ITUA20164174A1 - Dispositivo di riscaldamento - Google Patents

Description

“DISPOSITIVO DI RISCALDAMENTO”

La presente invenzione è relativa a un dispositivo di riscaldamento, in particolare del tipo a circolazione di liquido e comprendente uno o più elementi in batteria.

Un sistema comune per il riscaldamento di interni consiste di radiatori in cui circola un liquido di riscaldamento (tipicamente acqua calda).

I radiatori usati in questi sistemi possono essere realizzati in vari materiali metallici e sono spesso formati da batterie di elementi di radiatore fabbricati individualmente e poi uniti uno all’altro.

Un tipico elemento di radiatore ha un corpo sostanzialmente tubolare provvisto di una camera interna per il passaggio d’acqua (camera d’acqua) e di connessioni idrauliche per la connessione ad altri elementi di radiatore uguali e/o a un circuito idraulico e disposte alle opposte estremità dell’elemento; dalla camera d’acqua si dipartono, lungo un piano di mezzeria dell’elemento, due setti opposti che supportano rispettivamente una piastra frontale e una piastra posteriore; una pluralità di alette di scambio termico si protendono dal corpo tubolare.

Radiatori realizzati con questo tipo di elementi sono generalmente ritenuti pienamente soddisfacenti, avendo raggiunto limiti prestazionali non più superabili, se non in misura minima, soprattutto in termini di potenza specifica per unità di peso, vale a dire il rapporto tra la potenza termica emessa dall’elemento di radiatore e trasferita all’ambiente (misurata secondo apposite normative, ad esempio EN 442) e il peso dell’elemento (che è il parametro fondamentale che incide direttamente sui costi di produzione).

Gli inventori del trovato in oggetto hanno però verificato che le soluzioni note presentano ancora margini significativi di miglioramento in termini di efficienza e prestazioni termiche.

D’altra parte, è opinione comune che una possibile soluzione al problema di incrementare la potenza di un radiatore sia quella di aumentare la quantità di acqua circolante nel radiatore.

Viceversa gli inventori del trovato in oggetto hanno scoperto che l’acqua che viene utilizzata nello scambio termico è in effetti solamente quella che lambisce le pareti della camera d’acqua, cosicché l’aumento di acqua contenuta (cioè di volume della camera d’acqua) non si traduce necessariamente in un aumento di potenza termica.

È dunque uno scopo della presente invenzione quello di fornire un dispositivo di riscaldamento, in particolare in alluminio, utilizzabile anche in sostituzione dei tradizionali radiatori o elementi di radiatore e che abbia elevate prestazioni termiche, avendo al contempo una elevata resistenza meccanica e alla pressione interna.

La presente invenzione è dunque relativa a un dispositivo di riscaldamento come definito in termini essenziali nell’annessa rivendicazione 1 e, nei suoi caratteri addizionali preferiti, nelle rivendicazioni dipendenti.

Il dispositivo di riscaldamento del trovato è particolarmente efficiente, permettendo in particolare di sfruttare pienamente il calore del liquido di riscaldamento, e al contempo adeguatamente resistente dal punto di vista strutturale.

Il dispositivo di riscaldamento del trovato risolve così il problema tecnico di fornire un dispositivo di riscaldamento ad alta efficienza ed alta potenza.

A differenza dell’approccio tradizionale di aumentare semplicemente la quantità d’acqua, in accordo all’invenzione il problema tecnico è risolto con una diversa distribuzione del liquido di riscaldamento e una diversa conformazione delle superfici di scambio termico.

Gli inventori del trovato in oggetto si sono infatti resi conto che per incrementare la potenza e in generale l’efficienza non serve tanto aumentare la quantità d’acqua, quanto distribuire in maniera opportuna l’acqua sulle superfici di scambio disponibili.

In sostanza, in accordo all’invenzione la camera d’acqua si estende sostanzialmente fino a bagnare direttamente, almeno in parte, la piastra di scambio termico (tipicamente, la piastra frontale del dispositivo) dotata della superficie di scambio termico affacciata direttamente all’ambiente da riscaldare; oppure fino in stretta prossimità di tale piastra, a cui è unita da un cordolo avente profondità inferiore a una soglia prefissata.

In questo modo la superficie di scambio termico sulla piastra sfrutta pienamente il calore del liquido di riscaldamento.

In una preferita forma di attuazione, il dispositivo assume la forma di un elemento di radiatore utilizzabile in batteria per formare un radiatore di dimensioni desiderate; e la camera d’acqua si estende almeno in parte fino a una piastra frontale e preferibilmente anche, almeno in parte, fino a una piastra posteriore del dispositivo.

