ITMI20071332A1

ITMI20071332A1 - Radiatore, particolarmente per impianti di riscaldamento o simili, ad elevate prestazioni termiche e ad elevata silenziosita' di funzionamento.

Info

Publication number: ITMI20071332A1
Authority: IT
Inventors: Giorgio Ludovico Del
Original assignee: Fic S P A
Priority date: 2007-07-04
Filing date: 2007-07-04
Publication date: 2009-01-05
Also published as: EP2012080A2; EP2012080A3

Description

DESCRIZIONE

Il presente trovato ha come oggetto un radiatore, particolarmente per impianti di riscaldamento o simili, ad elevate prestazioni termiche e ad elevata silenziosità di funzionamento.

Sono noti vari tipi di radiatori per impianti di riscaldamento. Generalmente, si tratta di corpi cavi, realizzati in fusione di ghisa oppure in acciaio saldato oppure composti da moduli in lega leggera pressofusi ed assemblati, che presentano un raccordo di ingresso ed un raccordo di uscita per essere collegati al circuito dell'impianto di riscaldamento mediante il quale viene fatto fluire, all'interno del corpo del radiatore, il fluido riscaldante, costituito solitamente da acqua, ad una temperatura mediamente attorno ai 60°C~70°C.

Per incrementare l'efficienza dei radiatori nello scambio termico con l'ambiente che deve essere riscaldato, sono state studiate diverse soluzioni volte principalmente ad incrementare la superficie di scambio termico tra il radiatore e l'ambiente.

Sempre con questa finalità, sono stati proposti radiatori che utilizzano, per lo scambio termico con l'ambiente, il passaggio di fase liquido-vapore di un liquido, costituito generalmente da acqua, immesso all'interno del radiatore in depressione. Uno di questi radiatori è descritto, ad esempio, nel brevetto italiano n. 1.125.166. I radiatori di questo genere presentano un corpo che definisce, al suo interno, una camera a tenuta ermetica che viene assoggettata a depressione e che viene parzialmente riempita con un liquido, costituito generalmente da acqua, che, con il radiatore in opera, si raccoglie in corrispondenza del fondo della camera. In questa zona, internamente al corpo del radiatore, passa un condotto, immerso nel liquido che si raccoglie in tale zona, che viene collegato al circuito dell'impianto di riscaldamento e che è separato a tenuta dalla camera in depressione. In questi radiatori, quando l'impianto di riscaldamento entra in funzione, il condotto, che è collegato all'impianto di riscaldamento, provoca il riscaldamento del liquido contenuto nel radiatore che, grazie alle condizioni di depressione, evapora distribuendosi sulle pareti interne del radiatore riscaldandole. Le pareti esterne del radiatore cedono calore all'ambiente circostante e il vapore, a seguito della cessione di calore alle pareti del radiatore, si condensa e torna a raccogliersi, in forma liquida, sul lato inferiore della camera ove viene nuovamente riscaldato e trasformato in vapore.

Questi radiatori presentano una resa termica notevolmente superiore rispetto a quella dei radiatori di tipo tradizionale, ma denotano il problema di presentare una certa rumorosità durante il funzionamento imputabile principalmente ai moti turbolenti generati dall'ebollizione del liquido che si raccoglie sul fondo della camera in depressione.

La rumorosità generata è solitamente di modesta entità, tuttavia, all'interno di un'abitazione nella quale il livello di rumore di fondo è molto basso, può risultare fastidiosa.

Compito precipuo del presente trovato è quello di risolvere il problema sopra esposto, realizzando un radiatore che assicuri elevate prestazioni termiche ed un'elevata silenziosità di funzionamento.

Nell'ambito di questo compito, uno scopo del trovato è quello di realizzare un radiatore che utilizzi la tecnica dell'evaporazione in depressione, ma che riduca notevolmente le turbolenze e quindi la rumorosità generata dall'evaporazione del liquido utilizzato.

Un altro scopo del trovato è quello di proporre un radiatore che possa essere realizzato, in modo semplice ed economicamente competitivo, in diverse conformazioni, in modo tale da soddisfare le più svariate esigenze di tipo estetico e/o funzionale.

Un ulteriore scopo del trovato è quello di realizzare un radiatore che possa operare con un'ampia gamma di temperature.

Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un radiatore, particolarmente per impianti di riscaldamento o simili, comprendente un corpo del radiatore nel quale è definita una camera separata a tenuta dall'ambiente esterno, detta camera essendo parzialmente riempita con un liquido raccolto sul fondo di detta camera ed essendo in depressione alla temperatura ambiente, essendo previsti mezzi di riscaldamento di detto liquido separati a tenuta idraulica da detto liquido da una superficie di scambio termico, caratterizzato dal fatto che detta superficie di scambio termico è almeno parzialmente emersa dal pelo libero del liquido contenuto in detta camera, essendo prevista una struttura capillare estendentesi almeno tra il pelo libero di detto liquido e detta superficie di scambio termico ed atta a veicolare detto liquido su detta superficie di scambio termico.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di due forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, del radiatore secondo il trovato, illustrate, a titolo indicativo e non limitativo, negli uniti disegni, in cui:

la figura 1 illustra il radiatore secondo il trovato in una prima forma di esecuzione, in vista prospettica;

la figura 2 illustra schematicamente una porzione ingrandita del radiatore illustrato nella figura 1 sezionato in un piano verticale trasversale;

la figura 3 illustra un particolare del radiatore secondo il trovato nella prima forma di esecuzione relativo ai mezzi di riscaldamento e alla struttura capillare;

la figura 4 illustra schematicamente una porzione del radiatore secondo il trovato in una seconda forma di esecuzione, sezionato analogamente alla figura 2;

la figura 5 illustra un particolare ingrandito della figura 4;

la figura 6 illustra una variante di esecuzione del corpo del radiatore.

Con riferimento alle figure da 1 a 5, il radiatore secondo il trovato, indicato globalmente nelle due forme di esecuzione illustrate con i numeri di riferimento la, lb, comprende un corpo del radiatore 2a, 2b all'interno del quale è definita una camera 3a, 3b che è separata a tenuta dall'ambiente esterno. Tale camera 3a, 3b è parzialmente riempita con un liquido 4a, 4b, che si raccoglie sul fondo della camera 3a, 3b, ed è in depressione alla temperatura ambiente. Il radiatore è provvisto di mezzi di riscaldamento 5a, 5b del liquido 4a, 4b che sono separati a tenuta idraulica dallo stesso liquido 4a, 4b da una superficie di scambio termico 6a, 6b.

Secondo il trovata, la superficie di scambio termico 6a, 6b è almeno parzialmente emersa dal pelo libero del liquido 4a, 4b contenuto nella camera 3a, 3b ed è prevista una struttura capillare 7a, 7b che si estende almeno tra il pelo libero del liquido 4a, 4b e la superficie di scambio termico Ga, 6b e che è atta a veicolare il liquido 4a, 4b sulla superficie di scambio termico 6a, 6b.

Preferibilmente, la camera 3a, 3b presenta, in corrispondenza del lato del corpo del radiatore 2a, 2b che è destinato a trovarsi, in opera, in prossimità dell'estremità inferiore del corpo del radiatore 2a, 2b, un ricettacolo 8a, 8b di raccolta del liquido 4a, 4b.

Il corpo del radiatore 2a, 2b può essere composto da una coppia di elementi lastriformi 9a, 10a, 9b, 10b, preferibilmente in acciaio inossidabile, che sono reciprocamente affacciati e saldati uno all'altro perimetralmente in modo tale da definire tra loro la camera 3a, 3b separata a tenuta dall'ambiente esterno. Eventualmente, le coppie di elementi lastriformi 9a, 10a, 9b, 10b potranno essere saldati tra loro, oltre che lungo il perimetro, anche in corrispondenza di punti 13 posti internamente al perimetro in modo tale da irrigidire il corpo del radiatore 2a, 2b nel suo complesso.

Il ricettacolo 8a, 8b è definito, preferibilmente, da un allargamento della camera 3a, 3b in prossimità dell'estremità del corpo del radiatore 2a, 2b che, con il radiatore in opera, è destinata a costituire l'estremità inferiore del corpo del radiatore 2a, 2b.

La quantità di liquido 4a, 4b che viene immessa nella camera 3a, 3b è tale da riempire soltanto parzialmente il ricettacolo Ba, 8b.

Come illustrato nella prima forma di esecuzione, i mezzi di riscaldamento 5a del liquido 4a comprendono un condotto di transito Ila di un fluido riscaldante 12a che passa nella camera 3a. L'interno del condotto di transito Ila, che è destinato ad essere collegato a mezzi di circolazione del fluido riscaldante 12a di tipo noto e non illustrati per semplicità, è separato a tenuta dalla camera 3a.

