IT202100000005A1 - Sistema di tetto verde - Google Patents
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Description
Sistema di tetto verde
Campo dell'invenzione
La presente invenzione si riferisce alla progettazione di un nuovo tipo di tetto verde con specifici sistemi di raccolta dell'acqua atmosferica (da nebbia e da rugiada), sistema caratterizzato dall?avere una maggiore efficienza termica, minore dipendenza dalla risorsa idrica e che trae vantaggio anche dai pannelli solari localizzati sullo stesso tetto verde. Il sistema oggetto della presente invenzione aumenta, dunque, i vantaggi derivanti dall?uso dei tetti verdi nella gestione delle acque piovane, risolve le criticit? dei tetti verdi convenzionali in termini di irrigazione soprattutto nei periodi di siccit? e quando le piante sono esposte a luce diretta. Inoltre, il nuovo sistema incrementa l'efficienza del consumo idrico, riduce l'inquinamento atmosferico/acustico e enfatizza gli impatti termici. Infine, lo stesso ottimizza l'uso della superficie della copertura poich? sia i tetti verdi che i pannelli solari possono essere applicati sullo stesso tetto.
Stato dell?arte
Il tetto verde rappresenta un sistema per mitigare gli effetti del riscaldamento terrestre e delle isole di calore che si possono sviluppare in ambienti urbani con grandi concentrazioni di edifici.
I tetti verdi hanno diversi vantaggi ambientali, sociali ed economici. Questi sistemi sono diffusi in climi diversi e i benefici possono cambiare in contesti diversi. Nel clima mediterraneo, molti studi hanno sottolineato i benefici ambientali dei sistemi verdi che sono pi? evidenti nella stagione calda che in quella fredda. In queste regioni, il risparmio energetico dei tetti verdi in estate pu? raggiungere l'84%. Nelle regioni con clima tropicale, i benefici ambientali sono inferiori rispetto a quanto osservato nelle regioni con clima mediterraneo, ma sono comunque rilevanti in quanto il tasso di risparmio energetico pu? raggiungere il 65%. Nelle regioni caratterizzate da clima arido i risultati non sono stati promettenti, ma il risparmio energetico pu? raggiungere il 52% nella stagione fredda, mentre il risparmio energetico nella stagione calda risulta molto basso. Gli impatti termici dei tetti verdi, soprattutto in estate, dipenderebbero dall'irrigazione. Pertanto, la scarsit? d'acqua e i periodi di precipitazione potrebbero influire sull'efficienza, in particolare nelle aree aride e semiaride. Il consumo idrico dei tetti verdi pu? dipendere da diversi fattori quali a) il tipo di clima, b) il tipo di vegetazione installata sulla copertura, c) il tipo di impianto, d) la precipitazione media annua, e) la distribuzione delle precipitazioni, f) l?umidit? relativa, g) la fluttuazione della temperatura tra il giorno e la notte. Il consumo giornaliero idrico dei tetti verdi in clima mediterraneo varia da 26 a 90 l / m<2 >al giorno.