Per ragioni costruttive, dipendendo quindi dal processo di fabbricazione impiegato per realizzare il corpo del dispositivo, può rendersi necessario collegare la piastra frontale e/o la piastra posteriore alla camera tramite un cordolo longitudinale, perpendicolare alle piastre.

In ogni caso, in accordo all’invenzione il cordolo ha una dimensione trasversale o profondità inferiore a una soglia prefissata, che permette comunque di trasferire efficacemente il calore alla piastra.

L’invenzione fornisce così un elemento di radiatore sostanzialmente privo dei tradizionali setti che collegano, negli elementi di radiatore noti, la piastra frontale e la piastra posteriore alla camera d’acqua. Questi setti sono del tutto eliminati o sostituiti da cordoli di piccole dimensioni.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione dei seguenti esempi non limitativi di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:

– la figura 1 è una vista prospettica di un dispositivo di riscaldamento in accordo al trovato;

– le figure 2 e 3 sono rispettivamente una vista in sezione longitudinale e una vista in sezione trasversale del dispositivo di riscaldamento di figura 1;

- la figura 4 è una vista in sezione trasversale di una variante del dispositivo di riscaldamento del trovato.

In figura 1 è indicato nel suo complesso con 1 un dispositivo di riscaldamento (per il riscaldamento di ambienti interni di edifici) a circolazione di liquido (per esempio, acqua calda). In particolare, il dispositivo 1 è utilizzabile come elemento di radiatore, cioè come elemento modulare componibile per formare una batteria di elementi di radiatore affiancati.

Il dispositivo 1 comprende un corpo 2 in materiale conduttore di calore, per esempio (ma non necessariamente) un materiale metallico, in particolare in alluminio (intendendo con tale termine anche leghe di alluminio, cioè leghe contenenti alluminio) e per esempio in alluminio pressofuso (realizzato cioè tramite un processo di pressofusione in alluminio o in una lega contenente alluminio). Resta inteso che il corpo 2 può essere realizzato in altro materiale, purché idoneo alla trasmissione del calore (quali materiali ceramici, polimerici, compositi, eccetera), e con altre tecniche di fabbricazione (per esempio, tramite processi di estrusione).

Con riferimento anche alle figure 2 e 3, il corpo 2 è un corpo cavo ed è provvisto di una camera 3 interna (camera d’acqua) percorsa in uso da un liquido di riscaldamento (per esempio, acqua calda).

Il corpo 2 ha una configurazione tale da essere impiegato in sostituzione di un elemento di radiatore tradizionale a formare una batteria di elementi di radiatore affiancati.

La camera 3 si estende lungo un asse longitudinale A, verticale in uso, e un asse trasversale B, orizzontale in uso, definenti rispettivamente altezza e larghezza della camera 3; e lungo un terzo asse C, perpendicolare all’asse longitudinale A e all’asse trasversale B e definente lo spessore della camera 3.

Il corpo 2 comprende una piastra 4 di scambio termico frontale e una piastra 5 di scambio termico posteriore, collocate a rispettive estremità opposte del corpo 2 (precisamente, con riferimento alla normale posizione d’uso del dispositivo 1, una estremità anteriore e una estremità posteriore) e sostanzialmente affacciate una all’altra.

Nell’esempio mostrato nelle figure 1-3, le piastre 4, 5 hanno una forma sostanzialmente quadrangolare (essendo per esempio sostanzialmente rettangolari), ma resta inteso che le piastre 4, 5 possono avere forma diversa.

Una o entrambe le piastre 4, 5 comprendono delle porzioni di parete 14 che delimitano la camera 3 e sono bagnate direttamente dal liquido di riscaldamento.

In particolare, la piastra 4 e la piastra 5 comprendono almeno rispettive porzioni di parete 14 che delimitano direttamente la camera 3 e sono quindi a contatto diretto, in uso, con il liquido di riscaldamento contenuto nella camera 3, tramite rispettive porzioni 15 di superficie delle rispettive facce 8, 11 interne.

In maggior dettaglio, la piastra 4 frontale ha una faccia 8 interna affacciata alla camera 3 e bagnata dal liquido di riscaldamento e che quindi scambia calore con il liquido di riscaldamento nella camera 3 (ricevendo calore dal liquido di riscaldamento); e una faccia 9 esterna, opposta alla faccia 8 interna e definente una prima superficie 10 di scambio termico, in particolare una superficie di scambio termico principale frontale del dispositivo 1, rivolta in uso verso l’ambiente da riscaldare e che scambia calore con l’aria dell’ambiente in cui è installato il dispositivo 1 (cedendo calore all’aria), oltre a cedere calore all’ambiente per irraggiamento.

