ITMI20100204A1 - DOMESTIC HEATING SYSTEM WITH HEAT SOURCE MADE UP OF A CLOSED FIREPLACE POWERED BY WOOD AND / OR BIOMASS AND A HEAT APPLICATION RECOVERY SYSTEM. - Google Patents
DOMESTIC HEATING SYSTEM WITH HEAT SOURCE MADE UP OF A CLOSED FIREPLACE POWERED BY WOOD AND / OR BIOMASS AND A HEAT APPLICATION RECOVERY SYSTEM. Download PDFInfo
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
SISTEMA DI RISCALDAMENTO DOMESTICO CON SORGENTE DI CALORE COSTITUITA DA FOCOLARE CHIUSO ALIMENTATO DA LEGNA E/O BIOMASSE E SISTEMA DI RECUPERO CALORE DAI FUMI AD ESSO APPLICABILE DOMESTIC HEATING SYSTEM WITH HEAT SOURCE CONSTITUTING A CLOSED FIREPLACE POWERED BY WOOD AND / OR BIOMASS AND SYSTEM FOR HEAT RECOVERY FROM FUMES APPLICABLE TO IT
La presente invenzione concerne un sistema di riscaldamento domestico con sorgente di calore costituita da focolare chiuso alimentato da legna e/o biomasse, quali pellet, cippato, mais, scarti agricoli, etc. I sistemi di riscaldamento domestico con sorgente di calore costituita da focolare chiuso alimentato da legna e/o biomasse (sorgente qui di seguito chiamata anche per semplicità "termocamino") prevedono usualmente un focolare in cui il calore viene generato per combustione del combustibile solido, la combustione viene regolata regolando la quantità d'aria immessa nel focolare chiuso, e il calore viene immesso nell'ambiente tramite scambiatori di calore posti a ridosso delle pareti del focolare e eventualmente anche della canna fumaria. The present invention relates to a domestic heating system with a heat source consisting of a closed hearth fed by wood and / or biomass, such as pellets, wood chips, corn, agricultural waste, etc. Domestic heating systems with a heat source consisting of a closed hearth fueled by wood and / or biomass (source hereinafter also referred to as a "fireplace stove" for simplicity) usually have a hearth in which the heat is generated by combustion of the solid fuel, the combustion is regulated by regulating the quantity of air introduced into the closed hearth, and the heat is introduced into the environment through heat exchangers placed close to the walls of the hearth and possibly also the flue.
Nei sistemi più evoluti la combustione viene regolata tramite l'immissione di aria comburente sia primaria, cioà ̈ immessa direttamente nella parte inferiore del focolare, sia secondaria ossia immessa nella parte superiore del focolare al fine di realizzare una postcombustione nel cielo del focolare e ridurre così al massimo i gas incombusti in uscita dal camino. Inoltre, per la combustione di biomasse di piccola pezzatura può essere previsto un automatismo che permette di alimentare automaticamente, tramite coclea, il combustibile, regolandone la quantità e quindi la potenza erogata, oltre che consentire anche l'accensione automatica tramite sistemi piezoelettrici o a candelette. In the most advanced systems, combustion is regulated by introducing both primary combustion air, i.e. introduced directly into the lower part of the firebox, and secondary, i.e. introduced into the upper part of the firebox in order to create post-combustion in the top of the firebox and thus reduce ¬ at most the unburnt gases coming out of the chimney. In addition, for the combustion of small-sized biomasses, an automatism can be provided that allows the fuel to be automatically fed, by means of an auger, by adjusting the quantity and therefore the power supplied, as well as allowing automatic ignition by means of piezoelectric systems or glow plugs.
