IT201900005786A1 - Metodo di controllo di un riscaldatore - Google Patents

Description

Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale a titolo:

“METODO DI CONTROLLO DI UN RISCALDATORE ”

DESCRIZIONE

Campo di applicazione

La presente invenzione è applicabile al settore del trattamento dell’aria ed ha particolarmente per oggetto dispositivi di riscaldamento a ventilazione.

Più in dettaglio, la presente invenzione si riferisce a un metodo di controllo di un riscaldatore a ventilazione.

Stato della Tecnica

Nell’ambito del trattamento dell’aria esistono dispositivi in grado di riscaldare, raffreddare e deumidificare gli ambienti ad uso sia civile che industriale. In particolare, i dispositivi di cui sopra sono suddivisi in due categorie: a ventilazione o radianti.

In accordo con il campo di applicazione della presente invenzione, di seguito si fa riferimento alla sola funzione riscaldante di tali dispositivi, siano essi dedicati esclusivamente a tale scopo o comprendenti anche una sezione di ventilazione semplice e/o raffrescamento.

S econdo la tecnica nota, i dispositivi riscaldatori a ventilazione sono costituiti principalmente da un elemento riscaldante e da un gruppo di ventilazione che consentono di riscaldare l’ambiente. L’elemento riscaldante, solitamente una serpentina percorsa da un fluido riscaldante o in alternativa una resistenza elettrica, ha la funzione di trasferire il calore che esso stesso genera, all’aria presente all’interno dell’impianto; tale aria è messa in circolazione da un gruppo di ventilazione che ne provoca poi il soffiaggio verso l’ambiente.

I dispositivi a ventilazione sono caratterizzati da dimensioni ridotte e dalla capacità di generare abbondanti flussi d’aria garantendo il trasferimento di grandi quantità di calore all’ambiente.

Tuttavia, tali dispositivi presentano dei limiti.

In particolare, al raggiungimento di una predeterminata temperatura il gruppo di ventilazione viene arrestato e il flusso d’aria riscaldata verso l’ambiente è interrotto. A conseguenza di ciò, non è previsto il mantenimento della temperatura ambientale rilevata raggiunta in fase di riscaldamento.

S econdo la tecnica nota, per superare tale limite, vi sono dispositivi in cui il gruppo di ventilazione è mantenuto attivo continuativamente mentre è operato un controllo sulla temperatura dell’elemento riscaldante. Tale temperatura varia secondo il valore necessario al mantenimento della temperatura dell’ambiente.

Tuttavia, il continuo funzionamento del gruppo di ventilazione comporta un consumo elettrico elevato. Inoltre, la sua continua operatività provoca la generazione costante di rumore fastidioso da parte del dispositivo.

Come già detto, oltre ai dispositivi riscaldanti a ventilazione, sono noti anche dispositivi di riscaldamento radianti. Tali dispositivi permettono un costante trasferimento di calore verso l’ambiente.

Quest’ultima funzionalità viene quindi utilizzata per superare i limiti descritti dei riscaldatori a ventilazione. In particolare, nello stato della tecnica sono noti dispositivi riscaldatori che combinano le funzionalità dei sistemi a ventilazione e dei sistemi radianti.

Tali dispositivi comprendono sia elementi caratteristici dei dispositivi a ventilazione (ovvero da un elemento riscaldante e da un gruppo di ventilazione per il soffiaggio dell’aria nell’ambiente), sia elementi radianti che permettono di trasferire calore all’ambiente anche nel caso in cui il gruppo di ventilazione sia disattivato.

Tuttavia, gli stessi dispositivi riscaldanti appena citati risultano di complessa esecuzione. Ne consegue, inoltre, che anche i costi di esecuzione e di manutenzione risultano elevati.

Presentazione dell’invenzione

Scopo della presente invenzione è superare almeno parzialmente gli inconvenienti sopra riscontrati, mettendo a disposizione un metodo di controllo di un riscaldatore a ventilazione che permetta il mantenimento della temperatura ambientale rilevata raggiunta senza la necessità di porzioni radianti.

