ITVI20090234A1 - Dispositivo per il riscaldamento di ambienti ad alta efficienza energetica, nonche' sistema riscaldante comprendente tale dispositivo - Google Patents

Dispositivo per il riscaldamento di ambienti ad alta efficienza energetica, nonche' sistema riscaldante comprendente tale dispositivo Download PDF

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ITVI20090234A1
ITVI20090234A1 IT000234A ITVI20090234A ITVI20090234A1 IT VI20090234 A1 ITVI20090234 A1 IT VI20090234A1 IT 000234 A IT000234 A IT 000234A IT VI20090234 A ITVI20090234 A IT VI20090234A IT VI20090234 A1 ITVI20090234 A1 IT VI20090234A1
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Description

DESCRIZIONE
Campo di applicazione
La presente invenzione è generalmente applicabile al settore tecnico dei dispositivi e sistemi riscaldanti, ed ha particolarmente per oggetto un dispositivo per il riscaldamento di ambienti, nonché un sistema riscaldante comprendente tale dispositivo.
Stato della Tecnica
Sono noti dispositivi riscaldanti che includono, in buona sostanza, un bruciatore, un circuito radiante ed un camino per l'espulsione dei prodotti di combustione del bruciatore.
Il bruciatore è atto a bruciare una miscela aria-combustile, in genere gas metano, ed ad introdurre i fumi nel circuito radiante. Quest’ultimo è posto neH'ambiente da riscaldare, in modo da riscaldarlo mediante irraggiamento.
Un dispositivo riscaldante del genere è noto, fra gli altri, dal brevetto europeo EP-B1 -064781 9.
Tale dispositivo è suscettibile di miglioramenti per quanto riguarda l'efficienza energetica.
Presentazione dell’invenzione
Scopo del presente trovato è quello di superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un dispositivo riscaldante per irraggiamento ad alta efficienza energetica.
Un altro scopo del trovato è mettere a disposizione un sistema che restituisca efficacemente il calore recuperato dai fumi di un dispositivo riscaldante per irraggiamento.
Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un dispositivo riscaldante comprendente un bruciatore, un circuito radiante posizionabile nell’ambiente da riscaldare per riscaldarlo mediante irraggiamento ed un camino per l’espulsione dei prodotti di combustione del bruciatore, in cui il camino comprende un condensatore per il recupero almeno parziale del calore latente di evaporazione dai prodotti di combustione del bruciatore. Il condensatore presenta un circuito refrigerante con un ingresso per un fluido refrigerante, preferibilmente acqua e/o glicole.
Grazie alla presenza del condensatore, sarà possibile recuperare, oltre al calore sensibile dei fumi, anche il calore latente di evaporazione dei prodotti di combustione del bruciatore, cosa che innalza notevolmente l'efficienza energetica del dispositivo.
L’uscita del circuito refrigerante potrà essere fluidicamente collegabile con un circuito riscaldante di un secondo dispositivo riscaldante posizionabile nell’ambiente per riscaldarlo in cooperazione con il circuito radiante.
Nel presente testo, con la dizione “circuito refrigerante" o derivate si indica un percorso fluidico nel quale circola un fluido, sia esso allo stato liquido e/o gassoso, destinato ad acquisire calore mediante scambio con un altro fluido.
Nel presente testo, con la dizione “fluido refrigerante” o derivate si indica un fluido, sia esso allo stato gassoso e/o liquido, circolante all’interno di un circuito refrigerante e destinato ad acquisire calore mediante scambio con un altro fluido.
Nel presente testo, con la dizione “circuito riscaldante” o derivate si indica un percorso fluidico nel quale circola un fluido, sia esso allo stato liquido e/o gassoso, destinato a cedere calore mediante scambio con un altro fluido.
Nel presente testo, con la dizione “fluido riscaldante” o derivate si indica un fluido, sia esso allo stato gassoso e/o liquido, circolante all'interno di un circuito riscaldante e destinato a cedere calore mediante scambio con un altro fluido.
Nel presente testo, con la dizione “circuito radiante” o derivate si intende un percorso fluidico all’interno del quale circola un fluido termo-vettore, sia esso allo stato liquido e/o gassoso, destinato a riscaldare l’ambiente nel quale il circuito è immerso prevalentemente per irraggiamento.