Per quanto concerne gli svantaggi e inconvenienti dei termocamini della tecnica nota si osserva quanto segue: As regards the disadvantages and drawbacks of the thermo-fireplaces of the known art, the following is observed:
- Nei termocamini alimentati a legna non à ̈ prevista la possibilità di un caricamento e accensione automatici della legna; - In wood-fired fireplaces there is no possibility of automatic loading and lighting of the wood;
- La generazione del calore avviene unicamente per combustione; - The heat is generated solely by combustion;
non à ̈ prevista la possibilità di generazione del calore per piroscissione (pirolisi) di materiale biomassa; the possibility of generating heat by cracking (pyrolysis) of biomass material is not envisaged;
- La quantità di aria comburente, sia essa primaria o secondaria, che si immette nel focolare risulta dipendere unicamente dalla depressione che c'à ̈ fra l'interno del focolare e l' esterno, e ciò anche al momento dell'accensione e del riavvio della fiamma; - The quantity of combustion air, whether primary or secondary, that enters the firebox depends solely on the depression that exists between the inside of the firebox and the outside, and this also at the time of ignition and restart of the flame;
- Il recupero del calore dai fumi di scarico avviene anche nella prima fase di funzionamento della stufa, con conseguente raffreddamento dei fumi, diminuito tiraggio della canna fumaria e aumento dei depositi fuligginosi sulle pareti dei condotti di scarico; - Nessun sistema noto permette di diffondere il calore recuperato dalla canna fumaria, tramite elettroventilatori, anche negli ambienti adiacenti; - The recovery of heat from the exhaust fumes also occurs in the first phase of the stove operation, with consequent cooling of the fumes, reduced draft in the flue and an increase in sooty deposits on the walls of the exhaust ducts; - No known system allows to diffuse the heat recovered from the flue, by means of electric fans, even in the adjacent rooms;
- Nessuno dei sistemi noti permette (manualmente o in automatico) di diminuire se non azzerare lo scambio di calore nella fase di accensione della stufa, in cui il tiraggio , come spiegato precedentemente à ̈ ridotto al minimo; - None of the known systems allows (manually or automatically) to decrease if not reset the heat exchange in the stove ignition phase, in which the draft, as explained above, is reduced to a minimum;
- In nessuno dei sistemi noti di recupero del calore à ̈ previsto un controllo elettronico capace di gestire il dispositivo in tutte le fasi di funzionamento della stufa e di ottimizzarne il funzionamento portando il rendimento del sistema oltre l’80 %; - In none of the known heat recovery systems is there an electronic control capable of managing the device in all phases of stove operation and optimizing its operation by bringing the efficiency of the system over 80%;
- Nessuno dei sistemi descritti integra al suo interno un umidificatore dell’aria che aumenti il comfort abitativo; - None of the systems described has an internal air humidifier that increases living comfort;
- Nei termocamini con abbattimento delle polveri sottili l' unico fattore di retroazione à ̈ la temperatura dei fumi; inoltre risulta incerta la facilità di pulizia della polvere accumulata; - In closed fireplaces with reduction of fine dust the only feedback factor is the temperature of the fumes; furthermore, the ease of cleaning the accumulated dust is uncertain;
- Il vetro ceramico posto a chiusura del focolare può rappresentare un pericolo a motivo della sua superficie rovente; inoltre esso tende a sporcarsi velocemente; - The ceramic glass placed to close the hearth can represent a danger due to its hot surface; moreover it tends to get dirty quickly;
- Nei termocamini noti non à ̈ implementato alcun sistema di ionizzazione dell’aria destinata al riscaldamento dei locali. - In known thermo-fireplaces, no air ionization system is implemented for heating the rooms.
In considerazione dei precitati svantaggi e inconvenienti dei termocamini della tecnica nota la presente invenzione si propone la realizzazione di un sistema di riscaldamento con termocamino atto a conseguire almeno uno dei seguenti vantaggi: In consideration of the aforementioned disadvantages and drawbacks of the thermo-fireplaces of the known art, the present invention proposes the realization of a heating system with thermo-fireplace able to achieve at least one of the following advantages:
- Implementare un sistema di riscaldamento veramente ecologico; - Poter scegliere fra combustione e pirolisi, scelta quest’ultima comportante una drastica riduzione delle emissioni di CO2; - Implement a truly ecological heating system; - Being able to choose between combustion and pyrolysis, the latter choice involving a drastic reduction in CO2 emissions;
- Ottenere sempre una combustione ottimale grazie alla combustione e postcombustione forzata, con conseguenti altissimi rendimenti, con possibilità di ravvivamento della fiamma in qualsiasi momento in cui le condizioni fisiche della camera di combustione lo richiedano, e con possibilità di realizzare il caricamento automatico della legna e la carica continua, con la certezza che il fuoco non si spenga mai; - Always obtain optimal combustion thanks to forced combustion and post-combustion, with consequent very high yields, with the possibility of reviving the flame at any time when the physical conditions of the combustion chamber require it, and with the possibility of automatic loading of the wood and the charge continues, with the certainty that the fire will never go out;
- Realizzare un sistema onnivoro, grazie allo spettro di tipologie di combustibile molto più ampio che il processo di pirolisi consente rispetto al processo di combustione; - Create an omnivorous system, thanks to the much wider spectrum of types of fuel that the pyrolysis process allows compared to the combustion process;
- Ottenere biochar in quantità e di qualità ; - Obtain biochar in quantity and quality;
- Aumentare il comfort abitativo e la facilità d’uso grazie a un elevato grado di automazione; - Increase living comfort and ease of use thanks to a high degree of automation;
- Risolvere il problema delle superfici roventi, pericolose per bambini e animali - Solve the problem of hot surfaces, dangerous for children and animals
- Realizzare l' accensione a distanza senza necessariamente preparare prima il focolare; - Carry out remote ignition without necessarily preparing the firebox first;
- Sfruttare il calore dalla canna fumaria gestendo la valvola aria del recuperatore di calore in modo da rendere il tiraggio ottimale in ogni condizione; distribuire l’aria di scambio termico tramite canalizzazioni in altri locali dell'abitazione. - Take advantage of the heat from the flue by managing the air valve of the heat recovery unit in order to make the draft optimal in all conditions; distribute the heat exchange air through ducts in other rooms of the house.
- Gestire il filtro elettrostatico dell'abbattimento delle polveri anche in funzione delle condizioni della camera di combustione, aumentandone l’efficacia in quelle condizioni in cui la quantità di fumi à ̈ più elevata ( in particolare alla prima accensione del camino). - Manage the electrostatic filter for dust suppression also according to the conditions of the combustion chamber, increasing its effectiveness in those conditions in which the quantity of fumes is higher (in particular at the first ignition of the chimney).
