ITMI20040205U1 - HEAT-REFRIGERATING UNIT FOR THE PRODUCTION OF HOT WATER FOR HEATING AND FOR SANITARY SANITARY USE AND COLD WATER FOR AIR CONDITIONING SYSTEMS - Google Patents
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Description
"UNITA' TERMOFRIGORIFERA PER LA PRODUZIONE DI AC-QUA CALDA PER RISCALDAMENTO E PER USO IGIENICO SANITARIO E DI ACQUA FREDDA PER IMPIANTI DI CONDI-ZIONAMENTO " "HEAT-REFRIGERATING UNIT FOR THE PRODUCTION OF HOT WATER FOR HEATING AND FOR SANITARY HYGIENIC USE AND COLD WATER FOR AIR CONDITIONING SYSTEMS"
D E S C R I Z I O N E DESCRIPTION
Il presente trovato ha come oggetto una unità termofrigorifera per la produzione di acqua calda per il riscaldamento e per uso igienico sanitario e di acqua fredda per impianti di condizionamento/raffreddamento, particolarmente idonea per le applicazioni nel settore residenziale e terziario. The present invention relates to a thermo-refrigerating unit for the production of hot water for heating and for sanitary use and cold water for conditioning / cooling systems, particularly suitable for applications in the residential and tertiary sector.
Come è noto, attualmente si incontrano notevoli problemi nel razionalizzare le unità termofrigorifere, in quanto non è stato fino ad ora possibile integrare tra loro le varie funzioni in modo razionale, in modo da potere ottimizzare la logistica degli scambi termici e dei consumi. As is known, considerable problems are currently encountered in rationalizing the thermo-refrigerating units, as it has not been possible until now to integrate the various functions in a rational way, in order to optimize the logistics of heat exchanges and consumption.
Le soluzioni della tecnica nota propongono sistemi in cui la parte predisposta per la produzione dell'acqua calda è separata da quella per la produzione dell'acqua fredda. The solutions of the known art propose systems in which the part arranged for the production of hot water is separated from that for the production of cold water.
Pertanto i due sistemi vengono integrati nella fase dell'installazione, con conseguente necessità di spazi non razionalizzati e tempi lunghi di installazione. Therefore the two systems are integrated in the installation phase, with the consequent need for non-rationalized spaces and long installation times.
Il compito che si propone il presente trovato è quello di dare la soluzione ai problemi sopra esposti, realizzando una compatta unità termofrigorifera per la produzione di acqua calda per riscaldamento e per uso igienico sanitario e di acqua fredda per impianti di condizionamento/ raffreddamento, che consente di raggruppare in un'unica configurazione tutte le componenti necessarie alle funzioni termoidrauliche, realizzando così un insieme costituito da una pluralità di componenti interagenti tra loro, ottenendo un prodotto finale che mantenga i requisiti tecnici tipici di installazione e di applicazione impiantistica della nota caldaia murale ovvero della caldaia a basamento diffusamente utilizzate per il riscaldamento autonomo di unità residenziali e terziarie. The aim of the present invention is to provide the solution to the problems set out above, realizing a compact thermo-refrigerating unit for the production of hot water for heating and for sanitary use and cold water for air conditioning / cooling systems, which allows to group in a single configuration all the components necessary for the thermo-hydraulic functions, thus creating a set consisting of a plurality of interacting components, obtaining a final product that maintains the typical technical requirements of installation and system application of the well-known wall boiler or of the basement boiler widely used for autonomous heating of residential and tertiary units.
Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare una unità termofrigorifera in cui sia possibile mantenere i requisiti tipici di installazione e di applicazione impiantistica della suddetta esistente tecnologia di produzione di acqua calda per riscaldamento e per uso igienico sanitario, utilizzata diffusamente nel settore residenziale e terziario. Within the scope of the above aim, a particular object of the invention is to provide a thermo-refrigerating unit in which it is possible to maintain the typical requirements of installation and plant application of the aforementioned existing technology for producing hot water for heating and for sanitary use. , widely used in the residential and tertiary sector.
Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare una unità termofrigorife ra in cui sia possibile ridurre gli ingombri, integrando ed ottimizzando il posizionamento dei vari elementi costituenti, ottenendo così un insieme compatto e razionale. Within the scope of the above aim, a particular object of the invention is to provide a heat-refrigerating unit in which it is possible to reduce the overall dimensions by integrating and optimizing the positioning of the various constituent elements, thus obtaining a compact and rational whole.
NeN'ambito del compito sopra esposto, uno scopo saliente del trovato è quello di proporre innovative e particolari soluzioni per il percorso del flusso in aspirazione deN'aria di raffreddamento, necessario per la produzione dell'acqua fredda. Within the scope of the aforementioned aim, a salient object of the invention is to propose innovative and particular solutions for the path of the suction flow of the cooling air, necessary for the production of cold water.
Nell'ambito del compito sopra esposto, uno scopo peculiare del trovato è quello di realizzare un sistema ad elevata efficienza energetica, attraverso l'opportuno recupero termico dell'energia prodotta nel ciclo termodinamico. Within the scope of the above aim, a particular object of the invention is to provide a system with high energy efficiency, through the appropriate thermal recovery of the energy produced in the thermodynamic cycle.
NeN'ambito del compito sopra esposto, uno scopo particolare del trovato è quello di realizzare una unità termofrigorifera che, per le sue peculiari caratteristiche costruttive, sia in grado di assicurare le più ampie garanzie di affidabilità e di sicurezza nell'uso. Within the scope of the above aim, a particular object of the invention is to provide a thermo-refrigerating unit which, due to its particular constructive characteristics, is able to ensure the greatest guarantees of reliability and safety in use.
La presente unità termofrigorifera per la produzione di acqua calda per il riscaldamento e per uso igienico sanitario e di acqua fredda per impianti di condizionamento/raffreddamento, risulta facilmente ottenibile, utilizzando elementi e materiali di comune reperibilità in commercio ed è, inoltre, competitiva, da un punto di vista economico. This thermo-refrigerating unit for the production of hot water for heating and for sanitary use and cold water for air conditioning / cooling systems, is easily obtainable, using commonly available elements and materials on the market and is also competitive from an economic point of view.
Il compito sopra esposto, le particolarità aerauliche ed energetiche, nonché gli scopi accennati ed altri, che meglio appariranno evidenziati in seguito, vengono raggiunti da una unità termofrigorifera per la produzione di acqua calda per il riscaldamento e per uso igienico sanitario e di acqua fredda per gli impianti di condizionamento/raffreddamento, illustrata a titolo indicativo e non limitativo con l'ausilio dei disegni allegati, in cui: The aforementioned task, the aeraulic and energy particularities, as well as the aforementioned and other purposes, which will be better highlighted later, are achieved by a thermo-refrigerating unit for the production of hot water for heating and for sanitary use and cold water for air conditioning / cooling systems, illustrated by way of indication and not of limitation with the aid of the attached drawings, in which:
la figura 1 rappresenta schematicamente, in vista frontale, l'interno dell'unità termofrigorifera nella versione non canalizzabile, cioè nella versione in cui non è prevista la canalizzazione, esterna all'unità, del flusso d'aria di raffreddamento; Figure 1 is a schematic front view of the interior of the thermo-refrigerating unit in the non-ductable version, that is, in the version in which ducting of the cooling air flow outside the unit is not provided;
la figura 1 -1 rappresenta schematicamente la suddetta unità con l'inserimento di uno ulteriore scambiatore per il recupero del calore di condensazione prodotto nel ciclo termodinamico di raffreddamento; Figure 1 -1 schematically represents the aforesaid unit with the insertion of a further exchanger for the recovery of the condensation heat produced in the thermodynamic cooling cycle;
