ITMO20120138A1 - Metodo di intervento per incrementare l'efficienza di un impianto di riscaldamento. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

“METODO DI INTERVENTO PER INCREMENTARE L’EFFICIENZA DI

UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO.â€

La presente invenzione ha per oggetto un metodo di intervento per incrementare l’efficienza di un impianto di riscaldamento.

La presente invenzione trova impiego in ambito civile e industriale e in tutti quei locali che necessitano una produzione di acqua calda, sia nel periodo invernale sia nel periodo estivo, per il riscaldamento e per uso sanitario.

La presente invenzione trova particolare impiego per quegli impianti che producono acqua calda sfruttando fonti energetiche rinnovabili.

Tra gli svariati impianti presenti nel mercato sono noti sistemi di riscaldamento acqua che sfruttano pannelli termo fotovoltaici o più comunemente chiamati pannelli solari termici.

Un esempio degli impianti della tecnica nota à ̈ rappresentato in figura 1.

L’impianto comprende un pannello termo fotovoltaico (F), atto a fornire energia elettrica e energia termica.

L’impianto termo fotovoltaico (F) riscalda, attraverso un circuito primario (CP), acqua contenuta in un serbatoio di accumulo (A).

Detto pannello (F), ricevendo energia solare, riscalda un fluido vettore che viene fatto circolare, attraverso il circuito primario e per mezzo di una pompa (P), all’interno del serbatoio di accumulo (A).

All’interno di detto serbatoio (A) viene stoccata acqua, proveniente dalla rete idrica domestica o civile (I), che una volta riscaldata, per assorbimento di calore dal fluido vettore che circola nel circuito primario, viene trasferita alle utenze (U) per l’erogazione di acqua calda sanitaria (ACS) o acqua calda di riscaldamento (R).

Il circuito primario viene comandato da un sistema di controllo (S) che rileva la temperatura dell’acqua all’interno del serbatoio di accumulo (A), attraverso un primo mezzo sensore (S1), e la temperatura del fluido vettore all’uscita del pannello (F), attraverso un secondo mezzo sensore (S2).

A seconda delle misurazione effettuate, il sistema di controllo (S) procede con l’attivazione o la disattivazione della pompa (P).

Nel momento in cui il sistema di controllo (S) rileva una temperatura all’interno del serbatoio di accumulo (A) inferiore a quella del fluido vettore all’uscita del pannello (F) attiva la pompa (P) in modo da forzare la circolazione del fluido vettore all’interno del serbatoio (A) per riscaldare l’acqua in esso contenuta. Questa condizione si verifica molto spesso nella stagione estiva, ossia in periodi caldi e particolarmente soleggiati, in cui il sole irradia con efficacia il pannello termo fotovoltaico.

Al contrario, nel momento in cui il sistema di controllo (S) rileva una temperatura all’interno del serbatoio di accumulo (A) superiore a quella del fluido vettore all’uscita del panello (F) disattiva la pompa (P) in modo da cessare la circolazione del fluido vettore all’interno del serbatoio (A) per evitare un possibile raffreddamento dell’acqua contenuta in quest’ultimo.

Questa condizione si verifica molto spesso nella stagione invernale, ossia in periodi freddi e di cielo coperto, in cui il sole à ̈ poco presente nell’arco della giornata e non riesce a irradiare con efficacia il pannello termo fotovoltaico.

Per far fronte alla richiesta di acqua calda nel periodo invernale si unisce al termo fotovoltaico (F) una caldaia (C) atta a riscaldare un altro fluido vettore, circolante in un circuito secondario (CS), per riscaldare l’acqua contenuta nel serbatoio di accumulo (A).

Nel momento in cui al temperatura rilevata in (S2), ossia al pannello termo fotovoltaico (F) à ̈ inferiore alla temperatura rilevata in (S1), ossia all’interno del serbatoio (A), il sistema di controllo (S) attiva la caldaia (C) e promuove la circolazione dell’altro fluido vettore all’interno del circuito secondario (CS) per riscaldare l’acqua contenuta nel serbatoio (A).

I Richiedenti hanno riscontrato che gli impianti sopra sommariamente descritti presentano elevati svantaggi. Un primo svantaggio risiede nel limitato sfruttamento del pannello termo fotovoltaico che per la progettualità degli attuali impianti viene generalmente sfruttato quasi esclusivamente nel periodo estivo.

Tale svantaggio risulta maggiormente evidente se si considera il continuo mutamento delle condizioni climatiche che portano molto spesso all’accorciamento della stagione estiva.

In tale contesto si detiene quindi nel proprio impianto una fonte energetica rinnovabile che viene sfruttata nell’arco di un anno per un periodo molto limitato.

Ulteriore svantaggio risiede nel diverso rendimento degli impianti, fortemente influenzato dalla localizzazione dell’impianto stesso.