Il sistema di riscaldamento domestico secondo la presente invenzione, nelle sue idee di soluzioni più generali, risulta a tale scopo caratterizzato come alle successive rivendicazioni 1 e 6. The domestic heating system according to the present invention, in its ideas of more general solutions, is characterized for this purpose as in the following claims 1 and 6.
Le caratteristiche dell’invenzione risulteranno comunque più evidenti dalla descrizione che segue relativa ad esempi di realizzazione di carattere non limitativo le cui figure rappresentato schematicamente: Fig.1: vista, parzialmente in sezione, di sistema di riscaldamento con termocamino secondo l’invenzione; The characteristics of the invention will in any case be more evident from the following description relating to examples of non-limiting embodiments whose figures are schematically represented: Fig. 1: partially sectioned view of a heating system with fireplace stove according to the invention ;
Fig.2: vista della parte inferiore del focolare 1 di Fig.1, diversamente equipaggiato rispetto al focolare di Fig.1 al fine di consentire la generazione di calore per piroscissione di biomasse; Fig.2: view of the lower part of the furnace 1 of Fig.1, equipped differently than the furnace of Fig.1 in order to allow the generation of heat by cracking biomass;
Fig.3: sistema di Fig.1 in cui sono evidenziate la vista frontale del termocamino e la canalizzazione dell’aria di raffreddamento dei vetri dello sportello; Fig.3: system of Fig.1 showing the front view of the fireplace stove and the ducting of the cooling air of the door glass;
Fig.4: vista del focolare di Fig.1 sezionato secondo un piano perpendicolare alla superficie dei vetri dello sportello di chiusura del focolare; Fig.4: view of the hearth of Fig.1 sectioned along a plane perpendicular to the surface of the glass of the closing door of the hearth;
Fig.5: vista del focolare di Fig.1 sezionato secondo un piano parallelo alla superficie dei vetri dello sportello di chiusura del focolare, evidenziante un perfezionamento del sistema di pulizia del vetro, e un sistema di ionizzazione dell’aria destinata ad essere successivamente introdotta negli ambienti da scaldare; Fig.6: vista di esempio di realizzazione dello scambiatore di calore di Fig.1 con l’aria in uscita canalizzata per il riscaldamento di ambienti adiacenti al locale di installazione del termocamino. La figura 1 rappresenta, con vista parzialmente in sezione, un esempio di realizzazione di un sistema di riscaldamento con termocamino secondo l’invenzione. Fig. 5: view of the hearth in Fig. 1 sectioned along a plane parallel to the surface of the glass of the closing door of the hearth, showing an improvement of the glass cleaning system, and an air ionization system destined to be subsequently introduced in the rooms to be heated; Fig.6: example view of the construction of the heat exchanger of Fig.1 with ducted outlet air for heating the rooms adjacent to the installation room of the fireplace stove. Figure 1 represents, with a partially sectional view, an example of realization of a heating system with thermo-fireplace according to the invention.
La camera di combustione del termocamino à ̈ costituita da un focolare (1) ove avviene il processo di combustione con la conseguente generazione di calore. The combustion chamber of the fireplace stove consists of a hearth (1) where the combustion process takes place with the consequent generation of heat.
A lato del focolare à ̈ presente un sistema meccanico (2), il cui azionamento può essere di natura manuale, elettromeccanica oppure pneumatica, che provvede all’inserimento del combustibile solido di maggiori dimensioni (cioppi di legna) all’interno del focolare. On the side of the firebox there is a mechanical system (2), whose operation can be manual, electromechanical or pneumatic, which provides for the insertion of the larger solid fuel (logs of wood) inside the firebox .
Dal lato opposto del focolare à ̈ invece presente un sistema di caricamento automatico (3) per il combustibile solido granulare utilizzante coclee o altro sistema. L’alimentazione in questo caso può avvenire da sotto il focolare, cioà ̈ dal basso, oppure dall’alto. On the opposite side of the hearth there is instead an automatic loading system (3) for the granular solid fuel using augers or other system. In this case, the power supply can take place from under the hearth, that is from below, or from above.
Nel focolare, nella parte bassa, alla base della fiamma, à ̈ inserito un diffusore (6) dell'aria comburente primaria, mentre nella parte alta del focolare sulle punte della fiamma à ̈ stato inserito un diffusore (7) con geometria atta a svolgere sia la funzione di frangi-fiamma che di immissione di ossigeno per la combustione secondaria. In the hearth, in the lower part, at the base of the flame, there is a diffuser (6) of the primary combustion air, while in the upper part of the hearth on the tips of the flame a diffuser (7) has been inserted with a geometry suitable for carrying out both the flame-breaker function and the introduction of oxygen for secondary combustion.
Un apposito rivelatore di fiamma (4) e un sensore di temperatura fumi (5) rilevano l'avvenuto avvio del processo di combustione. Entrambi i sensori controllano, tramite una centralina elettronica (11), che quando si usa la combustione forzata la temperatura del focolare non salga troppo a causa dell’effetto forgia. A special flame detector (4) and a flue gas temperature sensor (5) detect that the combustion process has started. Both sensors control, by means of an electronic control unit (11), that when forced combustion is used the temperature of the firebox does not rise too much due to the forge effect.
