IT201600100346A1 - HEATING APPLIANCE FOR COMBINED HOT AIR AND HOT WATER PRODUCTION - Google Patents
HEATING APPLIANCE FOR COMBINED HOT AIR AND HOT WATER PRODUCTIONInfo
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Description
APPARECCHIO DI RISCALDAMENTO PER LA PRODUZIONE HEATING APPLIANCE FOR PRODUCTION
COMBINATA DI ARIA CALDA E ACQUA CALDA COMBINED OF HOT AIR AND HOT WATER
Il presente trovato concerne genericamente un sistema per la gestione del calore. The present invention generally relates to a heat management system.
In particolare, il presente trovato comprende un apparecchio di riscaldamento per la produzione combinata di aria calda ed acqua calda e, nello specifico, per il riscaldamento di ambienti, nonché vari circuiti e dispositivi atti alla circolazione di un fluido. In particular, the present invention comprises a heating apparatus for the combined production of hot air and hot water and, specifically, for heating environments, as well as various circuits and devices suitable for circulating a fluid.
Pertanto la presente invenzione si colloca nel campo dell’impiantistica per il riscaldamento, ad esempio di un’unità abitativa. Therefore, the present invention is placed in the field of heating systems, for example of a housing unit.
Oggigiorno, è noto il sistema per la gestione del calore descritto nel brevetto EP2549195. Come riportato in tale documento, negli impianti di riscaldamento si usano spesso valvole deviatrici a tre vie, che ricevono in ingresso due portate di fluido, aventi differenti temperature e circolanti in due condotti differenti. Dette valvole forniscono in uscita una portata, che è data dalla somma delle due portate entranti. Se uno dei rami di ingresso è chiuso, la portata e la temperatura in uscita sarà pari alla portata e temperatura in ingresso del ramo libero. Se, invece, i due rami di ingresso risultano entrambi aperti la temperatura intermedia della portata in uscita viene ottenuta tramite dette valvole variando le portate in ingresso. Tuttavia, l’impiego di valvole deviatrici a tre vie presenta i seguenti problemi: The heat management system described in patent EP2549195 is currently known. As reported in this document, three-way diverter valves are often used in heating systems, which receive two flow rates of fluid, having different temperatures and circulating in two different ducts. These valves supply a flow rate at the outlet, which is given by the sum of the two incoming flows. If one of the inlet branches is closed, the outlet flow and temperature will be equal to the inlet flow and temperature of the free branch. If, on the other hand, the two inlet branches are both open, the intermediate temperature of the outlet flow is obtained by means of said valves by varying the inlet flow rates. However, the use of three-way diverter valves presents the following problems:
- tempi di azionamento troppo lunghi (svariati secondi); - too long activation times (several seconds);
- portate e/o temperature dell’uno o dell’altro ramo non sufficientemente vicine a quelle desiderate. - flow rates and / or temperatures of one or the other branch not sufficiently close to the desired ones.
Inoltre nelle stufe a pellet con caldaia incorporata la quota principale del calore prodotto dal generatore viene assorbita dall’acqua presente all’interno di uno scambiatore di calore. Il fluido termo-vettore acqua viene normalmente inviato, tramite un circolatore, ai corpi scaldanti dell’impianto di riscaldamento, al fine di ottenere la temperatura di comfort all’interno dei locali abitativi dell’unità immobiliare presso cui è installato il generatore. Furthermore, in pellet stoves with built-in boiler, the main share of the heat produced by the generator is absorbed by the water present inside a heat exchanger. The water thermo-carrier fluid is normally sent, via a circulator, to the heating elements of the heating system, in order to obtain the comfort temperature inside the living quarters of the real estate unit where the generator is installed.
Una parte minore del calore prodotto dalla combustione del pellet viene ceduta alla stanza in cui è installato il generatore grazie al fenomeno di convezione dell’aria, che lambisce l’apparecchio (vetro e rivestimento) in maniera naturale o forzata (ad esempio attraverso l’utilizzo di un ventilatore), e grazie all’irraggiamento. A minor part of the heat produced by the combustion of the pellets is transferred to the room where the generator is installed thanks to the phenomenon of air convection, which licks the appliance (glass and cladding) in a natural or forced manner (for example through the use of a fan), and thanks to radiation.
Tuttavia, nel caso in cui vi sia la necessità di aumentare la quota di calore ceduta all’interno della stanza in cui è installato l’apparecchio in questione, occorre inviare il fluido termo-vettore acqua riscaldato all’interno di uno o più corpi scaldanti installati presenti nel locale medesimo. However, in the event that there is a need to increase the amount of heat released inside the room where the appliance in question is installed, it is necessary to send the heated water thermo-carrier fluid inside one or more heating bodies. installed in the room itself.
