ITMI20130157A1 - Impianto termico integrato multisorgente - Google Patents

Impianto termico integrato multisorgente

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ITMI20130157A1
ITMI20130157A1 IT000157A ITMI20130157A ITMI20130157A1 IT MI20130157 A1 ITMI20130157 A1 IT MI20130157A1 IT 000157 A IT000157 A IT 000157A IT MI20130157 A ITMI20130157 A IT MI20130157A IT MI20130157 A1 ITMI20130157 A1 IT MI20130157A1
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IT
Italy
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tank
fluid
heat
heat source
air conditioning
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IT000157A
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Stefano Casiraghi
Umberto Perer
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Riello Spa
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Description

DESCRIZIONE
“IMPIANTO TERMICO INTEGRATO MULTISORGENTEâ€
La presente invenzione à ̈ relativa ad un impianto termico integrato multisorgente. In particolare, la presente invenzione à ̈ relativa ad un impianto termico integrato multisorgente configurato per il riscaldamento di acqua sanitaria e per la climatizzazione dell’ambiente domestico.
Sono noti impianti termici integrati provvisti di una pluralità di sorgenti termiche configurate per riscaldare l’acqua destinata ad alimentare un circuito per il riscaldamento di acqua sanitaria ed un circuito per il riscaldamento dell’ambiente domestico.
Tuttavia, tali impianti termici integrati non sono in grado di provvedere anche al raffreddamento dell’acqua al fine di rinfrescare l’ambiente domestico durante il periodo estivo.
Negli impianti termici integrati multisorgente di tipo noto, infatti, il raffreddamento di un liquido non viene normalmente contemplato. Ad esempio, il documento VR2007A00046 descrive un impianto termico integrato in cui un pannello solare, una pompa di calore ed una caldaia contribuiscono a riscaldare l’acqua contenuta in un serbatoio di accumulo. L’acqua riscaldata del serbatoio viene alimentata all’occorrenza ad un circuito di riscaldamento domestico e viene sfruttata per riscaldare, mediante uno scambiatore di calore, l’acqua sanitaria.
È pertanto uno scopo della presente invenzione quello di realizzare un impianto termico integrato multisorgente che sia in grado di riscaldare l’ambiente domestico e l’acqua sanitaria in modo efficiente e che, al contempo, sia in grado di rinfrescare, all’occorrenza, l’ambiente domestico senza richiedere l’aggiunta di ulteriori componenti.
In particolare, à ̈ uno scopo della presente invenzione quello di sfruttare ogni sorgente termica in modo da ridurre al minimo i consumi e le emissioni inquinanti e garantire una adeguata climatizzazione dell’ambiente domestico sia nel periodo invernale che in quello estivo.
In accordo con tali scopi, la presente invenzione à ̈ relativa ad un impianto termico integrato multisorgente come rivendicato nella rivendicazione 1.
In questo modo, l’impianto secondo la presente invenzione à ̈ in grado di garantire un’adeguata climatizzazione dell’ambiente domestico sia durante il periodo estivo che in quello invernale.
La presenza di un secondo serbatoio in grado di accumulare fluido caldo o freddo a seconda delle esigenze garantisce che possano essere soddisfatte le richieste di riscaldamento dell’acqua sanitaria e, al contempo, di climatizzazione dell’ambiente domestico in modo semplice ed efficiente.
È un ulteriore scopo della presente invenzione quello di fornire un metodo per operare un impianto termico integrato multisorgente. In accordo con tali scopi la presente invenzione à ̈ relativa ad un metodo per operare un impianto termico integrato multisorgente in accordo alla rivendicazione 17.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno chiari dalla descrizione che segue di un suo esempio non limitativo di attuazione, con riferimento alle figure dei disegni annessi, in cui:
– la figura 1 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente secondo la presente invenzione in una prima configurazione operativa;
– la figura 2 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente secondo la presente invenzione in una seconda configurazione operativa;
– la figura 3 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente in accordo ad una seconda forma di realizzazione secondo la presente invenzione;
– la figura 4 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente in accordo ad una terza forma di realizzazione secondo la presente invenzione;
– la figura 5 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente in accordo ad una quarta forma di realizzazione secondo la presente invenzione;
– la figura 6 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente in accordo ad una quinta forma di realizzazione secondo la presente invenzione;
– la figura 7 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente in accordo ad una sesta forma di realizzazione secondo la presente invenzione;
– la figura 8 à ̈ una vista schematica, con parti asportate per chiarezza, dell’impianto termico integrato multisorgente in accordo ad una settima forma di realizzazione secondo la presente invenzione.
In figura 1 à ̈ indicato con il numero di riferimento 1 un impianto termico integrato multisorgente secondo la presente invenzione, il quale à ̈ collegato ad un impianto di acqua sanitaria 2 e ad un impianto di climatizzazione 3 domestico.
L’impianto di acqua sanitaria 2 alimenta le utenze domestiche 4 (schematicamente illustrate nelle figure allegate) con acqua sanitaria proveniente dalla rete idrica 5 (schematicamente illustrata nelle figure allegate). L’acqua sanitaria viene riscaldata, all’occorrenza, dall’impianto 1 secondo la presente invenzione come vedremo in dettaglio più avanti.
L’impianto di climatizzazione 3 comprende un circuito chiuso 6 provvisto di un collettore di mandata 7a, di una pluralità di condotti di mandata 7b che alimentano il fluido proveniente dall’impianto 1 a rispettivi dispositivi di scambio termico (non illustrati), una pluralità di condotti di ritorno 8b in cui scorre il fluido dopo lo scambio termico ed un collettore di ritorno 8a.
Preferibilmente, i condotti di mandata 7b alimentano dispositivi di scambio termico ad alta temperatura (caloriferi, fan coil, scalda-salviette) e dispositivi di scambio termico a bassa temperatura (impianto a pavimento). Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato uno dei tre condotti 7b alimenta i dispositivi di scambio ad alta temperatura e due dei tre condotti di mandata 7b alimentano i dispositivi di scambio termico a bassa temperatura.
Preferibilmente, l’impianto a pavimento alimentato dal condotto di mandata 7b a bassa temperatura à ̈ provvisto di valvola miscelatrice.
L’impianto 1 comprende un primo serbatoio 10 per l’accumulo di un primo fluido, un secondo serbatoio 11 per l’accumulo di un secondo fluido, uno scambiatore di calore 12 configurato per trasferire energia termica dal primo fluido all’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2, un impianto solare 13 associato al primo serbatoio 10, una caldaia 14 associata al primo serbatoio 10, una pompa di calore 15 associata al primo serbatoio 10, un circuito di climatizzazione 16, il quale collega il primo serbatoio 10 ed il secondo serbatoio 11 all’impianto di climatizzazione 3, ed una unità di controllo 17.
Preferibilmente, il primo fluido e il secondo fluido sono acqua.
L’impianto 1 comprende preferibilmente una struttura di contenimento (non visibile nelle figure allegate) la quale contiene tutti i componenti dell’impianto 1 appena elencati.
L’impianto solare 13 e la caldaia 14 sono configurati per riscaldare il primo fluido nel primo serbatoio 10, mentre la pompa di calore 15 à ̈ configurata per selettivamente riscaldare o raffreddare il secondo fluido sotto il controllo dell’unità di controllo 17.
L’impianto 1 à ̈ dotato, inoltre, di un circuito di collegamento 34 comprendente un condotto di mandata 18, il quale à ̈ provvisto di una pompa 18a configurata per inviare il secondo fluido del secondo serbatoio 11 al primo serbatoio 10 e di una valvola 18b, e un condotto di ritorno 19 configurato per inviare il primo fluido dal primo serbatoio 10 al secondo serbatoio 11 e provvisto di una valvola 19b.
La pompa 18a, la valvola 18b e la valvola 19b sono comandate dall’unità di controllo 17.
Il primo serbatoio 10 à ̈ preferibilmente un serbatoio a doppia camera provvisto di una camera interna 20 in cui à ̈ disposto il primo fluido e di una camera esterna 21, la quale circonda la camera interna 20 per definire un’intercapedine 22.