Difatti a parità di costi di installazione dell’impianto, un sistema installato in una zona vicina all’equatore, ossia in una zona fortemente soleggiata per tutto l’anno, ha un rendimento diverso da un sistema installato in una zona più lontana dall’equatore, ossia in una zona con elevata nuvolosità durante l’anno, e ancora un rendimento diverso da un sistema installato in centri industriali, dove a prescindere dalle condizioni di presenza di sole il rendimento del pannello termo fotovoltaico à ̈ fortemente penalizzato dall’inquinamento atmosferico.

Tali diversità di rendimento dell’impianto, influenzate appunto dall’area geografica di istallazione dello stesso, ha negli anni fortemente condizionato l’acquisto sia in ambito domestico sia in ambito industriale.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione à ̈ proporre un metodo di intervento per incrementare l’efficienza di un impianto di riscaldamento. Il metodo consente di predisporre un impianto che consente di superare gli inconvenienti degli impianti di tipo noto.

In particolare, à ̈ scopo della presente invenzione offrire un metodo di intervento che consente di allungare, nell’arco dell’anno, il periodo di sfruttamento del pannello termo fotovoltaico.

Ulteriore scopo della presente invenzione à ̈ mettere a disposizione un metodo di intervento in grado di ottimizzare il rendimento di funzionamento dell’impianto termo fotovoltaico e conseguentemente il rendimento complessivo dell’impianto.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un metodo di intervento comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un impianto per la produzione di acqua calda, come illustrato negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista schematica di un impianto della tecnica nota;

- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica di un impianto per la produzione di acqua calda in accordo con la presente invenzione.

- La figura 3 à ̈ una vista schematica dell’impianto di figura 2 secondo una prima variante;

- La figura 4 à ̈ una vista schematica dell’impianto di figura 2 secondo una seconda variante;

- la figura 5 à ̈ una vista schematica dell’impianto di figura 2 secondo una terza variante.

In accordo con le figure annesse, con il numero di riferimento 1 Ã ̈ complessivamente indicato un impianto per la produzione di acqua calda in accordo con la presente invenzione.

Detto impianto 1 funziona sia nella stagione calda, contraddistinta dall’elevata presenza di sole nell’arco della giornata, sia nella stagione fredda, contraddistinta da una ridotta presenza di sole nell’arco della giornata per condizioni di cielo coperto.

Detto impianto 1 trova particolare utilità nella stagiona fredda.

L’impianto 1 comprende un pannello termo fotovoltaico 2, una pompa di calore 8, 8’, 8’’, 8’’’ ed un serbatoio 4. Senza uscire dal campo di protezione della presente invenzione il pannello 2 può essere costituito più genericamente da un collettore atto a ricevere energia termica, irradiata dal sole, per trasferirla a un primo fluido vettore F1, preferibilmente glicole propilenico atossico comunemente conosciuto come antigelo, che circola all’interno del pannello 2 e all’interno di un circuito primario chiuso 3.

Detto pannello termo fotovoltaico 2 presenta un circuito primario 3 atto a convogliare il primo fluido vettore F1, all’interno di un serbatoio 4 per riscaldare l’acqua A in esso contenuta.

Detto circuito primario 3 à ̈ chiuso, ossia non à ̈ in comunicazione idraulica con il serbatoio 4, e trasferisce calore all’acqua A contenuta nel serbatoio 4 per conduzione termica.

Il serbatoio 4 presenta un ingresso 4b per l’alimentazione acqua A da riscaldare e un’uscita 4a per la distribuzione di acqua A a una temperatura T5 a svariate utenze domestiche o civili.

Per esempio con 5 à ̈ indicata una utenza per l’erogazione di acqua calda ad uso sanitario, ad esempio una doccia, e con 6 à ̈ indicata una utenza per l’erogazione di acqua calda ad uso riscaldamento, ad esempio un termosifone. Nel caso di acqua calda ad uso sanitario à ̈ preferibile che la temperatura T5 sia compresa tra 38 e 60 °C, ancor più preferibilmente 40°C, mentre nel caso di acqua per riscaldamento à ̈ preferibile che la temperatura T5 sia compresa tra 25 e 40 °C, ancor più preferibilmente 25°C. Nel periodo estivo il pannello termo fotovoltaico 2, che riscalda il primo fluido vettore F1 a una temperatura T1 compresa tra 40 e 80 °C, preferibilmente 60°C, immette il primo fluido vettore F1, contenuto all’interno del circuito primario 3, all’interno del serbatoio 4 per riscaldare l’acqua A in esso contenuta alimentata dall’ingresso 4b.

La circolazione forzata chiusa del primo fluido vettore F1, promossa da una prima pompa 11, all’interno del serbatoio di accumulo 4 avviene per mezzo di un primo condotto di mandata 3a, e un primo condotto di ritorno 3b facenti parte del circuito primario 3.