Più particolarmente, il condotto di transito Ila può essere inserito, attraverso fori appositamente definiti nel corpo del radiatore 2a, nel ricettacolo Ba, sigillando opportunamente i fori attraversati dal condotto di transito Ila.

Il fluido riscaldante 12a che viene convogliato all'interno del condotto di transito Ila può essere costituito semplicemente da acqua calda oppure da olio diatermico, a seconda delle esigenze e delle disponibilità in sede di installazione del radiatore secondo il trovato. Così, ad esempio, il condotto di transito Ila può essere collegato ad un impianto di riscaldamento a caldaia centralizzato oppure ad un circuito di riscaldamento ad olio diatermico.

Opportunamente, il condotto di transito Ila, che è destinato ad essere disposto prevalentemente con il suo asse in orizzontale, è parzialmente immerso o lambisce soltanto con la sua estremità inferiore, il pelo libero del liquido 4a raccolto nel ricettacolo 8a.

In questa prima forma di esecuzione, la struttura capillare 7a è applicata alla superficie laterale esterna del condotto di transito Ila in modo tale che, benché il condotto di transito Ila sia soltanto parzialmente immerso o lambisca con la sua estremità inferiore il pelo libero del liquido 4a raccolto nel ricettacolo 8a, il liquido 4a riesca a disporsi, per capillarità, pressoché su tutta la superficie di scambio termico 6a del condotto di transito Ila.

In alternativa, i mezzi di riscaldamento possono essere costituiti da una resistenza elettrica che è disposta nel ricettacolo 8a e che, preferibilmente, è inserita in un corpo tubolare di alloggiamento inserito nel ricettacolo 8a, analogamente al condotto di transito Ila. Anche in questo caso, la resistenza elettrica o il corpo tubolare di alloggiamento della resistenza elettrica è parzialmente immersa o immerso nel liquido 4a raccolto nel ricettacolo 8a o lambisce soltanto con la sua estremità inferiore il pelo liquido del liquido 4a raccolto nel ricettacolo 8a. In questo caso, la struttura capillare 7a è applicata alla superficie esterna della resistenza elettrica o del corpo tubolare di alloggiamento della resistenza elettrica in modo tale da convogliare, per capillarità, il liquido 4a pressoché su tutta la superficie di scambio termico 6a costituita dalla superficie esposta della resistenza elettrica o dalla superficie laterale esterna del corpo tubolare di alloggiamento della resistenza elettrica.

Come illustrato nella seconda forma di esecuzione, i mezzi di riscaldamento 5b possono essere costituiti da una resistenza elettrica llb che è applicata alla superficie esterna del corpo del radiatore 2b. Tale resistenza elettrica llb potrà essere costituita da una resistenza elettrica piana rigida oppure flessibile in modo tale da adattarsi senza problemi ad un'eventuale conformazione non piana della superficie esterna del corpo del radiatore 2b alla quale viene applicata.

La resistenza elettrica llb è applicata alla superficie esterna del corpo del radiatore 2b in prossimità del ricettacolo 8b, preferibilmente in modo tale da risultare disposta almeno parzialmente al di sopra del pelo libero del liquido 4b raccolto nel ricettacolo 8b.

In questo caso, la struttura capillare 7b è applicata alla faccia situata all'interno della camera 3b della zona del corpo del radiatore 2b alla quale è applicata la resistenza elettrica llb. In pratica, la struttura capillare 7b va ad interessare sostanzialmente tutta la superficie di scambio termico 6b tra la resistenza elettrica llb e l'interno della camera 3 e si immerge parzialmente nel liquido 4b raccolto nel ricettacolo 8b o almeno lambisce, con la sua estremità inferiore, il pelo libero del liquido 4b raccolto nel ricettacolo 8b.

La struttura capillare 7a, 7b, nelle due forme di esecuzione, è preferibilmente costituita da una rete metallica a maglia finissima composta da fili che hanno preferibilmente un diametro inferiore a 0,05 mm.

Il liquido 4a, 4b inserito nella camera 3a, 3b è preferibilmente costituito da acqua distillata o demineralizzata.

La pressione all'interno della camera 3a, 3b prima dell'immissione del liquido 4a, 4b è sostanzialmente pari o inferiore a 0,1 millibar (10 Pa).