La camera interna 20 alloggia lo scambiatore di calore 12 ed un involucro 23, all’interno del quale à ̈ disposto un bruciatore 24 della caldaia 14.
Lo scambiatore di calore 12 comprende una serpentina 25, all’interno della quale scorre l’acqua sanitaria destinata all’impianto sanitario 2. Lo scambiatore di calore 12 à ̈ immerso nel primo fluido e presenta una porzione della serpentina 25 alloggiata all’interno dell’involucro 23 (indicata con una linea tratteggiata nelle figure allegate).
Una variante non illustrata prevede che lo scambiatore 12 sia disposto esternamente alla camera interna 20.
Preferibilmente, la caldaia 14 Ã ̈ una caldaia a combustibile fossile, ad esempio gas.
Quando à ̈ attivo, il bruciatore 24 riscalda il primo fluido e contribuisce a riscaldare anche l’acqua sanitaria che circola nello scambiatore di calore 12.
L’attivazione della caldaia 14 à ̈ controllata dall’unità di controllo 17, come vedremo in dettaglio più avanti.
L’impianto solare 13 comprende almeno un pannello solare 27 ed un circuito chiuso 28, il quale collega il pannello solare 27 al primo serbatoio 10.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, il circuito chiuso 28 à ̈ collegato alla camera esterna 21. Una variante non illustrata prevede che il circuito chiuso 28 sia collegato alla camera interna 20.
In particolare, il circuito chiuso 28 comprende un condotto di mandata 29 provvisto di una pompa 30 atta a prelevare il fluido presente nella camera esterna 21 ed inviarlo al pannello solare 27, ed un condotto di ritorno 31, il quale alimenta il fluido riscaldato dal pannello solare 27 alla camera esterna 21.
La pompa 30 à ̈ preferibilmente comandata dall’unità di controllo 17.
Il fluido che circola nella camera esterna 21 contribuisce al riscaldamento del primo fluido nella camera interna 20.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, l’impianto solare 13 à ̈ accoppiato al primo serbatoio 10 in modo da riscaldare il primo fluido alloggiato in una porzione di fondo 35 del primo serbatoio 10. La caldaia 14 à ̈, invece, accoppiata al primo serbatoio in modo tale da riscaldare il primo fluido disposto in una porzione di sommità 36 del primo serbatoio 10. In questo modo la caldaia 14 agisce sul primo fluido già in parte riscaldato dall’impianto solare 13.
Preferibilmente, il condotto di mandata 18 affaccia su una porzione intermedia 37 del primo serbatoio 10 disposta tra la porzione di fondo 35 e la porzione di sommità 36.
In questo modo, il secondo fluido viene immesso in modo da contribuire all’incremento di temperatura già effettuato dall’impianto solare 13 e la caldaia 14 agisce sul primo fluido già in parte riscaldato dall’impianto solare 13 e, indirettamente, dalla pompa di calore 15.
La porzione di fondo 35 definisce la “zona fredda†del primo serbatoio 10, mentre la porzione di sommità 36 definisce la “zona calda†del primo serbatoio 10.
Tra la porzione di fondo 35 e il punto di prelievo del condotto di ritorno 19 à ̈ disposto un primo sensore di temperatura 39 configurato per rilevare la temperatura del primo fluido nella camera interna 20 dopo il riscaldamento effettuato dall’impianto solare 17. Tra il punto di prelievo del condotto di ritorno 19 e il punto di immissione del condotto di mandata 18 à ̈ disposto un secondo sensore di temperatura 40. Nella porzione di sommità 36, sostanzialmente a valle dell’involucro 24 à ̈ disposto un terzo sensore di temperatura 41, configurato per rilevare la temperatura del primo fluido nella camera interna 20 dopo l’eventuale riscaldamento effettuato dalla caldaia 14.
Il sensore di temperatura 39, il sensore di temperatura 40 ed il sensore di temperatura 41 inviano i dati acquisiti all’unità di controllo 17. L’unità di controllo 17 elabora i dati di temperatura acquisiti e selettivamente attiva l’impianto solare 13 mediante l’attivazione della pompa 30, la caldaia 14 mediante l’attivazione del bruciatore 23 e la pompa di calore 15 nella modalità riscaldamento per garantire che il primo fluido venga riscaldato in modo tale da soddisfare le richieste dell’utente.
Il secondo serbatoio 11 à ̈ a camera singola ed à ̈ accoppiato alla pompa di calore 15 in modo tale che la pompa di calore 15 possa riscaldare o raffreddare il secondo fluido.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato la pompa di calore 15 à ̈ collegata al secondo serbatoio 11 mediante un condotto caldo 45, un condotto freddo 46 ed uno scambiatore di calore 47, disposto tra il condotto caldo 45 e il condotto freddo 46. Il condotto caldo 45 à ̈ collegato ad una porzione di sommità 48 del secondo serbatoio 11, mentre il condotto freddo 46 à ̈ collegato ad una porzione di fondo 49 del secondo serbatoio 11. Lo scambiatore di calore 47 à ̈ preferibilmente alloggiato all’interno del secondo serbatoio 11 ed à ̈ immerso nel secondo fluido. La porzione di fondo 49 definisce la “zona fredda†del secondo serbatoio 11, mentre la porzione di sommità 48 definisce la “zona calda†del secondo serbatoio 11.
Lo scambiatore di calore 47, il condotto caldo 45, il condotto freddo 46 e la pompa di calore 15 definiscono un circuito all’interno del quale circola un fluido vettore, il quale cede o acquista energia termica all’interno del secondo serbatoio 11 a seconda della modalità di funzionamento della pompa di calore 15.
La pompa di calore 15 può, infatti, operare in due modalità sotto il controllo dell’unità di controllo 17: una modalità riscaldamento (illustrata in figura 1) e una modalità raffreddamento (illustrata in figura 2).
Se la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento, nel condotto caldo 45 il fluido vettore fluisce dalla pompa di calore 15 al secondo serbatoio 11 (vedi frecce indicanti il flusso di fluido), cede energia termica al secondo fluido e fluisce nel condotto freddo 46 dal secondo serbatoio 11 alla pompa di calore 15.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento (figura 2), nel condotto freddo 46 il fluido vettore fluisce dalla pompa di calore 15 al secondo serbatoio 11 (vedi frecce indicanti il flusso di fluido), acquista energia termica dal secondo fluido e fluisce nel condotto caldo 45 dal secondo serbatoio 11 alla pompa di calore 15.
Una variante non illustrata della presente invenzione prevede che la pompa di calore 15 sia alimentata da uno o più pannelli fotovoltaici.
Nell’esempio non limitativo qui descritto ed illustrato, lo scambiatore di calore 47 à ̈ integrato nell’impianto 1, ed in particolare nel serbatoio 11.
Una variante (illustrata nelle figure 3-7) prevede che lo scambiatore/evaporatore/condensatore con circolatore sia integrato nella pompa di calore 15.
Il circuito di climatizzazione 16 collega il primo serbatoio 10 ed il secondo serbatoio 11 all’impianto di climatizzazione 3.
In particolare il circuito di climatizzazione comprende una linea di mandata 50 ed una linea di ritorno 51.
La linea di mandata 50 comprende un condotto principale 52 provvisto di un primo ramo 53, il quale collega il condotto principale 52 al primo serbatoio 10, e di un secondo ramo 54, il quale collega il condotto principale 53 al secondo serbatoio 11.
Il condotto principale 52 à ̈ collegato al primo ramo 53 e al secondo ramo 54 mediante una valvola di regolazione 55, preferibilmente a tre vie, la quale à ̈ comandata dall’unità di controllo 17 per selettivamente alimentare il primo fluido e/o il secondo fluido all’impianto di climatizzazione 3.
In dettaglio, il primo ramo 53 à ̈ collegato al primo serbatoio 10 in modo da prelevare il primo fluido dalla porzione di sommità 36 a valle dell’involucro 24.
Il secondo ramo 54 Ã ̈ collegato al secondo serbatoio 11 in modo da prelevare il secondo fluido dalla porzione di fondo 49.
