ITTO20000346A1 - Accumulatore di calore per un riscaldamento ad acqua calda e per l'approntamento di acqua calda sanitaria. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale del titolo : "Accumulatore di calore per un riscaldamento ad acqua calda e per l'approntamento di acqua calde sanitaria"

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un accumulatore di calore per un riscaldamento ad acqua calda e per la produzione di acqua calda sanitaria, con un serbatoio per il contenimento di acqua di riscaldamento, nella cui zona in Seriore è previsto un dispositivo riscaldatore e nella cui zona superiore è previsto uno scambiatore di calore percorso dall'acqua sanitarie, e con un elemento di mandata disposto, relativamente all'altezza, nella zone centrale del serbatoio ed un elemento di ritorno, disposto nella zona inferiore del serbatoio, per l'acqua di riscaldamento.

Accumulatori di calore di questo tipo permettono una produzione pulita di acqua calda per acqua sanita -ria ed allo stesso tempo un riscaldamento di ambienti. Attraverso il dispositivo riscaldatore previsto nella zona inferiore del vano interno dell'accumulatore di calore, l'acqua di riscaldamento presente nell'accumulatore di calore viene riscaldate. Per spinta termica essa effluisce verso l'alto, ove circola int rno allo, scambiatore di celore dell'acqua sanitarie e nel caso di prelievo di acqua calda sanitaria fluisce nuovamente verso il basso più o meno raffreddata in funzione del prelievo di acqua calda sanitaria.

In questi accumulatori di calore noti hanno luogo,nel caso di une maggiore circolazione dell'acqua di riscal demento e cause di un più intenso riscaldamento d'am -biente, un forte flusso attraverso il vano interno del serbatoio e perciò anche oscillazioni di temperatura relativamente grandi., sopra tutto nella zona superiore del vano interno dell'accumulatore di calore, il che è sgradito in quanto allora anche l'acqua calda sanitaria presente, in funzione della potenzialità calorifico, temperature disuniformemente alte. Un ulteriore inconveniente è da vedersi nel fatto che, ad un maggiore prelievo di acqua calda sanitaria, la temperatura dell' acqua di riscaldamento scende fortemente. Allora è ri -chiesto un frequente riscaldamento attraverso l'avvia -mento del dispositivo riscaldatore, realizzato per esem pio come bruciatore. Con l'utilizzazione di energia solare per il dispositivo riscaldatore, si possono creare situazioni critiche per l'acqua calda.

L'invenzione persegue lo scopo di evitare questi inconvenienti e queste difficoltà e si propone il compito di creare un accumulatore di calore del tipo descritto inizialmente, in cui sia possibile di prelevare tanto acqua calda, sanitaria , quanto pure l'acqua di riscaldamento con temperature quanto più è possibile costanti e per maggiori intervalli di tempo, e ciò anche con porta te fortemente oscillanti di acqua calda sanitaria e ai acqua di riscaldamento, ed in cui sia possibile una uti lizzazione maggiore dell'energia alimentata all,'accumulatore di calore - sia per l'acqua calda sanitaria, sia per l’acqua di riscaldamento. In particolare, deve esse re minimizzato un influenzamento reciproco tra l'acqua di riscaldamento e l'acqua calda sanitaria.

Questo compito è assolto secondo l'invenzione attraverso il fatto che tra il dispositivo riscaldatore e lo scambiatore di calore dell'acqua sanitaria è prevista u na parete divisoria, separante il vano interno del serbatoio in una parte superiore ed una parte inferiore e presentante almeno un'apertura di passaggio per l'acqua di riscaldamento presente nel serbatoio, la sezione tras versale di quest'apertura essendo molto piccola rispetto ella sezione trasversale del vano interno, ed in cui il condotto dimandata ad il condotto di ritorno per l' acqua di riscaldamento sono situati nella parte inferio re del vano interno del serbatoio.

Attraverso le perete divisorie che ripertisce il vano interno dell'eccumulatore di calore, si riesce e creare nel veno interno del serbatoio due zone di volume per 1' acque di riscaldamento, le queli permettono di accumulare in ciascuna delle zone di volume contenuti termici propri, senza che in breve tempo il contenuto di calore di una zo na sia influenzato da quello dell'altra zona. Si tratta perciò di una separazione di strati dell'acqua di riscal damento. Anche nel caso di alte potenze calorifiche,cioè di grandi quantità di calore prelevate dall'acqua di riscaldamento, nella parte superiore del vano interno del serbatoio rimane presente acqua di riscaldamento presso -chè stagnante e così è garantito un intervallo di tempera tura uniforme per l'acque calda sanitaria. Ciò vale anche viceversa, nel caso di un prelievo di grandi quantità di acqua calda sanitaria,per l'acqua di riscaldamento del riscaldamento ad acqua calda nella parte inferiore del va no interno del serbatoio.

