ITMI20110245A1 - Scalda acqua a gas provvisto di dispositivo anti-spegnimento - Google Patents

Description

SCALDA ACQUA A GAS PROWISTO DI DISPOSITIVO ANTISPEGNIMENTO

La presente invenzione concerne un dispositivo, da applicare a scalda acqua istantanei a gas, atto a mantenere acceso il bruciatore indipendentemente dalla portata d'acqua prelevata.

I dispositivi scalda acqua a gas, al contrario di quelli elettrici, hanno la peculiarità di poter riscaldare l'acqua, alla temperatura richiesta, in tempi assai brevi, quindi sono idonei a riscaldare l'acqua contestualmente al suo utilizzo. Negli scalda acqua elettrici è quindi necessaria la presenza di un serbatoio di accumulo, in cui l'acqua viene tenuta a temperatura costante, da cui prelevare di volta in volta la quantità d'acqua richiesta.

La presenza del serbatoio di accumulo comporta un maggior costo ed un maggiore ingombro dell'apparato. Inoltre il fatto di mantenere l'acqua a temperatura costante implica una dispersione di calore che va compensata con un equivalente consumo di energia.

Gli scalda acqua a gas sono in grado di riscaldare l'acqua in tempi brevissimi, quindi possono fornire acqua calda riscaldandola simultaneamente al prelievo della stessa. Non necessitano quindi di un serbatoio di accumulo.

Detti scalda acqua sono provvisti di un bruciatore e di uno scambiatore di calore attraverso il quale passa l'acqua da scaldare. Un apposito dispositivo, inserito nel circuito idraulico, rileva il passaggio dell'acqua, ne misura la portata e provoca l'accensione del bruciatore, regolando l'intensità della fiamma in funzione della portata misurata, in modo da fornire la quantità di calore necessaria per scaldare l'acqua alla temperatura impostata.

Questo tipo di scalda acqua è molto diffuso per il suo costo contenuto e per l'ingombro limitato. Tuttavia presenta un inconveniente in quanto non è in grado di fornire piccole portate d'acqua calda o tiepida. Ciò è dovuto al fatto che per portate molto piccole la fiamma diviene instabile per cui la scelta del costruttore è normalmente quella di interrompere l'erogazione del gas al di sotto di un valore predeterminato. In pratica la fiamma si accende quando la portata dell'acqua che attraversa lo scambiatore raggiunge un primo valore predeterminato e si spegne quando la portata scende al di sotto di un secondo valore predeterminato. Di regola detto secondo valore predeterminato è più basso del primo in modo da consentire una migliore regolarità di esercizio. Infatti, quando, prelevando l'acqua, si accende la fiamma, questa rimane accesa anche se la portata d'acqua prelevata scende un po' al di sotto del valore che ne ha provocato l'accensione.

Tuttavia quando la portata scende al di sotto di detto secondo valore predeterminato, la fiamma si spegne e non è possibile prelevare portate inferiori di acqua calda.

La situazione diviene ancora più critica allorché si voglia prelevare una piccola portata di acqua tiepida, in quanto occorre miscelare l'acqua calda, che passa attraverso lo scambiatore, con acqua fredda. A parità di portata totale di acqua prelevata, infatti, si riduce la portata dell'acqua che attraversa lo scambiatore. Questo significa che, anche prelevando portate complessive al di sopra di detto secondo valore predeterminato, la fiamma si spegne e la portata prelevabile è funzione della temperatura. In altre parole quanto più bassa è la temperatura dell'acqua prelevata, tanto maggiore deve essere la portata d'acqua da prelevare e detta portata può essere assai superiore a detto secondo valore predeterminato.

Per ovviare all'inconveniente descritto, occorre quindi ricorrere all'accumulo, perdendo di fatto tutti i vantaggi conseguenti alla possibilità di scaldare l'acqua all'atto del prelievo.

