ITMI20100453A1

ITMI20100453A1 - Canna fumaria.

Info

Publication number: ITMI20100453A1
Application number: IT000453A
Authority: IT
Inventors: Damiano Crescini; Emanuele Vigano'
Original assignee: Poliedra S R L
Priority date: 2010-03-19
Filing date: 2010-03-19
Publication date: 2011-09-20
Also published as: EP2366950A1

Description

DESCRIZIONE

dell'invenzione industriale avente per titolo:

“Canna fumaria”

La pr esente invenzione concerne una canna fumaria.

E’ noto istallare delle canne fumarie per la dispersione dei fumi di combustione alEestemo. Dette canne fumarie sono utilizzate per evacuare verso l’ambiente esterno sia fumi di combustione di caldaie o camini utilizzate per il riscaldamento domestico, sia per evacuare verso l’ambiente esterno fumi di combustione provenienti da forni industriali per il riscaldamento, la cottura o la fusione di materiali.

In vista dello stato della tecnica, scopo della presente invenzione è quello di fornire una canna fumaria che sia diversa da quelle note.

In accordo alla presente invenzione, detto scopo viene raggiunto mediante una canna fumaria comprendente almeno un condotto per l’evacuazione dei fumi di combustione verso l’ambiente esterno, detto condotto comprendendo almeno una parete a contatto con i fumi di combustione, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un generatore termoelettrico alimentato dalla differenza di temperatura fra detta almeno una parete e l’ambiente esterno, detta canna fumaria comprendendo mezzi alimentati elettricamente da detto almeno un generatore termoelettrico.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione pratica, illustrate a titolo di esempi non limitativi negli uniti disegni, nei quali:

la figura 1 mostra in prospettiva una canna fumaria in accordo ad una prima forma di realizzazione della presente invenzione;

la figur a 2 mostra in prospettiva la parte interna della canna fumar ia di figur a 1 ; la figura 3 mostr a una parte della canna fumaria in figura 1 ;

la figura 4 è una vista frontale della canna fumaria in figur a 1 ;

la figura 5 è una vista secondo la linea V-V della canna fumaria in figura 4; la figura 6 è una vista secondo la linea VI- VI della canna fumaria in figura 4; la figura 7 è una vista secondo la linea VII- VII della canna fumaria in figura 4; la figura 8 è uno schema a blocchi della canna fumaria in figura 1 ;

la figura 9 mostra in sezione verticale una canna fumaria in accordo ad una seconda forma di realizzazione della presente invenzione;

la figura 10 mostra in sezione verticale una canna fumaria in accordo ad una terza forma di realizzazione della presente invenzione;

Con riferimento alle figure 1-8 è mostrata una canna fumaria 1 in accordo ad una prima forma di realizzazione della presente invenzione. La canna fumaria 1 comprende un condotto per l’evacuazione dei fumi di combustione verso l’ambiente esterno con almeno una parete 2, preferibilmente una parete cilindrica; detta parete 2 è a contatto con i fumi di combustione. La canna fumaria 1 comprende almeno un generatore termoelettrico 3 alimentato dalla differenza di temperatura fra detta almeno una parete 2 e l’ambiente esterno. La canna fumaria comprende mezzi 4 alimentati elettricamente dal generatore termoelettrico 3. La parete 2 può essere fatta con materiale plastico o con un materiale metallico, ad esempio acciaio.

Preferibilmente la canna fumaria 1 è del tipo a doppia parete e comprende oltre la parete 2 un’altra parete metallica 20 assiale alla parete 2 ed esterna ad essa; lo spazio fra le pareti 2 e 20 è riempito da un materiale isolante, ad esempio aria o lana minerale.

Il generatore termoelettrico 3 converte l’energia termica dei fumi di combustione in energie elettrica; preferibilmente detto generatore termoelettrico 3 è una cella Peltier alimentata dalla differenza di temperatura tra la parete 2 a contatto con i fumi di combustione e la parete metallica 20 a contatto con l’ambiente esterno ed isolata dalla parete metallica 2 dal materiale isolante.

I mezzi 4 alimentati dal generatore termoelettrico 3 comprendono sistemi di monitoraggio ed allerta; i mezzi 4 sono preferibilmente ancorati ad un anello 7 che si estende in modo trasversale alla parete cilindrica 2. In particolare i mezzi 4 comprendono almeno un sensore 41-43 per la rilevazione di un parametro dei fumi di combustione, cioè un sensore di temperatura 41 atto a rilevare la temperatura dei fumi in uscita dalla canna fumaria 1, un sensore di umidità 42 per rilevare l’umidità dei fumi in uscita dalla canna fumaria 1 e preferibilmente un sensore 43 atto a rilevare la presenza di sostanze nocive nei fumi, ad esempio monossido di carbonio

Un dispositivo di monitoraggio 44 è collegato ai sensori 41-43 per monitorare il funzionamento ottimale del sistema di riscaldamento o simile a cui la canna fumaria 1 è collegata; il dispositivo 44 è atto ad acquisire i dati rilevati dai sensori 41-43 ed a confrontarli con dati immagazzinati per monitorare il funzionamento ottimale della canna fumaria 1.

