ITPR980016A1

ITPR980016A1 - COMBINED TYPE BOILER FOR HEATING AND FOR SANITARY WATER PRODUCTION, AND PROCEDURE

Info

Publication number: ITPR980016A1
Application number: IT1998PR000016A
Authority: IT
Inventors: Romano Amadei
Original assignee: Immergas Spa
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 1999-09-06
Also published as: EP0940636A2; DE69903763D1; EP0940636B1; ES2186315T3; EP0940636A3; DE69903763T2; IT1306040B1; DK0940636T3; ATE227409T1; SI0940636T1

Abstract

A boiler (1) of the combined type for heating and for producing sanitary hot water, comprising a primary circuit (7, 8, 9) for a heating fluid, having a delivery branch (7) and a return branch (8) intended for connection to a heating system, and a secondary branch (9) which connects the delivery branch to the return branch. A circulation pump (14) operates along the return branch upstream of a primary heat exchanger (13). A secondary heat exchanger (18) which is inserted in the secondary branch (9) exchanges heat between the heating fluid in the primary circuit and the sanitary water in a secondary circuit (15). A storage vessel (22) for the heating fluid in the primary circuit, which is inserted in said secondary branch (9), is located downstream of the secondary heat exchanger (18). <IMAGE>

Description

D E S C RI Z I O N E DESCRIPTION

annessa a domanda di breveto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente titolo: CALDAIA DI TIPO COMBINATO PER RISCALDAMENTO E PER PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA, E PROCEDIMENTO. attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled: COMBINED BOILER FOR HEATING AND FOR PRODUCTION OF DOMESTIC HOT WATER, AND PROCEDURE.

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Formano oggetto del presente trovato una caldaia di tipo combinato per riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria ed un relativo procedimento. The present invention relates to a boiler of the combined type for heating and domestic hot water production and a related process.

Attualmente la maggior parte delle caldaie utilizzate per il riscaldamento di singole unità abitative sono predisposte anche per la produzione di acqua calda sanitaria. Tali caldaie sono definite di tipo “combinato” in quanto con un solo dispositivo di produzione di energia viene riscaldata sia l’acqua dell’impianto di riscaldamento che l’acqua ad uso igienico sanitario. La funzione di produzione di acqua calda sanitaria è prioritaria rispetto alla funzione di riscaldamento. Currently, most of the boilers used for heating individual residential units are also designed for the production of domestic hot water. These boilers are defined as the "combined" type in that both the water in the heating system and the water for sanitary use are heated with a single energy production device. The domestic hot water production function has priority over the heating function.

Per riscaldare l’acqua sanitaria è noto l’impiego di almeno tre differenti tipi di caldaie combinate. To heat domestic water, the use of at least three different types of combined boilers is known.

Un primo tipo di caldaia combinata prevede l’impiego di uno scambiatore di tipo “bitermìco” comprendente al proprio interno sia il circuito dell’acqua di riscaldamento o circuito “primario”, che il circuito dell’acqua sanitaria. Una pompa di circolazione provvede a mantenere in circolazione l’acqua del circuito primario. A first type of combined boiler involves the use of a "bithermic" type exchanger comprising both the heating water circuit or "primary" circuit, and the domestic water circuit. A circulation pump keeps the water of the primary circuit in circulation.

Una valvola deviatrice a tre vie provvede selettivamente o a dirigere l’acqua del circuito primario verso rimpianto di riscaldamento, quando non è richiesta acqua calda sanitaria, oppure a mantenere l’acqua nel circuito interno alla caldaia, quando tale richiesta è presente. Alcune soluzioni di questo tipo non prevedono l’impiego della valvola deviatrice a tre vie, ma più semplicemente utilizzano dei mezzi che, ad una richiesta di acqua calda sanitaria, intervengono per arrestare la pompa di circolazione dell’acqua del circuito primario di riscaldamento. Nelle caldaie dotate di scambiatore “bitermico” i prodotti della combustione cedono calore direttamente ad entrambi i circuiti, primario e sanitario, contemporaneamente. A three-way diverter valve either selectively directs the water of the primary circuit towards the heating system, when domestic hot water is not required, or to keep the water in the circuit inside the boiler, when such a request is present. Some solutions of this type do not provide for the use of the three-way diverter valve, but more simply use means which, upon a request for domestic hot water, intervene to stop the water circulation pump of the primary heating circuit. In boilers equipped with a “bithermic” exchanger, the combustion products transfer heat directly to both primary and sanitary circuits at the same time.

Le apparecchiature di questo tipo richiedono un numero di componenti costruttivi relativamente ridotto, risultando quindi abbastanza economiche. Inoltre esse consentono all’acqua sanitaria di arrivare rapidamente alla temperatura richiesta, per il fatto che il circuito sanitario è esposto direttamente al calore dei prodotti della combustione. Apparatuses of this type require a relatively small number of construction components and are therefore quite economical. In addition, they allow the sanitary water to quickly reach the required temperature, due to the fact that the sanitary circuit is directly exposed to the heat of the combustion products.

Tuttavia in tali apparecchiature il circuito sanitario si incrosta con notevole rapidità, principalmente a causa della presenza costante nello scambiatore di acqua sanitaria rinnovata che viene esposta ai prodotti della combustione. Ciò comporta la necessità di frequenti interventi di manutenzione per la pulizia o addirittura per la sostituzione dello scambiatore primario. However, in these apparatuses the sanitary circuit becomes encrusted very quickly, mainly due to the constant presence in the exchanger of renewed sanitary water which is exposed to the combustion products. This entails the need for frequent maintenance interventions for cleaning or even for the replacement of the primary exchanger.