L’invenzione in oggetto permette di risolvere i suddetti problemi dell’arte nota. The invention in question allows to solve the aforementioned problems of the known art.
Il problema alla base della presente invenzione è quello di ottenere una regolazione delle portate di un fluido in un impianto, tale da garantire una distribuzione più accurata dei carichi termici nello stesso impianto. The problem underlying the present invention is that of obtaining a regulation of the flow rates of a fluid in a plant, such as to guarantee a more accurate distribution of the thermal loads in the same plant.
Compito principale del presente trovato consiste quindi nel realizzare un sistema termodinamico che ponga soluzione a tale problema, risolvendo i lamentati inconvenienti dovuti alle regolazioni delle valvole deviatrici a tre vie sopra descritti. The main aim of the present invention is therefore to provide a thermodynamic system which solves this problem, solving the complained drawbacks due to the adjustments of the three-way diverter valves described above.
Nell’ambito di tale compito, è scopo del presente trovato proporre un sistema per la gestione del calore maggiormente efficiente rispetto all’arte nota. As part of this task, it is the aim of the present invention to propose a more efficient heat management system than in the known art.
Questo compito è raggiunto da un sistema per la gestione del calore secondo la rivendicazione 1 allegata. This task is achieved by a heat management system according to the attached claim 1.
Altre caratteristiche di dettaglio del sistema per la gestione del calore secondo il trovato sono riportate nelle corrispondenti rivendicazioni dipendenti. Other detailed characteristics of the heat management system according to the invention are reported in the corresponding dependent claims.
Il problema sopra menzionato viene risolto sostituendo le suddette valvole deviatrici a tre vie con almeno un dispositivo chiamato circolatore; in particolare, si utilizzano due circolatori, disposti in due diverse parti di un impianto termodinamico. The above mentioned problem is solved by replacing the aforementioned three-way diverter valves with at least one device called a circulator; in particular, two circulators are used, arranged in two different parts of a thermodynamic system.
I circolatori sono caratterizzati dal fatto di ricevere fluido in ingresso ad una data pressione ed espellerlo in uscita ad una pressione maggiore, facendo sì che il suddetto fluido si propaghi in tal modo in altre parti dell’impianto. Circulators are characterized by the fact that they receive fluid at the inlet at a given pressure and expel it at the outlet at a higher pressure, causing the aforementioned fluid to propagate in this way to other parts of the system.
Per svolgere questo compito, i circolatori sfruttano ciascuno una girante azionabile a diverse velocità e, al variare delle velocità delle giranti, si ottengono diverse portate di fluido all’uscita dei circolatori. Inoltre, nell’invenzione in oggetto, questi circolatori possono prevedere che dette giranti siano azionate tramite un sistema di controllo elettro-meccanico a segnale PWM bidirezionale (o altro segnale di controllo noto), posto all’interno del generatore di calore. To carry out this task, the circulators each use an impeller that can be operated at different speeds and, as the impeller speeds vary, different flow rates of fluid are obtained at the outlet of the circulators. Furthermore, in the invention in question, these circulators can provide that said impellers are operated by means of a bidirectional PWM signal electro-mechanical control system (or other known control signal), placed inside the heat generator.
Vantaggiosamente, grazie al segnale che viene fornito dai circolatori, è possibile conoscere la portata volumetrica del fluido ricevuto ed elaborato dagli stessi; di conseguenza, è possibile conoscere dettagli relativi al flusso di acqua che attraversa uno scambiatore di calore ausiliario, nonché quelli relativi al flusso dell’impianto di riscaldamento principale. Advantageously, thanks to the signal supplied by the circulators, it is possible to know the volumetric flow rate of the fluid received and processed by them; consequently, it is possible to know details relating to the flow of water passing through an auxiliary heat exchanger, as well as those relating to the flow of the main heating system.
In tal caso, altrettanto vantaggiosamente, è possibile variare – ad esempio istantaneamente – la velocità dei circolatori stessi, ovvero variare la portata da loro elaborata. In this case, equally advantageously, it is possible to vary - for example instantaneously - the speed of the circulators themselves, or to vary the flow rate processed by them.