Per ottenere una circolazione uniforme dell'acqua di riscaldamento senza ristagno di calore in una parte del serbatoio, sono previste di preferenza almeno due aperture di passaggio per l'acqua di riscaldamento presente nel serbatoio, delle quali almeno un'apertura di passaggio è disposta nella zona centrale ed almeno un'apertura di passaggio nella zona marginale del vano interno del serbatoio.

Una forma di attuazione preferite è caretterizzeta dal fatto che attraverso la parete divisoria è formata una parte superiore del vano interno del serbatoio, il cui volume è compreso tre almeno un qusrto ed al massimo le metà, preferibilmente è pari a circa un terzo del vo lume del vano interno del serbatoio.

Un esercizio dell'accumulatore di calore particolarmente efficiente a riguardo dell'energia è ottenibile, quando la somma delle sezioni trasversali libere di tut te le aperture di passaggio è compresa tra il 5 ed il 30 % della sezione trasversale del vano interno del ser batoio, preferibilmente lo è tra il 5 ed il 15 Preferibilmente, la parete divisoria è formata da une lamiera di acciaio.

Una disposizione conveniente delle aperture di passag gio unitamente ad una semplicità costruttiva del serbato io risulta, quando la parete divisorie presenta un'apertura di passaggio nel proprio centro ed è fissata alla parete del serbatoio per mezzo di appendici sporgenti del bordo periferico della parete divisoria, mentre tra la parete del serbatoio ed il bordo periferico della parete divisoria sono formate aperture di passeggio, preferibil mente in forma di segmenti di anello circolare.

Il dispositivo riscaldatore nella parte inferiore del vano interno del serbatoio è costituito vantaggiosamente de uno scambietore di calaoe, percorso de un fluido di riscaldamento (sfruttamento dell'energie solere), oppure de un bruciatore.

Utilizzando un bruciatore o scambiatore di calore, l' elemento di ritorno per l'ecque di riscaldamento è previsto convenientemente all'altezze del bruciatore, in cui con vantaggio quest'elemento per l'acqua di riscalda mento è formato da un tubo esteso nel veno interno del besso verso l'alto all'altezza delle camera di combus -tione.

Secondo une forme di attuezione preferite, le oppure le aperture di passeggio centrali sono uguali, come su -perficie, alla oppure alle aperture di passeggio situate sul bordo periferico delle parete divisoria.

L'invenzione, è descritte in quanto segue con maggiore dettaglio in base a più esempi di attuazione con riferimento egli annessi disegni, in cui le fig. 1 e 2 mostrano ciascuna schematicamente un accumulatore di calore in sezione secondo une rispettiva forme di attuazione. Le figure 3 e 9 mostrano viste laterali di un dettaglio del le invenzione. Le fig. 10 e 13 sono viste dell'alto di questo dettaglio. Le fig. 14 a 16 illustrano il funziona mento dell'accumulatore di celore secondo l'invenzione sotto forme di diagrammi.

L'accumulatore di calore illustrato nellB fig. 1 presente un serbatoio 1 realizzato in lamiera di acciaio ed il quale sul lato esterno è provvisto di un isolamento termico non illustrato. Il serbatoio 1 è riempito con ac qua di riscaldamento, la quale viene prelevata attraverso un elemento di mandata 2, previsto all'incirca central mente dell'altezza 3 del vano interno 4 del serbatoio 1, e la quale rifluisce attraverso un elemento di ritorno 5 che è previsto nella zona inferiore del serbatoio 1. Nel le zona inferiore del serbatoio 1 è disposto uno scambia tare di calore 6 per l'alimentazione di energie alternative, come per esempio energia solare, il quale è formato da un serpentino a spirale o ad elica.

In una zona al disopra dello scambiatore di calore 6, tuttavia ancora nella metà inferiore del vano interno 4 del serbatoio 1, è disposta una camera di combustione 7, la quale è provvista di un bruciatore a getto di nafta o di gas 8, il cui raccordo per gas di scerico è indicato con 9.