Secondo un ulteriore aspetto del trovato, è previsto un sistema di riscaldamento di un ambiente, comprendente: a) un primo dispositivo riscaldante che include un bruciatore, un circuito radiante posto neH’ambiente da riscaldare per riscaldarlo mediante irraggiamento ed un camino per l’espulsione dei prodotti di combustione del bruciatore; e b) un secondo dispositivo riscaldante, anch’esso posto neN’ambiente per riscaldarlo in cooperazione con il primo dispositivo; in cui il camino comprende un condensatore per il recupero almeno parziale del calore latente di evaporazione dai prodotti di combustione del bruciatore; il condensatore presenta un circuito refrigerante con un ingresso per un fluido refrigerante, preferibilmente acqua e/o glicole, ed un'uscita collegata con il circuito riscaldante del secondo dispositivo riscaldante.
Il primo dispositivo riscaldante potrà presentare una o più delle caratteristiche in accordo con le rivendicazioni dalla 1 alla 7.
In tal modo, sarà possibile restituire efficacemente all’ambiente il calore latente di evaporazione recuperato dai prodotti di combustione del bruciatore.
Forme di realizzazione vantaggiose del trovato sono definite in accordo con le rivendicazioni dipendenti.
Breve descrizione dei disegni
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di realizzazione preferite ma non esclusive di un dispositivo ed un sistema secondo il trovato, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegno in cui:
la FIG. 1a è una vista schematica di una prima forma di realizzazione del dispositivo 1 ;
la FIG. 1 b è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione del dispositivo 1 ;
la FIG. 1c è una vista schematica di una terza forma di realizzazione del dispositivo 1 ;
la FIG. 2 è una vista schematica in sezione di un esempio di realizzazione del camino 4 del dispositivo 1 , in cui il percorso fluidico dei fumi di combustione è indicato con frecce vuote mentre il percorso fluidico del fluido refrigerante è indicato con frecce piene;
la FIG. 3a è una vista schematica di una prima forma di realizzazione del sistema 30, del quale è parte integrante la forma di realizzazione del dispositivo 1 di FIG. 1a;
la FIG. 3b è una vista schematica di una seconda forma di realizzazione del sistema 30, del quale è parte integrante la forma di realizzazione del dispositivo 1 di FIG. 1a.
Descrizione dettagliata di un esempio di realizzazione preferito Con riferimento alle figure citate, il dispositivo secondo il trovato, indicato globalmente con il numero 1 , sarà particolarmente utile per il riscaldamento radiante di ambienti A, preferibilmente di dimensioni medio-grandi, preferibilmente chiusi, indicato nelle figure 3a e 3b con linea tratteggiata.
Essenzialmente, il dispositivo 1 potrà comprendere un bruciatore 2, che potrà bruciare una miscela aria-combustibile, ad esempio metano, butano, propano o gasolio, un circuito radiante 3 ed un camino 4 per l’espulsione dei prodotti di combustione del bruciatore 2
Il circuito radiante 3, che potrà essere, in modo in sé noto, essenzialmente costituito da una tubazione a circuito chiuso con un ramo di andata 5 ed uno di ritorno 5’, sarà posizionabile neN’ambiente A, preferibilmente nella parte alta dello stesso, per riscaldarlo mediante irraggiamento.
In una prima forma di realizzazione, illustrata in FIG. 1a, il bruciatore 2 è direttamente collegato con il circuito radiante 3, in modo che i fumi di combustione del primo siano immessi direttamente in quest’ultimo e facciano da fluido vettore per l’irraggiamento deN’ambiente A. In tal caso, il dispositivo 1 potrà comprendere un ventilatore o mezzo similare 6, atto a far circolare i fumi all’interno della tubazione a circuito chiuso costituente il circuito radiante 3.
Per minimizzare gli ingombri, sia il bruciatore 2 che il ventilatore 6 potranno essere contenuti in un corpo scatolare 7.
In un’altra forma di realizzazione, illustrata in FIG. 1 b, il bruciatore 2 potrà interagire operativamente con un generatore di vapore 2’, il quale potrà essere fluidicamente collegato con il circuito radiante 3 in modo da immettere nello stesso il vapore da questo generato, che farà da fluido vettore per l’irraggiamento deN’ambiente A. Sia il bruciatore 2 che il generatore di vapore 2’ potranno essere contenuti nel corpo scatolare 7.
Il camino 4 potrà comprendere un condensatore 8 con un circuito refrigerante 9 atto a scambiare calore con i fumi provenienti dal bruciatore 2 per prelevare dagli stessi, almeno parzialmente, sia il calore sensibile che il calore latente di evaporazione.
Allo scopo, il circuito refrigerante 9 potrà comprendere un ingresso 10 per il fluido refrigerante, che preferibilmente potrà essere un liquido. Vantaggiosamente, quest’ultimo potrà essere scelto fra acqua e/o glicole.