Un secondo tipo di caldaia combinata prevede l’impiego di due scambiatori: uno scambiatore primario, all’interno del quale circola l’acqua del circuito primario, e uno scambiatore secondario, all’interno del quale avviene uno scambio di calore fra il circuito sanitario e un ramo, interno alla caldaia, del circuito primario. In questa soluzione è prevista una valvola deviatrice che, al momento del prelievo di acqua sanitaria, devia il flusso di acqua del circuito primario dal circuito dell’impianto di riscaldamento al ramo interno dello scambiatore secondario. Tale soluzione viene comunemente detta a “scambio indiretto” per la produzione di acqua calda sanitaria. In queste caldaie la probabilità di incrostazione del circuito sanitario è notevolmente ridotta rispetto al caso precedente, poiché il circuito sanitario non è esposto in modo permanente al calore dei prodotti della combustione e di conseguenza risulta ridotta anche la necessità di manutenzione per la pulizia dello scambiatore secondario. Tali caldaie presentano tuttavia un costo di fabbricazione relativamente elevato a causa del maggior numero di componenti costruttivi. Un altro inconveniente è rappresentato dal fatto che l’acqua sanitaria raggiunge la temperatura desiderata in un tempo relativamente elevato, principalmente a causa di una maggiore massa di acqua da riscaldare, e quindi di una maggiore inerzia termica, rispetto al primo tipo di caldaia combinata. A second type of combined boiler involves the use of two exchangers: a primary exchanger, inside which the water of the primary circuit circulates, and a secondary exchanger, within which a heat exchange takes place between the sanitary circuit. and a branch, inside the boiler, of the primary circuit. In this solution, a diverter valve is provided which, at the time of withdrawal of sanitary water, diverts the water flow of the primary circuit from the heating system circuit to the internal branch of the secondary exchanger. This solution is commonly called "indirect exchange" for the production of domestic hot water. In these boilers, the probability of scaling of the domestic hot water circuit is considerably reduced compared to the previous case, since the domestic hot water circuit is not permanently exposed to the heat of the combustion products and consequently the need for maintenance for cleaning the secondary exchanger is also reduced. . However, these boilers have a relatively high manufacturing cost due to the greater number of construction components. Another drawback is represented by the fact that the domestic hot water reaches the desired temperature in a relatively long time, mainly due to a greater mass of water to be heated, and therefore to a greater thermal inertia, compared to the first type of combined boiler.

Un terzo tipo di caldaia combinata prevede Γ impiego di uno scambiatore secondario a serpentino inserito su un ramo del circuito primario all’ interno di un recipiente di accumulo di acqua sanitaria. Una valvola deviatrice provvede, su comando di una sonda termostatica associata al recipiente di accumulo dell’acqua sanitaria, ad indirizzare l’acqua del circuito primario selettivamente verso lo scambiatore secondario oppure verso l’impianto di riscaldamento. Quando la sonda rileva un valore di temperatura inferiore a un valore preimpostato, la sonda stessa fornisce alla valvola un consenso per deviare il flusso di acqua del circuito primario verso lo scambiatore sanitario, poiché la produzione di acqua calda sanitaria risulta prioritaria rispetto alla funzione di riscaldamento. A third type of combined boiler involves the use of a secondary coil exchanger inserted on a branch of the primary circuit inside a domestic water storage tank. A diverter valve, on command of a thermostatic probe associated with the domestic water storage tank, directs the water of the primary circuit selectively towards the secondary exchanger or towards the heating system. When the probe detects a temperature value lower than a preset value, the probe itself gives the valve a consent to divert the water flow of the primary circuit towards the domestic hot water exchanger, since the production of domestic hot water has priority over the heating function. .

La presenza di una riserva di acqua calda consente di disporre immediatamente di una notevole quantità di acqua sanitaria alla temperatura desiderata. The presence of a hot water reserve allows immediate access to a considerable quantity of domestic hot water at the desired temperature.

Tale soluzione comporta tuttavia alcuni inconvenienti rispetto alle soluzioni sopra citate, sia per l’ulteriore costo di fabbricazione del recipiente di accumulo dell’acqua sanitaria, che per l’ingombro di quest’ultimo con conseguente aumento del volume complessivo della caldaia. However, this solution involves some drawbacks compared to the aforementioned solutions, both for the additional cost of manufacturing the domestic water storage vessel, and for the bulk of the latter with a consequent increase in the overall volume of the boiler.

Negli ultimi anni è particolarmente sentita l’esigenza di caldaie combinate capaci di fornire un’immediata produzione di acqua calda sanitaria. Tale esigenza viene soddisfatta da una caldaia del terzo tipo sopra menzionato (caldaia con boiler di accumulo), ma a scapito degli ingombri e dei costi di fabbricazione. Uno dei problemi principali in questo settore è pertanto quello di fornire caldaie combinate che consentano l’immediata produzione di acqua calda sanitaria e che nel contempo siano costruttivamente semplici ed economiche e di ingombro ridotto. In recent years, the need for combined boilers capable of providing immediate production of domestic hot water has been particularly felt. This need is satisfied by a boiler of the third type mentioned above (boiler with storage boiler), but at the expense of overall dimensions and manufacturing costs. One of the main problems in this sector is therefore that of providing combined boilers that allow the immediate production of domestic hot water and that at the same time are constructively simple and economical and have a small footprint.

Sono state recentemente realizzate alcune caldaie “combinate istantanee” volte a risolvere il suddetto problema, le quali rappresentano in sostanza elaborazioni delle caldaie combinate del secondo tipo sopra citato. Si possono individuare tre soluzioni realizzative. Some "instantaneous combined" boilers have recently been created to solve the aforementioned problem, which essentially represent elaborations of the combined boilers of the second type mentioned above. Three construction solutions can be identified.

