ITUB20159215A1 - Heating system for heating rooms and objects. - Google Patents

Description

"Sistema di riscaldamento per il riscaldamento di ambienti e oggetti " "Heating system for space and object heating"

DESCRIZIONE DESCRIPTION

La presente invenzione riguarda in generale un sistema di riscaldamento per il riscaldamento di ambienti e oggetti, e più specificamente un sistema di riscaldamento elettrico utilizzante pannelli riscaldanti a base di grafite. The present invention generally relates to a heating system for heating rooms and objects, and more specifically to an electric heating system using graphite-based heating panels.

Oggigiorno, uno degli aspetti più determinanti nella scelta del tipo di sistema di riscaldamento da utilizzare ad esempio per il riscaldamento di ambienti, in particolare il riscaldamento domestico, è quello dell'efficienza energetica. Il sistema di riscaldamento deve pertanto essere in grado di soddisfare il fabbisogno richiesto in termini di capacità di riscaldamento con il massimo rendimento possibile, cioè con il minore consumo di energia possibile. Nowadays, one of the most decisive aspects in choosing the type of heating system to be used, for example for space heating, in particular domestic heating, is that of energy efficiency. The heating system must therefore be able to meet the required needs in terms of heating capacity with the maximum possible efficiency, i.e. with the lowest possible energy consumption.

Scopo della presente invenzione è dunque fornire un sistema di riscaldamento che garantisca un rendimento molto elevato, che permetta di controllare in modo preciso e affidabile le temperature di funzionamento impostate, che sia facilmente installabile e richieda poca manutenzione, e che sia adattabile a un'ampia gamma di applicazioni. The object of the present invention is therefore to provide a heating system which guarantees a very high efficiency, which allows the set operating temperatures to be controlled precisely and reliably, which is easily installed and requires little maintenance, and which is adaptable to a large range of applications.

Questo e altri scopi sono pienamente raggiunti secondo la presente invenzione grazie a un sistema di riscaldamento avente le caratteristiche definite nell'annessa rivendicazione indipendente 1. This and other purposes are fully achieved according to the present invention thanks to a heating system having the characteristics defined in the attached independent claim 1.

Forme di realizzazione preferite dell'invenzione sono oggetto nelle rivendicazioni dipendenti, il cui contenuto è da intendersi come parte integrale e integrante della presente descrizione. Preferred embodiments of the invention are object of the dependent claims, the content of which is to be understood as an integral and integral part of the present description.

In sintesi, l'invenzione si fonda sull'idea di realizzare un sistema di riscaldamento utilizzante, quale elemento riscaldante, almeno un pannello comprendente uno strato intermedio a base di grafite, una coppia di elettrodi annegati nello strato intermedio per alimentare elettricamente tale strato, una coppia di lastre in materiale elettro-isolante che racchiudono lo strato intermedio, e una pluralità di elementi di rivestimento laterali di materiale elettro-isolante che si estendono lungo il perimetro dello strato intermedio in modo da racchiudere completamente lo strato intermedio, insieme con le lastre, in cui il sistema di riscaldamento comprende inoltre un gruppo di alimentazione elettrica atto ad alimentare gli elettrodi con una tensione di alimentazione (alternata o continua) non superiore a 30 V. Grazie all'impiego, in ciascun pannello riscaldante, di uno strato intermedio a base di grafite e grazie alla bassa tensione elettrica con cui sono alimentati gli elettrodi annegati nello strato intermedio, si ottiene un sistema di riscaldamento estremamente efficiente, caratterizzato da consumi energetici, e quindi costi operativi, molto ridotti. In summary, the invention is based on the idea of realizing a heating system using, as a heating element, at least one panel comprising an intermediate layer based on graphite, a pair of electrodes embedded in the intermediate layer to electrically power this layer, a a pair of plates in electro-insulating material that enclose the intermediate layer, and a plurality of lateral covering elements of electro-insulating material that extend along the perimeter of the intermediate layer so as to completely enclose the intermediate layer, together with the plates, in which the heating system also comprises an electrical power supply unit suitable for supplying the electrodes with a supply voltage (alternating or direct) not exceeding 30 V. Thanks to the use, in each heating panel, of an intermediate layer based on graphite and thanks to the low electric voltage with which the drowned electrodes are powered lthe intermediate layer, an extremely efficient heating system is obtained, characterized by very low energy consumption and therefore operating costs.