Analogamente, la piastra 5 posteriore ha una faccia 11 interna affacciata alla camera 3 e bagnata dal liquido di riscaldamento e che quindi scambia calore con il liquido di riscaldamento nella camera 3 (ricevendo calore dal liquido di riscaldamento); e una faccia 12 esterna, opposta alla faccia 11 interna e definente una seconda superficie 13 di scambio termico, rivolta in uso verso un muro W di supporto a cui il dispositivo 1 è fissato tramite organi di aggancio (noti e non illustrati per semplicità) e che scambia calore con l’aria dell’ambiente in cui è installato il dispositivo 1 (cedendo calore all’aria).

Nell’esempio illustrato, la piastra 4 frontale e la piastra 5 posteriore sono entrambe sostanzialmente piane e parallele; resta inteso che la piastra 4 frontale e/o la piastra 5 posteriore, così come le loro facce, possono avere forma diversa, per esempio curva, ondulata, eccetera.

Nella forma di attuazione delle figure 1-3, la camera 3 si estende tra le due piastre 4, 5 ed è a contatto diretto con almeno rispettive porzioni 15 di superficie di entrambe le piastre 4, 5.

Entrambe le piastre 4, 5 si dipartono direttamente, almeno in parte, dalla camera 3 e comprendono almeno rispettive porzioni di parete 14 che delimitano direttamente la camera 3 e sono del tutto o almeno in parte a contatto diretto, in uso, con il liquido di riscaldamento contenuto nella camera 3 tramite rispettive porzioni 15 di superficie.

Le piastre 4, 5 hanno quindi almeno rispettive porzioni di parete 14 che delimitano la camera 3 e sono a contatto diretto, in uso, con il liquido di riscaldamento contenuto nella camera 3. In questo modo, la piastra 4 e/o la piastra 5 sono delle cosiddette “alette bagnate”.

Oltre alle piastre 4, 5, il dispositivo 1 comprende ulteriori superfici di scambio termico definite da una pluralità di alette 17 di scambio termico che si protendono all’esterno della camera 3 dalle pareti 24, 25 principali.

Nell’esempio non limitativo illustrato le alette 17 sono sostanzialmente perpendicolari alle pareti 24, 25 principali e parallele tra loro e all’asse longitudinale A (verticale in uso). Resta inteso che le alette 17 possono essere diversamente conformate e organizzate.

Vantaggiosamente, tutte le alette 17 si dipartono direttamente dalla camera 3, essendo unite direttamente a pareti 18 bagnate della camera 3, nella fattispecie definite dalle stesse pareti 24, 25 principali della camera 3, in modo che tutte le alette 17 siano delle “alette bagnate”.

Nell’esempio non limitativo illustrato, ma non necessariamente, la camera 3 è delimitata da una coppia di pareti 24, 25 principali, affacciate una all’altra, e da un bordo 7 perimetrale che unisce le pareti 24, 25 principali una all’altra e ha superficie inferiore a ciascuna delle pareti 24, 25 principali.

Resta inteso che la forma della camera 3 può essere diversa da quanto qui descritto ed illustrato a puro titolo esemplificativo.

Le pareti 24, 25 principali sono sostanzialmente perpendicolari alla superficie 10 di scambio termico principale frontale del dispositivo 1.

In altri termini, con riferimento alla normale posizione d’uso del dispositivo 1, le pareti 24, 25 principali definiscono rispettivi fianchi laterali del dispositivo 1.

La superficie 10 è costituita dalla faccia 9 esterna della piastra 4 frontale che si protende dal bordo 7 perimetrale della camera 3.

In particolare, la piastra 4 è unita a una porzione 28a anteriore del bordo 7 perimetrale della camera 3.

Il corpo 2 è inoltre provvisto di raccordi 16 comunicanti con la camera 3 e disposti a coppie a rispettive estremità longitudinali opposte (poste lungo l’asse longitudinale A), rispettivamente superiore e inferiore in uso, del corpo 2.

In particolare, i raccordi 16 si protendono da entrambe le pareti 24, 25 e sono sostanzialmente perpendicolari alle pareti 24, 25; i raccordi 16 posti ad una medesima estremità longitudinale sono allineati tra loro parallelamente all’asse C.

