IT202200020442A1

IT202200020442A1 - WATER HEATER WITH OPTIMIZED TEMPERATURE HYSTERESIS

Info

Publication number: IT202200020442A1
Application number: IT102022000020442A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Ceccacci; Paolo Canestrari; Marco Sampaolesi; Alessandro Conti; Matteo Boaro
Original assignee: Ariston S P A
Priority date: 2022-10-05
Filing date: 2022-10-05
Publication date: 2024-04-05
Also published as: WO2024075031A1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

annessa a domanda di Brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: ?SCALDABAGNO CON ISTERESI DI TEMPERATURA OTTIMIZZATE? attached to a Patent application for an INDUSTRIAL INVENTION entitled: ?WATER HEATER WITH OPTIMIZED TEMPERATURE HYSTERESIS?

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Si descrive qui di seguito uno scaldabagno elettrico ad accumulo per acqua sanitaria o acqua tecnica per riscaldamento ambienti. An electric storage water heater for sanitary water or technical water for room heating is described below.

Si descrive altres? un metodo per gestire uno scaldabagno elettrico ad accumulo. A method for operating an electric storage water heater is also described.

Rispetto agli scaldabagno istantanei, gli scaldabagno ad accumulo hanno il vantaggio di necessitare di una minore potenza. Tuttavia, gli scaldabagno ad accumulo presentano alcuni svantaggi. Ad esempio essi sono soggetti a perdite per dispersioni termiche, tanto pi? elevate quanto maggiore ? la temperatura media dell?acqua contenuta nell?accumulo. Compared to instantaneous water heaters, storage water heaters have the advantage of requiring less power. However, storage water heaters have some disadvantages. For example, they are subject to heat loss, which is higher the higher the average temperature of the water in the storage tank.

Tali scaldabagni tradizionalmente comprendono delle resistenze elettriche, in seguito per brevit? ?resistenze?. Sono inoltre noti scaldabagno ad accumulo che utilizzano come mezzi riscaldanti una pompa di calore, in aggiunta o in alternativa alle resistenze. Such water heaters traditionally include electrical resistances, hereinafter referred to as ?resistances?. There are also known storage water heaters that use a heat pump as heating medium, in addition to or as an alternative to the resistances.

L?esigenza di ridurre il consumo di energia elettrica ha portato allo sviluppo scaldabagni ?intelligenti? dotati di algoritmi che, nella regolazione della temperatura di accumulo, tengono conto degli eventi passati. Pertanto, quando la probabilit? di prelievo di acqua calda ? bassa, l?accumulo viene mantenuto ad una temperatura mediamente bassa, mentre quando la probabilit? di prelievo dell?acqua calda ? alta la temperatura dell?accumulo viene mantenuta ad una temperatura mediamente pi? alta. The need to reduce electricity consumption has led to the development of "smart" water heaters equipped with algorithms that take past events into account when regulating the storage temperature. Therefore, when the probability of hot water being drawn is low, the storage is maintained at a low average temperature, while when the probability of hot water being drawn is high, the storage temperature is maintained at a higher average temperature.

Con la progressiva transizione delle fonti energetiche da fossili a rinnovabili la fornitura di energia elettrica sulla rete ? soggetta alla disponibilit? di energia eolica o fotovoltaica, risorse per loro natura intermittenti e non controllabili. Ancora, la rete di produzione e distribuzione dell?energia elettrica si trova a far fronte ad una richiesta di potenza quantitativamente molto differente in differenti momenti, ad esempio differenti picchi di utilizzo in una giornata. With the progressive transition of energy sources from fossil to renewable, the supply of electricity on the grid is subject to the availability of wind or photovoltaic energy, resources that are by their nature intermittent and uncontrollable. Furthermore, the electricity production and distribution network has to deal with a quantitatively very different power demand at different times, for example different peaks of use in a day.

Quindi la rete si trova ad essere in condizioni in cui domanda e offerta di energia devono essere bilanciate ed ? la domanda che deve adattarsi all?offerta. Allo stato attuale c?? una esigenza che gli elettrodomestici siano in grado di adattare la loro richiesta di consumo, ovvero la domanda, alle condizioni della rete elettrica. Sono noti scaldabagno ad accumulo in cui gli algoritmi di gestione degli elementi di riscaldamento tengono conto di una situazione di sbilanciamento della rete elettrica. So the network is in a condition where energy supply and demand must be balanced and it is the demand that must adapt to the supply. At present there is a need for household appliances to be able to adapt their consumption request, or demand, to the conditions of the electricity network. There are known storage water heaters in which the heating element management algorithms take into account an imbalance situation in the electricity network.

EP3662210B1 descrive uno scaldabagno elettrico ad accumulo, il riscaldamento ? comandato un regolatore elettronico che tiene conto delle abitudini dell?utilizzatore. Lo scaldabagno mantiene la temperatura di termostatazione bassa nei periodi in cui non si prevede un prelievo. L?apprendimento dei profili di prelievo si basa su una stima dei prelievi fatta in base alle variazioni di temperatura. Il metodo fornisce sensibili riduzioni di consumo nel normale funzionamento, ma non insegna come rispondere a segnali dalla rete in modo ottimizzato. EP3662210B1 describes an electric storage water heater, the heating is controlled by an electronic regulator that takes into account the user's habits. The water heater maintains a low thermostat temperature during periods when no withdrawal is expected. The learning of withdrawal profiles is based on an estimate of withdrawals made based on temperature variations. The method provides significant reductions in consumption in normal operation, but does not teach how to respond to signals from the network in an optimized way.

Il documento US11300325B2 descrive uno scaldabagno con una resistenza elettrica in una zona superiore ed una in una zona inferiore dell?accumulo. La gestione delle resistenze ? affidata ad un regolatore elettronico che tiene conto delle condizioni di scarsit? o sovrabbondanza di energia sulla rete elettrica. In una condizione di bilanciamento della rete, lo scaldabagno non adotta nessuna strategia per razionalizzare i consumi. In condizioni di scarsit? di energia elettrica (la domanda di energia eccede la disponibilit? e vi uno sbilanciamento verso la domanda) viene ridotto il consumo di potenza della resistenza inferiore secondo un algoritmo euristico che tiene conto dei passati prelievi di acqua. In condizioni di sovrabbondanza di energia (sbilanciamento verso la produzione), lo scaldabagno alza la soglia di temperatura per lo spegnimento delle resistenze ad un valore che non tiene conto delle reali esigenze dell?utente e quindi non esclude che l?aumento di consumo si traduca in uno spreco di energia. Document US11300325B2 describes a water heater with an electrical resistance in an upper zone and one in a lower zone of the storage tank. The resistances are managed by an electronic regulator that takes into account the conditions of scarcity or overabundance of energy on the electrical network. In a condition of balanced network, the water heater does not adopt any strategy to rationalize consumption. In conditions of scarcity of electrical energy (the demand for energy exceeds the availability and there is an imbalance towards the demand) the power consumption of the lower resistance is reduced according to a heuristic algorithm that takes into account past water withdrawals. In conditions of overabundance of energy (imbalance towards production), the water heater raises the temperature threshold for switching off the resistances to a value that does not take into account the real needs of the user and therefore does not exclude that the increase in consumption translates into a waste of energy.

Si vuole invece che l?aumento di consumo si traduca in un accumulo di energia che consenta una successiva riduzione di consumo. In generale c?? la necessit? di regolare lo scaldabagno in modo da ridurre i consumi di energia in condizioni normali e disporre di un ulteriore livello di flessibilit? per rispondere a condizioni di sbilanciamento della rete senza penalizzare eccessivamente il confort. Per confort si intende un livello di prestazione che garantisce di avere acqua alla temperatura impostata ogni volta che l?utente la desideri. Non sono noti scaldabagni che gestiscano entrambe le esigenze di ottimizzare il consumo in condizioni normali ed essere ulteriormente configurati per avere un consumo flessibile in risposta a condizioni della rete. Instead, the increase in consumption is expected to translate into an accumulation of energy that allows for a subsequent reduction in consumption. In general, there is a need to adjust the water heater to reduce energy consumption under normal conditions and have an additional level of flexibility to respond to conditions of network imbalance without excessively penalizing comfort. Comfort is defined as a level of performance that guarantees having water at the set temperature whenever the user wants it. There are no known water heaters that manage both the needs of optimizing consumption under normal conditions and being further configured to have flexible consumption in response to network conditions.

