ITMI20100171A1 - Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria - Google Patents

Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria Download PDF

Info

Publication number
ITMI20100171A1
ITMI20100171A1 IT000171A ITMI20100171A ITMI20100171A1 IT MI20100171 A1 ITMI20100171 A1 IT MI20100171A1 IT 000171 A IT000171 A IT 000171A IT MI20100171 A ITMI20100171 A IT MI20100171A IT MI20100171 A1 ITMI20100171 A1 IT MI20100171A1
Authority
IT
Italy
Prior art keywords
water
storage tank
heat exchanger
heat
inlet
Prior art date
Application number
IT000171A
Other languages
English (en)
Inventor
Fabio Rossi
Original Assignee
Thermorossi Spa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thermorossi Spa filed Critical Thermorossi Spa
Priority to ITMI2010A000171A priority Critical patent/IT1398061B1/it
Priority to EP11152344A priority patent/EP2354680A1/en
Publication of ITMI20100171A1 publication Critical patent/ITMI20100171A1/it
Application granted granted Critical
Publication of IT1398061B1 publication Critical patent/IT1398061B1/it

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D20/0034Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material
    • F28D20/0039Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00 using liquid heat storage material with stratification of the heat storage material
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/003Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system combined with solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D11/00Central heating systems using heat accumulated in storage masses
    • F24D11/002Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system
    • F24D11/004Central heating systems using heat accumulated in storage masses water heating system with conventional supplementary heat source
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D19/00Details
    • F24D19/10Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F24D19/1006Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems
    • F24D19/1009Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating
    • F24D19/1042Arrangement or mounting of control or safety devices for water heating systems for central heating the system uses solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/20Control of fluid heaters characterised by control inputs
    • F24H15/212Temperature of the water
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24HFLUID HEATERS, e.g. WATER OR AIR HEATERS, HAVING HEAT-GENERATING MEANS, e.g. HEAT PUMPS, IN GENERAL
    • F24H15/00Control of fluid heaters
    • F24H15/30Control of fluid heaters characterised by control outputs; characterised by the components to be controlled
    • F24H15/335Control of pumps, e.g. on-off control
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/06Solid fuel fired boiler
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2200/00Heat sources or energy sources
    • F24D2200/14Solar energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2220/00Components of central heating installations excluding heat sources
    • F24D2220/02Fluid distribution means
    • F24D2220/0257Thermostatic valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D2240/00Characterizing positions, e.g. of sensors, inlets, outlets
    • F24D2240/26Vertically distributed at fixed positions, e.g. multiple sensors distributed over the height of a tank, or a vertical inlet distribution pipe having a plurality of orifices
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0069Distributing arrangements; Fluid deflecting means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D20/00Heat storage plants or apparatus in general; Regenerative heat-exchange apparatus not covered by groups F28D17/00 or F28D19/00
    • F28D2020/0065Details, e.g. particular heat storage tanks, auxiliary members within tanks
    • F28D2020/0078Heat exchanger arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D9/00Heat-exchange apparatus having stationary plate-like or laminated conduit assemblies for both heat-exchange media, the media being in contact with different sides of a conduit wall
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/20Solar thermal
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/70Hybrid systems, e.g. uninterruptible or back-up power supplies integrating renewable energies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/14Thermal energy storage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
  • Supply Devices, Intensifiers, Converters, And Telemotors (AREA)

Description

“DISPOSITIVO ACCUMULATORE A STRATIFICAZIONE DI ACQUA, PARTICOLARMENTE ACQUA PRIMARIAâ€
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda, in generale, un dispositivo accumulatore a stratificazione. In particolare, l’invenzione riguarda un dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua calda primaria, ossia acqua calda destinata al riscaldamento.
Sul mercato sono da tempo presenti dispositivi accumulatori a stratificazione. Tali dispositivi noti comprendono, tipicamente, un serbatoio di accumulo dell’acqua ed uno scambiatore di calore posto all’esterno del serbatoio di accumulo ed in comunicazione di fluido con esso tramite un tubo di con vogl lamento estendentesi verticalmente, preferibilmente per l’intera altezza del serbatoio di accumulo, ed atto ad immettere nel serbatoio di accumulo acqua calda in modo stratificato.
Lo scambiatore di calore à ̈ del tipo a fascio tubiero, con tubo di ferro esternamente ed internamente liscio, oppure di rame dotato di alettatura esterna. Esso viene, preferibilmente, alimentato con un fluido termovettore, tipicamente acqua addizionata con glicole avente funzione antigelo, proveniente da uno o più collettori solari. L’alimentazione del fluido termovettore allo scambiatore di calore avviene in circolazione forzata ad opera di una tradizionale pompa di alimentazione.
