ITUB201534890U1

ITUB201534890U1 - HIGH EFFICIENCY BOILER DEVICE

Info

Publication number: ITUB201534890U1
Application number: ITUB2015U034890U
Authority: IT
Inventors: Paolo Battisti
Original assignee: Radiant Bruciatori S P A
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2015-04-24
Publication date: 2016-10-24

Description

DISPOSITIVO A CALDAIA AD ALTA EFFICIENZA HIGH EFFICIENCY BOILER DEVICE

DESCRIZIONE DELL'INVENZIONE DESCRIPTION OF THE INVENTION

La presente invenzione s'inquadra nel settore concernente la produzione di acqua calda sanitaria e per il riscaldamento e si riferisce ad un dispositivo a caldaia ad alta efficienza The present invention is part of the sector concerning the production of domestic hot water and for heating and refers to a high efficiency boiler device

Sono note caldaie per impianti di riscaldamento con produzione di acqua calda sanitaria essenzialmente di due tipi: a produzione istantanea o con accumulo. Boilers for heating systems with essentially two types of domestic hot water production are known: instantaneous production or with accumulation.

Le prime caldaie note possono essere a loro volta di più tipi differenziati per schema meccanico: un tipo utilizza uno scambiatore secondario per la produzione di acqua calda sanitaria mediante scambio termico con il fluido vettore, dell’impianto di riscaldamento, riscaldato dallo scambiatore primario. Generalmente lo scambiatore secondario e composto di piastre che riscaldano l’acqua calda sanitaria per contatto. Nel secondo caso, la produzione acqua calda sanitaria avviene mediante riscaldamento diretto nello scambiatore primario, che ha una diversa conformazione meccanica perché all’interno dello scambiatore primario ospita entrambi i circuiti riscaldamento e acqua calda sanitaria. The first known boilers can in turn be of several types differentiated by mechanical scheme: one type uses a secondary exchanger for the production of domestic hot water by heat exchange with the carrier fluid of the heating system, heated by the primary exchanger. Generally the secondary exchanger is composed of plates that heat the domestic hot water by contact. In the second case, the production of domestic hot water takes place by direct heating in the primary exchanger, which has a different mechanical conformation because inside the primary exchanger it houses both the heating and domestic hot water circuits.

Nel caso di caldaie ad accumulo, l’acqua calda sanitaria viene riscaldata in un accumulatore di acqua separato. In the case of storage boilers, the domestic hot water is heated in a separate water accumulator.

Uno svantaggio di taluni di dette caldaie note consiste nel fatto che possono generare eccessivi gradienti termici all’interno della camera di combustione. A disadvantage of some of said known boilers is that they can generate excessive thermal gradients inside the combustion chamber.

Altro svantaggio consiste nel fatto che possono portare localmente l’acqua od il fluido primario a temperature tali da facilitare il deposito del calcare o, talvolta, di ebollizione. Another disadvantage consists in the fact that they can locally bring the water or the primary fluid to temperatures that facilitate the deposit of limestone or, sometimes, boiling.

Ulteriore svantaggio di alcune caldaie noti consiste nel fatto che nel funzionamento estivo, ad esempio al termine dell’erogazione d’acqua sanitaria calda, la temperatura può crescere eccessivamente e può rendersi necessario il funzionamento del circolatore del fluido di riscaldamento per disperdere il calore in eccesso e per ridurre i picchi termici, causando dispersioni di calore e sprechi di energia. A further disadvantage of some known boilers is that in summer operation, for example at the end of the hot sanitary water supply, the temperature can rise excessively and it may be necessary to operate the heating fluid circulator to disperse the excess heat. and to reduce thermal peaks, causing heat loss and energy waste.

Altro svantaggio di alcune caldaie note consiste nel fatto che non preriscaldano l’acqua e quindi richiedono elevata potenza termica per la fornitura istantanea di acqua calda sanitaria. Another disadvantage of some known boilers is that they do not preheat the water and therefore require high thermal power for the instant supply of domestic hot water.

Altro svantaggio di alcune caldaie note consiste nel fatto che risultano poco efficienti. Another disadvantage of some known boilers is that they are not very efficient.

