiation.
Tali docce a riscaldamento solare consentono di ottenere acqua calda in modo economico e con una buona efficienza, ma presentano dei problemi dal punto di vista della sicurezza igienica. Come è noto, infatti, l'accumulo di acqua all'interno di un recipiente, in questo caso il corpo scatolare della doccia, può provocare lo sviluppo di pericolose colonie batteriche, ad esempio la cosiddetta legionella, che si sviluppano soprattutto quando la temperatura scende sotto a certi livelli, in particolare sotto ai 65°C. Inoltre lo sviluppo di tali colonie batteriche può essere incrementato dalla porosità delle superfici interne del corpo scatolare della doccia, se quest'ultimo viene realizzato in materiale plastico o dall'ossidazione dello stesso se realizzato in materiale metallico. L'acqua erogata all'utente dalla doccia, infatti, entra in contatto con tali superfici interne del corpo scatolare. Tale continuo accumulo di acqua nelle docce solari note non garantisce, tra l'altro, un ricambio totale dell'acqua ad ogni utilizzo. Such solar-heated showers allow to obtain hot water in an economical way and with good efficiency, but present problems from the point of view of hygienic safety. As is known, in fact, the accumulation of water inside a container, in this case the box-like body of the shower, can cause the development of dangerous bacterial colonies, for example the so-called legionella, which develop especially when the temperature drops. below certain levels, particularly below 65 ° C. Furthermore, the development of these bacterial colonies can be increased by the porosity of the internal surfaces of the box-like body of the shower, if the latter is made of plastic material or by its oxidation if made of metal material. The water delivered to the user by the shower, in fact, comes into contact with these internal surfaces of the box-like body. This continuous accumulation of water in known solar showers does not guarantee, among other things, a total change of water at each use.
Lo scopo della presente invenzione è pertanto la realizzazione di un apparato di riscaldamento idrico per docce a riscaldamento solare che, in modo igienico, economico ed efficiente, consenta di riscaldare l'acqua da erogare attraverso la doccia in modo istantaneo, evitando a tale acqua il contatto diretto con le superfici interne del corpo scatolare della stessa, e quindi il contatto con eventuali colonie batteriche, e consenta altresì di effettuare un completo ricambio dell'acqua durante o tra una doccia e l'altra. The purpose of the present invention is therefore the realization of a water heating apparatus for solar heated showers which, in a hygienic, economical and efficient way, allows to heat the water to be delivered through the shower in an instantaneous way, avoiding such water direct contact with the internal surfaces of the box-like body thereof, and therefore contact with any bacterial colonies, and also allows for a complete change of water during or between one shower and another.
Tale scopo viene raggiunto dalla presente invenzione mediante un apparato di riscaldamento idrico per docce a riscaldamento solare, caratterizzato dal fatto che comprende almeno uno scambiatore di calore inserito in almeno un recipiente di ricezione e contenimento di un primo flusso d'acqua atta ad essere riscaldata principalmente mediante irraggiamento solare della superficie esterna di tale recipiente, realizzato in materiale plastico e/o in materiale metallico; in tale scambiatore di calore viene introdotto un secondo flusso d'acqua atta ad essere riscaldata mediante lo scambio termico con tale acqua contenuta nel recipiente; tale scambiatore di calore comunica a valle con almeno un soffione di erogazione finale del secondo flusso d'acqua. This object is achieved by the present invention by means of a water heating apparatus for solar heated showers, characterized in that it comprises at least one heat exchanger inserted in at least one receiving and containing vessel of a first flow of water suitable for being mainly heated by solar irradiation of the external surface of this container, made of plastic and / or metal material; a second flow of water is introduced into this heat exchanger and is suitable for being heated by means of thermal exchange with the water contained in the container; this heat exchanger communicates downstream with at least one final delivery head of the second water flow.
