CH643938A5

CH643938A5 - Collettore solare, particolarmente per facciate di edifici, atto a riscaldare l'aria.

Info

Publication number: CH643938A5
Application number: CH573880A
Authority: CH
Inventors: Gabriella Quiroz
Original assignee: Briella Snc Gabriella G Fava
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1980-07-25
Publication date: 1984-06-29
Also published as: BE884412A; US4324232A; IT1118902B; FR2462671A1; ES493720A0; IT7968566A0; ES8106364A1; NL8004074A; DE3027996A1; CA1146432A; JPS56119460A

Description

La presente invenzione è relativa ad un collettore solare, particolarmente adatto per le facciate di edifici abitati che può, esso stesso, costituire parte delle facciate stesse e che è atto a riscaldare, a temperatura prefissata, l'aria ambiente degli spazi interni di tali edifici.

Com'è noto, per riscaldare gli spazi interni di edifici mediante l'impiego di energia solare vengono anche utilizzati collettori solari del tipo aria-aria, provvisti di una coppia di perforazioni per l'ingresso e l'uscita dell'aria utilizzata nel circuito in cui tali collettori sono inseriti. Tali perforazioni sono normalmente accoppiate a corrispondenti perforazioni ricavate in due canali che, rispettivamente, prelevano l'aria a temperature elevate (quelle di utilizzazione) ed immettono l'aria alle temperature basse a cui essa si trova dopo l'utilizzazione.

Tali canali presentano una pluralità di perforazioni atte ad accoppiarsi con corrispondenti perforazioni di successivi collettori, realizzando così un collegamento in parallelo fra di essi tramite i detti canali.

Per l'utilizzazione dei collettori del tipo indicato è poi richiesta una struttura di supporto per la messa in opera sia dei collettori veri e propri sia della parte rimanente dell'impianto.

Gli impianti che funzionano utilizzando i collettori sopra indicati, presentano alcuni inconvenienti.

Innanzitutto, la complessità dell'impianto comporta una notevole difficoltà ed un tempo non trascurabile per il montaggio; di conseguenza la percentuale del costo per il montaggio dell'impianto è rilevante rispetto al costo complessivo dell'impianto stesso. Inoltre, di solito la facciata dell'edificio, su cui si vuole realizzare l'impianto, deve essere trasformata e rinforzata per realizzare la struttura di sopporto che sostiene i vari collettori ed i canali di collegamento facenti parte dell'impianto.

Poi applicando le modalità di collegamento prima ricordate non si utilizza tutto lo spazio disponibile, poiché, per una eventuale sostituzione od operazione di manutenzione è necessario che collettori adiacenti siano fra di loro opportunamente distanziati per permettere di separare ciascun collettore dai canali senza intervenire su quelli adiacenti. Quindi la somma delle aree delle superfici captanti l'energia solare è notevolmente minore di quella disponibile per l'irragiamento solare sulla facciata dell'edificio. Ne consegue che è richiesto un elevato numero di collettori e quindi una grande area disponibile sulla facciata (a parità di temperatura desiderata negli spazi interni dell'edificio) oppure si ottiene una temperatura minore (e, quindi rendimento termico minore) a causa del numero minore di collettori che possono essere disposti sulla facciata dell'edificio. Inoltre, come si vedrà in seguito, la presenza di canali esterni ai collettori comporta una più elevata dispersione di calore per la maggiore area di contatto fra impianto ed aria circostante e, quindi, per ovviare, a tale inconveniente è richiesto un isolamento termico più efficace.

Scopo della presente invenzione è quello di realizzare un collettore solare del tipo indicato, il quale sia privo degli inconvenienti prima ricordati.

In base alla presente invenzione viene realizzato un collettore solare come definito nella rivendicazione 1.

Per una migliore comprensione della presente invenzione verrà ora data, a titolo di esempio, una descrizione di un col

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lettore realizzato in base all'invenzione stessa, con rifermento ai disegni allegati nei quali:

la fig. 1 è una vista prospettica scomposta degli elementi che costituiscono il collettore solare realizzato secondo i dettami della presente invenzione;

la fig. 2 è una sezione effettuata secondo un piano di traccia II-II di fig. 3 del collettore illustrato in fig. 1;

la fig. 3 è una vista parziale prospettica anteriore di più collettori come quello di fig. 1 atta ad illustrare le modalità per il loro collegamento;

la fig. 4 è una vista parziale prospettica posteriore, di una struttura di un edificio in cui sono utilizzati alcuni collettori dell'invenzione; e la fig. 5 è una vista parziale frontale atta ad illustrare le modalità di impiego di collettori, oggetti della presente invenzione, su una facciata di un edificio abitato.

