IT202000027330A1 - Metodo di gestione e dispositivo adattivo per il controllo di un sistema solare termico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

CAMPO DI APPLICAZIONE

I sistemi solari termici rappresentano una tecnologia molto diffusa per la produzione di calore e di acqua calda sanitaria, in quanto sfruttano una fonte rinnovabile ed offrono numerosi vantaggi rispetto ad altri sistemi di generazione, soprattutto dal punto di vista dell?accumulo dell?energia termica.

Formano oggetto del presente trovato un dispositivo ed un metodo per il controllo adattivo di un sistema solare termico. Il dispositivo proposto ed il metodo ad esso associato sono adatti per un sistema ad uso domestico ma sono anche idonei ad essere impiegati in ambito industriale o commerciale.

STATO DELLA TECNICA

Allo stato attuale della tecnica sono note svariate soluzioni per la produzione di acqua calda sanitaria o calore tramite pannelli solari termici. I sistemi pi? diffusi, utilizzano collettori solari piani a circolazione naturale o forzata, o collettori solari del tipo a tubi sottovuoto. Ai fini del miglioramento dell?efficienza, sono noti sistemi solari termici a tubi sottovuoto integrati con moduli di solar tracking, ma in genere, si tratta di dispositivi complessi e dal costo elevato. Risultano invece quasi del tutto assenti allo stato della tecnica, sistemi di inseguimento solare applicati alla tecnologia dei collettori solari piani.

Sono anche noti metodi per la gestione delle riserve di acqua calda prodotta da sistemi solari termici che si basano su modelli matematici, ma queste soluzioni, non sono pienamente efficienti.

Diversi brevetti sono stati depositati con riferimento alla gestione di sistemi solari termici come per esempio:

-TO2011A000259 in cui il sistema di inseguimento solare ? costituito da un complesso meccanismo a cinematica parallela e dal relativo controllo;

- 102011901908740 costituito da un dispositivo di protezione del tipo a tapparella atto ad evitare il surriscaldamento di un pannello solare e di altri componenti di un impianto solare termico;

- FR3045898A1 relativo ad un metodo di previsione del consumo di acqua calda e di ottimizzazione della sua produzione;

-JPH04155156 (A) relativo ad un sistema e metodo di accumulo dell?acqua calda. Tuttavia, i brevetti sopracitati e i sistemi attualmente noti sono caratterizzati da varie limitazioni: in primis il rendimento, che nel caso di installazioni di fisse, presuppone una consistente variabilit? nel corso dell?anno, legata alla diversa altezza del sole all?orizzonte, che ? pi? bassa nella stagione invernale e pi? alta in quella estiva. Inoltre, i dispositivi conosciuti dotati di funzionalit? solar tracking sono caratterizzati da un costo elevato e da limitata o assente capacit? di gestione dei problemi di stagnazione, congelamento, nevicate, grandinate e condensa.

La stagnazione ? un fenomeno che in generale si verifica quando un impianto solare capta pi? energia di quella che effettivamente, il fluido termovettore riesce a cedere al bollitore o scambiatore, a causa del mancato sfruttamento dell?energia solare e/o del raggiungimento della temperatura prefissata. La stagnazione si pu? quindi verificare in varie condizioni, come ad esempio: forte insolazione, assenza di consumi per vacanze o inattivit? dell?impianto, guasto del circolatore, ridotta presenza di fluido all?interno del circuito solare. Durante la stagnazione il fluido termovettore, sottoposto a temperature elevate, diventa acido ed aggressivo, determinando fenomeni di corrosione dell?impianto e possibili fuori uscite del liquido dalle valvole di sicurezza. Nei casi pi? gravi, il fluido cambia densit?, andando a ostruire i condotti dei pannelli solari. Come ulteriore conseguenza della stagnazione, il liquido termovettore degrada le sue caratteristiche fisiche nel tempo, per cui diventa un cattivo vettore di calore, richiedendo la sua sostituzione periodica. Allo stato dell?arte, il problema della stagnazione viene affrontato attraverso l?utilizzo di valvole di sicurezza e vasi di espansione, assicurando manutenzioni periodiche all?impianto o attraverso l?installazione di sistemi di oscuramento per i periodi di mancato utilizzo o forte irraggiamento.