Una variante non illustrata prevede che il secondo ramo 54 sia provvisto di un ulteriore ramo dotato di mezzi di regolazione e collegato al secondo serbatoio 11 in modo da prelevare il secondo fluido dalla porzione di sommità 48; in questo modo la pompa di calore 15 può contribuire direttamente al riscaldamento del fluido da alimentare all’impianto di climatizzazione 3 senza necessariamente dover fluire attraverso il primo serbatoio 10.
La linea di ritorno 51 collega l’impianto di climatizzazione 3 con il primo serbatoio 10 e con il secondo serbatoio 11 e comprende un condotto principale 58 provvisto di un primo ramo 59, il quale collega il condotto principale 58 al primo serbatoio 10, e di un secondo ramo 60, il quale collega il condotto principale 53 al secondo serbatoio 11.
Il condotto principale 58 à ̈ collegato al primo ramo 59 e al secondo ramo 60 mediante una valvola di regolazione 61, preferibilmente a tre vie, la quale à ̈ comandata dall’unità di controllo 17 per selettivamente alimentare il fluido proveniente dal circuito di alimentazione al primo serbatoio 10 o al secondo serbatoio 11.
Preferibilmente, il primo ramo 59 sfocia nella porzione di fondo 35 del primo serbatoio 10, mentre il secondo ramo 60 sfocia nella porzione di sommità 48 del secondo serbatoio 11.
L’unità di controllo 17 à ̈ configurata per regolare i componenti dell’impianto 1 in modo da riscaldare adeguatamente l’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2 e raffreddare o riscaldare adeguatamente il fluido da alimentare all’impianto di climatizzazione 3 riducendo al minimo i consumi energetici e le emissioni inquinanti.
In particolare, durante il periodo invernale (configurazione di figura 1) e durante il periodo estivo (configurazione di figura 2) l’unità di controllo 17 regola l’apporto di calore al primo serbatoio 10 in modo da riscaldare adeguatamente l’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2. Pertanto, l’unità di controllo 17 à ̈ configurata per attivare l’impianto solare 13 e per eventualmente attivare la caldaia 14 qualora la temperatura rilevata dal terzo sensore di temperatura 41 sia inferiore alla temperatura richiesta dall’impianto sanitario 2.
Eventualmente, l’unità di controllo 17 attiva la pompa di calore 15 in modalità riscaldamento ed attiva la pompa 18a per inviare al primo serbatoio 10 il secondo fluido riscaldato dalla pompa di calore 15 e contribuire al riscaldamento del primo fluido nel primo serbatoio 10.
Durante il periodo invernale, l’unità di controllo 17 regola l’apporto di calore sia al primo serbatoio 10 che al secondo serbatoio 11 in modo da alimentare all’impianto di climatizzazione 3 un fluido alla temperatura desiderata.
In particolare, l’unità di controllo 17 attiva in sequenza l’impianto solare 13 (attivando la pompa 30) se la differenza tra la temperatura rilevata nel pannello solare 27 e la temperatura rilevata dal primo sensore 39 à ̈ maggiore di un primo valore di soglia.
Qualora la temperatura del secondo sensore 40 sia inferiore ad un secondo valore di soglia, l’unità di controllo 17 attiva la pompa di calore 15 in modalità riscaldamento.
In quest’ultimo caso, l’unità di controllo 17 attiva anche le pompe 18a per alimentare il secondo fluido caldo al primo serbatoio 10 ed incrementare la temperatura del primo fluido. Inoltre, l’unità di controllo 17 regola la valvola 55 in modo tale che il fluido proveniente dal primo serbatoio 10 raggiunga l’impianto di climatizzazione 3 tramite il primo ramo 53 ed il condotto principale 52 e regola anche la valvola 61 in modo tale che il fluido di ritorno dall’impianto di climatizzazione 3 venga riversato nel primo serbatoio 10 attraverso il condotto principale 58 e il primo ramo 59.
Nel caso in cui l’azione di riscaldamento della pompa di calore 15 e dell’impianto solare 13 non siano sufficienti, l’unità di controllo 17 attiva la caldaia 14. In particolare, la caldaia 14 viene attivata quando la temperatura del terzo sensore 41 à ̈ inferiore ad un terzo valore di soglia.
Infine, l’unità di controllo 17 à ̈ configurata per impedire l’attivazione della pompa di calore 15 quando la temperatura esterna à ̈ inferiore ad un valore predefinito, generalmente detto “break even point†.
Durante il periodo estivo (configurazione di figura 2), invece, l’unità di controllo 17 regola il raffreddamento del secondo fluido all’interno del secondo serbatoio 11. In particolare, l’unità di controllo 17 attiva la pompa di calore 15 in modalità raffreddamento, apre la valvola 55 in modo che il ramo 54 sia in comunicazione con il condotto principale 52 e regola la valvola 61 in modo tale che il secondo ramo 61 sia in comunicazione con il solo condotto 58 e il fluido di ritorno dall’impianto di climatizzazione 3 scarichi nel secondo serbatoio 11.
In figura 3 Ã ̈ illustrato schematicamente un impianto termico integrato multisorgente 100 in accordo ad una seconda forma di realizzazione della presente invenzione.
Nel seguito verranno utilizzati gli stessi numeri di riferimento utilizzati nelle figure 1 e 2 per indicare parti simili.
L’impianto 100 à ̈ collegato ad un impianto di acqua sanitaria 2 e ad un impianto di climatizzazione 3 e differisce dall’impianto 1 sostanzialmente per il fatto che il secondo serbatoio 11 à ̈ sostituito da un serbatoio caldo 101 e da un serbatoio freddo 102.
Il serbatoio caldo 101, il serbatoio freddo 102 ed il serbatoio 10 sono collegati all’impianto di climatizzazione 3 attraverso un circuito di climatizzazione 116.
In particolare, il serbatoio caldo 101 à ̈ collegato alla pompa di calore 15 mediante un primo condotto caldo 103 e all’impianto di climatizzazione 3 mediante un secondo condotto caldo 104, mentre il serbatoio freddo 102 à ̈ collegato alla pompa di calore 15 mediante un primo condotto freddo 106 e all’impianto di climatizzazione 3 mediante un secondo condotto freddo 107.
Il secondo condotto freddo 107 à ̈ provvisto di un ramo 108, il quale collega il condotto freddo 107 con il primo serbatoio. In corrispondenza di tale diramazione, il condotto freddo 107 à ̈ provvisto di una valvola di controllo freddo 109, preferibilmente del tipo a tre vie, la quale regola, sulla base di un segnale impartito dal dispositivo di controllo 17, il flusso di fluido tra il l’impianto di climatizzazione 3, il serbatoio freddo 102 e il primo serbatoio 10.
Il secondo condotto caldo 104 à ̈ provvisto di un ramo 111, il quale collega il condotto caldo 104 con il primo serbatoio 10. In corrispondenza di tale diramazione, il condotto caldo 104 à ̈ provvisto di una valvola di controllo caldo 112, preferibilmente del tipo a tre vie, la quale regola, sulla base di un segnale impartito dal dispositivo di controllo 17, il flusso di fluido tra l’impianto di climatizzazione 3, il serbatoio caldo 101 e il primo serbatoio 10.
Il primo serbatoio 10 à ̈ associato all’impianto solare 13, alla caldaia 14 e alla pompa di calore 15. Tali sorgenti termiche sono configurate per riscaldare il fluido contenuto all’interno del primo serbatoio 10. L’impianto 100 comprende inoltre uno scambiatore di calore (non illustrato per semplicità nella figura 3) configurato per trasferire energia termica dal fluido del primo serbatoio 10 all’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2.
È inoltre presente un circuito di collegamento 120, il quale comprende un condotto di mandata 121 che collega il serbatoio caldo 101 al primo serbatoio 10 e di un condotto di ritorno 122, il quale collega il primo serbatoio 10 al serbatoio freddo 102.
Il condotto di mandata 121 comprende una pompa di mandata 123, selettivamente attivabile sulla base di un comando impartito dall’unità di controllo 17.
Grazie alla presenza del circuito di collegamento 120, il fluido caldo accumulato all’interno del serbatoio caldo 101 può essere inviato al primo serbatoio 10 per contribuire all’incremento di temperatura del fluido nel primo serbatoio 10 e, quindi, per contribuire al riscaldamento dell’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2.