In particolare, quindi, uno scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un metodo di controllo di un riscaldatore che consenta di diminuire o almeno non incrementare la complessità esecutiva del dispositivo riscaldatore rispetto ai dispositivi equivalenti dello stato della tecnica.

Un ulteriore scopo è mettere a disposizione un metodo di controllo di un riscaldatore che consenta di diminuire o almeno non incrementare i costi di produzione del dispositivo riscaldatore rispetto ai dispositivi equivalenti noti.

Oltre a tutto ciò, un altro scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un metodo di controllo di un riscaldatore a ventilazione che, almeno in fase di mantenimento della temperatura, consenta al riscaldatore di avere una rumorosità ridotta rispetto alla fase di riscaldamento e non fastidiosa per gli utenti.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è mettere a disposizione un metodo di controllo di un riscaldatore a ventilazione che mantenga bassi i consumi elettrici.

Tali scopi, nonché altri che appariranno più chiaramente nel seguito, sono raggiunti da un metodo di controllo di un riscaldatore in accordo con le rivendicazioni che seguono le quali sono parte integrante della presente descrizione.

In particolare, il metodo di controllo è adatto ad essere applicato ad un riscaldatore che comprende, come i riscaldatori noti, un elemento riscaldante, una ventola per il soffiaggio del calore generato ad un ambiente da riscaldare ed un rilevatore di temperatura dell’ambiente stesso.

S econdo un aspetto dell’invenzione, il metodo di controllo comprende una prima fase di riscaldamento attiva fino a quando la temperatura ambientale rilevata è superiore ad una prima temperatura di controllo corrispondente ad una temperatura impostata da un utente maggiorata di un primo differenziale predeterminato di temperatura.

In particolare, nella prima fase di riscaldamento è attivo l’elemento riscaldante e la ventola è azionata ad una velocità operativa almeno uguale ad una velocità di riscaldamento predeterminata.

Di conseguenza, durante la prima fase la temperatura ambientale rilevata raggiunge la temperatura impostata dall’utente maggiorata di un primo differenziale per garantirne il valore uniforme nell’ambiente.

S econdo un altro aspetto dell’invenzione, il metodo di controllo comprende anche una seconda fase di mantenimento attiva quando il rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale rilevata superiore alla succitata prima temperatura di controllo.

In particolare, nella seconda fase di mantenimento è attivo l’elemento riscaldante e la ventola è azionata ad una velocità di mantenimento inferiore alla velocità di riscaldamento.

Vantaggiosamente, la seconda fase ha la funzione di mantenimento della temperatura ambientale rilevata senza la necessità di elementi radianti.

Ancora vantaggiosamente, nella seconda fase la ventola è azionata ad una velocità di mantenimento inferiore alla velocità di riscaldamento. In questo modo risulta limitata la rumorosità del dispositivo che tipicamente viene ridotta a valori inferiori a 35 dB.

Anche i consumi elettrici risultano vantaggiosamente limitati pur mantenendo in funziona la ventola e, soprattutto, l’elemento riscaldante.

Inoltre, ancora vantaggiosamente, l’invenzione non modifica gli elementi presenti nei dispositivi noti privi di funzione di mantenimento, per cui la complessità esecutiva ed i costi di produzione rimangono sostanzialmente invariati ed inferiori a quei dispositivi sopra citati che implementano una funzione di mantenimento.

Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell’invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di alcune forme di esecuzione preferite, ma non esclusive, di un metodo di controllo di un riscaldatore secondo l’invenzione, illustrate a titolo di esempio non limitativo con l'ausilio delle unite tavole di disegni in cui:

la FIG. 1 rappresenta uno schema a blocchi del metodo di controllo secondo l’invenzione;

la F IG. 2 rappresenta una schematizzazione della fase operativa del metodo dell’invenzione;

la FIG. 3 rappresenta una schematizzazione di una variante esecutiva della fase operativa del metodo dell’invenzione.

Descrizione dettagliata di alcuni esempi di realizzazione preferiti Con riferimento alle figure citate, e in particolare alla fig. 1, si descrive un metodo di controllo 1 esemplificato in tale figura mediante uno schema a blocchi e adatto a controllare un riscaldatore a ventilazione.