Nella zona superiore del vano interno 4 è disposto uno scambiatore di calore 10 per la produzione dell'acqua calda sanitaria, il quale è costituito parimenti da un serpentino a spirale od a elica. Eventualmente possono essere previsti, come illustrato nelle fig. 1 e 2, uno, due o più scambiatori di calore 10 per la produzione; dell'acqua calda sanitarie.

Con 11 sono indicete sonde di accumulatore e sonde di caldaia, le quali sono richieste per il controllo dell'accumulatore di calore. Nella zone superiore del vano interno 4 del serbatoio 1 è previsto un raccordo 12 per uno sfiatatoio.

Per ottenere una separazione a strati dell'acque di risceldamento presente nel vano interno 4 del serbatoio 1, è prevista una parete divisoria 15, la quale separa il vano interno 4 del serbatoio 1 in una parte su periore 13 ed una parte inferiore 14. Questa parete di visoria 15 si trova in altezza tra la camera di combus tione 7 e lo scambiatore di calore inferiore 10 per 1' acqua calda sanitarie. Queste parete divisoria 15, la quale secondo la fig. 1 è leggermente bombata verso il basso - nell'esempio di attuazione illustrato si tratta di una superficie di mantello tronco-conica - presenta aperture di passaggio 16, 17 per rendere possibile un passaggio, benché soltanto limitato, dell'acqus di ris caldamento dal basso verso l'alto e dall'alto verso il basso .

Secondo l'esempio di attuazione illustrato nella fig.

1, nella parete divisoria 15 è prevista centralmente un' apertura circolare 16 ed in corrispondenza del bordo pe riferico 1B della parete divisoria 15 si trovano apertu: re di passaggio 17 a forma di segmenti di anello circolare. Le parete divisoria 15 è fissata, per mezzo di lin guette 20 sporgenti del bordo periferico 18 della parete divisoria separatrice, al lato interno della parete 19 del serbatoio 1. Le aperture di passaggio 16, 17 sono di mensionate in modo che la somma delle sezioni trasversali libere di queste aperture di passaggio 16, 17 è compre sa tra il 5 ed il 30 % delle sezione trasversale del vano interno 4 del serbatoio 1, preferibilmente tra il 5 ed il 15 La parete divisoria 15 consiste convenientemente pu re essa di lamiera di acciaio.

Secondo l'esempio di attuazione illustrato nella fig.

1, la parete divisoria 15 è disposta all'incirca al centro dell'altezza 3 del vano interno 4 del serbatoio 1. Essenziale è il fatto che l'elemento di mandata 2 ed il tubo di ritorno 5 per l'acqua di riscaldamento sono situa ti al disotto delle parete divisoria 15 e lo o gli scambiatori di calore 10 per la produzione di acqua calda sanitaria è ovvero sono disposti al disopra della parete di visoria 15.

La forme della parete aivisoria 15 può variare entro ampi limiti, come illustrano le fig. 3 e 13. Così, la parete divisoria 15 può essere eseguita anche come superficie piana, oppure essere bombata verso il basso o verso l'alto. Se è eseguita a forma di mantello conico o di man tello di tronco di cono, allora può estendersi in direzio ne verso l'alto oppure verso il basso. Anche per le scelte delle epérture di passaggio 16, 17 sussiste molte libertà. Essehzieli sono i rapporti tre le sezioni tresverseli delle aperture di passeggio 16, 17 e le sezione trasversale del vano interno 4 del serbatoio 1.

Come è illustrato nelle fig. 10 e 13, le aperture di pesseggio 16 situate nel centro o vicino el centro delle perete divisorie 15 possono evere forme circolare, o vele od anche quadrate, rettangolare o poligonale, mentre anche più aperture di passaggio 16 possono trapassa re la parete divisoria 15» come illustra la fig. 12.

Vantaggiosamente, in ciascuna di queste forme di attuazione, sono previste aperture di passaggio 17, le qua li si estendono lungo il bordo periferico 1B della pare te divisoria 15, in cui queste aperture di passaggio 17 possono essere formate attraverso il fatto che il diame tro 21 della parete divisoria 15 è dimensionate leggermente minore del diametro 22 del vano interno 4 del ser batoio 1, in cui tuttavia la perete divisoria 15 presen ta linguette 20 sporgenti dal bordo periferico 18 e che servono per il fissaggio alla perete 19 del serbatoio 1. Al disopra dell'elementoeli mandata 2 è prevista una linguetta 20 più larga ai fini della schermatura verso 1' alto.