Il problema del congelamento dei pannelli durante i mesi invernali pi? rigidi ? un altro fattore che pu? avere dei pesanti effetti sull?efficienza di un sistema solare termico e che pu? precluderne il funzionamento determinando guasti o avarie di vario genere. Allo stato dell?arte, per questo tipo di problematica, si ricorre all?uso di fluidi anticongelanti (es. glicole propilenico), a tecniche di svuotamento del circuito refrigerante o all?uso di coperture mobili.

Ulteriori problemi che interessano gli impianti solari termici, sono rappresentati dall?accumulo di neve o dalla formazione di condensa, che oscurando le superfici dei collettori azzerano la produzione, e dalle grandinate, che possono determinare la rottura delle superfici vetrate dei pannelli, con elevati costi di riparazione.

La pulizia periodica delle superfici dei collettori ? un ulteriore problema non risolto, che negli attuali sistemi viene eseguita solo sporadicamente ed in modo manuale. Inoltre, nell?ambito dei dispositivi noti allo stato attuale della tecnica, non sono conosciuti sistemi in grado di operare con tecniche di controllo adattivo che mettano in correlazione le stime della produzione di acqua calda sanitaria con le stime dei consumi, legati alle abitudini ed alle caratteristiche dell?utenza. I limiti che caratterizzano gli attuali impianti solari termici riguardano infatti la mancanza di ?intelligenza? di questi sistemi, sia dal punto di vista della produzione che della gestione delle riserve di acqua calda sanitaria. Allo stato dell?arte infatti la produzione dell?acqua, il suo accumulo e la sua erogazione, non ? in alcun modo gestita in relazione ai consumi stimati nel corso della giornata o delle stagioni e non ? correlata alle previsioni di irradiazione solare e climatiche. D?altro canto, il consumo di acqua calda sanitaria non ? ripartito uniformemente nel corso di una giornata o nel corso dell?anno, e in linea generale, risulta concentrato in intervalli temporali di durata limitata, definiti periodi di punta. Sono le caratteristiche e le abitudini dell'utenza che determinano i periodi di punta in cui si verifica il massimo consumo di acqua calda che l'impianto di produzione deve essere in grado di soddisfare.

Per ovviare agli inconvenienti sopra citati, ed ottenere altri vantaggi, il richiedente ha studiato e realizzato il presente trovato.

BREVE ESPOSIZIONE DEL TROVATO

E DEL PROBLEMA TECNICO CHE INTENDE RISOLVERE

Scopo della presente invenzione ? quello di provvedere un dispositivo ed un metodo, che consentano la gestione adattiva di un sistema solare termico garantendo i seguenti vantaggi rispetto ai sistemi attualmente noti:

- maggiore rendimento di produzione e maggiore efficienza di accumulo;

- funzionamento adattivo rispetto alle condizioni di irraggiamento e metereologiche durante tutto l?arco della giornata e delle stagioni;

- capacit? di gestione dei fenomeni di stagnazione, congelamento, grandinate, nevicate, condensa;

- capacit? di apprendere dalle abitudini dell?utenza;

- maggiore vita utile del liquido termovettore e dell?intero impianto;

- pulizia automatica delle superficie del collettore solare.

Tali scopi nonch? altri che appariranno pi? chiari in seguito, vengono raggiunti con il dispositivo avente le caratteristiche esposte nella parte caratterizzante delle rivendicazioni 1,2,3,4,5,7 e con il metodo descritto nella rivendicazione 6.