Secondo un ulteriore aspetto della presente invenzione, tale secondo flusso d'acqua fluisce in un circuito totalmente indipendente dal circuito in cui fluisce tale primo flusso d'acqua. According to a further aspect of the present invention, this second water flow flows in a circuit totally independent from the circuit in which said first water flow flows.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione verranno meglio compresi nel corso della seguente descrizione, considerata a titolo esemplificativo e non limitativo e riferita ai disegni allegati, nei quali: Further characteristics and advantages of the present invention will be better understood in the course of the following description, considered by way of non-limiting example and referring to the attached drawings, in which:
• la Fig. 1 illustra un vista schematica, in elevazione laterale ed in sezione di una doccia a riscaldamento solare provvista di un apparato di riscaldamento idrico secondo la presente invenzione; • Fig. 1 illustrates a schematic view, in lateral elevation and in section, of a solar heated shower provided with a water heating apparatus according to the present invention;
• la Fig. 2 illustra una vista schematica in prospettiva del presente apparato di riscaldamento idrico per docce a riscaldamento solare installato su dei tetti di cabine situate all'aperto, ad esempio in stabilimenti balneari, piscine, ecc.; e • la Fig. 3 illustra una vista schematica in prospettiva di una variante esecutiva dell'applicazione del presente apparato di riscaldamento idrico illustrata in fig. 2. • Fig. 2 illustrates a schematic perspective view of the present water heating apparatus for solar heated showers installed on the roofs of cabins located outdoors, for example in bathing establishments, swimming pools, etc .; and • Fig. 3 illustrates a schematic perspective view of an executive variant of the application of the present water heating apparatus illustrated in Fig. 2.
Con riferimento ai disegni allegati e con particolare riferimento alla Fig. 1 degli stessi, con 1 è indicato il corpo scatolare internamente cavo di una doccia a riscaldamento solare. Come accennato precedentemente tale corpo scatolare è realizzato in materiale plastico e preferibilmente di colore scuro, per assorbire meglio le radiazioni solari. Tale corpo scatolare 1 comprende superiormente un soffione 2 di erogazione finale dell'acqua e inferiormente una pedana 3 di posizionamento per l'utente, anch'essa internamente cava e funzionante, come il resto del corpo scatolare 1 , come superficie captante di raggi solari. Ad un'altezza intermedia tale corpo scatolare 1 presenta esternamente una manopola 4 di comando e regolazione dell'erogazione dell'acqua dal soffione 2. A monte del soffione è previsto un tubo 5 di sfiato ricavato nel corpo scatolare 1 , mentre a monte della pedana inferiore 3 è ricavato un condotto 6 di ingresso di un primo flusso d'acqua proveniente da una normale rete idrica. Tale primo flusso d'acqua viene convogliato dal condotto 6 alla pedana 3 e, a seguito del riscaldamento nella pedana 3, sale attraverso un tubo 7 a sifone dal quale fuoriesce e viene riversata all'interno del corpo scatolare 1 internamente cavo. Alla base del corpo scatolare 1 della doccia, oltre al condotto 6 ingresso di acqua atta ad accumularsi all'interno di tale corpo scatolare 1 , viene posizionato un secondo condotto 8 di ingresso nella doccia di un secondo flusso di acqua fredda, anch'essa prelevata dalla rete idrica. Tale secondo flusso d'acqua, attraverso un primo condotto 9 posto a valle di detto condotto di ingresso 8, viene convogliato in parte in uno scambiatore di calore a serpentina 10 ed in parte in un ulteriore condotto 1 1 che porta l'acqua direttamente alla manopola 4 di regolazione ed erogazione. A valle dello scambiatore 10 di calore, posizionato internamente al corpo scatolare 1 , è previsto un condotto 12 di convogliamento dell'acqua alla manopola 4, dalla quale si diparte un ulteriore condotto 13 collegato al soffione 2 di erogazione finale dell'acqua all'utente. With reference to the attached drawings and with particular reference to Fig. 1 of the same, 1 indicates the internally hollow box-like body of a solar-heated shower. As previously mentioned, this box-like body is made of plastic material and preferably of a dark color, to better absorb solar radiation. Said box-like body 1 comprises at the top a showerhead 2 for final water delivery and at the bottom a positioning platform 