ITMN20070042A1

ITMN20070042A1 - Dispositivo di riscaldamento di un fluido vettore comprendente una caldaia a gas ed un serbatoio di accumulo comunque riscaldato.

Info

Publication number: ITMN20070042A1
Application number: IT000042A
Authority: IT
Inventors: Michele Cavallini
Original assignee: Ar Ca S R L
Priority date: 2007-11-30
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2009-06-01
Also published as: EP2065653A3; EP2065653A2

Description

DISPOSITIVO DI RISCALDAMENTO DI UN FLUIDO VETTORE COM-PRENDENTE UNA CALDAIA A GAS ED UN SERBATOIO DI ACCUMU-LO COMUNQUE RISCALDATO. -

DESCRIZIONE

Il trovato si riferisce ad un dispositivo di riscaldamento di un fluido vettore comprendente una caldaia a gas ed un serbatoio di accumulo comunque riscaldato. -E' nota la presenza, particolarmente nel settore residenziale, di dispositivi di riscaldamento che comprendono due componenti. -Il primo componente è costituito da una caldaia a gas predisposta per il riscaldamento di un fluido vettore, normalmente costituito da acqua, che molto comunemente è chiamato a servire due utilizzazioni consistenti nell'alimentare un impianto di riscaldamento e nel preparare acqua calda per usi sanitari. -Il secondo componente è costituito da un serbatoio di accumulo del detto fluido vettore che può ricevere calore in forme svariate, e così ad esempio può essere dotato di uno scambiatore a superficie collegato con fonti di calore diverse quali possono essere pannelli solari, ovvero una caldaia destinata alla combustione di biomasse, ovvero anche un impianto di recupero di calore da processi industriali. -Le modalità di collegamento dei due componenti che oggi si riscontrano nella tecnica nota non risultano del tutto soddisfacenti. -Una prima forma di collegamento prevede un funzionamento alternativo della caldaia a gas e del serbatoio di accumulo che riceve calore da fonti diverse, e si realizza in sostanza un funzionamento in parallelo dei due componenti nel quale il funzionamento dell'uno esclude il funzionamento dell'altro; in tal caso il fluido vettore contenuto nel serbatoio di accumulo viene usato solo se la temperatura richiesta in ingresso alla utilizzazioni è inferiore alla temperatura nel serbatoio stesso, con conseguente mancato sfruttamento di un notevole potenziale di energia. -Una seconda forma dì collegamento dei due componenti prevede che il serbatoio di accumulo riceva calore sìa dalla caldaia a gas costituente il primo componente, sia da una fonte diversa, e che le utilizzazioni siano poi servite dal detto serbatoio; in questo caso potrebbe realizzarsi un apporto di calore al serbatoio di accumulo in contemporanea tra la caldaia a gas e la fonte diversa, o addirittura dalla caldaia a gas in priorità sulla fonte diversa come succede, quando la detta fonte è costituita da un impianto a pannelli solari, nelle ore senza sole, e così sì verifica in definitiva il fenomeno indesiderato di non poter utilizzare la fonte di calore diversa in quanto il serbatoio di accumulo è già stato portato in temperatura dalla caldaia a gas,-Compito del presente trovato è allora quello di realizzare un dispositivo di riscaldamento del tipo descritto che presenti grande efficienza grazie ad una vantaggiosa sinergia nel funzionamento della caldaia a gas e del serbatoio di accumulo di fluido vettore che riceve calore da fonti diverse. -Il compito proposto viene raggiunto da un dispositivo di riscaldamento di un fluido vettore comprendente una caldaia a gas ed un serbatoio di accumulo comunque riscaldato, secondo il trovato, caratterizzato dal fatto di comprendere le caratteristiche di cui alle rivendicazioni seguenti. -Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno maggiormente dalla descrizione di due forme di realizzazione preferite ma non esclusive del trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 rappresenta uno schema del dispositivo;

