IT201800007224A1 - "Steel cylinder called Easy Drop that produces water by extracting it from the humidity present in the atmosphere" - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title
“Cilindro in acciaio denominato Easy Drop che produce acqua ricavandola dall'umidità presente in atmosfera", inserito all'interno di un pannello dalle dimensioni di mtl. 1,00x mtl. 1,50x h 0,30 in lega leggera, lo stesso cilindro può essere inserito anche in un apposito zaino a spalla HI Tech, in tessuto o policarbonato, entrambi alimentati da energia solare, il sistema inserito nel Cilindro in acciaio Easy drop, attira tramite delle ventole l'aria atmosferica esterna in se e tramite un procedimento interno al Cilindro per condensazione ed un'altro per assorbimento inizia a produrre acqua. Il sistema ad assorbimento contiene gel silicato, lo stesso viene inserito all'interno di un contenitore cilindrico in tessuto semi-rigido (strato assorbente) ad alta capacita assorbente, il tessuto in questione è composto da fibra di silicio, fibra di canapa con l'applicazione di nanotecnologie capaci di generare un processo di assorbimento forzato dell'aria attratta dall'esterno, suddividendo la stessa dall'umidità atmosferica, l'umidità viene trattenuta e conservata dal gel silicato ed allo stesso tempo le nanotecnologie danno impulso ai pori della fibra di canapa di chiudersi in modo da non ricevere più aria esterna quando il processo e completato, allo stesso modo le nanotecnologia fanno si che il gel silicato venga stimolato per il rilascio dell'umidità accumulata e trattenuta in se. "Steel cylinder called Easy Drop that produces water by extracting it from the humidity present in the atmosphere", inserted inside a panel with dimensions of 1.00mx 1.50xh 0.30m in light alloy, the same cylinder it can also be inserted in a special HI Tech backpack, in fabric or polycarbonate, both powered by solar energy, the system inserted in the Easy drop steel cylinder, attracts through the fans the external atmospheric air itself and through an internal procedure to the cylinder by condensation and another by absorption begins to produce water. The absorption system contains silicate gel, the same is inserted inside a cylindrical container in semi-rigid fabric (absorbent layer) with high absorbency, the fabric in question is composed of silicon fiber, hemp fiber with the application of nanotechnologies capable of generating a process of forced absorption of the air attracted from the outside, dividing the st it from the atmospheric humidity, the humidity is retained and preserved by the silicate gel and at the same time the nanotechnologies give impulse to the pores of the hemp fiber to close so as not to receive more external air when the process is completed, in the same way the nanotechnology means that the silicate gel is stimulated to release the accumulated and retained moisture.
Cenni Oggettivi e statistici Objective and statistical notes
La presente invenzione ha per oggetto “Cilindro in acciaio denominato Easy Drop che produce acqua ricavandola dall'umidità presente in atmosfera" The present invention relates to "Easy Drop steel cylinder that produces water by extracting it from the humidity present in the atmosphere"
.La disponibilita ̀ d’acqua potabile rappresenta un motivo di grande preoccupazione. Le principali fonti dirette di acqua costituite dalle acque meteoriche, dalle acque sotterranee o dalle acque superficiali purtroppo scarseggiano in numerose zone del nostro pianeta in quanto sono fortemente dipendenti dal ciclo idrologico naturale. Il ciclo idrologico naturale prevede la continua evaporazione e condensazione dell’acqua fra l’atmosfera la superficie terrestre. In particolare nell’atmosfera e ̀ sempre contenuta una certa quantita ̀ di vapore d’acqua almeno parzialmente derivante dall’evaporazione dell'acqua dalla superficie terrestre per azione della radiazione solare e anche, in piccole quantita,̀ dalla traspirazione delle piante. La quantita ̀ di vapore d’acqua contenuta nell’aria costituisce l’umidita ̀ atmosferica. Teoricamente la quantita ̀ di vapore acqueo nell’atmosfera potrebbe soddisfare il fabbisogno d’acqua del genere umano. A tale scopo occorre pero ̀ poter estrarre l’acqua dall’aria atmosferica indipendentemente dal ciclo idrologico naturale. The availability of drinking water is a cause for great concern. The main direct sources of water consisting of rainwater, groundwater or surface water are unfortunately scarce in many areas of our planet as they are strongly dependent on the natural hydrological cycle. The natural hydrological cycle involves the continuous evaporation and condensation of water between the atmosphere and the earth's surface. In particular, the atmosphere always contains a certain amount of water vapor at least partially deriving from the evaporation of water from the earth's surface by the action of solar radiation and also, in small quantities, from the transpiration of plants. The amount of water vapor contained in the air constitutes the atmospheric humidity. Theoretically, the amount of water vapor in the atmosphere could satisfy the water needs of mankind. For this purpose, however, it is necessary to be able to extract water from atmospheric air regardless of the natural hydrological cycle.
Le soluzioni finora adottate risultano economicamente vantaggiose solo se operanti su vasta scala, inoltre richiedono l’utilizzo di parti in movimento, come per esempio compressori e/o l’utilizzo di gas pericolosi per l’ambiente. The solutions adopted so far are economically advantageous only if operating on a large scale, and also require the use of moving parts, such as compressors and / or the use of gases that are dangerous for the environment.
Inoltre le soluzioni finora adottate non si sono dimostrate affidabili e adattabili alle differenti esigenze. In particolare le soluzioni finora adottate non sono adatte ad essere utilizzate in qualsiasi condizioni per esempio anche in assenza di una rete Furthermore, the solutions adopted up to now have not proved reliable and adaptable to different needs. In particular, the solutions adopted up to now are not suitable for use in any conditions, for example even in the absence of a network
elettrica. In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è quello di proporre un procedimento ed un pannello di estrazione di acqua dall’aria atmosferica che superi almeno alcuni degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati. electric. In this context, the technical task underlying the present invention is to propose a process and a panel for extracting water from atmospheric air that overcomes at least some of the aforementioned drawbacks of the known art.