Il corpo del radiatore 2a, 2b, benché vengano preferite le forme di esecuzione illustrate nelle figure da 1 a 5, potrà avere svariate conformazioni.

A titolo puramente indicativo, nella figura 6, si è illustrata una possibile diversa conformazione del corpo del radiatore, indicato in tale variante di esecuzione con il numero di riferimento 2c. In questa variante di esecuzione, il corpo del radiatore 2c risulta costituito da una struttura tubolare analogamente ai radiatori tubolari attualmente in commercio. In questo caso, il ricettacolo 8a per il liquido immesso nella camera definita all'interno del corpo del radiatore 2c può essere definito in corrispondenza dell'estremità inferiore del corpo del radiatore 2c e i mezzi di riscaldamento possono essere costituiti, in modo analogo a quando descritto in riferimento alla prima forma di esecuzione, da un condotto di transito Ila di un fluido riscaldante che è inserito all'interno del ricettacolo 8a e che è sigillato a tenuta con il corpo del radiatore 2c.

E' da notare che la struttura capillare 7a, 7b oltre a svolgere la funzione di convogliare il liquido 4a, 4b sulla superficie di scambio termico 6a, 6b tra i mezzi di riscaldamento 5a, 5b e lo stesso liquido 4a, 4b, realizza una pluralità di microcavità, sulla superficie di scambio termico 6a, 6b che favorisce, durante l'evaporazione, la formazione di un numero elevato di microbolle di vapore con un conseguente incremento dell'efficienza termica.

Il funzionamento del radiatore secondo il trovato è il seguente. La presenza della struttura capillare 7a, 7b convoglia, per capillarità, il liquido 4a, 4b sulla superficie di scambio termico 6a, 6b. Il calore fornito dai mezzi di riscaldamento 5a, 5b al liquido 4a, 4b, che si trova sulla superficie di scambio termico 6a, 6b, provoca la progressiva evaporazione del liquido 4a, 4b e il vapore prodotto sale verso l'alto contattando la superficie interna del corpo del radiatore 2a, 2b, 2c che si trova ad una temperatura inferiore. Questo contatto provoca il raffreddamento del vapore e quindi la sua condensazione ed un riscaldamento del corpo del radiatore 2a, 2b, 2c che trasmette questo calore all'ambiente circostante raffreddandosi. Il condensato si raccoglie all'interno del ricettacolo 8a, 8b ove viene nuovamente convogliato sulla superficie di scambio termico 6a, 6b dalla struttura capillare 7a, 7b dove subisce un nuovo riscaldamento e torna ed evaporare salendo verso l'alto e contattando nuovamente la superficie interna del corpo del radiatore 2a, 2b, 2c che, essendo a temperatura inferiore, provoca di nuovo la condensazione di questo vapore continuando il ciclo già descritto.

E' da notare che, qualora il radiatore secondo il trovato venga utilizzato per il riscaldamento di ambienti, può operare con temperature di riscaldamento del liquido 4a, 4b anche relativamente basse, ad esempio attorno ai 40°C-50<D>C assicurando, grazie allo scambio termico che avviene con condensazione del vapore, un'elevata resa termica.

Per il fatto che l'evaporazione del liquido 4a, 4b interessa pressoché esclusivamente il liquido che è convogliato sulla superficie di scambio termico 6a, 6b dalla struttura capillare 7a, 7b, vengono sensibilmente ridotti o addirittura annullati i moti turbolenti all'interno del liquido 4a, 4b, raccolto nel ricettacolo 8a, 8b, durante l'evaporazione. Per questo motivo, il radiatore secondo il trovato è in grado di assicurare un funzionamento molto silenzioso.

Inoltre, per il fatto che nella camera 3a, 3b non vi è aria, con il radiatore secondo il trovato non esiste il pericolo, come invece succede nei radiatori tradizionali, di avere un riscaldamento non uniforme del radiatore.

Si è in pratica constatato come il radiatore secondo il trovato assolva pienamente il compito prefissato, in quanto, grazie alla disposizione della superficie di scambio termico in rapporto al pelo libero del liquido da evaporare e alla presenza della struttura capillare, assicura un'elevata silenziosità di funzionamento, nonché un'elevata efficienza di scambio termico che vanno ad aggiungersi alla già elevata efficienza di scambio termico derivante dallo sfruttamento del calore liberato dal liquido in transizione di fase.