Entrambi i diffusori sono alimentati da una unità di compressione aria (8) (questa unità rappresentata nel disegno da un compressore potrebbe essere anche realizzata tramite elettroventilatori modificando opportunamente le sezioni dei canali di diffusione) e sono gestiti da due elettrovalvole proporzionali (9-10) che regolano il flusso. Le elettrovalvole proporzionali (9-10) sono gestite dalla centralina elettronica (11) collegata ai sensori (4-5). Both diffusers are powered by an air compression unit (8) (this unit represented in the drawing by a compressor could also be made by means of electric fans by appropriately modifying the sections of the diffusion channels) and are managed by two proportional solenoid valves (9-10) that regulate the flow. The proportional solenoid valves (9-10) are managed by the electronic control unit (11) connected to the sensors (4-5).
Con questi accorgimenti l†̃aria di combustione primaria e quella di combustione secondaria diventano forzate, permettendo di controllare totalmente il processo di combustione. L'aria comburente sia primaria che secondaria può comunque essere presa naturalmente (non forzata) dall'esterno tramite la valvola regolatrice (12) riportando il termocamino a un funzionamento tradizionale. With these precautions, the primary combustion air and the secondary combustion air become forced, allowing you to totally control the combustion process. The combustion air, both primary and secondary, can in any case be taken naturally (not forced) from the outside by means of the regulating valve (12), returning the fireplace stove to traditional operation.
La prima accensione à ̈ effettuata tramite la candeletta di accensione (43) , che consiste in una resistenza elettrica pilotata dalla centralina elettronica (11) che permette di incendiare il combustibile solido granulare (con tecnologia nota , applicabile solo a combustibile di piccola pezzatura e non direttamente alla legna in cioppi). The first ignition is carried out by means of the ignition plug (43), which consists of an electric resistance controlled by the electronic control unit (11) which allows to ignite the granular solid fuel (with known technology, applicable only to small-sized fuel and not directly to the wood in cioppi).
L’alimentazione tramite il combustibile solido granulare prosegue per i primi momenti , al fine di creare un minimo di letto di braci . The feeding through the granular solid fuel continues for the first moments, in order to create a minimum bed of embers.
A questo punto entra in funzione il sistema (2) di alimentazione automatica della legna e il sistema di combustione forzata che garantisce l’ innesco della fiamma anche su cioppi di elevate dimensioni, senza rischiare di soffocare le braci. At this point, the automatic wood feeding system (2) and the forced combustion system come into operation which guarantees the ignition of the flame even on large logs, without the risk of suffocating the embers.
Il processo di combustione forzata viene applicato a ogni caricamento di legna da parte del sistema meccanico (2), non richiedendo più l’utilizzo del combustibile solido granulare. The forced combustion process is applied to each loading of wood by the mechanical system (2), no longer requiring the use of granular solid fuel.
Nella parte alta della camera di combustione à ̈ presente la valvola fumi (13) per il tiraggio, regolata elettronicamente dalla centralina di controllo (11). In the upper part of the combustion chamber there is the smoke valve (13) for the draft, electronically regulated by the control unit (11).
Subito sopra all'uscita fumi vi à ̈ il sistema di recupero calore (14) caratterizzato da uno scambiatore di calore a lamelle (15) e da una valvola di chiusura del flusso d' aria di scambio (16) , che permette di bloccare lo scambio di calore , inibendo il moto convettivo dell'aria. Nella modalità di valvola aria chiusa, lo scambiatore di calore non raffredda i fumi e quindi non compromette il tiraggio, ovviando ai difetti precedentemente descritti con riferimento alla tecnica nota. Immediately above the flue gas outlet there is the heat recovery system (14) characterized by a finned heat exchanger (15) and by a valve for closing the exchange air flow (16), which allows to block the heat exchange, inhibiting the convective motion of the air. In the closed air valve mode, the heat exchanger does not cool the fumes and therefore does not compromise the draft, obviating the defects previously described with reference to the known art.
All’interno del recuperatore di calore vi à ̈ presente un contenitore (17) nel quale à ̈ posta dell’acqua, o una soluzione acquosa con sostanze atte a migliorare l’aria dell’ambiente, che sottoposta al calore irraggiato dalla canna fumaria evapora immettendosi nell’ambiente. Lo scopo à ̈ quello di evitare inconvenienti fisiologici come la gola secca, emicrania, allergie varie etc Inside the heat recovery unit there is a container (17) in which water is placed, or an aqueous solution with substances suitable for improving the ambient air, which subjected to radiated heat from the flue it evaporates and enters the environment. The aim is to avoid physiological problems such as dry throat, migraines, various allergies, etc.
All'interno del recuperatore di calore vi à ̈ un sensore di temperatura aria (18) e un sensore di temperatura fumi (19) che rileva la temperatura dei fumi all'interno della canna fumaria (20), entrambi sono interfacciati alla centralina di controllo (11). Inside the heat recovery unit there is an air temperature sensor (18) and a fumes temperature sensor (19) which detects the temperature of the fumes inside the flue (20), both are interfaced with the control unit (11).
