ITUB20155751A1 - Sistema termico multi sorgente - Google Patents

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ITUB20155751A1
ITUB20155751A1 ITUB2015A005751A ITUB20155751A ITUB20155751A1 IT UB20155751 A1 ITUB20155751 A1 IT UB20155751A1 IT UB2015A005751 A ITUB2015A005751 A IT UB2015A005751A IT UB20155751 A ITUB20155751 A IT UB20155751A IT UB20155751 A1 ITUB20155751 A1 IT UB20155751A1
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IT
Italy
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thermal
heat exchange
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thermal system
internal
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ITUB2015A005751A
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Inventor
Stefano Casiraghi
Noe' Ciofolo
Original Assignee
Riello Spa
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    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
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Description

"SISTEMA TERMICO MULTI SORGENTE"
La presente invenzione è relativa ad un sistema termico multisorgente.
In particolare, la presente invenzione è relativa ad un sistema termico multisorgente configurato per la climatizzazione dell'ambiente domestico e/o per il riscaldamento di acqua sanitaria.
Sono noti sistemi termici provvisti di una pluralità di sorgenti termiche configurate per riscaldare l'acqua destinata ad alimentare un circuito per il riscaldamento dell'ambiente domestico e/o un circuito per il riscaldamento di acqua sanitaria.
La gestione dello smistamento dell'acqua riscaldata viene solitamente affidata ad un circuito complesso provvisto di sistemi di regolazione della portata (valvole, strozzature calibrate, etc.) e sistemi per la circolazione dell'acqua (elettropompe, circolatori, etc.).
È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un sistema termico multi sorgente avente una struttura semplificata che consenta una riduzione dei costi di realizzazione e dei tempi di installazione.
In accordo con tali scopi la presente invenzione è relativa ad un sistema termico multi sorgente comprendente;
una prima sorgente termica;
almeno una seconda sorgente termica;
almeno un primo impianto di scambio termico; una valvola di smistamento configurata per selettivamente collegare in serie la prima sorgente termica e/o la seconda sorgente termica e almeno il primo impianto di scambio termico.
Vantaggiosamente, il sistema termico secondo la presente invenzione comprende una sola valvola in grado di provvedere al collegamento selettivo delle sorgenti all'impianto di scambio termico.
In particolare, la valvola è in grado di collegare la sola prima sorgente o la sola seconda sorgente all'impianto di scambio termico o di collegare entrambe le sorgenti in serie all'impianto di scambio termico.
In questo modo l'architettura del sistema termico è semplificata. Grazie a ciò, i costi di realizzazione e i tempi di installazione sono ridotti rispetto a quelli richiesti per i sistemi termici sinora noti.
Oltretutto la struttura del sistema secondo la presente invenzione consente di impiegare una sola pompa per la circolazione del fluido.
Secondo una forma preferita di attuazione la valvola di smistamento comprende un elemento esterno fisso ed estendentesi lungo un asse principale ed un elemento interno mobile all'interno dell'elemento esterno; l'elemento esterno e l'elemento interno essendo provvisti rispettivamente di una pluralità di aperture esterne e di una pluralità di aperture interne. In questo modo la valvola di smistamento ha una struttura di facile ed economica realizzazione.
Secondo una forma preferita di attuazione l'elemento interno della valvola di smistamento comprende almeno un setto atto a definire una prima camera ed una seconda camera non direttamente comunicanti. In questo modo, la valvola di smistamento è in grado di regolare almeno due flussi indipendentemente.
Secondo una forma preferita di attuazione il setto è trasversale all'asse principale. In questo modo il setto può anche contribuire a guidare il flusso all'interno dell'elemento interno nella direzione desiderata.
Secondo una forma preferita di attuazione almeno alcune delle aperture esterne dell'elemento esterno sono collegate rispettivamente alla prima sorgente termica, alla seconda sorgente termica e al primo impianto di scambio termico. In questo modo la valvola di smistamento è collegata direttamente alla prima sorgente, alla seconda sorgente e all'impianto di scambio termico.
Secondo una forma preferita di attuazione le aperture interne dell'elemento interno sono disposte in modo tale che il movimento relativo tra l'elemento esterno e l'elemento interno determini selettivamente un allineamento tra alcune aperture esterne dell'elemento esterno con rispettive aperture interne dell'elemento interno. In questo modo, il movimento dell'elemento interno determina l'apertura o la chiusura selettiva delle aperture esterne dell'elemento esterno.