la figura 2 rappresenta l'unità di cui a figura 1 ovvero a figura 1-1 , in vista frontale con le indicazioni delle varie possibilità (direzione e verso) del flusso dell'aria in aspirazione per il raffreddamento del condensatore dell'unità termofrigorifera; Figure 2 represents the unit of Figure 1 or Figure 1-1, in front view with the indications of the various possibilities (direction and direction) of the flow of the intake air for cooling the condenser of the thermo-refrigerating unit;
la figura 3 rappresenta la suddetta unità, in sezione, con le indicazioni delle varie possibilità (direzione e verso) del flusso del'aria in aspirazione ed anche del flusso dell'aria in espulsione; Figure 3 represents the aforesaid unit, in section, with the indications of the various possibilities (direction and direction) of the flow of the inlet air and also of the flow of the expelled air;
la figura 4 rappresenta schematicamente, in vista frontale, l'interno dell'unità termofrigorifera nella versione in cui è possibile canalizzare, se necessario ed esternamente all'unità, sia il flusso dell'aria in entrata sia quello in uscita dall'unità stessa; Figure 4 schematically represents, in front view, the interior of the thermo-refrigerating unit in the version in which it is possible to duct, if necessary and externally to the unit, both the flow of air entering and leaving the unit itself;
la figura 4-1 rappresenta schematicamente l'unità di cui a figura 4, con l'inserimento di un ulteriore scambiatore per il recupero del calore di condensazione prodotto nel ciclo termodinamico di raffreddamento; Figure 4-1 schematically represents the unit of Figure 4, with the insertion of a further exchanger for the recovery of the condensation heat produced in the thermodynamic cooling cycle;
la figura 5 rappresenta l'unità di cui a figura 4 ovvero a figura 4-1 , in sezione, con le varie possibilità dei percorsi, nelle intercapedini opportunamente previste all'interno dell'unità stessa, del flusso dell'aria aspirata ed espulsa; figure 5 represents the unit of figure 4 or figure 4-1, in section, with the various possibilities of the paths, in the air spaces suitably provided inside the unit itself, of the flow of the sucked and expelled air;
le figure 6, 7 e 17 rappresentano l'unità di cui a figura 4 ovvero a figura 4-1 , in cui non sono previste canalizzazioni esterne per l'aria di raffreddamento, bensì due griglie: una per la ripresa e l'altra per l'espulsione del flusso dell'aria di raffreddamento; Figures 6, 7 and 17 represent the unit in Figure 4 or Figure 4-1, in which there are no external ducts for the cooling air, but two grids: one for the intake and the other for the expulsion of the cooling air flow;
le figure 8, 9, 10 e 1 1 rappresentano l'unità termofrigorifera di cui a figura 4 ovvero a figura 4-1 , con espulsione canalizzata dell'aria di raffreddamento; Figures 8, 9, 10 and 11 show the thermo-refrigerating unit of Figure 4 or Figure 4-1, with ducted expulsion of the cooling air;
le figure 12, 13, 14, 15, 16 rappresentano l'unità termofrigorifera di cui a figura 4 ovvero a figura 4-1 , con ripresa ed espulsione canalizzata dell'aria di raffreddamento. Figures 12, 13, 14, 15, 16 show the thermo-refrigerating unit of Figure 4 or Figure 4-1, with ducted intake and expulsion of the cooling air.
Con particolare riferimento ai simboli numerici delle suddette figure, l'unità termofrigorifera per la produzione di acqua calda per riscaldamento e per uso igienico sanitario e di acqua fredda per impianti di condizionamento/raffreddamento, secondo il trovato, comprende una intelaiatura di contenimento, globalmente indicata con il numero di riferimento 20, al cui interno risulta posizionato uno scambiatore 1 di calore tra aria e fluido frigorigeno, che funge da condensatore. With particular reference to the numerical symbols of the aforementioned figures, the thermo-refrigerating unit for the production of hot water for heating and for sanitary use and cold water for air conditioning / cooling systems, according to the invention, comprises a containment frame, globally indicated with reference number 20, inside which there is positioned a heat exchanger 1 between air and refrigerant fluid, which acts as a condenser.