Il serbatoio di accumulo presenta una pluralità di manicotti, preferibilmente distribuiti per la sua intera altezza, da cui partono ed a cui arrivano, rispettivamente, le tubazioni di mandata e di ritorno dell’acqua primaria verso e da mezzi di riscaldamento, quali ad esempio radiatori e/o mezzi di riscaldamento a pavimento.
I dispositivi accumulatori a stratificazione sfruttano il principio fisico secondo cui l’acqua calda, più leggera di quella fredda, tende a salire verso l’alto.
In particolare, l’acqua si scalda per effetto dello scambio termico con il fluido termovettore che circola all’interno dello scambiatore di calore, risale lungo il tubo di convogliamento e viene immessa nel serbatoio di accumulo ad un livello tanto maggiore quanto più elevata à ̈ la sua temperatura. All’interno del serbatoio di accumulo l’acqua si presenterà, quindi, stratificata in base alla temperatura, con strati di acqua calda nella parte alta del serbatoio e strati di acqua fredda nella sua parte bassa.
I dispositivi accumulatori a stratificazione noti sopra descritti presentano, tuttavia, alcuni inconvenienti.
In primo luogo, lo scambiatore di calore a fascio tubiera disposto all’esterno del serbatoio di accumulo presenta limitate superfici di scambio termico, e quindi ridotta efficienza di riscaldamento dell’acqua.
Inoltre, com’à ̈ noto, non à ̈ possibile controllare la quantità di calore prodotta dal sole, per cui, nel periodo estivo, così come pure in inverno durante giornate particolarmente assolate, il riscaldamento del fluido termovettore in circolo nei collettori solari può risultare eccessivo. Ne deriva un eccessivo scambio termico tra fluido termovettore ed acqua all’interno dello scambiatore di calore, con conseguente sovraccarico termico nel serbatoio di accumulo.
Nei dispositivi accumulatori a stratificazione noti, per ovviare all’inconveniente sopra descritto, si interrompe il trasferimento del fluido termovettore dai collettori solari allo scambiatore di calore, ad esempio arrestando la pompa di alimentazione. Questo comporta un elevato rischio di danneggiamento dei collettori solari, nonché di deterioramento del fluido termovettore.
Scopo principale della presente invenzione à ̈, dunque, quello di fornire un dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua calda primaria, in grado di eliminare o quantomeno ridurre al minimo gli inconvenienti sopra lamentati con riferimento ai serbatoi di accumulo a stratificazione della tecnica nota, ossia un dispositivo accumulatore in grado di accrescere l’efficienza di riscaldamento e stratificazione dell’acqua allintern del serbatoio di accumulo.
Un altro scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo accumulatore a stratificazione in grado di smaltire un eventuale sovraccarico termico al suo interno, senza che ciò comporti un danneggiamento dei collettori solari e del fluido termovettore circolante al loro interno.
Non ultimo scopo dell’invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo accumulatore a stratificazione, il quale risulti di facile realizzazione e presenti costi di produzione competitivi.
Questi ed altri scopi, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nell’annessa rivendicazione indipendente 1.
Secondo un aspetto della presente invenzione, si fornisce un dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua calda primaria, comprendente un serbatoio di accumulo di acqua, uno scambiatore di calore posto all’esterno del serbatoio di accumulo ed in collegamento di fluido con esso tramite un condotto di uscita di acqua riscaldata ed un condotto di ingresso di acqua da riscaldare. Il serbatoio di accumulo presenta una pluralità di aperture, ricavate a diverse altezze sulla sua superficie esterna ed atte a porre il serbatoio di accumulo in collegamento di fluido con almeno una tubazione di mandata ed almeno una tubazione di ritorno dell’acqua verso e da mezzi di riscaldamento. Il dispositivo accumulatore a stratificazione si caratterizza per il fatto che lo scambiatore di calore à ̈ uno scambiatore di calore a piastre.
Vantaggiosamente, il dispositivo accumulatore a stratificazione comprende uno scambiatore di calore aggiuntivo disposto orizzontalmente all’interno del serbatoio di accumulo, ad un livello superiore a quello dello scambiatore di calore a piastre.
Ulteriori aspetti vantaggiosi dell' invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.