Questi ed altri scopi, che risulteranno chiari in seguito, si conseguono con un metodo e apparato conforme alle rivendicazioni principali di metodo e con un apparato (o sistema) conforme alle rivendicazioni principali di apparato. These and other purposes, which will become clear later, are achieved with a method and apparatus compliant with the main method claims and with an apparatus (or system) compliant with the main apparatus claims.

Altri scopi possono essere inoltre ottenuti mediante le caratteristiche supplementari delle rivendicazioni dipendenti. Further purposes may also be achieved by the additional features of the dependent claims.

Nel seguito si descrive uno scaldabagno elettrico ad accumulo che comprende un serbatoio o accumulo a sviluppo verticale comprendente a sua volta una zona superiore da cui si preleva acqua riscaldata ed una inferiore in cui si immette acqua da riscaldare. Le zone inferiore e superiore sono riscaldate da rispettivi elementi di riscaldamento e fornite di rispettivi sensori di temperatura. Per brevit? nel seguito tale configurazione verr? chiamata ?a due zone?. The following describes an electric storage water heater that comprises a vertically developed tank or accumulator comprising in turn an upper zone from which heated water is drawn and a lower zone into which water to be heated is introduced. The lower and upper zones are heated by respective heating elements and provided with respective temperature sensors. For brevity, this configuration will be referred to below as "two-zone".

Si descrive altres? un metodo per gestire il funzionamento di uno scaldabagno elettrico ad accumulo del tipo ?a due zone?. A method for managing the operation of a "two-zone" type electric storage water heater is also described.

Descrizione delle figure: Description of the figures:

- le fig.1.a, 1.b, 1.c, 1.d mostrano varie viste di una possibile realizzazione di uno scaldabagno con resistenze elettriche; - fig.1.a, 1.b, 1.c, 1.d show various views of a possible construction of a water heater with electric resistances;

- le fig.2.a, 2.b e 2.c mostrano una seconda possibile realizzazione di uno scaldabagno con resistenze elettriche e pompa di calore; - fig.2.a, 2.b and 2.c show a second possible construction of a water heater with electric resistances and heat pump;

- le figure 3.a e 3.b mostrano delle tabelle di corrispondenza fra tariffe orarie e particolari condizioni della rete. - Figures 3.a and 3.b show tables of correspondence between hourly rates and particular network conditions.

- la figura 4 mostra una tabella con valori assunti da una variabile in diversi possibili modi di funzionamento. - Figure 4 shows a table with values assumed by a variable in different possible operating modes.

Ulteriori caratteristiche del presente trovato risulteranno meglio evidenziate dalle seguenti descrizioni di possibili forme di realizzazione, conformi alle rivendicazioni brevettuali e illustrate, a puro titolo esemplificativo e non limitativo, avvalendosi delle figure. Si precisa che il trovato non ? limitato ai dettagli costruttivi ed agli esempi ed a quanto illustrato nelle figure; altre forme di realizzazione sono possibili senza per questo uscire dal campo delle rivendicazioni. I termini usati nella descrizione non devono essere visti come limitanti. I termini ?ricevere?, ?leggere?, ?rilevare?, ?recepire? sono utilizzati con accezione ampia per indicare la ricezione di una informazione comprendendo i casi di informazione contenuta in segnali provenienti dall?esterno, recuperata da una memoria o ricevuta come input da una interfaccia utente. Analogamente ?comunicazione? o ?connessione? non sono limitati a comunicazione tramite collegamenti fisici o cablaggi. Further features of the present invention will be better highlighted by the following descriptions of possible embodiments, compliant with the patent claims and illustrated, purely by way of example and not limitation, using the figures. It should be noted that the invention is not limited to the construction details and examples and to what is illustrated in the figures; other embodiments are possible without departing from the scope of the claims. The terms used in the description should not be seen as limiting. The terms ?receive?, ?read?, ?detect?, ?receive? are used in a broad sense to indicate the reception of information including the cases of information contained in signals coming from the outside, retrieved from a memory or received as input from a user interface. Similarly ?communication? or ?connection? are not limited to communication via physical connections or wiring.

Con riferimento alle tavole di disegno allegate il numero di riferimento 1 indica uno scaldabagno comprendente un accumulo 10 a sviluppo verticale avente una porzione superiore 11 ed una porzione inferiore 12. With reference to the attached drawing tables, the reference number 1 indicates a water heater comprising a vertically developed accumulator 10 having an upper portion 11 and a lower portion 12.

All?interno della porzione superiore 11 dell?accumulo 10 si trova almeno un primo elemento riscaldante 41, mentre all?interno della porzione inferiore 12 dell?accumulo 11 ? inserito almeno un secondo elemento riscaldante 51, 61, per brevit? in seguito detti anche elementi riscaldanti o elementi. L?almeno uno elemento superiore 41 pu? comprendere una resistenza elettrica, l?almeno uno elemento inferiore 51, 61 pu? comprendere una resistenza elettrica 51 e/o un condensatore 61 di una pompa di calore 6. Inside the upper portion 11 of the accumulator 10 there is at least a first heating element 41, while inside the lower portion 12 of the accumulator 11 there is at least a second heating element 51, 61, hereinafter also referred to as heating elements or elements for brevity. The at least one upper element 41 may comprise an electrical resistance, the at least one lower element 51, 61 may comprise an electrical resistance 51 and/or a condenser 61 of a heat pump 6.

In prossimit? dei rispettivi elementi 41, 51, 61 vi sono un primo sensore di temperatura o sensore di temperatura superiore 42, che rileva una temperatura superiore detta ?di duomo? ?Tdome? ed un secondo sensore di temperatura o sensore di temperatura inferiore 52 che rileva una temperatura inferiore ?Tbottom?. I sensori di temperatura 42, 52 possono essere sensori di temperatura convenzionali (ad esempio termistori). In proximity to the respective elements 41, 51, 61 there is a first temperature sensor or upper temperature sensor 42, which detects an upper temperature called the "dome" temperature "Tdome" and a second temperature sensor or lower temperature sensor 52 which detects a lower temperature "Tbottom". The temperature sensors 42, 52 may be conventional temperature sensors (e.g. thermistors).

Uno scaldabagno 1 fornito di sole resistenze 41, 51 verr? indicato nel seguito come scaldabagno elettrico o modello elettrico, per distinguerlo dal modello ?ibrido? che comprende anche una pompa di calore 6. A water heater 1 equipped with only resistors 41, 51 will be referred to below as an electric water heater or electric model, to distinguish it from the "hybrid" model which also includes a heat pump 6.

L?acqua fredda entra nell?accumulo 10 attraverso una prima apertura 2 che la immette in prossimit? del fondo 12, mentre l?acqua riscaldata, diretta all?utenza, esce attraverso una seconda apertura 3 prossima alla sommit? dell?accumulo 10. In questo modo, in condizioni stazionarie, la stratificazione delle temperature contribuisce al fatto che l?acqua in uscita sia quella a temperatura maggiore. Cold water enters the storage tank 10 through a first opening 2 which introduces it near the bottom 12, while the heated water, directed to the user, exits through a second opening 3 near the top of the storage tank 10. In this way, in stationary conditions, the stratification of temperatures contributes to the fact that the water exiting is that at the highest temperature.

Lo scaldabagno 1 comprende altres? un regolatore 5 per regolare il funzionamento degli elementi di riscaldamento 41, 51, 61. The water heater 1 also includes a regulator 5 for regulating the operation of the heating elements 41, 51, 61.

Il regolatore 5 comprende mezzi di memoria ed ? atto a ricevere le rilevazioni di temperatura fatte dai sensori di temperatura 42, 52 e una temperatura ?Tset? impostata dall?utente (tramite l?interfaccia utente 7). The controller 5 includes memory means and is adapted to receive the temperature readings made by the temperature sensors 42, 52 and a temperature ?Tset? set by the user (via the user interface 7).

Il regolatore 5 pu? essere una centralina elettronica comprendente: Regulator 5 may be an electronic control unit comprising:

- una memoria con istruzioni di programma e parametri, - a memory with program instructions and parameters,

- mezzi di esecuzione delle istruzioni e di calcoli, - means of executing instructions and calculations,

- mezzi per controllare gli elementi di riscaldamento e recepire segnali dall?esterno. - means for controlling the heating elements and receiving signals from outside.