In una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva del dispositivo 1 , illustrata in FIG. 1c, il bruciatore 2 potrà interagire operativamente con un generatore di vapore 2’, il quale potrà essere fluidicamente collegato con il circuito radiante 3 in modo da immettere nello stesso il vapore da questo generato. Il circuito radiante, a sua volta, potrà essere fluidicamente collegato all'ingresso 10 del circuito refrigerante 9, in modo che il fluido evolvente all’interno dello stesso farà sia da fluido vettore per l’irraggiamento dell'ambiente A che da fluido refrigerante nel circuito 9. In tal modo, quest’ultimo si preriscalderà nel camino 4 prima dell’ingresso nel generatore di vapore 2’, cosa che innalza l'efficienza energetica del dispositivo 1.
D’altra parte, come ad esempio illustrato nelle FIGG. 3a e 3b, il circuito refrigerante 9 potrà avere un’uscita 11 che potrà essere collegata all'ingresso 12’ del circuito riscaldante 12 di un secondo dispositivo riscaldante 13, anch'esso posizionabile nell’ambiente A, in modo da riscaldarlo in cooperazione con il circuito radiante 3.
Il circuito refrigerante 9, che potrà essere di tipo qualsivoglia, potrà interagire operativamente con il circuito riscaldante del camino 4, che potrà essere anch’esso di tipo qualsivoglia, in modo che i fluidi circolanti all’interno degli stessi, rispettivamente il fluido refrigerante e quello riscaldante, scambino calore fra di loro.
Di conseguenza, i fumi di combustione, provenienti dal bruciatore 2, potranno essere lambiti esternamente dal fluido refrigerante che scorre nel circuito refrigerante 9, oppure lambire esternamente quest’ultimo, come visibile in FIG. 2.
In tal modo, sarà possibile restituire efficacemente all’ambiente A il calore prelevato dai fumi.
Preferibilmente, il camino 4 potrà comprendere una camera di scambio termico 15, che potrà definire il circuito riscaldante del camino 4 stesso, con un ingresso 16 fluidicamente collegato con il bruciatore 2, così da raccoglierne i prodotti di combustione, ed un’uscita 17, fluidicamente collegata con l'esterno, in modo da disperdere nell’ambiente esterno i fumi una volta raffreddati, cosa che minimizza l’inquinamento termico degli stessi.
Come visibile in FIG. 2, il circuito refrigerante 9, che potrà essere costituito da una tubazione 18, potrà essere vantaggiosamente posta all’interno della camera 15, in modo che la superficie esterna 19 della tubazione 18 sia lambita dai fumi di combustione del bruciatore che avanzano all’interno della camera 15 stessa.
Al fine di massimizzare la superficie di scambio, inoltre, la tubazione 18 potrà essere una spirale di forma in pianta generalmente ellittica, con una dimensione massima Di inferiore al diametro D2della camera 15.
Tale particolare configurazione della tubazione 18 consentirà di dirigere in fumi fra le spire della stessa, in modo da aumentare la superficie di scambio termico e, quindi, l’efficienza energetica del dispositivo 1.
Vantaggiosamente, inoltre, potrà essere prevista una pluralità di setti deviatori 19’ opportunamente distribuiti per aumentare la turbolenza dei fumi stessi, così da migliorare ancora lo scambio termico e, quindi, l'efficienza energetica del dispositivo 1.
Opportunamente, inoltre, la camera 15 potrà comprendere una camicia isolante 20, posta perifericamente alla stessa.
Vantaggiosamente, la tubazione 18 costituente il circuito refrigerante 9 potrà essere di tipo modulare, comprendente cioè una pluralità di rami di tubazione di superficie nota, ad esempio non limitativo i due rami 18’, 18”, fra loro fluidicamente collegati. Tale configurazione consente una maggiore versatilità di realizzazione del condensatore 8, che potrà essere opportunamente dimensionato, a seconda della superficie di scambio occorrente, assemblando i vari moduli preconfezionati.
Opportunamente, sul fondo della camera 15 potrà essere previsto uno scarico 20’ per la condensa.
Il dispositivo 1 potrà essere parte integrante di un sistema 30 per il riscaldamento di ambienti A, illustrato nelle FIG. 3a e 3b. Anche se in tali figure sono stati illustrati esempi di realizzazione del sistema 30 che includono il dispositivo 1 illustrato nella FIG. 1a, si comprende che lo stesso sistema 30 potrà includere il dispositivo 1 illustrato nella FIG. 1b oppure 1c, od anche una combinazione di due o più di questi, senza per questo uscire dall’ambito di tutela espresso dal tenore delle rivendicazioni allegate.