Lo scambiatore 1 è connesso ad un compressore 2 e mediante l'interposizione di un organo di laminazione 4 allo scambiatore 3 di calore tra acqua e fluido frigorigeno, che funge da evaporatore. The exchanger 1 is connected to a compressor 2 and by means of the interposition of a lamination member 4 to the heat exchanger 3 between the water and the refrigerant fluid, which acts as an evaporator.
Il compressore 2 può è anche connesso allo scambiatore di calore 21 tra acqua e fluido frigorigeno che funge da condensatore ed è previsto in alternativa al condensatore 1 per attuare il recupero termico cedendo il calore di condensazione, prodotto nel ciclo termodinamico, all'acqua del circuito di riscaldamento e produzione di acqua calda ad uso igienico sanitario. The compressor 2 can is also connected to the heat exchanger 21 between the water and the refrigerant fluid which acts as a condenser and is provided as an alternative to the condenser 1 to carry out heat recovery by transferring the condensation heat produced in the thermodynamic cycle to the circuit water. of heating and production of hot water for sanitary use.
Un sistema di elettrovalvole 22 (solenoidi) gestisce idraulicamente la funzione del recupero termico, dirigendo il flusso del fluido frigorigeno verso il condensatore 21 ovvero verso il condensatore 1 . A system of solenoid valves 22 (solenoids) hydraulically manages the heat recovery function, directing the flow of the refrigerant fluid towards the condenser 21 or towards the condenser 1.
Il compressore 2 è anche connesso operativamente all'evaporatore 3, in cui circola l'acqua forzata dalla pompa 5 del circuito di raffreddamento. The compressor 2 is also operatively connected to the evaporator 3, in which the water forced by the pump 5 of the cooling circuit circulates.
Per il circuito di raffreddamento può anche essere previsto un serbatoio inerziale 6, connesso alla sezione aspirante della pompa 5 ed alla tubazione di ritorno dell'acqua dell'impianto di condizionamento/raffreddamento. An inertial tank 6 can also be provided for the cooling circuit, connected to the suction section of the pump 5 and to the water return pipe of the conditioning / cooling system.
All'interno della intelaiatura 20 risulta posizionata una caldaia 8, che è completa di bruciatore e scambiatore di calore tra acqua e prodotti della combustione. A boiler 8 is positioned inside the frame 20, which is complete with burner and heat exchanger between water and combustion products.
La caldaia è collegata con uno scambiatore di calore acqua/acqua 9, per la produzione di acqua calda ad uso igienico sanitario; la gestione termoidraulica della funzione riscaldamento o acqua calda ad uso igienico sanitario è operativamente attuata attraverso la valvola deviatrice, a tre vie, indicata con 13. The boiler is connected to a water / water heat exchanger 9, for the production of hot water for sanitary use; the thermo-hydraulic management of the heating or hot water function for sanitary use is operationally implemented through the three-way diverter valve, indicated with 13.
La circolazione dell'acqua nel circuito di riscaldamento e produzione di acqua ad uso igienico sanitario è realizzata attraverso la pompa 1 1 . The circulation of the water in the heating circuit and the production of water for sanitary use is carried out through the pump 1 1.
La regolazione della combustione avviene tramite l'apposita centralina elettronica e l'elettrovalvola gas 12. Combustion is regulated by means of the specific electronic control unit and the gas solenoid valve 12.
La caldaia 8 è connessa ad un condotto 10 per l'evacuazione dei prodotti della combustione. The boiler 8 is connected to a duct 10 for the evacuation of the combustion products.
Il condensatore 21 che attua il recupero termico è connesso al circuito dell'acqua calda e quindi è utilizzato anche in alternativa alla caldaia per il riscaldamento dell'acqua. The condenser 21 which carries out the heat recovery is connected to the hot water circuit and is therefore also used as an alternative to the boiler for heating the water.