Tale dispositivo riscaldatore comprende gli elementi tipici dei riscaldatori a ventilazione presenti nello stato della tecnica. Per tale motivo il dispositivo non è rappresentato nelle succitate figure.

In particolare, esso comprende un elemento riscaldante, una ventola per il soffiaggio del calore generato ad un ambiente da riscaldare ed un rilevatore di temperatura dell’ambiente stesso.

Tipicamente, l’elemento riscaldante comprende una serpentina percorsa da un fluido riscaldante e una valvola di controllo della circolazione di tale fluido. Tuttavia, tale aspetto non deve essere considerato limitativo per differenti forme di esecuzione dell’invenzione dove, ad esempio, l’elemento riscaldante comprende una resistenza elettrica ed un elemento di interruzione dell’alimentazione elettrica della stessa.

S econdo la forma di esecuzione che si descrive, il metodo di controllo 1 comprende una prima fase di riscaldamento 2 attiva fino a quando, come si osserva nello schema funzionale di fig. 2, la temperatura ambientale rilevata t è superiore ad una prima temperatura di controllo T1. Tale prima temperatura di controllo T1 corrisponde ad una temperatura impostata da un utente TU, ad esempio mediante inserimento da display o da dispositivi di inserimento differenti, maggiorata di un primo differenziale predeterminato D1.

L’incremento della temperatura impostata TU con il primo differenziale D1 garantisce che tutto l’ambiente raggiunga una temperatura almeno uguale alla temperatura impostata TU. Ovviamente, il valore di tale primo differenziale D1 è una caratteristica non limitativa per l’invenzione e, in taluni casi, può essere pari a 0.

Operativamente, secondo la forma d’esecuzione che si descrive nella prima fase di riscaldamento 2 è attivo l’elemento riscaldante e la ventola è azionata ad una velocità operativa VO almeno uguale ad una velocità di riscaldamento predeterminata VR .

Nelle figure si osserva che la velocità operativa VO è , in fase di riscaldamento 2, costante e pari alla velocità di riscaldamento predeterminata VR . Tuttavia, tale aspetto non deve essere considerato limitativo per differenti forme di esecuzione dell’invenzione, dove, ad esempio, la velocità operativa varia in funzione della temperatura rilevata rimanendo comunque superiore o uguale alla velocità di riscaldamento predeterminata.

S econdo un altro aspetto dell’invenzione che si descrive, quando il rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale rilevata t superiore alla succitata prima temperatura di controllo T1, il metodo 1 prevede l’attivazione di una seconda fase di mantenimento 10.

In tale seconda fase 10 è attivo l’elemento riscaldante e la ventola è azionata ad una velocità di mantenimento VM inferiore alla succitata velocità di riscaldamento VR .

Vantaggiosamente, la seconda fase 10 ha la funzione di mantenimento della temperatura ambientale rilevata t senza la necessità di elementi radianti.

Ancora vantaggiosamente, nella seconda fase 10 la ventola è azionata ad una velocità di mantenimento VM inferiore alla velocità operativa VO caratteristica della prima fase 2. Tale velocità di mantenimento VM comporta una diminuzione della rumorosità del dispositivo. Tipicamente la velocità di mantenimento VM è tale da garantire valori di rumorosità inferiori a 35 dB, ossia a valori che secondo la normativa non recano disturbo agli utenti.

Ancora vantaggiosamente, nella fase di mantenimento 10 anche i consumi elettrici risultano limitati pur mantenendo in funzione la ventola e, soprattutto, l’elemento riscaldante.

Inoltre, ancora vantaggiosamente, con il metodo appena descritto, si realizza la funzione di mantenimento della temperatura ambientale rilevata t senza aggiungere componenti ai dispositivi noti sprovvisti di tale funzionalità . Conseguentemente, la complessità esecutiva e i costi di produzione rimangono sostanzialmente invariati rispetto ai dispositivi noti che non implementano funzioni di mantenimento e sicuramente inferiori rispetto ai dispositivi noti che implementano tale funzione.

Dalle figure si osserva che la velocità di mantenimento VM è costante. Tuttavia, tale aspetto non deve essere considerato limitativo per differenti forme di esecuzione dell’invenzione dove, ad esempio, la velocità di mantenimento è variabile, purché tale da garantire comunque valori di rumorosità inferiori a 35 dB.

