ITPD20090294A1 - Sistema indipendente di deumidificazione dell' aria - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Ambito tecnico

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di trattamento dell’aria tipo descritto nel preambolo della rivendicazione principale.

Sfondo tecnologico

Nell’ambito tecnico del condizionamento degli ambienti, particolarmente, sebbene non esclusivamente, per il trattamento dell’aria in ambienti che ospitano calcolatori elettronici, à ̈ noto impiegare sistemi a fluido refrigerato, tipicamente costituito da acqua refrigerata, comprendenti:

- una sorgente di acqua refrigerata, ad esempio prodotta mediante un refrigeratore esterno,

- una pluralità di utenze costituite da rispettive unità di trattamento dell’aria, quali, ad esempio, unità per il condizionamento di precisione di sale di calcolo, unità di raffreddamento di uno o più locali o unità per il trattamento dell’aria primaria, ovvero dell’aria di rinnovo per una pluralità di locali,

- un impianto idraulico di distribuzione dell’acqua refrigerata alle utenze, comprendente tubazioni, pompe, serbatoi di accumulo e valvole di regolazione,

- un dispositivo di regolazione e controllo del sistema.

In tale ambito tecnico il sistema sopra descritto à ̈ impiegato sia per il controllo della temperatura che dell’umidità dell’aria, essendo normalmente progettato con una temperatura dell’acqua refrigerata in grado di soddisfare sia il carico sensibile che latente. Esistono inoltre dei sistemi più evoluti che lavorano con una gestione centralizzata della temperatura dell’acqua refrigerata. Il dispositivo di controllo infatti abbassa la temperatura dell’acqua refrigerata solo quando un elemento del sistema richiede la deumidifica, portando l’acqua dell’impianto al di sotto del punto di rugiada. Tale tipo di gestione comporta una serie di inconvenienti determinati dal fatto che viene inviata acqua refrigerata a una temperatura al di sotto del punto di rugiada anche alle utenze che non richiedono riduzione del grado di umidità. Ciò determina infatti:

- un aumento del consumo di acqua refrigerata,

- una riduzione del grado di umidità anche in corrispondenza delle utenze che non lo richiedono (a volte tale riduzione viene compensata da umidificatori con ulteriore consumo energetico), - tempi di transitorio elevati tra stati del sistema in cui una o più utenze richieda la deumidificazione dell’aria e stati in cui nessuna utenza richieda la deumidificazione dell’aria.

L’efficienza complessiva del sistema risulta perciò non ottimale e la potenza persa risulta particolarmente significativa quando il numero di utenze che richiedono una riduzione del grado di umidità à ̈ piccolo rispetto al numero totale di utenze.

Descrizione dell’invenzione

L’invenzione ha quale scopo principale quello di mettere a disposizione un sistema di trattamento dell’aria strutturalmente e funzionalmente concepito in modo da evitare tutti gli inconvenienti lamentati con riferimento alla tecnica nota citata.

In particolare l’invenzione si propone di realizzare un sistema di trattamento dell’aria per il raffreddamento e la deumidificazione dell’aria in una pluralità di utenze avente efficienza elevata e poco variabile al variare delle condizioni operative del sistema stesso.

Questi ed altri scopi che appariranno nel seguito sono affrontati e conseguiti dall’invenzione mediante un veicolo realizzato in accordo con le rivendicazioni che seguono.

Breve descrizione dei disegni

Le caratteristiche ed i vantaggi del trovato meglio risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di un suo esempio preferito di realizzazione illustrato a titolo indicativo e non limitativo, con riferimento agli uniti disegni in cui:

- la figura 1 à ̈ un diagramma schematico di un sistema di trattamento dell’aria secondo la presente invenzione;

- la figura 2 Ã ̈ una vista schematica di un particolare del sistema di figura 1;

- la figura 3 Ã ̈ una vista schematica di una variante realizzativa del particolare di figura 2.

Modo preferito di attuazione dell’invenzione

Con riferimento alle allegate figure, con 1 à ̈ complessivamente indicato un sistema 1 di trattamento dell’aria per una pluralità di utenze 2. Il sistema 1 comprende una sorgente 3 di acqua refrigerata collegata alle utenze 2 mediante un circuito idraulico 4. Secondo una variante realizzativa dell’invenzione, la sorgente 3 à ̈ una sorgente di un fluido refrigerato diverso dall’acqua. Ai fini della presente invenzione la sorgente 3 può essere di tipo qualsiasi, ad esempio può essere costituita da una porzione del circuito 4 accoppiata a un impianto frigorifero.

