ITNO20080017A1

ITNO20080017A1 - Pannello solare per il riscaldamento di un fluido vettore in pressione realizzato con materiali polimerici

Info

Publication number: ITNO20080017A1
Application number: IT000017A
Authority: IT
Inventors: Lorenzo Bozzola
Original assignee: Lorenzo Bozzola
Priority date: 2008-08-14
Filing date: 2008-08-14
Publication date: 2010-02-14

Description

TITOLO:

PANNELLO SOLARE PER IL RISCALDAMENTO DI UN FLUIDOVETTORE IN PRESSIONE REALIZZATO CON MATERIALI POLIMERICI.

RIASSUNTO:

Il trovato ? un nuovo tipo di dispositivo a fluido vettore in pressione per la produzione di energia termica dalla radiazione solare, la cui struttura ? interamente realizzata tramite sovrapposizione di due o pi? strati in materiale polimerico: sulla parte superiore di una base in materiale polimerico espanso isolante opportunamente conformata e trattata, vengono incollati a tenuta stagna uno o pi? elementi planari costituiti da un materiale polimerico trasparente. Il piano di giunzione tra l'elemento opaco e l'elemento trasparente sovrastante ? caratterizzato da opportune cavit? realizzabili sia per termoformatura dell'elemento opaco, sia per sovrapposizione di strati successivi dello stesso materiale opportunamente sagomati, al fine di ottenere un sistema di canali per la circolazione del fluido vettore di calore. La connessione con la rete idraulica viene realizzata tramite due o pi? fori che attraversano il corpo opaco e che alloggiano i tubi di mandata e ritorno del fluido vettore in modo stagno.

DESCRIZIONE:

I pannelli solari termici che utilizzano un fluido quale vettore di calore verso l'utilizzo finale (ad esempio, la produzione di acqua calda sanitaria o acqua di riscaldamento) necessitano, per incrementare la resa a parit? di dimensioni, di un efficiente sistema di scambio tra l'elemento opaco che converte in calore la radiazione solare, qualunque esso sia, ed il fluido vettore. Contestualmente, deve essere garantito al fluido vettore un ottimale isolamento termico per limitarne le perdite di calore verso l'esterno.

Le soluzioni tecniche presenti allo stato dell'arte assolvono a tali necessit? veicolando il liquido vettore in lunghe condotte (solitamente tubi metallici o plastici) disposte in modo opportuno (ad esempio secondo serpentine o spirali) e realizzando il necessario isolamento termico racchiudendo tali condotte tra elementi termoisolanti. Esistono anche soluzioni in cui il fluido vettore viene fatto scorrere in numerosi tubi di vetro in cui la dispersione di calore viene limitata realizzando il vuoto nella intercapedine tra il tubo in cui scorre il liquido e il tubo coassiale che lo contiene.

Dette soluzioni comportano necessariamente una intrinseca complessit? produttiva e

l'utilizzo di materiali costosi quali metalli e/o vetro: tali materiali non solo determinano un elevato peso dei pannelli, la cui posa pu? essere inattuabile per motivi strutturali, ma sono anche soggettia diverse e non trascurabili dilatazioni termiche, che pongono vincoli alla progettazione.

Il trovato in oggetto ? un nuovo tipo di disposllivo a fluido vettore per la produzione d? energia termica dalla radiazione solare, la cui struttura ? interamente realizzata tramite sovrapposizione di due o pi? strati in materiale polimerico: sulla parte superiore di una base in materiale polimerico espanso isolante opportunamente conformata e trattata (definita di seguito "corpo opaco") (1), vengono incollati a tenuta stagna uno o pi? elementi planari costituiti da un materiale polimerico trasparente (definito di seguito "corpo trasparente") (4). Il piano di giunzione tra l'elemento opaco e l'elemento trasparente sovrastante ? caratterizzato da opportune cavit? realizzabili sia per termoformatura dell'elemento opaco sia per sovrapposizione di strati successivi dello stesso materiale opportunamente sagomati, al fine di ottenere un sistema di canali per la circolazione del fluido vettore di calore (5). La connessione con la rete idraulica viene realizzata tramite due o pi? fori (7), che attraversano il corpo opaco e che alloggiano i tubi di mandata e ritorno del fluido vettore in modo stagno.