Il regolatore 5 ? configurato per recepire una temperatura impostata, Tset impostabile tramite una interfaccia utente 7. The regulator 5 is configured to receive a set temperature, Tset, which can be set via a user interface 7.

L?interfaccia utente 7 pu? integrata nello scaldabagno e comprendere mezzi manuali di input come tasti o manopole e/o essere esterna e comprendere mezzi per inviare dati di input al regolatore 5 che ? configurato per riceverli. Quando ? integrata nello scaldabagno 7 l?interfaccia utente pu? essere assemblata in un unico assieme con il regolatore 5, come mostrato nelle figure 1.a, 1.b, 2.a e 2.b. The user interface 7 may be integrated into the water heater and include manual input means such as buttons or knobs and/or be external and include means for sending input data to the controller 5 which is configured to receive it. When integrated into the water heater 7 the user interface may be assembled into a single assembly with the controller 5, as shown in Figures 1.a, 1.b, 2.a and 2.b.

La sezione superiore 11 dell?accumulo ? riscaldata direttamente dall?almeno un elemento riscaldante superiore 41 ed indirettamente, per effetto convettivo, dall?almeno un elemento riscaldante inferiore 51, 61. L?almeno un elemento riscaldante superiore 41 ha la temperatura superiore Tdome come temperatura di controllo. L?almeno uno elemento riscaldante inferiore 51, 61 ha come temperatura di controllo la temperatura inferiore Tbottom o in alternativa una temperatura media ?Tavg? che ? ottenuta come media fra la temperatura di duomo Tdome e la temperatura inferiore Tbottom. Preferibilmente tale media ? una media pesata, ancora pi? preferibilmente il peso ?Wdome? della temperatura di duomo ? minore del peso ?Wbottom? della temperatura inferiore. The upper section 11 of the accumulator is heated directly by the at least one upper heating element 41 and indirectly, by convective effect, by the at least one lower heating element 51, 61. The at least one upper heating element 41 has the upper temperature Tdome as control temperature. The at least one lower heating element 51, 61 has as control temperature the lower temperature Tbottom or alternatively an average temperature ?Tavg? which is obtained as the average between the dome temperature Tdome and the lower temperature Tbottom. Preferably this average is a weighted average, even more preferably the weight ?Wdome? of the dome temperature is less than the weight ?Wbottom? of the lower temperature.

Secondo una realizzazione preferita il peso Wdome della temperatura di duomo ? compreso in un intervallo fra 0,25 e 0,40 per esempio 0,3. Almeno uno dei pesi Wdome, Wbottom ? un parametro memorizzato nella memoria del regolatore 5, l?altro essendo calcolabile di conseguenza o essendo pure salvato. According to a preferred embodiment the dome temperature weight Wdome is in a range between 0.25 and 0.40 e.g. 0.3. At least one of the Wdome weights, Wbottom is a parameter stored in the memory of the controller 5, the other being calculable accordingly or also being saved.

Per ogni elemento riscaldante 41, 51, 61 ? impostata una temperatura di termostatazione ?Ttarget?. For each heating element 41, 51, 61, a thermostat temperature "Ttarget" is set.

In una possibile forma di realizzazione il regolatore 5 fissa una temperatura di termostatazione Ttarget comune almeno per le resistenze elettriche 41, 51. La temperatura di termostatazione Ttarget, di ogni elemento riscaldante 41, 51, 61 ? compresa in un intervallo fra una temperatura minima ?Tmin? e massima ?Tmax? (Tmin ? Ttarget ? Tmax). In a possible embodiment, the regulator 5 sets a common thermostatic control temperature Ttarget at least for the electrical resistors 41, 51. The thermostatic control temperature Ttarget of each heating element 41, 51, 61 is included in a range between a minimum temperature ?Tmin? and a maximum temperature ?Tmax? (Tmin ? Ttarget ? Tmax).

La temperatura massima Tmax ? un parametro di fabbrica, eventualmente modificabile in utenza, e pu? variare, ad esempio, fra i 55?C e gli 85?C. The maximum temperature Tmax is a factory parameter, which can be modified by the user, and can vary, for example, between 55?C and 85?C.

Preferibilmente raggiunge i valori maggiori qualora sia presente, una valvola miscelatrice termostatica. Preferably, it reaches the highest values if a thermostatic mixing valve is present.

La temperatura minima Tmin ? quella considerata accettabile per garantire il confort per usi sanitari, pu? essere compresa fra i 37?C ed i 42?C, ad esempio intorno a 40?C. Termostatare a temperature superiori alla minima Tmin permette di miscelare l?acqua erogata con acqua fredda con il vantaggio di aumentare il volume di acqua erogabile oltre il volume dell?accumulo. The minimum temperature Tmin is the one considered acceptable to ensure comfort for sanitary uses, it can be between 37?C and 42?C, for example around 40?C. Setting the thermostat at temperatures higher than the minimum Tmin allows the supplied water to be mixed with cold water with the advantage of increasing the volume of water that can be supplied beyond the volume of the accumulation.

Gli elementi riscaldanti 41, 51, 61 si attivano quando la rispettiva temperatura di controllo scende sotto la temperatura di termostatazione Ttarget meno un valore di isteresi e si disattivano alla temperatura di termostatazione Ttarget. L?almeno un elemento superiore 41 ha una isteresi superiore ThystDome (per cui si attiva ad una temperatura Ttarget ? ThystDome ) mentre l?almeno uno elemento di riscaldamento inferiore 51, 61 ha una isteresi inferiore Thyst (per cui si attiva alla temperatura Ttarget ? Thyst). In generale ci possono essere isteresi diverse per ogni elemento di riscaldamento. The heating elements 41, 51, 61 are activated when the respective control temperature falls below the thermostat temperature Ttarget minus a hysteresis value and are deactivated at the thermostat temperature Ttarget. The at least one upper element 41 has an upper hysteresis ThystDome (so it activates at a temperature Ttarget ? ThystDome ) while the at least one lower heating element 51, 61 has a lower hysteresis Thyst (so it activates at a temperature Ttarget ? Thyst). In general there can be different hysteresis for each heating element.

Traslando tutti i valori di temperatura dell?ampiezza dell?isteresi, tutto quanto esposto si applica anche al caso in cui gli elementi di riscaldamento si attivano alla temperatura di termostatazione Ttarget e si spengono quando l?aumento di temperatura ? pari all?isteresi Thyst, ThystDome. By translating all temperature values by the hysteresis amplitude, all of the above also applies to the case in which the heating elements are activated at the thermostat temperature Ttarget and are switched off when the temperature increase is equal to the hysteresis Thyst, ThystDome.

In una forma di realizzazione illustrata schematicamente in figura 2.a, 2.b, l?almeno un elemento di riscaldamento inferiore 51, 61 comprende, una resistenza inferiore 51 e un condensatore 61 di una pompa di calore 6. In an embodiment illustrated schematically in figure 2.a, 2.b, the at least one lower heating element 51, 61 comprises, a lower resistor 51 and a capacitor 61 of a heat pump 6.

Nell?esempio illustrato il condensatore 61 comprende una coppia di avvolgimenti 611, 612 posizionati rispettivamente sopra e sotto la resistenza inferiore 51. In the example illustrated, the capacitor 61 comprises a pair of windings 611, 612 positioned respectively above and below the lower resistor 51.

La pompa di calore 6 ha un rendimento energetico maggiore rispetto alla resistenza 51, ma pu? riscaldare solo fino ad una soglia Thp massima di temperatura; un valore tipico per la soglia Thp di temperatura della pompa ? circa 55?C. Oltre questa soglia Thp il riscaldamento ? affidato solo alle resistenze 41, 51. Heat pump 6 has a higher energy efficiency than resistor 51, but can only heat up to a maximum temperature threshold Thp; a typical value for the pump temperature threshold Thp is approximately 55?C. Above this Thp threshold, heating is entrusted only to resistors 41, 51.

Nella forma di realizzazione di figura 2 la resistenza inferiore 51 pu? funzionare a staffetta con lo scambiatore 61 della pompa di calore 6. Nel funzionamento a staffetta al di sotto della soglia Thp l?elemento inferiore utilizzato ? il condensatore 61, al di sopra l?elemento inferiore utilizzato ? la resistenza 51. In the embodiment of figure 2 the lower resistor 51 can operate in relay with the exchanger 61 of the heat pump 6. In relay operation below the threshold Thp the lower element used is the capacitor 61, above it the lower element used is the resistor 51.