- la figura 2 rappresenta ancora uno schema del dispositivo, secondo una variante, -Con riferimento alla suddetta figura 1, è indicata globalmente con 1 la caldaia a gas costituente il primo componente del dispositivo, dotata del bruciatore 2 che trasmette calore ad un fluido vettore, normalmente costituito da acqua, tramite l'apposito scambiatore 3 ad esso associato. -Lo scambiatore 3 è dotato del condotto di mandata 4 che perviene alla valvola deviatrice 5 che consente in modo noto ('alimentazione alternativa di due utilizzazioni diverse costituite dall'impianto di riscaldamento 6 e dallo scambiatore di calore 7 di un impianto sanitario; il condotto di ritorno del fluido vettore dalle dette utilizzazioni allo scambiatore 3 risulta suddiviso in un ramo 8a, comprendente il cireolatore 9, ed un ramo 8b dalla presenza della valvola a tre vie indicata globalmente con 10 sulla quale torneremo tra breve. -Passando al secondo componente del dispositivo, si nota che esso comprende il serbatoio 11 di accumulo del fluido vettore addotto tramite il condotto di entrata 12 e prelevato tramite il condotto di uscita 13, e detto serbatoio 11 è dotato dello scambiatore a superficie in forma di serpentino 14 collegato tramite le linee 15a, 15b dotate di cireolatore 15c con una fonte di calore costituita dal pannello solare 16 per conferire appunto calore al fluido vettore in esso contenuto. -Fonti di calore diverse potrebbero essere utilizzate in modo noto per riscaldare il fluido vettore contenuto nel serbatolo 11, e citiamo ad esempio una caldaia alimentata a biomasse, ovvero un impianto di recupero di calore da processi industriali. -E' ora possibile ritornare alla descrizione particolareggiata della valvola a tre vie 10, che presenta una prima via IOa sempre aperta connessa con il ramo 8a del condotto di ritorno dalle utilizzazioni allo scambiatore 3, mentre le due vie rimanenti 10b, 10c, dotate di otturatore, risultano connesse rispettivamente con il condotto di entrata 12 del serbatoio dì accumulo 11 e con il ramo 8b del detto condotto di ritorno dalle utilizzazioni; sul detto ramo 8b si innesta in corrispondenza del raccordo 8c il condotto di uscita 13 del detto serbatoio 11.-La valvola a tre vie 10 è gestita da una elettronica di controllo comprendente un primo sensore 17 ed un secondo sensore 18 della temperatura del fluido vettore installati rispettivamente in corrispondenza del ramo 8a del condotto di ritorno dalle utilizzazione ed all'uscita dal serbatoio 11 di accumulo del fluido vettore; è inoltre presente un terzo sensore 19 della temperatura del fluido vettore, installato in corrispondenza dell'ingresso dello scambiatore di calore 3

I segnali inviati dai tre sensori descritti interagiscono con l'elettronica di controllo della valvola 10, così da creare le modalità di funzionamento che ora vengono descritte. -In una ipotesi di lavoro per cui i segnali del sensore 19 siano ininfluenti, consideriamo il caso in cui la temperatura del fluido vettore rilevata dal sensore 17 risulta superiore a quella rilevata dal sensore 18.-In questo caso la valvola 10 viene disposta con la via 10c aperta e la via 10b chiusa, e si determina conseguentemente un accesso del fluido vettore proveniente dalle utilizzazioni allo scambiatore 3 associato al bruciatore 2 della caldaia in modo diretto, con esclusione dal funzionamento del serbatoio 11.-Consideriamo ora il caso in cui la temperatura del fluido vettore rilevata dal sensore 17 risulta inferiore a quella rilevata dal sensore 18.-In questo caso la valvola 10 viene disposta con la via 10b aperta e la via 10c chiusa, e così l'accesso del fluido vettore dalle utilizzazioni allo scambiatore 3 si determina tramite una linea di by-pass passante attraverso il serbatoio di accumulo 11, con prelievo di fluido in esso contenuto. -E' bastato insomma il verificarsi delia condizione per cui la temperatura del fluido vettore nel serbatoio 11 è risultata superiore alla temperatura del fluido stesso nel condotto di ritorno dalle utilizzazioni, condizione questa che si realizza abbastanza facilmente perché la temperatura che occorre si verifichi nel detto serbatoio risulta piuttosto bassa, per poter ottenere nel dispositivo secondo il trovato 10 sfruttamento del calore immagazzinato nel serbatoio di accumulo 11 ed una conseguente elevata efficienza,-Nella situazione funzionale sopra descrìtta con riferimento ai caso in cui la temperatura del fluido vettore rilevata dal sensore 17 risulta inferiore a quella rilevata dal sensore 18, un intervento di segnali provenienti dal sensore 19 può ad esempio determinare l'apertura, oltre che della via 10b della valvola 10, anche della via 10c per ottenere una opportuna miscelazione del fluido vettore all'ingresso delio scambiatore di calore 3, individuandosi così una ulteriore caratteristica vantaggiosa del dispositivo secondo il trovato. -La variante mostrata nella figura 2 riguarda esclusivamente le modalità di installazione della valvola a tre vie sul condotto di ritorno dalle utilizzazioni, rimanendo il resto invariato. -In questo caso infatti la detta valvola, indicata con 20, presenta la via 20a sempre aperta coliegata con il ramo 21a del condotto di ritorno dalle utilizzazioni che perviene allo scambiatore di calore 3, mentre le due vie rimanenti 20b, 20c dotate di otturatore risultano connesse rispettivamente con il condotto di uscita 13 del serbatoio di accumulo Il e con il ramo 21b del condotto di ritornò dalle utilizzazioni; è sui detto ramo che si innesta in corrispondenza del raccordo 2 le il condotto di entrata 12 del detto serbatoio 11,