S econdo un ulteriore aspetto dell’invenzione, il metodo di controllo 1 comprende anche una terza fase di spegnimento 13 attivata quando il rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale t superiore ad una seconda temperatura di controllo T2. Quest’ultima corrisponde alla prima temperatura di controllo T1 maggiorata di un secondo differenziale predeterminato D2 di temperatura.

In particolare, secondo la forma d’esecuzione che si sta descrivendo, durante la terza fase 13 l’elemento riscaldante è disattivato e la ventola arrestata.

Opportunamente, quindi, la fase di spegnimento 13 viene attivata al superamento della succitata seconda temperatura di controllo T2 in modo da evitare, vantaggiosamente, un eccessivo riscaldamento dell’ambiente quando la fase di mantenimento provoca un non voluto incremento della temperatura.

Successivamente alla fase di spegnimento 13 la temperatura ambientale rilevata t potrebbe diminuire essendo interrotto l’emissione di calore dal dispositivo all’ambiente.

Secondo la forma di esecuzione che si descrive, il metodo di controllo 1 prevede la riattivazione della fase di mantenimento 10 quando la temperatura ambientale t scende al di sotto della seconda temperatura di controllo T2 diminuita di un terzo differenziale predeterminato D3 di temperatura. In figura si osserva che tale valore di temperatura corrisponde alla temperatura impostata TU. Ovviamente questo aspetto non deve essere considerato limitativo per l’invenzione poiché tanto la seconda temperatura di controllo T2 quanto il terzo differenziale D3 possono assumere valori qualsivoglia indipendentemente dalla suddetta temperatura impostata TU.

In ogni caso, si verifica la riattivazione dell’elemento riscaldante e il riavvio della ventola. Tuttavia, la velocità della ventola viene vantaggiosamente impostata alla velocità di mantenimento VM consentendo di mantenere riscaldato l’ambiente, ma limitando il consumo elettrico e soprattutto mantenendo la rumorosità inferiore a valori di disturbo per l’utente.

Ovviamente, tale aspetto non deve essere considerato limitativo per differenti forme di esecuzione dell’invenzione. Ad esempio, secondo una particolare variante esecutiva, schematicamente rappresentata in fig. 3, la riattivazione della fase di mantenimento avviene riavviando la ventola gradualmente e portandola alla velocità di mantenimento VM’ in un primo intervallo di tempo predeterminato. Analogamente, secondo ulteriori varianti esecutive non rappresentate nelle figure, anche il rallentamento della velocità della ventola, nel passaggio dalla prima fase operativa alla seconda fase di mantenimento e da quest’ultima alla terza fase di spegnimento, è graduale anziché immediato come invece rappresentato nelle figure.

Vantaggiosamente, il riavvio ed il rallentamento graduale della ventola diminuiscono l’effetto sonoro percepito dall’utente evitando di disturbarlo.

Secondo un ulteriore aspetto dell’invenzione, anche la prima fase di riscaldamento 2 può essere riattivata. In particolare, tale riattivazione avviene quando la temperatura ambientale t scende al di sotto della temperatura impostata TU dall’utente diminuita di un quarto differenziale predeterminato D4 di temperatura.

È tuttavia evidente che tale metodo di riavvio della ventola non deve intendersi limitativo per la presente invenzione. Infatti, secondo la variante esecutiva descritta in precedenza e rappresentata in fig. 3, la riattivazione della fase di riscaldamento avviene aumentando gradualmente la velocità della ventola portandola alla velocità operativa VO’ in un secondo intervallo di tempo predeterminato.

Vantaggiosamente, anche in questo caso, l’aumento graduale della velocità della ventola diminuisce l’effetto sonoro percepito dall’utente alleviandone il disturbo.

L’entità del primo intervello di tempo predeterminato e del secondo intervallo di tempo predeterminato non sono caratteristiche limitative per la presente invenzione. Allo stesso modo, non sono caratteristiche limitative per la presente invenzione i valori della velocità operativa, della velocità di riscaldamento, della velocità di mantenimento e dei differenziali di temperatura.