3 for the user, also internally hollow and functioning, like the rest of the box-like body 1, as a surface capturing solar rays. At an intermediate height, this box-like body 1 externally has a knob 4 for controlling and adjusting the water supply from the shower head 2. Upstream of the shower head there is a vent tube 5 made in the box-like body 1, while upstream of the platform bottom 3 there is an inlet conduit 6 for a first water flow coming from a normal water network. This first flow of water is conveyed from the duct 6 to the platform 3 and, following the heating in the platform 3, rises through a siphon-like tube 7 from which it emerges and is poured into the internally hollow box-like body 1. At the base of the box-like body 1 of the shower, in addition to the duct 6 for the inlet of water suitable for accumulating inside this box-like body 1, a second duct 8 is positioned to enter the shower for a second flow of cold water, which is also drawn. from the water supply. This second flow of water, through a first duct 9 located downstream of said inlet duct 8, is conveyed partly into a coil heat exchanger 10 and partly into a further duct 11 which carries the water directly to the knob 4 for adjustment and dispensing. Downstream of the heat exchanger 10, positioned inside the box-like body 1, there is a conduit 12 for conveying the water to the knob 4, from which a further conduit 13 branches off, connected to the shower head 2 for final water delivery to the user. .
L'acqua contenuta all'interno del corpo scatolare 1 della doccia viene quindi riscaldata per irraggiamento dalle superfici del corpo scatolare e della pedana solare. Tale acqua riscaldata cede il proprio calore all'acqua fredda che entra dal condotto 8 e fluisce all'interno dello scambiatore 10 di calore a serpentina, in modo tale che al soffione 2 di erogazione finale arrivi un flusso d'acqua calda che, vantaggiosamente, è fluita in un proprio circuito indipendente di distribuzione, formato appunto dai condotti 8, 9, 1 1 12 e 13 e dallo scambiatore 10, evitando il contatto dannoso dal punto di vista igienico con le pareti interne del corpo scatolare 1, le quali, come accennato precedentemente, possono essere sede di proliferazione di colonie batteriche. Grazie al tubo 7 a sifone, viene creato un continuo ricircolo d'acqua dal basso verso l'alto e viceversa all'interno del corpo scatolare 1 : l'acqua calda infatti tende a salire lungo tale tubo 7 in seguito al riscaldamento all'interno della pedana 3 e l'acqua fredda, che ha ceduto il proprio calore allo scambiatore 10, scende nuovamente verso la pedana 3. Grazie a tale circuito indipendente di riscaldamento dell'acqua da erogare attraverso il soffione 2, inoltre, è possibile durante ogni doccia effettuare un completo ricambio dell'acqua. Inoltre lo sviluppo longitudinale dello scambiatore 10 a serpentina, che segue sostanzialmente l'asse longitudinale verticale del corpo scatolare 1 della doccia, garantisce un ottima efficienza di scambio termico del presente apparato. The water contained inside the box-like body 1 of the shower is then heated by radiation from the surfaces of the box-like body and the solar platform. This heated water transfers its heat to the cold water which enters from the duct 8 and flows inside the coil heat exchanger 10, so that a flow of hot water arrives at the final delivery shower head 2 which, advantageously, flowed into its own independent distribution circuit, formed precisely by the ducts 8, 9, 11 12 and 13 and by the exchanger 10, avoiding the harmful contact from the hygienic point of view with the internal walls of the box-like body 1, which, as mentioned previously, they can be the site of proliferation of bacterial colonies. Thanks to the siphon tube 7, a continuous recirculation of water is created from the bottom upwards and vice versa inside the box-like body 1: in fact, the hot water tends to rise along this tube 7 following heating inside of the platform 3 and the cold water, which has transferred its heat to the exchanger 10, descends again towards the platform 3. Thanks to this independent water heating circuit to be delivered through the shower head 2, it is also possible during each shower carry out a complete change of water. Furthermore, the longitudinal development of the coil exchanger 10, which substantially follows the vertical longitudinal axis of the box-like body 1 of the shower, guarantees an excellent heat exchange efficiency of the present apparatus.