I termini mandata e ritorno sono riferiti al pannello 2, ossia per primo condotto di mandata 3a si intende il condotto chiuso che dal panello 2 giunge al serbatoio 4 e per primo condotto di ritorno 3b si intende il condotto chiuso che dal serbatoio 4 giunge al pannello 2.

Il primo condotto di mandata 3a presenta una prima valvola a tre vie 7a.

La prima valvola a tre vie 7a devia, sotto l’azione di mezzi di controllo 10 meglio descritti nel seguito, il flusso del primo fluido vettore F1 dal circuito primario 3 a un circuito ausiliario 12.

Il primo fluido vettore F1 viene inviato, per mezzo di un condotto ausiliario di mandata 12a,12c e di una seconda pompa 15, a un prima serpentina 23 interagente, per scambio termico, con un secondo fluido vettore F2 circolante all’interno della pompa di calore 8.

Più precisamente detto primo fluido vettore F1 cede calore, attraversando la prima serpentina 23, al secondo fluido vettore F2 che circola all’interno della pompa di calore 8 in un evaporatore 13. Prima serpentina 23 e evaporatore 13 definiscono un primo scambiatore di calore 24 dell’impianto di figura 1.

Dopo aver attraversato la prima serpentina 23, il primo fluido vettore F1 ritorna al pannello termo fotovoltaico 2 attraverso un condotto ausiliario di ritorno 12d,12b. Il metodo in oggetto comprende una fase di disporre un secondo serbatoio di accumulo 9, alimentato dal pannello termo fotovoltaico 2, contenente il primo fluido vettore F1 circolante all’interno di un circuito ausiliario 12. In particolare, la fase di disporre il serbatoio di accumulo 9 prevede di collegare la prima valvola a tre vie 7a al serbatoio di accumulo 9 attraverso un primo condotto ausiliario 12a. La prima valvola a tre vie 7a devia, sotto l’azione di mezzi di controllo 10, il flusso del primo fluido vettore F1 dal primo condotto di mandata 3a verso il serbatoio di accumulo 9 attraverso il primo condotto ausiliario 12a.

Detto secondo serbatoio di accumulo 9 funge da polmone di accumulo del primo fluido vettore F1, circolante nel circuito primario 3, quanto la temperatura T1 dello stesso à ̈ al di sotto della temperatura T5 necessaria per trasferire calore all’acqua A contenuta nel primo serbatoio 4 e destinata al riscaldamento o all’uso sanitario.

In altre parole quanto il pannello termo fotovoltaico 2 à ̈ scarsamente irradiato dal sole, o comunque non à ̈ in grado di scaldare il primo fluido vettore F1 a temperature superiori ad esempio a 25°C (la temperatura minima per l’erogazione di acqua di riscaldamento), il primo fluido vettore F1 viene immagazzinato nel secondo serbatoio di accumulo 9.

Il metodo secondo la presente invenzione prevede inoltre di disporre un secondo condotto ausiliario 12b per il ritorno del primo fluido vettore F1 dal secondo serbatoio di accumulo 9 al pannello termo fotovoltaico 2.

Il metodo prevede di collegare il secondo serbatoio di accumulo 9 alla prima serpentina 23 per mezzo di un terzo condotto ausiliario 12c e di una seconda pompa 15. Come già accennato, la prima serpentina 23 interagisce, per scambio termico, con un secondo fluido vettore F2 circolante all’interno della pompa di calore 8.

Più precisamente detto primo fluido vettore F1 cede calore, attraversando la prima serpentina 23, al secondo fluido vettore F2 che circola all’interno della pompa di calore 8 in un evaporatore 13. Prima serpentina 23 e evaporatore 13 definiscono un primo scambiatore di calore 24 dell’impianto di figura 1.

Il metodo secondo la presente invenzione prevede inoltre di disporre un quarto condotto ausiliario 12d, per il ritorno del primo fluido vettore F1 dalla pompa di calore 8 al secondo serbatoio di accumulo 9.

Il circuito ausiliario ottenuto dall’applicazione del metodo secondo la presente invenzione comprende quindi un primo condotto ausiliario 12a, per il trasferimento del primo fluido vettore F1 dal pannello termo fotovoltaico 2 al serbatoio di accumulo 9, un secondo condotto ausiliario 12b, per il ritorno del primo fluido vettore F1 dal serbatoio di accumulo 9 al pannello termo fotovoltaico 2, un terzo condotto ausiliario 12c, per il trasferimento del primo fluido vettore F1 dal serbatoio di accumulo 9 alla pompa di calore 8, un quarto condotto ausiliario 12d, per il ritorno del primo fluido vettore F1 dalla pompa di calore 8 al serbatoio di accumulo 9, una serpentina 23 per il trasferimento di calore dal primo fluido vettore F1 al secondo fluido vettore F2 circolante all’interno dell’evaporatore 13 quest’ultimo appartenente alla prima pompa di calore 8.