Le caratteristiche dell’ invenzione risulteranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme di realizzazione puramente esemplificative, e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui:
la Figura 1 à ̈ una vista in sezione di un dispositivo accumulatore a stratificazione secondo l’invenzione presa lungo il suo asse longitudinale;
la Figura 2 Ã ̈ un diagramma circuitale, che illustra il funzionamento del dispositivo accumulatore a stratificazione di Figura 1 durante il periodo invernale; e
la Figura 3 Ã ̈ un diagramma circuitale, che illustra il funzionamento del dispositivo accumulatore a stratificazione di Figura 1 durante il periodo estivo.
Negli uniti disegni, parti o componenti uguali o simili vengono indicati con gli stessi numeri di riferimento.
Con riferimento alle Figure sopra elencate viene ora descritto un dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua calda primaria, secondo una forma di realizzazione preferita della presente invenzione.
Il dispositivo accumulatore a stratificazione, indicato in generale con il numero di riferimento 10, comprende un serbatoio di accumulo 12, destinato allo stoccaggio di acqua calda primaria, ed uno scambiatore di calore a piastre 14, posto all’esterno del serbatoio di accumulo 12, preferibilmente in corrispondenza della sua metà inferiore, e destinato al riscaldamento dell’acqua in esso stoccata. Preferibilmente, il serbatoio di accumulo 12 presenta un rivestimento esterno 13 di isolamento termico.
Lo scambiatore di calore a piastre 14 presenta, rispetto ad uno scambiatore di calore a fascio tubiero tradizionalmente utilizzato in abbinamento ai serbatoi accumulatori a stratificazione noti, ampie superfici di scambio termico e, soprattutto, un scambio termico tra flussi in controcorrente incrociata.
Inoltre, vantaggiosamente, il movimento del fluido termovettore tra le piastre dello scambiatore di calore a piastre 14 avviene per convezione naturale, ossia senza supporto di alcuna pompa di alimentazione.
Ancora, essendo lo scambiatore di calore 14 posto all’ esterno del serbatoio di accumulo, nel serbatoio di accumulo 12 sarà, vantaggiosamente, presente un maggiore spazio a disposizione per il processo di stratificazione (verticale) dell’acqua.
Come mostrato in maggiore dettaglio in Figura 1, lo scambiatore di calore a piastre 14 à ̈ in collegamento di fluido con il serbatoio di accumulo 12 tramite un condotto 16 di uscita per l’immissione di acqua riscaldata nel serbatoio di accumulo 12 ed un condotto 17 di ingresso di acqua fredda da riscaldare proveniente dal serbatoio di accumulo 12.
In particolare, il condotto di uscita 16 à ̈ costituito da un tubo di convogliamento 16a, il quale si estende verticalmente, preferibilmente per l’intera altezza del serbatoio di accumulo 12, ed à ̈ dotato di una pluralità di rami 16b, 16c, 16d, preferibilmente equidistanziati, atti a consentire l’ingresso di acqua calda, a diverse altezze, nel serbatoio di accumulo 12.
Nell’esempio illustrato sono visibili tre rami di ingresso 16b, 16c, 16d, ma à ̈ possibile prevedere un numero qualsivoglia di rami di ingresso in funzione del livello di stratificazione dell’acqua che si desidera ottenere all’interno del serbatoio di accumulo 12, nonché delle dimensioni del serbatoio di accumulo stesso.
Sul ramo di ingresso intermedio 16c, o su altri eventuali rami di ingresso, à ̈ installata una valvola termostatica 15 atta a discriminare il livello di ingresso del flusso di acqua calda nel serbatoio di accumulo 12 in funzione della sua temperatura e della temperatura dell’acqua presente all’interno del serbatoio di accumulo 12. Ciò consente, vantaggiosamente, di evitare un’indesiderata miscelazione tra flusso di acqua in ingresso nel serbatoio di accumulo ed acqua in esso presente, la quale altererebbe l’efficienza di stratificazione del dispositivo accumulatore.
A titolo di esempio esempio, si assuma che l’acqua all’interno del serbatoio di accumulo sia fredda ed il flusso di acqua in arrivo dallo scambiatore di calore attraverso il ramo intermedio 16c sia tiepido. In tal caso, la valvola termostatica 15 interverrà in modo da dirigere il flusso di acqua in ingresso verso la parte bassa del serbatoio 12, ad esempio attraverso il ramo di ingresso 16d.
Preferibilmente, il dispositivo accumulatore a stratificazione 10 dell’invenzione comprende uno scambiatore di calore aggiuntivo 20, preferibilmente del tipo dotato di una serpentina 21.