Il sistema di riscaldamento oggetto della presente invenzione è facilmente adattabile alle più diverse applicazioni. Innanzitutto può essere utilizzato per il riscaldamento di ambienti, in particolare ambienti domestici, in aggiunta ai, o in sostituzione dei, tradizionali sistemi di riscaldamento a fluido utilizzanti termosifoni o serpentine installate a parete, a pavimento o a soffitto. In secondo luogo, può essere utilizzato in una caldaia o in un boiler per il riscaldamento dell'acqua. Può inoltre essere utilizzato per realizzare un piano cottura, nel qual caso i pannelli riscaldanti fungeranno da piastre riscaldanti. Sono inoltre ipotizzabili svariate altre applicazioni in cui siano utilizzabili, come elementi riscaldanti, uno o più pannelli. A tale proposito, nella descrizione e nelle rivendicazioni che seguono il termine "pannello" è da intendersi riferito a un generico elemento a piastra, ovvero a un generico elemento bidimensionale, che non deve necessariamente essere un elemento piano ma può avere una qualsiasi conformazione non piana, in modo da adattarsi alle più diverse esigenze di utilizzo. The heating system object of the present invention is easily adaptable to the most diverse applications. First of all, it can be used for space heating, in particular domestic environments, in addition to, or in place of, traditional fluid heating systems using radiators or coils installed on the wall, floor or ceiling. Secondly, it can be used in a boiler or boiler for water heating. It can also be used to make a hob, in which case the heating panels will act as heating plates. Various other applications are also conceivable in which one or more panels can be used as heating elements. In this regard, in the description and in the claims that follow, the term "panel" is intended to refer to a generic plate element, or to a generic two-dimensional element, which does not necessarily have to be a flat element but can have any non-flat shape. , in order to adapt to the most diverse needs of use.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, data a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will emerge from the detailed description which follows, given purely by way of non-limiting example with reference to the attached drawings, in which:

la figura 1 è una vista frontale di una prima forma di realizzazione di un pannello radiante per un sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione; figure 1 is a front view of a first embodiment of a radiant panel for a heating system according to the present invention;

la figura 2 è una vista in sezione del pannello radiante di figura 1 secondo la linea di sezione II-II; figure 2 is a sectional view of the radiant panel of figure 1 according to the section line II-II;

la figura 3 è una vista laterale del pannello radiante di figura 1; Figure 3 is a side view of the radiant panel of Figure 1;

la figura 4 è una vista frontale di una seconda forma di realizzazione di un pannello radiante per un sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione; figure 4 is a front view of a second embodiment of a radiant panel for a heating system according to the present invention;

la figura 5 è una vista in sezione del pannello radiante di figura 4 secondo la linea di sezione V-V; e figure 5 is a sectional view of the radiant panel of figure 4 according to the section line V-V; And

la figura 6 è una vista laterale del pannello radiante di figura 4. figure 6 is a side view of the radiant panel of figure 4.

Con riferimento alle figure, un sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione comprende fondamentalmente uno o più pannelli riscaldanti 10 (uno solo dei quali è mostrato nelle figure) e un gruppo di alimentazione elettrico 12 (solo schematicamente indicato nelle figure 1 e 4) atto ad alimentare i pannelli riscaldanti 10 con una tensione di alimentazione (alternata o continua) non superiore a 30 V. With reference to the figures, a heating system according to the present invention basically comprises one or more heating panels 10 (only one of which is shown in the figures) and an electric power supply unit 12 (only schematically indicated in figures 1 and 4) adapted to power the heating panels 10 with a power supply voltage (alternating or direct) not exceeding 30 V.