Uno scopo della presente invenzione è quello di proporre un dispositivo per riequilibrare le temperature all’interno della camera di combustione. One purpose of the present invention is to propose a device for rebalancing the temperatures inside the combustion chamber.

Ulteriore scopo è quello di sottrare calore, quando necessario, alla parte anteriore dello scambiatore esposta alla fiamma, e fornirlo alla parte posteriore dello scambiatore destinata al recupero del calore latente dei gas di scarico. A further purpose is to remove heat, when necessary, from the front part of the exchanger exposed to the flame, and supply it to the rear part of the exchanger intended for the recovery of the latent heat of the exhaust gases.

Altro scopo è quello di preriscaldare l’acqua all’interno del circuito secondario destinato all’acqua calda sanitaria, rendendo immediatamente disponibile acqua calda per l’utilizzatore mediante scambio termico dovuto al ricircolo. Another purpose is to preheat the water inside the secondary circuit intended for domestic hot water, making hot water immediately available for the user through heat exchange due to recirculation.

Ulteriore scopo è di inibire la produzione di calcare, dato che abbassando la temperatura del fluido primario ne diminuisce il precipitato calcareo che avviene normalmente sopra i 60°C. A further purpose is to inhibit the production of limestone, since by lowering the temperature of the primary fluid the limestone precipitate which normally occurs above 60 ° C decreases.

Altro scopo è di aumentare il rendimento in fase di produzione acqua sanitaria, mantenendo in temperatura l’acqua sanitaria contenuta all’interno dello scambiatore primario. Another purpose is to increase the yield during the production of sanitary water, maintaining the temperature of the sanitary water contained within the primary exchanger.

Ulteriore scopo è quello di stabilizzare la temperatura del fluido primario, dopo un prelievo di acqua sanitaria, per evitare il surriscaldamento mediante post-circolazione interna. A further object is to stabilize the temperature of the primary fluid, after drawing sanitary water, to avoid overheating by means of internal post-circulation.

Le caratteristiche dell'invenzione sono nel seguito evidenziate con particolare riferimento agli uniti disegni nei quali: The characteristics of the invention are highlighted below with particular reference to the accompanying drawings in which:

- la figura 1 illustra una vista schematica del dispositivo a caldaia ad alta efficienza oggetto della presente invenzione in una condizione di funzionamento invernale. Con riferimento alla figura 1, con 1 viene indicato il dispositivo a caldaia ad alta efficienza, oggetto della presente invenzione, per l’alimentazione di un circuito di riscaldamento 21 con un fluido di riscaldamento riscaldato e/o per la produzione di acqua sanitaria riscaldata. Figure 1 illustrates a schematic view of the high efficiency boiler device object of the present invention in a winter operating condition. With reference to Figure 1, 1 indicates the high efficiency boiler device, object of the present invention, for supplying a heating circuit 21 with a heated heating fluid and / or for the production of heated sanitary water.

Tale dispositivo 1 comprende almeno: This device 1 comprises at least:

- un mezzo generatore di calore 3; - a heat generating means 3;

- un primo mezzo scambiatore 5 percorribile dall’acqua sanitaria e dotato di un rispettivo ingresso 7, ad esempio collegato alla rete idrica, e di una rispettiva uscita 9 collegata, ad esempio, ad un rubinetto o ad altra utenza dell’acqua sanitaria calda; - a first exchanger means 5 that can be traveled by sanitary water and equipped with a respective inlet 7, for example connected to the water network, and a respective outlet 9 connected, for example, to a tap or to other hot sanitary water users;

- un secondo mezzo scambiatore 11 percorribile dal fluido per il riscaldamento e dotato di un ingresso 13 e di una uscita 15 collegabili a rispettive estremità del circuito di riscaldamento 21 ad esempio del tipo a termosifoni; - a second exchanger means 11 viable by the heating fluid and equipped with an inlet 13 and an outlet 15 which can be connected to respective ends of the heating circuit 21, for example of the radiator type;

- un mezzo di circolazione 19 la cui uscita è collegata all’ingresso 13 del secondo mezzo scambiatore 11 ed azionabile, per la circolazione del fluido di riscaldamento, da mezzi di controllo programmati per azionare gli organi ad azionamento remoto del dispositivo 1. - a circulation means 19 whose output is connected to the inlet 13 of the second exchanger means 11 and can be operated, for the circulation of the heating fluid, by control means programmed to operate the remotely operated members of the device 1.

