ITVR20150064A1 - Unita¿ di diffusione per la climatizzazione di ambienti interni. - Google Patents
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Description
UNITA? DI DIFFUSIONE PER LA CLIMATIZZAZIONE DI AMBIENTI INTERNI.
La presente invenzione ? relativa ad un?unit? di diffusione per la climatizzazione di ambienti interni.
L?invenzione in oggetto trova vantaggiosa applicazione nel settore della climatizzazione di ambienti all?interno di edifici e simili, cui la descrizione che segue far? esplicito riferimento senza per questo perdere in generalit?, al fine di permettere per scambio termico sia il riscaldamento invernale che il condizionamento estivo tramite l?utilizzo di aria e acqua come fluidi vettori di climatizzazione.
In generale, si definisce climatizzazione di ambienti interni (o climatizzazione di ambienti confinati) l?insieme delle fasi operative per consentire, in ogni periodo dell?anno e a qualsiasi condizione climatica esterna, le condizioni termoigrometriche adeguate alla fruizione confortevole da parte dell?uomo degli ambienti interni.
Tale insieme comprende le fasi di riscaldamento, condizionamento, ventilazione, umidificazione o deumidificazione in relazione alle caratteristiche del clima esterno e dell?attivit? svolta all?interno degli edifici, con relativa eventuale produzione di calore endogeno.
Al fine di realizzare tali fasi operative, sono normalmente noti dei sistemi di climatizzazione sostanzialmente composti da quattro sottosistemi: centrale di produzione/trasformazione energetica (produzione di calore o refrigerazione), rete di distribuzione dei fluidi vettore (acqua, aria, gas refrigeranti), terminali di diffusione (a convenzione, conduzione, irraggiamento), e gruppi di regolazione (come centraline, cronotermostati, valvole termostatiche).
Attualmente, sono note differenti tipologie dei citati terminali di diffusione, come ad esempio i termosifoni o radiatori, i termoarredi, i termoconvettori, i terminali a battiscopa, i pannelli radianti, i ventilconvettori, e le travi fredde attive/passive.
In base all?evoluzione normativa degli ultimi anni ed al conseguente affinamento della tecnica costruttiva degli edifici, ? possibile affermare che il futuro nel settore edilizio vede costruzioni estremamente efficienti che consumano orientativamente il 50% di Energia in meno rispetto agli attuali edifici a basso consumo e il 75% - 90% in meno rispetto a quelli costruiti negli anni ?70.
Con questa drastica riduzione della domanda di energia per il riscaldamento invernale e per il condizionamento estivo, gli impianti per la climatizzazione all?interno degli edifici ed i relativi odierni terminali di diffusione (progettati per fornire elevate quantit? di energia) non sempre sono in grado di far fronte, in maniera efficiente, alla minor domanda di energia ed alla velocit? di reazione richieste per mantenere il comfort a livelli accettabili all?interno degli edifici, sempre pi? isolati termicamente.
Inoltre i bassi livelli di consumo energetico degli edifici e le variabili dipendenti dall?utilizzo dei locali (quali ad esempio affollamento degli ambienti e carichi interni) possono prevedere carichi in riscaldamento ed in raffreddamento variabili ed improvvisi, che favoriscono terminali di diffusione in grado di rispondere in entrambe le condizioni (riscaldamento e raffreddamento) anche repentinamente.
Pertanto, guardando alle soluzioni attualmente disponibili nel campo dei sopracitati terminali di diffusione, ? evidente che ogni tipologia di terminale ha delle proprie peculiarit? che lo rendono pi? o meno adatto a diverse situazioni e tipologie di edificio.
Allo stato attuale, per?, nessun tipo di terminale sopracitato riesce a rispondere a tutte le caratteristiche che gli edifici a basso consumo energetico richiedono.