Una prima soluzione prevede un piccolo recipiente ad accumulo, coibentato, posto a valle dello scambiatore sanitario, al cui interno si trova acqua calda sanitaria. Durante la fase di produzione di acqua calda sanitaria, l’acqua contenuta nel recipiente ad accumulo viene riscaldata dallo scambiatore sanitario. Quando non vi è richiesta di acqua calda sanitaria, l’acqua nel recipiente ad accumulo viene mantenuta ad una temperatura prestabilita mediante l’impiego di una resistenza elettrica attivata da un termostato posto nella parte superiore del recipiente. A first solution provides for a small, insulated storage vessel, located downstream of the domestic hot water exchanger, inside which there is domestic hot water. During the production phase of domestic hot water, the water contained in the storage tank is heated by the domestic hot water exchanger. When there is no request for domestic hot water, the water in the storage tank is kept at a predetermined temperature through the use of an electrical resistance activated by a thermostat placed in the upper part of the container.

Il recipiente ad accumulo, che è posto nella parte posteriore della caldaia, non ne aumenta gli ingombri. Tale soluzione consente un’immediata disponibilità di acqua calda sanitaria e risulta costruttivamente abbastanza semplice. The storage vessel, which is located in the rear part of the boiler, does not increase its overall dimensions. This solution allows immediate availability of domestic hot water and is constructively quite simple.

Tuttavia in questo tipo di caldaie si manifesta un’elevata probabilità di precipitazione di calcare sulla resistenza ed inoltre, nella fase iniziale del prelievo di acqua calda sanitaria, la temperatura dell’acqua non è costante. However, in this type of boilers there is a high probability of limescale precipitation on the resistance and furthermore, in the initial phase of the withdrawal of domestic hot water, the water temperature is not constant.

Una seconda soluzione comprende anch’essa un piccolo recipiente ad accumulo, coibentato, contenente acqua del circuito sanitario, posto a valle dello scambiatore sanitario. In questo caso l’acqua nel recipiente ad accumulo viene mantenuta ad una temperatura prestabilita mediante una piccola serpentina di scambio che è inserita in un ramo secondario del circuito primario di riscaldamento e che viene alimentata tramite una valvola deviatrice. In questo modo l’acqua sanitaria, che risulta immediatamente disponibile, viene mantenuta in temperatura utilizzando calore fornito dal bruciatore, senza alcun impiego di energia elettrica. A second solution also includes a small, insulated storage vessel containing water from the sanitary circuit, located downstream of the sanitary exchanger. In this case, the water in the storage vessel is kept at a predetermined temperature by means of a small exchange coil which is inserted in a secondary branch of the primary heating circuit and which is fed through a diverter valve. In this way the sanitary water, which is immediately available, is kept at temperature using heat supplied by the burner, without any use of electricity.

Tale soluzione comporta tuttavia una certa complessità costruttiva, nonché un’elevata probabilità di precipitazione di calcare. However, this solution involves a certain constructive complexity, as well as a high probability of limestone precipitation.

Una terza soluzione, che presenta le caratteristiche del preambolo della prima rivendicazione, comprende un piccolo recipiente di accumulo di acqua calda del circuito primario, posto a valle dello scambiatore primario ed inserito in un ramo del circuito primario che porta acqua calda allo scambiatore sanitario. Tale recipiente, che è mantenuto in temperatura dal calore fornito dal bruciatore, costituisce una riserva di energia immediatamente disponibile da fornire allo scambiatore sanitario al momento del prelievo di acqua sanitaria, in modo che l’acqua sanitaria possa raggiungere rapidamente la temperatura desiderata. Una prima valvola deviatrice è posta sul circuito primario interno alla caldaia, tra il recipiente di accumulo e Io scambiatore sanitario. Quando non vi è richiesta di acqua calda sanitaria, la valvola deviatrice provvede a chiudere Γ alimentazione di acqua primaria allo scambiatore sanitario e provvede altresì a mettere in comunicazione l’uscita del recipiente di accumulo con il ramo di ritorno del circuito primario a monte della pompa di alimentazione. Con questo accorgimento l’acqua calda del circuito primario non riscalda inutilmente lo scambiatore sanitario, per cui si riduce notevolmente la precipitazione del calcare contenuto nell’acqua sanitaria presente all’interno dello scambiatore sanitario. Quando la temperatura all’interno del recipiente di accumulo scende al di sotto di un valore preimpostato, un termostato di controllo comanda l’accensione del bruciatore e l’azionamento di una seconda valvola deviatrice (posta sul ramo di mandata del circuito primario, all’inizio del ramo di alimentazione dello scambiatore sanitario) in modo da deviare il flusso dell’acqua primaria verso il recipiente di accumulo finché all’interno di quest’ultimo non sia ripristinata la temperatura desiderata. Quando vi è una richiesta di acqua calda sanitaria, una valvola pressostatica, che è posta solitamente sul ramo d’ingresso dell’acqua sanitaria, fornisce un segnale di comando sia all’accensione del bruciatore, sia alla seconda valvola deviatrice perché consenta al serbatoio di accumulo di ricevere l’acqua calda proveniente dal serbatoio primario, sia infine alla prima valvola deviatrice perché consenta allo scambiatore sanitario di ricevere l’acqua calda proveniente dal serbatoio di accumulo. Nei primi istanti successivi alla richiesta di acqua calda sanitaria, lo scambiatore sanitario riceve acqua calda del circuito primario proveniente dal piccolo recipiente ad accumulo, rendendo immediatamente disponibile acqua calda sanitaria. Nel frattempo il bruciatore, attraverso lo scambiatore primario, porta in temperatura tutto il circuito interno alla caldaia e rende disponibile acqua sanitaria riscaldata mediante l’intera potenza di caldaia. Tale soluzione presenta tuttavia una notevole complessità costruttiva e un costo relativamente elevato. Un altro inconveniente è rappresentato dal fatto che, specialmente nella fase iniziale, la produzione di acqua calda può essere non continua e non regolare: infatti, appena comincia il prelievo di acqua sanitaria, la riserva di calore immagazzinata nel recipiente di accumulo entra immediatamente nello scambiatore; secondario, provocando un repentino aumento della temperatura dell’acqua sanitaria in uscita: di conseguenza il sistema elettronico di controllo e regolazione della caldaia, normalmente presente in queste caldaie, comanda una riduzione della potenza di caldaia che penalizza per un certo periodo (successivo al momento della richiesta iniziale) la produzione di acqua calda sanitaria. A third solution, which has the characteristics of the preamble of the first claim, comprises a small hot water storage vessel of the primary circuit, located downstream of the primary exchanger and inserted in a branch of the primary circuit that carries hot water to the domestic hot water exchanger. This container, which is kept at temperature by the heat supplied by the burner, constitutes an immediately available energy reserve to be supplied to the domestic hot water exchanger when the domestic water is withdrawn, so that the domestic water can quickly reach the desired temperature. A first diverter valve is placed on the primary circuit inside the boiler, between the storage vessel and the domestic hot water exchanger. When there is no request for domestic hot water, the diverter valve closes the primary water supply to the domestic hot water exchanger and also connects the outlet of the storage tank with the return branch of the primary circuit upstream of the pump power supply. With this precaution, the hot water of the primary circuit does not unnecessarily heat the sanitary exchanger, so the precipitation of limescale contained in the sanitary water inside the sanitary exchanger is considerably reduced. When the temperature inside the storage tank falls below a preset value, a control thermostat controls the ignition of the burner and the activation of a second diverter valve (located on the delivery branch of the primary circuit, at the beginning of the supply branch of the domestic hot water exchanger) in order to divert the flow of primary water towards the storage vessel until the desired temperature is restored inside the latter. When there is a request for domestic hot water, a pressure switch valve, which is usually placed on the domestic water inlet branch, provides a command signal both when the burner is switched on and at the second diverter valve to allow the tank to accumulation to receive hot water from the primary tank, and finally to the first diverter valve to allow the domestic hot water exchanger to receive hot water from the storage tank. In the first moments following the request for domestic hot water, the domestic hot water exchanger receives hot water from the primary circuit coming from the small storage tank, making domestic hot water immediately available. In the meantime, the burner, through the primary exchanger, brings the entire circuit inside the boiler to temperature and makes heated sanitary water available through the entire boiler power. However, this solution has a considerable constructive complexity and a relatively high cost. Another drawback is represented by the fact that, especially in the initial phase, the production of hot water can be non-continuous and not regular: in fact, as soon as the withdrawal of domestic hot water begins, the heat reserve stored in the storage vessel immediately enters the exchanger. ; secondary, causing a sudden increase in the temperature of the sanitary water at the outlet: consequently the electronic control and regulation system of the boiler, normally present in these boilers, commands a reduction in the boiler power which penalizes for a certain period (subsequent to the moment of the initial request) the production of domestic hot water.