Inoltre, nello stesso apparecchio in cui è installato il generatore di calore, può essere installato anche uno scambiatore di calore ausiliario integrato acqua/aria. All’interno di tale scambiatore aggiuntivo viene inviata l’acqua riscaldata dal generatore di calore, mentre all’esterno la sua superficie è lambita dall’aria ambiente. Ancora vantaggiosamente può essere utilizzato un ventilatore per mandare in modo forzato l’aria ambiente a lambire esternamente detto scambiatore ausiliario, migliorando così lo scambio termico. Furthermore, an integrated auxiliary water / air heat exchanger can also be installed in the same appliance in which the heat generator is installed. The water heated by the heat generator is sent inside this additional exchanger, while outside its surface is lapped by the ambient air. Still advantageously, a fan can be used to forcefully send the ambient air to externally touch said auxiliary exchanger, thus improving the heat exchange.
Nel dettaglio, il primo dispositivo circolatore può essere posizionato a valle del circuito di riscaldamento domestico, mentre il secondo dispositivo circolatore può essere posizionato lungo il primo circuito, a valle dello scambiatore di calore. In detail, the first circulator device can be positioned downstream of the domestic heating circuit, while the second circulator device can be positioned along the first circuit, downstream of the heat exchanger.
Vantaggiosamente, per assicurare un corretto funzionamento del sistema dell’invenzione, è possibile prevedere una valvola di non-ritorno 13 a valle di ciascun dispositivo circolatore. Advantageously, to ensure correct operation of the system of the invention, it is possible to provide a non-return valve 13 downstream of each circulator device.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva di un sistema per la gestione del calore secondo il trovato, illustrata a titolo indicativo e non limitativo nelle figure allegate, in cui la figura 1 illustra uno schema a blocchi di massima del sistema per la gestione del calore secondo l’invenzione. Further characteristics and advantages of the invention will become more evident from the description of a preferred but not exclusive embodiment of a heat management system according to the invention, illustrated by way of non-limiting example in the attached figures, in which Figure 1 illustrates a schematic block diagram of the heat management system according to the invention.
Con riferimento alla figura menzionata, il sistema per la gestione del calore di un impianto di riscaldamento, quale ad esempio quello di una unità abitativa, oggetto della presente invenzione, comprende un apparecchio di riscaldamento 100, che include, a sua volta, un involucro 1, all’interno del quale è presente un vano 2 in cui sono alloggiate una camera di combustione 3 ed una camera di isolamento 11 per il riscaldamento del fluido termovettore. With reference to the aforementioned figure, the system for managing the heat of a heating system, such as that of a residential unit, object of the present invention, comprises a heating appliance 100, which in turn includes a casing 1 , inside which there is a compartment 2 in which a combustion chamber 3 and an insulation chamber 11 are housed for heating the heat-carrying fluid.
L’apparecchio 100 include inoltre un primo circuito 10, comprendente un condotto di accesso 5, atto ad introdurre nel vano 2 un primo flusso di fluido termovettore (che nell’esempio qui descritto è costituito da acqua) Q5 tramite almeno un primo circolatore P1 ed un condotto 9, che permette di prelevare dal vano 2, tramite un secondo circolatore P2, un secondo flusso d’acqua Q9; comunque, secondo l’invenzione, è possibile che nell’apparato 100 sia presente e/o sia funzionante esclusivamente il primo circolatore P1 e, in tal caso, tutto il calore acquisito dal fluido termo-vettore viene indirizzato all’impianto di riscaldamento dell’unità abitativa. The apparatus 100 also includes a first circuit 10, comprising an access duct 5, adapted to introduce into the compartment 2 a first flow of heat-carrying fluid (which in the example described here consists of water) Q5 through at least a first circulator P1 and a duct 9, which allows a second flow of water Q9 to be drawn from the compartment 2 by means of a second circulator P2; however, according to the invention, it is possible that in the apparatus 100 only the first circulator P1 is present and / or is functioning and, in this case, all the heat acquired by the thermo-vector fluid is directed to the heating system of the housing unit.
In figura 1 si può osservare che l’apparecchio 100 include un secondo circuito 20, per la movimentazione e riscaldamento dell’aria presente nell’ambiente da riscaldare, comprendente uno scambiatore di calore 12 ausiliario posizionato nel vano 2. In figure 1 it can be seen that the appliance 100 includes a second circuit 20, for the movement and heating of the air present in the room to be heated, comprising an auxiliary heat exchanger 12 positioned in compartment 2.
Il secondo circuito 20 comprende mezzi di pompaggio F, ad esempio un ventilatore, per aspirare l’aria dall’esterno del vano 2 e dirigerla verso la superficie esterna dello scambiatore di calore 12. The second circuit 20 includes pumping means F, for example a fan, to suck the air from the outside of the compartment 2 and direct it to the external surface of the heat exchanger 12.