Introduzione e descrizione Invenzione Introduction and description Invention
Scopo della presente invenzione mettere a disposizione un procedimento e dei cilindri da inserire all’interno di un pannello o di un cilindro ed inserirlo all’interno di uno zaino per l’estrazione di acqua dall’aria atmosferica in grado di estrarre acqua dall’aria atmosferica anche in piccola scala senza precludere la possibilita ̀ di eventuali utilizzi su larga scala. Object of the present invention to provide a process and cylinders to be inserted inside a panel or a cylinder and insert it inside a backpack for the extraction of water from atmospheric air capable of extracting water from the air atmospheric even on a small scale without precluding the possibility of any use on a large scale.
Ulteriore scopo della presente invenzione e ̀ quello di proporre un procedimento ed un cilindro in acciaio inserito all’interno di un pannello capace di estrarre acqua dall’aria atmosferica che funzionino anche indipendentemente dalla presenza di una rete elettrica, che possano costituire un modulo di un sistema adattabile alle diverse esigenze e che presentino un’elevata affidabilita ̀ ed autonomia. A further purpose of the present invention is to propose a process and a steel cylinder inserted inside a panel capable of extracting water from the atmospheric air which also function independently of the presence of an electrical network, which can constitute a module of a system adaptable to different needs and offering high reliability and autonomy.
Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un procedimento ed un pannello di estrazione di acqua dall’aria atmosferica, comprendenti le caratteristiche tecniche esposte in una o piu ̀ delle unite rivendicazioni. Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a possibili differenti forme di realizzazione dell'invenzione. The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by a process and a panel for extracting water from atmospheric air, including the technical characteristics set out in one or more of the attached claims. The dependent claims correspond to possible different embodiments of the invention.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un procedimento e di cilindri in acciaio inseriti all’interno di un pannello per l’estrazione di acqua dall’aria atmosferica. Tale descrizione verra ̀ esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a method and steel cylinders inserted inside a panel for the extraction of water from the atmospheric air. This description will be set out below with reference to the accompanying drawings, provided for indicative purposes only and, therefore, not limitative, in which:
1 - la figura 1 e ̀ uno schema funzionale di un elemento cilindrico che viene inserito all’interno di un pannello, che ha la capacità di estrarre acqua dall’aria atmosferica secondo la presente invenzione; 1 - Figure 1 is a functional diagram of a cylindrical element that is inserted inside a panel, which has the ability to extract water from atmospheric air according to the present invention;
2 - la figura 2 alla vista 3D del pannello che al suo interno contiene il sistema come da figura 1. 2 - figure 2 to the 3D view of the panel which contains the system inside as shown in figure 1.
Con riferimento le suddette figure (1 e 2) e ̀ stato complessivamente indicato un cilindro metallico da inserire all’interno del pannello (involucro) capace di estrarre acqua dall’aria atmosferica. Preferibilmente la presente invenzione riguarda un cilindro metallico o in alluminio da inserire all’interno del pannello (involucro). With reference to the aforementioned figures (1 and 2), a metal cylinder was indicated overall to be inserted inside the panel (casing) capable of extracting water from atmospheric air. Preferably the present invention relates to a metal or aluminum cylinder to be inserted inside the panel (casing).
Preferibilmente le dimensioni del pannello soprattutto con riferimento alla sua larghezza di mtl 1,00, lunghezza mtl 1,50 ed altezza cm 0,30, le dimensioni del cilindro sono mtl.0,90 x D 0,28 mtl , il pannello è analoghe alle dimensioni in piano di un pannello fotovoltaico, all’interno del pannello sono allocate numero 5 cilindri in metallo o alluminio. Preferably the dimensions of the panel especially with reference to its width of 1.00 m, length 1.50 m and height 0.30 cm, the dimensions of the cylinder are 0.90 m x D 0.28 m, the panel is the same to the flat dimensions of a photovoltaic panel, 5 metal or aluminum cylinders are allocated inside the panel.
Preferibilmente le dimensioni del pannello 1 sono adatte a consentirne il collegamento in serie come verra ̀ descritto successivamente. Preferably, the dimensions of the panel 1 are suitable for allowing its connection in series as will be described later.
In accordo con una possibile forma di realizzazione il pannello 2 puòcomprendere un sistema di alimentazione elettrica mediante pannelli fotovoltaici e/o un sistema di alimentazione elettrica mediante rete elettrica convenzionale. In accordance with a possible embodiment, the panel 2 can comprise an electrical power supply system by means of photovoltaic panels and / or an electrical power supply system by means of a conventional electric network.
Nel caso in cui sia previsto un sistema di alimentazione elettrica mediante pannelli fotovoltaici, uno o piu ̀ pannelli fotovoltaici possono essere disposti nella parte superiore del pannello 1. Preferibilmente il sistema di alimentazione elettrica mediante pannello fotovoltaico e ̀ adatto a generare una potenza di circa 350W alla tensione di 12V. In the event that an electrical power supply system using photovoltaic panels is envisaged, one or more photovoltaic panels can be arranged in the upper part of panel 1. Preferably the electrical power supply system by means of a photovoltaic panel is suitable for generating a power of about 350W at a voltage of 12V.
