IT8367290A1 - Pannello solare per la produzione di un flusso continuo di aria calda particolarmente a scopo di riscaldamento di ambienti - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Pannello solare per la produzione di un flusso continuo di aria calda, particolarmente a scopo di riscaldamento di ambienti"

di: Sig. Cesare Tavella, di nazionalit? italiana, residente a

3ANTENA (Torino) Via Delleani 1

Depositata il: 67290 A/83

1 6 m. 1983

R i a s s u n t o

E<1 >descritto un pannello solare per la generazione di un flusso continuo di aria calda in cui, a scopo di sensibile miglioramento del rendimento termodinamico, ? provvisto un captatore

dei raggi solari costituito da una lamiera ondulata sulla quale sono ricavati, per tranciatura parziale di porzioni di lamiera, feritoie per il passaggio dell'aria dall<1>una all'altra V faccia del captatore ed in cui le porzioni di lamiera trancia i ta sono ripiegate per formare tegoli deviatori atti a perturba

re il flusso per renderlo turbolento anche in presenza di ridotte velocit? del flusso stesso con le quali ? assicurato un

funzionamento silenzioso di un impianto di riscaldamento utilizzante il pannello (rif. Fig. l).

D escr izio ne

La presente invenzione concerne un pannello solare per

la produzione di un flusso continuo di aria calda/impiegabile,

particolarmente, a scopo di riscaldamento di ambienti.

I Sono noti sistemi di riscaldamento di generici fluidi basati sull'impiego di captatori solari comprendenti uno o pi? e-

lementi di captazione delle radiazioni solari, con i quali vii; ne messo a contatto il fluido da riscaldare. L'efficienza, in termini di rendimento termodinamico, di tali captatori dipende da numerosi fattori e principalmente, a parit? di ampiezza del? le superfici considerate, dal potere assorbente dell'elemento di captazionet dal coefficiente di trasmissione del calore del fluido d? riscaldare, dal tipo di moto del fluido e dalla coi-? tentazione del captatore nei confronti dell'ambiente esterno. Il potere assorbente delle superfici irradiate ? attualmente sensibilmente incrementabile con l'impiego di note vernici ad elevato coefficiente di assorbimento e/o con trattamenti supera ficiali dell'elemento captatore secondo tecniche anch'esse note e di comune impiego. Anche la coibentazione dell'elemento captatore ? stata risolta efficacemente disponendo il medesimo in contenitori a tenuta dotati di superfici trasparenti ai ra? gi solari e sfruttando il cosidetto "effetto serra" prodotto da dette superfici. Quanto al coefficiente di trasmissione del calore esso dipende strettamente dalla natura del fluido essenrdo maggiore per i liquidi, sensibilmente minore per i gas e le miscele aeriformi. Ci? comporta notevoli inconvenienti nella realizzazione di pannelli solari destinati alla generazione di aria calda. Infatti, a parit? di ogni altro parametro, i pannelli destinati alla generazione di aria calda presentano, a causa del ridotto coefficiente di trasmissione del calore, ren dimenti termodinamici sensibilmente inferiori a quelli dei cor ^ irispondenti.pannelli destinati alla generazione di acqua calda.

Un miglioramento del rendimento pu? essere ottenuto se il moto del fluido aeriforme ? di tipo turbolento specialmente in jcorrispondenza delle vene fluide scorrenti a contatto della superficie del captatore. Ci? pu? essere ottenuto forzando la corrente d'aria a mezzo di ventilatori, ma il sistema risulta inadatto al riscaldamento di locali, specialmente se di abitazione, a causa del rumore prodotto dal flusso d'aria forzato. Inoltre il ricorso a flussi forzati ostacola la corretta diffu sione dell'aria sulla superficie del captatore per modo che an che notevoli porzioni di detta superficie possono risultare esclusi dalle traiettorie delle vene di flusso con conseguente e corrispondente perdita di energia.

Un altro noto provvedimento, diretto ad incrementare lo scamy bio termico tra il captatore ed il fluido, consiste nel fare lambire entrambe le facce della piastra costituente il captato . I re dal flusso d'aria circolante nel pannello. Ci? ? stato finora ottenuto con il ric?rso a complicati ed ingombranti col- .

