ITMN20110006A1 - Scambiatore di calore con percorso dell'acqua in parallelo per caldaie da riscaldamento. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE dal titolo:

“SCAMBIATORE DI CALORE CON PERCORSO DELL’ACQUA IN PARALLELO PER CALDAIE DA RISCALDAMENTO” .

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad uno scambiatore di calore da abbinare ad un bruciatore per la realizzazione di caldaie ad uso domestico per costituire un innovativo sistema per il riscaldamento. Attualmente, le caldaie presentano degli ingombri abbastanza considerevoli per la presenza, fra i vari componenti, di scambiatori che per la loro conformazione occupano un discreto spazio oltre a non essere particolarmente efficienti. Infatti, come è noto , scambiatore di calore è qualsiasi apparecchio destinato ad uno scambio termico tra fluidi separati da una parete conduttrice e dove il calore viene trasmesso, attraverso la parete, dal fluido più caldo a quello più freddo. Al giorno d’oggi, gli scambiatori in commercio presenti nelle caldaie da riscaldamento e produzione di acqua calda del tipo a condensazione sono di due tipi: scambiatore in acciaio inox tubolare da estrusione e scambiatore in alluminio da fusione. Il primo dei due è attualmente il più diffuso pur essendo più recente. In questo caso più che di scambiatore si dovrebbe parlare di “modulo” in quanto comprende oltre alla parte scambiante anche il sistema bruciatore-ventilatore premiscelato e tutta la parte legata allo scarico dei fumi. La diffusione di questo sistema ha portato ad una standardizzazione della tecnologia per le caldaie a condensazione che sembrano provenienti dalla medesima fonte produttrice.

Maggiormente in dettaglio, in una caldaia, attualmente, lo scambiatore è costituito da un tubo che si sviluppa a serpentina o da diversi tubi posti superiormente ad un bruciatore adibito a scaldare l’ aria che andrà a contatto con la superficie metallica preposta a sottrarre calore all ’aria ed a cederlo all’ acqua presente all’interno dei tubi. I tubi sono collegati ad una tubazione di portata dell’ acqua fredda ed ad una tubazione di uscita dell ’ acqua calda la quale, nel passaggio all ’interno dei tubi dello scambiatore, si riscalda.

Il secondo tipo di scambiatore in commercio è quello ottenuto da fusione e presenta spessori degli elementi componenti decisamente considerevoli che sono dovuti a necessità costruttive dal momento che gli stampi che li realizzano, durante la colata, vengono riempiti per gravità.

Di conseguenza, gli attuali scambiatori hanno dei pesi abbastanza importanti dovuti proprio al sistema di fabbricazione. Inoltre, gli scambiatori devono subire ulteriori lavorazioni di pulitura e finitura che incidono sui costi di produzione.

In aggiunta, si è riscontrato che il materiale che compone lo scambiatore e deriva dalla fusione può presentare delle bolle, delle cricche, delle porosità, delle imperfezioni e/o micro fessurazioni che, col tempo, portano ad usura il materiale con rotture dello scambiatore, fessurazioni delle pareti e ridotta capacità operativa per dispersioni o compromesso scambio termico fra le parti .

Inoltre, nel processo produttivo per fusione negli stampi vengono impiegati degli acidi che emettono esalazioni che sono nocive sia per la salute degli operai che per Γ ambiente con conseguenti incrementi di inquinamento.

Gli scambiatori citati e presenti sul mercato, come in precedenza accennato, pur assolvendo al loro compito hanno evidenziato diversi inconvenienti.

In aggiunta a quanto sinora illustrato, le attuali caldaie a condensazione riducono r emissione di fumi molto caldi rispetto alle caldaie tradizionali ma risultano apparecchiature molto elaborate, complicate, delicate e costose sia da produrre che da manutenzionare ed hanno consumi abbastanza elevati in quanto hanno anch’esse zone di dispersione del calore.

Inoltre, al giorno d’ oggi, le case sono sempre più piccole e gli spazi a disposizione sono sempre meno per cui è molto sentita la necessità di poter avere caldaie con un ingombro più ridotto e che abbiano dei costi più accessibili.

Un’ altra esigenza è quella di avere una caldaia con un ottimo rendimento e dei consumi contenuti per non incidere sui budget familiari con i costi di riscaldamento .