Il funzionamento a staffetta fra lo scambiatore 61 della pompa di calore 6 e la resistenza inferiore 51 consente di ridurre sia il consumo di potenza elettrica istantaneo sia il consumo di energia elettrica, poich? la pompa di calore 6 ha un rendimento energetico maggiore rispetto alla resistenza 51. The relay operation between the exchanger 61 of the heat pump 6 and the lower resistance 51 allows for a reduction in both the instantaneous electrical power consumption and the electrical energy consumption, since the heat pump 6 has a higher energy efficiency than the resistance 51.

Quando la pompa di calore 6 e la resistenza inferiore 51 funzionano a staffetta ? preferibile che siano controllate entrambe con la temperatura media Tavg per un pi? efficiente funzionamento dello scaldabagno 1. Secondo alcune realizzazioni nei modelli di scaldabagno 1 che comprendono uno scambiatore 61 come elemento inferiore unico o accessorio, tutti gli elementi di riscaldamento inferiori 51, 61 sono controllati in base alla temperatura media Tavg. When the heat pump 6 and the lower resistor 51 operate in relay mode, it is preferable that they are both controlled with the average temperature Tavg for more efficient operation of the water heater 1. According to some embodiments in the water heater models 1 that include an exchanger 61 as the sole or accessory lower element, all the lower heating elements 51, 61 are controlled based on the average temperature Tavg.

Nei modelli esclusivamente elettrici la resistenza inferiore ? controllata, preferibilmente, con la temperatura Tbottom misurata dal sensore inferiore 52. In purely electric models the lower resistance is preferably controlled with the temperature Tbottom measured by the lower sensor 52.

Nelle forme di realizzazione preferite le resistenze superiore 41 ed inferiore 51 non si attivano mai insieme e ancora pi? preferibilmente, la resistenza superiore 41 ha la priorit? su quella inferiore 51. In altre parole viene sempre data priorit? al riscaldamento dell?acqua contenuta nella parte superiore 11 dell?accumulo 10. Per soddisfare le esigenze contrapposte di ridurre il consumo per dispersione e garantire acqua calda sufficiente, lo scaldabagno 1 ha almeno due modi di riscaldamento selezionabili in base alle esigenze. In the preferred embodiments, the upper resistors 41 and 51 are never activated together and even more preferably, the upper resistor 41 has priority over the lower resistor 51. In other words, priority is always given to heating the water contained in the upper part 11 of the storage tank 10. To meet the opposing needs of reducing consumption due to dispersion and ensuring sufficient hot water, the water heater 1 has at least two heating modes that can be selected according to needs.

I modi di riscaldamento, nel seguito per brevit? detti anche ?modo? permettono di avere acqua ad una temperatura impostata Tset, ma sono diversi per la logica di controllo degli elementi di riscaldamento 41, 51, 61 e per consumo. I modi di riscaldamento preferibilmente sono selezionabili con la interfaccia utente 7. The heating modes, hereinafter for brevity also called ?mode? allow to have water at a set temperature Tset, but they are different in terms of the control logic of the heating elements 41, 51, 61 and in terms of consumption. The heating modes are preferably selectable with the user interface 7.

In un primo modo di riscaldamento detto ?manuale? o ?confort? lo scaldabagno 1 pone la temperatura di termostatazione Ttarget pari alla temperatura impostata Tset per tutti gli elementi di riscaldamento resistivo 41,51 e per l?eventuale pompa di calore qualora la temperatura utente Tset sia non superiore alla temperatura di soglia Thp. La temperatura utente Tset varia fra la temperatura minima Tmin e la temperatura massima Tmax. Nel primo modo di riscaldamento confort: In a first heating mode called ?manual? or ?comfort? the water heater 1 sets the thermostat temperature Ttarget equal to the set temperature Tset for all the resistive heating elements 41,51 and for the heat pump if the user temperature Tset is not higher than the threshold temperature Thp. The user temperature Tset varies between the minimum temperature Tmin and the maximum temperature Tmax. In the first comfort heating mode:

- le resistenze superiore 41 ed inferiore 51 non si attivano mai insieme, - la resistenza superiore 41 ha la priorit? su quella inferiore 51, - the upper resistors 41 and 51 never activate together, - the upper resistor 41 has priority over the lower resistor 51,

- se presente un condensatore 61 come elemento inferiore la resistenza inferiore 51 funziona a staffetta con la pompa di calore 6. - if a capacitor 61 is present as the lower element, the lower resistor 51 works in relay with the heat pump 6.

Secondo una possibile forma di realizzazione i modi di riscaldamento comprendono ulteriormente un secondo modo di riscaldamento che ? un modo ottimizzato, detto ?I-memory?. Il secondo modo I-memory differisce dal primo modo confort per la temperatura di termostatazione Ttarget che ? pari ad una temperatura ottimizzata Tmem che varia nel tempo e risulta essere funzione del profilo dei prelievi memorizzati (il profilo dei prelievi essendo definito da volume e temperatura degli stessi nell?arco di un periodo). La temperatura ottimizzata Tmem pu? variare dalla temperatura minima Tmin alla massima Tmax. In letteratura sono definiti metodi per calcolare tale temperatura ottimizzata, a titolo semplificativo un metodo ? descritto in EP2366081B1 (il cui contenuto fa parte integrante della presente descrizione). According to a possible embodiment, the heating modes further comprise a second heating mode which is an optimised mode, called "I-memory". The second I-memory mode differs from the first comfort mode for the thermostatting temperature Ttarget which is equal to an optimised temperature Tmem which varies over time and is a function of the profile of the stored withdrawals (the profile of the withdrawals being defined by their volume and temperature over a period). The optimised temperature Tmem can vary from the minimum temperature Tmin to the maximum temperature Tmax. Methods for calculating this optimised temperature are defined in the literature; for simplicity, a method is described in EP2366081B1 (the content of which is an integral part of this description).

Nella figura 2 lo scaldabagno 1 comprende almeno un elemento di riscaldamento di tipo resistivo 41, 51 ed uno costituito dal condensatore 61 di una pompa di calore 6, atta a riscaldare fino ad una massima soglia di temperatura Thp. In figure 2, the water heater 1 comprises at least one resistive type heating element 41, 51 and one consisting of the condenser 61 of a heat pump 6, capable of heating up to a maximum temperature threshold Thp.

In particolare nelle realizzazioni qui descritte che comprendono una pompa di calore 6, lo scaldabagno 1 pu? comprendere anche un terzo modo di riscaldamento che ? un modo sostenibile detto ?Green? e/o un quarto modo di riscaldamento che ? un modo rapido detto ?Fast?. In particular, in the embodiments described here which include a heat pump 6, the water heater 1 may also include a third heating mode which is a sustainable mode called ?Green? and/or a fourth heating mode which is a rapid mode called ?Fast?.

Il terzo modo di riscaldamento Green, ha la priorit? di limitare il consumo elettrico, e utilizza esclusivamente la pompa di calore 6, mentre gli elementi resistivi 41, 51 sono sempre disattivati. Nel terzo modo Green la temperatura di termostatazione Ttarget ? pari al minimo fra la temperatura utente Tset, e la soglia di temperatura Thp della pompa di calore 6. The third heating mode, Green, has the priority of limiting electrical consumption, and uses exclusively the heat pump 6, while the resistive elements 41, 51 are always deactivated. In the third Green mode, the thermostat temperature Ttarget is equal to the minimum between the user temperature Tset, and the temperature threshold Thp of the heat pump 6.

Il quarto modo Fast ha la priorit? di riscaldare rapidamente e differisce dal primo modo confort in che la resistenza inferiore 51 si attiva non a staffetta, ma contemporaneamente alla pompa di calore 6, con l?unico vincolo in pi? rispetto alla pompa di calore 6 che la resistenza superiore 41 sia e resti spenta. Nel quarto modo Fast la pompa di calore 6 ? controllata preferibilmente con temperatura media Tavg, la resistenza inferiore 51 ? controllata preferibilmente con temperatura inferiore Tbottom. The fourth Fast mode has the priority of heating quickly and differs from the first Comfort mode in that the lower resistance 51 is not activated in relay, but at the same time as the heat pump 6, with the only additional constraint compared to the heat pump 6 that the upper resistance 41 is and remains off. In the fourth Fast mode the heat pump 6 is preferably controlled with an average temperature Tavg, the lower resistance 51 is preferably controlled with a lower temperature Tbottom.