In particolare, ? possibile evidenziare le seguenti problematiche: i radiatori, i termoarredi, i termoconvettori, i battiscopa radianti sono adatti per il solo riscaldamento, mentre per il condizionamento richiedono un impianto aggiuntivo; i pavimenti radianti generano un buon livello di comfort, per? presentano una inerzia termica inaccettabile per gli edifici NZEB (nearly zero energy buildings - edifici a consumo quasi zero); i soffitti radianti, cos? come anche le travi fredde, generano un buon livello di comfort ed hanno valida applicazione nel rinnovo degli edifici esistenti, ma possono non risultare confortevoli nel riscaldamento; le pareti radianti generano un buon livello di comfort, ma possono dimostrare disomogeneit? nel riscaldare le zone pi? lontane dalla parete, oltre a presentare vincoli di spazio per l?arredamento; i ventilconvettori sono invece molto validi per la bassa inerzia e per la velocit? di messa a regime, per? presentano limiti importanti nel comfort generando stratificazione invernale e correnti d?aria fredde in estate.
Scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un?unit? di diffusione in grado superare gli inconvenienti e le problematiche dei mezzi terminali di diffusione noti sopra specificati.
In particolare, uno scopo della presente invenzione ? quello di realizzare un?unit? di diffusione che presenti alta efficienza energetica e provveda ad elevati livelli di comfort durante le fasi di climatizzazione sia estiva che invernale.
Un altro scopo ? quello di realizzare un?unit? di diffusione che sia affidabile, robusta e resistente, e al contempo si presenti leggera e con un pregevole aspetto estetico d?arredamento.
Un ulteriore scopo dell?unit? di diffusione in oggetto ? quello di risultare industrialmente realizzabile a costi estremamente competitivi rispetto ai tradizionali terminali di diffusione sopracitati.
Le caratteristiche strutturali e funzionali della presente invenzione e i suoi vantaggi nei confronti della tecnica conosciuta risulteranno ancora pi? chiari ed evidenti dalle rivendicazioni sottostanti, ed in particolare da un esame della descrizione che segue, riferita alle figure allegate, che mostrano la schematizzazione di una preferita ma non limitativa forma di realizzazione dell?unit? di diffusione in oggetto, in cui:
- La figura 1 ? una vista prospettica in esploso dell?unit? di diffusione in oggetto alla presente invenzione;
- La figura 2 ? un?altra vista in esploso dell?unit? della figura 1 con evidenziati i componenti costruttivi dell?unit? stessa;
- La figura 3 illustra in scala ingrandita alcune viste frontale, laterale e prospettica di un componente dell?unit? della figura 2;
- La figura 4 mostra un particolare del componente della figura 3;
- La figura 5 ? una vista prospettica di un ulteriore componente dell?unit? mostrata nella figura 2;
- La figura 6 ? una vista frontale dell?unit? in oggetto con copertura parzialmente asportata per mostrare con maggior chiarezza l?interno dell?unit?; e
- La figura 7 ? una vista in sezione verticale dell?unit? in oggetto.
Con riferimento alle figure allegate, con U viene globalmente indicata un?unit? di diffusione per la climatizzazione di ambienti interni di edifici in genere, la quale si avvale in particolare della tecnologia di scambio termico nota con il termine di ?microchannel? ovvero ? atta ad impiegare acqua come fluido vettore per la diffusione del caldo e del freddo attraverso aria, consentendo l?efficiente riscaldamento invernale e condizionamento estivo all?interno degli edifici e degli ambienti in cui l?uomo abita, vive, lavora, si svaga.
Secondo quanto illustrato nelle figure 1 e 2, l?unit? U comprende una struttura S di copertura esterna a mobiletto in metallo monolitico, preferibilmente alluminio, estremamente lineare e semplice, atta ad essere normalmente applicata a parete, ad un?altezza di circa 20-25 cm dal pavimento, tramite una dima D autolivellante preferibilmente anch?essa in alluminio.
La struttura S ? provvista, unicamente sulla propria superficie verticale frontale, di una pluralit? di fori F passanti per la diffusione dell?aria climatizzata e atti a definire una griglia G di diffusione ad ampia superficie, la quale, oltre a determinare un miglior comfort conferisce un gradevole aspetto estetico; la conformazione dei fori F della griglia G pu? essere personalizzata a seconda delle necessit? e del tipo di ambiente, in una serie pressoch? infinita di motivi e fantasie.