La canna fumaria comprende uno o più dispositivi di allerta visivi (ad esempio LED) o acustici 47 attivati dallo stesso dispositivo 44, tramite un’unità 50, in caso di funzionamento non ottimale dell’ apparato a cui la canna fumaria 1 è collegata, cioè quando il parametro rilevato dal sensore supera una soglia prestabilita. Possono essere previsti, ad esempio, alcuni dispositivi di allarme 47 che vengono attivati rispettivamente quando la temperatura dei fumi evacuati attraverso la canna fumaria 1 supera una temperatura prestabilita Tp, quando l’umidità dei fumi supera una umidità prestabilita Up e quando la concentrazione delle sostanze nocive nei fumi evacuati attraverso la canna fumaria 1 supera una concentrazione prestabilita Cp

Può essere previsto un dispositivo o interfaccia 45 per l’invio dei rilevamenti dei sensori 41-43 ad un’unità centrale di gestione del sistema di riscaldamento, detti rilevamenti possono essere inviati via cavo o mediante connessione wireless (ad esempio GSM) ,

Può essere previsto un accumulatore di carica 46 per immagazzinare l’energia elettrica in eccesso fornita dal generatore termoelettrico 3.

La canna fumaria comprende anche un’unità 50 per la gestione dell’energia elettrica in uscita dal generatore termoelettrico 3, Detta unità definisce i tempi per l’attivazione dei sensori 41-43 in periodi di tempo prestabilito, per l’attivazione del dispositivo 44 per l’acquisizione dei dati rilevati dai sensori, per l’attivazione dei dispositivi di allarme 47 se necessario e per l’attivazione dell’interfaccia 45 in modo da inviare all’unità centrale di gestione del sistema di riscaldamento i dati rilevati dai sensori, l’unità di gestione 50 prevede anche la gestione dell’accumulazione dell’energia elettrica non utilizzata nell’accumulatore 46.

L’unità 50 comprende preferibilmente un microprocessore 51 ed una memoria 52 in cui è installato ed in esecuzione un software o firmware per la gestione dei mezzi 4.

La canna fumaria 1 comprende, nelle due parti terminali, due imbocchi 5 appositamente conformati in grado di facilitare l’innesto della canna fumaria 1 negli apparati per l’evacuazione dei fumi esausti di un apparato di riscaldamento o simile in modo da realizzare un camino per l’evacuazione dei fumi stessi.

La parte interna della parete 2 è a contatto, per tutta la durata del processo di evacuazione, con i fumi mentre la parete metallica 20 è a contatto con l’ambiente. Ciò genera una differenza di temperatura tra la parete 2 e l’ambiente che può essere sfruttata dal generatore termoelettrico 3 per la produzione di energia. Il generatore termoelettrico 3 comprende due superfici opposte e separate 31, 32 l’una delle quali viene posta a contatto con la parete 2 della canna fumaria 1 mentre l’altra con la parete 20 oppure con un elemento opportunamente conformato per disperdere calore nell’ ambiente nel caso in cui la canna fumaria sia del tipo monoparete. Quando le due superfici 31, 32 sono soggette ad una sensibile differenza di temperatura, si genera una differenza di potenziale elettrico la cui intensità è funzione del gradiente termico. Tale differenza di tensione viene utilizzata per alimentare i sensori 41-43 ed i dispositivi 44-47.

La potenza estratta dal generatore termoelettrico 3 deve essere opportunamente gestita tramite l’unità 50 per ottenere sempre la tensione e la corrente necessarie al funzionamento dei sensori 41-43, dei sistemi di allarme 47 e dei dispositivi 44 e 45 , Nel caso poi che tale energia risulti superiori alle esigenze (es: monitoraggio attivo ma sistemi non in allerta) si fa uso delle batterie 46 come mezzo di accumulo.

Può essere previsto l’impiego di un convertitore step-up 30 atto ad innalzare la tensione proveniente dal generatore termoelettrico (che può variare da circa 20-30 mV a 300-400 mV) alla tensione di riferimento della elettronica standard disponibile in commercio ( tipicamente 2.35 V, 3.3V, 4. IV, e 5V) per alimentare i mezzi 4.