Infine, la maggior parte delle caldaie in commercio hanno nella loro struttura materiale isolante che è molto fragile e poco resistente all’umidità per cui , col tempo, si logora, perde in efficacia rendendo la caldaia più dispersiva e quindi maggiormente onerosa nei consumi e con rendimenti ancor più ridotti. Inoltre, la gestione del materiale isolante termico da parte dei produttori di caldaie comporta svariate complicazioni fastidiose per la delicatezza del materiale stesso e innesca problemi legati allo stoccaggio del materiale e delle caldaie finite oltre al fatto che i residui di produzione ed il materiale di risulta a fine vita della caldaia devono essere smaltiti e sono materiali molto inquinanti.

Scopo della presente invenzione è sostanzialmente quello di risolvere i problemi della tecnica nota superando le sopra descritte difficoltà mediante uno di scambiatore di calore, in grado di sfruttare al meglio tutto il calore prodotto da un bruciatore per riscaldare un fluido con un solo passaggio e senza recupero fumi e di consentire il passaggio di calore attraverso una superficie di scambio notevolmente aumentata. Un secondo scopo della presente invenzione è quello di avere uno scambiatore di calore in grado di evitare perdite di calore e dispersioni con una notevole resistenza all ’usura.

Un terzo scopo della presente invenzione è quello di avere uno scambiatore di calore ottenibile per pressofusione in modo semplice che presenti una resistenza considerevole, una struttura del materiale con migliori caratteristiche di tenuta all’usura ed una migliore compattezza del materiale stesso senza porosità, inclusioni, bolle di gas, cricche o micro fessurazioni così da ottenere coefficienti di trasmissione del calore molto elevati.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di avere uno scambiatore di calore che presenti una struttura il cui materiale che lo costituisce è ottenuto con una lega basso fondente che richiede minori quantità di energia per fondere così da permettere un contenimento dei costi di produzione.

Un altro scopo della presente invenzione è quello di avere uno scambiatore di calore che permetta risparmi economici ed energetici nella gestione dell’impianto con un risparmio sul consumo energetico del bruciatore a parità di flusso riscaldato e di temperatura ottenuta. Un ulteriore scopo della presente invenzione è quello di avere uno scambiatore di calore che abbia una struttura semplice e modulare e con un ingombro contenuto così da avere caldaie di ridotte dimensioni.

Non ultimo scopo della presente invenzione è quello di realizzare uno scambiatore di calore che sia di semplice realizzazione e di buona funzionalità.

Questi scopi ed altri ancora, che meglio appariranno nel corso della presente descrizione, vengono sostanzialmente raggiunti da uno scambiatore di calore, come di seguito rivendicato.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata di uno scambiatore di calore, secondo la presente invenzione, fatta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e pertanto non limitativo, nei quali:

la figura 1 mostra, in modo schematico ed in vista prospettica uno scambiatore di calore oggetto della presente invenzione; la figura 2 mostra in modo schematico ed in esploso lo scambiatore di calore di figura 1 ;

la figura 3 mostra in modo schematico e da una diversa prospettiva lo scambiatore di figura 2;

la figura 4 mostra in modo schematico il percorso dell’ acqua nello scambiatore secondo la presente invenzione;

la figura 5 mostra una variante dello scambiatore di figura 1 ; la figura 6 mostra in vista prospettica una parte di un componente dello scambiatore di figura 1 ;

la figura 6A mostra un dettaglio del componente di figura 6; la figura 7 mostra in vista prospettica l’ altra parte del componente di figura 6;

la figura 7A mostra un dettaglio del componente di figura 7; la figura 8 mostra in vista prospettica una parte di un secondo componente dello scambiatore di figura 1 ;

la figura 8A mostra un dettaglio del componente di figura 8; la figura 9 mostra in vista prospettica l ’altra parte del secondo componente di figura 8;

la figura 9A mostra un dettaglio del componente di figura 9; la figura 10 mostra in vista prospettica una variante del secondo componente dello scambiatore di figura 1 ;

la figura 11 mostra in vista prospettica l’ altra parte della variante del secondo componente di figura 10.

Con riferimento alle figure citate, ed in particolare alla figura 1 , con 1 è stato complessivamente indicato uno scambiatore di calore con percorso dell ’acqua in parallelo, secondo la presente invenzione.