Lo scambiatore di calore aggiuntivo 20 à ̈ disposto orizzontalmente all’interno del serbatoio di accumulo 12, ad un livello superiore rispetto allo scambiatore di calore a piastre 14, preferibilmente nella metà superiore del serbatoio di accumulo 12.
In corrispondenza dello scambiatore di calore interno 20, il serbatoio di accumulo 12 presenta una flangia 22, atta ad agevolare le operazioni di ispezione ed eventuale sostituzione dello scambiatore di calore interno 20.
Per non alterare la stratificazione termica all’ interno del serbatoio di accumulo 12, nella serpentina 21 deve circolare un fluido termovettore ad una temperatura superiore a quella del fluido termovettore in circolo nello scambiatore a piastre 14. A tal fine, il fluido termovettore in ingresso nello scambiatore di calore interno 20 viene, preferibilmente, alimentato da fonti di calore ad elevata temperatura, quale ad esempio un generatore a combustibili solidi.
La presenza dello scambiatore di calore aggiuntivo 20 consente, vantaggiosamente, di effettuare uno scambio termico a temperatura più alta nella parte alta del serbatoio di accumulo 12, accrescendo così l’efficienza di riscaldamento del dispositivo accumulatore a stratificazione 10.
Il dispositivo accumulatore a stratificazione 10 comprende, inoltre, mezzi sensori di temperatura 24 di tipo noto, atti a misurare la temperatura dell’acqua in corrispondenza degli strati alti del serbatoio di accumulo 12 e di cui si parlerà in maggiore dettaglio nel seguito della presente descrizione.
Come mostrato nelle Figure 2 e 3, preferibilmente, lo scambiatore di calore 14 à ̈ in collegamento di fluido con uno o più collettori solari 50 tramite un condotto di ingresso 52 ed un condotto di uscita 54, dai quali riceve il fluido termovettore, tipicamente acqua addizionata con glicole. Sul condotto di uscita à ̈ presente una pompa di alimentazione 56.
Sulla superficie esterna del serbatoio di accumulo 12 sono, inoltre, presenti aperture, preferibilmente una serie di manicotti 23, per l’attacco di tubazioni di mandata MRe di ritorno RRdell’acqua, atte a mettere il serbatoio di accumulo 12 in comunicazione di fluido, rispettivamente, con mezzi di riscaldamento, quali ad esempio un radiatore 30 e/o mezzi di riscaldamento a pavimento 40.
Per semplicità di illustrazione, nelle Figure sono state illustrate una sola tubazione di mandata MRed una sola tubazione di ritorno Rr.
In particolare, nelle tubazioni di mandata MR, le quali partono dalla parte alta del serbatoio di accumulo 12, scorre acqua, più o meno calda a seconda dell’altezza di prelevamento, diretta verso i mezzi di riscaldamento 30, 40, mentre nelle tubazioni di ritorno Rr, le quali sboccano nella parte bassa del serbatoio di accumulo 12, scorre acqua fredda di ritorno dai mezzi di riscaldamento 30, 40.
Il dispositivo accumulatore a stratificazione à ̈, inoltre, in collegamento di fluido, tramite una tubazione di uscita 27 ed una tubazione di ingresso 28, con un generatore di calore 60, ad esempio un generatore a pellet.
La tubazione di uscita 27 parte dalla zona intermedia e/o bassa del serbatoio di accumulo 12, mentre la tubazione di ingresso 28 sbocca nella parte alta del serbatoio di accumulo 12. Sulla tubazione di uscita 27 à ̈ presente una pompa 26, la cui funzione apparirà chiara nel seguito della presente descrizione.
Il generatore di calore 60 à ̈ di tipo noto e comprende, tra le altre cose, una camera di combustione 62, un ventilatore 64 per l’immissione, nella camera di combustione 62, di aria fresca esterna atta a promuovere la combustione, un camino 66 ed un aspiratore fumi 68 atto ad aspirare i filmi di combustione prodotti nella camera di combustione 62 ed a scaricarli all’esterno attraverso il camino 66.
In particolare, e come si comprenderà meglio nel seguito della presente descrizione, il generatore di calore 60 opera secondo due modalità: una modalità attiva ed una modalità passiva. Nella modalità attiva, il generatore di calore 60 à ̈ acceso e svolge la finizione di riscaldamento dell’acqua presente all’interno del serbatoio di accumulo; nella modalità passiva il generatore di calore 60 à ̈ spento e svolge la funzione di dissipazione del calore in eccesso eventualmente presente al Γ interno del serbatoio di accumulo 12.
