CH633630A5

CH633630A5 - Impianto termico solare per la produzione di acqua calda e di aria calda.

Info

Publication number: CH633630A5
Application number: CH566479A
Authority: CH
Inventors: Enrico Rivetti; Filippo Audisio
Original assignee: Fiat Ricerche
Priority date: 1978-06-20
Filing date: 1979-06-18
Publication date: 1982-12-15
Also published as: GB2023806A; CA1116965A; GB2023806B; IT7853426V0; FR2429394B1; US4249512A; FR2429394A1

Description

Il presente trovato si riferisce ad un impianto termico solare per la produzione di acqua calda e di aria calda.

Sono stati già proposti vari dispositivi ad energia solare atti a produrre contemporaneamente aria calda ed acqua calda (vedi ad esempio il brevetto USA n. 3 250 269) od atti a riscaldare dell'acqua mediante aria precedentemente riscaldata (vedi ad esempio il brevetto USA n. 2 553 073). Tuttavia nessuno dei dispositivi noti permette di utilizzare dell'aria riscaldata mediante l'energia solare sia direttamente, ad esempio a scopo di condizionamento od in procedimenti di essiccazione, sia indirettamente, ossia per riscaldare dell'acqua in un contenitore.

Lo scopo del presente trovato è quello di realizzare un impianto termico solare di fabbricazione semplice ed economica che permetta di utilizzare in modo diretto o indiretto una massa di aria riscaldata dalle radiazioni solari per produrre alternativamente o contemporaneamente acqua calda ed aria calda atta ad essere utilizzabile, ad esempio, in impianti agricoli per l'essiccazione di sementi, erbe aromatiche, funghi, frutta, cereali ed ortaggi.

In vista di realizzare tale scopo, il presente trovato ha per oggetto un impianto termico solare per la produzione di acqua calda e di aria calda, la cui caratteristica principale risiede nel fatto che comprende in combinazione:

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— almeno un pannello collettore di energia solare a circolazione forzata d'aria provvisto di un convogliatore di ingresso e di un convogliatore di uscita dell'aria,

— un serbatoio accumulatore termicamente isolato provvisto superiormente di un coperchio di chiusura,

— mezzi per alimentare acqua nella zona inferiore del serbatoio e per scaricare all'esterno l'acqua contenuta nella zona superiore del serbatoio,

— mezzi a valvola comandati da un galleggiante agenti su detti mezzi di alimentazione dell'acqua nel serbatoio in modo da mantenere costante il livello dell'acqua all'interno di detto serbatoio,

— un collettore-distributore dell'aria sopportato dal coperchio del serbatoio,

— una tubazione di mandata ed una tubazione di uscita dell'aria collegate rispettivamente al convogliatore di ingresso ed al convogliatore di uscita del pannello collettore di energia solare e facenti capo al suddetto collettore-distribu-tore,

— un ventilatore agente nella suddetta tubazione di mandata dell'aria al pannello collettore di energia solare,

— mezzi di scambio termico alloggiati all'interno del contenitore, comprendenti mezzi di ingresso e mezzi di uscita dell'aria connessi col suddetto collettore-distributore,

— una tubazione principale di ingresso e una tubazione principale di uscita dell'aria facenti capo al suddetto collettore-distributore,

— mezzi distributori agenti in detto collettore-distribu-tore per collegare detta tubazione di mandata e detta tubazione di uscita del collettore di energia solare rispettivamente con i suddetti mezzi di uscita e di ingresso dei mezzi di scambio termico e/o con la suddetta tubazione principale di ingresso e con la suddetta tubazione principale di uscita.

Ulteriori caratteristiche del trovato risulteranno evidenti nel corso della dettagliata descrizione che segue, con riferimento ai disegni annessi, nei quali:

la fig. 1 è una vista porspettica parzialmente aperta e parzialmente sezionata di un impianto termico solare secondo il trovato,

la fig. 2 è una vista prospettica di un particolare illustrato nella fig. 1,

la fig. 3 è una vista in sezione trasversale secondo la linea III-III della fig. 1 in una prima posizione dei mezzi a valvola dell'impianto termico secondo il trovato,

la fig. 4 è una sezione trasversale secondo la linea IV-IV della fig. 1 nella prima posizione dei mezzi a valvola dell'impianto termico,

la fig. 5 è una sezione secondo la linea III-III della fig. 1 in una seconda posizione dei mezzi a valvola dell'impianto.

la fig. 6 è una sezione secondo la linea IV-IV della fig. 1 nella seconda posizione dei mezzi a valvola dell'impianto termico, e la fig. 7 è una vista schematica in elevazione dell'impianto della fig. 1.

Con riferimento ai disegni, l'impianto termico solare secondo il trovato comprende un pannello collettore di energia solare 10 a circolazione forzata d'aria.