Nel terzo modo Green, e quarto Fast la temperatura di termostatazione Ttarget ? pari alla temperatura utente Tset. ? possibile realizzare un quinto modo detto ?I-memory green? che ? uguale al terzo modo Green con temperatura di termostatazione Ttarget pari al minimo fra una temperatura ottimizzata Tmem e la soglia di temperatura Thp della pompa di calore 6. Analogamente ? possibile realizzare un sesto modo detto ?I-memory fast? che ? uguale al quarto modo Fast con temperatura di termostatazione Ttarget pari alla temperatura ottimizzata Tmem, Ci? permette di combinare i vantaggi del secondo modo I-memory con il terzo modo Green, o il quarto modo Fast. La figura 4 riporta in tabella i valori della temperatura di termostatazione Ttarget per ogni modo di riscaldamento. In the third Green and fourth Fast mode, the thermostat temperature Ttarget is equal to the user temperature Tset. It is possible to create a fifth mode called ?I-memory green? which is equal to the third Green mode with thermostat temperature Ttarget equal to the minimum between an optimised temperature Tmem and the temperature threshold Thp of the heat pump 6. Similarly, it is possible to create a sixth mode called ?I-memory fast? which is equal to the fourth Fast mode with thermostat temperature Ttarget equal to the optimised temperature Tmem. This allows you to combine the advantages of the second I-memory mode with the third Green mode, or the fourth Fast mode. Figure 4 shows the values of the thermostat temperature Ttarget for each heating mode in the table.

Secondo alcune possibili varianti sono definiti almeno due valori di isteresi: una isteresi superiore ?ThystDome? per l?elemento superiore 41 ed un?isteresi inferiore ?Thyst? per l?almeno un elemento inferiore 51, 61. Si ? osservato che adottare valori di isteresi differenti per gli elementi di riscaldamento superiore 41 ed inferiore 51, 61 permette di ridurre ulteriormente i consumi o, a parit? di consumi, migliorare il confort. Nel seguito per isteresi al duomo ThystDome si intende l?isteresi di uno o pi? elementi superiori, per isteresi inferiore Thyst quella degli uno o pi? elementi inferiori 51. According to some possible variants, at least two hysteresis values are defined: an upper hysteresis ?ThystDome? for the upper element 41 and a lower hysteresis ?Thyst? for at least one lower element 51, 61. It has been observed that adopting different hysteresis values for the upper 41 and lower 51, 61 heating elements allows for a further reduction in consumption or, with the same consumption, an improvement in comfort. In the following, the hysteresis of the dome ThystDome refers to the hysteresis of one or more upper elements, while the lower hysteresis Thyst refers to that of the one or more lower elements 51.

In particolare nelle forme di realizzazione dello scaldabagno 1 con solo resistenze elettriche 41, 51 ? vantaggioso avere una isteresi inferiore Thyst pi? elevata, (ad esempio compresa fra 2?C e 21?C, preferibilmente fra 12?C e 18?C in particolare 15?C) ed un?isteresi al duomo ThystDome minore (ad esempio fra 1?C e 20?C, preferibilmente fra 3?C e 9?C in particolare 5?C). In particular, in the embodiments of the water heater 1 with only electrical resistances 41, 51, it is advantageous to have a higher lower hysteresis Thyst (for example between 2?C and 21?C, preferably between 12?C and 18?C, in particular 15?C) and a lower dome hysteresis ThystDome (for example between 1?C and 20?C, preferably between 3?C and 9?C, in particular 5?C).

Invece nelle forme di realizzazione in cui lo scaldabagno 1 comprende un condensatore 61 di una pompa di calore 6 come elemento di riscaldamento inferiore, la situazione si inverte ed ? pi? conveniente avere una isteresi inferiore Thyst minore (ad esempio in un intervallo fra da 1?C a 20?C, preferibilmente fra 3?C e 9?C, in particolare 5?C) ed un?isteresi al duomo ThystDome maggiore (ad esempio un intervallo compreso fra da 2?C e 21?C, preferibilmente fra 9?C e 18?C in particolare 12?C). Instead, in embodiments where the water heater 1 comprises a condenser 61 of a heat pump 6 as the lower heating element, the situation is reversed and it is more convenient to have a lower lower hysteresis Thyst (for example in a range between 1?C to 20?C, preferably between 3?C and 9?C, in particular 5?C) and a higher dome hysteresis ThystDome (for example a range between 2?C and 21?C, preferably between 9?C and 18?C in particular 12?C).

Questo perch? nelle forme di realizzazione in cui il riscaldamento dell?acqua ? ottenuto solo mediante resistenze elettriche si preferisce evitare l?attivazione della resistenza inferiore 51 per piccole e momentanee oscillazioni di temperatura dovute all?ingresso di acqua fredda causato da piccoli prelievi e seguente turbolenze dell?acqua. Una isteresi pi? elevata rende la resistenza inferiore 51 pi? stabile e meno sensibile alle piccole turbolenze. Per compensare la minore sensibilit? ? molto utile una isteresi al duomo ThystDome, minore che renda invece la resistenza superiore 41 molto sensibile anche a piccole turbolenze cos? che si attivi prontamente per garantire la corretta temperatura all?uscita 3 dello scaldabagno 1. This is because in the embodiments in which the water is heated only by means of electrical resistances, it is preferable to avoid the activation of the lower resistance 51 for small and momentary temperature oscillations due to the entry of cold water caused by small withdrawals and subsequent turbulence of the water. A higher hysteresis makes the lower resistance 51 more stable and less sensitive to small turbulence. To compensate for the lower sensitivity, a lower hysteresis at the ThystDome dome is very useful, which instead makes the upper resistance 41 very sensitive even to small turbulence so that it activates promptly to guarantee the correct temperature at the outlet 3 of the water heater 1.

Nelle forme di realizzazione che includono anche un condensatore 61 come elemento di riscaldamento inferiore, si vuole utilizzare al massimo la pompa di calore 6 e ridurre l?utilizzo delle resistenze 41, 51. Pertanto qui ? opportuno far attivare la pompa di calore 6 anche per piccole oscillazioni della temperatura dell?acqua adottando una isteresi inferiore Thyst pi? piccola rispetto all?isteresi superiore ThystDome. In embodiments that also include a condenser 61 as a lower heating element, it is desired to make maximum use of the heat pump 6 and reduce the use of the resistors 41, 51. Therefore, here it is advisable to activate the heat pump 6 even for small fluctuations in the water temperature by adopting a lower hysteresis Thyst that is smaller than the upper hysteresis ThystDome.

Opzionalmente, nei modelli a pompa di calore si utilizzano le isteresi del modello elettrico quando la temperatura media Tavg ? maggiore della soglia della pompa di calore Thp. In queste condizioni la pompa di calore 6 non riesce a dare un contributo e lo scaldabagno 1 pu? essere controllato come se fosse un modello elettrico. Optionally, in heat pump models the hysteresis of the electric model is used when the average temperature Tavg is greater than the heat pump threshold Thp. In these conditions the heat pump 6 is unable to make a contribution and the water heater 1 can be controlled as if it were an electric model.

Secondo una possibile realizzazione lo scaldabagno 1 ? alimentato da energia proveniente da una rete elettrica ed ? configurato per lavorare con almeno due modi di riscaldamento scelti fra il primo modo ?confort?, il secondo modo ?I-memory?, il terzo modo ?green?, il quarto modo ?Fast?, il quinto modo ?I-memory green?, o il sesto modo ?I-memory fast? e per ricevere la selezione del modo di riscaldamento da una interfaccia utente. Il regolatore 5 ? ulteriormente configurato per disattivare gli elementi di riscaldamento 41, 51, 61 e/o modificarne i parametri di controllo in funzione di una condizione (rilevata o stimata o prevista) di scarsit? o di sovrabbondanza di energia elettrica e del modo di riscaldamento selezionato. According to one possible embodiment, the water heater 1 is powered by energy from an electrical network and is configured to work with at least two heating modes selected from the first mode "comfort", the second mode "I-memory", the third mode "green", the fourth mode "Fast", the fifth mode "I-memory green", or the sixth mode "I-memory fast" and to receive the heating mode selection from a user interface. The regulator 5 is further configured to deactivate the heating elements 41, 51, 61 and/or modify their control parameters based on a condition (detected or estimated or predicted) of shortage or overabundance of electrical energy and the selected heating mode.