L'innovazione ? data sia dall'estrema semplicit? operativa di tale pannello che dalla facilit? realizzativa da cui derivano i vantaggi pi? avanti descritti.

La semplicit? operativa ? data dal fatto che sia il corpo opaco che il corpo trasparente assolvono, da soli, alle molteplici necessit? tecniche che un pannello solare termico deve soddisfare, come di seguito evidenziato:

Funzioni del corpo opaco

1) Portanza della struttura: dato il basso peso specifico dei materiali utilizzati e dato il ridotto volume di liquido presente nel pannello solare in oggetto, il materiale polimerico isolante utilizzato, rinforzato eventualmente anche sulle superfici esterne da apposite vernici, presenta le caratteristiche fisiche di rigidit? e robustezza necessarie a garantire portanza alla struttura del pannello finito. 2) Isolamento termico del fluido vettore verso i lati esterni e verso il basso: data la natura espansa del materiale polimerico isolante, sono garantiti valori estremamente bassi di conducibilit? termica (solitamente nell'ordine di 0,03 W/mK) , mentre l'ampiezza delle sezioni prive di fluido che possono essere mantenute sui lati e sul fondo garantisce perdite di calore estremamente contenute.

3) Elemento captante: le vernici (2) eventualmente applicate sul corpo opaco sono scelte in modo da avvicinarsi il pi? possibile al comportamento di un "corpo nero" come inteso in fisica, trasformando la massima frazione possibile delle radiazioni solari in calore. Dette vernici possono essere superflue qualora il materiale costituente il corpo opaco presenti idonee caratteristiche di assorbimento della radiazione solare.

4) Realizzazione del tracciato percorso dal fluido vettore: come sopra descritto, i canali conformati nel corpo opaco possono descrivere traiettorie complesse (6) per la distribuzione capillare del fluido vettore sull'elemento opaco, senza necessit? di utilizzare tubi o altre strutture. L'impermeabilit? del corpo opaco, qualora il materiale impiegato ne sia carente, viene eventualmente garantita dall'applicazione di appositi strati impermeabili (ad esempio vernici e resine) (2). La distribuzione del fluido vettore viene assicurata dalla giunzione stagna tra corpo opaco e corpo trasparente, a chiusura della parte superiore dei suddetti canali, come pi? avanti descritto.

Funzioni del corpo trasparente

1) Effetto serra: il materiale utilizzato ? trasparente alla maggior parte della radiazione solare, ma ? opaco alle radiazioni a bassa frequenza (termiche) che rimangono all'interno dello spazio tra il corpo opaco ed il corpo trasparente, incrementando l'efficienza del pannello.

2) Tenuta stagna: come sopra accennato, il corpo trasparente chiude alla sommit? i canali in cui scorre il liquido vettore; grazie ad appositi collanti/sigillanti viene garantita la tenuta stagna del liquido vettore, che pu? quindi circolare anche in pressione.

3) Isolante termico: l'utilizzo di opportuni materiali trasparenti (o la sovrapposizione di pi? strati trasparenti spaziati da idonee intercapedini) quali, ad esempio, strutture alveolari chiuse (4), permette un elevato grado di isolamento termico del fluido vettore verso l'unico lato della sezione dei canali lasciato scoperto dal corpo opaco (a sua volta isolante, come sopra specificato).

Il pannello cos? costituito viene infine collegato con la rete idraulica semplicemente operando due o pi? fori passanti nel corpo opaco (7), in cui vengono incamiciati, con opportuna resina sigillante, sia il tubo di mandata che il tubo di ritorno del fluido vettore.

Vantaggi:

Il pannello in esame ? realizzabile velocemente, con materie prime di basso costo e con minimi interventi manuali, garantendo in tal modo un prodotto finale altamente economico. L'intero processo produttivo pu? essere realizzato infatti in solo 4 fasi: realizzazione dei canali sul corpo opaco, eventuale applicazione di strati impermeabilizzanti, incollaggio all'elemento trasparente ed innesto dei collegamenti idraulici tramite foratura del corpo opaco.