In generale il sistema 30 potrà comprendere, in buona sostanza, un primo dispositivo riscaldante, costituito dal dispositivo 1, ed un secondo dispositivo riscaldante 13. I due dispositivi riscaldanti 1 e 13 potranno presentare mezzi riscaldanti entrambi posti nell'ambiente A, per riscaldarlo in cooperazione fra loro.
Il circuito riscaldante 12 del secondo dispositivo riscaldante 13 potrà presentare l’ingresso 12’ fluidicamente collegato con l’uscita 11 del circuito refrigerante 9 del condensatore 8, in modo tale da restituire aN’ambiente A il calore sottratto dai fumi di scarico del bruciatore 2.
Vantaggiosamente, l'uscita 22 del circuito riscaldante 12 del secondo dispositivo riscaldante 13 potrà essere fluidicamente collegata con l’ingresso 10 del circuito refrigerante 9 del condensatore 8 con l'interposizione di opportuni mezzi di pompaggio 23 del fluido refrigerante. Vantaggiosamente, tali mezzi di pompaggio potranno comprendere una pompa o similare nel caso il fluido refrigerante sia un liquido, mentre potranno comprendere un compressore o similare nel caso il fluido refrigerante sia un gas.
Opportunamente, potranno essere previsti mezzi valvolari 24, ad esempio una valvola a sfera, per regolare il flusso di fluido refrigerante all’interno dei circuiti 9 e 12.
II secondo dispositivo riscaldante 13 potrà essere di tipo qualsivoglia, purché abbia il circuito riscaldante 12 fluidicamente collegato col circuito refrigerante 9 del condensatore 8 in modo tale che il fluido refrigerante circolante in quest’ultimo faccia anche da fluido riscaldante circolante nel primo.
II secondo dispositivo riscaldante 13 potrà riscaldare l’ambiente A per convezione e/o per irraggiamento.
In una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva, illustrata in FIG. 3a, il secondo dispositivo riscaldante 13 potrà comprendere un corpo scatolare 25, al cui interno è posto il circuito riscaldante 12, e mezzi per la convezione forzata di aria proveniente dall'esterno su detto circuito riscaldante e per l’immissione dell’aria così riscaldata nell’ambiente A.
Ad esempio, potrà essere previsto un ventilatore, non illustrato in figura poiché in sé noto, per prelevare aria dall’esterno, portarla a lambire il circuito riscaldante 12 stesso ed introdurla nell’ambiente A una volta riscaldata. Allo scopo, il corpo scatolare 25 potrà comprendere una o più aperture per mettere in comunicazione fluidica il circuito 12 con l’esterno e/o con l'ambiente A, non illustrate in figura poiché anch'esse in sé note.
In particolare, in tale forma di realizzazione, il secondo dispositivo riscaldante 13 potrà essere un aerotermo o dispositivo similare.
In un’altra forma di realizzazione, illustrata in FIG. 3b, il secondo dispositivo riscaldante 13 potrà comprendere un corpo principale 26 con una pluralità di tubi radianti 12, posti nell’ambiente per riscaldare l’ambiente mediante irraggiamento. In tale forma di realizzazione, il circuito riscaldante 12 sarà costituito dai tubi radianti del corpo principale 26. Di conseguenza, il fluido riscaldante farà contemporaneamente anche da fluido termo-vettore, riscaldando direttamente l’ambiente A senza ulteriori scambi termici intermedi.
In tal modo, quindi, il fluido evolvente passante nel circuito chiuso di collegamento fluidico fra l’ingresso 10, l’uscita 11 , l’ingresso 12’ e l'uscita 22, farà dapprima da fluido refrigerante nel circuito refrigerante 9 del condensatore 8 e poi, contemporaneamente, da fluido riscaldante e da termo-vettore nel circuito 12, restituendo integralmente all’ambiente il calore sottratto.
In particolare, in tale forma di realizzazione, il secondo dispositivo riscaldante 13 potrà essere una o più termostrisce ad acqua e/o a vapore.
Da quanto sopra descritto, appare chiaro che il dispositivo ed il sistema secondo il trovato raggiungono gli scopi prefissatisi.
In particolare, l’applicazione del condensatore 8 al camino 4 consente di recuperare sia calore sensibile che latente dai fumi di combustione del bruciatore 2, innalzando l’efficienza energetica del dispositivo 1 .