Le aperture di passeggio 16, 17 possono anche essere formate e guise di griglie oppure con uns pluralità di di fori con piccolo diametro. Per le condizioni fluodi nemiche nel vano interno del serbatoio è particolarmen te vantaggioso, quando le aperture di passaggio attraverso 1B parete divisorie ovvero l'unica aperture di passaggio attraverso la parete divisoria sono uguali o è uguale, come superficie, alle aperture di passaggio che circondano la parete divisoria perifericamente.

Secondo la variante illustrata nella fig. 2, l'accu rauletore di calore non presenta alcuna,camere di com -bustione 7, ma è fatto funzionare esclusivamente con e nergia alternativa, per esempio con acqua riscaldata mediante energia solare, oppure il calore è alimentato dell’esterno attraverso un condotto di mandata ed un condotto di ritorno.

Nel vano interno 4 del seroatoio 1, cioè nella parte inferiore 14 del medesimo, per il ritorno dell'acqua di riscaldamento è previsto un tubo 5, il quale si estende entro il vano interno 4 ed è munito d'uno sbocco 23.fino all'altezza della camera di combustione 7, preferì -bilmente all 'incirca centralmente rispetto alle camere di combustione 7 e laterelmente in vicinanza della carne ra di combustione 7. Così la zona fredda 24 della camera di combustione che circonda la camera di combustione 7 nella parte inferiore della stessa rimane meglio conservata e si evitano inconvenienti, come picchi tenso -rieli tre sopre e sotto, sedimentazioni, condense e cat tive convezione termica. Questi inconvenienti si producono allorquando le camere di combustione 7 e cause del le zone fredda 24 formantesi nella zona bassa delle camera di combustione subisce une circolazione forzate, condizionate termicamente.

Il funzionemento delle parete divisorie 15 è il se -guente :

Le parete divisorie 15 crea nel vano interno 4 del serbatoio 1 due zone di volume 13 e 14 per l'acqua di raffreddamento , le quali e cause delle sezione trasversale libere relativamente piccola delle aperture di pas seggio 16, 17 possono accumulare contenuti di calore per intervalli di tempo più lunghi, senza influenzarsi e vi cende fortemente. Cosi è attuate une separazione e stra ti dell'acqua di riscaldamento. Il funzionamento è il -lustrato in base alle fig. 14, 15 e 16.

Le fig. 14 mostra in forma di diagramma il manteni -mento costente delle temperatura nella parte superiore del vano interno, malgrado un forte calo della temperatura nella parte inferiore del vano interno del serbato io. Sull'ascisse è riportato il tempo e sull'ordinata la temperatura. Ciascuna delle linee segnate nella fig.

14 illustra l'andamento della temperatura, misurata ad altezze differenti del

vano interno 4 del serbatoio 1. Le cifre nel campo destro della fig.l indicanole altezze in mm, misurate cias cuna dal fondo di un serbatoio 1 con un'altezza 3 del vano interno di 14G0 mm.

La fig. 15 illustra il flusso volumetrico dell'acqua di riscaldamento sul tempo, cioè il flusso volumetrico prelevato attraverso l'elemento di mandata 2 e riciclato attraverso il tubo di ritorno 5, e la caduta di tem peratura da ciò causata secondo la fig. 14 nella parte inferiore 14 del vano interno 4 del serbatoio 1.

Nelle fig. 16 è illustrato in forma di diagramma un tipico andamento della temperatura nel vano interno 4 di un accumulatore,di calore secondo l'invenzione, in cui lungo 1'ascisse sono riportate le ore di funzionamento dell'accumulatore di calore e sull'ordinata è riportata la temperatura nel vano interno 4 dell'accumulatore di calore e cioè misurata in differenti altezze, in cui le cifre indicate nel campo destro della fig. 16 si riferis cono nuovamente alle altezze in mm, misurate dal fondo del serbatoio 1 relativamente alle curve illustrate nella fig. 16, mentre l'altezza del vano interno 4 del serbatoio 1 è nuovamente di 1400 mm. Si nota che,malgrado la forte potenza calorifica nella parte superiore 13 del vano interno 4 del serbatoio 1, la temperatura dell'acqua di riscaldamento per notevoli intervalli di tempo cala so lo di pochissimo e subisce una cedute più forte soltanto quando viene prelevete acque calda sanitaria, come è indicato per esempio negli intervalli di tempo t1, t2