L’esempio di figura 1 rappresenta una possibile configurazione del sistema in le utenze 2 sono collegate in parallelo alla sorgente 3 mediante due rispettive tubazioni 6 e 7 di mandata e di ritorno dell’acqua refrigerata.

In altre varianti realizzative del sistema 1, non rappresentate, à ̈ possibile un collegamento in serie delle utenze 2 alla sorgente 3, oppure un collegamento di tipo misto in cui il circuito idraulico 4 comprende più anelli di utenze, eventualmente separati mediante serbatoi di accumulo o valvole distributrici.

In generale, ai fini della presente invenzione, il circuito idraulico 4 potrà avere una configurazione qualsiasi, purché l’acqua refrigerata possa raggiungere tutte le utenze 2, alla temperatura operativa richiesta.

Ciascuna delle utenze 2 à ̈ costituita da una unità di trattamento dell’aria per il controllo della temperatura e del grado di umidità dell’aria in uno o più locali di un edificio. A titolo esemplificativo ognuna delle utenze 2 può essere costituita da una unità di precisione per il condizionamento dell’aria in sale di calcolo, oppure a una unità di trattamento dell’aria primaria, oppure da una unità di raffreddamento dell’aria per uno o più locali, ad esempio uffici e/o sale riunioni o locali di altro genere.

Con riferimento alla figura 2, ciascuna delle utenze 2 comprende due collettori 2a,b rispettivamente di ingresso e di uscita per l’acqua refrigerata. I collettori 2a,b sono rispettivamente connessi alle tubazioni 6, 7 di mandata e ritorno del circuito idraulico 4. Ogni utenza comprende inoltre uno scambiatore 9 attraversato da un flusso d’aria 10 da raffreddare e deumidificare. Lo scambiatore 9 à ̈ alimentato con acqua refrigerata mediante un condotto 11 di alimentazione estesa tra il collettore 2a e un ingresso 9a previsto sullo scambiatore 9. Mediante il condotto 11 lo scambiatore 9 à ̈ posto in contatto termico con la sorgente 3 di acqua refrigerata per raffreddare il flusso d’aria 10 che lo attraversa.

Nello scambiatore 9 il flusso d’aria 10 cede calore all’acqua refrigerata raffreddandosi. L’acqua in uscita dallo scambiatore 9 à ̈ inviata al circuito idraulico 4 e, attraverso di esso, alla sorgente 3, mediante un condotto di ritorno 12, estesa tra una uscita 4b dello scambiatore e il collettore di uscita 2b. I condotti di alimentazione e ritorno 11, 12 sono tra loro collegate mediante un condotto di ricircolo 13. Nel punto di intersezione tra le tubazioni di ritorno 12 e di ricircolo 13 à ̈ prevista una valvola 14 a tre per la regolazione della portata d’acqua refrigerata attraverso lo scambiatore 9. Regolando l’apertura della valvola 14 à ̈ possibile suddividere la portata di acqua in arrivo al collettore 2a tra il condotto di alimentazione 11 e il condotto di ricircolo 13. In questo modo la portata attraverso il regolatore 9 può essere regolata in funzione delle specifiche esigenze di ogni utenza 2, indipendentemente dalla portata di acqua refrigerata nel circuito idraulico 4. Il sistema di trattamento dell’aria 1, comprende nell’utenza 2 un circuito frigorifero 15, in sé convenzionale, avente un evaporatore 16, un compressore 17 posto a monte dell’evaporatore 16 per il ricircolo di un fluido frigorifero all’interno del circuito 15, una valvola 18 di regolazione posta a valle dell’evaporatore 16 per la regolazione della portata del fluido refrigerante e un condensatore 19 posto tra il compressore 17 e la valvola 18, per lo smaltimento del calore di condensazione.

L’evaporato 16 à ̈ adiacente allo scambiatore 9 e in contatto termico il flusso d’aria 10 per deumidificare quest’ultimo.

Nella variante realizzativa di figura 2 l’evaporatore 16 à ̈ posto a monte di dello scambiatori 9 rispetto al rispettivo flusso d’aria 10.

Nella variante realizzativa di figura 3 l’evaporatore 16 à ̈ posto a valle di dello scambiatori 9 rispetto al rispettivo flusso d’aria 10.

