ITPN980009A1 - Sistema automatico di ventilazione per ambienti di cucina - Google Patents

Description

Descrizione dell'invenzióne industriale avente per titolo: "SISTEMA AUTOMATICO DI VENTILAZIONE PER AMBIENTI DI CUCINA"

La presente invenzione si riferisce ad un sistema automatico di ventilazione per ambienti di cucina, in particolare per cucine commerciali di tipo professionale del tipo impiegato ad esempio in mense, ristoranti e ambienti simili.

In tali ambienti, come è noto, durante la preparazione dei cibi vengono rilasciate grandi quantità di impurità quali grassi, fumi, odori e vapori e si verificano aumenti di temperatura e umidità dovuti soprattutto alle apparecchiature di cottura in funzione che liberano vapori e calore sotto forma convettiva e radiante.

In tali ambienti, pertanto, il livello di comfort e la qualità dell'aria possono velocemente degradarsi, con il risultato di condizioni di lavoro inaccettabili per il personale di cucina.

Sono quindi previsti sistemi di ventilazione, sostanzialmente comprendenti almeno una cappa aspirante, con un ingresso ed un'uscita per l'aria rispetto all'ambiente. Tali sistemi sono atti a realizzare un rapido ricambio dell'aria mediante aspirazione di determinate quantità di aria dall'ambiente sotto controllo e l'immissione in esso di corrispondenti quantità di aria pura (dall'esterno) al fine di mantenere un livello di inquinamento accettabile ed un microclima adeguato. In particolare, tali sistemi sono in grado di variare la temperatura e l'umidità relativa dell'ambiente sotto controllo.

Le relative cappe aspiranti utilizzate catturano ed espellono enormi quantità di fumi, odori, grassi, calore ed umidità, col risultato di un assorbimento energetico corrispondentemente elevato; si pensi, fra l'altro, alla necessità di reintegrare la temperatura ambientale quando viene immessa aria fresca dall'esterno nelle stagioni invernali. Tali problemi sono particolarmente acuti anche per il fatto che normalmente i sistemi di ventilazione vengono fatti funzionare in modo sostanzialmente continuo (con controllo manuale o semi-automatico) , indipendentemente dalle effettive esigenze ambientali, senza tener conto dei diversi parametri (e della loro diversa combinazione) che incidono sull'inquinamento dell'ambiente e senza tener conto del conseguente spreco energetico.

Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire un sistema di ventilazione per ambienti di cucina a funzionamento automatico, il quale sia in grado di mantenere un adeguato livello di comfort nell'ambiente minimizzando nel contempo le perdite energetiche.

Un altro scopo dell'invenzione è quello di fornire un sistema automatico di ventilazione del tipo citato il quale presenti un funzionamento adeguato in ogni condizione di lavoro degli impianti installati nell'ambiente sotto controllo.

Più in particolare, è scopo dell'invenzione fornire un impianto automatico del tipo citato il quale sia in grado di ventilare adeguatamente l'ambiente sotto controllo in risposta alla presenza di fumi, odori e/o sostanza nocive.

Ancora più precisamente, è scopo dell'invenzione fornire un sistema automatico del tipo citato il quale sia in grado di ventilare l'ambiente in modo ottimale, in funzione della quantità e della qualità dei principali parametri che ne determinano l'inquinamento, nonché della combinazione dei parametri stessi.

Infine, uno scopo dell'invenzione è quello di fornire un sistema automatico del tipo citato il quale risulti particolarmente affidabile anche in un ambiente ostile come l'ambiente di cucina.

Secondo l'invenzione, tali scopi sono ottenuti in un sistema automatico di ventilazione per ambienti di cucina incorporante le caratteristiche delle rivendicazioni allegate.

Le caratteristiche e i vantaggi dell'invenzione saranno chiariti dalla seguente descrizione, avente solo titolo di esempio non limitativo, con riferimento agli uniti disegni, in cui:

- la figura 1 mostra schematicamente una forma preferita di realizzazione del sistema automatico di ventilazione secondo l'invenzione;

- la figura 2 mostra schematicamente un componente di controllo del sistema di figura 1; e

- la figura 3 mostra schematicamente una parte del sistema di figura 1 in una particolare condizione operativa.

Con riferimento alle figure, il sistema è atto a ventilare un ambiente di cucina 3, in particolare per cucine commerciali di tipo professionale, nel quale sono disposti almeno un apparecchio di cottura 4 ed almeno una cappa aspirante 5 sostanzialmente sovrapposta.