I raccordi 16 sono definiti da rispettivi manicotti, per esempio ma non necessariamente sostanzialmente cilindrici (ma i manicotti possono avere anche altra forma), e servono alla connessione del dispositivo 1 a un circuito idraulico esterno (non illustrato) e/o per collegare il dispositivo 1 ad altri dispositivi analoghi per realizzare una batteria di elementi di radiatore.

I raccordi 16 che non sono usati per collegare il dispositivo 1 ad altro dispositivo analogo o per collegare il dispositivo 1 al circuito idraulico esterno sono chiusi da tappi (non illustrati).

All’interno della camera 3 sono disposti opzionalmente dei tiranti 33, cioè dei risalti che si protendono tra le opposte pareti 24, 25 della camera 3 e sono solidali (saldamente uniti o realizzati integrali di pezzo) a rispettive superfici 26, 27 interne di entrambe le pareti 24, 25.

Nella variante di figura 4, nelle quali i dettagli simili o uguali a quelli già descritti sono indicati con i medesimi numeri, la piastra 4 è unita al bordo 7 da un cordolo 29 longitudinale (parallelo all’asse longitudinale A e quindi perpendicolare alle piastre 4, 5) e si estende su lati opposti del cordolo 29.

Il cordolo 29 ha una dimensione trasversale o profondità, misurata sul cordolo 29 perpendicolarmente alla faccia 8 interna della piastra 4 tra la faccia 8 interna della piastra 4 e una superficie 29a esterna della camera 3 direttamente affacciata alla faccia 8 interna della piastra 4, inferiore o uguale a 10 mm lungo almeno una porzione 29b longitudinale del cordolo 29.

Preferibilmente, la profondità del cordolo 29 è inferiore o uguale a 5 mm o inferiore o uguale a 3 mm almeno lungo la porzione 29b del cordolo 29.

In una forma di attuazione preferita, la profondità del cordolo 29 è inferiore o uguale a 10 mm, in particolare compresa tra 0 mm e 10 mm, e preferibilmente a 5 mm o 3 mm, lungo tutto il cordolo 29.

Il cordolo 29 può essere rastremato lungo l’asse longitudinale A, avendo profondità variabile lungo l’asse longitudinale A.

In una forma di attuazione, il cordolo 29 è rastremato in modo che la piastra 4 comprenda almeno una porzione di parete 14 che delimita direttamente, tramite una porzione 15 di superficie della faccia 8, la camera 3 ed è a contatto diretto, in uso, con il liquido di riscaldamento contenuto nella camera 3 (come mostrato nella figura 3).

La porzione 28a anteriore del bordo 7 è quindi costituita dalla porzione di parete 14 della piastra 4, per cui la piastra 4 delimita direttamente la camera 3 formando la porzione 28a anteriore del bordo 7, cioè la piastra 4 si diparte direttamente dalla camera 3 e ha una faccia 8 interna che è in parte bagnata dal liquido di riscaldamento circolante nella camera 3.

Opzionalmente, il corpo 2 comprende anche una piastra 5 posteriore, che si protende da una porzione 28b posteriore del bordo 7 perimetrale della camera 3.

Anche la piastra 5, come la piastra 4, può essere unita al bordo 7 da un cordolo 29 longitudinale (parallelo all’asse longitudinale A), oppure dipartirsi direttamente dalla camera 3, avendo una porzione di parete 14 che costituisce la porzione 28b posteriore del bordo 7 e che è quindi bagnata direttamente dal liquido di riscaldamento circolante nella camera 3.

Preferibilmente, come descritto in precedenza, la piastra 4 e/o la piastra 5 si dipartono direttamente, almeno in parte, dalla camera 3 e sono del tutto o almeno in parte a contatto diretto del liquido di riscaldamento contenuto nella camera 3, cioè hanno almeno rispettive porzioni di parete 14 che delimitano la camera 3 e sono a contatto diretto, in uso, con il liquido di riscaldamento contenuto nella camera 3. In questo modo, la piastra 4 e/o la piastra 5 sono anch’esse delle cosiddette “alette bagnate”.

In generale, la camera 3 si estende tra le piastre 4, 5 ed è a contatto diretto con almeno rispettive porzioni 15 di superficie di entrambe le piastre 4, 5 per almeno il 50% dell’altezza complessiva, misurata lungo l’asse A longitudinale (verticale in uso) della camera 3.