La presente invenzione supera gli inconvenienti descritti proponendo un dispositivo, conforme alla rivendicazione 1, idoneo ad essere applicato a scalda acqua istantanei a gas, atto a mantenere acceso il bruciatore per riscaldare l'acqua che passa attraverso lo scambiatore di calore, indipendentemente dalla portata d'acqua prelevata, ed è caratterizzato dal fatto di comprendere:

• primi mezzi atti ad attivare una circolazione d'acqua in un circuito comprendente detto scambiatore, in modo che il flusso generato da detti primi mezzi si sommi al flusso che si genera spontaneamente, per effetto della pressione della rete idrica, quando viene effettuato un prelievo di acqua riscaldata attraverso una tubazione di distribuzione;

• secondi mezzi atti a rilevare la portata d'acqua effettivamente prelevata attraverso detta tubazione di distribuzione ed a controllare il funzionamento del bruciatore, mantenendo accesa la fiamma di detto bruciatore anche per portate molto basse;

• terzi mezzi atti a rilevare la temperatura dell'acqua uscente dallo scambiatore ed a mantenere costante la temperatura di detta acqua agendo sul bruciatore;

detto dispositivo frapponendosi tra detto scalda acqua istantaneo a gas e le tubazioni di adduzione dell'acqua fredda e di distribuzione dell'acqua riscaldata.

L'impiego di un dispositivo conforme all'invenzione consente di avere tutti i vantaggi degli scalda acqua ad accumulo, senza avere gli svantaggi dovuti al costo, all'ingombro ed alla dispersione termica.

L'invenzione verrà ora descritta, a scopo illustrativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione, con riferimento alle figure allegate, in cui: • la figura 1 mostra uno scalda acqua istantaneo a gas, di tipo noto, abbinato ad un dispositivo secondo l'invenzione;

• la figura 2 mostra uno scalda acqua istantaneo a gas munito del dispositivo secondo l'invenzione;

• la figura 3 mostra una forma preferita di attuazione del dispositivo secondo l'invenzione.

Con riferimento alla fig. 1, con (1) è indicato, con i soli componenti essenziali, uno scalda acqua istantaneo a gas, di tipo noto, abbinato ad un dispositivo (2) secondo l'invenzione. Detto scalda acqua (1) comprende uno scambiatore (3) in cui il calore Q, prodotto da un bruciatore a gas (non rappresentato), viene ceduto all'acqua contenuta nella tubazione (4) che, nella zona dello scambiatore (3), è provvista di aleature (5). Detta tubazione (4) comprende un ramo (4a) in cui entra l'acqua proveniente dalla rete idrica (6), come indicato dalla freccia F-i. In genere e soprattutto per piccoli scalda acqua domestici, la rete idrica (6) è installata nella muratura, come indicato nelle figure. Detta tubazione (4) comprende anche un ramo (4b) dal quale esce l'acqua riscaldata nello scambiatore (3) e che si inserisce nella tubazione (7), anch'essa, in genere, installata nella muratura, che porta detta acqua riscaldata ai vari rubinetti di prelievo, come indicato dalla freccia F2.

Un primo misuratore di portata (8) è installato sulla tubazione (4) in modo da misurare la portata d'acqua che passa attraverso lo scambiatore (3). Detto primo misuratore (8) comanda l'accensione del bruciatore attraverso un circuito (9) di tipo noto.

Quello finora descritto è uno scalda acqua istantaneo di tipo noto, in cui il prelievo di una portata d'acqua viene rilevata dal primo misuratore (8) che, attraverso il circuito (9), aziona il bruciatore. Quando detta portata risulta superiore ad un primo valore predeterminato, il bruciatore si accende, mentre il bruciatore stesso viene spento quando la portata d'acqua scende al di sotto di un secondo valore predeterminato, l'intensità della fiamma essendo modulata in funzione della portata, per riscaldare l'acqua ad una temperatura predeterminata. Di regola detto secondo valore predeterminato è più basso del primo in modo da consentire una migliore regolarità di esercizio.