Inoltre, i sistemi di raccolta della nebbia e della rugiada sono considerate come due risorse idriche non convenzionali. La media giornaliera della nebbia raccolta in climi diversi ? compresa tra 3 e 15 l/m<2 >nei giorni di nebbia, di cui 2-7-3 l/m<2 >al giorno nelle zone con clima mediterraneo, 3.75-4.5 l/m<2 >al giorno nelle regioni con clima tropicale, 6.7 l / m<2 >al giorno nelle regioni con clima subtropicale secco arido e 5.5-7.8 l/m<2 >al giorno nelle regioni con clima desertico. L'efficienza di immagazzinamento idrico dalla nebbia dipende principalmente dall'altitudine, dalla velocit? del vento e dalle caratteristiche della rete di raccolta della nebbia. Inoltre, l'analisi circa la possibilit? di raccolta della rugiada ha mostrato che questa tecnica potrebbe essere applicata in molte localit? geografiche con alta umidit? relativa, bassa velocit? del vento e cielo sereno. Il potenziale di raccolta di rugiada potrebbe essere al massimo di 0.1 l/m<2 >per ora e dipende dal numero di ore di condensazione, determinabile per una notte (ovvero per 8 ore pari a 0.8 mm per notte). Tuttavia, la rugiada massima ottenuta nei casi studio esaminati era quasi la met? e 0.38 mm, sebben potrebbe sembrare un valore irrisorio potrebbe in realt? superare la quantit? d?acqua dovuta alle precipitazioni nelle zone aride e in altri climi durante le stagioni secche. Per ottimizzare l'efficienza di raccolta della rugiada, la selezione della tipologia di superficie di condensazione e le caratteristiche degli elementi di progettazione sono fondamentali e tale scelta dipende principalmente dalla lunghezza d'onda dell'infrarosso, dalle propriet? idrofile, di bagnabilit? e dall?ambiente circostante. Anche i pannelli fotovoltaici possono essere considerati come una superficie condensante.
L'analisi tecnica mostra la fattibilit? dell'uso di sistemi di raccolta della nebbia e della rugiada per migliorare l'efficienza dei tetti verdi che dovrebbero essere presi in considerazione quali elementi di design.
La diffusione dei tetti verdi ? stata limitata dal consumo di acqua per irrigare la vegetazione che ricopre i tetti verdi.
Per limitare o integrare il consumo idrico nei tetti verdi sono stati impiegati dei sistemi di raccolta dell?acqua piovana.
Uno di questi sistemi di raccolta di acqua piovana ? descritto in CN106639180A.
Tuttavia questi sistemi sono efficienti se esiste una piovosit? costante che consente un accumulo di acqua piovana.
Sommario della presente invenzione
? Tetto verde con sistema di raccolta dell?acqua atmosferica da rugiada e nebbia;
? Rete di accumulo idrico della nebbia che consiste in una rete trasparente a doppio strato (nastro in polipropilene) o in una rete in acciaio inossidabile rivestita con materiali idrofobici come BaSO4, TiO2 e ZnO;
? Piastre per l?accumulo idrico della rugiada oppure pannelli solari fotovoltaici (che possono produrre elettricit? durante il giorno e acqua durante la notte);
? Tubo collettore dell?acqua;
? Canalina di raccolta dell'acqua;
? Base in metallo per il fissaggio delle piastre per l?accumulo idrico della rugiada;
? Base metallica per l?installazione della rete di accumulo idrico della nebbia e morsetto metallico per il fissaggio rete;
? Serbatoio di accumulo dell?acqua con sistema di filtraggio per l'irrigazione della copertura a verde e altri utilizzi non potabili.
? Un primo aspetto innovativo della presente invenzione ? il nuovo design del tetto verde combinato con la rete di raccolta della nebbia e la raccolta della rugiada dai pannelli solari fotovoltaici che migliora l?efficienza, in particolare nei periodi di siccit?. Il design innovativo riduce, quindi, il consumo idrico, migliora l'efficienza termica, ottimizza l'area della copertura sia per il tetto verde che per i pannelli solari.
? Un secondo aspetto innovativo riguarda l'utilizzo di reti trasparenti nel sistema di tetto verde oggetto della presente invenzione che non cambia la vista degli edifici ma, al contempo, consente la raccolta idrica da fonti non convenzionali quali la nebbia e la rugiada. Oltre a ci?, la rete funge da dissuasore per l?inquinamento acustico e l'inquinamento atmosferico.
? Un terzo aspetto innovativo riguarda la posizione della rete di raccolta della nebbia sul tetto che nell'emisfero nord ? il lato sud del tetto, mentre nell'emisfero sud ? il lato nord del tetto. Si crea una zona d?ombra, diminuendo, quindi, l'irraggiamento solare diretto verso il tetto e le piante riducendo il consumo idrico e consentendo, inoltre, l?installazione di pannelli solari sull?altra parte.