Scopo del presente trovato è quello di ovviare ai suddetti limiti ed inconvenienti della tecnica nota mediante una caldaia costruttivamente semplice ed economica. The object of the present invention is to obviate the aforesaid limitations and drawbacks of the known art by means of a constructively simple and economical boiler.

Un altro scopo del trovato in oggetto è quello di rendere disponibile una caldaia combinata di dimensioni contenute che consenta di produrre rapidamente acqua sanitaria alla temperatura desiderata, riducendo al minimo il rischio di precipitazione di calcare sulle parti componenti della caldaia. Another object of the present invention is to make available a combined boiler of contained dimensions which allows to rapidly produce sanitary water at the desired temperature, minimizing the risk of limescale precipitation on the component parts of the boiler.

Un altro scopo è quello di consentire una produzione continua e regolare di acqua calda sanitaria in ogni fase del prelievo di acqua, in particolare anche negli istanti iniziali del prelievo e nella fase immediatamente successiva. Another object is to allow a continuous and regular production of domestic hot water in each phase of the withdrawal of water, in particular also in the initial instants of withdrawal and in the immediately following phase.

Questi scopi ed altri ancora vengono tutti raggiunti dalla caldaia oggetto del presente trovato che si caratterizza per quanto contenuto nelle rivendicazioni sotto riportate ed in particolare per il fatto che la caldaia comprende un recipiente di accumulo posto a valle di uno scambiatore di calore secondario, fra esso ed un’estremità del ramo secondario, che collega il ramo di mandata con il ramo di ritorno del circuito primario, situata in prossimità del ramo di ritorno. These aims and others besides are all achieved by the boiler object of the present invention which is characterized by the contents of the claims reported below and in particular by the fact that the boiler comprises an accumulation vessel located downstream of a secondary heat exchanger, between it and one end of the secondary branch, which connects the delivery branch with the return branch of the primary circuit, located near the return branch.

Il recipiente di accumulo è dotato di mezzi di riscaldamento che mantengono il fluido di riscaldamento in esso contenuto ad una temperatura prestabilita e comprendono preferibilmente una sorgente di calore autonoma costituita da una resistenza elettrica corazzata operante al’intern del recipiente di accumulo. The storage vessel is equipped with heating means that keep the heating fluid contained therein at a predetermined temperature and preferably comprise an autonomous heat source consisting of an armored electrical resistance operating inside the storage vessel.