Inoltre, pur avendo elevate garanzie di compattezza e di resistenza (si pensi agli attuali caschi da bicicletta, ottenuti in polistirolo smaltato con opportune resine indurenti), i pannelli cos? prodotti saranno caratterizzati da un'estrema leggerezza: tale caratteristica non solo ne faciliter? le operazioni di istallazione e/o di manutenzione, ma ne permetter? la posa anche su strutture con bassi valori di portanza, che non potrebbero sostenere il peso dei pannelli tradizionali.

Essendo realizzato interamente con materiali polimerici e plastici, il pannello in esame non ? soggetto alle drastiche dilatazioni termiche che invece affliggono i dispositivi contenenti parti metalliche (nei tubi e/o nella struttura portante) e che ne possono compromettere, nel tempo, le caratteristiche stagne.

A differenza delle soluzioni tecniche gi? esistenti, il trovato potr? essere sagomato a piacere in forme e dimensioni diverse, per soddisfare esigenze sia estetiche che di modularit?, ferma restando la struttura a strati sovrapposti ed opportune modifiche al tracciato dei canali interni.

In ottica ecologica, il pannello proposto determina, al termine della vita utile, un ridotto impatto ambientale in quanto il materiale opaco costituente la base pu? essere riutilizzato per imballaggi e l'elemento trasparente pu? essere awiato alla raccolta differenziata delle materie plastiche.

DESCRIZIONE DELLE FIGURE

E' inteso che la parte figurativa non mostra che una esemplificazione data solo quale disposizione pratica del trovato, potendo esso variare nelle forme e disposizione dei tracciati interni senza peraltro uscire dall'ambito del concetto che informa il trovato stesso,

Figura A: Dettaglio di una possibile sezione in cui sono visibili:

1) Materiale polimerico espanso di base

2) Strato generato dall'eventuale applicazione di materiale impermeabilizzante.

3) Esempio di aree su cui viene applicato il collante per la tenuta stagna con l'elemento superficiale trasparente.

4) Strato in materiale polimerico trasparente, raffigurato nella soluzione con sezione alveolare.

5) Rappresentazione dei possibili flussi del liquido vettore di calore.

Figura B: Dettaglio di un possibile modellamento della parte opaca

6) Esempio di un possibile tracciato dei canali ricavati nell'elemento opaco (nella figura di esempio con geometria a doppia spirale).

7) Possibile realizzazione del collegamento con la rete idraulica del liquido vettore.

Claims

RIVENDICAZIONI: 1) Un dispositivo a fluido vettore in pressione per la produzione di energia termica dalla radiazione solare, la cui struttura ? interamente realizzata tramite sovrapposizione di due o pi? strati in materiale polimerico: sulla parte superiore di una base in materiale polimerico espanso isolante opportunamente conformata e trattata (definita di seguito "corpo opaco") (1), vengono incollati a tenuta stagna uno o pi? elementi planari costituiti da un materiale polimerico trasparente (definito di seguito "corpo trasparente") (4). Il piano di giunzione tra l'elemento opaco e l'elemento trasparente sovrastante ? caratterizzato da opportune cavit? realizzabili sia per termoformatura dell'elemento opaco sia per sovrapposizione di strati successivi dello stesso materiale opportunamente sagomati, al fine di ottenere un sistema di canali per la circolazione del fluido vettore di calore (5). La connessione con la rete idraulica viene realizzata tramite due o pi? fori (7), che attraversano il corpo opaco e che alloggiano i tubi di mandata e ritorno del fluido vettore in modo stagno.
2) Un dispositivo come da rivendicazione 1 in cui, per particolari propriet? intrinseche al materiale costituente la base opaca del dispositivo, sia necessario raggiungere i requisiti di corpo nero e di impermeabilit? mediante applicazione di opportune vernici e/o resine (2).
3) Dispositivo come da almeno una delle rivendicazioni precedenti in cui sia necessaria, per il raggiungimento delle caratteristiche di tenuta strutturale, l'applicazione di vernici e/o resine indurenti sui fianchi e sul fondo della base opaca.
4) Dispositivo come da almeno una delle rivendicazioni precedenti che venga prodotto sia con profili geometrici modulari per consentire l'accoppiamento di pi? elementi sia con qualunque altro profilo che venga dettato da particolari esigenze estetiche o tecniche.