Secondo una forma preferita di attuazione, il dispositivo (2) secondo l'invenzione è tale da poter essere inserito tra lo scalda acqua istantaneo (1 ) e i tubi (6) e (7), in genere uscenti dalla muratura, detto inserimento avvenendo tramite i le giunzioni A e B, con lo scalda acqua (1 ), e C e D, con i tubi (7) e (6) uscenti dalla muratura.

Come vedremo nel seguito, il dispositivo (2) interagisce con i dispositivi di controllo del bruciatore senza che vi sia alcuna connessione con essi.

In altre parole l'abbinamento del dispositivo (2) secondo l'invenzione con lo scalda acqua istantaneo (1) avviene esclusivamente mediante connessioni idrauliche, senza alcun intervento sui sistemi di regolazione interni allo scalda acqua (1) stesso. Questa caratteristica rende idoneo il dispositivo (2) secondo l'invenzione ad essere applicato a scalda acqua esistenti e già installati.

Come mostrato in fig. 1 , il dispositivo (2) secondo l'invenzione comprende: • un ramo (4c) che collega tra loro detti rami (4a) e (4b) di detta tubazione

(4);

• primi mezzi, ad esempio una pompa (10) azionata da un motore elettrico (11 ), atti ad attivare una circolazione d'acqua in un circuito (20) comprendente i rami (4a), (4b), (4c) della tubazione (4) e lo scambiatore (3), in modo che il flusso d'acqua, generato da detti primi mezzi ed indicato dalla freccia F3, si sommi al flusso che si genera spontaneamente, per effetto della pressione della rete idrica, quando viene effettuato un prelievo di acqua riscaldata attraverso detta tubazione di distribuzione (7);

• secondi mezzi, ad esempio un secondo misuratore di portata (12), atti a rilevare la portata d'acqua effettivamente prelevata attraverso detta tubazione di distribuzione (7) ed a controllare, attraverso un circuito (13), il funzionamento del bruciatore, mantenendo accesa la fiamma di detto bruciatore anche per portate molto basse.

Detto secondo misuratore di portata (12), che è inserito nel ramo (4b) della tubazione (4), a valle della diramazione (4c), può essere tarato anche per valori piccolissimi di portata di interesse pratico, in modo che il motore (11 ) possa essere attivato anche per un prelievo di acqua calda molto piccolo. Nelle rivendicazioni, quando si parlerà di portate molto basse, si intenderà fare riferimento a detti valori piccolissimi di portata di interesse pratico.

Si determina dunque un circolazione d'acqua nel circuito (20), indicato dalla linea a tratto e punto, nel verso indicato dalle frecce, che si sovrappone al flusso che si attiva spontaneamente quando viene aperto un rubinetto e della portata d'acqua viene prelevata dalla rete idrica (6), detta portata passando attraverso lo scambiatore (3). Il primo misuratore di portata (8) misurerà la somma della portata prelevata e della portata della pompa (10) e, se detta somma è superiore a detto secondo valore predeterminato, manterrà acceso il bruciatore.

Nelle condizioni descritte, tuttavia, accade che attraverso lo scambiatore (3) continuerà a passare acqua sempre più calda, in quanto la fiamma del bruciatore sarà modulata in funzione di una portata, misurata dal primo misuratore (8), che può essere anche molto superiore a quella effettivamente prelevata. Per ovviare a questo inconveniente, sono previsti terzi mezzi, ad esempio un termostato (14) posizionato lungo il percorso di riciclo, in modo tale da interrompere, attraverso un circuito (15), il funzionamento del motore (11 ) quando la temperatura dell'acqua nello scambiatore (3) supera un valore predeterminato. In tal caso, il flusso di ricircolo si annulla ed il controllo torna al primo misuratore di portata (8) che, quindi, spegnerà la fiamma. Continuando a prelevare acqua calda, la temperatura dell'acqua nello scambiatore (3) diminuisce progressivamente fino a che il termostato (14) aziona nuovamente il motore (11 ), riattivando il ricircolo attraverso il ramo (4c) della tubazione (4) e provocando, attraverso il primo misuratore di portata (8), una portata tale da riaccendere il bruciatore.