La pompa di calore 15, come già descritto in precedenza può operare in due modalità sotto il controllo dell’unità di controllo 17: una modalità riscaldamento e una modalità raffreddamento.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento (configurazione illustrata nella figura 3), il fluido freddo proveniente dalla pompa di calore 15 fluisce dalla pompa di calore 15 al secondo serbatoio 11 (vedi frecce indicanti il flusso di fluido) attraverso il primo condotto freddo 106 e viene poi alimentato all’impianto di climatizzazione 3 attraverso il secondo condotto freddo 107. La pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento quando à ̈ richiesto un rinfrescamento dell’ambiente domestico, tendenzialmente durante l’estate. In tal caso, la valvola 109 sarà configurata in modo da impedire il collegamento tra il primo serbatoio 10 e l’impianto di climatizzazione 3 e alimentare il solo fluido proveniente dal serbatoio freddo 102 all’impianto di climatizzazione 3.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento (opzione non illustrata e attuabile sia nel periodo estivo che in quello invernale), il fluido caldo proveniente dalla pompa di calore 15 fluisce dalla pompa di calore 15 al serbatoio caldo 101 attraverso il primo condotto caldo 103 e viene selettivamente alimentato all’impianto di climatizzazione 3 attraverso il secondo condotto caldo 104 e/o al primo serbatoio 10 attraverso il condotto di mandata 111.
In dettaglio, durante l’inverno se la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento, il fluido accumulato nel serbatoio caldo 101 può essere alimentato all’impianto di climatizzazione 3 attraverso il secondo condotto caldo 104 e/o al primo serbatoio 10 per contribuire al riscaldamento anche dell’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2. Durante l’estate, il fluido accumulato nel serbatoio caldo 101 viene inviato al primo serbatoio 10 per contribuire al riscaldamento anche dell’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2, mentre il fluido freddo accumulato nel serbatoio freddo 102 viene inviato all’impianto di climatizzazione 3.
La presenza di un serbatoio caldo 101 e di un serbatoio freddo 102 consente di semplificare l’architettura del circuito idraulico di distribuzione.
L’impianto 100 comprende preferibilmente una struttura di contenimento (non visibile nelle figure allegate) la quale contiene tutti i componenti dell’impianto 100 appena descritti.
In figura 4 Ã ̈ illustrato schematicamente un impianto termico integrato multisorgente 200 in accordo ad una terza forma di realizzazione della presente invenzione.
Nel seguito verranno utilizzati gli stessi numeri di riferimento utilizzati nelle figure 1 e 2 per indicare parti simili.
L’impianto 200 à ̈ collegato ad un impianto di acqua sanitaria 2 e ad un impianto di climatizzazione domestico 3 ed à ̈ caratterizzato da una particolare e vantaggiosa disposizione relativa delle sorgenti termiche 13, 14 e 15, del primo serbatoio 10 e del secondo serbatoio 11.
Il primo serbatoio 10 à ̈ associato all’impianto solare 13, alla caldaia 14 e alla pompa di calore 15. Tali sorgenti termiche sono configurate per riscaldare il fluido contenuto all’interno del primo serbatoio 10. L’impianto 200 comprende inoltre uno scambiatore di calore (non illustrato per semplicità nella figura 4) configurato per trasferire energia termica dal fluido del primo serbatoio 10 all’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2.
La pompa di calore 15, il primo serbatoio 10 ed il secondo serbatoio 11 sono collegati all’impianto di climatizzazione 3 attraverso un circuito di climatizzazione 216.
In particolare, la pompa di calore 15 à ̈ collegata all’impianto di climatizzazione 3 mediante un condotto di mandata 220 ed un condotto di ritorno 221.
Il condotto di mandata 220 à ̈ in collegamento con il primo serbatoio 10 e con il secondo serbatoio 11 ed à ̈ provvisto di una valvola di regolazione 223, la quale regola, sulla base di un segnale impartito dall’unità di controllo 17, il flusso di fluido tra l’impianto di climatizzazione 3, il primo serbatoio 10 e la pompa di calore 15. Durante il periodo estivo (modalità raffrescamento) le valvole 223 e 224 sono regolate in modo da escludere l’alimentazione del serbatoio caldo 10 e alimentare esclusivamente l’impianto di climatizzazione 3.
Il secondo serbatoio 11 à ̈ disposto sostanzialmente in parallelo al primo serbatoio 10 e all’impianto di climatizzazione 3 e comunica con il condotto di mandata 220 e con il condotto di ritorno 221. In particolare, il secondo serbatoio 11 à ̈ collegato al condotto di mandata 220 e al condotto di ritorno 221 rispettivamente mediante un condotto 226 e un condotto 227.
Il secondo serbatoio 11 à ̈, quindi, disposto in modo da operare come un by-pass dell’impianto di climatizzazione 3 qualora l’impianto di climatizzazione 3 abbia ricevuto la quantità di fluido caldo/freddo richiesta.
Analogamente a quanto descritto per l’impianto 1, la pompa di calore 15 può operare in due modalità sotto il controllo dell’unità di controllo 17: una modalità riscaldamento e una modalità raffreddamento.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento (configurazione illustrata nella figura 4), il fluido caldo proveniente dalla pompa di calore 15 fluisce dalla pompa di calore 15 al primo serbatoio 10 e può essere selettivamente alimentato all’impianto di climatizzazione 3 attraverso il condotto di mandata 220 o al secondo serbatoio 11 qualora la richiesta dell’impianto di climatizzazione 3 sia soddisfatta (funzione di by-pass).
Pertanto, nella modalità riscaldamento, la pompa di calore 15 può direttamente alimentare con fluido caldo l’impianto di climatizzazione 3 e riscaldare il fluido all’interno del primo serbatoio 10 (configurazione invernale illustrata in figura 4) oppure può riscaldare il solo fluido all’interno del primo serbatoio 10 per contribuire al riscaldamento dell’acqua sanitaria durante il periodo estivo.
Preferibilmente, la pompa di calore 15 viene attivata in modalità riscaldamento quando il fluido proveniente dal primo serbatoio 10 non à ̈ sufficientemente caldo da soddisfare le esigenze di climatizzazione e/o di riscaldamento dell’acqua sanitaria, analogamente a quanto descritto per la prima forma di realizzazione.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento il fluido freddo proveniente dalla pompa di calore 15 fluisce dalla pompa di calore 15 all’impianto di climatizzazione 3 o al secondo serbatoio 11 qualora l’impianto di climatizzazione 3 non richieda altro fluido freddo. La pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento quando à ̈ richiesto un rinfrescamento dell’ambiente domestico, tendenzialmente durante l’estate.
In tal caso, la valvola di regolazione 224 à ̈ configurata in modo da impedire il collegamento tra il primo serbatoio 10 e l’impianto di climatizzazione 3 e alimentare all’impianto di climatizzazione 3 il solo fluido proveniente dalla pompa di calore 15.
Vantaggiosamente, la pompa di calore 15 alimenta direttamente l’impianto di climatizzazione 3 sia in modalità riscaldamento che in modalità raffreddamento. Ciò incrementa l’efficienza dell’impianto 200 in quanto vengono ridotte le perdite dovute all’accumulo nel secondo serbatoio 11. Il secondo serbatoio 11, infatti, viene utilizzato solo quando à ̈ necessario un accumulo di fluido in eccesso caldo o freddo.
Una variante non illustrata dell’impianto 200 prevede che l’impianto sanitario 2 sia collegato in serie alla caldaia 14 e non direttamente al primo serbatoio 10. In tal caso, la caldaia 14 riceve dal primo serbatoio 10 il fluido riscaldato dall’impianto solare 13 ed eventualmente dalla pompa di calore 15. In questo modo, la caldaia 14 viene attivata esclusivamente quando il fluido proveniente dal primo serbatoio 10 non à ̈ sufficientemente caldo da soddisfare le esigenze dell’impianto sanitario 2.
L’impianto 200 comprende preferibilmente una struttura di contenimento (non visibile nelle figure allegate) la quale contiene tutti i componenti dell’impianto 200 appena descritti.