Con riferimento alla fig. 1 è indicato con 1 il collettore oggetto della presente invenzione il quale comprende un involucro 2, di forma sostanzialmente parallelepipeda, provvisto di una parete di fondo 3, di una prima coppia di pareti laterali opposte 4 e di una seconda coppia di pareti laterali opposte 5, 6 (fig. 1 e 4), le quali definiscono, con la parete di fondo 3, una cavità di forma sostanzialmente parallelepipeda. La parete laterale 5 presenta due aperture o sfinestrature rettangolari 7, lungo il perimetro delle quali viene realizzato un risalto 8, a spessore costante, rivolto verso l'esterno del collettore 1.

La parete laterale 6 (fig. 4) presenta, anch'essa, due sfinestrature rettangolari 7, di dimensioni maggiori delle precedenti e presentanti il risalto 8 rivolto verso l'interno del collettore 1, in modo che sia possibile collegare due collettori 1 adiacenti accoppiando le perforazioni 7 della parete 5 di un collettore 1 con quelle della parete 5 di un collettore 1 con quelle della parete 6 del collettore 1 contiguo.

Convenientemente, l'involucro 2 è costituito con un materiale a bassa conducibilità termica, preferibilmente un materiale plastico; in quest'ultimo caso, la densità del materiale può essere scelta in modo tale da avere una densità meno elevata verso l'interno e più elevata in corrispondenza delle superfici; in questo modo viene ottenuta una elevata resistenza meccanica dell'involucro associata ad un basso coefficiente di trasmissione termica dall'interno all'esterno dell'involucro stesso.

All'interno di quest'ultimo è disposto un telaio di supporto 11 che ha dimensioni leggermente inferiori a quelle dell'involucro 2; esso è costituito da una pluralità di profilati secondo la disposizione illustrata in fig. 1; in particolare alcuni di tali profilati hanno sezione tale da dare origine ad uno spallamento perimetrale interno 9.

Il telaio 11, costituito con un materiale metallico, ha sostanzialmente lo scopo di impartire la necessaria resistenza meccanica al collettore e di consentire il collegamento di questo, per esempio con una parete piana orizzontale 33, interna all'edificio 34 (figg. 4 e 5).

All'interno del telaio 11 viene disposto un corpo 12 di forma sostanzialmente a E di materiale plastico espanso.

Esso è costituito infatti da una parete rettangolare 13 di fondo, da una coppia di pareti laterali opposte 14 disposta sui lati minori della parete rettangolare 13 e da una nervatura centrale 15, di forma sostanzialmente parallelepipeda, parallela, di larghezza maggiore e di altezza minore rispetto alle pareti laterali 14.

La nervatura centrale 15 e le pareti laterali 14 presentano una coppia di risalti 16 ortogonali a detta nervatura. I risalti 16 servono per rendere possibile l'adattamento sopra il corpo 12 di un elemento 17, costituito da un foglio di materiale plastico, che è sostanzialmente conformato come la superficie superiore del corpo 12.

Il corpo 12 può essere realizzato colando un adatto materiale plastico in una cavità di uno stampo che ripete la forma del corpo stesso, mediante tecniche di formatura note.

Detto materiale plastico solidificato (che può essere convenientemente poliuretano) presenta conducibilità termica e resistenza meccanica basse; quest'ultima viene aumentata accoppiando il corpo 12 con l'elemento 17 di materiale plastico non espanso e quindi con una elevata resistenza meccanica.

L'elemento 17 può essere realizzato introducendo un foglio di materiale plastico su uno stampo che ripete la forma voluta dell'elemento; in presenza di temperature e pressioni adeguate il foglio di materiale plastico viene fatto aderire sulle superfici dello stampo per dargli la forma voluta.

Il corpo 12 con l'elemento 17 possono essere uniti al telaio 11 introducendo i primi nel secondo sprovvisto degli spallamen-ti 9 (fig. 1) e collegando successivamente questi al telaio stesso.

Naturalmente è possibile stampare direttamente il corpo 12 all'interno del telaio 11.

Il collettore 1 comprende inoltre una piastra rettangolare 18, di materiale plastico espanso, ad esempio poliuretano a bassa conducibilità termica, che presenta nella parte centrale della superficie inferiore una scanalatura 21 atta ad accoppiarsi con la nervatura 15 del corpo 12.