Il metodo secondo la presente invenzione prevede altresì di predisporre i mezzi di controllo 10 per rilevare la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 e, se la temperatura T1 rilevata à ̈ minore della temperatura T5 dell’acqua A, per:

- convogliare il primo fluido vettore F1 verso il serbatoio di accumulo 9 e attraverso il circuito ausiliario 12, al fine di promuovere uno scambio termico tra il primo fluido vettore F1 e il secondo fluido vettore F2 in corrispondenza della pompa di calore 8,8’,8’’,8’’’;

- comandare la circolazione del terzo fluido vettore F3 per promuovere uno scambio termico dal secondo fluido vettore F2 al terzo fluido vettore F3 e dal terzo fluido vettore F3 all’acqua A.

A tal fine il metodo prevede di disporre un primo sensore 18, per rilevare la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 in uscita dal pannello termo fotovoltaico 2, ed un secondo sensore 20 per rilevare la temperatura T5 dell’acqua A contenuta nel serbatoio 4. Il metodo secondo la presente invenzione prevede altresì di predisporre i mezzi di controllo 10 per rilevare la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 e, se la temperatura T1 à ̈ maggiore della temperatura T5, per promuovere la circolazione del primo fluido vettore F1 all’interno del circuito primario 3 per cedere calore all’acqua A contenuta nel serbatoio 4.

In un primo esempio di attuazione del metodo, la pompa di calore 8 Ã ̈ del tipo a condensazione ad acqua contenente un secondo fluido vettore F2, preferibilmente gas freon, anidride carbonica o ammoniaca, a una temperatura T2.

Detta pompa di calore 8 comprende l’evaporatore 13 un compressore 17, un condensatore 26 e una valvola laminatrice 27.

Quando la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 à ̈ insufficiente per trasferire calore all’acqua A contenuta nel serbatoio di accumulo 4, la temperatura del primo fluido vettore F1 viene sfruttata per riscaldare il secondo fluido vettore F2 contenuto nella pompa di calore 8 e più precisamente in corrispondenza dell’evaporatore 13.

In altre parole quando la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 à ̈ minore della temperatura T5 dell’acqua A contenuta nel serbatoio 4 i mezzi di controllo 10 deviano il primo fluido vettore F1 verso la pompa di calore 8 per cedere calore al secondo fluido vettore F2 che presenta, all’interno della pompa di calore 8, una temperatura T2 minore di T1.

Più precisamente il primo fluido vettore F1 viene fatto circolare, sotto l’azione dei mezzi di controllo 10, all’interno della prima serpentina 23 per cedere calore al secondo fluido vettore F2 contenuto all’interno del’evaporatore 13.

Nel momento in cui il primo fluido vettore F1 ha ceduto calore al secondo fluido vettore F2 viene fatto ritornare, attraverso un quarto condotto ausiliario 12d all’interno del secondo serbatoio di accumulo 9.

Il successivo riscaldamento (e raffreddamento ciclico) del secondo fluido vettore F2 all’interno della pompa di calore 8 avviene attraverso modalità note sfruttanti l’azione del compressore 17, del condensatore 26 e della valvola di laminazione 27.

A valle della pompa di calore 8 Ã ̈ presente un circuito secondario 14.

Detto circuito secondario 14 à ̈ chiuso, ossia non à ̈ in comunicazione idraulica con il serbatoio 4 e un terzo fluido vettore F3, in esso contenuto, trasferisce calore all’acqua A contenuta nel serbatoio 4 per conduzione termica.

Detto circuito secondario 14, contenente al proprio interno il terzo fluido vettore F3, preferibilmente acqua, presenta una seconda serpentina 28 interagente, per scambio termico, con il condensatore 26 della pompa di calore 8, un secondo condotto di mandata 14a, un secondo condotto di ritorno 14b e una terza pompa 16. La circolazione all’interno del circuito secondario 14 à ̈ favorita della terza pompa 16 comandata dai mezzi di controllo 10.

Il secondo condotto di mandata 14a attraversa la pompa di calore 8, favorendo uno scambio termico tra il secondo fluido vettore F2 ed il terzo fluido vettore F3. Il secondo condotto di ritorno 14b attraversa il serbatoio 4 favorendo uno scambio termico tra il terzo fluido vettore F3 e l’acqua A contenuta nel serbatoio. All’interno del circuito secondario 14 il terzo fluido vettore F3 riceve calore, in corrispondenza di una seconda serpentina 28 nel circuito di mandata 14a, dal secondo fluido vettore F2 che attraversa il condensatore 26.

Condensatore 26 e seconda serpentina 28 definiscono un secondo scambiatore di calore 29 in cui il secondo fluido vettore F2 cede calore al terzo fluido vettore F3.