? Un quarto aspetto riguarda il miglioramento del microclima in ambiente urbano, in quanto aumenta l?efficienza di quantit? di rugiada accumulabile posizionando i pannelli solari sulla copertura a verde. Ci? ? dovuto al fatto che le piante diminuiscono l?effetto dell?isola di calore e incrementano, quindi, l?umidit? relativa nell?area circostante.
La presente invenzione risolve una serie di problemi nella gestione dei tetti verdi:
? Eliminando la necessit? di irrigare i tetti verdi, in particolare nei periodi siccitosi quali quelli estivi, mette sotto pressione la risorsa idrica.
? Diminuendo il consumo di acqua dei tetti verdi esposti alla luce solare diretta;
? Migliorando l?efficienza termica dei tetti verdi senza irrigazione, soprattutto d'estate; ? Aumentando l'utilizzo dell'area delle coperture a verde o con pannelli solari fotovoltaici; ? Migliorando l?efficienza dei tetti verdi nel diminuire l'inquinamento atmosferico/acustico urbano;
? Rendendo disponibile un sistema con i vantaggi del tetto verde (gestione del deflusso, efficacia termica, riduzione dell'inquinamento idrico, atmosferico e acustico) combinato con i pannelli solari fotovoltaici da utilizzare per la raccolta della rugiada.
Il sistema di tetto verde oggetto della presente invenzione ? stato sviluppato per risolvere i problemi dei tetti verdi esistenti.
? Gli obiettivi dei tetti verdi convenzionali sono essenzialmente la gestione delle acque piovane, l?aumento dell?efficienza termica della copertura (che ? correlata a diversi fattori) e il miglioramento del paesaggio in ambiente urbani.
Tuttavia, nel sistema di tetto verde di nuova concezione, la rete di raccolta della nebbia aiuter? ad incrementare l?efficienza termica, aumenter? l?efficienza nella gestione delle acque piovane, diminuir? l?inquinamento atmosferico ed acustico oltre che protegger? le piante dalla luce solare diretta creando dei veri e proprio ombreggiamenti.
? Il nuovo sistema avr? un minore impatto sulla risorsa idrica con particolare riferimento alla necessit? di irrigazione delle coperture a verde nei periodi siccitosi. Ci? grazie ai sistemi di raccolta della risorsa idrica da fonti non convenzionali che raccoglieranno nebbia e rugiada e di conseguenza, diminuendo la pressione sulla risorsa idrica.
? Nei sistemi di tetti verdi convenzionali, l'efficienza termica diminuisce nei periodi di siccit? a causa di problemi idrici dovuti all?irrigazione (un?irrigazione intensiva ?, comunque, sconsigliata per evitare il consumo della risorsa), ma nel nuovo sistema l'efficienza termica dovuta all?irrigazione pu? essere garantita e aumentata senza gravare su ulteriori consumi idrici. In primo luogo, la rete di raccolta assorbir? nebbia e rugiada e parte dell?evapotraspirazione dovuta alle piante. In secondo luogo, i pannelli fotovoltaici raccoglieranno, inoltre, la rugiada, grazie al loro effetto di interrompere la luce solare diretta verso le piante nella zona di installazione. Terzo, la rete di raccolta installata in una specifica posizione sulle coperture (nell'emisfero settentrionale ? il lato sud del tetto e nell'emisfero meridionale ? il lato nord del tetto) crea dei veri e propri ombreggiamenti che riducono la luce solare diretta verso le piante e diminuiscono, inoltre, il consumo idrico.
? Nei sistemi convenzionali, l'area del tetto viene utilizzata in modo esclusivo per l?installazione del tetto verde. Mentre nel nuovo design, in base alla posizione specificata della rete di raccolta della nebbia, lo stesso tetto pu? essere utilizzato per i pannelli solari fotovoltaici e gli stessi pannelli solari utilizzati per la raccolta della rugiada. Inoltre, poich? le piastre condensanti (piastre dei pannelli solari fotovoltaici) sono poste in prossimit? delle piante (sul tetto verde), aumenta anche l'efficienza di raccolta della rugiada.