L’unità 50 gestisce in modo autonomo l’eventuale surplus di energia indirizzandolo alla batteria 46 e caricandola. L’unità 50 preferibilmente comprende il microcontrollore 51 e la memoria 52 ma può comprendere solo dispositivi di tipo analogico

Il microcontrollore è programmato con un firmware per la gestione dei sensori 41-43, del dispositivo di acquisizione dati 44, dell’accumulatore di carica 46 e dei dispositivi di allarme 47. Il firmware preferibilmente opera attivando in modo sequenziale i vari dispositivi alimentati dal generatore termoelettrico 3, i sensori 41-43 ed i dispositivi 44-47; in tal modo non si generano dei picchi di consumi di energia. Ad esempio i sensori 41-43 vengono attivati in istanti successivi Tl, T2 e T3, l’unità 44 per l’acquisizione dei dati provenienti dai sensori viene attivata in un istante di tempo T4 successivo agli istanti di tempo T1-T3, l’attivazione dei dispositivi di allarme visivo o acustico 47 viene attivata in un istante di tempo successivo T5 e l’interfaccia wireless 45 viene attivata in un istante di tempo successivo T8. Il firmware determina, in determinate condizioni, l’accumulazione del surplus di energia nell’accumulatore 46 L’energia ivi immagazzinata potrà essere usata, ad esempio, per garantire anche in condizioni avverse una comunicazione in remoto dello stato del sistema tramite trasmissione wireless, preferibilmente di tipo GSM.

Preferibilmente la canna fumaria 1 comprende tre generatori termoelettrici 3, ad esempio delle celle Peltier, disposte a 120° l’una dall’altra tra la parete 2 e la parete metallica 20; i tre generatori termoelettrici 3 sono connessi in serie e forniscono l’alimentazione elettrica all’unità 50 che la distribuisce ai mezzi 4.

In accordo ad una seconda forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata in figura 9, la canna fumaria 1 è rivestita nella parte interna della parete 2, di un materiale 60..

Il fenomeno chimico della fotocatalisi si basa sulla proprietà di una sostanza chimica, il fotocatalizzatore, di accelerare, in presenza di luce, le reazioni di ossidazione degli inquinanti atmosferici, favorendo così la loro riduzione a sostanze inerti non dannose né per l’uomo né per l’ambiente. Il fotocatalizzatore è un semiconduttore che, in relazione alla sua particolare configurazione elettronica, qualora irradiato con radiazione di lunghezza d’onda opportuna, genera uno stato eccitato tale da favorire, in funzione del numero di vacanze sulla sua superficie, le reazioni chimiche tra le sostanze inquinanti e gli elementi normalmente presenti in atmosfera. Il migliore fotocatalizzatore conosciuto è il biossido di titanio, nella particolare configurazione cristallina dell’anatasio, una sostanza chimica in grado di generare, qualora irradiata con radiazione di lunghezza d’onda inferiore a 400nm (luce UV), uno stato eccitato estremamente stabile, il cui decadimento nel tempo è lento e consente un elevato rendimento delle reazioni connesse alla fotocatalisi. Gli ossidi di azoto, NO e N02, costituiscono allo stato attuale uno degli inquinanti atmosferici con maggiore impatto sulla salute e sull’ambiente. Un elemento altamente inquinante può essere quindi ridotto, per mezzo della catalisi fornita dalla superfrci contenenti anatasio, in un elemento del tutto inerte. L’efficacia dell’anatasio non si limita ai soli ossidi di azoto, ma riguarda anche altri fattori inquinanti dell’atmosfera, dagli ossidi di zolfo ai composti benzenici. Per verificare l’entità dell’ abbattimento ottenuto gli ossidi di azoto rimangono i marcatori più immediati ed affidabili.

La parte interna della parete 2 della canna fumaria 1 è ricoperta da un materiale semiconduttore 60 con proprietà fotocatalitiche (per esempio Ti02). L’almeno un generatore termoelettrico 3 è atto ad accendere una lampada UV 61 disposta sempre all’interno della canna fumaria 1 ed adiacente alla parete 2 ed atta a generare una radiazione elettromagnetica nella lunghezza d’onda inferiore ai 400 nm che investe il materiale fotocatalitico 60. La radiazione UV attiva il processo di fotocatalisi per la riduzione dell’elemento inquinante contenuto nei fumi.

In accordo ad una terza forma di realizzazione della presente invenzione, mostrata in figura 10, la canna fumaria 1 comprende al suo interno mezzi 70, cioè celle elettrochimiche comprendenti pastiglie ceramiche ad elettrolita solido reagente. L’energia ottenuta durante la fase di recupero termoelettrico, cioè l’energia elettrica fornita dall’ almeno un generatore termoelettrico 3, viene impiegata per generare la potenza elettrica sufficiente ad attivare la reazione nella cella elettrochimica 70; la cella elettrochimica 70 attivata trasformerà ad esempio l’elemento inquinante NOxin N2ed 02in modo da ridurre l’elemento inquinante contenuto nei fumi. Le celle elettrochimiche 70 sono disposte in modo adiacente alla parete 2 della canna fumaria 1.