All’ingresso aria (21) del recuperatore di calore vi à ̈ un generatore di ioni (22) che ha il compito di purificare l’aria in ingresso ionizzandola. All’uscita del recuperatore di calore sono previsti elettroventilatori (42) atti a produrre un tiraggio forzato. At the air inlet (21) of the heat recovery unit there is an ion generator (22) which has the task of purifying the incoming air by ionizing it. At the outlet of the heat recovery unit there are electric fans (42) designed to produce a forced draft.
Nel tratto di canna fumaria (20) che attraversa il sistema di recupero calore (15) vi à ̈ montato un filtro elettrostatico ispezionabile. Il filtro à ̈ formato da due superfici (23-24) di potenziale diverso, che creano un campo elettrico ionizzante che agisce sulle particelle sospese nei fumi. Le particelle sotto l’azione del campo ionizzante aderiscono nella zona circostante delle due superfici An inspectable electrostatic filter is installed in the section of the flue (20) that crosses the heat recovery system (15). The filter consists of two surfaces (23-24) of different potential, which create an ionizing electric field that acts on the suspended particles in the fumes. The particles under the action of the ionizing field adhere to the surrounding area of the two surfaces
Le due superfici (23-24) e il generatore di ioni (22) sono alimentati dal generatore di alta tensione (25) a sua volta controllato dalla centralina (11) che gestisce il filtro elettrostatico dell'abbattimento delle polveri anche in funzione delle condizioni della camera di combustione, aumentandone l’efficacia in quelle condizioni in cui la quantità di fumi à ̈ più elevata ( in particolare alla prima accensione del camino). La figura 2 mostra, in scala ingrandita, la parte inferiore del focolare (1) di Fig.1, diversamente equipaggiata rispetto al focolare di Fig.1 al fine di consentire la generazione di calore per piroscissione di biomasse. The two surfaces (23-24) and the ion generator (22) are powered by the high voltage generator (25) in turn controlled by the control unit (11) which manages the electrostatic filter for dust suppression also depending on the conditions of the combustion chamber, increasing its effectiveness in those conditions in which the quantity of fumes is higher (in particular at the first ignition of the chimney). Figure 2 shows, on an enlarged scale, the lower part of the furnace (1) of Fig.1, differently equipped with respect to the furnace of Fig.1 in order to allow the generation of heat by cracking biomass.
Infatti oltre alla tradizionale combustione, à ̈ possibile con ’inserimento dell’accessorio (26) di creare un semplice pirolizzatore, costituito, con tecnica nota, da un contenitore chiuso caricato con biomasse che viene inizialmente riscaldato con produzione di gas (syngas) e che dopo l'apporto di calore iniziale si autosostiene ( grazie alla combustione del gas prodotto) portando alla formazione di quantità soltanto minime anidride carbonica . In fact, in addition to the traditional combustion, it is possible with â € ™ insertion of the accessory (26) to create a simple pyrolyser, consisting, with the known technique, of a closed container loaded with biomass which is initially heated with the production of gas (syngas ) and that after the initial heat input it sustains itself (thanks to the combustion of the gas produced) leading to the formation of only minimal quantities of carbon dioxide.
Il sistema utilizza una o più coclee (27) che permettono di estrarre il biochar (28) prodotto, stoccandolo nel contenitore (29), e di inserire nuovo combustibile. Tramite la candeletta di accensione (46) (a resistenza elettrica) pilotata dalla centralina elettronica (11) à ̈ possibile accendere automaticamente il combustibile solido granulare. The system uses one or more augers (27) which allow to extract the biochar (28) produced, storing it in the container (29), and to insert new fuel. By means of the ignition plug (46) (with electric resistance) piloted by the electronic control unit (11) it is possible to automatically ignite the granular solid fuel.
Gli stessi circuiti di gestione dell’aria e i diffusori (6-7) utilizzati per la normale combustione, vengono usati per la combustione del gas prodotto dal processo di pirolisi. The same air management circuits and diffusers (6-7) used for normal combustion are used for the combustion of the gas produced by the pyrolysis process.
Il processo di piroscissione viene quindi regolato usando lo stesso sistema di aria forzata usato per la combustione primaria e secondaria, sotto il controllo dalla centralina elettronica (11). The cracking process is then regulated using the same forced air system used for primary and secondary combustion, under the control of the electronic control unit (11).
La figura 3 riproduce il sistema di figura 1 con evidenziate la vista frontale del termocamino e la canalizzazione dell’aria di raffreddamento dei vetri dello sportello, mentre la figura 4 rappresenta la vista del focolare di Fig.1 sezionato secondo un piano perpendicolare alla superficie dei vetri dello sportello di chiusura del focolare. Figure 3 reproduces the system of Figure 1 with highlighted the front view of the fireplace stove and the ducting of the cooling air of the door glass, while Figure 4 represents the view of the firebox in Figure 1 sectioned along a plane perpendicular to the surface of the glass of the closing door of the hearth.