Il secondo condotto di ritorno 14b à ̈ atto a convogliare il terzo fluido vettore F3 all’interno del serbatoio 4 per riscaldare l’acqua A in esso contenuta.

In questa prima variante realizzativa dell’impianto, illustrata nella figura 2, il metodo prevede di predisporre i mezzi di controllo 10 per comandare il trasferimento del primo fluido vettore F1 al serbatoio 4 o al serbatoio di accumulo 9, per azionare la pompa di calore 8 e per comandare il trasferimento del terzo fluido vettore F3 dalla pompa di calore 8 al serbatoio 4 in relazione alla temperatura T1 del primo fluido vettore F1 in uscita dal pannello termo fotovoltaico 2. I mezzi di controllo 10 si interfacciano con i sensori di rilevamento di temperatura 18, 19, 20,

Il primo sensore 18 ,come già accennato, à ̈ collocato all’uscita del pannello termo fotovoltaico 2. Il secondo sensore 20 à ̈ collocato in corrispondenza del primo serbatoio di accumulo 4. Un terzo sensore 19 à ̈ collocato in corrispondenza del secondo serbatoio di accumulo 9. Il metodo prevede di predisporre i mezzi di controllo 10 in modo che, nel momento in cui viene rilevata una temperatura T1 del primo fluido vettore F1 maggiore della temperatura T5 dell’acqua A nel serbatoio 4, i mezzi di controllo 10, attivando la prima pompa 11, comandano la circolazione del primo fluido vettore F1 nel circuito primario 3 per trasferire calore all’acqua contenuta nel serbatoio 4.

Nel momento in cui i mezzi di controllo 10 rilevano una temperatura T1 del primo fluido vettore F1 minore della temperatura T5 dell’acqua A del serbatoio 4 i mezzi di controllo, agendo sulla prima valvola a tre vie 7a, bloccano la circolazione del primo fluido vettore F1 all’interno del circuito primario 3 e promuovono la circolazione dello stesso all’interno del circuito ausiliario 12.

In questo modo il primo fluido vettore F1, a temperatura T1 minore della temperatura T5 dell’acqua A, non può raffreddare l’acqua A del serbatoio 4 e viene interamente convogliato nel serbatoio di accumulo 9.

Dal serbatoio di accumulo 9, attraverso l’attivazione della seconda pompa 15, i mezzi di controllo 10 inviano il primo fluido vettore F1 alla pompa di calore 8 attraverso lo scambiatore di calore 24.

In tale transitorio il primo fluido vettore F1 cede calore al secondo fluido vettore F2 contenuto nella pompa di calore 8.

Successivamente i mezzi di controllo attivano la terza pompa 16 per promuovere la circolazione del terzo fluido vettore F3 all’interno del circuito secondario 14.

In tale transitorio il terzo fluido vettore F3 assorbe calore dal secondo fluido vettore F2, all’interno del secondo scambiatore di calore 29 e successivamente lo cede all’acqua A contenuta all’interno del serbatoio 4 percorrendo il secondo condotto di ritorno 14b.

In figura 3 à ̈ illustrata una seconda variante dell’impianto 1 in cui à ̈ presente una pompa di calore 8’ di tipo geotermico, nella quale la condensazione avviene per scambio termico con l’acqua prelevata da un pozzo geotermico 25.

Il pozzo geotermico 25 preleva il primo fluido vettore F1 alla temperatura T1’ del terreno e lo invia per mezzo di una quarta pompa 27 alla prima serpentina 23 appartenente alla pompa di calore 8’.

Il metodo prevede di porre il pozzo geotermico 25 in comunicazione idraulica con il circuito ausiliario 12, frapponendosi tra serbatoio di accumulo 9 e pompa di calore 8’, attraverso un quinto condotto ausiliario 12e e un sesto condotto ausiliario 12f.

Più precisamente il quinto condotto ausiliario 12e risulta in comunicazione idraulica con il quinto condotto ausiliario 12e attraverso una seconda valvola a tre vie 7b.

Allo stesso modo il sesto condotto ausiliario 12f risulta in comunicazione idraulica con il terzo condotto ausiliario 12c attraverso una terza valvola a tre vie 7c.

Il metodo prevede inoltre di disporre un quarto sensore 21 in corrispondenza del quinto condotto ausiliario 12e per rilevare la temperatura T1’ del primo fluido vettore F1, proveniente dal pozzo geotermico 25, all’ingresso della pompa di calore 8’.

Detto quarto sensore 21 Ã ̈ collocato a monte della terza valvola a tre vie 7c.

Il funzionamento del circuito di figura 3 à ̈ il seguente. Nel caso di condizioni climatiche estive l’impianto di figura 3 funziona come precedentemente descritto per ciò che attiene all’impianto di figura 2.