Sono ovviamente sempre presenti i tre sensori 17, 18, 19 compresi nell'elettronica di controllo della valvola 20.-II trovato descrìtto è suscettibile di numerose altre modifiche e varianti, tutte rientranti neìl'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i particolari potranno essere sostituiti con altri elementi tecnicamente equivalenti.

Claims

RIVENDICAZIONI 1) Dispositivo di riscaldamento di un fluido vettore comprendente una caldaia a gas ed un serbatoio dì accumulo comunque riscaldato, detta caldaia a gas comprendendo un bruciatore atto a trasmettere calore al fluido vettore, normalmente costituito da acqua, tramite un apposito scambiatore ad esso associato e dotato di un condotto di mandata ad alimentare utilizzazioni comprendenti un impianto di riscaldamento e/o lo scambiatore di calore di un impianto sanitario, e di un condotto di ritorno dalle utilizzazioni stesse, detto serbatoio di accumulo del detto fluido vettore addotto tramite un condotto di entrata e prelevato tramite un condotto di uscita essendo collegato con una fonte di calore qualsiasi ma con esclusione della caldaia a gas sopra menzionata, caratterizzato dalla presenza sul detto condotto dì ritorno dalle utilizzazioni di una valvola a tre vie gestita da una elettronica di controllo comprendente un primo ed un secondo sensore di temperatura del fluido vettore installati rispettivamente in corrispondenza del detto condotto di ritorno a monte della valvola a tre vie e dell'imboccatura de! condotto di uscita dal detto serbatoio di accumulo, detta valvola a tre vie essendo atta a rendere possibile l'accesso del fluido vettore proveniente dalle utilizzazioni allo scambiatore associato al bruciatore della caldaia in modo diretto e/o tramite una linea di by-pass passante attraverso il serbatoio di accumulo, secondo modalità determinate dall'elettronica di controllo in funzione dei segnali provenienti dai detti sensori. -2) Dispositivo secondo Sa riv. 1, caratterizzato dal fatto che la val vola a tre vie installata sul condotto di ritorno dalle utilizzazioni presenta una via sempre aperta coliegata con il ramo del detto condotto di ritorno direttamente in comunicazione con le dette utilizzazioni, mentre le due vie rimanenti, dotate di otturatore, risultano connesse rispettivamente con il condotto di entrata del serbatoio di accumulo di fluido vettore, e con il ramo del condotto di ritorno dalle utilizzazioni che perviene allo scambiatore associato al bruciatore delia caldaia, sul detto ramo essendo innestato il condotto di uscita del detto serbatoio di accumulo. -3) Dispositivo secondo la riv. 1, caratterizzato dai fatto che la valvo-la a tre vie installata sul condotto di ritorno dalle utilizzazioni presenta una via sempre aperta collegata con il ramo dei detto condotto di ritorno che perviene allo scambiatore associato al bruciatore della caldaia, mentre le due vie rimanenti, dotate di otturatore, risultano connesse rispettivamente con il condotto di uscita del serbatoio di accumulo di fluido vettore, e con il ramo dei detto condotto di ritorno dalle utilizzazioni direttamente in comunicazione con le utilizzazioni stesse, sul detto ramo essendo innestato il condotto di entrata del detto serbatoio dì accumulo. -4) Dispositivo secondo una o più delle riv. precedenti, caratterizzato dal fatto che l'elettronica di controllo della valvola a tre vie comprende un terzo sensore di temperatura del fluido vettore installato in corrispondenza dell'ingresso dello scambiatore associato al bruciatore della caldaia, atto ad inviare segnali che interagiscono con i segnali inviati dal primo e secondo sensore nella determinazione delle modalità di funzionamento della detta valvola a tre vie.