Il pannello collettore 10, di tipo per sé noto, presenta inferiormente un convogliatore di ingresso 12 dell'aria, ed è provvisto superiormente di un convogliatore di uscita 14 dell'aria.

I convogliatori 12 e 14 sono connessi rispettivamente ad una tubazione di mandata 16 e ad una tubazione di uscita 18 dell'aria facenti capo ad un collettore-distributore 20 sopportato da un coperchio di chiusura 22 di un serbatoio accumulatore 24 termicamente isolato. Il collettore-distributore 20 sostiene il pannello collettore 10 per mezzo delle tubazioni 16, 18.

Il collettore-distributore 20 è costituito da un involucro tubolare cilindrico 26 ad asse orizzontale chiuso alle sue estremità e da un elemento tubolare cilindrico 28 montato coassialmente girevole all'interno dell'involucro tubolare 26. 5 L'involucro tubolare cilindrico 26 è provvisto di una coppia di raccordi 30 ad asse verticale tra loro diametralmente opposti, dei quali quello superiore è connesso alla tubazione di uscita 18 del pannello collettore 10, e di una seconda coppia di raccordi 32 ad asse verticale fra loro dialo metralmente opposti ed assialmente distanziati dai raccordi 30, dei quali il raccordo superiore è connesso alla tubazione di mandata 16 del pannello collettore 10. All'estremità del raccordo superiore 32 è montato un ventilatore 33, comandato da un motore elettrico 33a, atto a realizzare la is circolazione forzata dell'aria all'interno del pannello collettore 10.

L'involucro tubolare 26 è inoltre provvisto di una terza coppia di raccordi 34 ad asse orizzontale, assialmente interposti fra i raccordi 30 e 32, atti ad essere collegati ad una 20 tubazione principale di ingresso 34a e ad una tubazione principale di uscita 34b che è destinata all'utilizzazione diretta dell'aria calda proveniente dal pannello collettore 10.

I raccordi inferiori 30 e 32 sono connessi, attraverso il coperchio 22 del serbatoio 24, con una coppia di tubi corrugati 36, 38 atti a permettere la circolazione dell'aria proveniente dal pannello collettore 10 e lo scambio termico fra tale aria e l'interno del serbatoio 24. I tubi 36, 38 presentano estremità 36a, 38a per l'ingresso dell'aria, connesse al raccordo inferiore 30, ed estremità 36b, 38b per l'uscita

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dell'aria, connesse al raccordo inferiore 32.

II serbatoio 24 è destinato ad essere riempito con acqua proveniente, attraverso una valvola 40 comandata da un galleggiante 42, da una tubazione 44 attraversante il coper-

35 chio 22 e connessa ad una sorgente di alimentazione non illustrata nei disegni. L'estremità interna al serbatoio 24 della tubazione 44, indicata con 46, è disposta in corrispondenza del fondo del serbatoio 24, cosicché l'acqua proveniente dall'esterno viene alimentata nella zona inferiore del ser-40 batoio 24.

Il serbatoio 24 è inoltre provvisto di un rubinetto azionabile manualmente 48, collegato ad una tubazione 50 terminante in prossimità del coperchio 22 all'interno del serbatoio 24, in modo da permettere lo spillamento dell'acqua 45 dal serbatoio 24 in corrispondenza della zona superiore di tale serbatoio 24.

Con 52 è indicato un sopporto cilindrico integrale al coperchio 22 e rivolto verso l'interno del serbatoio 24, servente per il sopporto di una coppia di sensori di temperatu-50 ra dell'acqua 54, 56, disposti rispettivamente nella parte superiore e nella parte inferiore del contenitore e di una resistenza elettrica di riscaldamento supplementare 58. Con 76 è indicato un sensore di temperatura dell'aria disposto nel convogliatore di uscita 14 del pannello solare 10.

55 Come illustrato in dettaglio nella fig. 2, l'elemento tubolare cilindrico 28 girevole all'interno dell'involucro 26 è provvisto di un setto divisore radiale 60 situato in posizione assiale intermedia fra i due raccordi 34. L'elemento 28 è provvisto di due coppie di prime aperture quadrangolari 62 60 tra loro opposte, ricavate in posizione assiale corrispondente ai raccordi 30, 32 dell'involucro 26, di una coppia di seconde aperture 64, pure ricavate in posizione assiale corrispondente ai raccordi 30, 32 ma aventi i loro assi angolarmente sfalsati di 90° rispetto agli assi delle aperture 62, e 65 di una coppia di terze aperture 66 ricavate in posizione assiale corrispondente ai raccordi 34 dell'involucro 26 ed aventi i loro assi sfalsati di 90° rispetto agli assi delle seconde aperture 64.