La superficie superiore della piastra 18 è ondulata per rendere possibile l'accoppiamento con una lastra 22 di materiale nero anch'esso ondulato.

La lastra 22 è costruita con un materiale a bassa conduttività termica, che può essere un qualsiasi materiale non metallico, atto ad impedire di trasmettere, per conduzione, nella direzione dell'asse longitudinale del foglio stesso apprezzabili quantità di calore ed a stabilire quindi, lungo l'asse stesso, e nel modo che verrà indicato più avanti, un elevato gradiente termico.

La protezione dagli agenti atmosferici del collettore 1 è conseguita con una cornice rettangolare 23 di materiale plastico che presenta spallamenti 24 e con una coppia di lastre trasparenti 25 di protezione, ad esempio vetro, atte ad appoggiare sugli spallamenti stessi. La lastra trasparente 25 inferiore appoggia, assieme alla superficie inferiore della cornice 23, sulla superficie superiore dello spallamento 9 del telaio 11 (fig. 2).

La lastra trasparente superiore 25 viene bloccata da uno spallamento 26 di una seconda cornice 27 di materiale plastico di dimensioni maggiori della cornice 23 e che fa da coperchio all'involucro 2.

Come si vede chiaramente in fig. 2, la lastra trasparente 25 inferiore è distanziata dalla lastra 22 per originare una cavità 20 per il passaggio dell'aria che deve assorbire il calore captato dalla lastra 22. Inoltre la cooperazione fra la scanalatura 21 della piastra 18 e la nervatura 15 del corpo 12 forma una coppia di canali 28 collegati con la cavità 20, tramite una coppia di aperture 31.

Il collegamento fra canali 28 di collettori adiacenti è realizzato accoppiando le sfinestrature 7 della parete 5 di un collettore con quelle della parete 6 del collettore adiacente e inserendo una guarnizione lungo il perimetro esterno delle aree a contatto di due collettori.

Non realizzando i risalti 8 e quindi non facendo cooperare strettamente le sfinestrature 7 di due collettori adiacenti (variante alla forma di realizzazione appena descritta) la tenuta termica è realizzata dalla guarnizione suddetta. I collettori 1 inoltre possono essere collegati meccanicamente fra loro tramite una basetta 32, ad esempio mediante viti, come illustrato in fig. 4, dove si vede chiaramente la possibilità di formare il parapetto di una terrazza unendo più collettori fra di loro e con la parete piana 33 dell'edificio.

Il funzionamento del colletore descritto avviene nel modo seguente. L'aria, che viene fatta circolare all'interno di esso, entra dal canale inferiore 28 (fig. 2) e attraverso l'apertura inferiore 31, va a lambire la lastra 22 la cui temperatura è piuttosto

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elevata, essendo esposta al flusso di energia solare che incide su di essa.

L'aria, che si muove nel senso dell'asse longitudinale della lastra 22 dall'apertura inferiore 31 verso quella superiore, viene a trovarsi a temperature via via crescenti, a causa della quantità di calore che riceve lungo il suo percorso; si stabilisce pertanto un certo gradiente di temperatura lungo di essa, nel senso di avere temperature più elevate in corrispondenza dell'apertura superiore 31 e più basse in corrispondenza di quella opposta ed un aumento sostanzialmente graduale di temperatura passando dalla seconda alla prima.

A causa del basso coefficiente di conducibilità termica della lastra 22, la trasmissione di calore per conduzione lungo di essa dalla zona in prossimità dell'apertura superiore 31 (dove la temperatura dell'aria è più elevata) verso quella dell'apertura inferiore 31 è pressoché trascurabile; in questo modo la temperatura dell'aria che esce dall'apertura superiore 31 può essere particolarmente elevata e ben superiore a quella che si otterrebbe qualora l'elemento che riceve il calore dei raggi solari e lo trasmette all'aria (lastra 22) avesse una conducibilità termica elevata. L'aria riscaldata attraverso l'apertura superiore 31 viene immessa nel canale 28 superiore che la immette a sua volta s negli spazi interni dell'edificio 34 direttamente o tramite uno scambiatore di calore.

I collettori 1 realizzati secondo i dettami della presente invenzione consentono quindi un rapido montaggio di essi e quindi costo di montaggio relativamente minore. Inoltre la facciata io dell'edificio 34 può essere costituita dagli stessi collettori 1 risparmiando quindi i costi per le opere in muratura.