Preferibilmente, lo scambiatore di calore 12 è costruito in modo tale da essere attraversato da un flusso d’acqua Q8; la portata di tale flusso Q8 è causata dal secondo circolatore P2 posizionato nel condotto 9. Preferably, the heat exchanger 12 is constructed in such a way as to be crossed by a flow of water Q8; the flow rate of this flow Q8 is caused by the second circulator P2 positioned in the duct 9.
La portata del flusso Q8 comprende una prima porzione di un flusso d’acqua riscaldata Q6 proveniente dalla camera 11; una seconda porzione del flusso Q6 è costituita da un flusso d’acqua Q7 che circola in un condotto 7, dirigendosi verso un circuito di riscaldamento generale (non rappresentato). The flow rate of the Q8 flow includes a first portion of a heated water flow Q6 coming from the chamber 11; a second portion of the flow Q6 consists of a flow of water Q7 that circulates in a duct 7, heading towards a general heating circuit (not shown).
Quando il flusso d’acqua Q8 circola nel tubo 8 dello scambiatore 12, contemporaneamente il flusso d’aria del circuito 20 prelevato tramite i mezzi di pompaggio (ventilatore) F dall’aria esterna all’apparecchio di riscaldamento 100, lambisce tale tubo 8 e l’intero scambiatore 12, portandosi da una prima temperatura t1 ad una seconda temperatura t2 maggiore di t1. When the water flow Q8 circulates in the tube 8 of the exchanger 12, at the same time the air flow of the circuit 20 taken by the pumping means (fan) F from the external air to the heating appliance 100, laps this tube 8 and the entire exchanger 12, moving from a first temperature t1 to a second temperature t2 greater than t1.
Quando nell’apparato 100 è presente e funzionante esclusivamente il secondo circolatore P2, tutto il calore acquisito dal fluido termo-vettore viene indirizzato allo scambiatore di calore ausiliario 12 e quindi al fluido vettore aria, spinto ad esempio dal ventilatore F. Secondo l’invenzione, il primo circolatore P1 può essere posizionato in un condotto 4 in modo tale da generare un flusso d’acqua Q4; detto condotto 4 è posizionato in modo tale per cui i flussi Q9 e Q4 confluiscono assieme nel condotto di accesso 5 dando luogo al flusso d’acqua Q5. When only the second circulator P2 is present and functioning in the apparatus 100, all the heat acquired by the thermo-vector fluid is directed to the auxiliary heat exchanger 12 and then to the air vector fluid, pushed for example by the fan F. According to the invention , the first circulator P1 can be positioned in a duct 4 in such a way as to generate a flow of water Q4; said duct 4 is positioned in such a way that the flows Q9 and Q4 flow together in the access duct 5 giving rise to the water flow Q5.
Sempre secondo l’invenzione, il secondo circolatore P2 può essere posizionato nel condotto 9, in modo tale da essere attraversato dal flusso d’acqua Q9. Still according to the invention, the second circulator P2 can be positioned in the duct 9, in such a way as to be crossed by the flow of water Q9.
Entrambi i circolatori P1 e P2 possono essere azionati tramite un sistema di controllo elettro-meccanico a segnale PWM bidirezionale (o altro segnale di controllo noto) durante il funzionamento dell’apparato 100 dell’invenzione. Both circulators P1 and P2 can be operated through an electro-mechanical control system with bidirectional PWM signal (or other known control signal) during the operation of the apparatus 100 of the invention.
L’apparato 100 dell’invenzione è realizzato apposta per agire a distanza sui sopra citati circolatori P1, P2, ad esempio agendo sulle velocità di rotazione delle loro giranti, e/o per ricevere dagli stessi informazioni sul loro stato di funzionamento, tra cui le portate volumetriche istantanee da essi elaborate. The apparatus 100 of the invention is made specifically to act remotely on the aforementioned circulators P1, P2, for example by acting on the rotation speeds of their impellers, and / or to receive from them information on their operating status, including the instantaneous volumetric flow rates processed by them.
Grazie al sistema di controllo implementato dall’apparato 100 dell’invenzione, con il funzionamento contemporaneo dei due circolatori P1 e P2, variando in modo opportuno le velocità di rotazione delle loro giranti, è possibile indirizzare il calore, diviso secondo le proporzioni desiderate, verso un circuito di riscaldamento generale e contemporaneamente verso lo scambiatore di calore 12. Thanks to the control system implemented by the apparatus 100 of the invention, with the simultaneous operation of the two circulators P1 and P2, by suitably varying the rotation speeds of their impellers, it is possible to direct the heat, divided according to the desired proportions, towards a general heating circuit and simultaneously towards the heat exchanger 12.
