ITRA20090011A1

ITRA20090011A1 - Stufa a condensazione

Info

Publication number: ITRA20090011A1
Application number: IT000011A
Authority: IT
Inventors: Michele Malta
Original assignee: Malta Ing Michele
Priority date: 2009-03-24
Filing date: 2009-03-24
Publication date: 2010-09-25
Also published as: ITRA20100002U1

Description

DESCRIZIONE

DELL’INTERVENTO AVENTE PER TITOLO: “STUFA A CONDENSAZIONE”

PREMESSA -PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO -L’intervento oggetto della presente richiesta di brevetto si individua nella realizzazione di una nuova tipologia di stufa a combustione di combustibile solido (legna, pellet, ecc...).

L’invenzione consiste infatti nell'aver ideato una apparecchiatura che, prelevando direttamente attraverso un apposito condotto l’aria dall’esterno del fabbricato la immette forzatamente nell’ambiente interno.

Prima dell'immissione nella stanza, il calore fornito dal focolare viene scambiato da un dispositivo "scambiatore aria calda/aria fredda” appunto con l’aria fredda precedentemente ripresa forzatamente e direttamente dall’esterno come anzi detto.

L’aria viene quindi pompata con un elettro-ventilatore dall’esterno verso l’interno e posizionato sotto al bruciatore di stufa (dis.3, 4, 10, 11 elemento n.44).

Risulta ovvio ritenere che l’ambiente interno si troverà sottoposto ad una condizione di leggera sovra pressione rispetto alla condizione di normalità, sovrapressione appunto causata dalla prevalenza che la ventola interna alla stufa esercita nella stanza di recapito.

Tale sovra pressione provoca l’effetto di spostare l’aria interna alla stanza obbligatoriamente attraverso le griglie di aerazione presenti sul prospetto frontale della stufa, (dis. 2, 3, 10, 11) andando così ad alimentare direttamente la combustione del focolare.

L'aria così combusta, passando nuovamente attraverso lo scambiatore trasmette calore all'aria in immissione dall’esterno {come sopra descrìtto) e così via per tutta la durata della combustione, consentendo così il recupero del calore scambiato.

In aggiunta la stufa progettata e realizzata come prototipo viene proposta con, in accessorio, una caldaia a produzione di acqua calda al fine di consentire una integrazione all'impianto di riscaldamento esistente nell’edificio.

Nei dis.11 e dis.12 delle tavole grafiche vengono esplicitati i due tipi di collegamenti previsti nel caso di allaccio indipendente (vale a dire in collegamento diretto all'elemento radiante) o di allaccio a impianto di caldaia (ossia ad un impianto già esistente e provvisto di caldaia a produzione di acqua calda per il riscaldamento).

RICAMBIO FORZATO DELL’ARIA

Il dispositivo così come ideato, nel suo complesso consente di ricambiare l’aria presente nell’ambiente interno (stanza dell’edifico) con una portata di circa 18Mm3/h per mezzo di una pompa ventilante elettrica, appunto installata esternamente alla camera di combustione, sotto al bruciatore e controllata da centralina elettronica modulante su due velocita’.

La centralina di controllo, programmabile appunto per intervenire su due velocità di azionamento della ventola, modula automaticamente in relazione alla temperatura rilevata nello scambiatore.

LO SCAMBIATORE

Lo scambiatore aria calda / aria fredda viene ideato e dimensionato per garantire lo scambio dei calore generato dalla combustione di circa 2Kg di legna da ardere (quercia) ogni ora, questa ultima avente un potere calorifico superiore espresso in Kj/Kg prossimo a cieca 14.000 [KJ/KG] e priva di trattamenti inquinanti (pesticidi agricoli, trattamenti in autoclave ecc...)

La stufa e’ stata ideata per garantire a pieno regime una potenza termica utile prossima ai 10[KW], Lo scambiatore è stato quindi realizzato in tubi in acciaio nei quali su un lato esterno dei tubi si ha il contatto diretto con la camera di combustione mentre con la superficie interna appunto ai tubi con il condotto di immissione aria dall’esterno.

Condizione curiosa è risultato verificare che lo scambiatore così come dimensionato consentirebbe comunque di recuperare buona parte del calore presente nella stanza a prescindere dall’avvenuta combustione (per farlo occorre tarate il termostato annesso alla centralina elettronica sopra descritta a valori prossimi a 10-15[°C]).