Con particolare riferimento alle Figure 2 e 3, viene ora descritto in dettaglio il funzionamento del dispositivo accumulatore a stratificazione 10 dell’ invenzione.
In particolare, il fluido termovettore si scalda all’interno dei collettori solari 50 e viene alimentato, per convezione naturale, allo scambiatore di calore 14 attraverso il condotto di ingresso 52. All’interno dello scambiatore di calore 14 avviene lo scambio termico, in controcorrente, tra il fluido termo veti ore caldo e l’acqua fredda in ingresso nello scambiatore di calore 14 attraverso il condotto di ingresso 17. In seguito a tale scambio termico, il fluido termovettore di raffredda e ritorna ai collettori solari 50 per azione della pompa 56, mentre l’acqua si riscalda e viene immessa nel serbatoio di accumulo attraverso il tubo di convogliamento 16a.
L’alimentazione del fluido termovettore allo scambiatore di calore 14 per convezione naturale, ossia senza la presenza di una pompa, comporta, vantaggiosamente, un risparmio energetico, nonché una maggiore efficienza di stratificazione dell’acqua all’interno del serbatoio di accumulo 12.
Inoltre, un opportuno dimensionamento dello scambiatore di calore a piastre 14, ad esempio alto e stretto, in unione con un corretto dimensionamento del tubo di convogliamento 16a, consente di avere un gradiente termico minimo, tipicamente dell’ordine di 1-2 °C, tra il fluido termovettore in ingresso nello scambiatore di calore 14 attraverso il condotto di ingresso 52 e l’acqua riscaldata in uscita dallo scambiatore di calore 14 attraverso il tubo di convogliamento 16a.
In particolare, l’acqua riscaldata all’interno dello scambiatore di calore 14 risale lungo il tubo di convogliamento 16a per un’altezza che dipende dalla temperatura raggiunta a seguito dello scambio termico con il fluido termovettore nello scambiatore di calore 14 e viene immessa nel serbatoio di accumulo 12 attraverso il rispettivo ramo di ingresso 16b, 16c, 16d come indicato dalle frecce.
Ad esempio, se lo scambio termico à ̈ stato tale da permettere all’acqua di raggiungere temperature elevate, tipicamente dell’ordine del 70°C, l’acqua risale lungo l’intero tubo di convogliamento 16a, per essere immessa nel serbatoio di accumulo 12 attraverso il ramo di uscita più in alto 16b. Nella parte alta del serbatoio di accumulo 12 à ̈, quindi, disponibile acqua calda ad alta temperatura per l’invio, ad esempio, ai radiatori 30 e/o ai mezzi di riscaldamento a pavimento 40.
Diversamente, se lo scambio termico à ̈ stato limitato, l’acqua risale parzialmente lungo il tubo di convogliamento 16a, per essere immessa nel serbatoio di accumulo 12, ad esempio, attraverso il ramo di ingresso intermedio 16c. Nella parte intermedia del serbatoio di accumulo 12 à ̈, quindi, disponibile acqua a temperatura inferiore per l’invio, ad esempio, ad un impianto a bassa temperatura (non mostrato).
Ciò comporta, vantaggiosamente, l’assenza di miscelazione di flussi di acqua a temperature differenti e la conseguente stratificazione dell’acqua in funzione della temperatura, con strati di acqua più calda nella parte alta del serbatoio e strati di acqua meno calda nella sua parte bassa.
Com’à ̈ noto, durante il periodo invernale, il rendimento dei collettori solari 50 risulta notevolmente ridotto. Per garantire un’adeguata stratificazione dell’acqua nel serbatoio di accumulo 12, si utilizza il generatore di calore 60, nella sua modalità attiva sopra definita.
Questa situazione à ̈ illustrata in dettaglio in Figura 2, la quale mostra il funzionamento del dispositivo accumulatore a stratificazione 10 in inverno.
In particolare, un flusso F]fdi acqua proveniente dagli strati più bassi, quindi meno caldi, viene inviato per effetto dell’azionamento della pompa 26 al generatore di calore 60 attraverso la tubazione di uscita 27. All’interno del generatore di calore 60 avviene lo scambio termico tra il flusso di acqua F^ ed i gas di combustione generati all’interno della camera di combustione 62. In seguito a tale scambio termico, il flusso di acqua Fifsi riscalda e viene reimmesso, a temperatura maggiore, flusso Fic, nella parte alta del serbatoio di accumulo 12, attraverso la tubazione di ingresso 28.