Perché si mantenga acceso il bruciatore, occorre che la pompa (10), azionata dal motore (11 ), abbia una portata uguale o superiore a detto secondo valore predeterminato. Tuttavia, perché il bruciatore possa essere acceso dopo l'interruzione del prelievo, occorre che la portata della pompa (10) sia uguale o superiore a detto primo valore predeterminato, in quanto è solo al raggiungimento di tale valore che il primo misuratore di portata (8) accende la fiamma. Di conseguenza la pompa dovrà avere una portata uguale o superiore a detto primo valore predeterminato. In alternativa potrà avere una portata uguale o superiore a detto secondo valore predeterminato purché, all'atto di ogni nuova accensione del bruciatore, la portata della pompa (10) sia uguale o superiore a detto primo valore predeterminato per il tempo necessario all'accensione della fiamma.

Il termostato (14) deve essere posizionato, lungo il flusso di ricircolo, a valle dello scambiatore (3) ed a monte dell'innesto del tratto (4c) nel tratto (4a) della tubazione (4). Preferibilmente il termostato (14) dovrebbe essere posizionato il più possibile vicino allo scambiatore (3), in modo da rilevare precocemente le variazioni di temperatura.

Quando la portata d'acqua è superiore a detto secondo valore predeterminato il bruciatore si mantiene acceso e non c'è sostanziale differenza con il funzionamento di uno scalda acqua istantaneo della tecnica nota, salvo il fatto che il rilevatore di portata (12), rilevando un passaggio d'acqua, aziona il motore (11) e la pompa (10) e, quindi si attiva una circolazione attraverso il ramo (4c) della tubazione (4). Detta circolazione non altera in modo sostanziale il funzionamento dell'apparecchio, in quanto, per tali valori della portata d'acqua, il bruciatore sarebbe comunque in funzione. Tuttavia l'effetto della pompa (10) è tale che la portata che attraversa lo scambiatore (3) è superiore a alla portata d'acqua prelevata e, quindi, il calore ceduto all'acqua è superiore a quello necessario per ottenere la temperatura desiderata. Interviene allora il termostato (14) che blocca il motore (11 ) e, quindi, la circolazione nel ramo (4c) della tubazione (4). In questo modo il controllo ritorna al primo misuratore di portata (8) e la regolazione della temperatura avviene nel modo ordinario, secondo la tecnica nota.

Quando la portata di acqua calda prelevata scende al di sotto di detto secondo valore predeterminato, il secondo misuratore (12) rileva detta portata ed, essendo in grado di attivare il motore (11 ) anche per valori di portata piccolissimi, la pompa (10) attiva comunque una circolazione nel ramo (4c) della tubazione (4) sufficiente perché il primo misuratore (8) mantenga acceso il bruciatore. In tali condizioni, poiché la portata d'acqua prelevata, rilevata dal secondo misuratore di portata (12), può essere anche molto più bassa di quella che attraversa lo scambiatore e rilevata dal primo misuratore (8), che modula l'intensità della fiamma del bruciatore, la temperatura dell'acqua tenderebbe a salire oltre il valore predeterminato. Anche in questo caso interviene il termostato (14) che, bloccando il motore (11 ), annulla il flusso nel ramo (4c) della tubazione (4) restituendo il controllo al primo misuratore di portata (8). Essendo, in questo caso, la portata inferiore al secondo valore predeterminato, il bruciatore si spegne. Il prelievo di acqua calda dallo scambiatore e la sua progressiva sostituzione con acqua fredda proveniente dalla rete idrica (6), farà diminuire la temperatura dell'acqua che passa attraverso il termostato (14) che, quindi, azionerà nuovamente il motore (11 ) riattivando la circolazione nel ramo (4c) della tubazione (4). Il primo misuratore di portata (8) rileva detta circolazione e riaccende il bruciatore.