Vantaggiosamente il cilindro 1 comprende un dispositivo 2 di estrazione mediante condensazione da raffreddamento dell’umiditàcontenuta nell’aria atmosferica ed un dispositivo 1 di estrazione mediante assorbimento dell’umidita ̀ contenuta nell’aria atmosferica, l’assorbimento e garantito dall’utilizzo di Gel Silicio potenziato dalla presenza delle Nanotecnologie che stimolano il Gel Silicato ad assorbire e caricare il Gel stesso dalle particelle d’acqua presenti nell’umidità attratta dall’esterno, in un tempo ridotto rispetto alla naturale tempistica data dal Gel stesso non potenziato, inoltre la presenza delle nanotecnologie garantiscono una maggiore performance nel processo di rilascio delle particelle d’acqua assorbite dal gel silicato . Advantageously, the cylinder 1 comprises a device 2 for extracting the humidity contained in the atmospheric air by condensation from cooling and an extraction device 1 by absorbing the humidity contained in the atmospheric air, absorption is guaranteed by the use of Silicon Gel. enhanced by the presence of Nanotechnologies that stimulate the Silicate Gel to absorb and charge the Gel itself from the water particles present in the humidity attracted from the outside, in a shorter time than the natural timing given by the non-enhanced Gel itself, furthermore the presence of nanotechnologies guarantee greater performance in the process of releasing the water particles absorbed by the silicate gel.
Inoltre il gel silicato verrà allocato all’interno di un contenitore cilindrico in tessuto semi-rigido (strato assorbente) ad alta capacita assorbente, il tessuto in questione è composto da fibra di silicio, fibra di canapa con l'applicazione di nanotecnologie capaci di generare un processo di assorbimento forzato dell'aria attratta dall'esterno, suddividendo la stessa dall'umidità atmosferica, l'umidità viene trattenuta e conservata dal gel silicato ed allo stesso tempo le nanotecnologie danno impulso ai pori della fibra di canapa di chiudersi in modo da non ricevere più aria esterna quando il processo e completato, allo stesso modo le nanotecnologia fanno si che il gel silicato venga stimolato per il rilascio dell’acqua accumulata e trattenuta in se. Preferibilmente i due dispositivi di estrazione sono disposti in due distinte sezioni del cilindro 1. Furthermore, the silicate gel will be allocated inside a cylindrical container in semi-rigid fabric (absorbent layer) with high absorbing capacity, the fabric in question is composed of silicon fiber, hemp fiber with the application of nanotechnologies capable of generating a process of forced absorption of the air attracted from the outside, dividing it from the atmospheric humidity, the humidity is retained and preserved by the silicate gel and at the same time the nanotechnologies give impulse to the pores of the hemp fiber to close in order to no longer receive external air when the process is completed, in the same way the nanotechnology causes the silicate gel to be stimulated for the release of the water accumulated and retained in itself. Preferably the two extraction devices are arranged in two distinct sections of the cylinder 1.
Il dispositivo 2 di estrazione mediante condensazione da raffreddamento e ̀ adatto alla produzione di acqua fredda e d’aria fredda. In particolare il dispositivo 2 comprende un dispositivo termoelettrico 4 operante mediante effetto Peltier presentante un lato freddo 5 ed un lato caldo 4, o cella di Peltier. Preferibilmente il lato freddo 5 e ̀ rivolto verso l’estremità del cilindro 1 mentre il lato caldo 6 e ̀ rivolto verso l’interno del cilindro 1. The extraction device 2 by cooling condensation is suitable for the production of cold water and cold air. In particular, the device 2 comprises a thermoelectric device 4 operating by means of the Peltier effect having a cold side 5 and a hot side 4, or Peltier cell. Preferably the cold side 5 is facing the end of the cylinder 1 while the hot side 6 is facing the inside of the cylinder 1.
Con il termine dispositivo termoelettrico operante mediante effetto per Peltier si intende un dispositivo comprendente un conduttore costituito da due metalli diversi e tali per cui una differenza di potenziale applicata ai due materiali genera una differenza di temperatura tra i materiali stessi. Il dispositivo 2 di estrazione mediante condensazione da raffreddamento comprende inoltre un percorso di condensazione o condotto di condensazione adatto a ricevere un primo flusso di aria atmosferica. With the term thermoelectric device operating by effect Peltier means a device comprising a conductor consisting of two different metals and such that a potential difference applied to the two materials generates a temperature difference between the materials themselves. The cooling condensation extraction device 2 further comprises a condensation path or condensation duct suitable for receiving a first flow of atmospheric air.
Il dispositivo termoelettrico 4 e ̀ disposto lungo il percorso di assorbimento con il suo lato freddo 5 disposto in modo da essere lambito dal primo flusso 3 di aria atmosferica The thermoelectric device 4 is arranged along the absorption path with its cold side 5 arranged so as to be lapped by the first flow 3 of atmospheric air.
Preferibilmente sono previsti uno o piu dispositivi termoelettrici 4 ad alto coefficiente di rendimento, per esempio disposti a due a due lungo due tratti rettilinei del percorso di assorbimento. Preferably, one or more thermoelectric devices 4 with a high efficiency coefficient are provided, for example arranged in pairs along two straight sections of the absorption path.
In accordo con una possibile forma di realizzazione di cui lo schema di funzionamento allegato rappresenta un esempio non limitativo, sia il lato freddo 5 che lato caldo 4 possono comprendere mezzi di dispersione per esempio una pluralita ̀ di alette . In accordance with a possible embodiment of which the attached operating diagram represents a non-limiting example, both the cold side 5 and the hot side 4 can comprise dispersion means, for example a plurality of fins.
Con 10 e ̀ stata indicata una prima vasca di raccolta della condensa che si genera lungo il percorso di condensazione e dell’acqua rilasciata dal processo di assorbimento, indicato con 11. The number 10 indicates a first condensate collection tank that is generated along the path of condensation and of the water released by the absorption process, indicated with 11.