In figura 5 à ̈ illustrato schematicamente un impianto termico integrato multisorgente 300 in accordo ad una quarta forma di realizzazione della presente invenzione. Tale forma di realizzazione à ̈ particolarmente indicata nei casi in cui la pompa di calore 15 sia di tipo “split†, in cui il gruppo scambiatore-evaporatore à ̈ separato dall’unità esterna.
Nel seguito verranno utilizzati gli stessi numeri di riferimento utilizzati nelle figure 1 e 2 per indicare parti simili.
L’impianto 300 à ̈ collegato ad un impianto di acqua sanitaria 2 e ad un impianto di climatizzazione domestico 3 ed à ̈ caratterizzato da una particolare e vantaggiosa disposizione relativa delle sorgenti termiche 13, 14 e 15, del primo serbatoio 10 e del secondo serbatoio 11.
Il primo serbatoio 10 à ̈ associato all’impianto solare 13, alla caldaia 14 e alla pompa di calore 15. Tali sorgenti termiche sono configurate per riscaldare il fluido contenuto all’interno del primo serbatoio 10. L’impianto 300 comprende inoltre uno scambiatore di calore (non illustrato per semplicità nella figura 5) configurato per trasferire energia termica dal fluido del primo serbatoio 10 all’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2.
Il secondo serbatoio 11 riceve il fluido proveniente dalla pompa di calore 15 e/o dal primo serbatoio 10 ed à ̈ collegato all’impianto di climatizzazione 3 mediante un circuito di climatizzazione 316 per alimentare fluido caldo/freddo a seconda delle esigenze di climatizzazione.
In particolare, la pompa di calore 15 à ̈ collegata al secondo serbatoio 11 mediante un condotto di mandata 302, il quale à ̈ provvisto di una pompa di mandata 303, e mediante un condotto di ritorno 304.
Il condotto di mandata 302 Ã ̈ provvisto di un ramo 305, il quale alimenta il fluido che fluisce nel condotto di mandata 302 al primo serbatoio 10, e di un ramo 306 il quale alimenta il fluido del primo serbatoio 10 al condotto di mandata 302.
Il condotto di mandata 302 à ̈ provvisto di una valvola di regolazione 305, la quale regola, sulla base di un segnale impartito dall’unità di controllo 17, il flusso di fluido tra la pompa di calore 15, il primo serbatoio 10 e il secondo serbatoio 11.
Il secondo serbatoio 11 può quindi essere disposto in serie al primo serbatoio 10. In questo modo, il fluido proveniente dal primo serbatoio 10 deve inevitabilmente attraversare il secondo serbatoio 11 per raggiungere l’impianto di climatizzazione 3.
Analogamente a quanto descritto per l’impianto 1, la pompa di calore 15 può operare in due modalità sotto il controllo dell’unità di controllo 17: una modalità riscaldamento e una modalità raffreddamento.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento, il fluido proveniente dalla pompa di calore 15 fluisce al secondo serbatoio 11 (vedi frecce indicanti il flusso di fluido) e successivamente all’impianto di climatizzazione 3. Mentre la pompa di calore opera in modalità raffreddamento, l’impianto solare 13 e la caldaia 14 possono riscaldare il fluido del primo serbatoio 10 e soddisfare le esigenze di riscaldamento dell’impianto sanitario 2.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento il fluido proveniente dalla pompa di calore 15 può fluire al secondo serbatoio 11 (per partecipare al riscaldamento del fluido per l’impianto di climatizzazione 3) e/o al primo serbatoio 10 (per partecipare al riscaldamento del fluido per l’impianto sanitario 2) a seconda della posizione della valvola di regolazione 305.
Generalmente la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento durante il periodo invernale. Tuttavia la configurazione dell’impianto 300 consente alla pompa di calore 15 di operare temporaneamente in modalità riscaldamento anche durante l’estate per partecipare al riscaldamento del fluido per l’impianto sanitario 2. Talvolta tale situazione si rivela particolarmente efficiente in termini di consumi energetici in quanto consente di evitare l’accensione della caldaia 14 quando l’azione di riscaldamento determinata dall’impianto solare 13 à ̈ di poco inferiore al livello richiesto.
L’impianto 300 comprende preferibilmente una struttura di contenimento (non visibile nelle figure allegate) la quale contiene tutti i componenti dell’impianto 300 appena descritti.
In figura 6 Ã ̈ illustrato schematicamente un impianto termico integrato multisorgente 400 in accordo ad una quinta forma di realizzazione della presente invenzione.
Nel seguito verranno utilizzati gli stessi numeri di riferimento utilizzati nelle figure 1 e 2 per indicare parti simili.
L’impianto 400 à ̈ collegato ad un impianto di acqua sanitaria 2 e ad un impianto di climatizzazione domestico 3 ed à ̈ caratterizzato da una particolare e vantaggiosa disposizione relativa delle sorgenti termiche 13, 14 e 15, del primo serbatoio 10 e del secondo serbatoio 11.
Nella forma di realizzazione illustrata in figura 6, l’impianto di climatizzazione 3 à ̈ rappresentato schematicamente ed à ̈ suddiviso in una porzione ad alta temperatura 401 e in una porzione a bassa temperatura 402. La porzione ad alta temperatura 401 comprende un circuito diretto che alimenta dispositivi di scambio termico ad alta temperatura.
La porzione a bassa temperatura 402 comprende un circuito miscelato che alimenta dispositivi a bassa temperatura.
Preferibilmente, la porzione a bassa temperatura 402 à ̈ destinata anche al raffrescamento ed à ̈ coibentata per limitare la formazione di condensa durante il funzionamento estivo.
Il primo serbatoio 10 à ̈ associato all’impianto solare 13, alla caldaia 14 e alla pompa di calore 15. Tali sorgenti termiche sono configurate per riscaldare il primo fluido contenuto all’interno del primo serbatoio 10.
Analogamente a quanto descritto in precedenza, l’impianto solare 13 à ̈ accoppiato al primo serbatoio 10 in modo da riscaldare il primo fluido alloggiato in una porzione di fondo 35 del primo serbatoio 10. La caldaia 14 à ̈, invece, accoppiata al primo serbatoio in modo tale da riscaldare il primo fluido disposto in una porzione di sommità 36 del primo serbatoio 10. In questo modo la caldaia 14 agisce sul primo fluido già in parte riscaldato dall’impianto solare 13. La pompa di calore 15 à ̈ accoppiata al primo serbatoio 10 in modo da riscaldare il primo fluido alloggiato in una porzione intermedia 37 del primo serbatoio 10 disposta tra la porzione di fondo 35 e la porzione di sommità 36.
L’impianto 400 comprende un gruppo di scambio termico 405 configurato per trasferire energia termica dal primo fluido del primo serbatoio 10 all’acqua sanitaria dell’impianto sanitario 2. In particolare, il gruppo di scambio termico 405 comprende uno scambiatore di calore ed una pompa (non illustrati nelle figure allegate) configurata per alimentare il primo fluido allo scambiatore di calore. La pompa à ̈, preferibilmente, di tipo modulante per garantire la temperatura desiderata. Una variante prevede la presenza di una valvola miscelatrice.
Preferibilmente, lo scambiatore di calore à ̈ del tipo a piastre.
L’impianto 400 à ̈ provvisto, inoltre, di un circuito di climatizzazione 416, il quale collega il primo serbatoio 10 ed il secondo serbatoio 11 all’impianto di climatizzazione 3.
In particolare, il circuito di climatizzazione 416 collega il primo serbatoio 10 alla porzione ad alta temperatura 401 e alla porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3 ed il secondo serbatoio 11 alla sola porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3.
In dettaglio, il circuito di climatizzazione 416 comprende una linea di mandata ad alta temperatura 417, la quale collega il serbatoio 10 e la caldaia 14 alla porzione ad alta temperatura 401 dell’impianto di climatizzazione 3, ed una linea di ritorno ad alta temperatura 418, la quale collega la porzione ad alta temperatura 401 dell’impianto di climatizzazione 3 al serbatoio 10 e alla caldaia 14.