Vantaggiosamente, nel sistema per la gestione del calore secondo fin qui descritto, possono essere previste opportune valvole di non-ritorno 13. Advantageously, suitable non-return valves 13 can be provided in the system for managing the heat according to heretofore described.
In tal caso, i flussi d’acqua Q4 e Q9, una volta attraversati i circolatori P1 e P2 posizionati nei relativi condotti 4 e 9, passano ciascuno anche attraverso una valvola di non-ritorno 13. In this case, the water flows Q4 and Q9, once they have passed through the circulators P1 and P2 positioned in the relative ducts 4 and 9, each also pass through a non-return valve 13.
Tali valvole sono costruite in modo tale da impedire ai rispettivi flussi che li attraversano di invertire il loro verso di attraversamento. These valves are constructed in such a way as to prevent the respective flows passing through them from reversing their direction of crossing.
Inoltre, tramite opportune sonde di temperatura posizionabili in più parti (non mostrate) di detto sistema, possono essere rilevate le temperature dell’acqua raggiunte. In addition, the water temperatures reached can be detected by means of suitable temperature probes that can be positioned in several parts (not shown) of this system.
In particolare, in tal caso, è possibile calcolare (sulla base di tali valori rilevati) la portata termica dei vari flussi; ad esempio, è possibile calcolare la potenza istantanea resa dallo scambiatore ausiliario 12 ed effettuare di conseguenza eventuali regolazioni. In particular, in this case, it is possible to calculate (on the basis of these measured values) the heat input of the various flows; for example, it is possible to calculate the instantaneous power delivered by the auxiliary exchanger 12 and make any adjustments accordingly.
Nel dettaglio, una di tali regolazioni potrebbe essere legata, ad esempio, alla temperatura ambiente rilevata attraverso una opportuna sonda e al suo confronto con una temperatura desiderata, impostabile da un utente. Il sistema elettro-meccanico a segnale PWM bidirezionale (o altro segnale di controllo noto), sfrutta tali temperature per parzializzare il calore verso un circuito di riscaldamento generale e contemporaneamente verso lo scambiatore di calore 12. Il trovato così concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito di tutela delle rivendicazioni allegate. In detail, one of these adjustments could be linked, for example, to the room temperature detected by means of a suitable probe and its comparison with a desired temperature, which can be set by a user. The electro-mechanical system with bidirectional PWM signal (or other known control signal) exploits these temperatures to partialize the heat towards a general heating circuit and at the same time towards the heat exchanger 12. The invention thus conceived is susceptible of numerous modifications and variants, all falling within the scope of protection of the attached claims.
Inoltre, tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti. Furthermore, all the details can be replaced by other technically equivalent elements.
In pratica, i materiali impiegati, nonché le forme e le dimensioni contingenti, potranno essere variati a seconda delle esigenze contingenti e dello stato della tecnica. In practice, the materials used, as well as the contingent shapes and dimensions, may be varied according to the contingent requirements and the state of the art.
Ove le caratteristiche costruttive e le tecniche menzionate nelle seguenti rivendicazioni siano seguite da segni o numeri di riferimento, tali segni o numeri di riferimento sono stati apposti con il solo scopo di aumentare l’intelligibilità delle rivendicazioni stesse e, di conseguenza, essi non costituiscono in alcun modo limitazione all’interpretazione di ciascun elemento identificato, a titolo puramente di esempio, da tali segni o numeri di riferimento. Where the construction features and techniques mentioned in the following claims are followed by reference marks or numbers, these reference marks or numbers have been affixed with the sole purpose of increasing the intelligibility of the claims themselves and, consequently, they do not constitute in no way limitation to the interpretation of each element identified, by way of example only, by such signs or reference numbers.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE19632605A1 (en) * | 1996-08-13 | 1998-02-19 | Wilo Gmbh | Hydraulic assembly for a combined heating water and sanitary water system |
| US6109339A (en) * | 1996-07-15 | 2000-08-29 | First Company, Inc. | Heating system |
| EP2549195A1 (en) * | 2011-07-22 | 2013-01-23 | MCZ Group S.p.A. | Heating apparatus |
-
2016
- 2016-10-06 IT IT102016000100346A patent/IT201600100346A1/en unknown
Patent Citations (3)
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