In condizioni ideali la domanda di energia elettrica e l?energia immessa nella rete elettrica si bilanciano. In pratica questi valori variano l?uno rispetto all?altro dando origine a condizioni di sbilanciamento che causano una deriva di frequenza e tensione. Oltre un intervallo ammesso la rete non tollera questo sbilanciamento, e per evitare danni o blackout generalizzati, o comunque per rispettare gli standard di tensione e frequenza, chi gestisce la rete deve necessariamente staccare utenti o generatori. Sono dette condizioni di scarsit? quelle di sensibile sbilanciamento verso la domanda di energia e viceversa condizioni di sovrabbondanza quelle di sensibile sbilanciamento verso l?energia immessa in rete. In ideal conditions, the demand for electricity and the energy fed into the electricity grid balance each other. In practice, these values vary with respect to each other, giving rise to imbalance conditions that cause a drift in frequency and voltage. Beyond an admissible range, the grid does not tolerate this imbalance, and to avoid damage or widespread blackouts, or in any case to comply with voltage and frequency standards, those who manage the grid must necessarily disconnect users or generators. Conditions of scarcity are those of significant imbalance towards the demand for energy and vice versa, conditions of overabundance are those of significant imbalance towards the energy fed into the grid.

Nella condizione della rete di scarsit? (sbilanciamento verso la domanda) e/o di sovrabbondanza (sbilanciamento verso l?offerta) di energia possono essere definiti pi? livelli di severit? e preferibilmente lo scaldabagno 1 ? configurato per rispondere ad almeno due differenti livelli di severit? (nel seguito ?livello?) per una condizione dalla rete di scarsit? e/o di sovrabbondanza di energia. In the network condition of energy scarcity (imbalance towards demand) and/or overabundance (imbalance towards supply), more severity levels can be defined and preferably the water heater 1 is configured to respond to at least two different severity levels (hereinafter "level") for a network condition of energy scarcity and/or overabundance.

In una possibile forma di realizzazione il regolatore 5 ? atto a gestire i seguenti livelli di severit?, elencati in ordine di severit? crescente: In one possible embodiment, the regulator 5 is able to manage the following severity levels, listed in order of increasing severity:

- un primo livello di scarsit? che indica uno sbilanciamento moderato verso la domanda detto ?load shed?, - a first level of scarcity which indicates a moderate imbalance towards demand called ?load shed?,

- un secondo livello di scarsit? che indica un forte sbilanciamento verso la domanda detto ?critical peak event?, - a second level of scarcity which indicates a strong imbalance towards demand called a "critical peak event",

- un terzo livello di scarsit? che indica un fortissimo sbilanciamento verso la domanda con rischio di distacco detto ?grid emergency? - a third level of scarcity which indicates a very strong imbalance towards demand with the risk of disconnection called ?grid emergency?

- un primo livello di sovrabbondanza che indica uno sbilanciamento moderato verso l?offerta detto ?load up?, - a first level of overabundance which indicates a moderate imbalance towards supply called "load up",

- un secondo livello di sovrabbondanza che indica un forte sbilanciamento verso l?offerta detto ?advanced load up?. - a second level of overabundance which indicates a strong imbalance towards supply called ?advanced load up?.

Si precisa che la risposta dello scaldabagno 1 non garantisce una variazione di consumo immediata e certa, ma comporta una modifica del consumo probabile con una probabilit? che cresce con il livello di severit? e con il permanere nel tempo della condizione della rete. Questo perch? preferibilmente il regolatore 5 dello scaldabagno 1 attua delle regole che garantiscono di mantenere un minimo livello di confort e per i vincoli fisici del sistema termodinamico. Se diversi scaldabagni 1 sussistono in una stessa rete elettrica, sui grandi numeri, l?effetto complessivo ? di avere una variazione certa, quindi l?obiettivo di bilanciare la rete viene raggiunto. It should be noted that the response of water heater 1 does not guarantee an immediate and certain variation in consumption, but involves a change in probable consumption with a probability that increases with the level of severity and with the persistence of the network condition over time. This is because preferably the regulator 5 of water heater 1 implements rules that guarantee maintaining a minimum level of comfort and for the physical constraints of the thermodynamic system. If several water heaters 1 exist in the same electrical network, on large numbers, the overall effect is to have a certain variation, therefore the objective of balancing the network is achieved.

Secondo una prima realizzazione, lo scaldabagno 1 ? in grado di ricevere ed il regolatore 5 ? configurato per rispondere a segnali S, che indicano una condizione di scarsit? o sovrabbondanza di energia nella rete. Secondo almeno alcuni dei cinque livelli di severit? definiti, primo, secondo e terzo livello di scarsit? ?load shed?, ?critical peak event?, ?grid emergency?, primo e secondo livello di sovrabbondanza ?load up?, ?advanced load up?. According to a first embodiment, the water heater 1 is able to receive and the regulator 5 is configured to respond to signals S, which indicate a condition of energy scarcity or overabundance in the network. According to at least some of the five defined severity levels, first, second and third scarcity levels ?load shed?, ?critical peak event?, ?grid emergency?, first and second overabundance levels ?load up?, ?advanced load up?.

Diversi protocolli noti permettono ad un dispositivo connesso alla rete di ricevere segnali S che corrispondono almeno a qualcuno dei livelli di severit? elencati. Alcuni protocolli includono in un segnale S un livello di severit? ed una durata richiesta per la risposta. Several known protocols allow a network-connected device to receive S-signals that correspond to at least some of the listed severity levels. Some protocols include in an S-signal a severity level and a required response duration.

A titolo esemplificativo e non limitativo lo scaldabagno 1 pu? essere configurato per ricevere segnali compatibili con il protocollo CTA2045. In generale protocolli simili sono sempre pi? diffusi perch? funzionali ad implementare servizi di cosiddetti di ?demand response?, che permettono alla domanda di energia in un periodo di essere flessibile per seguire l?offerta. By way of example and not limitation, water heater 1 can be configured to receive signals compatible with the CTA2045 protocol. In general, similar protocols are increasingly widespread because they are functional for implementing so-called "demand response" services, which allow energy demand in a period to be flexible to follow supply.

Lo scaldabagno 1 pu? ricevere i segnali S direttamente dalla rete o pu? riceverli indirettamente per tramite di altri dispositivi che li ricevono dalla rete. The water heater 1 can receive S signals directly from the network or can receive them indirectly via other devices that receive them from the network.

Secondo possibili realizzazioni, i segnali S sono inviati allo scaldabagno 1 da un dispositivo locale che gestisce il consumo di energia di uno o pi? dispositivi. According to possible embodiments, the signals S are sent to the water heater 1 by a local device that manages the energy consumption of one or more devices.

In una seconda realizzazione lo scaldabagno 1 risponde ad una schedulazione oraria del prezzo dell?energia, e a valori di prezzo pi? alti o pi? bassi rispetto ad un valore medio fa corrispondere uno dei livelli di severit?. Senza perdita di generalit?, la schedulazione oraria pu? essere preimpostata nello scaldabagno 1, aggiornata manualmente da un utente, aggiornata periodicamente o ricevuta in tempo reale dallo scaldabagno 1 che ? predisposto per ricevere e gestire un segnale di prezzo orario. A titolo esemplificativo e non limitativo lo scaldabagno 1 pu? essere configurato per ricevere segnali di tariffa oraria con il protocollo JA-13. In a second embodiment, the water heater 1 responds to an hourly energy price schedule, and to price values that are higher or lower than an average value it corresponds to one of the severity levels. Without loss of generality, the hourly schedule may be preset in the water heater 1, updated manually by a user, updated periodically, or received in real time by the water heater 1 which is set up to receive and manage an hourly price signal. By way of example and not limitation, the water heater 1 may be configured to receive hourly rate signals with the JA-13 protocol.

Uno stesso scaldabagno 1 pu? essere configurato per ricevere segnali S e per avere impostate schedulazioni orarie. Il primo, secondo e terzo livello di scarsit? ?load shed?, ?critical peak event?, ?grid emergency? hanno la priorit? su qualsiasi altra impostazione comprese schedulazioni di prezzo orario. Preferibilmente la risposta ad una condizione della rete ha priorit? sulle schedulazioni orarie. In generale lo scaldabagno 1 d? comunque priorit? ai segnali S dalla rete. The same water heater 1 can be configured to receive S signals and to have time schedules set. The first, second and third shortage levels ?load shed?, ?critical peak event?, ?grid emergency? have priority over any other settings including time price schedules. Preferably the response to a grid condition has priority over the time schedules. In general, water heater 1 still gives priority to S signals from the grid.