Lo scambiatore di calore 1 è del tipo fumi-acqua in alluminio alettato ottenuto mediante pressofusione e configurato per essere abbinato ad un bruciatore per la realizzazione di caldaie ad uso domestico o industriale. Lo scambiatore di calore 1 secondo la presente invenzione è sostanzialmente costituito da un corpo scambiante 2 composto da due semigusci 2a e 2b da montare contrapposti e racchiuso da un carter 3 formato da due semiparti da accoppiare per contenere al loro interno il corpo scambiante 2 così da costituire due sedi, una interna per il flusso di fumi e l’ altra esterna per il flusso di acqua come mostrato in figura 1 e 3.

Maggiormente in dettaglio e come mostrato in figura 10 e 11 , ciascun semiguscio 2a e 2b presenta una struttura 20 composta da un elemento sostanzialmente ad U in cui internamente all’ elemento stesso vi è una pluralità di alette 21 disposte fra loro parallelamente e parallele ai lati della U.

Inoltre, ciascuna aletta 21 presenta una configurazione con un profilo di tipo trapezoidale in cui la base maggiore è a contatto con la base della U e la base minore è libera, il lato corrispondente all ’altezza del trapezio è perpendicolare alla base della U ed è posto inferiormente mentre il rimanente lato è posto superiormente verso il centro del semiguscio.

In particolare, il profilo di ciascuna aletta 21 è liscio ed ha una sezione leggermente triangolare, come mostrato in figura 11. Inoltre, ciascuna aletta 21 può presentare dei tagli 21a che la suddividono in diversi settori per una migliore trasmissione del calore all’ elemento ad U.

L’ altezza di ciascuna aletta 21 è quasi il doppio dell’ altezza dei lati della U come riscontrabile in figura 11.

In particolare, ciascuna estremità libera dei lati dell’ elemento ad U presenta uno smusso 26 che crea uno spazio previsto per essere occupato da materiale di saldatura quando i due semigusci vengono fra loro accostati ed uniti per formare il corpo scambiante 2 dello scambiatore. Con la configurazione come decritta in precedenza, quando i due semigusci vengono fra loro accoppiati le alette del primo semiguscio si infilano nello spazio presente fra le alette del secondo semiguscio creando una piccola camera a V come mostrato nelle figure 1 e 2.

In particolare, la prima e l’ultima aletta sono posizionate opportunamente in modo da avere uno spazio per l’inserimento della corrispondente aletta dell’ altro semiguscio così da assemblare l ’intero corpo scambiante con due semigusci affacciati come mostrato in figura 3.

Montando i due semigusci contrapposti le alette compenetrano gli spazi disponibili fra le alette contrapposte e variando la distanza fra i due semigusci si ottiene un interstizio che permette di poter raggiungere una velocità costante dei fumi, a seguito di un accorgimento di lavorazione e montaggio che determina un angolo fra i due semigusci. Questa configurazione dei due semigusci permette di avere un area netta di passaggio dei fumi variabile dall’ingresso all ’uscita, ovvero maggiore all ’ingresso e minore all’uscita consentendo di avere una velocità dei fumi costante anche al diminuire della temperatura, a beneficio del rendimento dello scambiatore.

Secondo la presente forma di realizzazione e come mostrato in figura 3 , esternamente all’ elemento ad U, sono presenti una pluralità di lamelle 22 che escono perpendicolarmente e che sono poste fra loro parallelamente e parallele alla base della U e perpendicolarmente rispetto alle alette 21.

Una variante prevede che le lamelle nella parte superiore siano in numero maggiore così da ottenere un incremento della superficie di scambio in quel tratto e si riducano nella parte centrale per ridursi ulteriormente nella parte inferiore .

Sempre esternamente all’ elemento ad U sono previste una pluralità di piccole gole 27 disposte fra loro parallelamente ed intervallate alle lamelle 22 e la cui funzione sarà in seguito spiegata.

In aggiunta a quanto sinora descritto, superiormente in uno dei due semigusci sono previste due o più sedi 28 previste per accogliere un dispositivo di accensione, uno o più sensori di controllo di tipo sostanzialmente noto. Inoltre, ciascun elemento ad U può essere leggermente maggiore superiormente rispetto alla parte inferiore.