? lettori di mandata e di riciclo il cui impiego ? reso necessa <1 >rio dalla diversa distribuzione della temperatura sulle dette <: >superfici del captatore- la superficie direttamente irraggia-] ta risultando sensibilmente pi? calda dell'altra - cos? che il contenuto entalpico dei due flussi di aria risulta notevol-! mente squilibrato con conseguente necessit? di intervenire sul i ' (la distribuzione e la regolazione delle portate.

t <? >I | La presente invenzione, partendo dalla nozione delle so-: j

luzioni note e dei relativi inconvenienti, ? diretta ad apportare sostanziali perfezionamenti ai pannelli solari destinati i

jalla generazione di aria calda per eliminare gli inconvenienti ^lamentati. In particolare lo scopo essenziale della presente invenzione, ? quello di provvedere un pannello strutturaimente l

semplice, di ingombro ridotto e basso costo di fabbricazione ma al tempo stesso tale da consentire una elevata resa termodji, jnamica. Un altro scopo della presente invenzione ? quello di provvedere un pannello di funzionamento silenzioso anche se im piegato in impianti a flusso di circolazione forzato e quindi particolarmente adatto al riscaldamento di ambienti abitati. Nell'ambito di queste finalit? pi? generali, l'invenzione ha l'ulteriore particolare scopo di realizzare un pannello con un<1 >captatore a piastra in cui l'aria circolante lambisce entrambe: le facce di detta piastra, tuttavia in condizioni di equilibrio sia di portate che di contenuto entalpico delle due porzioni di flusso separate dalla piastra.

Un ulteriore scopo particolare dell<1 >invenzione ? quello di realizzare un pannello con un captatore come specificato in cui, al fine di un sensibile incremento del rendimento termico, l'aria - ancorch? a bassa velocit? - si muova in regi-r me di intensa turbolenza distribuendosi, al tempo stesso,

- 4

i correttamente sull'intera superficie del captatore ed in cui

si verifichi inoltre un intenso mescolamento dei flussi parzia

li che lambiscono le due facce del captatore.

Per realizzare questi importanti scopi, ed altri che risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue, la presente in-\ venzione ha per oggetto un pannello solare per la generazione

di un flusso continuo di airia calda del tipo comprendente alme

no un captatore a piastra che divide detto flusso in due flus-si parziali ciascuno dei quali lambisce una corrispondente fac

eia della piastra, ed in cui il captatore ? alloggiato in un

contenitore coibentato provvisto di almeno una parete trasparente ai raggi solari, caratterizzato dal fatto che detto captatore ? costituito da una lamiera ondulata avente almeno la

superficie esposta all?irraggiamento solare trattata e/o rico

perta con un rivestimento ad elevato coefficiente di assorbimento termico e provvista di una pluralit? di feritoie ciascu

na ottenuta per tranciatura e sollevamento o imbutitura di al

meno una porzione di piastra, la quelle porzione forma, in cor-'

rispondenza di ciascuna feritoia, almeno un tegolo di deviazijj

ne per la corrispondente vena di flusso che lo investe sia a

scopo di passaggio e conseguente equilibratura delle portate

e dei contenuti entalpici dei flussi parziali, da un lato alil l'altro della piastra, sia a scopo di perturbazione, con gene

?

razione di turbolenza anche a ridotte velocit?, dei detti flus

IK& si parziali? Di preferenza le ondulazioni della piastra sono

orientate parallelamente alla direzione dei flussi d'aria, men tre le porzioni formanti i tegoli di deviazione e turbolenza sono disposti a monte e/o a valle di ciascuna feritoia con riferimento alla detta direzione dei flussi. Inoltre, e vantaggiosamente, le ondulazioni della piastra del captatore sono in tercettate da turbolatori ausiliari costituiti da fili rigidi, o tondini e simili, posti trasversalmente alle ondulazioni stes se.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue e con riferimento agli annesj-si disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- la fig. 1 ? la vista prospettica parzialmente sezionata di un pannello solare secondo l'invenzione,

- la fig. 2 ? la sezione schematica trasversale del pannello secondo la linea II-II di fig. 1,

- la fig. 3 ? una vista prospettica mostrante in dettaglio il captatore a piastra con le relative feritoie ed i turbolatori ausiliari trasversali,

- la fig. 4 ? una sezione in maggior scala mostrante schemati cernente il comportamento della vena fluida in corrispondenza di ciascuna feritoia e del relativo tegolo di deviazione, - la fig. 4 ? una sezione simile alla precedente, illustrante d

una variante costruttiva delle feritoie,

- la fig. 5 ? una vieta prospettica parzialmente sezionata sir mile alla fig. 1 ma mostrante una variante costruttiva del pan nello.