AI contrario, nel periodo estivo, il rendimento dei collettori solari 50 à ̈ massimo, per cui, come esposto in precedenza, potrebbe verificarsi un sovraccarico termico all’interno del serbatoio di accumulo. Per smaltire tale calore in eccesso, il generatore di calore 60 viene utilizzato nella modalità passiva sopra definita.
Questa situazione à ̈ illustrata in dettaglio in Figura 3 la quale mostra il funzionamento del dispositivo accumulatore a stratificazione 10 in estate.
In particolare, i mezzi sensori di temperatura 24 rilevano il valore della temperatura dell’ acqua nel serbatoio di accumulo 12 e se questo à ̈ superiore ad un valore di soglia di sicurezza prefissato, tipicamente variabile tra circa 70°C e circa 85°C, viene attivata la pompa 26, in modo da innescare un trasferimento di un flusso F2cdi acqua calda dal serbatoio di accumulo 12 al generatore di calore 60 attraverso la tubazione di uscita 27.
Essendo il generatore di calore 60 in modalità passiva, quindi spento, al suo interno avviene uno scambio termico tra il flusso di acqua calda F2cin arrivo dal serbatoio di accumulo 12 e le pareti del generatore. In seguito a tale scambio termico, il flusso d’acqua si raffredda e viene reimmesso, a temperatura minore, flusso F2f, nella parte alta del serbatoio di accumulo 12, attraverso la tubazione di ingresso 28, mentre le pareti si scaldano, fungendo quindi da mezzi di dissipazione del calore.
Per accrescere l’efficienza di smaltimento del calore, si attivano, vantaggiosamente, il ventilatore 64 e/o l’aspiratore fumi 68 del generatore di calore 60. Nel primo caso, l’aria ambiente immessa dal ventilatore 64 nel generatore di calore 60 funge da fluido di scambio termico, anziché da comburente. Nel secondo caso, attraverso il camino 66 viene espulsa l’aria ambiente riscaldatasi a seguito dello scambio termico con l’acqua calda, e non i fumi di combustione. Ciò consente, vantaggiosamente, di mantenere inalterata la temperatura del locale in cui il generatore di calore 60 à ̈ installato.
Alle forme di realizzazione dell’invenzione sopra descritte possono essere apportate numerose modifiche e variazioni di dettaglio alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Claims (13)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua (10), particolarmente acqua calda primaria, comprendente un serbatoio di accumulo di acqua (12), uno scambiatore di calore (14) posto allesterno di detto serbatoio di accumulo (12) ed in collegamento di fluido con esso tramite un condotto (16, 16a, 16b, 16c) di uscita di acqua riscaldata ed un condotto (17) di ingresso di acqua da riscaldare, detto serbatoio di accumulo (12) presentando una pluralità di aperture (23), ricavate a diverse altezze sulla sua superficie esterna ed atte a porre il serbatoio di accumulo (12) in collegamento di fluido con almeno una tubazione di mandata (MR) ed almeno una tubazione di ritorno (Rr) dell’acqua da e verso mezzi di riscaldamento (30, 40), caratterizzato dal fatto che detto scambiatore di calore (14) à ̈ uno scambiatore di calore a piastre.
  2. 2. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto condotto (16, 16a, 16b, 16c) di uscita di acqua riscaldata comprende un tubo di convogliamento (16a) estendentesi verticalmente e dotato di una pluralità di rami (16b, 16c, 16d) di ingresso di acqua riscaldata nel serbatoio di accumulo 12.
  3. 3. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che su almeno uno di detti rami di ingresso (16b, 16c, 16d) Ã ̈ installata una valvola termostatica (15).
  4. 4. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che il movimento di fluido termovettore tra le piastre di detto scambiatore di calore a piastre (14) avviene per convezione naturale.
  5. 5. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto scambiatore di calore a piastre (14) Ã ̈ in collegamento di fluido con almeno un collettore solare (50) tramite un condotto di ingresso (52) ed un condotto di uscita (54).
  6. 6. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere uno scambiatore di calore aggiuntivo (20) disposto orizzontalmente all’interno di detto serbatoio di accumulo (12) ad un livello superiore rispetto a detto scambiatore di calore a piastre (14).
  7. 7. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio di accumulo (12) Ã ̈ in collegamento di fluido con un generatore di calore (60) attraverso una tubazione di uscita (27) ed una tubazione di ingresso (28).