Le figure dalla 1 alla 3 mostrano una prima forma di realizzazione del pannello riscaldante 10, in cui il pannello comprende uno strato intermedio 14 a base di grafite, una coppia di elettrodi 16 che sono annegati nello strato intermedio 14 e sono collegati al gruppo di alimentazione elettrico 12 per alimentare elettricamente lo strato intermedio 14, e una coppia di lastre 18 in materiale elettroisolante fra cui è racchiuso lo strato intermedio 14. Nella forma di realizzazione mostrata le lastre 18, e quindi anche lo strato intermedio 14, sono realizzati come elementi piani, ma - come detto in precedenza - potrebbero anche essere realizzati come elementi non piani. Allo stesso modo, anche se nella forma di realizzazione mostrata le lastre 18, e quindi anche lo strato intermedio 14, sono di forma quadrata, esse potrebbero essere di qualsiasi altra forma, ad es. di forma rettangolare o poligonale. Il pannello 10 comprende inoltre elementi di rivestimento laterali 20, che sono fatti anch'essi di materiale elettro-isolante, così come le lastre 16, e si estendono lungo il perimetro (nel presente caso, lungo i quattro lati) del pannello 10 in modo da racchiudere completamente lo strato intermedio 14, insieme con le lastre 18. Figures 1 to 3 show a first embodiment of the heating panel 10, in which the panel comprises an intermediate layer 14 based on graphite, a pair of electrodes 16 which are embedded in the intermediate layer 14 and are connected to the power supply unit electric 12 to electrically power the intermediate layer 14, and a pair of plates 18 made of electro-insulating material between which the intermediate layer 14 is enclosed. In the embodiment shown, the plates 18, and therefore also the intermediate layer 14, are made as flat elements , but - as mentioned above - they could also be made as non-flat elements. Likewise, even if in the embodiment shown the plates 18, and therefore also the intermediate layer 14, are square in shape, they could be of any other shape, e.g. rectangular or polygonal shape. The panel 10 further comprises lateral cladding elements 20, which are also made of electro-insulating material, as are the plates 16, and extend along the perimeter (in the present case, along the four sides) of the panel 10 in a manner to completely enclose the intermediate layer 14, together with the plates 18.

Lo strato intermedio 14 può essere fatto di sola grafite (polvere di grafite pura compattata) o di una miscela di grafite e nanotubi di carbonio. Quando è soggetto alla corrente elettrica che percorre gli elettrodi 16, lo strato intermedio 14 si riscalda e il calore così generato viene trasmesso per conduzione alle adiacenti lastre 18 e da queste per convezione e irraggiamento all'ambiente circostante. Nel caso in cui lo strato intermedio 14 è fatto di una miscela di grafite e nanotubi di carbonio, variando la composizione e soprattutto la distribuzione della miscela è possibile definire la distribuzione del calore sulla superficie del pannello, ottenendo ad esempio una concentrazione del calore al centro del pannello o una distribuzione uniforme del calore sull'intera superficie del pannello. Lo strato intermedio 14 può avere ad esempio uno spessore compreso fra 10 e 50 rum, preferibilmente fra 20 e 30 mm. The intermediate layer 14 can be made of graphite alone (pure compacted graphite powder) or of a mixture of graphite and carbon nanotubes. When it is subjected to the electric current flowing through the electrodes 16, the intermediate layer 14 heats up and the heat thus generated is transmitted by conduction to the adjacent plates 18 and from these by convection and radiation to the surrounding environment. In the case in which the intermediate layer 14 is made of a mixture of graphite and carbon nanotubes, by varying the composition and above all the distribution of the mixture it is possible to define the distribution of heat on the surface of the panel, obtaining for example a concentration of heat in the center of the panel or an even distribution of heat over the entire surface of the panel. The intermediate layer 14 can for example have a thickness comprised between 10 and 50 rum, preferably between 20 and 30 mm.

Come materiale elettro-isolante per le lastre 16, nonché per gli elementi di rivestimento laterali 20, è possibile utilizzare materiali ceramici o miscele di vetro ed elementi droganti per impieghi ad alta temperatura, oppure materiali a base di vetro semplice, vernici o smalti termoresistenti per impieghi a temperature più basse. As an electro-insulating material for the sheets 16, as well as for the side cladding elements 20, it is possible to use ceramic materials or mixtures of glass and doping elements for high temperature uses, or materials based on simple glass, paints or heat-resistant enamels for uses at lower temperatures.