Il trovato, che nel seguito sar? descritto in dettaglio con riferimento ai disegni allegati, comprende almeno un collettore solare termico di tipo piano a circolazione forzata o del tipo a tubi sottovuoto, un sistema articolato motorizzato che pu? fungere sia da copertura mobile che da superfice riflettente ausiliaria, un sistema di accumulo configurabile dinamicamente, che include un serbatoio primario ed un serbatoio ausiliario con relativi elementi per la distribuzione e lo scambio termico ed un sistema di controllo adattivo, che integra le informazioni ricevute dal processo, comprensive di caratteristiche e abitudini dell?utenza, con forecast meteorologici e di irradiazione solare.

Il metodo adattivo per il controllo di un sistema solare termico ? strutturato in quattro fasi:

? costruzione di un modello predittivo dell?ambiente, attraverso l?utilizzo di previsioni di irradiazione solare e metereologiche reperite attraverso la rete internet;

? costruzione di un modello predittivo dei consumi di acqua calda sanitaria tramite un algoritmo di machine learning di tipo non supervisionato;

? elaborazione di previsioni del fabbisogno di energia termica relative ad un determinato intervallo temporale sulla base dei modelli predittivi dell?ambiente e dei consumi e di modelli fisico-matematici dei componenti del sistema;

? gestione degli elementi del sistema solare termico sulla base delle previsioni del fabbisogno di energia termica, attraverso una funzione di ottimizzazione. La gestione del sistema consiste nel controllo ottimo degli attuatori e dei serbatoi, finalizzato alla produzione ed immagazzinamento dell?energia termica in modo pi? efficiente possibile, garantendo al tempo stesso delle condizioni operative tali da eliminare fenomeni di stagnazione e danni legati a eventi metereologici.

Queste caratteristiche rendono il trovato idoneo ad essere utilizzato in vari ambiti sia domestici che industriali.

L?invenzione verr? ora descritta con riferimento ai disegni allegati.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti alla luce della descrizione dettagliata di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva del trovato, illustrata a titolo di esempio non limitativo delle forme e delle condizioni operative del sistema proposto con l?aiuto delle unite tavole di disegno in cui:

- Fig.1 illustra attraverso uno schema a blocchi, l?architettura del trovato, finalizzato alla gestione adattiva di un sistema solare termico;

- Fig. 2 mostra uno schema di massima relativo ad una forma di realizzazione preferenziale del dispositivo secondo l?architettura di Fig.1;

- Fig. 3 ha lo scopo di evidenziare le strutture dati utilizzate dal sistema di controllo adattivo per la costruzione dei modelli di previsione, in riferimento allo schema proposto in Fig.2;

- Fig. 4 ha lo scopo di evidenziare con un diagramma di flusso di alto livello l?algoritmo implementato nel sistema di controllo in riferimento allo schema proposto in Fig.2;

- Fig. 5 evidenzia con una vista assonometrica la funzione di prevenzione dalla condizione di stagnazione e la funzione di prevenzione da danneggiamenti legati a fenomeni metereologici (congelamento, grandine o neve);

- Fig. 6 evidenzia la funzionalit? secondo cui il modulo di copertura/riflessione articolato, pu? provvedere in modo adattivo a riflettere la radiazione solare sull?area del collettore.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE

PREFERENZIALE DEL TROVATO

Con riferimento alle tavole allegate ? ora illustrata una forma di realizzazione preferenziale del trovato ed il metodo di gestione adattiva ad esso collegato.