  8. 8. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detta tubazione di uscita (27) parte dalla zona intermadia o bassa del serbatoio di accumulo (12), mentre detta tubazione di ingresso (28) sbocca nella parte alta del serbatoio di accumulo (12).
  9. 9. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 7 o 8, caratterizzato dal fatto che detto generatore di calore (60) opera secondo due modalità: una modalità attiva, in cui à ̈ acceso e svolge la funzione di riscaldamento dell’acqua presente all’interno del serbatoio di accumulo (12) ed una modalità passiva, in cui à ̈ spento e svolge la funzione di dissipazione del calore in eccesso eventualmente presente all’interno del serbatoio di accumulo (12).
  10. 10. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, caratterizzato dal fatto che detto generatore di calore (60) comprende una camera di combustione (62), un ventilatore (64) di immissione di aria ambiente esterna ed un camino di scarico (68).
  11. 11. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che, in modalità attiva, detto generatore di calore (60) riceve in ingresso un flusso di acqua (Fu) proveniente dal serbatoio di accumulo (12) attraverso detta tubazione di uscita (27), detto flusso d’acqua (F1f) scaldandosi per scambio termico con i gas di combustione generati all’interno di detta camera di combustione (62) ed essendo reimmesso, a temperatura maggiore (Flc), nella parte alta di detto serbatoio di accumulo (12), attraverso detta tubazione di ingresso (28).
  12. 12. Dispositivo (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 9 a 11, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre, mezzi sensori di temperatura (24), atti a misurare la temperatura dell’acqua in corrispondenza degli strati alti in detto serbatoio di accumulo (12) e ad innescare il trasferimento di un flusso d’acqua (F2c) da detto serbatoio di accumulo (12) a detto generatore di calore (60) operante in modalità passiva attraverso detta tubazione di uscita (27), qualora detta temperatura superi un valore di soglia di sicurezza prefissato.
  13. 13. Dispositivo (10) secondo la rivendicazione 12, caratterizzato dai fatto che in detto generatore di calore (60) detto flusso di acqua (F2c) proveniente dal serbatoio di accumulo (12) attraverso detta tubazione di uscita (27) si raffredda per scambio termico con le pareti del generatore di calore (60) e viene reimmesso, a temperatura minore (F2f), nella parte alta di detto serbatoio di accumulo (12), attraverso detta tubazione di ingresso (28).
ITMI2010A000171A 2010-02-04 2010-02-04 Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria IT1398061B1 (it)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI2010A000171A IT1398061B1 (it) 2010-02-04 2010-02-04 Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria
EP11152344A EP2354680A1 (en) 2010-02-04 2011-01-27 Stratifying accumulator device for water, particularly heating water

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ITMI2010A000171A IT1398061B1 (it) 2010-02-04 2010-02-04 Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ITMI20100171A1 true ITMI20100171A1 (it) 2011-08-05
IT1398061B1 IT1398061B1 (it) 2013-02-07

Family

ID=43063738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ITMI2010A000171A IT1398061B1 (it) 2010-02-04 2010-02-04 Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2354680A1 (it)
IT (1) IT1398061B1 (it)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011050731A1 (de) * 2011-05-30 2012-12-06 Kermi Gmbh Wärmespeicher
DE102013108998B4 (de) * 2013-08-20 2021-07-08 GWK-Kuhlmann Gesellschaft für Wärme, Kälte- und Klimatechnik mit beschränkter Haftung Temperier- und Wärmerückgewinnungssystem für wenigstens eine mit einem Fluid temperierbare Maschine und Verfahren zum Betreiben eines Temperier- und Wärmerückgewinnungssystem
FR3018597B1 (fr) * 2014-03-13 2019-03-22 Pldf Systeme de chauffage a tube immerge compact a deux sources de chaleur
IT201800002920A1 (it) * 2018-02-21 2019-08-21 Quality Life Environmental Tech S A Impianto di produzione di calore comprensivo di un accumulatore di calore
GB2582596B (en) * 2019-03-27 2022-02-23 Mixergy Ltd A water heating system
DE102021101633A1 (de) * 2021-01-26 2022-07-28 Az Vermögensverwaltung Gmbh & Co. Kg Behälter für einen Wärmespeicher und Wärmespeicher
IT202100019859A1 (it) * 2021-07-26 2023-01-26 Cordivari S R L Sistema di scambio termico per il riscaldamento o il raffreddamento e la stratificazione termica di un fluido e relativo metodo per la stratificazione termica di un fluido.