Nel caso di un sistema di alimentazione elettrica mediante pannelli fotovoltaici, il dispositivo termoelettrico 4 èalimentato direttamente dalla corrente continua proveniente dai pannelli fotovoltaici. Preferibilmente anche le ventole di circolazione adatte a generare il primo flusso 3 di aria atmosferica sono alimentati direttamente dai pannelli fotovoltaici. In the case of an electrical power supply system by means of photovoltaic panels, the thermoelectric device 4 is powered directly by the direct current coming from the photovoltaic panels. Preferably, the circulation fans suitable for generating the first flow 3 of atmospheric air are also fed directly by the photovoltaic panels.
Il dispositivo di estrazione mediante assorbimento comprende un percorso di assorbimento 11 adatto a ricevere secondo flusso 3 di aria atmosferica e almeno uno strato assorbente 13 comprendente silice gel disposto lungo il percorso di assorbimento 11 in modo da essere attraversato dal secondo flusso 3 di aria atmosferica. The absorption extraction device comprises an absorption path 11 suitable for receiving a second flow 3 of atmospheric air and at least one absorbing layer 13 comprising silica gel arranged along the absorption path 11 so as to be traversed by the second flow 3 of atmospheric air.
Sono inoltre previsti mezzi di riscaldamento dello strato assorbente 11 adatti a rigenerare lo strato assorbente 11 generando acqua ed immettendola per caduta Means are also provided for heating the absorbent layer 11 suitable for regenerating the absorbent layer 11 by generating water and introducing it by gravity
nella vasca di raccolta 10, inoltre nel riportare alla temperatura d’esercizio il Gel Silicato si crea condensa che si genera lungo il percorso di assorbimento 11. in the collection tank 10, furthermore, in bringing the Silicate Gel back to operating temperature, condensation is created which is generated along the absorption path 11.
Preferibilmente il percorso di assorbimento 11 è inserito all’interno di un contenitore (strato assorbente) realizzato da un speciale tessuto semi rigido (che sarà oggetto di un ulteriore brevetto che rimandiamo in seguito) realizzato in fibra di canapa, fibra di silicio con l’utilizzo di nanotecnologie, il secondo flusso di aria atmosferica ed un’uscita per il vapore e/o la condensa generata dai mezzi di riscaldamento . Preferably, the absorption path 11 is inserted inside a container (absorbent layer) made of a special semi-rigid fabric (which will be the subject of a further patent which we refer to later) made of hemp fiber, silicon fiber with the use of nanotechnologies, the second flow of atmospheric air and an outlet for the steam and / or condensation generated by the heating means.
Preferibilmente all’ingresso e ̀ prevista una ventola adatte a convogliare verso l’interno il secondo flusso di aria atmosferica. In particolare tale ventola presenta una portata di circa 100 mc/h in modo che il secondo flusso sia costretto ad attraversare con una discreta pressione lo strato assorbente 13. Lo strato assorbente 13 e ̀ disposto all’estremità del cilindro 1 e puo ̀ comprendere un involucro 2 adatto ad essere attraversato dal secondo flusso di aria atmosferica e contenente la silice colloidale. Per esempio l’involucro 2 e ̀ realizzato mediante un avvolgimento di rete metallica che occupa buona parte del volume interno del cilindro consentendo comunque l’accumulo del vapore d’acqua. Come detto precedentemente all’interno dello strato assorbente e ̀ contenuta una determinata quantita ̀ di silice gel che, a contatto con l’aria, ne assorbe una parte di umidita ̀ generalmente pari a poco meno di 1/3 del proprio peso. Preferably at the entrance there is a fan suitable for conveying the second flow of atmospheric air inwards. In particular, this fan has a flow rate of about 100 cubic meters / h so that the second flow is forced to cross the absorbent layer 13 with a moderate pressure. The absorbent layer 13 is arranged at the end of the cylinder 1 and can comprise a casing 2 suitable to be crossed by the second flow of atmospheric air and containing the colloidal silica. For example, the casing 2 is made by means of a wire mesh winding that occupies a large part of the internal volume of the cylinder while still allowing the accumulation of water vapor. As previously mentioned, the absorbent layer contains a certain amount of silica gel which, in contact with the air, absorbs a part of its humidity, generally equal to just under 1/3 of its own weight.
Il cilindro 1 puo ̀ essere posizionato in modo da avere una leggera inclinazione verso l’esterno del pannello per consentire ad almeno una parte dell’acqua di essere convogliata verso la seconda vasca di raccolta 10 e/o per la pulizia dei cilindri Cylinder 1 can be positioned so as to have a slight inclination towards the outside of the panel to allow at least part of the water to be conveyed to the second collection tank 10 and / or for cleaning the cylinders
quando necessario. Come per esempio illustrato in figura 1 il cilindro puòpresentare un’inclinazione β pari a circa il 2-3%. when necessary. As for example illustrated in Figure 1, the cylinder can have an inclination β equal to about 2-3%.
Secondo un possibile esempio di realizzazione di cui lo schema di funzionamento allegato rappresenta un esempio non limitativo, sono previsti cinque percorsi di assorbimento 11 ciascuno comprendente un cilindro 1 posti in comunicazione con un ingresso comune dell’aria atmosferica e con un’uscita comune per il vapore e/o la condensa generata dai mezzi di riscaldamento. According to a possible embodiment of which the attached operating diagram represents a non-limiting example, five absorption paths 11 are provided, each comprising a cylinder 1 placed in communication with a common inlet of atmospheric air and with a common outlet for the steam and / or condensation generated by the heating media.
Il pannello 2 puo ̀ inoltre comprendere una centralina di comando per esempio programmata per interrompere il secondo flusso di aria atmosferica prima di iniziare il riscaldamento dello strato assorbente attivando i mezzi di riscaldamento. The panel 2 can further comprise a control unit for example programmed to interrupt the second flow of atmospheric air before starting the heating of the absorbent layer by activating the heating means.