Secondo una forma preferita di attuazione l'elemento interno è girevole attorno all'asse principale. In questo modo il movimento relativo tra l'elemento interno e l'elemento esterno è facilmente controllabile. Il movimento rotatorio dell'elemento interno, infatti, determina l'allineamento selettivo tra alcune aperture esterne dell'elemento esterno e le aperture interne dell'elemento interno.
Secondo una forma preferita di attuazione l'elemento interno è movimentato da un motore angolare collegato ad un dispositivo di controllo. In questo modo il dispositivo di controllo regola il movimento dell'elemento interno per determinare quali e quante sorgenti termiche associare all'impianto di scambio termico.
Secondo una forma preferita di attuazione, il sistema comprende un secondo impianto di scambio termico; la valvola di smistamento essendo configurata per collegare in serie la prima sorgente termica e/o la seconda sorgente termica selettivamente al primo impianto di scambio termico 0 al secondo impianto di scambio termico.
In questo modo, la valvola di smistamento è in grado di provvedere al collegamento selettivo delle sorgenti ad uno tra gli impianti di scambio termico. Vantaggiosamente, il sistema termico così composto ha una struttura semplificata, grazie alla quale i costi e i tempi di installazione sono ridotti rispetto a quelli richiesti per 1 sistemi termici sinora noti.
Inoltre la gestione delle sorgenti termiche e degli impianti di scambio termico è centralizzata e regolata attraverso un'unica valvola di smistamento.
Oltretutto la struttura del sistema secondo la presente invenzione consente di impiegare una sola pompa per la circolazione del fluido nonostante il sistema comprenda più di un impianto di scambio termico da alimentare.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
- le figure 1-3 sono una rappresentazione schematica del sistema termico multi sorgente secondo la presente invenzione in tre rispettive posizioni operative;
- la figura 4 è una rappresentazione schematica del sistema termico multi sorgente in accordo ad una seconda forma di attuazione della presente invenzione in una posizione operativa.
In figura 1 è indicato con il numero di riferimento 1 un sistema termico multi sorgente secondo la presente invenzione .
Il sistema termico 1 è definito da un circuito in cui circola un fluido di scambio termico, preferibilmente acqua.
Il sistema termico 1 comprende una prima sorgente termica 2, una seconda sorgente termica 3, un impianto di scambio termico 4, una valvola di smistamento 5 ed una pompa 6,
La prima sorgente termica 2 è collegata alla valvola di smistamento 5 mediante un condotto di mandata 7a ed un condotto di ritorno 7b.
Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, la prima sorgente termica 2 è una sorgente rinnovabile, ad esempio una pompa di calore.
Preferibilmente la pompa di calore 2 è configurata per selettivamente riscaldare o raffreddare il fluido circolante nel sistema termico 1.
La seconda sorgente termica 3 è collegata alla valvola di smistamento 5 mediante un condotto di mandata 8a ed un condotto di ritorno 8b.
Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, la seconda sorgente termica 3 è una caldaia, preferibilmente a combustibile fossile, ad esempio gas.
L'impianto di scambio termico 4 è, nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, un impianto di climatizzazione .
Una variante non illustrata prevede che 1'impianto di scambio termico 4 sia un impianto per il riscaldamento dell'acqua sanitaria.
L'impianto di scambio termico 4 è collegato alla valvola di smistamento 5 mediante un condotto di mandata 9a ed un condotto di ritorno 9b. Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il condotto di ritorno 9b non è collegato direttamente alla valvola di smistamento 5 ma confluisce nel condotto di ritorno 7b della prima sorgente termica 2.
La valvola di smistamento 5 è una valvola configurata per selettivamente collegare in serie la prima sorgente termica 2 e/o la seconda sorgente termica 3 e l'impianto di scambio termico 4.
In particolare, la valvola di smistamento 5 comprende un elemento esterno 10 fisso, il quale si estende lungo un asse principale A ed è provvisto di una pluralità di aperture 11 collegate rispettivamente alla prima sorgente termica 2, alla seconda sorgente termica 3 e al primo impianto di scambio termico 4. In particolare, l'elemento esterno 10 è provvisto di una apertura Ila collegata al condotto di mandata 7a una apertura llb collegata al condotto di ritorno 7b, un apertura Ile collegata al condotto di mandata 8a ed una apertura lld collegata al condotto di ritorno 8b ed una apertura Ile collegata al condotto di mandata 9a.
La valvola di smistamento 5 comprende anche un elemento interno 12 mobile all' interno dell'elemento esterno 10,
Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato l'elemento esterno 10 e l'elemento interno 12 sono cilindri coassiali.