In particolare, le porzioni di parete 14 formano rispettive porzioni del bordo 7 della camera 3.

Anche in questa variante, oltre alle piastre 4, 5 il dispositivo 1 comprende ulteriori superfici di scambio termico definite da una pluralità di alette 17 di scambio termico che si protendono all’esterno della camera 3 dalle pareti 24, 25 principali.

Nell’esempio non limitativo illustrato le alette 17 sono sostanzialmente perpendicolari alle pareti 24, 25 principali e parallele tra loro e all’asse longitudinale A (verticale in uso). Resta inteso che le alette 17 possono essere diversamente conformate e organizzate.

Preferibilmente, anche in questo caso tutte le alette 17 si dipartono direttamente dalla camera 3, essendo unite direttamente a pareti 18 bagnate della camera 3, nella fattispecie definite dalle stesse pareti 24, 25 principali della camera 3, in modo che tutte le alette 17 siano delle “alette bagnate”.

Il corpo 2 è vantaggiosamente (ma non necessariamente) formato da due pezzi monolitici, ciascuno comprendente una delle pareti 24, 25 principali e un rispettivo bordo 6 periferico.

I bordi 6 periferici sono sagomati in modo da accoppiarsi uno all’altro a formare il bordo 7 perimetrale della camera 3.

I pezzi che comprendono le pareti 24, 25 principali e i rispettivi bordi 6 periferici sono realizzati per esempio tramite un processo di pressofusione in alluminio e uniti, vantaggiosamente tramite un processo di fusione termoelettrica, lungo i rispettivi bordi 6 periferici, in maniera da realizzare una giunzione meccanica e a tenuta di fluido.

Resta infine inteso che al dispositivo di riscaldamento qui descritto ed illustrato possono essere apportate ulteriori modifiche e varianti che non escono dall’ambito dell’invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) di riscaldamento, in particolare dispositivo di riscaldamento modulare a elementi, avente almeno un corpo (2) in materiale conduttore di calore e comprendente una camera (3) interna percorsa da un liquido di riscaldamento; raccordi (16) comunicanti con la camera (3) ed estendentisi dal corpo (2); e una prima piastra (4) di scambio termico, avente una faccia (9) esterna rivolta in uso verso l’ambiente da riscaldare e definente una prima superficie (10) di scambio termico del dispositivo (1), e una faccia (8) interna, opposta alla faccia (9) esterna e rivolta verso la camera (3); il dispositivo (1) essendo caratterizzato dal fatto che detta prima piastra (4) è unita alla camera (3) da un cordolo (29) avente profondità, misurata tra la faccia (8) interna della piastra (4) e una superficie (29a) esterna della camera (3) affacciata alla faccia (8) interna della piastra (4), inferiore o uguale a 10 mm lungo almeno una porzione (29b) longitudinale del cordolo (29).
2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1, in cui la profondità del cordolo (29) è inferiore o uguale a 10 mm lungo tutto il cordolo (29).
3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui la profondità del cordolo (29) è inferiore o uguale a 5 mm e preferibilmente inferiore o uguale a 3 mm lungo almeno una porzione del cordolo (29).
4. 4. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la profondità del cordolo (29) è compresa tra 0 mm e 10 mm lungo tutto il cordolo (29).
5. 5. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la piastra (4) comprende almeno una porzione di parete (14) che delimita direttamente la camera (3) ed è a contatto diretto, in uso, con il liquido di riscaldamento contenuto nella camera (3).
6. 6. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui il corpo (2) comprende anche una seconda piastra (5) di scambio termico, la prima e la seconda piastra (4, 5) essendo collocate a rispettive estremità opposte del corpo (2); e la camera (3) si estende tra la prima e la seconda piastra (4, 5) ed è a contatto diretto con almeno rispettive porzioni (15) di superficie di entrambe le piastre (4, 5) per almeno il 50% dell’altezza complessiva, misurata lungo un asse (A) longitudinale, verticale in uso, della camera (3).
7. 7. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la camera (3) è delimitata da una coppia di pareti (24, 25) principali sostanzialmente affacciate una all’altra e da un bordo (7) perimetrale che unisce le pareti (24, 25) principali; e la piastra (4) si protende da una porzione (28a) anteriore del bordo (7) perimetrale della camera (3).
8. 8. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui all’interno della camera (3) sono disposti dei tiranti (33) che si protendono tra almeno una coppia di pareti (24, 25) opposte della camera (3) e sono solidali a rispettive superfici (26, 27) interne di entrambe dette pareti (24, 25).