Lo scaldabagno 1 sopra descritto pu? operare come segue: The water heater 1 described above can operate as follows:

1. si recepisce da una interfaccia utente la selezione di un modo di riscaldamento ?confort?, ?I-memory?, ?green? ?fast?, ?I-memory green?, ?I-memory fast? che definisce una logica di controllo per ogni elemento di riscaldamento, 2. si riceve un primo segnale S a cui ? associato uno dei livelli di severit? di una condizione di scarsit? o di sovrabbondanza di energia nella rete ed una durata temporale, il livello di severit? appartenente all?elenco primo, secondo, terzo livello di scarsit? ?load shed?, ?critical peak event?, ?grid emergency?, e primo e secondo livello di sovrabbondanza ?load up?, ?advanced load up?, 3. in base al modo di riscaldamento selezionato ed al livello di severit?, si imposta una eventuale nuova temperatura di termostatazione Ttarget per tutti gli elementi di riscaldamento e/o una eventuale nuova isteresi Thyst per gli elementi di riscaldamento inferiori, 1. the selection of a heating mode ?comfort?, ?I-memory?, ?green? ?fast?, ?I-memory green?, ?I-memory fast? is received from a user interface, which defines a control logic for each heating element, 2. a first signal S is received which is associated with one of the severity levels of a condition of scarcity or overabundance of energy in the network and a time duration, the severity level belonging to the list of the first, second, third level of scarcity; ?load shed?, ?critical peak event?, ?grid emergency?, and first and second level of overflow ?load up?, ?advanced load up?, 3. based on the selected heating mode and the severity level, a possible new thermostatic temperature Ttarget is set for all heating elements and/or a possible new hysteresis Thyst for the lower heating elements,

- in caso di terzo livello di scarsit? ?grid emergency? si disattivano gli elementi di riscaldamento, - in the event of a third level of shortage (grid emergency), the heating elements are deactivated,

- in caso di secondo livello di scarsit? ?critical peak event? nel modello a pompa di calore si disattivano le resistenze 41, 51, nel caso di scaldabagno elettrico si disattiva la resistenza inferiore 51, - in the event of a second level of shortage (critical peak event) in the heat pump model, resistors 41 and 51 are deactivated, in the case of an electric water heater, the lower resistor 51 is deactivated,

- se arriva un nuovo segnale S si ripete il passo 2 - if a new S signal arrives, step 2 is repeated

- se viene selezionato un nuovo modo di riscaldamento ?Confort?, ?green?, ?I-memory?, ?fast?, ?I-memory green?, ?I-memory fast?, o viene impostata una nuova temperatura Tset si continua il passo 3 con il nuovo modo di riscaldamento o il nuovo valore di temperatura impostata Tset per la durata temporale residua, - if a new heating mode ?Comfort?, ?green?, ?I-memory?, ?fast?, ?I-memory green?, ?I-memory fast? is selected, or a new temperature Tset is set, step 3 is continued with the new heating mode or the new set temperature value Tset for the remaining time duration,

- al termine della durata temporale associata al segnale S, si ripristina la logica di controllo prevista per dal modo di riscaldamento selezionato. Lo scaldabagno 1 pu? essere configurato per rispondere ad una schedulazione oraria di prezzi dell?energia, associando ai valori di prezzo minori i livelli di severit? corrispondenti alla condizione di sovrabbondanza, per prezzo crescente e livello di severit? decrescente ed ai prezzi maggiori i livelli di severit? corrispondenti alla condizione di scarsit?, per costo crescente e livello di severit? crescente. Preferibilmente ai prezzi che si trovano in un intervallo intermedio non ? associato nessun livello di severit?. - at the end of the time duration associated with the S signal, the control logic provided for by the selected heating mode is restored. The water heater 1 can be configured to respond to an hourly schedule of energy prices, associating the severity levels corresponding to the overabundance condition to the lower price values, for increasing price and decreasing severity level, and the severity levels corresponding to the scarcity condition to the higher prices, for increasing cost and increasing severity level. Preferably, no severity level is associated with prices that are in an intermediate range.

Si descrive un metodo per ottimizzare il consumo in funzione di una schedulazione di tariffe orarie avvalendosi delle figure 3.a e 3.b. Il metodo comprende i seguenti passi: A method for optimizing consumption according to a schedule of hourly rates is described using figures 3.a and 3.b. The method includes the following steps:

si recepisce da una interfaccia utente 7 un modo di riscaldamento che definisce una logica di controllo per ogni elemento di riscaldamento; si legge in memoria o si riceve da input o dalla rete una schedulazione oraria delle tariffe contenente prezzi dell?energia ognuno associato ad un periodo della giornata detto fascia oraria, in cui l?ordine fra passo 1 o 2 ? indifferente: a heating mode is received from a user interface 7 that defines a control logic for each heating element; an hourly tariff schedule containing energy prices is read from memory or received from input or from the network, each associated with a period of the day called a time slot, in which the order between step 1 or 2 is indifferent:

si identificano il prezzo minimo e massimo fra tutti quelli associati alle varie fasce orarie; the minimum and maximum price are identified among all those associated with the various time slots;

si selezionano dei livelli di severit?; severity levels are selected;

si suddivide l?intervallo fra prezzo minimo e massimo in tanti sotto intervalli quanti sono i livelli di severit? selezionati pi? un eventuale intervallo intermedio; the interval between the minimum and maximum price is divided into as many sub-intervals as the severity levels selected plus a possible intermediate interval;

si ordinano gli intervalli per prezzo crescente e: the intervals are sorted by increasing price and:

- si associano gli intervalli a prezzo minore con le condizioni di sovrabbondanza di energia in ordine di severit? decrescente e prezzo crescente; - the lowest price intervals are associated with the conditions of energy overabundance in order of decreasing severity and increasing price;

- si associano gli intervalli a prezzo maggiore con le condizioni di scarsit? di energia in ordine di severit? decrescente e prezzo decrescente; - the highest price intervals are associated with energy shortage conditions in decreasing order of severity and decreasing price;

- si lascia l?intervallo di prezzo intermedio non associato a nessun livello di severit?; - the intermediate price range is left unassociated with any severity level;

per ogni nuova fascia oraria in cui il prezzo non appartiene al livello intermedio, si disattivano gli elementi di riscaldamento e/o si modificano i parametri di controllo in base al modo di riscaldamento attivo ed al livello di severit?. For each new time slot in which the price does not belong to the intermediate level, the heating elements are deactivated and/or the control parameters are changed based on the active heating mode and severity level.

La figura 3.a mostra una raffigurazione secondo una possibile realizzazione in cui i livelli di severit? selezionati sono un primo e secondo livello di scarsit? ?load shed?, ?critical peak event?, e primo livello di sovrabbondanza ?load up?. La figura 3.b mostra una seconda possibile realizzazione in cui si selezionano tutti i livelli di severit? definiti. Figure 3.a shows a representation of a possible implementation where the selected severity levels are a first and second level of scarcity (load shed), a first level of overabundance (load up). Figure 3.b shows a second possible implementation where all the defined severity levels are selected.

Si descrivono in seguito alcune realizzazioni preferite per modificare i parametri di controllo in base ai livelli di severit?. Some preferred embodiments for modifying control parameters based on severity levels are described below.

Si ? detto che per rispondere ai diversi livelli di severit?, lo scaldabagno 1 ? configurato per modificare i parametri di controllo, secondo una realizzazione preferita tali parametri comprendono almeno la temperatura di termostatazione Ttarget. Preferibilmente i parametri di controllo comprendono isteresi superiore Thystdome e/o inferiore Thyst. It is mentioned that to respond to the different levels of severity, the water heater 1 is configured to change the control parameters, according to a preferred embodiment such parameters include at least the thermostatting temperature Ttarget. Preferably the control parameters include upper hysteresis Thystdome and/or lower Thyst.