Una variante non illustrata prevede che l'elemento esterno 10 e l'elemento interno 12 abbiano una forma troncoconica e siano coassiali.
Una ulteriore variante prevede che l'elemento esterno 10 e l'elemento interno 12 abbiano una forma conica e siano coassiali .
In particolare, l'elemento interno 12 è girevole attorno all'asse A ed è movimentato da un motore angolare 13.
Preferibilmente, il motore angolare 13 è regolato da un dispositivo di controllo (non illustrato nelle figure allegate). Ad esempio il dispositivo di controllo può regolare la posizione dell'elemento interno 12 sulla base delle esigenze dell'impianto di scambio termico 4 e/o sulla base della disponibilità e dell'efficienza delle sorgenti termiche collegate alla valvola di smistamento 5.
L'elemento interno 12 è provvisto di una pluralità di aperture 14 disposte in modo tale che il movimento relativo tra l'elemento esterno 10 e l'elemento interno 12 determini selettivamente un allineamento tra alcune aperture 11 dell'elemento esterno con rispettive aperture 14 dell'elemento interno 12.
L'elemento interno 12 è inoltre provvisto di un setto 15 che suddivide l'elemento interno 12 in una prima camera 16 e in una seconda camera 17 non direttamente comunicanti.
Preferibilmente il setto 15 è disposto trasversale all'asse principale A. Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il setto 15 è disposto inclinato di un angolo di circa 43° rispetto ad un piano ortogonale all'asse principale A.
Nell'esempio non limitativo descritto ed illustrato nelle figure 1-3, l'elemento interno 12 è mobile tra tre posizioni angolari, sfalsate di 120°.
Nella prima posizione angolare illustrata in figura 1, la valvola di smistamento 5 collega in serie la prima sorgente 2, la seconda sorgente 3 e l'impianto di scambio termico 4. Tale posizione si rivela utile, ad esempio, quando l'azione riscaldante della prima sorgente termica 2 non è sufficiente a soddisfare le esigenze dell'impianto 4. Il fluido riscaldato dalla prima sorgente termica 2 viene convogliato nella seconda camera 17 e alimentato alla seconda sorgente termica 3 dove viene ulteriormente riscaldato e convogliato nella prima camera 16 e successivamente alimentato all'impianto di scambio termico 4 mediante la pompa 6.
Nella seconda posizione angolare illustrata in figura 2, la valvola di smistamento 5 collega in serie la prima sorgente termica 2 e l'impianto di scambio termico 4, Tale posizione si rivela utile, ad esempio, quando l'azione riscaldante della prima sorgente termica 2 è sufficiente a soddisfare le esigenze dell'impianto 4. Il fluido riscaldato dalla prima sorgente termica 2 viene convogliato nella prima camera 16 e alimentato all'impianto di scambio termico 4 mediante la pompa 6.
Nella terza posizione angolare illustrata in figura 3, la valvola di smistamento 5 collega in serie la seconda sorgente termica 3 e l'impianto di scambio termico 4. Tale posizione si rivela utile, ad esempio, quando l'azione riscaldante della seconda sorgente termica 2 è sufficiente per soddisfare le esigenze dell'impianto 4.
Il fluido riscaldato dalla seconda sorgente termica 3 viene convogliato nella prima camera 16 e alimentato all'impianto di scambio termico 4 mediante la pompa 6.
Vantaggiosamente il sistema 1 impiega una sola pompa 6 che provvede ad inviare il fluido dalla valvola di smistamento 5 all'impianto di scambio termico 4,
In figura 4 è illustrato un sistema termico 100 in accordo ad una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.
Il sistema termico 100 differisce dal sistema termico 1 principalmente per la presenza di un secondo impianto di scambio termico 101.
Nel seguito, i numeri di riferimento precedentemente utilizzati per la descrizione del sistema termico 1 vengono mantenuti per indicare parti sostanzialmente identiche del sistema termico 100.
La presenza di un secondo impianto di scambio termico 101 ha determinato una variazione del circuito del sistema termico e una variazione della struttura della valvola di smistamento 105, la quale presenta delle differenze rispetto alla valvola di smistamento 5 descritta per il sistema termico 1.
La valvola di smistamento 105 è configurata per collegare in serie la prima sorgente termica 2 e/o la seconda sorgente termica 3 selettivamente al primo impianto di scambio termico 4 o al secondo impianto di scambio termico 101 .