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Con 68 è indicata una leva esterna di comando azionabile manualmente fissata ad una delle facce di estremità dell'elemento cilindrico 28. La leva di comando 68, spostabile fra la posizione indicata con linea continua e la posizione indicata con linea a tratti nella fig. 1, consente, grazie allo spostamento angolare dell'elemento 28, l'utilizzazione diretta dell'aria calda proveniente dal collettore di energia solare 10 o l'utilizzazione indiretta di tale aria calda per il riscaldamento dell'acqua contenuta all'interno del serbatoio 24.

Nelle figg. 3 e 4 è illustrata la situazione corrispondente alla posizione sollevata (linea continua) della leva di comando 68. In tale posizione, l'aria calda proveniente dal convogliatore 14 del collettore 10 attraverso la tubazione di uscita 18, penetra attraverso il raccordo superiore 30, le aperture 62 dell'elemento 28 ed il raccordo inferiore 30, all'interno delle tubazioni 36, 38. In tale situazione, le aperture 64 e 66 dell'elemento 28 si trovano in posizione tale da non consentire il passaggio dell'aria attraverso i raccordi 34.

L'aria in circolazione all'interno delle tubazioni 36 e 38 riscalda l'acqua contenuta nel serbatoio 24 e ritorna, attraverso il raccordo inferiore 32, le corrispondenti aperture 62 dell'elemento 28, il raccordo superiore 32 e la tubazione di mandata 16, all'interno del convogliatore di ingresso 12 del pannello collettore 10.

Quando la leva di comando 68 viene portata nella posizione abbassata (linea a tratti), si verifica la situazione illustrata nelle figg. 5 e 6.

In tale situazione, l'aria proveniente dalla tubazione 18 penetra, attraverso il raccordo superiore 30 e le corrispondenti aperture 64 e 66 dell'elemento 28, all'interno del raccordo 34. In questo caso l'aria calda proveniente dal colettare di energia solare 10 può essere utilizzata direttamente per il riscaldamento di ambienti oppure per l'essiccazione di prodotti agricoli o simili. Contemporaneamente, l'aria aspirata dall'elettroventilatore 33 raggiunge il convogliatore di 5 ingresso 12 del pannello collettore 10 attraverso il raccordo di uscita 34, le corrispondenti aperture 66 e 64 dell'elemento 28, il raccordo superiore 32 e la tubazione di mandata 16.

Naturalmente sono possibili diverse posizioni angolari della leva di comando 68, e quindi dell'elemento 28, com-10 prese tra le posizioni estreme sopra descritte, in modo da consentire una contemporanea utilizzazione diretta ed indiretta dell'aria calda proveniente dal pannello collettore di energia solare 10.

15 Nel caso in cui l'irraggiamento solare sia insufficiente a produrre un efficace riscaldamento dell'aria attraverso il pannello collettore 10, l'acqua all'interno del serbatoio 24 può essere riscaldata tramite l'attivazione della resistenza elettrica di riscaldamento 58. Come illustrato nella fig. 7, 20 la resistenza elettrica 58 è connessa ad ima rete elettrica di alimentazione 70 per mezzo di un interruttore 72. Il sensore di temperatura dell'acqua 54 è connesso ad uno strumento indicatore 74, per cui è possibile agire manualmente sull'interruttore 72 quando lo strumento 74 indica un valore di 25 temperatura inferiore ad un valore predeterminato.

Il sensore di temperatura dell'acqua 56 ed il sensore di temperatura dell'aria 76 sono entrambi connessi con un termostato differenziale 78 di tipo noto che è collegato con la rete elettrica di alimentazione 70 e col motore elettrico 33a 30 in modo da provocare un'attivazione del ventilatore 33 soltanto quando la differenza fra le temperature rilevate dai sensori 56, 76 supera un livello predeterminato.

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2 fogli disegni

Claims

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1. Impianto termico solare per la produzione di acqua calda e di aria calda, caratterizzato dal fatto che comprende in combinazione:

— almeno un pannello collettore di energia solare (10) a circolazione forzata d'aria e provvisto di un convogliatore di ingresso (12) e di un convogliatore di uscita (14) dell'aria,

— un serbatoio accumulatore (24) termicamente isolato provvisto superiormente di un coperchio di chiusura (22),

— mezzi per alimentare acqua nella zona inferiore del serbatoio (24) e per scaricare all'esterno l'acqua contenuta nella zona superiore del serbatoio (24),

— mezzi a valvola (40) comandati da un galleggiante (42) agenti su detti mezzi di alimentazione dell'acqua nel serbatoio (24) in modo da mantenere costante il livello dell'acqua all'interno di detto serbatoio (24),

— un collettore-distributore (20) dell'aria sopportato dal coperchio del serbatoio (22),

— una tubazione di mandata (16) ed una tubazione di uscita (18) dell'aria collegate rispettivamente al convogliatore di ingresso (12) ed al convogliatore di uscita (14) del pannello collettore di energia solare (10) e facenti capo al suddetto collettore-distributore (20),