L'ambiente comprende preferibilmente almeno un'apertura 9 comunicante con l'esterno per il ricambio dell'aria; inoltre, la cappa 5 collega l'ambiente 3 ad almeno un canale d'uscita 6 e comprende principalmente mezzi di aspirazione controllati 7 disposti preferibilmente a valle di mezzi di filtraggio 8.

I mezzi di aspirazione 7 possono comprendere ad esempio almeno una ventola atta ad essere trascinata a rispettive velocità diverse da un motore elettrico 27, ad esempio del tipo a più poli commutabili, in modo tale da variare corrispondentemente la portata d'aria ambiente verso il canale d'uscita 6. I mezzi di aspirazione 7 possono comunque essere di tipo diverso, purché atto a variare la portata d'aria verso il canale d'uscita in modo controllato come sarà descritto in seguito.

II sistema secondo l'invenzione comprende una pluralità di sensori atti a rilevare rispettivi parametri ambientali e a controllare conseguentemente in modo automatico il funzionamento dei mezzi di aspirazione 7, preferibilmente attraverso mezzi elaboratori 10.

Con riferimento alla figura 2, in particolare, i mezzi elaboratori 10 comprendono ad esempio una scheda elettronica di controllo con un microprocessore 11 associato ad una memoria EPROM 12 e ad una pluralità di registri 13. I mezzi elaboratori 10 comprendono una pluralità di ingressi di pilotaggio 14 - 18, collegati al microprocessore 11, e comprendono inoltre uno stadio di uscita 19 avente una pluralità di uscite 20 (una sola mostrata in figura 1). Queste ultime sono atte a pilotare i mezzi di aspirazione 7; in particolare, esse possono essere atte ad azionare rispettive sezioni polari del motore elettrico 27 attraverso rispettivi relè, o simili, non mostrati per semplicità descrittiva.

I sensori del sistema comprendono principalmente un primo rilevatore termico 21, sensibile alla temperatura dell'ambiente 3 sotto controllo e disposto in un punto opportuno dell'ambiente stesso, nonché almeno un secondo rilevatore termico 22 sensibile alla temperatura dell'aria nel canale d'uscita 6. I sensori 21 e 22 (che possono comprendere ad esempio rispettivi dispositivi NTC) pilotano rispettivamente gli ingressi 14 e 15 dell'elaboratore 10 con rispettivi segnali rappresentativi delle temperature misurate .

Preferibilmente, il rilevatore termico 22 è associato (ad esempio posto a contatto) con un integratore termico 23, che può essere vantaggiosamente formato da almeno una barra, o simile, di materiale termoconduttore quale rame estendentesi trasversalmente nel canale d'uscita 6. In modo semplice ed economico, l'integratore termico 23 è atto a pilotare il rilevatore 22 col valore medio della temperatura dell'aria nella sezione di passaggio del canale d'uscita 6, col risultato di una migliore funzionalità del sistema in qualsiasi condizione operativa.

I sensori del sistema comprendono anche mezzi rilevatori di fumi 24 preferibilmente disposti nella cappa 5 a monte dei filtri 8 e atti a pilotare l'ingresso 17 dell'elaboratore 10 con un segnale indicativo dell'umidità (relativa e/o assoluta) dei fumi eventualmente presenti in corrispondenza della cappa 5.

Ovviamente, per "fumi" si intende qui qualsiasi sostanza in sospensione nell'aria che ne alteri sostanzialmente la composizione chimico-fisica, quale vapore acqueo e/o prodotti di combustione, grassi, ecc. A tale proposito, i mezzi rilevatori di fumi 24 comprendono preferibilmente una sonda lambda, che può essere di tipo normalmente reperibile in commercio. Come è noto, la sonda lambda non è propriamente un sensore di fumi o di umidità, ma piuttosto un sensore di ossigeno. Come è stato verificato anche sperimentalmente, tuttavia, essa può essere vantaggiosamente utilizzata come sensore di umidità in quanto la presenza di fumi (vapore acqueo, ad esempio) nell'aria ne riduce proporzionalmente la concentrazione di ossigeno. Pertanto, la misura della quantità di ossigeno nell'aria effettuata dalla sonda lambda 24 è indicativa anche della quantità di fumi presenti nell'ambiente circoscritto sotto controllo. In particolare, la sonda lambda 24 si comporta come un sensore dell'umidità assoluta presente nell'aria. Poiché, come è noto, la sonda lambda lavora normalmente a temperature di regime sostanzialmente elevate (circa 350° C), i grassi e le altre sostanze inquinanti che si depositano su di essa vengono automaticamente demoliti per effetto pirolitico. In definitiva, i mezzi rilevatori di fumi 24 risultano vantaggiosamente auto-pulenti, quindi precisi e affidabili benché disposti in un ambiente particolarmente ostile come la cappa 5.