La valvola di smistamento 105 comprende un primo modulo 106, collegato alla prima sorgente termica 2 e alla seconda sorgente termica 3 e ad un condotto di ritorno 110 che raccoglie il fluido di ritorno dal primo impianto di scambio termico 4 e/o dal secondo impianto di scambio termico 101, ed un secondo modulo 107 collegato ad un condotto di mandata 111 al primo impianto di scambio termico 4 e ad un condotto di mandata 112 al secondo impianto di scambio termico 101.
Il primo modulo 106 ed il secondo modulo 107 sono collegati mediante un condotto di collegamento 114 provvisto di una pompa 115.
Preferibilmente, il primo modulo 106 ed il secondo modulo 107 sono integrati.
In particolare il primo modulo 106 ed il secondo modulo 107 sono definiti da un elemento esterno 120 fisso ed estendentesi attorno ad un asse principale B e da un elemento interno 121 mobile all'interno dell'elemento esterno 120.
In particolare, l'elemento interno 121 è girevole attorno all'asse B ed è movimentato da un motore angolare 123.
Preferibilmente, il motore angolare 123 è regolato da un dispositivo di controllo (non illustrato nelle figure allegate).
Ad esempio il dispositivo di controllo può regolare la posizione dell'elemento interno 121 sulla base delle esigenze dell'impianto di scambio termico 4 e dell'impianto di scambio termico 101 e sulla base della disponibilità e dell'efficienza delle sorgenti termiche collegate alla valvola di smistamento 105.
L'elemento esterno 120 è provvisto di una pluralità di aperture 125 collegate al condotto di mandata 8a e al condotto di ritorno 8b della prima sorgente termica 2, al condotto di mandata 9a e al condotto di ritorno 9b della seconda sorgente termica 4, al condotto di collegamento 114, al condotto di mandata 111 del primo impianto di scambio termico 4 e al condotto di mandata 112 del secondo impianto di scambio termico 5.
L'elemento interno 121 è provvisto di una pluralità di aperture interne 126 disposte in modo tale che il movimento relativo tra l'elemento esterno 120 e l'elemento interno 121 determini selettivamente un allineamento tra alcune aperture esterne 125 dell'elemento esterno 120 con rispettive aperture interne 126 dell'elemento interno 121. L'elemento interno 121 è inoltre provvisto di un primo setto 128 e di un secondo setto 129 che suddividono l'elemento interno 121 in una prima camera 130, una seconda camera 131 ed una terza camera 132.
La seconda camera 131 e la terza camera 132 sono collegate tra loro mediante il condotto di collegamento 114.
Preferibilmente il primo setto 128 ed il secondo setto 129 sono disposti trasversali all'asse principale B. Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il primo setto 128 è disposto inclinato di un angolo di circa 43° rispetto ad un piano ortogonale all'asse principale B ed il secondo setto 129 è ortogonale all'asse principale B.
Nell'esempio non limitativo descritto ed illustrato, l'elemento interno 121 è mobile tra 6 posizioni angolari, sfalsate di 60°.
Nella tabella seguente sono descritte tutte le posizioni angolari assunte dalla valvola di smistamento 105.
Nella tabella il numero 1 indica che l'apertura 125 relativa al condotto di mandata dell'elemento indicato nella colonna è aperta, mentre il numero 0 indica che l'apertura 125 relativa al condotto di mandata dell'elemento indicato nella colonna è chiusa.
Posizione Prima Seconda Primo Secondo Sorgente Sorgente impianto impianto scambio scambio termico termico 30° 1 0 1 0
0 1 1 0
150° 1 1 1 0
210° 1 1 0 1
270° 0 1 0 1
330° 1 0 0 1
In sostanza, nella posizione a 30° la prima sorgente 1 è in serie al primo impianto di scambio termico 4.
Nella posizione a 90° la seconda sorgente è in serie al primo impianto di scambio termico 4.
Nella posizione a 150° la prima sorgente 2 e la seconda sorgente 3 sono collegate in serie al primo impianto di scambio termico 4.
Nella posizione a 210° la prima sorgente 2 e la seconda sorgente 3 sono collegate in serie al secondo impianto di scambio termico 101.
Nella posizione a 270° la seconda sorgente 3 è collegata in serie al secondo impianto di scambio termico 101.
Mentre nella posizione a 330° (illustrata in figura 4) la prima sorgente 2 è in serie al secondo impianto di scambio termico 101.
Nell'esempio non limitativo qui descritto ed illustrato il primo impianto di scambio termico 4 è un impianto di climatizzazione, mentre il secondo impianto di scambio termico 101 è un impianto per il riscaldamento dell'acqua sanitaria.