Detti mezzi scambiatori primo 5 e secondo 11 sono destinati a consentire il riscaldamento rispettivamente dell’acqua sanitaria e del fluido per il riscaldamento da parte del mezzo generatore di calore 3 ed essi 5, 11 sono in mutuo collegamento termico per consentire il flusso di calore tra l’acqua sanitaria ed il fluido per il riscaldamento. Said first 5 and second 11 exchanger means are intended to allow the heating of the sanitary water and the heating fluid respectively by the heat generator means 3 and they 5, 11 are in mutual thermal connection to allow the flow of heat between sanitary water and heating fluid.

Il dispositivo 1 comprende inoltre un mezzo a valvola deviatrice 23 di tipo a controllo remoto ed azionato da detti mezzi di controllo; detto mezzo a valvola deviatrice 23 ha: The device 1 further comprises a diverter valve means 23 of the remote control type and operated by said control means; said diverter valve means 23 has:

- un rispettivo ingresso 25 collegato all’uscita 15 del secondo mezzo scambiatore 11; - a respective input 25 connected to the output 15 of the second exchanger means 11;

- una rispettiva prima uscita 27 collegata ad una prima estremità del circuito di riscaldamento 21 la cui seconda ed opposta estremità è collegata all’ingresso del mezzo di circolazione 19; - a respective first outlet 27 connected to a first end of the heating circuit 21 whose second and opposite end is connected to the inlet of the circulation medium 19;

- una rispettiva seconda uscita 29 collegata, tramite un condotto di ricircolo 31, immediatamente a monte dell’ingresso del mezzo di circolazione 19. - a respective second outlet 29 connected, via a recirculation duct 31, immediately upstream of the inlet of the circulation means 19.

I condotti dei mezzi scambiatori primo 5 e secondo 11 sono a mutuo contatto e/o integrati e formano uno scambiatore primario integrato e preferibilmente coibentato. In particolare la forma di realizzazione del dispositivo illustrata in figura 1 prevede che il condotto del primo mezzo scambiatore 5 sia interno al condotto del secondo mezzo scambiatore 11 ed è previsto che il fluido di riscaldamento scorra nell’intercapedine tra tali condotti. The ducts of the first 5 and second 11 exchanger means are in mutual contact and / or integrated and form an integrated and preferably insulated primary exchanger. In particular, the embodiment of the device illustrated in figure 1 provides that the duct of the first exchanger means 5 is inside the duct of the second exchanger means 11 and it is provided that the heating fluid flows in the interspace between these ducts.

I condotti dei mezzi scambiatori primo 5 e secondo 11 sono preferibilmente avvolti a spirale e delimitano o formano un alloggiamento per il mezzo generatore di calore 3. Il mezzo generatore di calore 3 comprende un bruciatore ad elevato rendimento, preferibilmente di tipo a gas premiscelato con camera di combustione con condensazione dei fumi. The ducts of the first 5 and second 11 exchanger means are preferably spirally wound and delimit or form a housing for the heat generating means 3. The heat generating means 3 comprises a high efficiency burner, preferably of the premixed gas type with chamber combustion with flue gas condensation.