Infatti la decomposizione dell’elemento inquinante NOxavviene mediante un processo elettrochimico in cui viene fornita energia elettrica ad una cella reattiva 70 (costituita da una pastiglia in materiale ceramico su cui è depositato un elettrodo di tipo elettro-catalitico in Ni02e YSZ) Con la presenza dell’energia elettrica applicata la cella 70 si attiva e l’elettrodo reagisce con l’inquinante NOxdecomponendolo in N2ed 02Il processo avviene attraverso un primo step di assorbimento elettrochimico della molecola di NO sulla superfici dell’elettrodo per effetto della presenza di Ni e poi in un seconda fase mediante la decomposizione di NO assorbito sull’elettrodo in N2che rimane mentre avviene l’ossidazione di Ni in NiO.

La canna fumaria 1 della seconda forma di realizzazione preferibilmente comprende anche gli elementi presenti nella canna fumaria della prima forma di realizzazione dell’invenzione e/o della terza forma di realizzazione dell’invenzione.

La canna fumaria 1 della terza forma di realizzazione preferibilmente comprende anche gli elementi presenti nella canna fumaria della prima forma di realizzazione dell’ invenzione e/o della seconda forma di realizzazione dell’ invenzione.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Canna fumaria (1) comprendente almeno un condotto per l’evacuazione dei fumi di combustione verso l’ambiente esterno, detto almeno un condotto comprendendo almeno una parete (2) a contatto con i fumi di combustione, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un generatore termoelettrico (3) alimentato dalla differenza di temperatura fra detta almeno una parete (2) e l’ambiente esterno, detta canna fumaria (1) comprendendo mezzi (4) alimentati elettricamente da detto almeno un generatore termoelettrico.
2. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (4) comprendono almeno un sensore (41-43) atto a rilevare un parametro dei fumi all’interno della canna fumaria.
3. Canna fumaria secondo la rivendicazione 2, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (4) comprendono almeno un dispositivo (44) atto ad acquisire i dati rilevati da detto almeno un sensore (41-43) ed almeno un dispositivo di allarme (47) attivato quando detto almeno un dato rilevato dal sensore supera una determinata soglia (Tp, Up, Cp).
4. Canna fumaria secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (4) comprendono un’interfaccia (45) per l’invio dei dati rilevati ad un’unità esterna alla canna fumaria.
5. Canna fumaria secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (4) comprendono un unità (50) per la gestione dell’energia elettrica prodotta dall’almeno un generatore termoelettrico (3), detta unità (50) essendo atta alla distribuzione dell’energia elettrica a detto almeno un sensore (41-43), a detto dispositivo (44) di acquisizione dei dati rilevati, a detto dispositivo di allarme (47).
6. Canna fumaria secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detta unità di gestione (50) comprende un microprocessore (51) ed una memoria (52) dove è installato ed in esecuzione un software, detta unità di gestione (50) essendo atta ad attivare in modo sequenziale prima l’almeno un sensore (41-43), successivamente detto dispositivo (44) di acquisizione dei dati rilevati, ed ancora successivamente detto dispositivo di allarme (47) e detta interfaccia.
7. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (4) comprendono batterie (46) per l’accumulo dell’energia elettrica non utilizzata
8. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto di comprendere una parete cilindrica interna (2) a contatto con i fumi ed una parete metallica cilindrica esterna (20) a contatto con l’ambiente esterno ed isolata dalla parete cilindrica interna (2), detto almeno un generatore termoelettrico (3) comprendendo una coppia di estremità opposte a contatto con detta parete cilindrica interna (2) e detta parete metallica cilindrica esterna (20).
9. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che la superficie interna di detta parete (2) della canna fumaria (1) a contatto con i fumi di combustione è ricoperta da un materiale semiconduttore (60) con proprietà fotocatalitiche, detti mezzi (4) di detta canna fumaria (1) comprendendo almeno una lampada UV (61) alimentata da detto almeno un generatore termoelettrico (3) ed atta a generare una radiazione elettromagnetica per attivare il processo di fotocatalisi di riduzione degli elementi inquinanti contenuti nei fumi.
10. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi (4) comprendono almeno una cella elettrochimica (70) comprendente almeno una pastiglia ceramica ad elettrolita solido reagente e disposta all’ interno della canna fumaria, detta almeno una cella elettrochimica (70) essendo alimentata da detto almeno un generatore termoelettrico (3) per la trasformazione di elementi inquinanti presenti nei fumi di combustione.
11. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1 , caratterizzata dal fatto che detta parete (2) a contatto con i fumi di combustione è realizzata con materiale plastico.
12. Canna fumaria secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detta parete (2) a contatto con i fumi di combustione è realizzata con materiale metallico.