Oggetto del presente trovato è anche un procedimento in cui è previsto il mantenimento del fluido di riscaldamento nel recipiente di accumulo ad una temperatura tale che la riserva di energia fornita dal fluido di riscaldamento contenuto nel recipiente di accumulo e scaricata sullo scambiatore primario risulti sostanzialmente equivalente ad un’accensione anticipata del bruciatore rispetto all’istante di inizio del prelievo di acqua sanitaria. The subject of the present invention is also a process in which the heating fluid is maintained in the storage vessel at a temperature such that the energy reserve supplied by the heating fluid contained in the storage vessel and discharged onto the primary exchanger is substantially equivalent to early ignition of the burner with respect to the instant in which domestic hot water is drawn.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di due preferite forme di realizzazione del trovato in oggetto, illustrate a titolo esemplificativo ma non limitativo nelle unite tavole di disegno in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will appear better from the following detailed description of two preferred embodiments of the present invention, illustrated by way of example but not of limitation in the accompanying drawings in which:

- la figura 1 mostra uno schema di un primo esempio realizzati vo; Figure 1 shows a diagram of a first embodiment;

- la figura 2 mostra uno schema di una parte di un secondo esempio realizzativo. Con riferimento alla figura 1, con 1 è stata complessivamente indicata una caldaia di tipo combinato per riscaldamento e per produzione di acqua calda sanitaria, la quale comprende un usuale bruciatore 2, preferibilmente un bruciatore a gas, operante in una camera di combustione 3 ove è prevista una cappa 4 per l’evacuazione dei fumi. Il bruciatore 2 riceve il combustibile da un’alimentazione indicata con 5 sulla quale è posta una valvola 6. È previsto un circuito primario per un fluido di riscaldamento comprendente un ramo di mandata 7, un ramo di ritoro 8, ed un ramo secondario 9. Figure 2 shows a diagram of a part of a second embodiment. With reference to Figure 1, 1 generally indicates a boiler of the combined type for heating and for the production of domestic hot water, which comprises a usual burner 2, preferably a gas burner, operating in a combustion chamber 3 where it is a hood 4 is provided for the evacuation of fumes. The burner 2 receives the fuel from a power supply indicated with 5 on which a valve 6 is placed. A primary circuit is provided for a heating fluid comprising a delivery branch 7, a return branch 8, and a secondary branch 9.

11 ramo di mandata 7 e il ramo di ritorno 8 sono destinati al collegamento con un impianto di riscaldamento, non illustrato, attraverso connettori 10 e 11. Una sonda 12 di temperatura NTC è prevista sul ramo di mandata per la regolazione e la limitazione della temperatura in camera di combustione. The delivery branch 7 and the return branch 8 are intended for connection to a heating system, not shown, through connectors 10 and 11. An NTC temperature probe 12 is provided on the delivery branch for temperature regulation and limitation. in the combustion chamber.

Il fluido di riscaldamento è normalmente l’acqua che è impiegata come vettore di energia termica negli impianti di riscaldamento. Il ramo secondario 9 collega il ramo di mandata con il ramo di ritorno. La caldaia 1 comprende uno scambiatore primario 13 di calore, dal quale esce il ramo di mandata e nel quale entra il ramo di ritorno, previsto per lo scambio di calore fra i prodotti della combustione del bruciatore e il fluido di riscaldamento nel circuito primario. È prevista una pompa di circolazione 14, posta sul circuito primario, preferibilmente sul ramo di ritorno 8 a monte dello scambiatore primario, in un tratto compreso tra lo scambiatore primario e un’estremità 34 di uscita del ramo secondario 9. La caldaia 1 è dotata inoltre di un circuito secondario 15 per l’acqua sanitaria (provvisto di un ingresso 16 e di un’uscita 17) e di uno scambiatore secondario 18 di calore, inserito nel ramo secondario del circuito primario, previsto per lo scambio di calore fra il fluido di riscaldamento nel circuito primario e l’acqua sanitaria nel circuito secondario. Sul circuito secondario, a valle dello scambiatore secondario 18, è predisposto un sensore 19 che rileva la temperatura dell’acqua in uscita dal circuito sanitario e che invia un relativo segnale ad una centralina elettronica di controllo, non illustrata, la quale provvede a regolare, di conseguenza, la potenza di caldaia ed a comandare l’azionamento di diversi elementi della caldaia, quali in particolare i mezzi di alimentazione del bruciatore e la pompa di circolazione 14, in relazione a vari parametri di funzionamento della caldaia medesima, quali ad esempio la richiesta o meno di acqua calda sanitaria e le temperature rilevate sui circuiti primario e secondario. Una valvola deviatrice 20, del tipo a tre vie, costituisce un dispositivo deviatore per deviare la circolazione del fluido di riscaldamento nel circuito primario o verso l’impianto di riscaldamento o verso il ramo secondario. The heating fluid is normally water which is used as a vector of thermal energy in heating systems. The secondary branch 9 connects the delivery branch with the return branch. The boiler 1 comprises a primary heat exchanger 13, from which the delivery branch exits and into which the return branch enters, provided for the exchange of heat between the combustion products of the burner and the heating fluid in the primary circuit. A circulation pump 14 is provided, located on the primary circuit, preferably on the return branch 8 upstream of the primary exchanger, in a section between the primary exchanger and an outlet end 34 of the secondary branch 9. The boiler 1 is equipped in addition, a secondary circuit 15 for domestic hot water (equipped with an inlet 16 and an outlet 17) and a secondary heat exchanger 18, inserted in the secondary branch of the primary circuit, provided for the exchange of heat between the fluid in the primary circuit and domestic hot water in the secondary circuit. On the secondary circuit, downstream of the secondary exchanger 18, there is a sensor 19 which detects the temperature of the water leaving the sanitary circuit and which sends a relative signal to an electronic control unit, not shown, which regulates, consequently, the boiler power and to control the operation of various elements of the boiler, such as in particular the means for feeding the burner and the circulation pump 14, in relation to various operating parameters of the boiler itself, such as for example the request or not for domestic hot water and the temperatures measured on the primary and secondary circuits. A diverter valve 20, of the three-way type, constitutes a diverter device to divert the circulation of the heating fluid in the primary circuit or towards the heating system or towards the secondary branch.

La valvola deviatrice può essere collocata ad una delle due estremità del ramo secondario 9 del circuito primario. Nell’esempio illustrato la valvola deviatrice è posta all’estremità 34 del ramo secondario a valle dello scambiatore secondario 18, ma secondo una variante non illustrata può essere posta sull’altra estremità del ramo secondario 9, a monte dello scambiatore secondario. The diverter valve can be located at one of the two ends of the secondary branch 9 of the primary circuit. In the example shown, the diverter valve is placed at the end 34 of the secondary branch downstream of the secondary exchanger 18, but according to a variant not shown it can be placed on the other end of the secondary branch 9, upstream of the secondary exchanger.