La struttura S ? atta ad essere fissata ad un telaio monoblocco 2, preferibilmente sempre in alluminio, il quale telaio 2 ? atto a contenere una struttura 3 portante monoscocca vantaggiosamente realizzata in polistirene o materiale termoisolante equivalente, ad esempio polistirolo.
Secondo quanto illustrato nella figura 2, la struttura 3 monoscocca ? a sua volta atta a definire un gruppo a telaio di supporto, tramite dei supporti 5 isolanti in gomma e dei mezzi a piastra superiore ed inferiore 6 e 8, per almeno uno scambiatore termico 4 del tipo a tecnologia microchannel.
L?unit? U comprende inoltre un gruppo motorizzato ventilatore 7, preferibilmente ma non limitatamente del tipo tangenziale, il quale ? fissato inferiormente alla struttura 3 tramite la piastra 6 adiacente alla piastra 9 conformata a vaschetta, e mezzi a filtro 10 metallici (Cl. G1) o acrilici (cl. G3) rispettanti le vigenti normative EN779:2005 alloggiati in uso nella struttura 3.
Si possono, pertanto, evidenziare le seguenti caratteristiche innovative e vantaggi dei componenti costruttivi sopradescritti:
? Telaio 2: Il telaio 2 di contenimento viene sospeso a parete tramite la dima D (incastro ?a zaino?) in alluminio per il fissaggio a parete.
Vantaggi di questa soluzione tecnica: per il fissaggio a parete basta fissare la dima autolivellante perfettamente in bolla e l?unit? sar? automaticamente ancorata in modo corretto. Questo semplifica di molto le operazioni di fissaggio, poich? ? pi? semplice fissare con viti la dima al muro che direttamente l?intera unit?. Tutto il peso dell?unit? U ? quindi scaricato sul telaio 2 di contenimento monoblocco, pertanto tutte le apparecchiature sono libere da tensioni e vincoli di fissaggio. Ci? ? molto importante poich? nei tradizionali ventilconvettori il fissaggio avviene normalmente tramite viti direttamente applicate alla parete e fissate sul telaio dell?unit?. Questa operazione, di per s? non semplice, specie in caso di fissaggio a pareti non perfettamente piane, nelle fasi di serraggio delle viti, pu? generare tensioni e flessioni della struttura, che ne deformano anche di alcuni millimetri la geometria, con conseguenti difficolt? nel fissaggio del mobile di copertura, oltre a possibili rumori da ?scricchiolio? durante il funzionamento dell?unit? U. ? Struttura 3: Tale struttura 3 rappresenta un elemento altamente innovativo e distintivo dell?invenzione in oggetto con vantaggioso utilizzo di una struttura portante monoscocca completamente realizzata in polistirolo (comunemente chiamato anche: EPS, polistirene o polistirolo espanso) al contrario di quanto normalmente avviene nei dispositivi tradizionali formati da numerose? e? complesse? parti? in? lamiera? di? acciaio? zincata,? plastica? ed? isolamenti? di? vario? genere? unite? tra? loro? tramite? numerose? viti? e? collanti? vari. Tale struttura in polistirene garantisce un comodo e facile alloggiamento di tutte le apparecchiature ed il loro supporto, il perfetto isolamento termico e la riduzione del numero di parti impiegate. Vantaggi di questa soluzione tecnica: Il polistirolo ? un materiale largamente impiegato nell?industria e nel settore edile, per i costi molto limitati e l?eccellente isolamento termico. Il polistirolo ha una conduttivit? termica molto ridotta, dovuta alla struttura cellulare chiusa, formata per il 98% di aria. Ha caratteristiche uniche e certificate di riciclabilit? ed autoestinguenza, che ne consentono un largo impiego in edilizia. In pochi anni il polistirolo ? diventato il materiale pi? utilizzato negli interventi di isolamento termico