Per ottenere una ancora maggiore efficienza termica, è possibile prevedere ulteriori mezzi di riscaldamento dell'acqua contenuta all'interno del corpo scatolare 1 e a contatto diretto con lo stesso. Con 14 è indicato un pannello solare collocato esternamente al corpo scatolare 1 della doccia e provvisto di una pompa 16 di ricircolo dell'acqua prelevata dalla base del corpo scatolare 1 della doccia mediante un condotto 15. Tale acqua prelevata dal condotto 15 attraversa, scaldandosi, il panello solare 14 e viene reintrodotta alla base del corpo scatolare 1 attraverso un condotto 17 di mandata. Tale pompa 16 di ricircolo può essere alimentata anch'essa da fonte solare, mediante ad esempio un pannello fotovoltaico 18. Tale pompa 16 di ricircolo può anche non essere presente, qualora il pannello solare 14 si trovi ad un'altezza da terra pari ad almeno l'altezza da terra della pedana 3 del corpo scatolare 1. To obtain an even greater thermal efficiency, it is possible to provide further means for heating the water contained inside the box-like body 1 and in direct contact with it. Reference 14 indicates a solar panel located externally to the box-like body 1 of the shower and provided with a pump 16 for recirculating the water drawn from the base of the box-like body 1 of the shower by means of a conduit 15. This water drawn from the conduit 15 passes through, heating up, the solar panel 14 and is reintroduced to the base of the box-like body 1 through a delivery duct 17. Said recirculation pump 16 can also be powered by a solar source, for example by means of a photovoltaic panel 18. Said recirculation pump 16 may also not be present, if the solar panel 14 is at a height from the ground equal to at least the height from the ground of the platform 3 of the box-like body 1.
Il presente apparato di riscaldamento idrico comprendente lo scambiatore a serpentina ed i vari condotti di convogliamento dell'acqua descritti precedentemente può essere utilizzato anche all'interno di cabine di stabilimenti balneari, ed in particolare all'interno dei tetti delle stesse. A titolo esemplificativo, in fig. 2 sono illustrate due cabine 19 e 19' situate all'aperto, ad esempio cabine di uno stabilimento balneare, di una piscina o altro, formate ciascuna da quattro pareti 20 e 20' sormontate da un tetto 21 e 2 Γ. Ciascuno dei tetti 21 e 2 Γ delle cabine è formato da due pannelli 121 , 12 Γ e 221 , 22 Γ internamente cavi. Ciascuno di tali pannelli 121 , 12 Γ e 221 , 22 Γ poggia ed è collegato alle pareti 20 e 20' ed alloggia uno scambiatore 10' a serpentina. Su almeno una delle pareti di una delle due cabine, ad esempio la parete frontale 20 della cabina 21 , sono posizionati due condotti 6' e 8', rispettivamente di convogliamento di un primo flusso d'acqua fredda all'interno dei pannelli 121 e 221 della cabina 21 e di un secondo flusso d'acqua fredda allo scambiatore 10' di calore a serpentina. Come nel caso del corpo scatolare della doccia illustrata in fig. 1 , anche i pannelli 121 , 221 , 12 Γ, 22Γ, saranno preferibilmente in materiale plastico, preferibilmente di colore scuro, in modo da avere un maggiore potere captante per i raggi solari. Lo scambiatore 10' della cabina 21 è collegato a valle, mediante un condotto 22, con lo scambiatore 10' della cabina seguente 2Γ, il quale a sua volta è collegato a valle con un condotto 13' che porta il secondo flusso d'acqua al soffione 2 della doccia. Su ciascuno di tali pannelli 121 , 221 , 12Γ, 22Γ dei tetti delle cabine inoltre è previsto un tubo 5' di sfiato. Naturalmente, come si può intuire, il presente apparato può essere applicato ad una serie qualsivoglia di cabine, con la prima cabina provvista dei condotti 6' e 8' di ingresso dei flussi d'acqua dalla rete idrica e con una o più cabine di tale serie provviste della doccia di erogazione finale dell'acqua. Similmente al caso del corpo