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246961A (en) * 1976-04-12 1981-01-27 Commissariat A L'energie Atomique Plate heat exchanger
EP0154791A1 (de) * 1984-02-09 1985-09-18 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Mit Wasser gefüllter Wärmespeicher für eine Raumheizungsanlage
JPS62233689A (ja) * 1986-04-02 1987-10-14 Kajima Corp 蓄熱槽
EP0518369A1 (de) * 1991-06-13 1992-12-16 Thermo-Solar Energietechnik GmbH Schichtspeicher
EP0924471A2 (de) * 1997-12-15 1999-06-23 Arnold Teufel Wärmespeicher
EP1172616A2 (de) * 2000-07-10 2002-01-16 Vaillant GmbH Verfahren zum Betrieb eines Schichtenspeichers
DE10316363A1 (de) * 2003-04-10 2004-10-28 Walter Feilhauer Druckloser Wärmespeicher
FR2866699A1 (fr) * 2004-02-23 2005-08-26 Barriquand Echangeurs Echangeur thermique a plaques nervurees soudees
DE102007009199A1 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Kioto Clear Energy Ag Wasserspeicher
WO2009141379A1 (fr) * 2008-05-22 2009-11-26 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a plaques, notamment pour vehicules automobiles

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4246961A (en) * 1976-04-12 1981-01-27 Commissariat A L'energie Atomique Plate heat exchanger
EP0154791A1 (de) * 1984-02-09 1985-09-18 GebràœDer Sulzer Aktiengesellschaft Mit Wasser gefüllter Wärmespeicher für eine Raumheizungsanlage
JPS62233689A (ja) * 1986-04-02 1987-10-14 Kajima Corp 蓄熱槽
EP0518369A1 (de) * 1991-06-13 1992-12-16 Thermo-Solar Energietechnik GmbH Schichtspeicher
EP0924471A2 (de) * 1997-12-15 1999-06-23 Arnold Teufel Wärmespeicher
EP1172616A2 (de) * 2000-07-10 2002-01-16 Vaillant GmbH Verfahren zum Betrieb eines Schichtenspeichers
DE10316363A1 (de) * 2003-04-10 2004-10-28 Walter Feilhauer Druckloser Wärmespeicher
FR2866699A1 (fr) * 2004-02-23 2005-08-26 Barriquand Echangeurs Echangeur thermique a plaques nervurees soudees
DE102007009199A1 (de) * 2007-02-26 2008-09-04 Kioto Clear Energy Ag Wasserspeicher
WO2009141379A1 (fr) * 2008-05-22 2009-11-26 Valeo Systemes Thermiques Echangeur de chaleur a plaques, notamment pour vehicules automobiles

Also Published As

Publication number Publication date
IT1398061B1 (it) 2013-02-07
EP2354680A1 (en) 2011-08-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ITMI20100171A1 (it) Dispositivo accumulatore a stratificazione di acqua, particolarmente acqua primaria
CA2785301C (en) Accumulator tank with partition walls
KR100751485B1 (ko) 전기보일러
KR20100106165A (ko) 태양열을 이용한 난방장치
JP7251840B2 (ja) 蓄冷蓄熱式のルーム空調装置
CN206004612U (zh) 一种具有干燥功能的光伏电池散热装置
CN104780746A (zh) 一种水冷机柜及含该机柜的地下水冷系统
KR20130054525A (ko) 전기온풍기
CN110030857B (zh) 一种药物熏洗治疗功能的蒸汽发生器
CN109539838B (zh) 一种根据温度实现自主蓄热的智能控制药液蓄热器
CN202133111U (zh) 闭式热风循环高温固体蓄热电热水机组
KR20120006838A (ko) 태양열을 이용한 개방형 난방 및 온수공급 장치
KR101406589B1 (ko) 복수개의 축열조를 구비한 태양열 축열 시스템
EP3118536A1 (en) Fan heater for heating using waste heat of exhaust gas
CN104654569B (zh) 一体式多态节能热水器
ITMI20130157A1 (it) Impianto termico integrato multisorgente
CN109539840B (zh) 一种智能控制环路热管药液加热蓄热器
KR101151016B1 (ko) 축열매체유를 이용한 온풍발생장치
CN103388906A (zh) 高温固体蓄热增效换热系统
CN205980269U (zh) 冷热两用型节能开水器
US8967135B2 (en) Solar heater system for domestics waters
DK2530418T3 (da) Varmeakkumulator
US3567905A (en) Hot water space heater
CN210921813U (zh) 即热式水暖暖风机
CN202598843U (zh) 高温固体蓄热增效换热系统