Le due varianti nelle figure 2 e 3 sono tra loro equivalenti dal punto di vista funzionale. Nel caso di figura 2 la condensa à ̈ separata dal flusso d’aria 10 in un dispositivo di raccolta condensa previsto nello scambiatore 9 mentre nel caso di figura 3 la condensa à ̈ separata dal flusso d’aria 10 in un dispositivo di raccolta condensa previsto nell’evaporatore 16.

In entrambe le varianti delle figure 2 e 3, il condensatore 19 Ã ̈ in contatto termico con la sorgente 3 di acqua refrigerata, mediante due condotti di smaltimento 20, 21 percorsi da acqua refrigerata collegati, rispettivamente ai collettori 2a,b. In altre varianti realizzative, non rappresentate, il condensatore 19 Ã ̈ in contatto termico con una sorgente fredda distinta dalla sorgente 3.

Il circuito frigorifero 15 può essere compreso in tutte le utenze 2 del sistema 1 o solamente in parte di esse, in particolare nelle utenze che necessitano di una gestione indipendente del livello di umidità nel flusso di aria trattata.

Attraverso il circuito frigorifero 15 à ̈ possibile abbassare la temperatura del flusso d’aria 10 in corrispondenza dello scambiatore 16 fino al raggiungimento del punto di rugiada (tipicamente compresa tra i 5° C e i 10° C) in modo da deumidificare il flusso d’aria 10, senza intervenire sulla temperatura dell’acqua refrigerata nel circuito 4, che può essere mantenuta quindi ha un livello più alto (tipicamente compresa tra i 12° C e i 15° C, in funzione del carico termico sensibile), con . I circuiti frigoriferi 15 nelle rispettive utenze 2 sono indipendenti tra di loro, in modo tale da poter gestire la funzione di deumidificazione nelle diverse utenze 2, indipendentemente l’una dall’altra.

L’invenzione risolve così lo scopo prefissato, raggiungendo al contempo molteplici vantaggi, il principale dei quali à ̈ quello di consentire un significativa riduzione dei consumi energetici del sistema 1.

In più, la semplicità costruttiva del circuito frigorifero 15 e la facilità del suo accoppiamento con lo scambiatore 9 consente di applicare la presente invenzione anche a sistemi di trattamento dell’aria già esistenti, analoghi al sistema 1 ma privi di un dispositivo di gestione del grado di umidità indipendente per una o più delle utenze 2. In questi casi à ̈ possibile implementare un metodo per migliorare tali sistemi che comprenda una fase di installazione del circuito frigorifero 15 in modo da avere l’evaporatore 16 in contatto termico con il flusso d’aria 10 per deumidificare quest’ultimo, così come descritto sopra.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di trattamento dell’aria per una pluralità di utenze, comprendente: - una sorgente di fluido refrigerato, - una pluralità di utenze in ciascuna delle quali à ̈ previsto un rispettivo scambiatore attraversato da un flusso d’aria, detto scambiatore essendo in contatto termico con detta sorgente di acqua refrigerata per raffreddare detto rispettivo flusso d’aria, caratterizzato dal fatto di comprendere un circuito frigorifero in almeno una di dette utenze, detto circuito frigorifero avendo un evaporatore in contatto termico con detto flusso d’aria per deumidificare quest’ultimo.
2. 2. Sistema di trattamento dell’aria secondo la rivendicazione 1, in cui detto almeno un circuito frigorifero comprende un condensatore in contatto termico con detta sorgente di acqua refrigerata.
3. 3. Sistema di trattamento dell’aria secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto evaporatore à ̈ posto a monte di detto scambiatore rispetto a detto flusso d’aria.
4. 4. Sistema di trattamento dell’aria secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto evaporatore à ̈ posto a valle di detto scambiatore rispetto a detto flusso d’aria.
5. 5. Sistema di trattamento dell’aria secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto evaporatore à ̈ adiacente a detto scambiatore.
6. 6. Metodo per migliorare un sistema di trattamento dell’aria per una pluralità di utenze, detto sistema comprendendo: - una sorgente di fluido refrigerato, - una pluralità di utenze in ciascuna delle quali à ̈ previsto un rispettivo scambiatore attraversato da un flusso d’aria, detto scambiatore essendo in contatto termico con detta sorgente di acqua refrigerata per raffreddare detto rispettivo flusso d’aria, caratterizzato dal fatto di comprendere la fase di installazione di un circuito frigorifero in almeno una di dette utenze, detto circuito frigorifero essendo disposto in modo da avere un evaporatore in contatto termico con detto flusso d’aria per deumidificare quest’ultimo.