Lo sportello (30) da cui à ̈ visibile la camera di combustione, à ̈ realizzato da due vetri ceramici (31) e (32) in mezzo ai quali si à ̈ interposta una lama d’ aria forzata che permette di limitare la trasmissione del calore dal focolare verso l’esterno. L’aria proveniente dal compressore (8) viene gestita dall’elettrovalvola (33), gestita dalla centralina elettronica (11) e passa nel condotto (34) per poi essere rilasciata dal diffusore (35) alla base dello sportello. L’aria che transita nell’intercapedine dei due vetri viene reintrodotta nell’ambiente per mezzo delle fessure (36). The door (30) from which the combustion chamber is visible, is made of two ceramic glasses (31) and (32) in the middle of which a forced air blade is interposed which allows to limit the transmission of the heat from the hearth to the outside. The air coming from the compressor (8) is managed by the solenoid valve (33), managed by the electronic control unit (11) and passes into the duct (34) before being released by the diffuser (35) at the base of the door. The air that passes through the cavity of the two glasses is reintroduced into the environment by means of the slits (36).
L’aria rilasciata dal diffusore (35) può anche provenire o da un sistema di ventilazione dedicato, o dalla parzializzazione dell’aria di scambio termico, nel caso di un camino ad aria. The air released by the diffuser (35) can also come either from a dedicated ventilation system, or from the partialization of the heat exchange air, in the case of an air fireplace.
Il calore dello sportello (30) viene asportato regolarmente dal flusso d’aria, assicurando una superficie esterna non più pericolosa come con il sistema tradizionale. Il calore verrà rimesso nell’ ambiente dalle apposite feritoie nella parte alta dello sportello, oppure canalizzato e diffuso in altri punti più convenienti. Quando il sistema di ventilazione viene escluso il camino ritorna al funzionamento tradizionale irraggiando calore dallo sportello. The heat from the door (30) is regularly removed by the air flow, ensuring an external surface that is no longer dangerous as with the traditional system. The heat will be returned to the environment through the special slits in the upper part of the door, or channeled and diffused to other more convenient points. When the ventilation system is excluded, the chimney returns to traditional operation by radiating heat from the door.
In maniera analoga à ̈ realizzato il flusso d’aria per la pulizia del vetro interno; in questo caso la lama d’aria viene immessa dal diffusore (37) all’interno del focolare lungo la superficie del vetro stesso. L’aria deriva dalla parzializzazione dell’aria di scambio termico, nel caso di un camino ad aria, oppure da un sistema di ventilazione dedicato. La figura 5 rappresenta una vista del focolare di Fig.1, sezionato secondo un piano parallelo alla superficie dei vetri dello sportello di chiusura del focolare, ed evidenzia un perfezionamento del sistema di pulizia del vetro. Infatti per ottenere un ulteriore miglioramento della pulizia del vetro, l’aria, prima di essere immessa, nel focolare viene ionizzata mediante il filtro purificatore ionizzante (38) posto all’ingresso dell’aria (39), a valle di un elettroventilatore (T). The air flow for cleaning the internal glass is created in a similar way; in this case the air blade is introduced by the diffuser (37) inside the hearth along the surface of the glass itself. The air comes from the partialization of the heat exchange air, in the case of an air chimney, or from a dedicated ventilation system. Figure 5 represents a view of the hearth of Fig.1, sectioned along a plane parallel to the surface of the glasses of the closing door of the hearth, and shows an improvement of the glass cleaning system. In fact, to obtain a further improvement in the cleaning of the glass, the air, before being introduced, is ionized by means of the ionizing purifying filter (38) placed at the air inlet (39), downstream of a electric fan (T).
L’aria che passa attraverso l’entrata (39) transiterà nello scambiatore di calore (40). Durante il suo passaggio le pareti del focolare cederanno calore all’aria in modo da riscaldarla. The air passing through the inlet (39) will pass through the heat exchanger (40). During its passage, the walls of the hearth will release heat to the air in order to heat it.
Lo scambiatore di calore (40) può essere utilizzato anche per riscaldare un fluido diverso dall’aria. In questo caso il focolare e lo scambiatore di calore (40) non possono scambiarsi fluidi. The heat exchanger (40) can also be used to heat a fluid other than air. In this case the firebox and the heat exchanger (40) cannot exchange fluids.
L’aria ionizzata immessa nel focolare respinge le particelle di fuliggine, che tenderanno ad aderire al corpo metallico della camera di combustione anziché alla superficie del vetro. Il filtro ionizzante (38) viene alimentato dal generatore di alta tensione (25). The ionized air introduced into the firebox repels the soot particles, which will tend to adhere to the metal body of the combustion chamber rather than to the glass surface. The ionizing filter (38) is powered by the high voltage generator (25).
La fase di eliminazione delle particelle trattenute, effettuabile a ogni pulizia del camino, consisterà semplicemente nell'invertire il campo elettrico rispetto al potenziale neutro della canna fumaria (20), in modo da staccare le chips di particelle che si sono create e provvedere contemporaneamente alla loro rimozione con apposito apparecchio aspirante (41) posto nel punto di imbocco del focolare alla canna fumaria, tramite l’accessorio (45), opportunamente studiato per agevolare questa funzione. The elimination phase of the retained particles, which can be carried out at each cleaning of the chimney, will simply consist in inverting the electric field with respect to the neutral potential of the flue (20), in order to detach the particles of particles that have been created and provide at the same time to the their removal with a special suction device (41) placed at the entrance point of the hearth to the flue, using the accessory (45), suitably designed to facilitate this function.