Il dispositivo (2) secondo l'invenzione quindi non è altro che un dispositivo atto a mantenere un flusso d'acqua nello scambiatore (3) tale da mantenere accesa la fiamma del bruciatore ed a riaccenderla nel caso di spegnimento. Detto dispositivo (2) è poi integrato con un termostato che mantiene sostanzialmente costante la temperatura dell'acqua all'uscita dello scambiatore (3), mettendo quindi l'utente nelle condizioni di prelevare una portata d'acqua comunque bassa, senza che per questo il bruciatore si spenga.

Ovviamente quando tutti i rubinetti sono chiusi, la portata d'acqua prelevata si annulla, il secondo misuratore di portata (12) blocca il motore (11), il flusso di ricircolo si interrompe ed il bruciatore si spegne.

L'apparato illustrato in fig. 1 è costituito da uno scalda acqua (1 ) della tecnica nota abbinato ad un dispositivo (2) secondo l'invenzione. Infatti il dispositivo (2) secondo l'invenzione è concepito per essere abbinato a scalda acqua istantanei già installati per metterli in condizione di erogare quantità piccole a piacere di acqua tiepida. Tuttavia il dispositivo (2) secondo l'invenzione può essere utilizzato anche in uno scalda acqua di nuova costruzione. In tal caso non è più necessaria la presenza di detto primo misuratore di portata (8).

In fig. 2 è mostrato uno scalda acqua istantaneo a gas (1 a), privo del sistema di controllo del bruciatore, abbinato ad un dispositivo (2a) secondo l'invenzione. In questo caso il controllo del bruciatore è affidato al misuratore di portata (12a) attraverso il circuito (9a). Quando il misuratore di portata (12a) rileva un passaggio d'acqua, anche molto piccolo, il misuratore di portata (12a) attiva contemporaneamente il bruciatore ed il motore (11 ), in modo che la pompa (10) attivi la circolazione nel circuito di ricircolo, la temperatura dell'acqua che passa attraverso lo scambiatore (3) essendo controllata dal termostato (14).

Dunque nel caso in cui il dispositivo (2) secondo l'invenzione sia applicato ad uno scalda acqua esistente, esso assicura una portata d'acqua tale che il primo misuratore di portata (8) mantenga acceso il bruciatore anche per piccolissimi prelievi d'acqua, mentre nel caso in cui il dispositivo (2a) secondo l'invenzione sia applicato ad uno scalda acqua di nuova costruzione, è esso stesso a controllare il funzionamento del bruciatore, assicurando una portata d'acqua nello scambiatore (3) sempre compatibile con una fiamma stabile. Nella fig. 3 è mostrata una possibile realizzazione di detto dispositivo, in modo idoneo ad essere applicato in modo semplice ad uno scalda acqua già installato.

Come si vede dalla figura, il dispositivo (2) secondo l'invenzione è costituito da un gruppo motore-pompa (11-10), del tipo di quelli comunemente utilizzati negli impianti di riscaldamento, a cui sono stati aggiunti i rami (4a) e (4b) che, attraverso le giunzioni A e B, si collegano con la tubazione (4) dello scalda acqua (1 ), e attraverso le giunzioni C e D, si collegano rispettivamente con i tubi (7), di distribuzione dell'acqua calda, e (6), della rete idrica. I due rami (4a) e (4b) sono collegati tra loro attraverso il ramo (4c) che, nel caso illustrato, è costituito dai condotti interni della pompa (10) stessa.

In figura sono rappresentati anche i circuiti (13) e (15), attraverso i quali il secondo misuratore di portata (12) e, rispettivamente, il termostato (14), controllano il motore (11 ) che aziona la pompa (10).

Come si vede dalla fig. 3, il dispositivo (2) secondo l'invenzione è costruttivamente semplice e compatto. Si presta quindi egregiamente ad essere applicato a scalda acqua già installati, anche perché i vari collegamenti possono essere facilitati dall'impiego di raccordi flessibili.