La linea di mandata ad alta temperatura 417 comprende una pompa 419 configurata per aspirare il fluido da inviare alla porzione ad alta temperatura 401, mentre la linea di ritorno ad alta temperatura 418 comprende una valvola 420 configurata per regolare la portata di fluido di ritorno dalla porzione ad alta temperatura 401.
La pompa 419 e la valvola 420 come vedremo in dettaglio più avanti sono comandate dall’unità di controllo 17.
Il circuito di climatizzazione 416 comprende, inoltre, una linea di mandata a bassa temperatura 422, la quale collega il serbatoio 10 e la pompa di calore 15 alla porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3, ed una linea di ritorno a bassa temperatura 423, la quale collega la porzione a bassa temperatura 401 dell’impianto di climatizzazione 3 al serbatoio 10 e alla pompa di calore 15.
In particolare, la linea di mandata a bassa temperatura 422 comprende un primo ramo di mandata 425 alimentato con il fluido proveniente dal primo serbatoio 10 ed un secondo ramo di mandata 426 alimentato con il fluido proveniente dalla pompa di calore 15. Il primo ramo di mandata 425 ed il secondo ramo di mandata 426 confluiscono in un condotto principale di mandata 427, il quale alimenta la porzione a bassa temperatura 401.
Il primo ramo di mandata 425 à ̈ provvisto di una valvola di mandata 428, la quale à ̈ regolata dall’unità di controllo 17. Il secondo ramo di mandata 426 à ̈ in collegamento con il secondo serbatoio 11. In particolare, il secondo ramo di mandata 426 à ̈ collegato al secondo serbatoio 11 mediante un condotto di collegamento 429 provvisto di una valvola di collegamento 430 controllata dall’unità di controllo 17.
Analogamente, la linea di ritorno a bassa temperatura 423 comprende un primo ramo di ritorno 432, il quale alimenta il primo serbatoio 10, ed un secondo ramo di ritorno 433, il quale alimenta la pompa di calore 15. Il primo ramo di ritorno 432 ed il secondo ramo di ritorno 433 sono alimentati da un condotto di ritorno principale 434, il quale preleva il fluido dalla porzione a bassa temperatura 401.
Il primo ramo di ritorno 432 à ̈ provvisto di una valvola di ritorno 436, la quale à ̈ regolata dall’unità di controllo 17.
Il secondo rampo di ritorno 433 collega la porzione a bassa temperatura 402 alla pompa di calore 15 ed à ̈ collegato al secondo serbatoio 11 mediante un condotto di collegamento 437.
Il circuito di climatizzazione 416 comprende, inoltre, un circuito di alimentazione diretta 440, il quale comprende una linea di mandata 441, la quale collega direttamente la caldaia 14 alla porzione a bassa temperatura 402, ed una linea di ritorno 442, la quale collega la porzione a bassa temperatura 402 alla caldaia 14. La linea di mandata 441 comprende una valvola di mandata 443, la quale, sotto il controllo dell’unità di controllo regola la portata di fluido caldo proveniente dalla caldaia 14 e da alimentare alla porzione a bassa temperatura 402. La linea di ritorno 442 comprende una valvola di ritorno 444, la quale, sotto il controllo dell’unità di controllo 17, regola la portata di fluido freddo proveniente dalla porzione a bassa temperatura 402 e diretto alla caldaia 14.
L’impianto solare 13 à ̈ sostanzialmente identico all’impianto solare illustrato nelle figure 1 e 2 e comprende un pannello solare 27 (figure 1 e 2) configurato per riscaldare il fluido in esso circolante.
Nella forma di realizzazione dell’impianto 400 qui descritta, l’impianto solare 13 alimenta il fluido riscaldato ad una serpentina 445 immersa nel primo serbatoio 10.
Il fluido riscaldato dal pannello solare 27 viene alimentato alla serpentina 445 solamente quando la differenza di temperatura tra la temperatura del fondo del serbatoio 10 (rilavata dalla sonda 39 illustrata nelle figure 1 e 2) e la temperatura rilevata da una sonda nel pannello solare 27 (non visibile nelle figure allegate) Ã ̈ maggiore di un valore di soglia prestabilito.
Nel caso in cui la differenza sia maggiore di tale soglia la pompa 30 (figure 1 e 2) si attiva e il fluido riscaldato viene alimentato alla serpentina 445.
Analogamente a quanto descritto per l’impianto 1, la pompa di calore 15 può operare in due modalità sotto il controllo dell’unità di controllo 17: una modalità riscaldamento e una modalità raffreddamento.
Se la pompa di calore 15 opera in modalità riscaldamento sono possibili due modalità operative dell’impianto 400, selezionabili tramite l’unità di controllo 17.
La prima modalità operativa prevede che la pompa di calore 15 alimenti la porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3 attraverso il secondo ramo di mandata 426 e riceva dalla porzione a bassa temperatura 402 il fluido freddo attraverso il secondo condotto di ritorno 433. Qualora la portata di fluido alimentata alla porzione a bassa temperatura 402 superi la portata richiesta dall’impianto di climatizzazione 3, il fluido caldo proveniente dalla pompa di calore viene accumulato nel primo serbatoio 10 per contribuire al riscaldamento del primo fluido. Ovviamente tale soluzione si ottiene se la valvola di collegamento 430 à ̈ chiusa e la valvola di mandata 428 à ̈ aperta.
La seconda modalità operativa prevede l’apertura della valvola di collegamento 430 e la chiusura della valvola di mandata 428.
In questo modo il fluido caldo in eccesso prodotto dalla pompa di calore 15 viene accumulato nel secondo serbatoio 11.
Quando la pompa di calore 15 opera in modalità raffreddamento, la porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3 riceve attraverso il secondo ramo di mandata 426 il fluido freddo proveniente dalla pompa di calore 15. Il fluido riscaldato nella porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3 viene poi inviato attraverso il secondo condotto di ritorno 433 alla pompa di calore 15. Qualora la portata di fluido freddo alimentata alla porzione a bassa temperatura 402 superi la portata richiesta dall’impianto di climatizzazione 3, il fluido freddo proveniente dalla pompa di calore viene accumulato nel secondo serbatoio 11.
L’impianto 400 può essere inoltre operato secondo ulteriori tre diverse modalità operative sotto il controllo dell’unità di controllo 17.
La prima ulteriore modalità operativa prevede che la caldaia 14 alimenti fluido caldo solamente al primo serbatoio 10. In tale modalità, la pompa 419 non à ̈ attiva e la valvola di mandata ausiliaria 443 e la valvola di ritorno ausiliaria 444 del circuito ausiliario a bassa temperatura sono completamente chiuse.
La seconda ulteriore modalità operativa prevede che la caldaia 14 alimenti la porzione ad alta temperatura 401 del circuito di climatizzazione 416. In tale modalità la pompa 419 à ̈ attiva e la valvola 420 à ̈ aperta. Qualora la portata di fluido caldo alimentata dalla caldaia 14 superi la portata richiesta dalla porzione ad alta temperatura 401 dell’impianto di climatizzazione 3, il fluido caldo in eccesso viene alimentato al primo serbatoio 10 per contribuire al riscaldamento del primo fluido.
La terza ulteriore modalità operativa prevede che la caldaia 14 alimenti la porzione a bassa temperatura mediante il circuito di alimentazione diretta 440. In tale modalità la valvola di mandata ausiliaria 443 e la valvola di ritorno ausiliaria 444 del circuito di alimentazione diretta 440 sono aperte e regolate dall’unità di controllo 17.
Qualora la portata di fluido caldo alimentata dalla caldaia 14 superi la portata richiesta dalla porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3, il fluido caldo in eccesso viene alimentato al primo serbatoio 10 per contribuire al riscaldamento del primo fluido (se la valvola di mandata 428 e la valvola di ritorno 436 sono aperte e la valvola di collegamento 430 à ̈ chiusa) oppure viene accumulato nel secondo serbatoio 11 (se la valvola di mandata 428 e la valvola di ritorno 436 sono chiuse e la valvola di collegamento 430 à ̈ aperta).