La figura 6 mostra un esempio di realizzazione dello scambiatore di calore di Fig.1 con l’aria in uscita canalizzata per il riscaldamento di ambienti adiacenti al locale di installazione del termocamino. In essa le parti contrassegnate hanno lo stesso significato delle omologhe parti di Fig.1, salvo le parti (43) e (44) indicanti rispettivamente canalizzazioni di convogliamento dell’aria calda in locali adiacenti, e bocchette di emissione dell’aria calda. Figure 6 shows an example of construction of the heat exchanger of Fig.1 with ducted outlet air for heating the rooms adjacent to the installation room of the fireplace stove. In it, the marked parts have the same meaning as the homologous parts of Fig.1, except for parts (43) and (44) which respectively indicate ducts for conveying hot air to adjacent rooms, and hot air outlets .
Lo scambiatore di calore à ̈ ideato per non creare problemi al tiraggio. Un sistema di valvole (16), poste all’interno dello scambiatore (o sull’ingresso dell’aria fredda o sull’uscita dell’aria calda), permette di fermare il flusso d’aria nello scambiatore al fine di non raffreddare i fumi quando si à ̈ nella fase di accensione della stufa. The heat exchanger is designed not to create draft problems. A system of valves (16), placed inside the exchanger (or on the cold air inlet or on the hot air outlet), allows to stop the flow of air in the exchanger at the in order not to cool the fumes when you are in the ignition phase of the stove.
Una centralina elettronica (11) monitorando la temperatura dei fumi e quella dello scambiatore, gestisce le valvole (16) e modula la velocità e quindi la portata degli elettroventilatori (42) (assiali, tangenziali o centrifughi). An electronic control unit (11) monitors the temperature of the fumes and that of the exchanger, manages the valves (16) and modulates the speed and therefore the flow rate of the electric fans (42) (axial, tangential or centrifugal).
Quando il fuoco viene acceso la centralina elettronica (11) rileva l’aumento della temperatura nello scambiatore di calore, e finché non si raggiunge il valore di soglia impostato le valvole (16) rimangono chiuse . When the fire is lit, the electronic control unit (11) detects the temperature increase in the heat exchanger, and the valves (16) remain closed until the set threshold value is reached.
Quando il sistema raggiunge la temperatura di esercizio, la valvole si aprono e gli elettroventilatori partono con velocità proporzionale alla temperatura dello scambiatore. When the system reaches the operating temperature, the valves open and the electric fans start with a speed proportional to the heat exchanger temperature.
L’aria viene fatta circolare nell’ambiente solo quando avrà le condizioni termiche per poterlo scaldare. The air is circulated in the environment only when it has the thermal conditions to be able to heat it.
Tramite le apposite canalizzazioni (43) e bocchette (44) à ̈ possibile canalizzare l’aria calda negli ambienti adiacenti il locale in cui à ̈ installato il termocamino. Through the special ducts (43) and vents (44) it is possible to duct the hot air in the rooms adjacent to the room where the fireplace stove is installed.
Utilizzando bocchette (44) provviste di sensore di temperatura, elettrovalvola e ventilatore, del tipo descritto nella domanda di brevetto europeo n. EP2063190, à ̈ anche possibile scaldare a lunghe distanze ed eventualmente a ciclo alternato più di due locali , permettendo una consistente uniformità di temperatura fra i diversi ambienti dell’abitazione. Using outlets (44) equipped with temperature sensor, solenoid valve and fan, of the type described in European patent application no. EP2063190, it is also possible to heat more than two rooms over long distances and possibly in alternating cycle, allowing a consistent temperature uniformity between the different rooms of the house.
Dalla descrizione che precede risultano evidenti i seguenti vantaggi conseguibili col sistema di riscaldamento secondo l'invenzione: From the above description the following advantages are evident which can be achieved with the heating system according to the invention:
- È possibile realizzare un sistema di riscaldamento veramente ecologico; - It is possible to create a truly ecological heating system;
- E' possibile scegliere fra combustione e pirolisi , portando il bilancio di CO2 in sottrazione; - It is possible to choose between combustion and pyrolysis, bringing the CO2 balance into subtraction;
- E' possibile ottenere una combustione sempre perfetta e quindi con altissimi rendimenti grazie alla combustione e postcombustione forzata. L’ uso della combustione forzata consente di realizzare per brevi momenti l' effetto “ forgia “ che garantisce il ravvivamento della fiamma sia alla prima accensione che a ogni carica di legna, o in qualsiasi momento in cui le condizioni fisiche della camera di combustione lo richiedano, o a semplice comando dell’ utente. Ciò permette di poter realizzare il caricamento della legna realmente automatico e di usare il combustibile solido granulare solo per l' accensione o l' eventuale sostituzione nel momento in cui la legna viene a mancare. Si ottiene così la certezza che il fuoco non si spenga mai , permettendo la carica continua. - It is possible to obtain always perfect combustion and therefore with very high efficiency thanks to forced combustion and post-combustion. The use of forced combustion allows the â € œforge â € œ effect to be created for short moments, which guarantees the revival of the flame both at the first ignition and at each load of wood, or at any time when the physical conditions of the combustion chamber request it, or by simple command of the user. This makes it possible to carry out the truly automatic loading of the wood and to use the granular solid fuel only for ignition or for replacement when there is no wood. In this way the certainty is obtained that the fire will never go out, allowing the continuous charge.