Come appare chiaro dalla descrizione che precede, l'impiego di un dispositivo conforme all'invenzione consente di ottenere tutti i vantaggi degli scalda acqua con accumulo, senza averne gli svantaggi.

L'invenzione è stata descritta a scopo esemplificativo e non limitativo, secondo una forma preferita di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre varianti, tutte ricadenti neN'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo, da applicare a scalda acqua istantanei a gas (1 , 1 a), atto a mantenere acceso il bruciatore che scalda l'acqua presente in uno scambiatore (3), indipendentemente dalla portata d'acqua prelevata, detta acqua giungendo in detto scambiatore (3) attraverso una tubazione (6) della rete idrica ed il ramo (4a) di una tubazione (4) e lasciando lo scambiatore (3), per essere inviato alle utenze, attraverso un ramo (4b) di detta tubazione (4), ed una tubazione (7) di distribuzione dell'acqua riscaldata ai rubinetti di prelievo, caratterizzato dal fatto di comprendere: • un ramo (4c) che collega tra loro detti rami (4a) e (4b) di detta tubazione (4); • primi mezzi atti ad attivare una circolazione d'acqua in un circuito (20) comprendente detti rami (4a), (4b), (4c) di detta tubazione (4) e detto scambiatore (3), in modo che il flusso generato da detti primi mezzi si sommi al flusso che si genera spontaneamente, per effetto della pressione della rete idrica, quando viene effettuato un prelievo di acqua riscaldata attraverso detta tubazione di distribuzione (7); • secondi mezzi atti a rilevare la portata d'acqua effettivamente prelevata attraverso detta tubazione di distribuzione (7) ed a controllare il funzionamento del bruciatore, mantenendo accesa la fiamma di detto bruciatore anche per portate molto basse; • terzi mezzi atti a rilevare la temperatura dell'acqua uscente dallo scambiatore (3) ed a mantenere costante la temperatura di detta acqua agendo sul bruciatore; detto dispositivo (2, 2a) frapponendosi tra detto scalda acqua (1 , 1a) e le tubazioni (6), di adduzione dell'acqua fredda, e (7), di distribuzione dell'acqua riscaldata.
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi atti ad attivare una circolazione d'acqua in un circuito (20) comprendente detti rami (4a), (4b), (4c) di detta tubazione (4) e detto scambiatore (3), comprendono una pompa (10) azionata da un motore elettrico (11).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta pompa (10), azionata da detto motore elettrico (11 ), è posizionata sul ramo (4c) di detta tubazione (4).
4. 4. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi, atti a rilevare la portata d'acqua effettivamente prelevata attraverso detta tubazione di distribuzione (7) ed a controllare il funzionamento del bruciatore, mantenendo accesa la fiamma di detto bruciatore anche per portate molto basse, comprendono un misuratore di portata (12) che, attraverso un circuito (13), aziona detto motore (11 ).
5. 5. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi atti a rilevare la portata d'acqua effettivamente prelevata attraverso detta tubazione di distribuzione (7) ed a controllare il funzionamento del bruciatore, mantenendo accesa la fiamma di detto bruciatore anche per portate molto basse comprendono un misuratore di portata (12a) che, attraverso detto circuito (13), aziona detto motore (11 ) e, attraverso un circuito (9a), aziona il bruciatore.
6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detti terzi mezzi, atti a rilevare la temperatura dell'acqua uscente dallo scambiatore (3) ed a mantenere costante la temperatura di detta acqua agendo sul bruciatore, comprendono un termostato (14), posizionato lungo detto ramo (4a) o (4c) di detto circuito (20), collegato attraverso un circuito (15) a detto motore (11) in modo tale da interrompere il funzionamento di detto motore (11) quando la temperatura rilevata da detto termostato (14) supera un valore predeterminato.
7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazione da 1 a 6, caratterizzato dal fatto che detto ramo (4c) di detta tubazione (4) è costituito dai condotti interni di detta pompa (10).