La valvola deviatrice pone in comunicazione l’aspirazione della pompa di circolazione 14 selettivamente o con un circuito di ritorno dell’impianto di riscaldamento o con l’estremità 34 di uscita del ramo secondario 9. Nel caso particolare illustrato in figura 1 la valvola deviatrice 3 è dotata di mezzi di azionamento di tipo fluidico comprendenti una valvola pressostatica a membrana posta sull’ingresso dell’acqua sanitaria. Nell’esempio realizzativo di figura 2 la valvola deviatrice è dotata di mezzi di azionamento di tipo elettrico comprendenti un motore elettrico 21. In entrambi i casi i mezzi di azionamento della valvola deviatrice sono collegati al circuito secondario 15 e sono predisposti per deviare il flusso del fluido di riscaldamento dall’impianto di riscaldamento al ramo secondario 9 quando è segnalata una richiesta di acqua calda sanitaria. La caldaia 1 comprende inoltre un recipiente 22 di accumulo per il fluido di riscaldamento nel circuito primario, inserito nel ramo secondario 9. Il recipiente 22 di accumulo è posto fra lo scambiatore secondario e un’estremità del ramo secondario situata in prossimità del ramo di ritorno del circuito primario. In particolare il recipiente 22 è posto fra lo scambiatore secondario e la valvola deviatrice, è ampiamente coibentato per ridurre al minimo le dispersioni termiche in ambiente, ed è dotato di mezzi di riscaldamento che mantengono il fluido di riscaldamento in esso contenuto ad una temperatura prestabilita. Tali mezzi di riscaldamento comprendono una sorgente di calore autonoma, in particolare autonoma dal bruciatore. Nel caso illustrato i mezzi di riscaldamento comprendono una resistenza elettrica 23 corazzata operante nel recipiente. I mezzi di riscaldamento sono dotati di mezzi di controllo che ne regolano il funzionamento in relazione alla temperatura rilevata all’interno del recipiente di accumulo. Nella fattispecie i mezzi di controllo comprendono un termostato 24 a taratura fissa, collocato all’interno del recipiente di accumulo in prossimità della resistenza corazzata, che provvede ad interrompere l’azione dei mezzi di riscaldamento per effetto del raggiungimento all’interno del recipiente stesso di una temperatura preimpostàta. È possibile prevedere che il termostato di regolazione del recipiente di accumulo sia tarato in modo che l’acqua accumulata nel recipiente stesso sia mantenuta ad una temperatura leggermente superiore (ad esempio di circa 20°C) ad un valore preselezionato dall’utente sul pannello esterno di comando della caldaia. È così possibile, fin dai primi istanti del prelievo di acqua calda sanitaria, mantenere costante la temperatura dell’acqua sanitaria prodotta dalla caldaia, ad un valore uguale o pressoché uguale al valore di temperatura preimpostato sul pannello di comando. The diverter valve communicates the suction of the circulation pump 14 selectively either with a return circuit of the heating system or with the outlet end 34 of the secondary branch 9. In the particular case illustrated in Figure 1, the diverter valve 3 it is equipped with actuation means of the fluidic type comprising a membrane pressure switch valve placed on the inlet of the sanitary water. In the exemplary embodiment of Figure 2, the diverter valve is equipped with actuation means of the electric type comprising an electric motor 21. In both cases the actuation means of the diverter valve are connected to the secondary circuit 15 and are arranged to divert the flow of the heating fluid from the heating system to the secondary branch 9 when a request for domestic hot water is signaled. The boiler 1 also comprises a storage tank 22 for the heating fluid in the primary circuit, inserted in the secondary branch 9. The storage tank 22 is placed between the secondary exchanger and one end of the secondary branch located near the return branch of the primary circuit. In particular, the vessel 22 is placed between the secondary exchanger and the diverter valve, is extensively insulated to minimize heat loss in the environment, and is equipped with heating means which maintain the heating fluid contained therein at a predetermined temperature. Said heating means comprise an autonomous heat source, in particular autonomous from the burner. In the illustrated case, the heating means comprise an armored electric resistance 23 operating in the container. The heating means are equipped with control means that regulate their operation in relation to the temperature detected inside the storage vessel. In this case, the control means comprise a thermostat 24 with fixed calibration, located inside the storage vessel near the armored resistance, which interrupts the action of the heating means by effect of reaching inside the vessel itself of a preset temperature. It is possible to provide that the adjustment thermostat of the storage tank is calibrated so that the water accumulated in the tank itself is kept at a temperature slightly higher (for example about 20 ° C) than a value preselected by the user on the external panel. control of the boiler. It is thus possible, from the very first moments of withdrawal of domestic hot water, to keep the temperature of the domestic water produced by the boiler constant, at a value equal to or almost equal to the temperature value preset on the control panel.

Secondo una variante di realizzazione non illustrata, i mezzi di controllo possono comprendere resistori PTC che apportano calore autoregolandosi al valore di temperatura desiderato. According to a variant embodiment not shown, the control means can comprise PTC resistors which bring heat by self-adjusting to the desired temperature value.

La caldaia comprende anche altri elementi di tipo noto, quali un vaso di espansione 25 con valvola automatica 26 di sfogo dell’aria, nonché un termostato di sicurezza 27 per la regolazione e la limitazione della temperatura del fluido di riscaldamento. E’ previsto anche l’impiego di: un microinterrttore 28 di un pressostato 29 della pompa di circolazione, una valvola unidirezionale 30, una valvola di sicurezza 31 limitatrice di pressione, un microinterruttore 32 del pressostato associato al circuito sanitario secondario, un gruppo 33 di riempimento-svuotamento. The boiler also includes other elements of a known type, such as an expansion tank 25 with automatic air vent valve 26, as well as a safety thermostat 27 for regulating and limiting the temperature of the heating fluid. The use of: a microswitch 28 of a pressure switch 29 of the circulation pump, a one-way valve 30, a pressure limiting safety valve 31, a microswitch 32 of the pressure switch associated with the secondary sanitary circuit, a group 33 of filling-emptying.