Inferiormente all’ elemento ad U e come mostrato nelle figure 8 e 9, vi è un elemento 25 che crea una sede ed uno spazio di raccolta della condensa. E’ a forma triangolare e comprende uno scarico 25a ed un’ apertura 25b per lo scarico dei fumi che sono transitati all’interno dei due semigusci.

L’ elemento 25 è previsto per la raccolta delle condense prodotte nella sede interna dove transitano i fumi convogliando le stesse verso il condotto di scarico condensa 25a e convogliare i fumi esausti verso un condotto di espulsione che è l’ apertura 25b .

In accordo con la presente forma di realizzazione, i due semigusci 2a e 2b del corpo scambiante sono racchiusi mediante il carter 3 in materiale plastico o alluminio. Il carter 3 è composto da due semiparti 3a e 3b che si accoppiano fra loro in modo da racchiudere il corpo scambiante come mostrato in figura 1 e 2.

Ciascuna semiparte del carter è sostanzialmente costituita da un elemento a C all’interno del quale sono presenti una serie di setti che presentano diverse conformazioni come mostrato nelle figure 6 e 7.

Maggiormente in dettaglio, la semiparte 3a del carter comprende una serie di setti 31 aventi un profilo a C intervallati da setti 3 la che presentano centralmente un’interruzione. In particolare, i setti 31 sono provvisti di una piccola parete 3 8 verticale posta centralmente e perpendicolarmente a ciascun setto 31 , come chiaramente mostrato in figura 6.

Sia i setti 31 che i 3 la sono fra loro disposti parallelamente ed intervallati in modo leggermente decrescente verso l’ alto e distanziati come mostrato in figura 6 mentre nell’ altra semiparte 3b sono sempre fra loro paralleli ed intervallati in modo decrescente verso l’ alto come mostrato in figura 7. Anche nella semiparte 3b vi sono setti 31 e setti 3 l a simili a quelli della semiparte 3a e sono intervallati fra loro ma fra le due semiparti i setti 31 e similmente i setti 3 la risultano fra loro sfalsati di un livello come chiaramente visibile dal confronto delle figure 6 e 7.

All’ estremità libera di ciascun setto 31 è presente un risalto 3 5 previsto per inserirsi in una gola 27 presente sulla parete esterna dell ’elemento ad U e che è posta fra le lamelle 22 in modo da creare un percorso obbligato per l ’ acqua con una conformazione a livelli paralleli che fanno salire l ’acqua sul lato della C al livello superiore e l’ acqua percorre una traiettoria che risulta parallela in ciascuna semiparte del carter e che si riunisce su ciascun fianco del carter come mostrato in figura 4 per risalire al livello superiore così da andare dal basso verso l ’alto.

La distribuzione dei setti che si accoppiano al corpo scambiante attraverso le nervature 35 e le gole 27, come in precedenza descritto, permette di ottenere un percorso per l ’ acqua che dal basso risale verso l ’alto nel suo percorso di riscaldamento transitando tutto attorno al corpo scambiante 2.

In aggiunta a quanto sinora illustrato, la semiparte 3b del carter presenta sul lato della C due raccordi uno inferiore 40 e l’ altro superiore 41 in cui in quello inferiore entra l’ acqua fredda ed in quello superiore esce l ’acqua calda. I raccordi 40 e 41 sono preferibilmente posti dalla parte opposta rispetto all’uscita dei fumi ma non necessariamente.

Le due semiparti del carter sono predisposte per essere fra loro accoppiate ed ad accoppiarsi anche con il corpo scambiante 2; infatti, i risalti 35 del carte entrano nelle gole 27 del corpo scambiante ed una volta accoppiate le due semiparti del carter al corpo scambiante queste vengono fra loro ulteriormente vincolate mediante alcuni punti di saldatura e, poi, superiormente viene posto il bruciatore sull’ elemento ad U.

Quando i due semigusci sono fra loro assemblati e le due semiparti dei carter fra loro si ottiene un canale per il percorso dell ’acqua. L’ acqua entrando dal raccordo 40 in basso si trova a percorrere un percorso in parallelo ascendente.