Alla luce di quanto precede, si comprende che il metodo di controllo dell’invenzione raggiunge tutti gli scopi prefissati.

In particolare, il metodo di controllo dell’invenzione permette il mantenimento della temperatura ambientale rilevata raggiunta senza la necessità di inserire elementi radianti.

Inoltre, il metodo di controllo è applicabile hai dispositivi riscaldanti noti, senza la necessità di ulteriori componenti. Ciò consente di garantire una complessità esecutiva e costi di produzione inferiori rispetto ai dispositivi equivalenti noti.

A ben vedere, il metodo di controllo dell’invenzione consente di realizzare una fase di mantenimento della temperatura ambientale nella quale la rumorosità del dispositivo riscaldante è ridotta rispetto alla fase di riscaldamento e presenta valori non fastidiosi per gli utenti.

L’invenzione è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari e le fasi potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela del trovato definito dalle rivendicazioni allegate.

Claims (9)

1. Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale a titolo: “METODO DI CONTROLLO DI UN RISCALDATORE” RIVENDICAZIONI 1. Un metodo di controllo di un riscaldatore comprendente almeno un elemento riscaldante, almeno una ventola per il soffiaggio del calore generato da detto elemento riscaldante ad un ambiente da riscaldare ed almeno un rilevatore di temperatura dell’ambiente da riscaldare, caratterizzato dal fatto di comprendere: - almeno una prima fase di riscaldamento (2) attiva fino a quando la temperatura ambientale rilevata (t) da detto rilevatore di temperatura è superiore ad una prima temperatura di controllo (T1) corrispondente ad una temperatura impostata da un utente (TU) maggiorata di un primo differenziale predeterminato (D1) di temperatura, in detta prima fase di riscaldamento (2) essendo attivo detto elemento riscaldante ed essendo azionata detta ventola ad una velocità operativa (VO; VO’) almeno uguale ad una velocità di riscaldamento predeterminata (VR ); - almeno una seconda fase di mantenimento (10) attiva quando detto rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale rilevata (t) superiore a detta prima temperatura di controllo (T1), in detta seconda fase di mantenimento (10) essendo attivo detto elemento riscaldante ed essendo azionata detta ventola ad una velocità di mantenimento (VM; VM’) inferiore a detta velocità di riscaldamento predeterminata (VR ).
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta velocità di mantenimento (VM) è tale da fare in modo che detto riscaldatore produca una rumorosità inferiore almeno a 35 dB.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un terza fase di spegnimento (13) attiva quando detto rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale rilevata (t) superiore ad una seconda temperatura di controllo (T2) corrispondente a detta prima temperatura di controllo (T1) maggiorata di un secondo differenziale predeterminato (D2) di temperatura, in detta terza fase di spegnimento (13) essendo disattivato detto elemento riscaldante ed essendo arrestata detta ventola.
4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detta fase di mantenimento (10) è riattivata quando detto rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale rilevata (t) scesa al di sotto di detta seconda temperatura di controllo (T2) diminuita di un terzo differenziale predeterminato (D3) di temperatura.
5. 5. Metodo secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detta riattivazione di detta fase di mantenimento avviene riattivando detto elemento riscaldante e riavviando detta ventola portandola gradualmente a detta velocità di mantenimento (VM’) in un primo intervallo di tempo predeterminato.
6. 6. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta fase di riscaldamento (2) è riattivata quando detto rilevatore di temperatura rileva una temperatura ambientale rilevata (t) scesa al di sotto di detta temperatura impostata dall’utente (TU) diminuita di un quarto differenziale predeterminato (D4) di temperatura.
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detta riattivazione di detta fase di riscaldamento avviene aumentando gradualmente la velocità di detta ventola portandola a detta velocità operativa (VO’) in un secondo intervallo di tempo predeterminato.
8. 8. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto elemento riscaldante comprende un serpentina percorsa da un fluido riscaldante e una valvola di controllo della circolazione di detto fluido riscaldante.
9. 9. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detto elemento riscaldante comprende una resistenza elettrica ed un elemento di interruzione dell’alimentazione elettrica della stessa.