L?architettura del sistema illustrata in Fig.1 comprende:

- una prima porzione (101) che include almeno un collettore solare termico di tipo piano o a tubi sottovuoto a circolazione forzata;

- una seconda porzione (102) che include un sistema articolato motorizzato avente una triplice funzione: copertura oscurante movibile, superficie ausiliaria di riflessione solare orientabile e sistema per la pulizia automatica della superficie del collettore;

- una terza porzione (103) che include almeno due serbatoi per l?accumulo dell?acqua calda sanitaria prodotta, almeno due scambiatori di calore ed un riscaldatore alimentato elettricamente;

- una quarta porzione (104) che include un sistema di elementi di intercettazione configurabile dinamicamente ed almeno una pompa per la circolazione del fluido termovettore;

- una quinta porzione (105) che include vari tipi di trasduttori per l?acquisizione di parametri di processo e ambientali;

-una sesta porzione (106) che include una pompa per l?erogazione di acqua calda sanitaria, un modulo per la misurazione dei consumi di acqua calda sanitaria ed un modulo per la regolazione termostatica;

-una settima porzione (107) che include un sistema di controllo basato su microcontrollore o microprocessore, dotato di connettivit? di rete per l?acquisizione di forecast metereologici e di irradiazione solare.

La Fig.2 rappresenta invece uno schema di una forma di realizzazione preferenziale secondo l?architettura di Fig.1. Detto schema comprende:

? almeno un collettore solare termico di tipo piano o del tipo a tubi sottovuoto, a circolazione forzata (201);

? almeno un attuatore lineare (202) ed almeno un attuatore rotativo (203), collegati ad un telaio articolato in grado di fungere da copertura movibile del collettore, da superficie solare riflettente ausiliaria orientabile e sistema per la pulizia automatica della superficie del collettore;

? almeno un sistema di accumulo che include due serbatoi, uno primario (205), ed uno secondario (206) avente maggiore capacit? del primario, due scambiatori di calore per il fluido termovettore (207), (208) ed un riscaldatore di back-up alimentato elettricamente (209);

? almeno un sistema di circolazione per il fluido termovettore che include sei elementi di intercettazione (210), (211), (212), (213), (214), (215) ed almeno una pompa per fluido termovettore (216); i suddetti elementi consentono di configurare in modo adattivo il sistema di accumulo dell?energia termica ed ottenere un notevole miglioramento sia della continuit? che della qualit? del servizio. A seconda dello stato di (210), (211), (212), (213), (214), (215) infatti il modulo di accumulo pu? essere configurato in almeno quattro modalit? diverse:

-collegamento al collettore solare del solo serbatoio primario (205) (strategia per il raggiungimento rapido della temperatura di accumulo);

-collegamento al collettore solare del solo serbatoio secondario (206) (strategia di accumulo con minore gradiente di temperatura rispetto alla precedente configurazione);

-collegamento al collettore solare dei serbatoi di accumulo (205), (206) configurati in serie (strategia di accumulo con preriscaldo, ideale per esempio per la stagione primaverile o autunnale);

-collegamento al collettore solare dei serbatori di accumulo (205), (206) configurati in parallelo (strategia di accumulo ideale in caso di previsione di forti soleggiamenti, con lento incremento della temperatura di accumulo); ? almeno un modulo di solar tracking (217), un trasduttore per la misura della temperatura del fluido in ingresso al collettore (218), un trasduttore per la misura della temperatura del fluido in uscita dal collettore (219), due trasduttori per la misura della temperatura del serbatoio primario (220), (221), due trasduttori per la misura della temperatura del serbatoio secondario (222), (223) un trasduttore di temperatura ambiente (224), un trasduttore di radiazione solare (225), un sensore di inclinazione (226);

? almeno un sistema di monitoraggio consumi acqua calda sanitaria e regolazione che comprende una pompa di erogazione (227), un modulo misuratore di portata (228) ed una valvola termostatica (229) per la miscelazione dell?acqua calda sanitaria con acqua di rete;

? almeno un sistema di controllo (230) dotato di connessione di rete per il reperimento attraverso il web di previsioni meteo e di irradiazione solare; tale sistema elabora i dati prodotti dal sistema di sensori e dal modulo di analisi dei consumi di acqua calda sanitaria e produce degli output finalizzati alla gestione ottima del sistema articolato di copertura/riflessione e del sistema di circolazione e scambio.