La presenza dei canali interni di ingresso e d'uscita dell'aria da riscaldare consente una minor dispersione del calore e quindi un miglior rendimento termico dell'impianto realizzato con i 's collettori oggetti della presente invenzione.

L'accoppiamento fra più collettori realizzato come prima ricordato permette lo sfruttamento di tutta l'area disponibile per l'irraggiamento solare della facciata dell'edificio.

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3 fogli disegni

Claims

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1. Collettore solare atto a riscaldare aria, comprendente una cavità (20) in cui è disposta una lastra (22) atta ad essere lambita dall'aria da riscaldare, detta cavità essendo provvista di una apertura (31) per l'ingresso e di una apertura (31) per s l'uscita dell'aria da detta cavità, caratterizzato dal fatto che comprende una seconda (28) ed una terza cavità (28) ciascuna delle quali è in comunicazione con detta prima (20) cavità, dette seconda e terza cavità essendo atte a costituire tratti di canale per l'ingresso dell'aria dal collettore. >o

2. Collettore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che comprende un involucro (2) di forma sostanzialmente parallelepipeda nel cui interno è disposta detta lastra (22) parallelamente alle pareti maggiori (3) di detto involucro ed un elemento separatore (15) atto a collegare detta lastra con una di .is dette pareti maggiori dell'involucro, la lunghezza di detta lastra (22) essendo inferiore alla lunghezza di detta parete, il tutto in modo da originare dette seconda e terza cavità (28) tra detta lastra (22), detto elemento separatore (5) e detta parete maggiore (3). 20

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RIVENDICAZIONI

3. Collettore secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto involucro (2) comprende un corpo (12) con forma sostanzialmente ad E che presenta una parete di fondo, due pareti laterali ed una nervatura centrale (15) parallela a dette pareti laterali ed atta a dar origine a detto elemento separato- « re, detta lastra (22) essendo a contatto con detta nervatura (15).

4. Collettore secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende un corpo cavo (2), di forma sostanzialmente parallelepipeda atto a contenere detto corpo con forma

E, su ciascuna di due pareti laterali opposte di detto corpo cavo 30 essendo ricavate due sfinestrature comunicanti con dette seconda (28) e terza cavità.

5. Collettore secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che ciascuna di detta cavità (28) ha contorno rettangolare,

le sfinestrature (7) di una di dette pareti laterali del corpo cavo 35 di un collettore essendo atte ad essere collegate dalle sfinestrature di una di dette pareti laterali del corpo cavo di un collettore contiguo in modo da collegare detti tratti di canale tra loro.

6. Collettore secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che comprende mezzi (8) di tenuta per realizzare la tenuta 40 tra dette sfinestrature collegate.

7. Collettore secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di tenuta comprendono bordi risvoltati di dette sfinestrature.

(8) disposti attorno dette sfinestrature.

8. Collettore secondo la rivendicazione 6 o 7, caratterizzato 45 dal fatto che detti mezzi comprendono elementi di guarnizioni

9. Collettore secondo una delle rivendicazioni da 4 a 8, caratterizzato dal fatto che tra detto corpo (12) con forma ad E e detto corpo cavo (2) è interposto un telaio (11) di profilati me- 50 tallici.

10. Collettore secondo una delle rivendicazioni da 3 a 9, caratterizzato dal fatto che detto corpo a forma di E comprende una parte di sopporto (13, 14) costruita con un materiale plastico espanso ed una parte di rivestimento (17) costruita con un 55 foglio di materiale plastico.

11. Collettore secondo una delle rivendicazioni da 3 a 10, caratterizzato dal fatto che tra detta lastra (22) e detta nervatura (15) del corpo (12) con forma ad E è disposta una piastra

(18) di materiale plastico espanso. 60

12. Collettore secondo la rivendicazione 11, in cui detta lastra è ondulata, caratterizzato dal fatto che detta piastra presenta una superficie di appoggio anch'essa ondulata atta ad accoppiarsi con detta lastra.

13. Collettore solare secondo una delle rivendicazioni prece-65 denti, caratterizzato dal fatto che detta lastra (22) è in materiale non metallico.

14. Collettore solare secondo la rivendicazione 13, caratterizzato dal fatto che detto materiale di detta lastra presenta una bassa conducibilità termica, in modo da ottenere un gradiente elevato di temperatura in detta lastra, nella direzione del flusso dell'aria che la lambisce.

15. Collettore secondo una delle rivendicazioni da 3 a 14, caratterizzato dal fatto che detto corpo cavo (2) è costruito in materiale plastico.