Maggiormente in dettaglio, l ’acqua entrando fredda dal raccordo 40 inferiore del carter si divide in due flussi paralleli che arrivano sino al lato opposto del carter, si uniscono e salgono al livello superiore, si dividono una seconda volta, compiono ciascuno il percorso a ritroso sino a trovarsi in corrispondenza dell’ingresso ma al livello sopra. I due flussi si uniscono di nuovo durante la risalita al terzo livello, si mescolano così da uniformare la temperatura, qualora una parte dell ’acqua possa essere più calda rispetto all’ altra, la velocità e la pressione.

Risalendo al livello superiore l’ acqua si divide nuovamente in due flussi ripetendo un percorso corrispondente a quello iniziale e così di seguito sino ad arrivare al raccordo di uscita.

In accordo con la presente forma di realizzazione, le alette 21 sono previste per assorbire il calore prodotto dal bruciatore posto superiormente al corpo scambiante e trasmetterlo all’ elemento ad U. La sede interna dello scambiatore è prevista per il passaggio dei fumi caldi mentre il percorso in parallelo esterno è previsto per il passaggio dell ’ acqua.

Questa configurazione consente di ridurre automaticamente le dispersioni termiche verso l’ esterno dato che la sede interna risulta dedicata al passaggio dei fumi mentre il percorso esterno al passaggio dell ’acqua da riscaldare.

Inoltre il percorso dell ’acqua prevede che il canale ottenuto abbia una maggiore dimensione in basso per poter contenere una maggiore quantità di acqua fredda di ritorno dall ’impianto così da poter meglio raffreddare i fumi.

L’ elemento ad U, nella sua parte superiore, può essere variato nella sagoma e nelle dimensioni per poter adattare lo scambiatore alla struttura delle caldaie esistenti modificando gli attacchi ed i collegamenti per i bruciatori utilizzati.

Secondo la presente invenzione, lo scambio di calore avviene: il flusso dei gas combusti dall ’ alto verso il basso ed il flusso d’ acqua dal basso verso l’ alto.

Lo scambiatore in oggetto risulta a “flussi incrociati” ovvero l’ingre sso del lato acqua corrisponde all’uscita dallo scambiatore dei fumi permettendo con questa configurazione degli alti rendimenti di scambio termico in quanto l’ acqua a bassa temperatura è in grado di garantire un sufficiente grado di condensazione dei fumi di combustione, anch’essi a bassa temperatura. Per la conformazione adottata, i fumi hanno un percorso obbligato dall ’alto verso il basso, per poi essere successivamente convogliati al sistema di evacuazione fumi della caldaia mentre l’ acqua ha il percorso inverso dal basso verso l’ alto (garantito da un’ apposita pompa di circolazione esterna al bruciatore). Il percorso che compie l’ acqua anche sul fianco del corpo scambiante evita perdite di calore dato che l’ acqua avvolge interamente il corpo scambiante.

Il percorso dell’ acqua realizzato all’ esterno del corpo scambiante consente di ottenere uno scambiatore in cui la camera contenente i fumi caldi risulta completamente avvolta e circondata esternamente dall ’acqua da riscaldare come mostrato in figura 4.

Questo permette di ottenere una significativa minimizzazione delle perdite di calore verso l ’ esterno in quanto non esistono zone/superfici in cui i fumi caldi possano direttamente dissipare il calore all’ esterno dello scambiatore.

Lo scambiatore è realizzato preferibilmente in alluminio o leghe di alluminio particolari per resistere alla corrosione , avere alta conducibilità termica e per poter essere pressofuso. Maggiormente in dettaglio, le leghe impiegate sono del tipo basso fondente le quali richiedono una minore quantità di energia per arrivare a fusione con conseguente risparmio energetico che si traduce in un contenimento dei costi di produzione oltre ad una riduzione dell’inquinamento causato durante la produzione e l ’azzeramento delle esalazioni nocive dato che non vengono impiegati acidi negli stampi come accade nella produzione degli scambiatori in fusione.