Fig. 3 ha lo scopo di evidenziare le strutture dati utilizzate dal sistema di controllo adattivo per la costruzione del modello di previsione, in riferimento allo schema proposto in Fig. 2 per una forma di realizzazione preferenziale. Il metodo ideato prevede l?acquisizione attraverso la rete internet di dati campionati relativi alle previsioni metereologiche e di irradiazione. Tali dati saranno opportunamente elaborati e codificati sotto forma di due vettori, denominati rispettivamente vettore forecast meteo e vettore forecast di irradiazione. Gli elementi di questi vettori rappresentano l?andamento nel tempo dei valori delle previsioni secondo un definito intervallo di campionamento (per. es. orario). Nello specifico, per il vettore forecast meteo ? utilizzata una codifica che associa alle varie condizioni metereologiche dei coefficienti numerici. Attraverso la conoscenza del vettore forecast meteo, del vettore forecast irradiazione e del modello fisico matematico del collettore, ? possibile determinare il vettore forecast dell?energia termica prodotta. La previsione dei consumi dell?utenza ? invece operata attraverso un algoritmo di machine learning non supervisionato che consente di apprendere e fare una stima dei consumi di acqua calda relativi ad un determinato periodo (per es. giornata, settimana, anno). L?output di questo algoritmo ? rappresentato dal vettore consumi ACS utenza, che contiene valori campionati delle previsioni. Questo vettore viene poi elaborato per determinare il vettore forecast energia termica necessaria. La conoscenza del vettore forecast energia termica prodotta e del vettore forecast energia termica necessaria consente di determinare il vettore forecast dello stato energetico. All?interno di questo vettore, elementi di valore positivo rappresenteranno la possibilit? di lavorare in accumulo termico, mentre valori negativi indicheranno la necessit? di prelevare energia dalla rete elettrica; valori pari a zero indicano invece uno stato di autoconsumo.

La Fig. 4 illustra con un diagramma di flusso il modo operativo del sistema di controllo. Lo scopo dell?algoritmo ? quello di gestire in modo adattivo l?interazione tra l?ambiente, il collettore solare termico, il sistema di accumulo e l?utenza. L?obiettivo primario ? quella di rendere l?utenza il pi? autonoma possibile, minimizzando la spesa economica legata all?eventuale prelievo di energia elettrica dalla rete. Dal diagramma di Fig. 4 si evince che l?analisi dei vettori forecast meteorologico e forecast irradiazione, consente, in caso di necessit? (previsioni di grandine, neve, congelamento, stagnazione) un preventivo azionamento del sistema articolato di copertura/riflessione/pulizia. La successiva elaborazione del vettore forecast dello stato energetico secondo l?algoritmo di Fig. 3, integrata con l?acquisizione delle variabili di processo, di stato e con i modelli fisico-matematici del sistema di accumulo e riflessione, definisce la struttura di dati fornita come input ad una funzione di ottimizzazione. Sar? questa funzione a stabilire quale delle configurazioni ? pi? idonea per la gestione in modo ottimo del sistema articolato polifunzionale di copertura-riflessione e del processo di accumulo dell?energia termica. Lo spazio di ricerca della funzione di ottimizzazione ? rappresentato da una tavola degli stati all?interno della quale sono codificate le varie configurazioni del sistema di accumulo e varie configurazioni del sistema articolato di copertura/riflessione. La funzione obiettivo consiste in una funzione analitica che tiene conto delle variabili di processo, dei modelli fisico-matematici dei componenti, delle variabili di stato, del vettore dei forecast meteo e del vettore forecast di irradiazione. La funzione ricerca tra le varie configurazioni del sistema quella che determina un output energetico con minore distanza dal vettore di stato energetico in relazione ad un certo intervallo temporale.

Nel caso di indisponibilit? momentanea di previsioni, il sistema potr? operare in modalit? stand-alone sulla base di un algoritmo di gestione istantaneo basato sull?analisi delle variabili di processo campionate e dei dati presenti in un database contenente informazioni riguardanti l?irradiazione media mensile e le condizioni meteo medie mensili relative alla localit? di installazione del dispositivo.