Per il primo livello di scarsit? ?load shed?, lo scaldabagno 1 pone la temperatura di termostatazione Ttarget al valore minimo fra una soglia di confort Tconfort e la temperatura di termostatazione Ttarget precedente, in formule si ha: For the first level of shortage? load shed?, the water heater 1 sets the thermostat temperature Ttarget to the minimum value between a comfort threshold Tconfort and the previous thermostat temperature Ttarget, in formulas we have:

Ttarget = min (Tconfort, Ttarget) Ttarget = min (Tcomfort, Ttarget)

La soglia di confort Tconfort ? un valore compreso nell?intervallo di confort che corrisponde circa a 40?C-50?C, preferibilmente ? pari a circa 42?C. The comfort threshold Tconfort is a value within the comfort range which corresponds to approximately 40?C-50?C, preferably equal to approximately 42?C.

In qualsiasi modo di riscaldamento la temperatura di termostatazione Ttarget pu? gi? essere inferiore ad una soglia Tconfort = 42 ?C sia perch? l?utente l?ha impostata al valore minimo sia perch? impostata dall?algoritmo nel caso di secondo modo I-memory. In tutti gli altri casi si ottiene una effettiva riduzione dei consumi. In any heating mode, the thermostat temperature Ttarget can already be lower than a threshold Tconfort = 42 ?C either because the user has set it to the minimum value or because it is set by the algorithm in the case of the second I-memory mode. In all other cases, an effective reduction in consumption is obtained.

In alcune possibili forme di realizzazione lo scaldabagno 1 per rispondere al secondo livello di scarsit? ?critical peak event?, combina sia la riduzione della temperatura di termostatazione Ttarget descritta, sia la disattivazione della resistenza inferiore 51, e nel caso di modello a pompa di calore disattiva anche la resistenza superiore 41, riscaldando solo con la pompa di calore. Questa risposta ? applicabile a tutti i modi di riscaldamento. In some possible embodiments, the water heater 1, to respond to the second level of shortage, the "critical peak event", combines both the reduction of the thermostatic temperature Ttarget described, and the deactivation of the lower resistance 51, and in the case of the heat pump model, it also deactivates the upper resistance 41, heating only with the heat pump. This response is applicable to all heating modes.

Lo scaldabagno 1, per rispondere al terzo livello di scarsit? ?Grid emergency?, pu? disattivare tutti gli elementi di riscaldamento e/o pu? porre la temperatura di termostatazione Ttarget ad un valore appena superiore alla temperatura media dell?acqua di rete, a titolo esemplificativo pari a 16?C. In questo caso non si garantisce pi? la funzionalit?; il terzo livello di scarsit? ?Grid emergency? indica il rischio di black out o un costo orario dell?energia che l?utente non ? disposto a sostenere. To respond to the third level of shortage "Grid emergency", water heater 1 can deactivate all heating elements and/or can set the thermostat temperature Ttarget to a value just above the average temperature of the mains water, for example 16?C. In this case, functionality is no longer guaranteed; the third level of shortage "Grid emergency" indicates the risk of a blackout or an hourly energy cost that the user is not willing to bear.

Secondo una possibile realizzazione l?isteresi inferiore nelle normali condizioni della rete ? maggiore o uguale a 4?C e lo scaldabagno 1 per rispondere al primo livello di sovrabbondanza ?load up?, aumenta la temperatura media nella sezione inferiore rispetto alla temperatura di termostatazione Ttarget, ci? si ottiene riducendo l?isteresi inferiore Thyst il che corrisponde ad aumentare la temperatura a cui gli elementi si riaccendono. A titolo esemplificativo l?isteresi pu? essere ridotta ad un valore minore o uguale a 3?C. Si osserva che se con l?isteresi si definisse la soglia di spegnimento, per ottenere lo stesso effetto di aumento temperatura media, si aumenterebbe l?isteresi. According to a possible implementation, the lower hysteresis in normal network conditions is greater than or equal to 4?C and the water heater 1, to respond to the first level of overabundance "load up", increases the average temperature in the lower section with respect to the thermostat temperature Ttarget. This is achieved by reducing the lower hysteresis Thyst which corresponds to increasing the temperature at which the elements turn on again. For example, the hysteresis can be reduced to a value less than or equal to 3?C. It is observed that if the switch-off threshold were defined with the hysteresis, to obtain the same effect of increasing the average temperature, the hysteresis would be increased.

In risposta al secondo livello di sovrabbondanza ?advanced load up?, in aggiunta ad aumentare la temperatura media nella sezione inferiore, riducendo l?isteresi inferiore Thyst, lo scaldabagno 1 pu? aumentare la temperatura di termostatazione Ttarget fino alla temperatura massima Tmax. Nel caso di terzo modo ?Green? la temperatura di termostatazione Ttarget viene limitata superiormente alla soglia di temperatura della pompa di calore Thp. In response to the second level of overabundance "advanced load up", in addition to increasing the average temperature in the lower section, by reducing the lower hysteresis Thyst, water heater 1 can increase the thermostat temperature Ttarget up to the maximum temperature Tmax. In the case of the third mode "Green", the thermostat temperature Ttarget is limited above the temperature threshold of the heat pump Thp.

Si noti che la risposta al livello di severit?, mantiene le caratteristiche essenziali del modo di riscaldamento ad esempio se nel secondo modo I-memory la temperatura di termostatazione Ttarget ? 40?C, un livello di severit? ?load up? provoca una riduzione dell?isteresi inferiore (ovvero un piccolo aumento della temperatura media nella sezione inferiore rispetto temperatura di termostatazione Ttarget) ma non un aumento della termostatazione a temperature non necessarie. Note that the response to the severity level maintains the essential characteristics of the heating mode, for example if in the second I-memory mode the thermostatting temperature Ttarget is 40?C, a severity level of ?load up? causes a reduction of the lower hysteresis (i.e. a small increase in the average temperature in the lower section compared to the thermostatting temperature Ttarget) but not an increase in thermostatting to unnecessary temperatures.

Ogni riferimento ad una interfaccia utente si deve intendere nel senso ampio e include qualsiasi dispositivo in grado di recepire un input da un utente ed inviarlo al regolatore 5, in particolare comprende a titolo esemplificativo e non limitativo una interfaccia utente fisica 7 e dedicata compresa nello scaldabagno, l?interfaccia di uno smart phone o altri dispositivi che non fanno parte dello scaldabagno 1, ma da cui lo scaldabagno 1 ? configurato per ricevere input in qualsiasi modalit? nota incluse modalit? wireless o un sensore di comandi vocali. Any reference to a user interface is to be understood in a broad sense and includes any device capable of receiving input from a user and sending it to the controller 5, in particular including by way of example and not limitation a physical and dedicated user interface 7 included in the water heater, the interface of a smart phone or other devices that are not part of the water heater 1, but from which the water heater 1 is configured to receive input in any known manner including wireless manner or a voice command sensor.

Claims

Rev. 1) Water heater (1) of a liquid comprising:

- a vertically developed accumulator (10) having an upper portion (11) and a lower portion (12) to which respective upper temperature sensors called dome (42) and lower (52) are associated and at least one respective upper and lower heating element (41) (51; 61) suitable for heating the liquid in the accumulator (11),

- a regulator (5) of the heating elements (41; 51, 61), suitable for: - receiving: readings from the temperature sensors (42; 52) characterised by the fact that

- thermostatically control the at least one upper heating element (41) based on a first hysteresis (ThystDome) and the at least one lower heating element (51; 61) based on a second hysteresis (Thyst), different from said first hysteresis.

Rev.

2) Water heater (1) according to claim 1 wherein at least one lower heating element is constituted by the condenser (61) of a heat pump (6) and the regulator (5) is configured to apply: - to the at least one upper element (41) a first ThystDome hysteresis comprised in a range from 2?C to 21?C and preferably 12?C and - to the at least one lower element (51; 61) a second Thyst hysteresis lower than the first, preferably comprised in a range from 1?C to 20?C even more preferably 5?C.

Rev.

3) Water heater (1) according to claim 1 wherein the at least one lower heating element is of the resistive type the regulator (5) is configured to apply:

- at least one upper element (41) a first ThystDome hysteresis comprised in a range from 1?C to 20?C and preferably 5?C and - at least one lower element (51; 61) a second Thyst hysteresis greater than the first, preferably comprised in a range from 2?C to 21?C even more preferably 15?C.

Rev.

4) Water heater (1) according to claim 1 wherein at least one lower heating element is constituted by the condenser (61) of a heat pump (6) capable of heating up to a maximum temperature threshold (Thp) and wherein the regulator (5) is configured to:

- thermostat at temperatures below the maximum threshold (Thp) using hysteresis compliant with claim 2,

- thermostat at temperatures above the maximum threshold (Thp) using hysteresis compliant with claim 3.