Infatti, quando il semiguscio è realizzato per pressofusione acquisisce una notevole resistenza all’usura ed alla corrosione dal momento che all’interno del materiale non vi sono bolle, cricche o altre imperfezioni rispetto a quelli esistenti che sono in fusione a terra pur avendo spessori sia della struttura del corpo scambiante che delle alette molto ridotti . Lo scambiatore in oggetto non presenta guarnizioni quindi non vi è più il rischio di perdite. Inoltre, i due semigusci del corpo scambiante e le due semiparti del carter, come in precedenza descritto, vengono fra loro saldate e tale operazione è fatta in modo totalmente automatizzato con conseguenti risparmi nei tempi di lavorazione e , di conseguenza, nei costi di produzione. Infine è molto più leggero degli attuali scambiatori. In accordo con la presente invenzione, l’intero corpo scambiante risulta molto semplice in quanto è ottenuto per assemblaggio dei due semigusci ed, analogamente, anche il carter è ottenuto per assemblaggio di due semiparti come mostrato in figura 3.

In particolare, lo scambiatore in oggetto con la configurazione come descritta, permettendo di sfruttare il calore nei primi centimetri dato che lo scarico della temperatura più alta avviene prevalentemente nel primo tratto del corpo scambiante e nel rimanente è minore rispetto agli scambiatori della tecnica nota che tendono sempre più ad essere allargati per poter migliorare i rendimenti.

In questo modo, lo scambiatore può avere dimensioni molto contenute condizione che implica una facilità di produzione con risparmi nei materiali e quindi nei costi.

Con lo scambiatore in oggetto si è migliorato il sistema di distribuzione del calore assorbito e, di conseguenza, si è cambiato il rapporto tra calore assorbito e calore distribuito a differenza di quanto avveniva nella tecnica nota in cui sino ad ora si era solo pensato a migliorare i sistemi di assorbimento e non di distribuzione come in questo caso.

Lo scambiatore in oggetto consente di eliminare il problema del flusso inattivo avendo migliorato il sistema di distribuzione del calore.

Dopo quanto descritto in senso prevalentemente strutturale, il funzionamento del trovato in oggetto risulta il seguente.

Il principio di funzionamento dello scambiatore in oggetto è ottenuto dal fatto che il bruciatore produce calore che riscalda i fumi presenti che scendono verso il basso emanando una quantità di calore che viene ceduta, durante il percorso verso il basso e verso lo scarico della caldaia, al percorso in parallelo esterno al corpo scambiante dove scorre l’ acqua che riceve calore dalle alette e dall ’elemento ad U che lo hanno preso dai fumi. I fumi, nel loro percorso dal bruciatore allo scarico, cedono tutto il loro calore esaurendo la loro energia riscaldante che viene acquisita dalle alette lungo tutto il percorso verticale compiuto dai fumi e non solo per un breve tratto come accadeva nella tecnica nota.

Nel caso di una caldaia, l’ acqua che deve essere scaldata entra nella struttura dello scambiatore arrivando nel percorso in parallelo attraverso un condotto di mandata presente nel carter inferiormente per uscire calda nel condotto di uscita posto superiormente.

Come mostrato nella figura 4, nel suo percorso di risalita verso l’ alto, l ’acqua raccoglie tutto il calore prodotto dal bruciatore sfruttandolo completamente ed i fumi che escono dallo scarico della caldaia hanno esaurito tutte le calorie in loro possesso e sono a bassa temperatura. Il ciclo di riscaldamento può essere continuo senza interruzioni e tempi morti e senza dispersioni di calore o necessità di doverlo recuperare per reimmetterlo all’interno dello scambiatore come accade in molte caldaie della tecnica nota. In particolare, la configurazione dello scambiatore permette di utilizzare, e quindi sfruttare completamente, il calore prodotto dal bruciatore per riscaldare un fluido con un solo passaggio e senza recupero fumi.

Il presente trovato raggiunge così gli scopi proposti.

Lo scambiatore di calore secondo la presente invenzione consente una economicità del prodotto legata alle dimensioni, al peso ed al materiale che lo costituisce, una economicità del processo di produzione in quanto il processo produttivo previsto porta ad una rapidità ed una razionalità produttiva superiore rispetto a quanto accade nella tecnica nota ed ad una economicità di gestione in quanto un prodotto più semplice può essere gestito dal costruttore della caldaia in modo rapido, risparmiando sui tempi di assemblaggio.

Un vantaggio evidenziato dallo scambiatore in oggetto deriva dalla sua struttura semplice che porta ai vantaggi elencati in precedenza a differenza dei moduli delle caldaie a condensazione attualmente in commercio che sono molto complessi e, di conseguenza, delicati sia che siano in alluminio o in acciaio .