In accordo con una possibile forma di realizzazione, i mezzi di riscaldamento dello strato assorbente comprendono un percorso di riscaldamento, o condotto di riscaldamento, configurato in modo che un terzo flusso di aria atmosferica lambisca il lato caldo 11 del dispositivo termoelettrico 4. Il percorso di riscaldamento e ̀ posto in comunicazione con il percorso di assorbimento 11 ed in particolare èconfigurato per inviare aria calda proveniente dal lato caldo del dispositivo termoelettrico 4 allo strato assorbente. In particolare il percorso di riscaldamento sfocia in corrispondenza degli ingressi dei rispettivi cilindri . In accordance with a possible embodiment, the heating means of the absorbent layer comprise a heating path, or heating duct, configured so that a third flow of atmospheric air laps the hot side 11 of the thermoelectric device 4. The path of heating heating is placed in communication with the absorption path 11 and in particular it is configured to send hot air coming from the hot side of the thermoelectric device 4 to the absorbing layer. In particular, the heating path leads to the inlets of the respective cylinders.
In accordo con una possibile forma di realizzazione di cui lo schema di funzionamento allegato rappresenta un esempio non limitativo, il percorso di In accordance with a possible embodiment of which the attached operating diagram represents a non-limiting example, the path of
condensazione ed il percorso di riscaldamento sono parte di un unico percorso “A” attraversato da un flusso di ingresso “F” di aria atmosferica mediante un ingresso “X”. Il dispositivo termoelettrico 4 e ̀ inserito in un elemento di deviazione “D” configurato per dividere il flusso di ingresso “F” nel primo flusso 3 e nel terzo flusso 3a. Il lato freddo 5 del dispositivo termoelettrico 4 si affaccia sul percorso di condensazione e il lato caldo 4a del dispositivo termoelettrico 4 si affaccia sul percorso di riscaldamento . L’elemento di deviazione divide a tenuta il primo flusso 3 dal terzo flusso 3a che attraversano relativi percorsi in contemporanea senza interferire uno con l’altro. condensation and the heating path are part of a single path “A” crossed by an inlet flow “F” of atmospheric air through an inlet “X”. The thermoelectric device 4 is inserted in a deflection element "D" configured to divide the inlet flow "F" into the first flow 3 and into the third flow 3a. The cold side 5 of the thermoelectric device 4 faces the condensation path and the hot side 4a of the thermoelectric device 4 faces the heating path. The deviation element hermetically divides the first flow 3 from the third flow 3a which cross related paths simultaneously without interfering with one another.
Secondo una possibile forma di realizzazione di cui lo schema di funzionamento allegato e ̀ un esempio non limitativo, sia il primo flusso 3 che il secondo flusso 3a ed i relativi percorsi presentano forma sostanzialmente semicircolare e sono generati mediante rispettive ventole 3 - 3a. According to a possible embodiment of which the attached operating diagram is a non-limiting example, both the first flow 3 and the second flow 3a and the relative paths have a substantially semicircular shape and are generated by respective fans 3 - 3a.
In aggiunta o in alternativa i mezzi di riscaldamento dello strato assorbente 11 possono comprendere un percorso di riscaldamento configurato per ricevere aria calda proveniente da uno o piu ̀ pannelli fotovoltaici. In addition or alternatively, the heating means of the absorbent layer 11 can comprise a heating path configured to receive hot air coming from one or more photovoltaic panels.
I mezzi di riscaldamento possono inoltre comprendere una resistenza elettrica disposta in prossimita ̀, preferibilmente a contatto, con lo strato assorbente 11. The heating means can further comprise an electric resistance arranged proximate, preferably in contact, with the absorbent layer 11.
Preferibilmente puòessere previsto anche un termostato adatto a regolare la temperatura di riscaldamento della resistenza. Nel caso in cui sia prevista una Preferably, a thermostat suitable for regulating the heating temperature of the resistance can also be provided. In the event that a
pluralita ̀ di percorsi di assorbimento 11 ciascuno dei quali presentando almeno uno strato assorbente 13, la centralina di comando puo ̀ essere programmata per: 1) interrompere il secondo flusso di aria atmosferica in almeno uno dei suddetti percorsi di assorbimento 11 plurality of absorption paths 11, each of which having at least one absorbing layer 13, the control unit can be programmed to: 1) interrupt the second flow of atmospheric air in at least one of the aforesaid absorption paths 11
2) attivare i relativi mezzi di riscaldamento 2) activate the relative heating means
3) incanalare il secondo flusso di aria atmosferica in almeno uno dei restanti percorsi di assorbimento 11 come verra ̀ descritto successivamente. 3) channeling the second flow of atmospheric air into at least one of the remaining absorption paths 11 as will be described later.
In particolare la centralina di comando puo ̀ essere programmata per attivare i mezzi di riscaldamento di un percorso di assorbimento 11 per volta. In particular, the control unit can be programmed to activate the heating means of an absorption path 11 at a time.
In uscita dallo strato assorbente 13 ed in particolare lungo l’uscita comune puo ̀ essere prevista una serpentina di condensazione configurata per essere attraversata dal vapore generato dai mezzi di riscaldamento . In aggiunta o alternativa al sistema di alimentazione elettrica mediante pannelli fotovoltaici puo ̀ essere previsto un sistema di alimentazione elettrica mediante rete elettrica convenzionale. In questo caso i mezzi di riscaldamento ed in particolare la resistenza sono configurati per essere alimentati a corrente alternata aumentando la velocita ̀ del ciclo di rigenerazione della silice gel che verra ̀ descritto successivamente. Inoltre il pannello 1 potra ̀ operare in posizione verticale e in modo continuativo aumentando la quantita ̀ di acqua estratta e di aria calda e fredda prodotta. At the outlet from the absorbent layer 13 and in particular along the common outlet, a condensation coil configured to be crossed by the steam generated by the heating means can be provided. In addition or as an alternative to the electrical power supply system using photovoltaic panels, an electrical power supply system using a conventional electrical network can be provided. In this case the heating means and in particular the resistance are configured to be supplied with alternating current, increasing the speed of the regeneration cycle of the silica gel which will be described later. Furthermore, the panel 1 can operate in a vertical position and continuously, increasing the quantity of water extracted and the hot and cold air produced.