Preferibilmente i condotti dei mezzi scambiatori primo 5 e secondo 11 sono percorsi dal fluido di riscaldamento e dall’acqua sanitaria nella medesima direzione realizzando uno scambiatore primario di tipo in equicorrente e gli ingressi 7, 13 dei mezzi scambiatori primo 5 e secondo 11 sono posizionati all’estremità della porzione di condensazione fumi della camera di combustione del mezzo generatore di calore 3. In alternativa, ad esempio in caso di bruciatori o caldaie di tipo diverso da quelli a condensazione, l’invenzione prevede che lo scambiatore primario sia di tipo in controcorrente. Preferably the ducts of the first 5 and second 11 exchanger means are crossed by the heating fluid and the sanitary water in the same direction, creating a primary exchanger of the co-current type and the inlets 7, 13 of the first 5 and second 11 exchanger means are positioned at the 'end of the flue gas condensation portion of the combustion chamber of the heat generating means 3. Alternatively, for example in the case of burners or boilers of a type other than condensing, the invention provides that the primary exchanger is of the counter-current type .

Il dispositivo 1 può comprendere inoltre un condotto di by-pass 33 che può porre in collegamento di flusso la prima uscita 27 del mezzo a valvola deviatrice 23 con il condotto di ricircolo 31. The device 1 may further comprise a by-pass duct 33 which can connect the first outlet 27 of the diverter valve means 23 with the recirculation duct 31 in flow connection.

I mezzi di controllo sono di tipo programmabile, preferibilmente a microprocessore, con memorie cash, ad accesso casuale e di massa e sono dotati di porte d’uscita per l’azionamento almeno del mezzo di circolazione 19 di tipo ad elettropompa e per la commutazione almeno del mezzo a valvola deviatrice 23 di tipo ad azionamento elettrico e per il controllo dei vari elementi ad azionamento elettrico del dispositivo. Tali mezzi di controllo sono inoltre dotati di porte d’ingresso per segnali forniti da sensori di temperatura e/o di pressione e/o di flusso del dispositivo. The control means are of the programmable type, preferably with a microprocessor, with cash, random access and mass memories and are equipped with output ports for the operation of at least the circulation means 19 of the electric pump type and for switching at least of the diverter valve means 23 of the electrically operated type and for controlling the various electrically operated elements of the device. These control means are also equipped with input ports for signals provided by temperature and / or pressure and / or flow sensors of the device.

Il materiale dello scambiatore primario integrato, almeno in corrispondenza della porzione di condensazione fumi del bruciatore del mezzo generatore di calore 3 è di tipo resistente alla corrosione. The material of the integrated primary exchanger, at least in correspondence with the flue gas condensation portion of the burner of the heat generating means 3, is of the corrosion resistant type.

Il funzionamento del dispositivo, in una condizione di funzionamento invernale ovvero di riscaldamento ambientale e di produzione di acqua sanitaria calda, prevede che i mezzi di controllo commutino il mezzo a valvola deviatrice 23 per collegare l’uscita 15 del secondo mezzo scambiatore 11 alla prima estremità del circuito di riscaldamento 21 e possono azionare il mezzo di circolazione 19, almeno durante l’azionamento del mezzo generatore di calore 3. The operation of the device, in a condition of winter operation or of environmental heating and production of hot sanitary water, provides that the control means switch the diverter valve means 23 to connect the output 15 of the second exchanger means 11 to the first end of the heating circuit 21 and can operate the circulation means 19, at least during the operation of the heat generating means 3.

In una condizione di funzionamento estivo ovvero di produzione di acqua sanitaria calda e di inattività del riscaldamento ambientale, i mezzi di controllo commutano il mezzo a valvola deviatrice 23 per collegare l’uscita 15 del secondo mezzo scambiatore 11, tramite il condotto di ricircolo 31, all’ingresso del mezzo di circolazione 19 ed azionano in modo programmato quest’ultimo 19, ad esempio azionandolo al termine del prelievo di acqua sanitaria calda ovvero al momento dello spegnimento del bruciatore; in tal modo si eliminano i picchi di temperatura senza la necessità di disperdere calore tramite il circuito di riscaldamento, di fatto il calore in eccesso viene trasferito ed accumulato nel fluido di riscaldamento presente nel secondo mezzo scambiatore 11, nel condotto di ricircolo 31 e nei condotti interni del dispositivo ed, almeno in larga parte, preriscalda l’acqua sanitaria fornendo un ulteriore incremento all’efficienza complessiva del dispositivo. In a summer operating condition or in the production of hot sanitary water and inactivity of the environmental heating, the control means switch the diverter valve means 23 to connect the output 15 of the second exchanger means 11, through the recirculation duct 31, at the inlet of the circulation means 19 and activate the latter 19 in a programmed manner, for example by activating it at the end of the withdrawal of hot sanitary water or at the moment of switching off the burner; in this way the temperature peaks are eliminated without the need to disperse heat through the heating circuit, in fact the excess heat is transferred and accumulated in the heating fluid present in the second exchanger medium 11, in the recirculation duct 31 and in the ducts inside the device and, at least to a large extent, preheats the sanitary water providing a further increase in the overall efficiency of the device.