Un altro vantaggio deriva dal fatto che lo scambiatore in oggetto permette di sfruttare al meglio tutto il calore prodotto da un bruciatore per riscaldare un fluido con un solo passaggio e senza recupero fumi e di consentire il passaggio di calore attraverso una superficie di scambio notevolmente aumentata.

Inoltre, lo scambiatore impedisce perdite di calore e dispersioni con una notevole resistenza all ’usura, presenta caratteristiche di tenuta considerevoli ed una struttura del materiale con migliori caratteristiche di resistenza alle sollecitazioni data dalla migliore compattezza del materiale che è senza porosità, inclusioni, bolle di gas, cricche o micro fessurazioni così da ottenere coefficienti di trasmissione del calore molto elevati.

In aggiunta, lo scambiatore secondo la presente invenzione permette di avere margini per realizzare personalizzazioni della caldaia da parte del costruttore a differenza di quanto accade attualmente con gli scambiatori della tecnica nota che sono praticamente dei moduli preassemblati dal fornitore e non lasciano alcun margine di variabilità al costruttore della caldaia.

Un altro vantaggio emerso con lo scambiatore secondo la presente invenzione è l ’ assenza di utilizzo di materiale isolante. Infatti, la gestione del materiale isolante termico da parte dei produttori di caldaie comporta una serie di complicazioni fastidiose in quanto il materiale isolante è molto fragile e molto poco resistente all ’umidità ed ha un impatto sull’ ambiente quando deve essere smaltito .

Un ulteriore vantaggio deriva dalle dimensioni molto contenute, infatti la compattezza del sistema offre diverse soluzioni realizzative con l ’abbinamento a diversi layout interni della caldaia. In particolare, la bassa profondità dello scambiatore facilità la possibilità di costruire caldaie a condensazione di ridotte dimensioni e da incasso oltre che di ridotta potenza.

Un ulteriore vantaggio si riscontra dall’ ottenimento del semiguscio direttamente da stampo con conseguente risparmio di tutte quelle successive onerose lavorazioni meccaniche o di montaggio che devono essere eseguite sui componenti degli scambiatori in fusione con una diminuzione del peso dello scambiatore che si traduce in conseguenti notevoli risparmi nei costi di produzione.

Con lo scambiatore secondo la presente invenzione, a parità di sezioni nette di passaggio sul lato fumi, è possibile realizzare scambiatori aventi elevate superfici di scambio termico verso le sezioni di passaggio dell ’acqua. Ciò è dovuto al fatto che il canale centrale percorso dai fumi si trova completamente circondato dal percorso dell’ acqua e quindi questo si traduce in una facilità da parte dello scambiatore di trasferire il calore dai fumi all’ acqua condizione che comporta la possibilità di ottenere scambiatori con rendimenti elevati ed aventi dimensioni compatte.

Infatti, la configurazione dello scambiatore con il percorso esterno verso l ’ alto dell’ acqua permette di utilizzare tutto il calore prodotto dal bruciatore nel percorso dall ’alto verso il basso. In questo modo, le alette sono in grado di assorbire tutto il calore prodotto e di trasmetterlo all’ acqua che transita nel percorso all’ esterno.

Vantaggiosamente, lo scambiatore di calore permette di avere un notevole risparmio sul consumo energetico del bruciatore a parità di flusso riscaldato e di temperatura ottenuta con risparmi sul consumo di metano o di gas proprio per il fatto che tutto il calore prodotto viene utilizzato e trasferito all ’ acqua.

Inoltre, i consumi ridotti del bruciatore permettono di ridurre, di conseguenza, le emissioni di risulta nell ’atmosfera con conseguente contenimento e diminuzione degli agenti inquinanti rilasciati nell ’aria. Vantaggiosamente, lo scambiatore di calore è semplice e modulare, presenta un ingombro contenuto e sfrutta gli spazi inutilizzati presenti nelle caldaie della tecnica nota.

In aggiunta a quanto sinora evidenziato, la struttura dello scambiatore secondo la presente invenzione è semplice dato che è la somma di un pochi pezzi, due semigusci per il corpo scambiante e due semiparti per il carter a differenza dei componenti che costituiscono gli scambiatori della tecnica nota che sono composti da un certo numero di pezzi singoli fra loro diversi che poi vengono assemblati.