Per quanto concerne il funzionamento della caldaia, l’acqua del circuito primario (7, 8, 9) contenuta nel recipiente di accumulo viene riscaldata durante il primo ciclo di prelievo di acqua calda sanitaria, dopodiché viene mantenuta in temperatura dalla resistenza elettrica di piccola potenza sufficiente a compensare le dispersioni di calore in ambiente. Ogni qual volta si effettua un nuovo prelievo di acqua calda sanitaria, la valvola pressostatica posta sull’ ingresso 16 dell’acqua sanitaria (sul quale è posto un otturatore 35 di minima portata con limitatore 36 di flusso), che comanda la valvola deviatrice 20 posta sul circuito primario, devia il flusso del circuito primario daU’impianto di riscaldamento alio scambiatore sanitario 18. Istantaneamente tutta l’acqua calda contenuta nel piccolo recipiente di accumulo percorre tutto il circuito primario attraversando nell’ordine: la valvola deviatrice 20, la pompa 14, lo scambiatore primario 13, lo scambiatore secondario 18 e i tubi che sono immediatamente riscaldati e ritornando infine al recipiente 22; questa riserva di acqua calda immessa nel circuito primario scambia calore con l’acqua sanitaria all’interno dello scambiatore secondario. As far as boiler operation is concerned, the water in the primary circuit (7, 8, 9) contained in the storage vessel is heated during the first domestic hot water withdrawal cycle, after which it is kept at temperature by the low-power electric resistance. sufficient to compensate for heat losses in the environment. Whenever a new withdrawal of domestic hot water is made, the pressostatic valve located on the domestic water inlet 16 (on which a minimum flow obturator 35 with flow limiter 36 is placed), which controls the diverter valve 20 located on the primary circuit, diverts the flow of the primary circuit from the heating system to the domestic hot water exchanger 18. Instantly, all the hot water contained in the small storage vessel flows through the entire primary circuit, crossing in order: the diverter valve 20, the pump 14 , the primary exchanger 13, the secondary exchanger 18 and the pipes which are immediately heated and finally returning to the vessel 22; this reserve of hot water introduced into the primary circuit exchanges heat with the domestic water inside the secondary exchanger.

Il recipiente di accumulo è posto a valle (con riferimento al verso di avanzamento del flusso di acqua messo in circolazione dalla pompa 14) dello scambiatore secondario in modo che l’acqua calda contenuta nel recipiente stesso percorra quasi tutto il circuito primario prima di giungere allo scambiatore secondario. The storage vessel is placed downstream (with reference to the direction of advancement of the water flow put into circulation by the pump 14) of the secondary exchanger so that the hot water contained in the vessel itself runs through almost the entire primary circuit before reaching the secondary exchanger.

L’immissione nel circuito primario e nello scambiatore primario della riserva di energia costituita dall’acqua calda nel recipiente di accumulo risulta essere sostanzialmente equivalente ad un’accensione anticipata del bruciatore rispetto all’istante di inizio del prelievo di acqua sanitaria. Ciò evita il rischio (presente invece ad esempio nella caldaia della terza soluzione citata in precedenza) che le sonde 12 e 19 di rilevamento delle temperature rispettivamente del circuito primario di riscaldamento e del circuito secondario sanitario, poste a valle dei rispettivi scambiatori 13 e 18, possano rilevare degli innalzamenti repentini e consistenti di temperatura, tali da indurre il sistema di controllo elettronico della caldaia a ridurre la potenza di caldaia o perfino ad arrestare momentaneamente il bruciatore. Nella presente caldaia la produzione di acqua calda sanitaria non è soggetta a sbalzi e variazioni di temperatura nella fase iniziale, ma risulta invece omogenea e regolare sia nei primi istanti del prelievo che nella fase successiva, proprio in virtù del fatto che la riserva di energia termica è situata a valle dello scambiatore secondario. Nella caldaia realizzata in accordo con il trovato non vi è alcun rischio di precipitazione di calcare sul circuito sanitario, in quanto la riserva di acqua calda, mantenuta in temperatura, è costituita esclusivamente da acqua del circuito primario, ovverosia da acqua che circola in un circuito chiuso e che non è soggetta ad alcun rinnovo e quindi non determina incrostazioni calcaree. The introduction in the primary circuit and in the primary exchanger of the energy reserve made up of hot water in the storage vessel is substantially equivalent to an early ignition of the burner with respect to the instant in which the domestic water withdrawal begins. This avoids the risk (present for example in the boiler of the third solution mentioned above) that the probes 12 and 19 for detecting the temperatures of the primary heating circuit and the secondary DHW circuit respectively, located downstream of the respective exchangers 13 and 18, can detect sudden and consistent temperature rises, such as to induce the electronic control system of the boiler to reduce the boiler power or even to temporarily stop the burner. In this boiler, the production of domestic hot water is not subject to sudden changes and temperature variations in the initial phase, but is instead homogeneous and regular both in the first moments of withdrawal and in the subsequent phase, precisely by virtue of the fact that the thermal energy reserve it is located downstream of the secondary exchanger. In the boiler made in accordance with the invention, there is no risk of limescale precipitation on the sanitary circuit, since the hot water reserve, maintained at temperature, consists exclusively of water from the primary circuit, that is to say, water that circulates in a circuit. closed and which is not subject to any renewal and therefore does not cause limestone encrustations.