degli edifici (?cappotto?). Questo materiale, gode di ottime propriet? fisiche e meccaniche, oltre alla ridotta conduttivit? termica, ha una buona stabilit? dal punto di vista dimensionale, una densit? omogenea ed una elevata resistenza meccanica. Nel caso specifico della struttura portante monoscocca, utilizzato con densit? di 20-30kg/m3 consente un eccellente sostegno ed alloggiamento di tutte le apparecchiature interne all?unit?, le quali, essendo in alluminio (dunque leggere), si sposano molto bene con la scelta del polistirolo come struttura portante.Il polistirolo utilizzato per l'isolamento termico si ricava da risorse naturali, ed ha un impatto ambientale nettamente inferiore rispetto ad altri materiali. Si tratta di un materiale altamente riciclabile. La sua riciclabilit? ? sicuramente una nota a suo vantaggio, che quindi in termini ambientali lo fa preferire ad altri materiali di natura sintetica, in grado di svolgere la stessa funzione, ma con un impatto ambientale pi? gravoso. Il polistirene viene considerato un materiale sicuro per quanto riguarda la salute dell'uomo e dell'ambiente, infatti questo, al contrario di alcuni materiali isolanti, non ? cancerogeno. Da alcuni test si ? arrivati a scoprire che lo stirene (il monomero da cui si ricava il polistirene espanso) ? presente anche in natura in numerosi alimenti, fra cui fragole, fagioli, noci, birra, vino, semi di caff? e cannella, pertanto non pu? essere definito nocivo n? per l'uomo n? per l'ambiente. L'EPS - polistirene - polistirolo espanso, inoltre, ? permeabile al vapore acqueo, quindi ? traspirante, ma ? allo stesso tempo impermeabile all'acqua.La permeabilit? al vapore acqueo fa s? che all'interno o nelle adiacenze del polistirene - polistirolo espanso non si formino muffe. Rispetto all'acqua invece, noi sappiamo che questa non scioglie il polistirolo, n? attraversa le pareti delle celle chiuse. L'assorbimento per capillarit? di questo materiale ? praticamente nullo.
? Scambiatore termico 4 microchannel: ? provvisto di un?efficienza notevolmente superiore (circa 40%) rispetto ai classici scambiatori con tubo in Rame ed alettatura mandrinata meccanicamente in Alluminio, (per brevit? ?Batterie Rame-Alluminio?). Non ? solo la maggiore efficienza che rende estremamente innovativo l?utilizzo di questa tecnologia all?interno dell?invenzione, ma anche il fatto che questi scambiatori microchannel sono dei monoliti (al contrario delle usuali Batterie Rame-Alluminio che sono invece un insieme di pi? materiali alquanto poco solidali tra loro e che necessitano di un minimo di telaio, normalmente in lamiera). Il fatto che lo scambiatore microchannel sia monolitico consente di inserirlo ad incastro nella struttura 3 portante monoscocca completamente realizzata in polistirolo, con vantaggi nei tempi di montaggio dell?unit? impareggiabili rispetto ai tradizionali terminali di diffusione. Uno scambiatore microchannel ? inoltre completamente in alluminio, e pu? essere riciclato con estrema facilit?, non necessitando di alcun tipo di separazione. Di pi?, uno scambiatore microchannel presenta i seguenti notevoli vantaggi: - Minore energia di ventilazione con -25% perdite di carico lato aria nella media: a livello aeraulico, il limitato spessore del pacco alettato (normalmente 25mm) e la migliore fluidodinamica, di geometria del tubo primario favoriscono un importante riduzione delle perdite di carico lato aria rispetto alle tradizionali batterie rame-alluminio. Questo influisce sulla diminuzione della potenza elettrica impiegata per la ventilazione: minor consumo e minor rumore.