In altre parole i mezzi di controllo 10 sono predisposti in modo che, quando la temperatura T1 del primo fluido vettore F1, misurata dal sensore 18 in uscita dal pannello termo fotovoltaico 2, à ̈ maggiore della temperatura T5 dell’acqua A, misurata dal sensore 20 all’interno del serbatoio 4, i mezzi di controllo 10 attivano la prima pompa 15 e dirigono il primo fluido vettore F1 all’interno del serbatoio 4 per riscaldare l’acqua A in esso contenuta.

Nel momento in cui la temperatura T1 à ̈ inferiore alla temperatura T5 i mezzi di controllo 10, attivando la prima valvola a tre vie 7a, convergono il flusso di fluido all’interno del serbatoio di accumulo 9.

Contestualmente se i mezzi di controllo 10 rilevano una temperatura T1’ del primo fluido vettore F1 proveniente dal pozzo geotermico 25, superiore alla temperatura T1 dello stesso contenuto all’interno del serbatoio di accumulo 9, i mezzi di controllo attivano la seconda pompa 15 e agiscono sulla seconda valvola a tre vie 7b per inviare alla prima serpentina 23 il primo fluido vettore F1 proveniente dal pozzo geotermico 25.

In altre parole i mezzi di controllo 10 agendo in particolare sulla seconda valvola a tre vie 7b promuovono la circolazione del primo fluido vettore F1 dal pozzo geotermico 25, attraverso il quinto e il sesto condotto ausiliario 12e e 12f, e inibiscono la circolazione del primo fluido vettore F1 dal serbatoio di accumulo 9.

Al contrario, qualora la temperatura T1’ del primo fluido vettore F1, proveniente dal pozzo geotermico 25, fosse inferiore della temperatura T1 dello stesso, contenuto all’interno del serbatoio di accumulo 9, i mezzi di controllo 10 attivano la seconda pompa 15 e agiscono sulla terza valvola a tre vie 7c per inviare alla prima serpentina 23 il primo fluido vettore F1 proveniente dal serbatoio di accumulo 9.

In altre parole i mezzi di controllo 10 agendo in particolare sulla terza valvola a tre vie 7c promuovono la circolazione del primo fluido vettore F1 dal serbatoio di accumulo 9, attraverso il terzo e il quarto condotto ausiliario 12c e 12d, e inibiscono la circolazione del primo fluido vettore F1 dal pozzo geotermico 25.

In entrambi i casi sopra descritti i mezzi di controllo 10 comandano successivamente l’attivazione della terza pompa 16 per inviare il terzo fluido vettore F3, precedentemente scaldato all’interno della pompa di calore 8’, al serbatoio 4.

In figura 4 à ̈ illustrata una terza variante dell’impianto 1 di figura 1 presentante una pompa di calore 8’’ preferibilmente mista a condensazione acqua aria.

Detta pompa di calore 8’’ comprende, in aggiunta alle pompe di calore precedentemente descritte, una ventola 22, anch’essa comandata dai mezzi di controllo 10, per l’aspirazione di un quarto fluido vettore F4, preferibilmente aria nell’ambiente, e il riscaldamento del secondo fluido vettore F2 circolante all’interno della stessa.

In questa forma realizzativa un quarto fluido vettore F4, ovvero aria prelevata a una temperatura T4 dalla ventola 22, circola all’interno della pompa di calore 8’’ per cedere calore al secondo fluido vettore F2 e viene pre riscaldata per attraversamento della prima serpentina 23 alimentata dal primo fluido vettore F1 proveniente dal serbatoio di accumulo 9.

In altre parole la pompa di calore 8’’ di figura 4 effettua un riscaldamento del terzo fluido vettore F3 sfruttando il calore del quarto fluido vettore F4 quest’ultimo pre riscaldato dal secondo fluido vettore F2.

Nel momento in cui la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 à ̈ maggiore della temperatura T5 dell’acqua A contenuta all’interno del serbatoio 4 il funzionamento dell’impianto à ̈ analogo a quello precedentemente descritto.

Nel momento in cui la temperatura T1 del primo fluido vettore F1 à ̈ minore della temperatura T5 dell’acqua A i mezzi di controllo 10, agendo opportunamente sulla prima valvola a tre vie 7a convogliano il primo fluido vettore F1 all’interno del serbatoio di accumulo 9.

Successivamente inviano detto primo fluido vettore F1 alla pompa di calore 8’’ convogliandolo all’interno della prima serpentina 23.

Contestualmente comandano l’attivazione della ventola 22 che effettua l’aspirazione del quarto fluido vettore F4, aria, per cedere calore al secondo fluido vettore F2 circolante all’interno dell’evaporatore 13.

In questo transitorio il terzo fluido vettore F3 attraversa l’evaporatore 13 e, assorbendo calore dal primo fluido vettore F1 e dal quarto fluido vettore F4, giunge al compensatore 17 a una temperatura maggiore di quella di prelievo.