La Fig. 5 ha lo scopo di mostrate in riferimento ad una vista assonometrica di una forma di realizzazione preferenziale, la configurazione del sistema articolato secondo la funzione di copertura movibile per prevenzione da stagnazione, nevicate, grandinate, congelamento e condensa; nella suddetta figura sono evidenziati gli attuatori rotativi (501), (502), gli attuatori lineari (503), (504) e la superficie di copertura (505).

La Fig. 6 evidenzia invece attraverso una vista assonometrica una ulteriore funzionalit? del modulo di copertura/riflessione/pulizia articolato, che pu? provvedere a riflettere la radiazione solare sull?area del collettore attraverso la superficie riflettente (601) secondo l?inclinazione pi? idonea alla posizione del sole, individuata attraverso un modulo di solar tracking (217). La superficie (601) funge quindi da area di riflessione ausiliaria orientabile della radiazione solare. Questa funzionalit? potr? determinare un notevole incremento del rendimento del collettore. L?elemento terminale (602), comprendente un materiale di tipo spugnoso, consentir? inoltre la pulizia automatica della superficie del collettore attraverso un controllo della cinematica del sistema articolato operato da (230) tale da assicurare lo spostamento dell?elemento (602) lungo l?area del pannello.

Inoltre, le suddette Fig. 5 e Fig. 6 chiariscono come il sistema di copertura/ riflessione/pulizia motorizzato pu? provvedere, passando dalla configurazione di chiusura a quella di apertura, a modulare la radiazione solare che incide sul collettore secondo la modalit? pi? idonea a controllare la stagnazione, nel caso in cui fosse raggiunta la capacit? di accumulo di energia termica da parte del sistema.

Sulla base della descrizione sopra riportata, sempre in riferimento alle Fig. 2, Fig.3, Fig. 4, vengono ora esposte a titolo puramente esemplificativo e non limitativo delle condizioni operative, alcune situazioni di funzionamento:

- in presenza di elevata radiazione solare, quando la temperatura del fluido in uscita dal collettore (219) supera quella dell?acqua in accumulo di un prefissato?T, la centralina (230) attiva la pompa (216), che mette in circolo il fluido termovettore, trasferendo calore dal collettore al sistema di serbatoi; in queste condizioni, sulla base delle informazioni ricavate dai sensori, dello stato termico del sistema di accumulo e dei forecast meteo e di irradiazione, l?algoritmo di gestione configura il sistema articolato come copertura oscurante in caso di previsioni di stagnazione o rischio metereologico e configura il circuito dei serbatoi nella modalit? ottima sulla base dei valori contenuti negli elementi del vettore di stato energetico relativi ad un determinato intervallo temporale di riferimento;

-se il soleggiamento ? scarso, si verificano periodi di funzionamento e periodi di pausa della pompa (216) in funzione delle condizioni di irraggiamento; in questa situazione, sulla base dello stato del sistema di accumulo e dei forecast, la centralina di controllo configura il sistema articolato di copertura/riflessione/pulizia come superficie ausiliaria orientabile e configura il circuito dei serbatoi nella modalit? ottima sulla base dei valori contenuti nel vettore di stato energetico relativi ad un determinato intervallo di riferimento;

- in totale assenza di soleggiamento (per es. durante la notte) il collettore (201) non ? irradiato, la pompa per il fluido termovettore (216) ? ferma e l?acqua calda contenuta nei boiler (205), (206) rimane quindi disponibile all?utenza. In queste condizioni di esercizio, per effetto della stratificazione del calore, la temperatura all?interno dei boiler non ? uniforme. Per evitare che l?utente riscontri una diminuzione della temperatura dell?acqua calda erogata determinata dal fatto che con il sistema a riposo avviene una miscelazione tra l?acqua fredda presente nella parte inferiore del boiler e quella calda contenuta nella parte superiore, il sistema di controllo (230) potr? valutare se sussistono le condizioni per attivare una modalit? di ricircolo interno del fluido termovettore tra i due serbatoi (205), (206), per ottimizzare il mantenimento della temperatura media nel tempo;