In ogni caso, la sensibilità dei mezzi rivelatori di fumi può essere migliorata semplicemente disponendo la sonda 24 in una calotta 25 prevista in corrispondenza della cappa con funzioni di trattenimento dei fumi.

Preferibilmente, i sensori del sistema comprendono inoltre almeno un sensore di odori 26 atto a pilotare l'ingresso 18 dell'eleboratore 10 con un segnale indicativo della concentrazione degli odori nell'aria ambiente. Il sensore 26 è preferibilmente disposto in una zona dell'ambiente 3 distante dalla cappa 5 e può essere ad esempio del tipo Figaro TGS800, associato ad un microprocessore Figaro 6604, che risulta particolarmente adatto a fornire un segnale indicativo dell'inquinamento dell'aria nell'ambiente sotto controllo.

Nel funzionamento, i segnali indicativi dei vari parametri ambientali provenienti dai rilevatori 21, 22, 24, 26 vengono preferibilmente combinati nell'elaboratore 10 secondo un programma predeterminato che è alla portata del tecnico del ramo e che di per sé non fa parte dell'invenzione. In ogni caso, l'elaboratore 10 è programmato per determinare la quantità e la qualità di inquinamento dell'aria nell'ambiente 3, in base ai segnali ricevuti agli ingressi 14 - 18.

Principalmente, l'elaboratore 10 è atto a determinare la differenza fra le temperature rilevate dai sensori 21 e 22, in tal modo tenendo conto della, potenza termica generata nell'ambiente 3 sotto controllo. Tale informazione è legata al numero di apparecchiature 4 in funzione ed ha importanza fondamentale nella strategia di controllo della ventilazione dell'ambiente, in quanto influisce sostanzialmente sul microclima nell'ambiente stesso. In particolare, si deve notare che il suddetto differenziale termico tiene conto esattamente ed esclusivamente della potenza termica dispersa nell'ambiente sotto controllo, mentre correttamente non è influenzato dalla potenza termica che l'apparecchio 4 utilizza per riscaldare i cibi in fase di cottura, né è influenzato dal tipo di apparecchiatura 4 (con riscaldamento a gas, elettrico o misto) . Pertanto, il suddetto differenziale termico tiene conto proprio della potenza termica che influisce sulla necessità di ventilare l'ambiente 3. Inoltre, i sensori termici 21, 22 sono comuni a tutti gli apparecchi di cottura impiegati nell 'ambiente 3 che pertanto vantaggiosamente non necessitano di essere corredati di sensori termici propri.

In combinazione col suddetto differenziale termico, l'elaboratore 10 è atto a determinare la presenza di fumi rilevati in corrispondenza della cappa 5 dalla sonda 24. Tali fumi hanno l'effetto di creare disagio alle persone che operano presso l'apparecchio di cottura 4 e quindi aumentano la necessità di ventilazione dell'ambiente 3.

In ulteriore combinazione, l'elaboratore 10 è atto a determinare la presenza di odori -sgradevoli rilevati nell'ambiente 3 dal sensore 26. Anche tali odori, dovuti alla presenza di gas generati dalle reazioni chimiche che si verificano durante il processo di cottura, contribuiscono a creare disagio agli operatori e quindi aumentano la necessità di ventilazione dell'ambiente 3.

In funzione della suddetta combinazione di parametri ambientali effettuata secondo il programma predeterminato, l'elaboratore 10 è atto ad azionare selettivamente i mezzi di ventilazione 7 per rispettive portate diverse di aria ambiente verso il canale d'uscita 6, realizzando un ricambio d'aria ottimale nell'ambiente 3 sotto controllo secondo le effettive esigenze programmate.

Nell'esempio che si descrive, per variare la portata d'aria lungo il canale d'uscita 6 le uscite 20 dell'elaboratore 10 sono atte ad alimentare selettivamente rispettive sezioni polari del motore di trascinamento 27 per variare corrispondentemente la velocità di rotazione della ventola 7. In ogni caso, il sistema secondo l'invenzione è in grado di effettuare una ventilazione dell'ambiente 3 in modo preciso e automatico, anche quando l'apparecchio di cottura 4 viene spento al termine di un'operazione di cottura, in tal modo eliminando ad esempio gli odori che persistono nell'ambiente.