In figura 5 à ̈ illustrata una quarta variante dell’impianto 1 di figura 1 presentante una pompa di calore 8’’’ preferibilmente ibrida con condensazione aria- acqua o condensazione acqua – acqua.

Detta pompa di calore 8’’’ comprende la ventola 22 per l’aspirazione del quarto fluido vettore F4 e il riscaldamento del secondo fluido vettore F2 circolante all’interno della stessa.

In questa forma realizzativa, il cui funzionamento non differisce da quello precedentemente illustrato nell’impianto di figura 4, il primo fluido vettore F1, circolante all’interno della pompa di calore 8’’’ attraverso la prima serpentina 23, effettua una post riscaldamento del secondo fluido vettore F2.

In altre parole la pompa di calore 8’’’ di figura 5 effettua un riscaldamento del secondo fluido vettore F2 assorbendo calore prima dal quarto fluido vettore F4, aspirato dalla ventola 22, poi dal primo fluido vettore F1 immesso dal circuito ausiliario 12.

L’impianto descritto nelle varianti delle figure 2,3,4,5 raggiunge gli scopi prefissati.

Innanzitutto à ̈ previsto uno sfruttamento più intenso del pannello termo fotovoltaico 2 sia in termini giornalieri che in termini stagionali.

Difatti qualora avvenga nella giornata un drastico cambiamento delle condizioni climatiche, ad esempio da condizione soleggiata a condizione di cielo coperto, anche se il pannello termo fotovoltaico non à ̈ sufficientemente irradiato dal sole quest’ultimo sfrutta il calore immagazzinato nel primo fluido vettore, non adeguato per riscaldare l’acqua A nel serbatoio 4, per trasferire calore al secondo fluido vettore F2 contenuto nella pompa di calore 8,8’,8’’,8’’’.

Allo stesso modo, in condizioni climatiche invernali, il pannello termo fotovoltaico à ̈ comunque in grado di sfruttare il calore trasferito del primo fluido vettore F1 per scaldare il secondo fluido vettore F2.

Inoltre le temperature di esercizio del primo fluido vettore F1, in caso di temperature esterne rigide, sono in grado di aumentare il coefficiente operativo di performance delle pompe di calore.

Difatti tutta l’energia catturata dal pannello termo fotovoltaico 2, stoccata nel serbatoio di accumulo 9, può cedere in modo graduale, durante le ore più fredde, energia termica alla pompa di calore elevandone sensibilmente il coefficiente operativo di performance. In ultimo, a parità di rendimento nel periodo estivo nelle stagioni invernali gli impianti oggetto della presente invenzione permettono di ottenere un miglioramento del rendimento complessivo di esercizio.

Claims (5)