- all?occorrenza, in caso di valori negativi all?interno del vettore di stato energetico, l?elemento (209) riscalda elettricamente del ?T sufficiente, una certa quantit? di acqua; questo metodo di gestione permette quindi di ottenere una conoscenza anticipata dell?andamento dei fabbisogni relativi all?eventuale prelievo dell?energia elettrica dalla rete e di minimizzare tali costi anche tramite tecniche di sfasamento tra produzione e consumo, operando temporalmente la produzione di acqua calda sanitaria in fasce orarie con minore costo dell?energia ed accumulandola sulla base della previsione del suo successivo consumo.

Sulla base della descrizione appena fornita di una forma di realizzazione preferenziale del trovato, ed in riferimento agli schemi di Fig.1, Fig.2, Fig.3, Fig.4, Fig. 5, Fig. 6, che descrivono a titolo di esempio non limitativo le condizioni operative di lavoro, il metodo di gestione adattiva di un sistema solare termico comprende le fasi di:

a) costruzione di un modello predittivo delle condizioni ambientali e di irradiazione, attraverso previsioni metereologiche e di irradiazione solare, acquisite tramite una connessione di rete;

b) costruzione di un modello predittivo dei consumi di acqua calda sanitaria dell?utenza, operata attraverso un algoritmo di machine learning non supervisionato; c) elaborazione di previsioni di fabbisogno di energia termica relative ad un determinato intervallo temporale, sulla base dei modelli predittivi dell?ambiente e di irradiazione solare, delle previsioni dei consumi di acqua calda e dei modelli fisicomatematici dei componenti;

d) gestione degli elementi del sistema solare termico attraverso una funzione di ottimizzazione finalizzata alla produzione, immagazzinamento ed erogazione dell?acqua calda sanitaria nel modo pi? aderente possibile alle previsioni del fabbisogno di energia termica, garantendo al tempo stesso condizioni operative tali da eliminare fenomeni di stagnazione e congelamento.

Da quanto descritto appare evidente che il dispositivo ed il metodo, secondo l?invenzione presentata, raggiungono gli scopi prefissati. L'oggetto dell?invenzione ? suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nel concetto inventivo espresso nelle rivendicazioni allegate. Tutti i particolari potranno essere sostituiti da altri elementi tecnicamente equivalenti, ed i materiali o le forme potranno essere diversi a seconda delle esigenze, senza uscire dall'ambito di tutela della presente invenzione. Anche se l'oggetto ? stato descritto con particolare riferimento alle figure allegate, i numeri ed i riferimenti usati nella descrizione e nelle rivendicazioni sono utilizzati per migliorare l'intelligenza dell?invenzione e non costituiscono alcuna limitazione all'ambito di tutela rivendicato.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI

   1- Dispositivo per il controllo adattivo di un sistema solare termico, il quale dispositivo comprende almeno:

   ? una prima porzione che include un collettore solare termico (201) di tipo piano o del tipo a tubi sottovuoto, con circolazione forzata;

   ? una seconda porzione che include almeno un attuatore lineare (202) ed almeno un attuatore rotativo (203), collegati ad un telaio articolato che supporta una superficie di copertura con almeno un lato di tipo riflettente; ? una terza porzione che include almeno due serbatoi (205), (206), almeno due scambiatori di calore (207), (208) ed un elemento riscaldatore alimentato elettricamente (209);