Secondo un’ulteriore aspetto, la presente invenzione riguarda un elemento architettonico, comprendente uno o piu ̀ cilindri 1 di estrazione dell’acqua dall’aria atmosferica secondo una o piu ̀ delle forme di realizzazione sopra descritte. According to a further aspect, the present invention relates to an architectural element, comprising one or more cylinders 1 for extracting water from atmospheric air according to one or more of the embodiments described above.
Il cilindro 1 puo ̀ essere disposto in aggiunta o in sostituzione di tratti di parete dell’elemento architettonico. Cylinder 1 can be arranged in addition to or in replacement of wall sections of the architectural element.
In uso un cilindro 1 in accordo con una o piu ̀ delle forme di realizzazione sopra descritte e ̀ configurato per mettere in atto un procedimento di estrazione di acqua dall’aria atmosferica secondo la presente invenzione. Tale procedimento opera mediante un sistema ibrido comprendente una In use, a cylinder 1 in accordance with one or more of the embodiments described above is configured to implement a process for extracting water from atmospheric air according to the present invention. This process operates by means of a hybrid system comprising a
fase di estrazione mediante condensazione da raffreddamento dell’umidita ̀ contenuta nell’aria atmosferica ed una fase di estrazione mediante assorbimento dell’umidita ̀ contenuta nell’aria atmosferica. extraction phase by cooling condensation of the humidity contained in the atmospheric air and an extraction phase by absorbing the humidity contained in the atmospheric air.
La fase di estrazione mediante condensazione da raffreddamento comprende la fase di incanalare il primo flusso 3 di aria atmosferica lungo il percorso di condensazione in modo da lambire il lato freddo 5 di almeno un dispositivo termoelettrico 4 operante mediante effetto Peltier. The step of extraction by cooling condensation comprises the step of channeling the first flow 3 of atmospheric air along the condensation path so as to lap the cold side 5 of at least one thermoelectric device 4 operating by means of the Peltier effect.
Il lato freddo 5 è mantenuto ad una temperatura inferiore al punto di rugiada dell’aria atmosferica. The cold side 5 is kept at a temperature below the dew point of the atmospheric air.
La fase di estrazione mediante condensazione da raffreddamento comprende inoltre la fase di raccogliere la condensa che si genera lungo il percorso di condensazione. In particolare, poiche ́ la temperatura del lato freddo 5 èmantenuta al di sotto del punto di rugiada, per esempio da un regolatore di tensione, l’umidita ̀ contenuta nell’aria condensa rilasciando gocce d’acqua che precipitano, vengono raccolte e convogliate verso la relativa vasca di raccolta. L’aria in uscita secondo il flusso 3 e ̀ piùfredda di quell’atmosferica e puo ̀ essere utilizzata per il raffreddamento di ambienti oppure restituita all’esterno. The extraction phase by cooling condensation also includes the phase of collecting the condensate that is generated along the condensation path. In particular, since the temperature of the cold side 5 is kept below the dew point, for example by a voltage regulator, the humidity contained in the air condenses, releasing drops of water that precipitate, are collected and conveyed towards the relative collection tank. The outgoing air according to flow 3 is colder than the atmospheric one and can be used for cooling rooms or returned to the outside.
La fase di estrazione mediante assorbimento comprende la fase di incanalare il secondo flusso 3a di aria atmosferica lungo il percorso di assorbimento 11 in modo da attraversare almeno uno strato assorbente 13 comprendente silice gel fino ad un determinato grado di assorbimento dello strato assorbente 13. Preferibilmente il secondo flusso 3a di aria atmosferica viene incanalato lungo il percorso di assorbimento 11 fino a saturazione dello strato assorbente 13. The step of extraction by absorption comprises the step of channeling the second flow 3a of atmospheric air along the absorption path 11 so as to pass through at least one absorbent layer 13 comprising silica gel up to a certain degree of absorption of the absorbent layer 13. Preferably the second flow 3a of atmospheric air is channeled along the absorption path 11 until saturation of the absorbent layer 13.
La fase di estrazione mediante assorbimento comprende inoltre la fase di riscaldamento dello strato assorbente 13 generando vapore e/o condensa. Il vapore èpoi sottoposto ad una fase di condensazione e di raccolta della relativa condensa. The step of extraction by absorption also comprises the step of heating the absorbent layer 13 by generating steam and / or condensation. The steam is then subjected to a phase of condensation and collection of the relative condensate.
Preferibilmente il secondo flusso 3a di aria atmosferica viene interrotto prima di iniziare il riscaldamento dello strato assorbente 13. Preferably the second flow 3a of atmospheric air is interrupted before starting the heating of the absorbent layer 13.
La fase di riscaldamento dello strato assorbente 13 puo ̀ essere realizzata utilizzando un flusso di aria calda proveniente dal percorso di riscaldamento in cui l’aria lambisce il lato caldo 13 del dispositivo termoelettrico 4 e/o da un percorso di riscaldamento in cui l’aria proviene da uno o piu ̀ pannelli fotovoltaici. In aggiunta o in alternativa a quanto sopra, la fase di riscaldamento dello strato assorbente 13 puo ̀ essere realizzata anche attivando la resistenza elettrica disposta in prossimita ̀ o a contatto dello strato assorbente 13. The heating phase of the absorbent layer 13 can be carried out using a flow of hot air coming from the heating path in which the air touches the hot side 13 of the thermoelectric device 4 and / or from a heating path in which the air comes from one or more photovoltaic panels. In addition or as an alternative to the above, the heating step of the absorbent layer 13 can also be carried out by activating the electrical resistance arranged in proximity to or in contact with the absorbent layer 13.