? Nei sistemi di tetti verdi convenzionali, l'efficienza di riduzione dell'inquinamento atmosferico/acustico in ambiente urbano ? bassa, ma con il nuovo sistema, la rete per la raccolta della nebbia/rugiada pu? anche assorbire il rumore e l'inquinamento atmosferico.
Gli obbiettivi della presente invenzione sono stati raggiunti realizzando un sistema di tetto verde comprendente un substrato di suolo con vegetazione, mezzi per la raccolta di rugiada , mezzi per la raccolta di nebbia, tubazioni e serbatoio di accumulo idrico, caratterizzato dal fatto che i mezzi per la raccolta della nebbia sono costituiti da una rete posizionata sul lato Sud del tetto nell?emisfero Nord o sul lato Nord del tetto nell?emisfero Sud del tetto e che i mezzi di raccolta della rugiada sono costituiti da piastre inclinate.
Altra caratteristica ? data dal fatto che la rete per la raccolta della nebbia ? una rete trasparente a doppio strato.
Altra caratteristica ? data dal fatto che la rete per la raccolta della nebbia ? una rete in acciaio inossidabile rivestita con materiali idrofobici.
Altra caratteristica ? data dal fatto che le piastre per la raccolta della rugiada sono costituiti da pannelli solari.
Altre caratteristiche e vantaggi appariranno chiari dalle figure 1-4 che sono date a titolo illustrativo e non limitativo.
Pertanto, il nuovo sistema ha diversi vantaggi che principalmente sono un minore consumo idrico, in particolare nei periodi di siccit? come l'estate, maggiori impatti termici sull'edificio, maggiore efficienza nella gestione delle acque piovane e maggiore efficienza nel diminuire l'inquinamento atmosferico, idrico e acustico urbano. Inoltre, il nuovo sistema non ha limiti per l'installazione di pannelli solari fotovoltaici sullo stesso tetto, anzi ne trae beneficio.
Breve descrizione delle figure
La Fig 1. mostra il nuovo tipo di tetto verde oggetto della presente invenzione con sistemi di raccolta dell'acqua atmosferica;
La Fig 2. mostra gli elementi principali del sistema di tetto verde oggetto della presente invenzione;
La Fig 3. mostra I sistemi di raccolta dell'acqua dalla nebbia e dalla rugiada nel sistema di tetto verde oggetto della presente invenzione;
La Fig 4. Mostra lo specifico posizionamento della rete di raccolta della nebbia e dei pannelli solari, utilizzati anche per la raccolta della rugiada, nell'emisfero nord e sud
Descrizione della forma preferita di realizzazione dell?invenzione
Con riferimento alle figure da 1 a 4, il nuovo tetto verde trae vantaggio sia dalla rete di raccolta della nebbia con colore, preferibilmente ma non esclusivamente, trasparente, sia dalla raccolta della rugiada dai pannelli solari, quindi ? indipendente dall?irrigazione e aumenta i vantaggi dei tetti verdi diminuendone, quindi, le criticit?.
Nei giorni di nebbia, la rete trasparente (2) per l?assorbimento della nebbia, che ? fissata con delle fascette metalliche (9) a un telaio metallico (8) e posizionata su uno specifico lato del tetto (nell'emisfero nord ? il lato sud del tetto, e nell?emisfero sud ? il lato nord del tetto), raccoglie l?acqua atmosferica da nebbia, che viene convogliata attraverso delle canaline metalliche (5), ed ?, quindi trasferita dai tubi collettori (4), che passano attraverso delle conduttore (6), ai serbatoi centrali di accumulo dell'acqua che sono muniti di sistemi di filtraggio (11) in direzione D1.