— un ventilatore (33) agente nella suddetta tubazione di mandata (16) dell'aria al pannello collettore di energia solare (10),

— mezzi di scambio termico (36, 38) alloggiati all'interno del serbatoio (24), comprendenti mezzi di ingresso (36a, 38a) e mezzi di uscita (36b, 38b) dell'aria connessi col suddetto collettore-distributore (20),

— una tubazione principale di ingresso e una tubazione principale di uscita dell'aria facenti capo al suddetto collettore-distributore (20),

— mezzi distributori agenti in detto collettore-distributore (20) per collegare detta tubazione di mandata (16) e detta tubazione di uscita (18) del collettore di energia solare (10) rispettivamente con i suddetti mezzi di uscita (36b, 38b) e di ingresso (36a, 38a) dei mezzi di scambio termico (36, 38) e/o con la suddetta tubazione principale di ingresso e con la suddetta tubazione principale di uscita.

2. Impianto termico solare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il collettore-distributore (20) è costituito da un involucro tubolare cilindrico (26) ad asse orizzontale chiuso alle sue estremità ed avente una prima coppia di raccordi (30) fra loro diametralmente opposti connessi rispettivamente con la tubazione di uscita (18) del pannello collettore di energia solare (10) e con il condotto di ingresso dei mezzi di scambio termico (36, 38), una seconda coppia di raccordi (32) fra loro diametralmente opposti connessi rispettivamente con la tubazione di mandata (16) del pannello collettore di energia solare (10) e con il condotto di uscita dei mezzi di scambio termico (36, 38), ed una terza coppia di raccordi (34) assialmente interposti fra detti primi e secondi raccordi (30, 32), angolarmente sfalsati di 90° rispetto a detti primi e secondi raccordi (30, 32) e connessi rispettivamente alla suddetta tubazione principale di ingresso ed alla suddetta tubazione principale di uscita; i suddetti mezzi distributori comprendendo un elemento tubolare cilindrico (28) chiuso alle sue estremità, montato coassialmente girevole all'interno del detto involucro tubolare (26) e provvisto di un setto divisore radiale (60) situato in posizione assiale intermedia tra detti due raccordi della terza coppia (34); detto elemento tubolare cilindrico (28) essendo munito di due coppie di prime aperture (62) fra loro opposte, ricavate in posizione assiale corrispondente a detti primi e secondi raccordi (30, 32), una coppia di seconde aperture (64) ricavate in posizione assiale corrispondente alle prime aperture (62) ed aventi i loro assi angolarmente sfalsati di 90° rispetto agli assi di dette prime aperture (62), ed una coppia di terze aperture (66) ricavate in posizione assiale corrispondente a detti terzi raccordi (34) ed aventi i loro assi sfalsati di 90° rispetto agli assi di dette seconde aperture (64).

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RIVENDICAZIONI

3. Impianto termico solare secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende una leva esterna di comando (68) azionabile manualmente connessa ad una delle facce di estremità del suddetto involucro cilindrico interno (28).

4. Impianto termico solare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende una resistenza elettrica di riscaldamento (58), disposta all'interno del suddetto serbatoio (24), che è sopportata dal coperchio (22) del serbatoio (24) e connessa ad una rete elettrica di alimentazione (70) mediante un interruttore (72) azionabile manualmente, detto impianto comprendendo inoltre un primo sensore di temperatura dell'acqua (54) che è disposto nella porzione superiore del serbatoio (24) e che è connesso con uno strumento indicatore (74).

5. Impianto termico solare secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che comprende inoltre un secondo sensore di temperatura dell'acqua (56), disposto nella porzione inferiore del serbatoio (24), ed un sensore di temperatura dell'aria (76), disposto nel convogliatore di uscita (14) del suddetto pannello solare (10), detto secondo sensore di temperatura dell'acqua (56) e detto sensore di temperatura dell'aria essendo entrambi connessi con un termostato differenziale (78), che è anche collegato colla suddetta rete elettrica di alimentazione (70) e con un motore elettrico (33a) di comando del suddetto ventilatore (33) in modo tale da provocare un'attivazione di detto ventilatore (33) soltanto quando la differenza fra le temperature rilevate da detto secondo sensore di temperatura dell'acqua e da detto sensore di temperatura dell'aria supera un livello predeterminato.

6. Impianto termico solare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i mezzi di scambio termico comprendono una coppia di tubi corrugati (36, 38) aventi estremità (36a, 38a) per l'ingresso dell'aria, connesse ad un raccordo (30) della suddetta prima coppia di raccordi, ed estremità (36b, 38b) per l'uscita dell'aria, connesse ad un raccordo (32) della suddetta seconda coppia di raccordi.