Ovviamente, il sistema automatico di ventilazione descritto può subire numerose modifiche rientranti nell'ambito del trovato.

Con riferimento alla figura 3, ad esempio, è pratica comune realizzare gli apparecchi di cottura 4 di tipo professionale raggruppando dispositivi di cottura del tipo "a secco" (friggitrici, piastre elettriche, fornelli) e dispositivi di cottura del tipo "a vapore" (cuocipasta e brasiere, ad esempio) in rispettive zone distinte, indicate con 28 e 29 in figura 3. Come è stato verificato sperimentalmente, l'aria che la cappa 5 aspira dalle due distinte zone 28 e 29 fluisce verso il canale d'uscita 6 secondo filetti fluidi affiancati e sostanzialmente distinti 30, 31.

Pertanto, secondo un ulteriore aspetto dell'invenzione sono previste nel canale d'uscita 6 almeno due sonde termiche, eventualmente associate a rispettivi integratori termici 23; la sonda 22 è atta a rilevare la temperatura del flusso d'aria 30, ed un'ulteriore sonda termica 22' è atta a rilevare la temperatura del flusso d'aria 31. In particolare, la sonda 22' pilota l'ingresso 16 dell'elaboratore 10, il quale può essere convenientemente predisposto per controllare i mezzi di ventilazione 7 anche in funzione delle diverse temperature rilevate nella cappa 5 in corrispondenza delle due distinte zone di cottura a secco e a vapore 28, 29.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema automatico di ventilazione per ambienti di cucina, comprendente almeno una cappa atta ad aspirare aria ambiente, per inviarla ad un canale d'uscita, attraverso mezzi di aspirazione controllati, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una pluralità di mezzi sensori (21, 22, 24, 26) atti a rilevare rispettivi parametri ambientali e a controllare il funzionamento di detti mezzi di aspirazione (7) in risposta ai valori rilevati di detti parametri ambientali.
2. 2. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di aspirazione (7) sono controllati da mezzi elaboratori (10) a loro volta pilotati da detti mezzi sensori (21, 22, 24, 26), i mezzi di aspirazione essendo atti ad essere azionati selettivamente per rispettive portate diverse di aria ambiente verso il canale d'uscita (6) in funzione della combinazione, effettuata dai mezzi elaboratori secondo un programma predeterminato, dei parametri ambientali rilevati dai mezzi sensori.
3. 3. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori comprendono un primo rilevatore termico (21) sensibile alla temperatura dell'ambiente (3) ed almeno un secondo rilevatore termico (22) sensibile alla temperatura dell'aria in detto canale d'uscita (6), i mezzi elaboratori (10) essendo atti a determinare la differenza fra le rispettive temperature rivelate da detto primo e detto secondo rilevatore termico.
4. 4. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta cappa (5) è sostanzialmente sovrapposta ad almeno un dispositivo di cottura (4) del tipo a secco e ad almeno un dispositivo di cottura del tipo a vapore raggruppati in zone distinte (28, 29), detto secondo rilevatore termico comprendendo una prima e una seconda sonda (22, 22'), ciascuna atta a rilevare la temperatura dell'aria (30, 31) in una rispettiva area del canale d'uscita (6) corrispondente ad una rispettiva di dette zone distinte.
5. 5. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre mezzi integratori termici (23) atti a pilotare detto secondo rilevatore termico (22) col valore medio della temperatura dell'aria nel canale d'uscita (6).
6. 6. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detti mezzi integratori termici (23) comprendono almeno una barra di materiale termoconduttivo quale rame, o simile, estendentesi trasversalmente in corrispondenza del canale d'uscita (6).
7. 7. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori comprendono mezzi rilevatori di fumi (24) atti a pilotare detti mezzi elaboratori (10) con un segnale indicativo dell'umidità relativa e/o assoluta di detti fumi in corrispondenza della cappa (5).
8. 8. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rilevatori di fumi (24) comprendono almeno una sonda lambda.
9. 9. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti mezzi rilevatori di fumi (24) sono disposti in una calotta (25) di trattenimento dei fumi stessi prevista in corrispondenza della cappa (5).
10. 10. Sistema automatico di ventilazione secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi sensori comprendono almeno un sensore di odori (26) atto a pilotare detti mezzi elaboratori ( 10 ) con un segnale indicativo della concentrazione di detti odori nell'aria ambiente.