Il collegamento fluidico fra il circuito refrigerante 9 ed il circuito riscaldante 12, inoltre, consente di restituire efficacemente all’ambiente A il calore recuperato. In pratica, un unico fluido evolvente circola all’interno dei due circuiti, facendo da fluido refrigerante nel circuito 9 e da fluido riscaldante nel circuito 12.
Il dispositivo ed il sistema secondo il trovato sono suscettibili di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito del trovato.
Anche se il dispositivo ed il sistema sono stati descritti con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri di riferimento usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza del trovato e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Un dispositivo per il riscaldamento di ambienti (A) comprendente: un bruciatore (2); - un circuito radiante (3) posizionabile nell’ambiente (A) per riscaldarlo mediante irraggiamento; ed un camino (4) per l’espulsione dei prodotti di combustione di detto bruciatore (2); in cui detto camino (4) comprende un condensatore (8) per il recupero almeno parziale del calore sensibile e del calore latente di evaporazione dai prodotti di combustione di detto bruciatore (2), detto condensatore (8) comprendendo un circuito refrigerante (9) con un ingresso per un fluido refrigerante ed un’uscita collegabile con un circuito riscaldante (3; 12) suscettibile di restituire almeno parzialmente all’ambiente (A) il calore recuperato.
  2. 2. Dispositivo secondo la rivendicazione 1 , in cui detto camino comprende una camera di scambio termico (15) con un ingresso (16) fluidicamente collegato con detto bruciatore (2) per raccoglierne i prodotti di combustione ed un’uscita (17) fluidicamente collegata con l’esterno, detto circuito refrigerante (9) comprendendo una tubazione (18) posta internamente a detta camera di scambio termico (15) in modo che la sua superficie esterna (19) sia lambita dai fumi di combustione del bruciatore (2).
  3. 3. Dispositivo secondo la rivendicazione 2, in cui detta tubazione (18) è una spirale di forma in pianta generalmente ellittica con una dimensione massima (D-ι) inferiore al diametro (D2) di detta camera di scambio termico (15), detta camera di scambio termico (15) comprendendo inoltre una pluralità di setti deviatori (19’) per aumentare la turbolenza dei fumi.
  4. 4. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto bruciatore (2) è direttamente collegato a detto circuito radiante (3) per immettere nello stesso i fumi di combustione.
  5. 5. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 4, comprendente un dispositivo generatore di vapore (2’) operativamente interagente con detto bruciatore (2) e fluidicamente collegato con detto circuito radiante (3) per immettere nello stesso il vapore da questo generato.
  6. 6. Dispositivo secondo la rivendicazione precedente, in cui detto circuito radiante (3) è fluidicamente collegato con l’ingresso (10) di detto circuito refrigerante (9).
  7. 7. Dispositivo secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detto fluido refrigerante è un liquido, preferibilmente scelto fra acqua e/o glicole.
  8. 8. Un sistema per il riscaldamento di ambienti (A) comprendente: almeno un primo dispositivo riscaldante (1) in accordo con una o più delle rivendicazioni precedenti posto nell’ambiente (A) per riscaldarlo; almeno un secondo dispositivo riscaldante (13) anch’esso posto nell’ambiente (A) per riscaldarlo in cooperazione con detto primo dispositivo, detto almeno un secondo dispositivo riscaldante (13) comprendendo un circuito riscaldante (12); in cui detto condensatore (8) presenta l’uscita (11) fluidicamente collegata all’ingresso (12’) del circuito riscaldante (12) di detto almeno un secondo dispositivo riscaldante (13).
  9. 9. Sistema secondo la rivendicazione precedente, in cui l’uscita (22) di detto circuito riscaldante (12) di detto almeno un secondo dispositivo riscaldante (13) è fluidicamente collegata con l’ingresso (10) di detto circuito refrigerante (9) di detto condensatore (8) con l'interposizione di mezzi di pompaggio (23) di detto fluido refrigerante.
  10. 10. Sistema secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detto almeno un secondo dispositivo riscaldante (13) comprende un corpo scatolare (25) al cui interno è posto detto circuito riscaldante (12) e mezzi per la convezione forzata di aria proveniente dall’esterno su detto circuito riscaldante e per l'immissione dell’aria così riscaldata nell’ambiente (A).
  11. 11. Sistema secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui detto almeno un secondo dispositivo riscaldante (13) comprende un corpo principale (26) con pluralità di tubi radianti posti nell’ambiente per riscaldarlo mediante irraggiamento, detto circuito riscaldante (12) essendo costituito da detti tubi radianti.
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