Nel caso in cui si predisponga una pluralita ̀ di percorsi di assorbimento 11 come nell’esempio illustrato nello schema di funzionamento allegato, il secondo flusso 3a di aria atmosferica viene interrotto in almeno uno dei suddetti percorsi di assorbimento 11 per procedere al riscaldamento del relativo strato assorbente 13 mentre il secondo flusso 3a di aria atmosferica viene incanalato in almeno uno dei restanti percorsi di assorbimento 11. In particolare la fase di riscaldamento viene eseguita in un percorso di assorbimento 11 per volta. If a plurality of absorption paths 11 are arranged as in the example illustrated in the attached operating diagram, the second flow 3a of atmospheric air is interrupted in at least one of the aforementioned absorption paths 11 to proceed with the heating of the relative layer absorbent 13 while the second flow 3a of atmospheric air is channeled into at least one of the remaining absorption paths 11. In particular, the heating step is carried out in an absorption path 11 at a time.
In particolare la centralina di comando puo ̀ comprendere un temporizzatore adatto a bloccare il secondo flusso in corrispondenza d di un percorso di assorbimento 11 o per esempio di un cilindro 1, preferibilmente nel momento previsto per la saturazione dello strato assorbente 13 le nanotecnologie intervengono per stimolare le fibre di canapa al fine di far chiudere i pori . A questo punto la centralina di comando attiva la resistenza che riscalda lo strato assorbente 13. Per limitare l’assorbimento di corrente puo ̀ essere previsto di utilizzare il flusso di aria calda proveniente o dal percorso di riscaldamento A o dal percorso di riscaldamento 4a. Infatti con riferimento al percorso di riscaldamento proveniente dal retro del pannello solare occorre notare che in questo punto la temperatura puo ̀ anche superare 70° C. In particular, the control unit can comprise a timer suitable for blocking the second flow in correspondence with an absorption path 11 or for example of a cylinder 1, preferably at the moment foreseen for the saturation of the absorbing layer 13 the nanotechnologies intervene to stimulate hemp fibers in order to close the pores. At this point the control unit activates the resistance that heats the absorbent layer 13. To limit the current absorption, it is possible to use the flow of hot air coming either from the heating path A or from the heating path 4a. In fact, with reference to the heating path coming from the back of the solar panel, it should be noted that at this point the temperature can even exceed 70 ° C.
Lo strato assorbente 13 riscaldato della resistenza 4 puo ̀ raggiungere la temperatura di 100-120°C adatta a rigenerare il materiale dello strato assorbente ed in particolare la silice gel. In questo modo lo strato assorbente 13 rilascia l’acqua grazie all’intervento delle nano tecnologie che stimolano la fibbra di canapa ad aprire i pori, in modo da par passare l’acqua, che aveva assorbito dal secondo flusso 3 che si spostera ̀ nell’estremita ̀ di uscita del cilindro 4a sotto forma di vapore e acqua che scivolera ̀ verso l’estremita ̀ piu ̀ bassa per poi essere a sua volta convogliata nella vasca di raccolta 10. Il vapore invece verràspinto dalla pressione dell’aria calda che continua ad affluire nel cilindro 11 verso l’uscita, dove raggiunge la serpentina di condensazione 15 e successivamente la rispettiva vasca di raccolta. The heated absorbent layer 13 of the resistance 4 can reach a temperature of 100-120 ° C suitable for regenerating the material of the absorbent layer and in particular the silica gel. In this way the absorbent layer 13 releases the water thanks to the intervention of nano technologies that stimulate the hemp fiber to open the pores, so as to pass the water, which it had absorbed from the second flow 3 which will move ̀ into the the outlet end of cylinder 4a in the form of steam and water which will slide towards the lower end and then in turn be conveyed into the collection tank 10. The steam, on the other hand, will be pushed by the pressure of the hot air which continues to flow into the cylinder 11 towards the outlet, where it reaches the condensation coil 15 and subsequently the respective collection tank.
Come detto precedentemente il temporizzatore gestisce il secondo flusso 3, l’attivazione della resistenza 4 ed eventualmente il flusso d’aria calda proveniente dal percorso di riscaldamento 4a sincronizzando i vari cilindri 1. Per esempio mentre in un primo cilindro si svolge la fase di rigenerazione della silice colloidale con espulsione dell’acqua (riscaldamento dello strato assorbente 11), in un secondo cilindro o in altri cilindri viene immesso il secondo flusso 3 di aria atmosferica. In un secondo momento si ripristina il secondo flusso 3a nel primo cilindro e lo si blocca nel secondo cilindro per svolgere la fase di rigenerazione della silice gel. As previously mentioned, the timer manages the second flow 3, the activation of the resistance 4 and possibly the flow of hot air coming from the heating path 4a by synchronizing the various cylinders 1. For example, while the regeneration phase takes place in a first cylinder of the colloidal silica with expulsion of water (heating of the absorbent layer 11), the second flow 3 of atmospheric air is introduced into a second cylinder or other cylinders. In a second moment the second flow 3a is restored in the first cylinder and blocked in the second cylinder to carry out the regeneration phase of the silica gel.
La centralina di comando puo ̀ essere programmata per sincronizzare i cicli di assorbimento dell’umidita ̀ da parte della silice gel e di rigenerazione della silice colloidale stessa per esempio per consentire alle resistenze di funzionare una per volta in modo da ottimizzare l’assorbimento di corrente. The control unit can be programmed to synchronize the absorption cycles of humidity by the silica gel and regeneration of the colloidal silica itself, for example to allow the resistances to work one at a time in order to optimize the current absorption. .