Nei giorni sereni, con sufficiente umidit? relativa, il sistema di raccolta della rugiada (3), che ? costituito piastre che possono essere pannelli solari fotovoltaici e fissato sul tetto verde (1) con un telaio metallico (7), condensa la rugiada e raccoglie l'acqua atmosferica. L'acqua di rugiada raccolta ? convogliata attraverso delle canaline metalliche (5), ed ? traferita dai tubi collettori (4), che passano attraverso delle condutture, (6) ai serbatoi centrali di accumulo idrico muniti di filtri (11) in direzione D2. Questa acqua raccolta pu? essere successivamente utilizzata per l'irrigazione del tetto verde (1) e per altri usi di acqua non potabile (in direzione D3).
A questo proposito, sullo stesso tetto, possiamo avere i vantaggi tipici dei tetti verdi tradizionali e del solare fotovoltaico e raccogliendo l'acqua atmosferica, potremmo avere maggiore risorsa idrica per l?irrigazione, migliorando quindi l'efficienza del tetto verde. Inoltre, assorbendo la nebbia dall'atmosfera, possono essere assorbite anche alcune particelle di inquinamento atmosferico, diminuendo l'inquinamento dell?aria e dell?acqua in ambiente urbano. Inoltre, la rete contribuisce a ridurre anche l'inquinamento acustico.
La presente invenzione pu? essere utilizzata:
? Per la raccolta dell'acqua atmosferica negli edifici e nelle fabbriche;
? per migliorare l'impatto termico degli edifici e nelle fabbriche;
? per migliorare l'efficienza idrica dei tetti verdi, ridurre il rumore e l?inquinamento atmosferico;
? per ottimizzare l'uso dell'area della copertura sia per il tetto verde che per i pannelli solari fotovoltaici;
? per migliorare la sostenibilit? di comuni, fabbriche ed edifici in diverse regioni climatiche.
Elementi del sistema di tetto verde
No. 1: vegetazione
No. 2: Rete per la raccolta di nebbia/rugiada
No. 3: Piastre per la raccolta della rugiada che possono essere pannelli solari fotovoltaici No. 4: Tubi collettori
No. 5: Canalina per la raccolta dell?acqua
No. 6: Conduttura specifica per tubazioni
No. 7: telaio in metallo per il fissaggio della piastra raccogli condensa
No. 8: telaio metallico per l?installazione della rete
No. 9: Morsetto metallico per fissare la rete alla base metallica
No. 10: Substrato di suolo
No. 11: Serbatoio di accumulo idrico con sistema di filtraggio
D1: Direzione della risorsa accumulata dalla nebbia verso il serbatoio di stoccaggio D2: Direzione della risorsa accumulata dalla rugiada verso il serbatoio di stoccaggio D3: Modo di utilizzo dell'acqua raccolta per l'irrigazione o altri usi non potabili negli edifici.
Il trovato, bene inteso, non si limita alla rappresentazione data dalle tavole ma pu? ricevere perfezionamenti e modifiche dall'uomo del mestiere senza uscire per altro dal quadro del brevetto.
La presente invenzione consente numerosi vantaggi e di superare difficolt? che non potevano essere vinte con i sistemi attualmente in commercio.
Claims (4)
1. Sistema di tetto verde comprendente un substrato di suolo (10) con vegetazione (1), mezzi per la raccolta di rugiada , mezzi per la raccolta di nebbia, tubazioni e serbatoio di accumulo idrico, caratterizzato dal fatto che i mezzi per la raccolta della nebbia sono costituiti da una rete posizionata sul lato Sud del tetto nell?emisfero Nord o sul lato Nord del tetto nell?emisfero Sud del tetto e che i mezzi di raccolta della rugiada sono costituiti da piastre inclinate.
2. Sistema di tetto verde secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la rete per la raccolta della nebbia ? una rete trasparente a doppio strato.
3. Sistema di tetto verde secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che la rete per la raccolta della nebbia ? una rete in acciaio inossidabile rivestita con materiali idrofobici.
4. Sistema di tetto verde secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le piastre per la raccolta della rugiada sono costituiti da pannelli solari.
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