Negli esempi di realizzazione sopra descritti, singole caratteristiche, riportate in relazione a specifici esempi, potranno in realtà essere intercambiate con altre diverse caratteristiche, esistenti in altri esempi di realizzazione.

Il radiatore, così concepito, è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti.

In pratica, i materiali impiegati, benché per la realizzazione del corpo del radiatore venga preferito l'utilizzo di acciaio inossidabile, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims

RIVENDICA ZIONI 1. Radiatore, particolarmente per impianti di riscaldamento o simili, comprendente un corpo del radiatore nel quale è definita una camera separata a tenuta dall'ambiente esterno, detta camera essendo parzialmente riempita con un liquido raccolto sul fondo di detta camera ed essendo in depressione alla temperatura ambiente, essendo previsti mezzi di riscaldamento di detto liquido separati a tenuta idraulica da detto liquido da una superficie di scambio termico, caratterizzato dal fatto che detta superficie di scambio termico è almeno parzialmente emersa dal pelo libero del liquido contenuto in detta camera, essendo prevista una struttura capillare estendentesi almeno tra il pelo libero di detto liquido e detta superficie di scambio termico ed atta a veicolare detto liquido su detta superficie di scambio termico.
2. Radiatore, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta camera presenta, in corrispondenza del lato di detto corpo del radiatore destinato trovarsi, in opera, in prossimità dell'estremità inferiore di detto corpo del radiatore, un ricettacolo di raccolta di detto liquido,
3. Radiatore, secondo le rivendicazioni 1 e 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento di detto liquido comprendono un condotto di transito di un fluido riscaldante passante in detta camera, l'interno di detto condotto di transito essendo separato a tenuta da detta camera.
4. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto condotto di transito è parzialmente immerso o lambisce con la sua estremità inferiore il pelo libero del liquido raccolto in detto ricettacolo.
5. Radiatore, secondo una o piu delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura capillare è applicata alla superficie laterale esterna di detto condotto di transito.
6. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento di detto liquido comprendono una resistenza elettrica inserita in detta camera in corrispondenza di detto ricettacolo.
7. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta resistenza elettrica è inserita in un corpo tubolare di alloggiamento inserito in detto ricettacolo.
8. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta resistenza elettrica o detto corpo tubolare di alloggiamento della resistenza elettrica è parzialmente immersa o immerso nel liquido raccolto in detto ricettacolo o lambisce con la sua estremità inferiore il pelo libero del liquido raccolto in detto ricettacolo.
9. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura capillare è applicata alla superficie esterna di detta resistenza elettrica o di detto corpo tubolare di alloggiamento della resistenza elettrica.
10. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di riscaldamento di detto liquido comprendono una resistenza elettrica applicata alla superficie esterna di detto corpo del radiatore.
11. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta resistenza elettrica è applicata alla superficie esterna di detto corpo del radiatore in prossimità di detto ricettacolo.
12. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta resistenza elettrica è applicata alla superficie esterna di detto corpo del radiatore in prossimità di detto ricettacolo ed è disposta almeno parzialmente al di sopra del pelo libero del liquido raccolto in detto ricettacolo.
13. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura capillare è applicata alla faccia situata all'interno di detta camera della zona del corpo del radiatore alla quale è applicata detta resistenza elettrica; detta struttura capillare essendo immersa nel liquido raccolto in detto ricettacolo o lambendo, con la sua estremità inferiore, il pelo libero del liquido raccolto in detto ricettacolo.
14. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura capillare è costituita da una rete metallica a maglia finissima.
15. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta struttura capillare è costituita da una rete metallica a maglia finissima composta da fili aventi un diametro inferiore a 0,05 mm.
16. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del radiatore è composto da una coppia di elementi lastriformi reciprocamente affacciati, saldati uno all'altro perimetralmente e definenti tra loro detta camera separata a tenuta dall'ambiente esterno.
17. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del radiatore è composto da una struttura tubolare.
18. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto corpo del radiatore è in acciaio inossidabile.
19. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto liquido è costituito da acqua distillata o demineralizzata.
20. Radiatore, secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la pressione in detta camera, prima dell'immissione di detto liquido, è sostanzialmente pari o inferiore a 0,1 millibar (10 Pa).
21. Radiatore, particolarmente per impianti di riscaldamento o simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una o più delle caratteristiche descritte e/o illustrate.