Non ultimo vantaggio della presente invenzione è che risulta di notevole facilità d’impiego, di semplice realizzazione e buona funzionalità.

Naturalmente, alla presente invenzione possono essere apportate numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell ’ ambito del concetto inventivo che la caratterizza.

Claims (7)

1. RIVENDICAZIONI 1. Scambiatore di calore del tipo fumi-acqua configurato per essere abbinato ad un bruciatore per la realizzazione di caldaie ad uso domestico o industriale caratterizzato dal fatto di essere sostanzialmente costituito da un corpo scambiante (2) in alluminio pressofuso composto da due semigusci (2a e 2b) da montare contrapposti e racchiuso da un carter (3) in materiale plastico o alluminio formato da due semiparti (3a e 3b) da accoppiare per contenere al loro interno il corpo scambiante (2) così da costituire due sedi, una interna per il flusso di fumi e l’altra esterna per il flusso di acqua.
2. 2. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che ciascun semiguscio (2a e 2b) presenta una struttura (20) composta da un elemento sostanzialmente ad U in cui internamente all’elemento stesso vi è una pluralità di alette (21) disposte fra loro parallelamente e parallele ai lati della U ed esternamente all’ elemento ad U, sono presenti una pluralità di lamelle (22) che escono perpendicolarmente e che sono poste fra loro parallelamente e parallele alla base della U e perpendicolarmente rispetto alle alette (21)ed una serie di piccole gole (27) disposte fra loro parallelamente ed intervallate alle lamelle (22), quando detti due semigusci vengono fra loro accoppiati le alette del primo semiguscio si infilano nello spazio presente fra le alette del secondo semiguscio creando una piccola camera a V e la prima e l’ultima aletta sono posizionate opportunamente in modo da avere uno spazio per l’inserimento della corrispondente aletta dell’ altro semiguscio così da assemblare l’intero corpo scambiante con due semigusci affacciati.
3. 3. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che ciascuna semiparte (3a e 3b) del carter è sostanzialmente costituita da un elemento a C all’interno del quale sono presenti una serie di setti (31) intervallati da setti (3 la) dove i setti (31) hanno una conformazione a C e sono dotati di una piccola parete (38) verticale posta centralmente e perpendicolarmente a ciascun setto stesso mentre i setti (3 la) presentano centralmente un’interruzione e nella semiparte (3a) i setti (31 e 3 la) sono fra loro disposti parallelamente ed intervallati in modo leggermente decrescente verso l’alto mentre nell’altra semiparte (3b) sono sempre fra loro paralleli ed intervallati in modo decrescente verso l’alto ma fra le due semiparti i setti (31) e, similmente, i setti (3 la) risultano fra loro sfalsati di un livello.
4. 4. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che all’estremità libera di ciascun setto (31 e 31a) di ciascuna semiparte (3a e 3b) del carter è presente un risalto (35) previsto per inserirsi in una gola (27) presente sulla parete esterna dell’elemento ad U del corpo scambiante (2) in modo da creare un percorso obbligato per l’acqua con una conformazione a livelli paralleli che fanno salire l’acqua sul lato della C al livello superiore così da farle percorrere una traiettoria che risulta parallela in ciascuna semiparte del carter e che si riunisce su ciascun fianco del carter per risalire al livello superiore così da andare dal basso verso l’ alto transitando tutto attorno al corpo scambiante (2).
5. 5. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la semiparte (3b) del carter presenta sul lato della C due raccordi uno inferiore (40) in cui entra l’acqua fredda e l’altro superiore (41) in cui esce l’ acqua calda.
6. 6. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che, inferiormente all’elemento ad U, vi è un elemento (25) che crea una sede ed uno spazio di raccolta della condensa prodotta nella sede interna dove transitano i fumi, detto elemento è a forma triangolare e comprende uno scarico condensa (25a) ed un’apertura (25b) per lo scarico dei fumi esausti che sono transitati all’interno dei due semigusci.
7. 7. Scambiatore di calore secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che è realizzato preferibilmente in alluminio o leghe di alluminio particolari per resistere alla corrosione, avere alta conducibilità termica e per poter essere pressofuso dette leghe impiegate essendo del tipo basso fondente da richiedere una minore quantità di energia per arrivare a fusione.