Qualora le condizioni solari e/o di accumulo lo permettano, la porzione a bassa temperatura 402 e la porzione ad alta temperatura 401 possono essere alimentate direttamente dal primo serbatoio 10 e dal secondo serbatoio 11 senza l’attivazione della caldaia 14 o della pompa di calore 15.
L’impianto 400 comprende preferibilmente una struttura di contenimento (non visibile nelle figure allegate) la quale contiene tutti i componenti dell’impianto 400 appena descritti.
Vantaggiosamente, l’impianto 400 comprende un secondo serbatoio di dimensioni contenute. Ciò consente di ridurre gli ingombri complessivi dell’impianto e la realizzazione di una struttura di contenimento relativamente compatta. In figura 7 à ̈ illustrato schematicamente un impianto termico integrato multisorgente 500 in accordo ad una sesta forma di realizzazione della presente invenzione.
Nel seguito verranno utilizzati gli stessi numeri di riferimento utilizzati nella figura 6 per indicare parti simili.
L’impianto 500 differisce dall’impianto 400 sostanzialmente per il fatto che il circuito di climatizzazione 516 non alimenta il fluido caldo direttamente al primo serbatoio 10, ma alimenta una serpentina 501 immersa nel primo serbatoio 10.
In particolare, il fluido che circola nella serpentina 501 proviene dalla linea di ritorno a bassa temperatura 423, la quale à ̈ alimentata dalla pompa di calore 15 e dalla porzione a bassa temperatura 402 dell’impianto di climatizzazione 3.
Il circuito di climatizzazione 516 comprende inoltre un circuito di alimentazione diretta 540, sostanzialmente identico al circuito di circuito di alimentazione diretta 440 dell’impianto 400 e configurato per collegare la caldaia 14 all’impianto di climatizzazione 3.
In questo modo à ̈ possibile accumulare acqua primaria all’interno del primo serbatoio 10. Con il termine acqua primaria si intende acqua che può essere alimentata all’impianto sanitario 2 senza subire ulteriori trattamenti.
L’acqua primaria fredda viene alimentata al primo serbatoio 10 tramite una linea di alimentazione 502.
L’accumulo dell’acqua primaria all’interno del primo serbatoio 10 evita l’impiego di un gruppo di scambio termico per il riscaldamento dell’acqua da alimentare all’impianto sanitario 2. Nell’impianto 500, infatti, l’acqua accumulata nel primo serbatoio viene alimentata direttamente all’impianto sanitario 2.
In tale configurazione il riscaldamento dell’acqua primaria può essere inoltre integrato con il riscaldamento da parte della caldaia 14 provvista di uno scambiatore a piastre 505 (illustrato schematicamente).
La caldaia 14 dell’impianto 500 à ̈ provvista di una linea di prelievo 510 e di una linea di alimentazione 511. La linea di prelievo 510 preleva l’acqua primaria proveniente dal primo serbatoio 10 e la alimenta allo scambiatore di calore 505 per innalzare la temperatura dell’acqua primaria fino al livello di temperatura desiderato. La linea di alimentazione 511 alimenta l’acqua primaria riscaldata nello scambiatore di calore 505 all’impianto di acqua sanitaria 2.
In figura 8 Ã ̈ illustrato schematicamente un impianto termico integrato multisorgente 600 in accordo ad una settima forma di realizzazione della presente invenzione. Nel seguito verranno utilizzati gli stessi numeri di riferimento utilizzati nella figura 6 per indicare parti simili.
L’impianto 600 differisce dall’impianto 500 sostanzialmente per il fatto di comprendere un circuito di climatizzazione 616 avente un ramo di mandata 426 e un ramo di ritorno 433, i quali sono rispettivamente provvisti di una strozzatura calibrata 617.
La strozzatura calibrata 617 determina una perdita di carico localizzata e sufficiente a garantire che il secondo serbatoio 11 non venga alimentato quando si alimenta l’impianto di climatizzazione 3.
La strozzatura calibrata 617 garantisce, inoltre, che circoli una portata minima per il funzionamento della pompa di calore 15 anche qualora l’impianto di climatizzazione 3 sia parzialmente o totalmente chiuso.
In questo modo, quando la pompa di calore 15 produce fluido caldo o freddo in eccesso, il secondo serbatoio 11 assume la funzione di un bypass.
In tale configurazione la pompa di calore 15 à ̈ una pompa di calore di tipo monoblocco, ma tale principio si applica anche alle pompe di calore di tipo “split†.
Vantaggiosamente l’impianto 600 ha un circuito idraulico semplificato rispetto agli impianti precedentemente descritti.
Una variante degli impianti 1, 100, 200, 300, 400, 500, 600 in accordo alla presente invenzione prevede che la funzione antigelo della pompa di calore 15, di solito realizzata attraverso resistenze elettriche o prelevando calore dall’ambiente, possa essere realizzata mediante un circuito antigelo configurato per prelevare fluido caldo dal primo serbatoio 10 e/o dal secondo serbatoio 11, 101, 102 e/o dall’impianto solare 13 e/o dalla caldaia 14 per sbrinare la seconda sorgente 15. In questo modo à ̈ possibile evitare, durante il periodo invernale, che si verifichi il congelamento della pompa di calore 15. Vantaggiosamente, per riscaldare la seconda sorgente termica vengono impiegate le risorse termiche disponibili riducendo al minimo i consumi e i tempi di ripristino della pompa di calore.
Una variante non illustrata degli impianti 1, 100, 200, 300, 400, 500, 600 in accordo alla presente invenzione prevede che il primo serbatoio 10 sia collegato ad ulteriori sorgenti termiche di tipo differente da quelle appena descritte ed in grado di riscaldare il primo liquido. Ad esempio, il primo serbatoio 10 potrebbe essere collegato ad una caldaia a biomassa, ad uno o più motori a combustione interna o esterna oppure ad una pompa di calore configurata per riscaldare il primo fluido (pompa di calore ad alta temperatura) e collegata direttamente al primo serbatoio. Una variante non illustrata prevede anche la presenza di un bruciatore a fuoco diretto con camera di combustione immersa nel primo serbatoio
Vantaggiosamente gli impianti termici integrati multisorgente 1, 100, 200,300, 400, 500, 600 secondo la presente invenzione sono caratterizzati da ingombri ridotti rispetto agli impianti termici integrati multisorgente di tipo noto. I serbatoi impiegati negli impianti termici integrati multisorgente 1, 100, 200,300, 400, 500, 600 secondo la presente invenzione sono poco ingombranti. Grazie a ciò, tutti i componenti dell’impianto possono essere racchiusi in un unico involucro, con evidenti vantaggi in termini estetici e logistici.
Risulta infine evidente che all’impianto e al metodo qui descritti possono essere apportate modifiche e varianti senza uscire dall’ambito delle rivendicazioni allegate.

Claims (28)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Impianto termico integrato multisorgente (1; 100; 200; 300; 400; 500; 600) comprendente: una unità di controllo (17); un primo serbatoio (10) configurato per accumulare un primo liquido; almeno una prima sorgente termica (13; 14; 15) associata al primo serbatoio (10) e configurata per riscaldare il primo liquido; almeno un secondo serbatoio (11; 101, 102) configurato per accumulare un secondo liquido; almeno una seconda sorgente termica (15) associata almeno al secondo serbatoio (11; 101, 102) e configurata per selettivamente riscaldare o raffreddare il secondo liquido sulla base di un comando generato dall’unità di controllo (17); un circuito di climatizzazione (16; 116, 216; 316; 416; 516), il quale collega il secondo serbatoio (11) e/o il primo serbatoio (10) ad un impianto di climatizzazione (3) ed à ̈ provvisto di primi mezzi di regolazione (55; 109; 223; 305; 428, 430) configurati per selettivamente alimentare il secondo fluido e/o il primo fluido all’impianto di climatizzazione (3); i primi mezzi di regolazione (55; 109; 223; 305; 428, 430) essendo comandati dall’unità di controllo (17).
  2. 2. Impianto secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito di climatizzazione (16; 116, 216; 316; 416; 516) comprende almeno secondi mezzi di regolazione (61; 112; 224; 436) comandati dall’unità di controllo (17) e configurati per selettivamente alimentare il fluido proveniente dall’impianto di climatizzazione (3) al primo serbatoio (10) e/o al secondo serbatoio (11; 101, 102).