Gli elettrodi 16 possono essere fatti di svariati materiali, a patto che siano buoni conduttori elettrici. Per sistemi di riscaldamento a basse temperature possono essere utilizzati elettrodi di rame o alluminio, mentre materiali adatti per temperature più elevate sono ad esempio la grafite o la morganite. The electrodes 16 can be made of various materials, as long as they are good electrical conductors. For low temperature heating systems copper or aluminum electrodes can be used, while materials suitable for higher temperatures are for example graphite or morganite.

Definendo opportunamente la forma, le dimensioni e i materiali dei singoli componenti del pannello, nonché la tensione di alimentazione con cui viene alimentato il pannello, è possibile ottenere una data temperatura di esercizio e/o una data caratteristica temperatura-tempo a seconda della specifica applicazione cui è destinato il sistema di riscaldamento. Ad esempio, utilizzando un pannello di forma quadrata con lato di 150 mm, con strato intermedio dello spessore di 30 mm ed elettrodi in morganite del diametro di 6 mm, e alimentandolo con una tensione alternata a 12 V, è possibile ottenere una temperatura di esercizio di oltre 150°C, adatta all'utilizzo del pannello come elemento riscaldante di un piano cottura. Altre configurazioni permettono di ottenere temperature di esercizio dell'ordine dei 40°C, tipiche dunque dei sistemi di riscaldamento a parete o a pavimento, con tensioni di alimentazione inferiori ai 20 V e rendimenti prossimi all'unità, By appropriately defining the shape, dimensions and materials of the individual components of the panel, as well as the power supply voltage with which the panel is powered, it is possible to obtain a given operating temperature and / or a given temperature-time characteristic depending on the specific application to which the heating system is intended. For example, by using a square panel with a side of 150 mm, with an intermediate layer of 30 mm thickness and morganite electrodes with a diameter of 6 mm, and supplying it with an alternating voltage of 12 V, it is possible to obtain an operating temperature of over 150 ° C, suitable for using the panel as a heating element of a hob. Other configurations allow to obtain operating temperatures of the order of 40 ° C, therefore typical of wall or floor heating systems, with supply voltages lower than 20 V and yields close to the unit,

Con riferimento ora alle figure dalla 4 alla 6, dove a parti ed elementi identici o corrispondenti a quelli delle figure dalla 1 alla 3 sono stati attribuiti i medesimi riferimenti numerici, una seconda forma di realizzazione del pannello 10 comprende, oltre ai componenti già descritti a proposito della prima forma di realizzazione, uno strato di rivestimento termoisolante 22 applicato sulla faccia esterna di una delle due lastre 18 allo scopo di confinare il calore generato nello strato intermedio 14. Vale per il resto tutto quanto è stato detto in precedenza a proposito della prima forma di realizzazione. With reference now to Figures 4 to 6, where the same numerical references have been attributed to parts and elements identical or corresponding to those of Figures 1 to 3, a second embodiment of the panel 10 comprises, in addition to the components already described, a with regard to the first embodiment, a layer of heat-insulating coating 22 applied to the external face of one of the two plates 18 in order to confine the heat generated in the intermediate layer 14. For the rest, all that has been said previously about the first is valid. embodiment.

Come risulta chiaramente dalla descrizione sopra fornita, un sistema di riscaldamento secondo la presente invenzione offre notevoli vantaggi rispetto allo stato dell'arte, fra cui principalmente il fatto di poter essere agevolmente impiegato in una moltitudine di applicazioni diverse, dal riscaldamento di ambienti, al riscaldamento dell'acqua in caldaie o boiler alla cottura di cibi ecc., e il fatto di garantire un'elevata efficienza energetica e dunque bassi costi operativi. As is clear from the description provided above, a heating system according to the present invention offers considerable advantages with respect to the state of the art, among which mainly the fact that it can be easily used in a multitude of different applications, from space heating to heating. of water in boilers or boilers for cooking food etc., and the fact of guaranteeing high energy efficiency and therefore low operating costs.