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1. Accumulatore di calore per un riscaldamento ad ac qua calda e per una produzione di acqua calda sanitaria, con un serbatoio (1) per il contenimento di acqua di riscaldamento, nella cui zona inferiore è previsto un dispositivo riscaldatore (6; 7, 8) e nella cui zona superiore è previsto uno scambiatore di calore (10) per -corso dall'acqua sanitaria, e con un elemento di mandata (2) disposto, relativamente all'altezza, nella zona cen traledei serbatoio(l)ed un elemento di ritorno (5) dispos to nella zona inferiore del serbatoio (1) per l'scqua di riscaldamento , caratterizzato dal fatto che tra il dispo sitivo riscaldatore (6; 7, 8) e lo scambiatore di calore (10) dell'acqua sanitaria è prevista una parete diviso -ria (15), la quale ripartisce il vano interno (4) del serbatoio (1) in una parte superiore (13) ed una parte inferiore (14) e la quale presente almeno un'apertura di passaggio (16, 17) per l'acqua di riscaldamento che. e presente nel serbatoio (1), la sezione trasversale di quest'apertura essere molto piccole rispetto ella sezione trasversale del vano interno (4), ed in cui l'elemento di mandata (2) e l'elemento di ritorno (5) per 1' acqua di riscaldamento sono situati nella parte inferiore (14) del vano interno (4). 2·.Accumulatore di calore secondo le rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sono previste almeno due aperture di passaggio (16, 17) per l’acqua di riscaldamen to presente nel serbatoio (1), delle quali almeno un'aper tura di passaggio (16) è disposta nella zone centrale ed almeno un'apertura di passaggio (17) nella zona marginale del vano interno (4) del serbatoio (1). 3. Accumulatore di calore secondo la rivendicazione 1 oppure 2, caratterizzato del fatto che attraverso la parate divisoria (13) è formata una parte superiore (13) del vano interno (4) del serbatoio (1), il volume della quale ammonta almeno ad un quarto fino al massimo alla me tà, preferibilmente a circa un terzo del volume del vano interno (4) del serbatoio (1). 4. Accumulatore di calore secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che la somma delie sezioni trasversali libere di tutte le aperture di passaggio (16, 17) è compresa tra il 5 ed il 30 % del la sezione trasversale del vano interno (4) del serbatoio (l), preferibilmente tra il 3 ed il 15 5· Accumulatore di calore secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato del fatto che la pare te divisoria (15) consiste di lamiera di acciaio. 6. Accumulatore di calore secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 5, caratterizzato dal fatto che la pare te divisoria (15) presenta un'apertura di passaggio (16) situata nel centro di questa ed è fissata alle parete (19) del serbatoio (1) per mezzo di appendici (20) spor genti dal bordo periferico (18) della parete divisoria (15), in cui tra la parete (19) del serbatoio (1) ed il bordo periferico (18) della parete divisoria (15) sono formate aperture di passaggio (17), preferibilmente a forma di segmenti di anello circolare. 7. Accumulatore di calore secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 6, caratterizzato del fatto che nelle parte inferiore (14) del vano interno (4) del serbatoio (1) è previsto, come dispositivo riscaldatore, uno scambiatore di calore (6) percorso da un fluido di riscaldamento. 8. Accumulatore di calore secondo una o più delle rivendicazioni 1 a 7, caratterizzeto dal fatto che nella parte inferiore (14) del vano interno (4) del serbatoio (1) è prevista una camera di combustione (7) come dispositivo riscaldatore. 9 Accumulatore di calore secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che l'elemento di ritorno (5) per l'acqua di riscaldamento è previsto all'altezza della camera di combustione (7) ed a lato di questa, preferibilmente in quanto all'altezza centralmente rispetto alla camera di combustione (7). 10.,Accumulatore di calore secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che l'elemento di ritorno (5) per l'acqua di riscaldamento è formato de un tubo di -retto nel vano interno (4) dal basso verso l'alto all' altezza delle camera di combustione (7). 11. Accumulatore di calore secondo una o più delle rivendicazioni 6 a 10, caratterizzato dal fatto che le o le aperture di passaggio centrali (16) in quanto alla loro superficie è o sono uguali alla od alle spertu re di passaggio (17) presente o presenti lungo il bordo periferico (18) della parete divisoria.(15)·