I due circuiti idraulici dell'acqua calda per il riscaldamento e dell'acqua fredda per il condizionamento/raffreddamento possono essere interconnessi al fine di ottenere solo due attacchi idraulici comuni per l'acqua calda/fredda: un attacco idraulico per la mandata dell'acqua verso l'utenza ed uno per il ritorno all'unità termofrigorifera. The two hydraulic circuits of hot water for heating and cold water for air conditioning / cooling can be interconnected in order to obtain only two common hydraulic connections for hot / cold water: a hydraulic connection for the water delivery towards the user and one for the return to the thermo-refrigerating unit.
A tale scopo, all'interno dell'unità termofrigorifera stessa sono previste due opportune valvole di flusso (valvole di ritegno) 18, la cui funzione è quella di evitare che l'acqua calda possa fluire nell'evaporatore 3 ovvero che l'acqua fredda possa fluire nella caldaia 8: ovviamente in questo caso l'utilizzo di una funzione (riscaldamento o raffreddamento) esclude automaticamente l'altra. For this purpose, two suitable flow valves (check valves) 18 are provided inside the thermo-refrigerating unit, whose function is to prevent hot water from flowing into the evaporator 3 or cold water. can flow into boiler 8: obviously in this case the use of one function (heating or cooling) automatically excludes the other.
Con questa configurazione è comunque possibile espletare le contestuali funzioni di produzione di acqua fredda e di produzione di acqua calda ad uso igienico sanitario. With this configuration it is however possible to carry out the simultaneous functions of producing cold water and producing hot water for sanitary use.
Il circuito idraulico di raffreddamento può essere separato dal circuito di riscaldamento. The cooling water circuit can be separated from the heating circuit.
In questo caso, non sono necessarie le valvole di flusso 18 e l'unità è predisposta con due attacchi idraulici per l'impianto (utenza) di condizionamento/raffreddamento e con due attacchi per l'impianto (utenza) di riscaldamento. In this case, the flow valves 18 are not required and the unit is set up with two hydraulic connections for the air conditioning / cooling system (user) and with two connections for the heating system (user).
Pertanto, in questa configurazione l'unità può espletare contemporaneamente sia la funzione di produzione di acqua fredda, sia quella di produzione di acqua calda, indipendentemente che trattasi per riscaldamento ovvero per uso igienico sanitario. Therefore, in this configuration the unit can simultaneously carry out both the function of producing cold water and that of producing hot water, regardless of whether it is for heating or for sanitary use.
Nell'unità termofrigorifera, con i circuiti interni, dell'acqua calda per riscaldamento e dell'acqua fredda interconnessi, è previsto un vaso di espansione 7 comune ai due circuiti e può essere collegato al serbatoio d'accumulo 6; nel caso della soluzione con circuiti idraulici distinti per l'acqua calda e per l'acqua fredda, oltre al vaso di espansione 7 relativo al circuito dell'acqua fredda, è previsto un secondo vaso di espansione per il circuito di riscaldamento. In the thermo-refrigerating unit, with the internal circuits, hot water for heating and cold water interconnected, there is an expansion tank 7 common to the two circuits and can be connected to the storage tank 6; in the case of the solution with separate hydraulic circuits for hot and cold water, in addition to the expansion tank 7 relating to the cold water circuit, a second expansion tank is provided for the heating circuit.
L'aria di raffreddamento sullo scambiatore 1 è forzata da un elettroventilatore 14, che convoglia o aspira l'aria, in modo da dirigere il flusso d'aria sullo scambiatore 1 e contrastare le resistenze aerauliche presenti negli eventuali condotti di aspirazione e di espulsione dell'aria di raffreddamento. The cooling air on the exchanger 1 is forced by an electric fan 14, which conveys or sucks in the air, so as to direct the air flow on the exchanger 1 and counteract the aeraulic resistances present in any intake and expulsion ducts of the cooling air.