Naturalmente, fermo restando il principio dell'invenzione, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto e illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni. Naturally, the principle of the invention remaining the same, the embodiments and construction details may be widely varied with respect to what has been described and illustrated purely by way of non-limiting example, without thereby departing from the scope of the invention as defined in the attached claims.

Claims (9)

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di riscaldamento comprendente un gruppo di alimentazione elettrica (12) in corrente alternata o continua con tensione non superiore a 30V e almeno un pannello (10) quale elemento riscaldante, in cui detto almeno un pannello (10) comprende uno strato intermedio (14) a base di grafite, una coppia di elettrodi (16) annegati nello strato intermedio (14) e collegati al gruppo di alimentazione elettrica (10) per alimentare elettricamente lo strato intermedio (14), una coppia di lastre (18) in materiale elettro-isolante che racchiudono lo strato intermedio (14) sulle sue due opposte facce, e una pluralità di elementi di rivestimento laterali (20) in materiale elettro-isolante che si estendono lungo il perimetro dello strato intermedio (14) in modo da racchiudere completamente, insieme con le lastre (18), lo strato intermedio (14). CLAIMS 1. Heating system comprising an electric power supply unit (12) in alternating or direct current with voltage not exceeding 30V and at least one panel (10) as a heating element, in which said at least one panel (10) comprises an intermediate layer ( 14) based on graphite, a pair of electrodes (16) embedded in the intermediate layer (14) and connected to the electrical power supply unit (10) to electrically power the intermediate layer (14), a pair of plates (18) in material electro-insulating material which encloses the intermediate layer (14) on its two opposite faces, and a plurality of lateral covering elements (20) in electro-insulating material which extend along the perimeter of the intermediate layer (14) so as to completely enclose , together with the plates (18), the intermediate layer (14). 2. Sistema di riscaldamento secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato intermedio (14) è costituito da polvere di grafite pura compattata. Heating system according to claim 1, wherein the intermediate layer (14) consists of compacted pure graphite powder. 3. Sistema di riscaldamento secondo la rivendicazione 1, in cui lo strato intermedio (14) è costituito da una miscela di grafite e nanotubi di carbonio . Heating system according to claim 1, wherein the intermediate layer (14) consists of a mixture of graphite and carbon nanotubes. 4. Sistema di riscaldamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui lo strato intermedio (14) ha uno spessore compreso fra 10 e 50 mm, preferibilmente fra 20 e 30 mm, Heating system according to any one of the preceding claims, wherein the intermediate layer (14) has a thickness of between 10 and 50 mm, preferably between 20 and 30 mm, 5. Sistema di riscaldamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui le lastre (16) e/o gli elementi di rivestimento laterali (20) sono fatti di materiale ceramico o di una miscela di vetro ed elementi droganti resistente alle alte temperature. Heating system according to any one of the preceding claims, wherein the plates (16) and / or the side facing elements (20) are made of ceramic material or a mixture of glass and doping elements resistant to high temperatures. 6. Sistema di riscaldamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 4, in cui le lastre (16) e/o gli elementi di rivestimento laterali (20) sono fatti di vetro semplice, di vernici o di smalti termoresistenti. Heating system according to any one of claims 1 to 4, wherein the plates (16) and / or the side cladding elements (20) are made of plain glass, paints or heat-resistant enamels. 7. Sistema di riscaldamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui gli elettrodi (16) sono fatti di rame o alluminio. Heating system according to any one of the preceding claims, wherein the electrodes (16) are made of copper or aluminum. 8. Sistema di riscaldamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni dalla 1 alla 6, in cui gli elettrodi (16) sono fatti di grafite o morganite. Heating system according to any one of claims 1 to 6, wherein the electrodes (16) are made of graphite or morganite. 9. Sistema di riscaldamento secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto almeno un pannello (10) comprende inoltre uno strato di rivestimento termoisolante (22) applicato sulla faccia esterna di una delle due lastre (18),Heating system according to any one of the preceding claims, wherein said at least one panel (10) further comprises a layer of heat-insulating coating (22) applied to the outer face of one of the two plates (18),