- Minore energia di pompaggio dei fluidi vettori con - 65% perdite di carico lato acqua: a livello idraulico, si assiste ad una sostanziale riduzione delle perdite di carico lato acqua, poich? negli scambiatori microchannel normalmente l?acqua fa solo due passaggi all?interno dello scambiatore.Questa peculiarit? degli scambiatori microchannel influisce nel diminuire l?energia di pompaggio necessaria alla pompa dell?impianto per fare circolare l?acqua nelle tubazioni, nelle tradizionali batterie ramealluminio, invece, al fine di aumentare la turbolenza dell?acqua all?interno dei tubi i passaggi sono molti di pi? e questo genera maggiori perdite di carico. - Livello di costo inferiore sia della materia prima, sia degli scambiatori.L'alluminio ? il terzo elemento chimico in ordine d'abbondanza sulla crosta terrestre (8,3% in peso), molto pi? del ferro (6,2%) da cui viene ricavato l?acciaio, secondo solo ad ossigeno (45,5%) e silicio (25,7%). Il costo degli scambiatori microchannel ? normalmente inferiore a quello delle batterie rame-alluminio e tendenzialmente pi? stabile alle fluttuazioni negli scambi commerciali. Dal punto di vista industriale questo metallo leggero (la sua densit? ? di 2,71 g/cm3), ha caratteristiche uniche, che lo stanno facendo preferire a molti altri materiali metallici, in moltissimi settori. Per quanto riguarda le leghe metalliche formate dall'alluminio, le peculiarit? in comune per tutte sono: bassa temperatura di fusione (compresa tra i 510 ed i 650 ?C), basso peso specifico, compreso tra 2,66 e 2,85 g/cm3, elevatissima conducibilit? elettrica e termica, 100% riciclabile.
In uso, l?unit? U aspira aria dall?ambiente in cui sono collocate attraverso le due prese d?aria A e B posizionate nella parte inferiore dell?unit? U stessa (Figure 6 e 7). L?aria aspirata viene quindi filtrata dai filtri 10 e convogliata verticalmente dal ventilatore 7 nel canale 12 all?interno della struttura S.
L?aria entra pertanto in una zona di calma, diminuisce la propria velocit? e procede attraversando lo scambiatore 4 microchannel dove viene riscaldata, raffreddata e/o deumidificata, a seconda delle temperature dell?acqua con cui lo scambiatore 4 viene alimentato e delle condizioni dell?aria ambiente.
L?ingresso e l?uscita dell?acqua sono posizionati rispettivamente nei punti C e D , dove si trovano due attacchi filettati maschio a cui collegare le tubazioni rispettivamente di mandata e ritorno dell?impianto di distribuzione dell?acqua. A valle dello scambiatore 4 l?aria riscaldata, raffreddata e/o deumidificata fuoriesce dalla griglia G di fori sulla superficie frontale dell?unit? U, attraverso la quale si diffonde in maniera uniforme a bassa velocit? ed alla temperatura desiderata.
In definitiva, con l?unit? U di diffusione sopradescritta si conseguono i seguenti notevoli vantaggi:
- climatizzazione a ciclo annuale
- maggiore efficienza energetica dei generatori
- bassa inerzia
- veloce messa a regime
- minore ingombro
- miglior comfort
- robustezza
- leggerezza
- riciclabilit?
- maggiore integrazione estetica con gli arredamenti.
Claims (5)
- RIVENDICAZIONI 1. Unit? (U) di diffusione per la climatizzazione estiva e/o invernale di ambienti interni, caratterizzata dal fatto di comprendere un telaio (2) atto ad essere fissato a parete; una struttura (3) a scocca portante atta ad essere fissata al detto telaio (2), detta struttura (3) a scocca portante essendo interamente realizzata in polistirene o materiale equivalente; mezzi (4) scambiatori di calore atti ad essere supportati dalla detta struttura (3) a scocca, i detti mezzi (4) scambiatori comprendendo almeno uno scambiatore (4) con tecnologia microchannel; mezzi (7) ventilatori e mezzi (10) filtranti; ed una struttura (S) di copertura esterna provvista frontalmente di una griglia (G) di fori (F) di diffusione dell?aria climatizzata.
- 2. Unit? secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che i detti telaio (2), struttura (3) a scocca, mezzi (4) scambiatori e struttura (S) di copertura sono realizzati in alluminio.
- 3. Unit? secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi (10) filtranti sono realizzati in materiale metallico.
- 4. Unit? secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzata dal fatto che i detti mezzi (10) filtranti sono realizzati in materiale acrilico.
- 5. Unit? secondo una o pi? delle rivendicazioni da 1 a 4, caratterizzata dal fatto che la detta griglia (G) presenta una configurazione di fori (F) con aspetto determinato.
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