Vantaggiosamente anche il sistema 100 impiega una sola pompa 115 nonostante il sistema 100 comprenda più di un impianto di scambio termico da alimentare con il fluido proveniente dalle sorgenti termiche.
Risulta infine evidente che sistema termico multi sorgente qui descritto possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall'ambito delle rivendicazioni allegate .

Claims (19)

  1. RIVENDICAZ IONI 1. Sistema termico multi sorgente comprendente: - una prima sorgente termica (2); - almeno una seconda sorgente termica (3); — almeno un primo impianto di scambio termico (4; 101); — una valvola di smistamento (5; 105) configurata per selettivamente collegare in serie la prima sorgente termica (2) e/o la seconda sorgente termica (3) e almeno il primo impianto di scambio termico (4; 101).
  2. 2. Sistema termico secondo la rivendicazione 1, in cui la valvola di smistamento (5; 105) comprende un elemento esterno (10; 120) fisso ed estendentesi lungo un asse principale (A; B) ed un elemento interno (12; 121) e mobile all'interno dell'elemento esterno (10; 120); l'elemento esterno (10; 120) e l'elemento interno (12; 121) essendo provvisti rispettivamente di una pluralità di aperture esterne (11; 125) e di una pluralità di aperture interne (14; 126).
  3. 3. Sistema termico secondo la rivendicazione 2, in cui l'elemento interno (12; 121) comprende almeno un setto (15; 128, 129) atto a definire una prima camera (16; 130) ed una seconda camera (17; 131) non direttamente comunicanti.
  4. 4. Sistema termico secondo la rivendicazione 3, in cui il setto (15; 128, 129) è trasversale all'asse principale (A; B).
  5. 5. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui almeno alcune delle aperture esterne (11; 125) dell'elemento esterno (10; 120) sono collegate rispettivamente alla prima sorgente termica (2), alla seconda sorgente termica (3) e al primo impianto di scambio termico (4).
  6. 6. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 5, in cui le aperture interne (14; 126) dell'elemento interno sono disposte in modo tale che il movimento relativo tra l'elemento esterno (10; 120) e l'elemento interno (12; 121) determini selettivamente un allineamento tra alcune aperture esterne (11; 125) dell'elemento esterno (10; 120) con rispettive aperture interne (14; 126) dell'elemento interno (12; 121).
  7. 7. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 6, in cui l'elemento interno (12; 121) è girevole attorno all'asse principale (A; B),
  8. 8. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, in cui l'elemento esterno (10; 120) e l'elemento interno (12; 121) sono cilindri coassiali.
  9. 9. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 2 a 7, in cui l'elemento interno (12; 121) e l'elemento esterno (10; 120) sono troncoconici e sono coassiali.
  10. 10. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 7 a 9, in cui l'elemento interno (12; 121) è movimentato da un motore angolare (13; 123).
  11. 11. Sistema termico secondo la rivendicazione 10, in cui il motore angolare (13; 123) è regolato da un dispositivo di controllo,
  12. 12. Sistema termico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente una sola pompa (6), la quale è disposta tra la valvola di smistamento (5) e il primo impianto di scambio termico (4) per alimentare al primo impianto di scambio termico (4) il fluido proveniente dalla valvola di smistamento (5).
  13. 13. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11, comprendente un secondo impianto di scambio termico (101); la valvola di smistamento (105) essendo configurata per collegare in serie la prima sorgente termica (2) e/o la seconda sorgente termica (3) selettivamente al primo impianto di scambio termico (4) o al secondo impianto di scambio termico (101).
  14. 14. Sistema termico secondo la rivendicazione 13, in cui la valvola di smistamento (105) comprende un primo modulo (106) ed un secondo modulo (107) collegati tra loro mediante un condotto di collegamento (114).
  15. 15. Sistema termico secondo la rivendicazione 14, comprendente una sola pompa (115), la quale è disposta lungo il condotto di collegamento (114) .
  16. 16. Sistema termico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la prima sorgente termica (2) è una sorgente rinnovabile.
  17. 17. Sistema termico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la seconda sorgente termica (3) è una sorgente termica a combustibile fossile.
  18. 18. Sistema termico secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il primo impianto di scambio termico (4) è un impianto di climatizzazione.
  19. 19. Sistema termico secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 13 a 18, in cui il secondo impianto di scambio termico (101) è un impianto per il riscaldamento dell'acqua sanitaria.
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