Claims

CLAIMS 1) High efficiency boiler device for feeding a heating circuit (21) with a heated heating fluid and / or for the production of heated sanitary water including at least: - a heat generating means (3), - a first exchanger means (5) viable by sanitary water and equipped with a respective inlet (7) and a respective outlet (9), - a second exchanger means (11) passable by the heating fluid and equipped with a respective inlet (13) and a respective outlet (15); - a circulation medium (19) whose outlet is connected to the inlet (13) of the second exchanger medium (11) and can be operated by control means for the circulation of the heating fluid; where said first (5) and second (11) exchanger means are intended at least to allow the heating of the sanitary water and the heating fluid by the heat generator means (3); said device being characterized by the fact that the first (5) and second (11) exchanger means are in mutual thermal connection and by the fact that it comprises a diverter valve means (23) of the remote control type and operated by said control means, said diverter valve means (23) has a respective inlet (25) connected to the outlet (15) of the second exchanger means (11), it (23) has a respective first outlet (27) connected to a first end of the heating (21) whose second and opposite end is connected to the inlet of the circulation medium (19) and it (23) has a respective second outlet (29) connected, via a recirculation duct (31), immediately upstream of the entrance of the vehicle (19); in a condition of environmental heating and production of hot sanitary water, the control means switch the diverter valve means (23) to connect the output (15) of the second exchanger means (11) to the first end of the heating circuit ( 21) and can operate the circulation means (19) at least during the operation of the heat generating means (3); in a condition of production of hot sanitary water, the control means switch the diverter valve means (23) to connect the outlet (15) of the second exchanger means (11), via the recirculation duct (31), to the input of the circulation means (19) and activate the latter in a programmed way (19).

2) Device according to claim 1, characterized by the fact that the ducts of the first (5) and second (11) exchanger means are in mutual contact and / or integrated and form an integrated primary exchanger, preferably insulated.

3) Device according to claim 2 characterized by the fact that the duct of the first exchanger means (5) is inside the duct of the second exchanger means (11) where these ducts form an interspace for the heating fluid.

4) Device according to claim 3 characterized in that the ducts of the first (5) and second (11) exchanger means are wound in a spiral and delimit or form a housing for the heat generating means (3).

5) Device according to any one of the claims from 2 to 4 characterized in that the ducts of the first (5) and second (11) exchanger means are crossed by the heating fluid and by the sanitary water in the same direction, realizing a primary exchanger of the type in co-current.

6) Device according to claim 1 characterized by the fact that the heat generating means (3) consists of a high efficiency burner, preferably of the condensing gas type 7) Device according to claim 6 characterized in that the inlets (7, 13) of the first (5) and second (11) exchanger means are positioned at the end of the flue gas condensation portion of the burner of the heat generating means (3) . 8) Device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a by-pass duct (33) which can put the first outlet (27) of the diverter valve means (23) in flow connection with the recirculation duct ( 31). 9) Device according to any one of the preceding claims, characterized by the fact that the control means are of the programmable type, preferably microprocessor-based, are equipped with output ports for activating at least the circulation means (19) of the electric pump type and for switching at least the diverter valve means (23) of the electrically operated type and for controlling the electrically operated elements, these control means are also equipped with input ports for signals supplied by temperature sensors and / or pressure and / or flow of the device. 10) Device according to claims 2 and 6 characterized in that the material of the integrated primary exchanger, at least in correspondence with the flue gas condensation portion of the burner of the heat generating medium (3) is of a corrosion resistant type.