Infatti se si aziona la ventola immettendo forzatamente aria fredda dall’esterno, questa va riscaldandosi per mezzo dello scambiatore con lo scambio di temperatura dell’aria a temperatura ambiente (20°C) presente appunto nella stanza.

Se ad esempio la temperatura esterna è pari -5[°C], la temperatura deH’aria immessa nella stanza, a focolare spento, può considerarsi fra i 5-10[°C], a scapito di un valore di temperatura della stessa aria in uscita dalla canna fumaria più bassa rispetto a quella interna e quindi ricompresa fra 10-15 [°C] circa

LA VALVOLA DI SCARICO

I! dispositivo di regolazione dei fumi in uscita dalla camera di combustione viene denominata “valvola di scarico". La valvola funziona su due posizioni predefinìte:

la prima, completamente aperta, consente in fase di accensione di scaricare il massimo dei fumi prodotti dalla combustione; questo deve continuare ad avvenire fino a quando la temperatura interna alla camera di combustione non arriva a regime, circa 250 [°C],

la seconda posizione, diviene importante ai fini del passaggio al regime di condensazione; in altri termini, chiudendo la valvola si rallenta la fuoriuscita dei fumi di scarico dalla camera di combustione del bruciatore alla canna fumaria, consentendo quindi allo scambiatore di recuperare buona parte del calore presente nei fumi di scarico.

Quando si commuta la valvola nella seconda posizione si osserva un sensibile abbassamento della temperatura dei fumi in uscita dalla canna fumaria, da circa 150-180[°C] a valvola aperta, a circa 50-60[°C] a valvola chiusa, con conseguente e sproporzionato aumento della temperatura di immissione dell’aria in ambiente interno attraverso lo scambiatore.

Altro aspetto degno di considerazione è la riduzione dei consumi di legna in combustione che si può osservare fra il regime di combustione a valvola aperta rispetto a quello a valvola chiusa Per completezza di informazione si precisa che la valvola di scarico è provvista di idonee fessurazioni che consentono, nella posizione strozzata, di lasciar passare la minima quantità di fumi occorrenti al buon funzionamento della stufa.

GRIGLIE DI REGOLAZIONE DELL’ARIA IMMESSA AL BRUCIATORE

La stufa si provvede di n. due griglie regolabili in apertura (rif. Parte n.63) e riposte sul frontale del cassetto della cenere e sul frontale della stufa stessa immediatamente sotto al portello di carico legna,

Attraverso la regolazione de! primo (diaframma posizionato sul cassetto della cenere) sarà possibile alimentare direttamente il bruciatore attraverso la piastra aerazione focolare (pz. 23 dis.

1, 2, 3, 10, 11), mentre con il secondo verranno sfruttati i diaframmi interni di aerazione vetro (pz.7, 10 dis.4, 10, 11) che consentiranno di mantenere sufficientemente pulito il vetro durante il normale esercizio stagionale della stufa stessa.

LA CONDENSAZIONE

A regime, vale a dire nella condizione di combustione con valvola di scarico chiusa, si osserva la formazione di condensa nella canna fumaria (circa 2,5 litri/giorno).

La stufa si provvede quindi di condotto %130mm per scarico fumi orizzontale con raccordo a pezzo a TEE alla canna fumaria esterna dall’edifìcio, con ulteriore condotto di raccolta della condensa sempre esterno all’edificio (riferimento ai dis 10, 11 pezzi 43, 54, 55).

UMIDIFICAZIONE

La stufa si provvede di idoneo serbatoio per l’acqua di umidificazione ambientale.

Detto serbatoio si posiziona come visibile in “sezione laterale" in dis.4 immediatamente a valle del circuito di immissione aria attraverso lo scambiatore.

Viene provvisto di sfiato per il troppo pieno onde evitare allagamenti interni alla stufa per un errato sovraccarico eventualmente effettuato dell'utente.

li carico dell'acqua avviene da idonea fessura riposta sulla piastra superiore come visibile a pag 7, in modo manuale.