La presente caldaia risulta altresì costruttivamente semplice ed economica. In particolare essa, diversamente dalla seconda soluzione realizzativa della tecnica nota, non presenta alcun organo in movimento ma comprende solo componenti statici (un recipiente ed una resistenza elettrica), che tra l’altro non richiedono alcuna manutenzione. Inoltre il recipiente di accumulo può essere vantaggiosamente realizzato in un normale acciaio al carbonio, relativamente poco costoso, poiché l’acqua del circuito primario, come noto, normalmente non è corrosiva. The present boiler is also constructively simple and economical. In particular, it, unlike the second embodiment of the known art, does not have any moving parts but only includes static components (a container and an electrical resistance), which, among other things, do not require any maintenance. Furthermore, the storage vessel can be advantageously made of a normal carbon steel, relatively inexpensive, since the water of the primary circuit, as known, is normally not corrosive.

La presente caldaia consente un’immediata produzione di acqua calda sanitaria, riducendo notevolmente il tempo necessario al bruciatore per vincere l’inerzia termica dell’acqua e dei vari componenti del circuito primario, in virtù del fatto che, al momento del prelievo di acqua sanitaria, il circuito primario viene rifornito istantaneamente della riserva di energia contenuta nel recipiente di accumulo. La caldaia presenta inoltre ingombri e costi di fabbricazione relativamente ridotti. This boiler allows immediate production of domestic hot water, considerably reducing the time required for the burner to overcome the thermal inertia of the water and the various components of the primary circuit, by virtue of the fact that, at the time of drawing domestic hot water , the primary circuit is instantly replenished with the energy reserve contained in the storage vessel. The boiler also has relatively small overall dimensions and manufacturing costs.

Claims

CLAIMS 1) Combined boiler for heating and for the production of domestic hot water, comprising: - a burner (2); - a primary circuit (7, 8, 9) for a heating fluid, in turn comprising a delivery branch (7) and a return branch (8), intended for connection to a heating system, and also comprising a secondary branch (9) which connects the delivery branch (7) with the return branch (8); - a primary heat exchanger (13) provided for the exchange of heat between the combustion products of the burner (2) and the heating fluid in the primary circuit (7, 8, 9), - a circulation pump (14), placed on the primary circuit; - a secondary circuit (15) for sanitary water; - a secondary heat exchanger (18), inserted in the secondary branch (9) of the primary circuit, provided for the heat exchange between the heating fluid in the primary circuit and the sanitary water in the secondary circuit; - a diverter device (20) for diverting the circulation of the heating fluid selectively towards said secondary branch (9) or towards the heating system; - an accumulation vessel (22) for the heating fluid of the primary circuit, inserted in said secondary branch (9); characterized in that the storage vessel (22) is located downstream of the secondary exchanger (18).

2) Boiler according to claim 1, in which the container (22) is placed between the secondary exchanger (18) and the end (34) of the secondary branch (9) located near the return branch (8) of the primary circuit .

3) Boiler according to claim 1, wherein the container (22) is placed between the secondary exchanger (18) and the diverter device (20).

4) Boiler according to claim 1, wherein the container (22) is placed between the secondary exchanger (18) and the circulation pump (14).

5) Boiler according to claim 1, wherein the storage vessel (22) is equipped with heating means (23) shaped in such a way as to maintain the heating fluid contained therein at a predetermined temperature.

6) Boiler according to claim 5, wherein said heating means (23) comprise an autonomous heat source.

7) Boiler according to claim 5 or 6, wherein said heating means comprise an armored electrical resistance (23) operating inside the storage vessel (22).

8) Boiler according to any one of the preceding claims, in which the diverter device (20) is equipped with actuation means (21) of the electrical type. .

9) Boiler according to any one of the preceding claims, in which the diverter device (20) is equipped with actuation means of the fluidic type.

10) Boiler according to claim 5, wherein said heating means (23) are equipped with control and regulation means (24) which operate in relation to the temperature of the heating fluid contained in the storage vessel (22).

11) Boiler according to claim 10, wherein said control means comprise a thermostat (24) which interrupts the heating of the storage vessel (22) by effect of reaching a pre-set temperature of the fluid in the vessel itself.

12) Boiler according to claim 10, wherein said control means comprise PTC resistors which bring heat by self-adjusting to the desired temperature value.

13) Heating process in a combined boiler for heating and domestic hot water production of the type comprising at least one burner; a primary circuit for a heating fluid connected to a heating system; a primary heat exchanger provided for the exchange of heat between the combustion products of the burner and the heating fluid in the primary circuit; a circulation pump on the primary circuit; a secondary circuit for sanitary water; a secondary heat exchanger, inserted in a branch of the primary circuit, provided for the heat exchange between the heating fluid in the primary circuit and the sanitary water in the secondary circuit; a diverter device for diverting the circulation of the heating fluid selectively towards said branch of the primary circuit or towards the heating system; a storage vessel for the primary circuit heating fluid, characterized in that it provides for the heating of the heating fluid contained in the storage vessel by electric means in such a way that, when the sanitary water is withdrawn, the heating fluid contained in the primary circuit is immediately circulated in the storage vessel and therefore of a quantity of energy that is exchanged in the secondary exchanger with the domestic hot water, with recovery of the time needed by the burner to overcome the thermal inertia of the water and the components of the primary circuit.

14. Process according to claim 13, wherein the heating fluid is maintained in the storage vessel at a temperature such that the energy reserve supplied by the heating fluid contained in the storage vessel and discharged onto the primary exchanger is substantially equivalent. to an early ignition of the burner with respect to the instant in which the domestic water withdrawal starts.

15) Process according to claim 14, wherein said temperature is maintained at a value of about 20 ° C higher than a preset value on a boiler control panel.

16) Process according to claim 14, wherein said temperature is maintained at a fixed predetermined value such as to ensure instant availability of domestic hot water at a desired temperature, preferably of about 45 ° C.

17) Heating and domestic hot water production system, characterized in that it comprises at least one boiler according to any one of claims 1 to 12 or operates with a method according to any one of claims 13 to 16.