  3. 3. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un primo scambiatore di calore (12) configurato per trasferire energia termica dal primo fluido all’acqua sanitaria di un impianto sanitario (2).
  4. 4. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un circuito di collegamento (34; 120) il quale à ̈ provvisto di almeno un condotto di mandata (18; 121) tra il secondo serbatoio (11; 101, 102) ed il primo serbatoio (10) dotato di primi mezzi di prelievo (18a, 18b; 123) configurati per selettivamente prelevare il secondo fluido e alimentarlo al primo serbatoio (10).
  5. 5. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la prima sorgente termica (13) comprende un pannello solare (27).
  6. 6. Impianto secondo la rivendicazione 5, comprendente un primo sensore di temperatura (39), configurato per rilevare la temperatura in una porzione (35) del primo serbatoio (10) associata alla prima sorgente termica (13), ed un secondo sensore di temperatura disposto nel pannello solare (27); l’unità di controllo (17) essendo configurata per attivare la prima sorgente termica (13) quando la differenza tra la temperatura rilevata dal secondo sensore di temperatura e la temperatura rilevata dal primo sensore di temperatura (39) à ̈ maggiore di un primo valore di soglia.
  7. 7. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la seconda sorgente termica (15) à ̈ associata al primo serbatoio (10) in modo tale da riscaldare il primo fluido già riscaldato dalla prima sorgente termica (13) quando la seconda sorgente termica (15) opera nella modalità riscaldamento.
  8. 8. Impianto secondo la rivendicazione 7, comprendente almeno un terzo sensore di temperatura (39) disposto in modo tale da rilevare la temperatura del primo fluido riscaldato dalla prima sorgente termica (13) e non ancora riscaldato dalla seconda sorgente termica (15); l’unità di controllo (17) essendo configurata per attivare la seconda sorgente termica (15) quando la temperatura rilevata dal terzo sensore di temperatura (40) à ̈ superiore ad un secondo valore di soglia.
  9. 9. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la seconda sorgente termica (15) comprende una pompa di calore.
  10. 10. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente almeno una terza sorgente termica (14;15) associata al primo serbatoio (10) e configurata per riscaldare il primo liquido.
  11. 11. Impianto secondo la rivendicazione 10, in cui la terza sorgente termica (14; 15) à ̈ associata al primo serbatoio (10) in modo da riscaldare il primo fluido già riscaldato dalla prima sorgente termica (13).
  12. 12. Impianto secondo la rivendicazione 11, comprendente almeno un quarto sensore di temperatura (40; 41) disposto in modo tale da rilevare la temperatura del primo fluido riscaldato dalla prima sorgente termica (13) e non ancora riscaldato dalla terza sorgente termica (14); l’unità di controllo (17) essendo configurato per attivare la terza sorgente termica (14) quando la temperatura rilevata dal quarto sensore di temperatura (41) à ̈ superiore ad un terzo valore di soglia.
  13. 13. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 12, in cui la terza sorgente termica (14) comprende una caldaia a combustibile fossile.
  14. 14. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il circuito di climatizzazione (216; 316; 416; 516) comprende almeno un primo circuito di alimentazione diretta (220, 221; 302, 304; 426, 427, 433, 434), il quale collega la seconda sorgente termica (15) all’impianto di climatizzazione (3).
  15. 15. Impianto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 10 a 14, in cui il circuito di climatizzazione (16; 116, 216; 316; 416; 516) comprende almeno un secondo circuito di alimentazione diretta (440; 540), il quale collega la terza sorgente termica (14) all’impianto di climatizzazione (3).
  16. 16. Impianto secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, comprendente un circuito antigelo configurato per prelevare fluido caldo dal primo serbatoio (10) e/o dal secondo serbatoio (11; 101, 102) e/o dalla prima sorgente termica (13; 14) per riscaldare la seconda sorgente termica (15).
  17. 17. Metodo per operare un impianto termico integrato multisorgente comprendente un primo serbatoio (10) configurato per accumulare un primo liquido; almeno una prima sorgente termica (13; 14; 15) configurata per riscaldare il primo fluido e associata al primo serbatoio (10); almeno un secondo serbatoio (11; 101, 102) configurato per accumulare un secondo liquido; almeno una seconda sorgente termica (15) associata almeno al secondo serbatoio (11; 101, 102) e configurata per selettivamente riscaldare o raffreddare il secondo liquido; un circuito di climatizzazione (16; 116; 216; 316; 416; 516), il quale collega il primo serbatoio (10) e/o il secondo serbatoio (11; 101, 102) ad un impianto di climatizzazione (3); il metodo comprendendo la fase di alimentare selettivamente il secondo fluido e/o il primo fluido all’impianto di climatizzazione (3).
  18. 18. Metodo secondo la rivendicazione 17, comprendente la fase di selettivamente alimentare il fluido proveniente dall’impianto di climatizzazione (3) al primo serbatoio (10) e/o al secondo serbatoio (11; 101, 102).
  19. 19. Metodo secondo la rivendicazione 17 o 18, comprendente la fase di selettivamente alimentare il secondo fluido al primo serbatoio (10) mediante un circuito di collegamento (34; 120).
  20. 20. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 19, comprendente le fasi di: • rilevare la temperatura in una porzione (35) del primo serbatoio (10) associata alla prima sorgente termica (13) mediante un primo sensore di temperatura (39); • rilevare la temperatura nel pannello solare (27) mediante un secondo sensore di temperatura; • attivare la prima sorgente termica (13) quando la differenza tra la temperatura rilevata dal secondo sensore e la temperatura rilevata dal primo sensore (39) à ̈ maggiore di un primo valore di soglia.
  21. 21. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 20, in cui la seconda sorgente termica (15) à ̈ associata al primo serbatoio (10) in modo tale da riscaldare il primo fluido già riscaldato dalla prima sorgente termica (13) quando la seconda sorgente termica (15) opera nella modalità riscaldamento.
  22. 22. Metodo secondo la rivendicazione 21, comprendente le fasi di: • rilevare la temperatura del primo fluido riscaldato dalla prima sorgente termica (13) e non ancora riscaldato dalla seconda sorgente termica (15) mediante almeno un terzo sensore di temperatura (39); • attivare la seconda sorgente termica (15) quando la temperatura rilevata dal terzo sensore di temperatura (40) à ̈ superiore ad un secondo valore di soglia.
  23. 23. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 22, comprendente almeno una terza sorgente termica (14;15) associata al primo serbatoio (10) e configurata per riscaldare il primo liquido.
  24. 24. Metodo secondo la rivendicazione 23, in cui la terza sorgente termica (14; 15) à ̈ associata al primo serbatoio (10) in modo da riscaldare il primo fluido già riscaldato dalla prima sorgente termica (13).
  25. 25. Metodo secondo la rivendicazione 24, comprendente le fasi di: • rilevare la temperatura del primo fluido riscaldato dalla prima sorgente termica (13) e non ancora riscaldato dalla terza sorgente termica (14) mediante almeno un quarto sensore di temperatura (40; 41); • attivare la terza sorgente termica (14) quando la temperatura rilevata dal quarto sensore di temperatura (41) à ̈ superiore ad un terzo valore di soglia.
  26. 26. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 25, comprendente la fase di selettivamente alimentare fluido proveniente dalla seconda sorgente termica (15) all’impianto di climatizzazione (3) mediante un primo circuito di alimentazione diretta (220, 221; 302, 304; 426, 427, 433, 434).
  27. 27. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 23 a 26, comprendente la fase di selettivamente alimentare fluido proveniente dalla terza sorgente termica (14) all’impianto di climatizzazione (3) mediante almeno un secondo circuito di alimentazione diretta (440; 540).
  28. 28. Metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 17 a 27, comprendente la fase di prelevare fluido caldo dal primo serbatoio (10) e/o dal secondo serbatoio (11; 101, 102) e/o dalla prima sorgente termica (13; 14) per riscaldare la seconda sorgente termica (15).
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