scatolare della doccia illustrato in fig. 1 , il primo flusso d'acqua viene scaldato per irraggiamento all'interno dei pannelli 121 , 221 , 12Γ, 22Γ dei tetti delle cabine e trasmette il proprio calore agli scambiatori 10' a serpentina disposti all'interno di tali tetti, in modo da avere un circuito indipendente di erogazione finale di acqua calda dal soffione 2 della doccia. Anche in questo caso l'acqua erogata dal soffione 2 non viene minimamente in contatto con la superficie interna dei pannelli dei tetti e può essere completamente ricambiata durante ogni utilizzo della doccia. The present water heating apparatus comprising the coil exchanger and the various water conveying ducts described above can also be used inside the cabins of bathing establishments, and in particular inside the roofs thereof. By way of example, in fig. 2 illustrates two cabins 19 and 19 'located outdoors, for example cabins of a bathhouse, swimming pool or other, each formed by four walls 20 and 20' surmounted by a roof 21 and 2 Γ. Each of the roofs 21 and 2 Γ of the cabins is formed by two internally hollow panels 121, 12 Γ and 221, 22 Γ. Each of these panels 121, 12 Γ and 221, 22 Γ rests and is connected to the walls 20 and 20 'and houses a coil exchanger 10'. On at least one of the walls of one of the two booths, for example the front wall 20 of the booth 21, two ducts 6 'and 8' are positioned, respectively for conveying a first flow of cold water inside the panels 121 and 221 of the cabin 21 and of a second cold water flow to the coil heat exchanger 10 '. As in the case of the box-shaped body of the shower illustrated in fig. 1, also the panels 121, 221, 12 Γ, 22Γ, will preferably be made of plastic material, preferably of a dark color, so as to have a greater absorbing power for the sun's rays. The exchanger 10 'of the cabin 21 is connected downstream, by means of a conduit 22, with the exchanger 10' of the following cabin 2Γ, which in turn is connected downstream with a conduit 13 'which carries the second water flow to the shower head 2. A vent pipe 5 'is also provided on each of these panels 121, 221, 12Γ, 22Γ of the cab roofs. Naturally, as can be guessed, the present apparatus can be applied to any series of cabins, with the first cabin provided with ducts 6 'and 8' for inlet water flows from the water mains and with one or more cabins of such series equipped with shower for final water delivery. Similarly to the case of the box-shaped body of the shower illustrated in fig. 1, the first flow of water is heated by radiation inside the panels 121, 221, 12Γ, 22Γ of the roofs of the cabins and transmits its heat to the coil exchangers 10 'arranged inside these roofs, so as to have an independent final delivery circuit of hot water from the shower head 2. Also in this case the water delivered by the shower head 2 is not in any way in contact with the internal surface of the roof panels and can be completely exchanged during each use of the shower.
In alternativa o in aggiunta a quanto illustrato, anche le pareti 20 e 20' delle cabine 19 e 19', possono essere internamente cave ed atte ad accogliere il flusso d'acqua proveniente dal condotto 6', funzionando quindi anch'esse come superfici captanti delle radiazioni solari, come i tetti 21 e 2 Γ. Tali pareti 20 e 20' potranno essere in comunicazione con i pannelli dei tetti 21 e 2Γ e quindi trasmettere l'acqua già parzialmente scaldata agli stessi. Alternatively or in addition to what is illustrated, also the walls 20 and 20 'of the cabins 19 and 19' can be internally hollow and able to accommodate the flow of water coming from the duct 6 ', thus also functioning as absorbing surfaces. of solar radiation, such as roofs 21 and 2 Γ. These walls 20 and 20 'can be in communication with the panels of the roofs 21 and 2Γ and therefore transmit the water already partially heated to them.