Secondo quanto illustrato in particolare nelle figure 3, 5, 8, 9, 12, 13 all'interno dell'unità termofrigorifera è stata ideata una opportuna intercapedine 19, per consentire il deflusso, all'interno dell'unità stessa, dell'aria aspirata dall'elettroventilatore 14 attraverso una o in generale le varie possibilità contemplate nell'unità termofrigorifera e illustrate nelle suddette figure ovvero nella figura 2. According to what is shown in particular in figures 3, 5, 8, 9, 12, 13 inside the thermo-refrigerating unit a suitable cavity 19 has been devised, to allow the outflow, inside the unit itself, of the sucked air. from the electric fan 14 through one or in general the various possibilities contemplated in the thermo-refrigerating unit and illustrated in the aforementioned figures or in figure 2.
Per l'unità termofrigorifera, nell'applicazione senza canalizzazioni esterne, secondo quanto illustrato nelle figure 6, 7 e 17 sono previste due griglie, una per l'aspirazione 16 e l'altra 17 per l'espulsione dell'aria di raffreddamento: le alette delle suddette griglie sono opportunamente sagomate, al fine di evitare la miscelazione dei due flussi (entrata ed uscita) d'aria. For the thermo-refrigerating unit, in the application without external ducts, as illustrated in figures 6, 7 and 17, two grids are provided, one for the intake 16 and the other 17 for the expulsion of the cooling air: the the fins of the aforesaid grids are suitably shaped, in order to avoid the mixing of the two flows (inlet and outlet) of air.
Per l'unità termofrigorifera nella versione canalizzabile, secondo quanto illustrato nelle figure 8, 9, 10, 1 1 , 12, 13, 14, 15, 16 sono previste varie configurazioni con canalizzazioni 24 per l'espulsione dell'aria e griglia di ripresa dell'aria di raffreddamento ovvero canalizzazioni anche per l'entrata dell'aria, nonché la sopradescritta intercapedine 19 che consente il deflusso, all'interno dell'unità stessa, dell'aria aspirata dall'elettroventilatore 14. For the ducted version of the thermo-refrigerating unit, according to what is illustrated in figures 8, 9, 10, 1 1, 12, 13, 14, 15, 16 various configurations are provided with ducts 24 for the expulsion of the air and inlet grille. of the cooling air or ducts also for the air inlet, as well as the above-described interspace 19 which allows the outflow, inside the unit itself, of the air sucked by the electric fan 14.
Le canalizzazioni 24 per l'espulsione e per l'entrata dell'aria di raffreddamento possono essere previste frontalmente, posteriormente, lateralmente, superiormente ed inferiormente all'unità. The ducts 24 for the expulsion and for the inlet of the cooling air can be provided at the front, at the rear, at the sides, at the top and at the bottom of the unit.
Il posizionamento di tali canalizzazioni può essere comunque variato, come può essere variato il circuito per il flusso dell'aria di raffreddamento. The positioning of these ducts can in any case be varied, as can the circuit for the flow of cooling air.
A completamento dell'insieme, è previsto un quadro elettrico 15, per il controllo e la gestione dell'unità termofrigorifera. To complete the assembly, an electrical panel 15 is provided for the control and management of the thermo-refrigerating unit.
Da quanto in precedenza descritto, si rileva che il trovato raggiunge gli scopi proposti. From what has been described above, it can be seen that the invention achieves the intended aim and objects.
In particolare, si sottolinea che viene realizzata una compatta unità termofrigorifera, in cui i vari elementi componenti sono razionalmente posizionati all'interno di un'unica intelaiatura di contenimento, contribuendo così a semplificare considerevolmente le condizioni di installazione. In particular, it is emphasized that a compact thermo-refrigerating unit is created, in which the various component elements are rationally positioned within a single containment frame, thus contributing to considerably simplifying the installation conditions.
Il trovato, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variations, all of which are within the scope of the inventive concept.
Inoltre, tutti i particolari costruttivi potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the construction details can be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i materiali impiegati, purché compatibili con l'uso specifico, nonché le dimensioni e le forme contingenti potranno essere qualsiasi, secondo le esigenze. In practice, the materials employed, so long as they are compatible with the specific use, as well as the contingent shapes and dimensions, may be any according to requirements.
Claims (18)
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