- Questo sistema risulta veramente onnivoro , perché il processo di pirolisi ha uno spettro di tipologie di combustibile molto più ampio rispetto al processo di combustione. - This system is truly omnivorous, because the pyrolysis process has a much wider spectrum of fuel types than the combustion process.
- E' possibile ottenere dalla pirolisi un biochar in quantità e di qualità , al fine di realizzare una filiera completa , dalla fornitura di combustibile solido granulare fino al ritiro del biochar ottenuto e la sua successiva distribuzione nel settore agricolo; - It is possible to obtain from pyrolysis a biochar in quantity and quality, in order to create a complete supply chain, from the supply of granular solid fuel to the withdrawal of the obtained biochar and its subsequent distribution in the agricultural sector;
- Il comfort abitativo e la facilità d’ uso risultano aumentati grazie all’ elevato grado di automazione; - Living comfort and ease of use are increased thanks to the high degree of automation;
- E' risolto definitivamente il problema delle superfici roventi, pericolose per bambini e animali; - The problem of hot surfaces, dangerous for children and animals, is definitively solved;
- E' possibile realizzare l'accensione a distanza senza necessariamente preparare il focolare prima; - It is possible to carry out remote ignition without necessarily preparing the hearth first;
- E' possibile caricare automaticamente la legna garantendone l’ accensione senza compromettere l' aspetto estetico ed emotivo del camino; - It is possible to load the wood automatically, guaranteeing its ignition without compromising the aesthetic and emotional aspect of the fireplace;
- Viene sfruttato il calore dalla canna fumaria , gestendo la valvola aria del recuperatore di calore che resterà chiusa finchà ̈ la temperatura dei fumi non sarà sufficientemente alta, rendendo il tiraggio ottimale in ogni condizione. Inoltre l' aria di scambio termico può essere forzata tramite elettroventilatori e distribuita tramite canalizzazioni in altri locali dell' abitazione; - The heat from the flue is exploited, managing the air valve of the heat recovery unit which will remain closed until the temperature of the fumes is high enough, making the draft optimal in all conditions. Furthermore, the heat exchange air can be forced through electric fans and distributed through ducts in other rooms of the house;
- Il filtro elettrostatico dell' abbattimento delle polveri viene gestito aumentandone l’ efficacia in quelle condizioni in cui la quantità di fumi à ̈ più elevata e in particolare alla prima accensione del camino. - The electrostatic filter for dust suppression is managed by increasing its effectiveness in those conditions in which the quantity of fumes is higher and in particular at the first ignition of the chimney.
L'invenzione à ̈ stata precedentemente descritta con riferimento a esempi preferiti di realizzazione. Risulta tuttavia evidente che numerose ovvie varianti, omissioni, sostituzioni o aggiunte potranno essere apportate senza peraltro uscire dallo spirito dell'invenzione e dal suo ambito di protezione come definito dalle rivendicazioni che seguono. The invention has been previously described with reference to preferred embodiments. However, it is evident that numerous obvious variations, omissions, replacements or additions can be made without however departing from the spirit of the invention and its scope of protection as defined by the following claims.
Alcune ovvie varianti possono ad esempio essere apportate alla particolare modalità di utilizzazione dello scambiatore di calore illustrata in figura 6. Infatti a seconda dei casi potrebbero essere omessi gli elettroventilatori (42) o le canalizzazioni (41) o entrambi. Some obvious variations can for example be made to the particular method of use of the heat exchanger illustrated in figure 6. In fact, depending on the case, the electric fans (42) or the ducts (41) or both could be omitted.
Altre importanti varianti, estensive della portata di alcune soluzioni tecniche, riguardano la possibilità di utilizzare il filtro di abbattimento delle polveri sottili in uscita dal camino e lo scambiatore di calore delle figure 1 e 6 non unicamente in unione al termocamino precedentemente descritto, ma anche più semplicemente come accessorio in sistemi di riscaldamento già esistenti, adattabile a tutti I tipi di stufa e camini. Other important variants, extending the scope of some technical solutions, concern the possibility of using the filter for reducing fine dust exiting the chimney and the heat exchanger of figures 1 and 6 not only in conjunction with the fireplace stove previously described, but also more simply as an accessory in existing heating systems, adaptable to all types of stoves and fireplaces.
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| EP1918637A1 (en) * | 2006-10-27 | 2008-05-07 | Karl Stefan Riener | Regulation of a biomass furnace |
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2010
- 2010-02-11 IT ITMI2010A000204A patent/IT1397922B1/en active
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