Una variante del presente apparato utilizzabile nelle cabine di stabilimenti balneari è illustrata in fig. 3. In questo caso i pannelli 121 , 221 , 12 Γ, 22 Γ dei tetti 21 e 2Γ scaldano l'acqua proveniente dalla rete idrica attraverso il condotto 6' e accumulata in un serbatotio 24 dove è inserito lo scambiatore 10" a serpentina. Mediante una pompa 23 di ricircolo tale acqua viene prelevata da detto serbatoio 24 di accumulo e convogliata all'interno dei pannelli 121 , 221 , 12 Γ, 22 Γ dei tetti 21 e 2 Γ nella quale si scalda mediante irraggiamento solare. Come nel caso del pannello solare illustrato in fig. 1 , in alternativa, la pompa 23 di ricircolo può non essere prevista qualora la base del serbatoio 24 si trovi ad un'altezza pari ad almeno l'altezza dei tetti delle cabine. Nel dettaglio, tale scambiatore 10" comprende a monte un condotto 8" di prelievo di acqua fredda e a valle un condotto di convogliamento di acqua calda al soffione 2 della doccia; mediante i condotti 25 e 26 rispettivamente di mandata e di prelievo dell'acqua, l'acqua riscaldata all'interno dei pannelli 121 , 221 , 12 Γ, 22 Γ dei tetti 21 e 2Γ, comunicanti mediante il condotto 27, viene inviata al serbatoio 24 di accumulo, dove trasferisce il suo calore all'acqua fredda contenuta nello scambiatore 10", quindi tale pompa reintroduce l'acqua, attraverso il condotto 26, all'interno dei tetti delle cabine per venire nuovamente riscaldata. Anche in questo caso i due circuiti di flusso dell'acqua, vale a dire l'acqua che fluisce dai tetti al serbatoio e viceversa e l'acqua che fluisce dalla rete idrica al soffione della doccia, sono completamente indipendenti l'uno dall'altro, garantendo così all'utilizzatore finale della doccia una grande sicurezza dal punto di vista igienico. A variant of the present apparatus usable in the cabins of bathing establishments is illustrated in fig. 3. In this case the panels 121, 221, 12 Γ, 22 Γ of the roofs 21 and 2Γ heat the water coming from the water mains through the duct 6 'and accumulated in a tank 24 where the coil exchanger 10 "is inserted. By means of a recirculation pump 23, this water is drawn from said storage tank 24 and conveyed inside the panels 121, 221, 12 Γ, 22 Γ of the roofs 21 and 2 Γ in which it is heated by solar radiation. solar panel illustrated in Fig. 1, alternatively, the recirculation pump 23 may not be provided if the base of the tank 24 is at a height equal to at least the height of the roofs of the cabins. In detail, this exchanger 10 " upstream comprises a pipe 8 "for drawing cold water and downstream a pipe for conveying hot water to the shower head 2; through the pipes 25 and 26, respectively for delivery and withdrawal of water, the water heated inside of panels 121, 221, 1 2 Γ, 22 Γ of the roofs 21 and 2Γ, communicating through the duct 27, is sent to the storage tank 24, where it transfers its heat to the cold water contained in the exchanger 10 ", then this pump reintroduces the water, through the duct 26, inside the roofs of the cabins to be heated again. Also in this case the two water flow circuits, i.e. the water that flows from the roofs to the tank and vice versa and the water that flows from the water supply to the shower head, are completely independent of each other. , thus guaranteeing the final user of the shower a great safety from the hygienic point of view.
Claims (10)
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