1. RIVENDICAZIONI 1) Metodo di intervento per incrementare l’efficienza di un impianto di riscaldamento comprendente: - un pannello termo fotovoltaico (2) atto a riscaldare un primo fluido vettore (F1) alla temperatura (T1), circolante all’interno di un circuito primario (3), sotto l’effetto dell’irraggiamento solare; - una pompa di calore (8,8’,8’’,8’’’) atta a riscaldare un secondo fluido vettore (F2) alla temperatura (T2); - un circuito secondario (14) contenente un terzo fluido vettore (F3), alla temperatura (T3), riscaldabile attraverso il secondo fluido vettore (F2) proveniente dalla pompa di calore (8); - un primo serbatoio (4), per l’erogazione di acqua calda di riscaldamento o acqua calda ad uso sanitario, contenente acqua (A), alla temperatura (T5), riscaldabile attraverso conduzione termica trasmessa dal circuito primario (3) o dal circuito secondario (14); - mezzi di controllo (10) per promuovere il riscaldamento dell’acqua (A) contenuta nel serbatoio (4) by-passando il circuito primario (3) e attivando il circuito secondario (14), quando la temperatura (T1) del primo fluido vettore (F1) à ̈ minore della temperatura (T5) dell’acqua (A), o by-passando il circuito secondario (14) e attivando il circuito primario (3), quando la temperatura (T1) del primo fluido vettore (F1) à ̈ maggiore della temperatura (T5) dell’acqua (A); il metodo comprendendo le seguenti fasi: disporre un secondo serbatoio di accumulo (9), alimentato dal pannello termo fotovoltaico (2), contenente il primo fluido vettore (F1) circolante all’interno di un circuito ausiliario (12), per cedere calore al secondo fluido vettore (F2); predisporre i mezzi di controllo (10) per rilevare la temperatura (T1) del primo fluido vettore (F1) e, se la temperatura (T1) rilevata à ̈ minore della temperatura (T5) dell’acqua (A), per: - convogliare il primo fluido vettore (F1) verso il primo serbatoio di accumulo (9) e attraverso il circuito ausiliario (12) per promuovere uno scambio termico tra il primo fluido vettore (F1) e il secondo fluido vettore (F2) in corrispondenza della pompa di calore (8,8’,8’’,8’’’); - comandare la circolazione del terzo fluido vettore (F3) per promuovere uno scambio termico dal secondo fluido vettore (F2) al terzo fluido vettore (F3) e dal terzo fluido vettore (F3) all’acqua (A).
2. 2) Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente le seguenti fasi: - disporre una prima valvola a tre vie (7a) su un condotto di mandata (3a) dal pannello termo fotovoltaico (2); - collegare la prima valvola a tre vie (7a) al primo serbatoio di accumulo (9) attraverso un primo condotto ausiliario (12a); - disporre un secondo condotto ausiliario (12b) per il ritorno del primo fluido vettore (F1) dal primo serbatoio di accumulo (9) al pannello termo fotovoltaico (2); - collegare il primo serbatoio di accumulo (9) ad un primo scambiatore di calore (24) per mezzo di un terzo condotto ausiliario (12c) e di una seconda pompa (15); - disporre un quarto condotto ausiliario (12d), per il ritorno del primo fluido vettore (F1) dalla pompa di calore 8 al primo serbatoio di accumulo (9).
3. 3) Metodo secondo la rivendicazione 1, comprendente le fasi di: - disporre un primo sensore (18), connesso ai mezzi di controllo (10), per rilevare la temperatura (T1) del primo fluido vettore (F1) in uscita dal pannello termo fotovoltaico (2); - disporre un secondo sensore (20), connesso ai mezzi di controllo (10), per rilevare la temperatura (T5) dell’acqua (A) contenuta nel serbatoio (4).
4. 4) Metodo secondo le rivendicazioni 2 e 3, in cui l’impianto (1) comprende una pompa di calore (8’) geotermica connessa ad un pozzo geotermico (25) percorso dal primo fluido vettore (F1), a una temperatura del terreno (T1’), il metodo comprendendo le fasi di: - mettere in comunicazione idraulica il pozzo geotermico (25) con il circuito ausiliario (12); - disporre un terzo sensore (19), connesso ai mezzi di controllo (10), per rilevare la temperatura (T1) del primo fluido vettore (F1) all’interno del serbatoio di accumulo (9); - disporre un quarto sensore (21) per rilevare la temperatura (T1’) del primo fluido vettore (F1) all’interno del pozzo geotermico (25); - predisporre i mezzi di controllo (10) per rilevare le temperature (T1) e (T1’) del primo fluido vettore e per: - se la temperatura (T1) all’interno del primo serbatoio di accumulo (9) à ̈ maggiore della temperatura (T5) all’interno del serbatoio (4), promuovere la circolazione del primo fluido vettore (F1) all’interno del circuito primario (3) per cedere calore all’acqua (A) contenuta nel serbatoio (4); - se la temperatura (T1) all’interno del primo serbatoio di accumulo (9) à ̈ minore della temperatura (T5) all’interno del serbatoio (4), deviare la circolazione del primo fluido vettore (F1) dal circuito primario (3) al primo serbatoio di accumulo (9); - se la temperatura (T1) all’interno del primo serbatoio di accumulo (9) à ̈ maggiore della temperatura (T1’) all’interno del pozzo geotermico (25), promuovere la circolazione del primo fluido vettore (F1) dal primo serbatoio di accumulo (9) alla pompa di calore (8’); - se la temperatura (T1) all’interno del primo serbatoio di accumulo (9) à ̈ minore della temperatura (T1’) all’interno del pozzo geotermico (25), promuovere la circolazione del primo fluido vettore (F1) dal pozzo geotermico (25) alla pompa di calore (8’).
5. 5) Metodo secondo la rivendicazione 1, un cui l’impianto 1 comprende una pompa di calore (8’’’) a condensazione acqua – aria dotata di una ventola (22) per prelevare un quarto fluido vettore (F4), a una temperatura (T4), e per indirizzare il quarto fluido vettore (F4) all’evaporatore (13), il metodo comprendendo le fasi di: - disporre la prima serpentina (23) nel flusso del quarto fluido vettore (F4), in modo che il primo fluido vettore (F1) ceda calore al quarto fluido vettore (F4); - predisporre i mezzi di controllo (10) per rilevare la temperatura (T4) del quarto fluido vettore (F4) e per: - se la temperatura (T1) à ̈ maggiore della temperatura (T5), promuovere la circolazione del primo fluido vettore (F1) all’interno del circuito primario (3) per cedere calore all’acqua (A) contenuta nel serbatoio (4); - se la temperatura (T1) à ̈ minore della temperatura (T4), deviare la circolazione del primo fluido vettore (F1) dal circuito primario (3) al circuito ausiliario (12) e attivare la ventola (22) per aspirare il quarto fluido vettore (F4).