IMPIANTO DI PRODUZIONE ACQUA CALDA

L’impianto di produzione di acqua calda a corredo della stufa e da fornirsi come accessorio della stessa si compone dì:

caldaia di produzione acqua calda da installarsi internamente al bruciatore;

condutture di allacciamento al compensatore idraulico posizionato sotto alla ventola (vedasi viste in sezione a pag.4, 9, 10, 11);

una pompa di circolazione all'impianto termico, posizionata in ripresa sulla conduttura di ritorno acqua fredda;

due dispositivi di sicurezza come una valvola di sfiato dell'aria e una di protezione da sovra pressione tarata a 3 bar.

Ai fini deila messa in opera e allacciamento ad impianti esistenti occorre prevedere l’utilizzo di adeguato vaso ad espansione da dimensionarsi in proporzione alla consistenza dell'impianto da alimentare.

Impianto di produzione acqua calda a corredo della stufa si controlla con centralina elettronica a modulazione della prevalenza della pompa idraulica in funzione della temperatura rilevata nell’acqua presente nello scambiatore.

DISEGNI DI INVENZIONE

In allegato alla presente descrizione di richiamano n.13 disegni in adeguato formato., numerati progressivamente, come di seguito elencati;

dis. 1/13 : STUFALTA - prospetto assonometrico;

dis. 2/13 : BRUCIATORE - prospetto assonometrico;

dis. 3/13 : BRUCIATORE - sezioni e prospetti;

dis. 4/13 : BRUCIATORE - sezioni e prospetti;

dis. 5/13 : BRUCIATORE E VARI - sviluppo dei pezzi 1, 2, 3, 4;

dis. 6/13 : PEZZI VARI - sviluppo dei pezzi 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25;

dis. 7/13 : PEZZI VARI - sviluppo dei pezzi 26, 27, 28;

dis. 8/13 : CALDAIA E PEZZI VARI - sviluppo dei pezzi 29, 30, 31, 32, 62;

dis. 9/13 ; VALVOLA Di SCARICO E ACCESSORI - sviluppo dei pezzi 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41;

dis. 10/13 : PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO - sezione -dis. 11/13 ; SCHEMA DI MONTAGGIO - sezione -dis. 12/13 : SCHEMA IMPIANTO IDRAULICO - ALLACCIO INDIPENDENTE -dis. 13/13 : SCHEMA IMPIANTO IDRAULICO - ALLACCIO A IMPIANTO CALDAIA

Claims

RIVENDICAZIONI DELL’INTERVENTO AVENTE PER TITOLO “STUFA A CONDENSAZIONE” 1) Rivendico in prima istanza l’unicità della caratteristica relativa al principio di funzionamento di cui al disegno 10 evidenziato in descrizione e di seguito sintetizzato: - la stufa viene ideata, progettata e realizzata in un primo esemplare di prototipo per consentire oltre alle normali funzioni di riscaldamento anche quella di ricambio forzato deH’aria con recupero del calore per ambienti interni e ripresa di aria direttamente dall’esterno.
2) Rivendico poi la caratteristica di riuscire ad accorpare in un unico dispositivo di stufa a combustione il principio di: riscaldamento aria calda, riscaldamento acqua calda per impianto idraulico con possibilità di integrare il fabbisogno in impianti esistenti e già provvisti di altra tipologia di generazione del calore, umidificazione degli ambienti e non ultimo il ricambio forzato dell’aria interna.
3) Rivendico poi la paternità del presente progetto (quindi mantenendo ferma la caratteristica del principio di funzionamento vedasi dis.10) anche per variazioni delia tipologia di combustibile utilizzato dalla comune legna al Pellets o altro combustibile solido.
4) Rivendico quindi la caratteristica di realizzare lo scarico di stufa a parete (quindi in orizzontale), e non a soffitto (quindi in verticale come comunemente avviene per le normali stufe a combustione) al fine di consentire la raccolta della condensa generata nella canna fumaria direttamente in esterno dall’edificio ove viene installata.
5 ) Rivendico il sistema di mantenimento automatico di pulizia del vetro interno attraverso i diaframmi riportati nei disegni 4, 10, 11, ai pezzi 7 e 10.
6) Rivendico la funzionalità della stufa anche per il funzionamento di scambiatore di calore a focolare spento, con centralina di regolazione tarata a temperature inferiori ai 20°C.