   ? una quarta porzione che include sei elementi di intercettazione (210), (211), (212), (213), (214), (215), una pompa per fluido termovettore (216), un sensore per solar tracking (217), un trasduttore di temperatura per il fluido in ingresso al collettore (218), un trasduttore di temperatura per il fluido in uscita dal collettore (219), due trasduttori per la misura della temperatura del serbatoio primario (220), (221), due trasduttori per la misura della temperatura del serbatoio secondario (222), (223), un trasduttore di temperatura ambiente (224), un trasduttore di radiazione solare (225), un sensore di inclinazione (226);

   ? una quinta porzione che include una pompa per l?erogazione di acqua calda sanitaria (227), un modulo misuratore di portata (228) ed una valvola termostatica (229);

   ? una sesta porzione che include un sistema di controllo (230);

   e caratterizzato dal fatto che la seconda porzione ? in grado di fungere da copertura oscurante movibile (505) per la protezione da stagnazione, nevicate, grandinate, congelamento, o da superficie ausiliaria orientabile (601) per la riflessione della radiazione solare sull?area del collettore.

   2- Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti elementi attuatori della seconda porzione comprendono almeno un attuatore ad azionamento elettromagnetico.

   3- Dispositivo secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che detti elementi attuatori della seconda porzione comprendono almeno un attuatore azionato da un fluido.

   4- Dispositivo secondo le rivendicazioni 1, 2 e 3 caratterizzato dal fatto che la seconda porzione per mezzo dell?elemento (602) svolge una pulizia automatica della superfice del collettore attraverso specifici comandi ricevuti dal sistema di controllo (230).

   5- Dispositivo secondo le rivendicazioni da 1 a 4 caratterizzato dal fatto che la modalit? di collegamento dei due serbatoi (205), (206), ? configurata dinamicamente attraverso il sistema di controllo (230), per mezzo degli elementi di intercettazione (210), (211), (212), (213), (214), (215) in modo da determinare almeno la connessione al collettore (201):

   - di un singolo serbatoio, (205) oppure (206);

   - dei due serbatoi (205), (206) in serie;

   - dei due serbatoi (205), (206) in parallelo.

   6- Metodo per la gestione adattiva di un sistema solare termico tramite il dispositivo di cui alle rivendicazioni da 1 a 5, comprendente le fasi di:

   a) elaborazione di un modello predittivo dell?ambiente attraverso previsioni di irradiazione solare e previsioni metereologiche;

   b) elaborazione di un modello predittivo dei consumi di acqua calda sanitaria dell?utenza;

   c) elaborazione delle previsioni del fabbisogno di energia termica relativo ad un determinato intervallo temporale, sulla base del modello predittivo dell?ambiente, del modello predittivo dei consumi di acqua calda e di modelli fisico-matematici dei componenti del sistema;

   d) gestione degli elementi del sistema solare termico sulla base delle previsioni del fabbisogno di energia termica attraverso una funzione di ottimizzazione;

   e caratterizzato dal fatto che le previsioni di irradiazione solare e le previsioni metereologiche sono prelevate attraverso la rete internet, la previsione dei consumi di acqua calda ? eseguita tramite un algoritmo di machine learning di tipo non supervisionato e la gestione degli elementi del sistema solare termico viene eseguita tramite una funzione di ottimizzazione che include nella funzione obiettivo le previsioni del fabbisogno di energia termica relative ad un determinato intervallo temporale e ricerca la configurazione pi? idonea del sistema articolato di copertura-riflessione-pulizia e del sistema di accumulo (205), (206) per soddisfare le suddette previsioni.

   7- Dispositivo secondo le rivendicazioni da 1 a 5 caratterizzato dal fatto che il sistema di controllo (230):

   ? ? dotato di connessione di rete per il reperimento attraverso il web di previsioni meteo e di irradiazione solare;

   ? elabora le previsioni dei consumi utenza di acqua calda sanitaria attraverso un algoritmo di machine learning di tipo non supervisionato;

   ? elabora i dati forniti dai trasduttori della quarta porzione;

   ? implementa il metodo definito nella rivendicazione 6 per la gestione del sistema.