Preferibilmente e ̀ previsto di incanalare l’aria fredda ottenuta a seguito della fase di estrazione mediante condensazione indirizzandola verso differenti ambienti, dispositivi di raffreddamento o altri dispositivi che necessitino di aria fredda. Preferably, it is envisaged to channel the cold air obtained following the extraction phase by condensation, directing it to different environments, cooling devices or other devices that require cold air.
Come detto precedentemente l’alimentazione elettrica puo ̀ essere realizzata mediante pannelli fotovoltaici o mediante rete elettrica convenzionale. As previously mentioned, the power supply can be achieved through photovoltaic panels or through a conventional electricity network.
Il cilindro 1 ed il procedimento secondo la presente invenzione consentono l’estrazione di acqua dall’aria atmosferica anche in piccola scala e possono costituire un modulo utilizzabile in serie per ottenere una produzione su scala piu ̀ larga. In particolare nell’applicazione su piccola scala il pannello o il procedimento secondo l’invenzione risultano indipendenti dalle fonti di energia convenzionali grazie all’alimentazione mediante The cylinder 1 and the process according to the present invention allow the extraction of water from atmospheric air even on a small scale and can constitute a module that can be used in series to obtain a production on a larger scale. In particular, in the small-scale application, the panel or the process according to the invention are independent from conventional energy sources thanks to the power supply by
Grazie al sistema ibrido e ̀ possibile estrarre acqua fredda ed ottenere aria fredda mediante utilizzo del dispositivo termoelettrico 4 e ottenere acqua calda o tiepida mediante assorbimento e rilascio da parte dello strato assorbente 13. Thanks to the hybrid system it is possible to extract cold water and obtain cold air by using the thermoelectric device 4 and obtain hot or lukewarm water by absorbing and releasing it by the absorbent layer 13.
Grazie alla presenza della centralina di comando e ̀ possibile comandare le varie fasi dell’estrazione. Thanks to the presence of the control unit, it is possible to control the various extraction phases.
In aggiunta a quanto detto sopra, il cilindro 1 presenta un involucro all’interno del quale sono introdotti il dispositivo 3 e il dispositivo 3a. In particolare l’involucro presenta una presa d’aria esterna preferibilmente completa di filtro per l’accesso del flusso d’ingresso “F”, una bocchetta di uscita dell’aria calda proveniente dall’uscita comune , una bocchetta di uscita dell’aria fredda in comunicazione con il primo flusso 3, un rubinetto di uscita dell’acqua calda in comunicazione con la vasca di raccolta. In addition to the above, the cylinder 1 has a casing inside which the device 3 and the device 3a are introduced. In particular, the casing has an external air intake preferably complete with a filter for accessing the inlet flow "F", an outlet for the hot air coming from the common outlet, an outlet for the air cold in communication with the first flow 3, a hot water outlet tap in communication with the collection tank.
Nel caso di un sistema di alimentazione corretta elettrica convenzionale l’involucro 1 presenta inoltre una presa di corrente mono fase. In aggiunta a quanto sopra, con riferimento alla figura 2, ogni cilindro 1puo ̀ inoltre comprendere una valvola di spurgo del vapore o per il recupero della condensa, un rubinetto 29 di uscita dell’acqua al termine In the case of a conventional correct electrical power supply system, the casing 1 also has a single-phase power socket. In addition to the above, with reference to Figure 2, each cylinder 1 may also include a steam purge valve or for the recovery of condensate, a water outlet tap 29 at the end
della serpentina e una valvola di scarico dell’aria. coil and an air discharge valve.
Il cilindro 1 presenta il vantaggio di estrarre acqua dall’aria atmosferica senza parti in movimento e quindi risulta particolarmente affidabile. Le uniche parti movimento risultano essere le ventole che possono essere vantaggiosamente disposte in posizioni facilmente accessibili per un’eventuale sostituzione. Cylinder 1 has the advantage of extracting water from atmospheric air without moving parts and therefore is particularly reliable. The only moving parts are the fans which can be advantageously arranged in easily accessible positions for possible replacement.
Non sono quindi necessari compressori o gas pericolosi per l’ambiente rendendo il pannello ed il relativo procedimento particolarmente sicuro e utilizzabile anche in spazi ristretti. Therefore, no compressors or gases that are dangerous for the environment are required, making the panel and its procedure particularly safe and usable even in confined spaces.
Utilizzando un unico modulo costituito da un pannello 2 infatti e ̀ richiesto uno spazio molto ridotto. Grazie all’utilizzo di qualsiasi fonte di energia anche rinnovabile il pannello e ̀ utilizzabile anche in zone molto remote. Using a single module consisting of a panel 2 in fact requires very little space. Thanks to the use of any energy source, even renewable, the panel can also be used in very remote areas.
Il pannello secondo la presente invenzione presenta inoltre elevata affidabilita ̀ e durata grazie alla presenza del dispositivo termoelettrico e all’utilizzo della silice colloidale. The panel according to the present invention also has high reliability and durability thanks to the presence of the thermoelectric device and the use of colloidal silica.
Il pannello inoltre risulta facilmente trasportabile ed utilizzabile sia in posizione orizzontale che verticale. Inoltre in aggiunta alla funzione di estrazione dell’acqua puo ̀ essere utilizzato per esempio in edilizia come ausilio per impianti di aria condizionata o in sostituzione/aggiunta a tratti di parete di un elemento The panel is also easily transportable and usable both in horizontal and vertical position. Furthermore, in addition to the water extraction function, it can be used for example in construction as an aid for air conditioning systems or as a replacement / addition to sections of the wall of an element
architettonico. architectural.
Claims (1)
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