Nei disegni, 1Q indica generciamente il pannello solare formato da un contenitore esterno11 di'lamiera metallica o materiale polimerico e simile avente funzione di struttura portaci te; tale contenitore presenta in pianta un contorno rettangolare ed ha - per esempio - le dimensioni standardizzate di m 2x1. Il contenitore 11 presenta una sezione sostanzialmente a C definita da un fondo 12 e da pareti laterali 13 i bordi delle quali sono piegati a squadra per formare la cornice di ritegno 14 per una lastra 15 trasparente ai raggi solari, per esempio una lastra di vetro o materiale polimerico trasparente, la quale chiude superiormente il pannello delimitando al suo interno una ceunera 16 a tenuta d'aria. Su ciascuna testata, il pannello ? chiuso da un corrispondente collettore diffusore rispettivamente di entrata 17 e di uscita 18 (anche non in asse con il flusso che lambisce il captatore 20), il primo per alimentare nella camera 16 l'aria fredda prelevata per esempio dall'ambiete da riscaldare, il secondo per asportare l?aria calda generata e distribuirla nel detto ambiente. Nella camera 16, opportunamente coibentata a mezzo di<' >un adatto rivestimento 19 ,per esempio feltro di lana di vetro e/o schiume sintetiche o simili, ? disposto il captatore solare 20. Esso ? costituito da almeno una lamiera ondulata continua con l'asse delle ondulazioni orientato, di preferenza, parallelamente al flusso d'curia che transita nella camera 16. Il captatore 20, sostenuto da supporti distanziali 24, divide la camera 16 in due porzioni di camera i6 - 16 e presenta almeno la faccia 20 a b

rivolta verso la lastra trasparente 15, trattata superficialmente, per esempio mediante zigrinatura o godronatura e/o ricoperta con un rivestimento ad alto potere assorbente, per esejn pio un rivestimento costituito da una vernice opaca a ba*se di nero-Fumo. Inoltre sulla lastra costituente il captatore ? formata una pluralit? di feritoie 21 - variamente dislocate e conformate, .per esempio triangolari o rettangolari come dise gnato a tratti ed indicato con 21 - ciascuna ottenuta per tranciatura e successivo ripiegamento o imbutitura, alternativa mente da un lato e/o dall'altro della piastra (figg. 4 - 4 ), ? & della porzione tranciata la quale porzione forma, in corrispon denza della feritoia stessa, almeno un tegolo di deviazione 2^. Ciascun tegolo .22 pu? essere posizionato a valle e/o a monte della corrispondente feritoia 21 e la sua funzione ? duplice. Esso infatti, intercettando una corrispondente vena di flusso VF, la perturba rendendo il flusso d'aria che lambisce la super ficie della piastra fortemente turbolento, a causa delle for mazioni di vortici V, come chiaramente mostrato in figura 4, anche per velocit? medie molto modeste del flusso stesso.

Ci? attiva sensibilmente lo scambio termico fra piastra e ari incrementando altrettanto sensibilmente il rendimento termico del pannello. Inoltre, grazie anche alla depressione prodotta dai vortici che si creano immediatamente a valle dei tegoli l'aria viene richiamata, attraverso le feritoie 21, dall'una all ' altra porzione 16 - 16 di camera cos? che i flussi transi a b ? tanti in dette porzioni di camera si mescolano diffondendosi su tutta la superficie attiva del captatore, con conseguente e quilibratura delle relative portate e dei relativi contenuti e? talpici. Sempre allo scopo di perturbare il flusso impedendo la ricostituzione di vene a moto laminare a valle dei tegoli

22, la piastra del captatore 20 ? inoltre vantaggiosamente munita di turbolatori ausiliari 23 costituiti da fili metallici rigidi, o tondini, o barrette di profilato disposti trasversa.1 mente alle ondulazioni della piastra. Tali turbolatori ausilia ri sono alloggiati in fori praticati nelle ondulazioni in corrispondenza dell'asse medio trasversale della piastra e sono vincolati alla piastra stessa a mezzo di punti di saldatura esereitand? cos? anche l'ulteriore funzione di superficie radian te e di scambio termico. Uno o pi? pannelli come descritto possono equipaggiare sistemi di riscaldamento a circolazione spontanea (termosifone) oppure a circolazione forzata a mezzo di ventilatori eventualmente soggetti a noti sistemi termostatici di controllo asserviti a sonde sensibili alla

ti superficiale del captatore e/o alla temperatura del flusso d? ria o dell' ambiente da riscaldare.

E ' anche previsto di realizzare il pannello con entrambi i '*o collettori di mandata e di riciclo 17 e 18 in corrispondenza

; R i v e n d i c a z i o n i

iI

i1) ? Pannello solare?per la produzione di un flusso continuo l

i

!di aria calda, particolarmente a scopo di riscaldamento di am bienti, del tipo comprendente almeno un captatore a piastra j che divide detto flusso in due flussi parziali ciascuno dei | iI

. ? I

quali lambisce una corrispondente faccia della piastra ed in j cui il captatore ? alloggiato in un contenitore coibentato ,

| provvisto di almeno una parete trasparente ai raggi solari; caratterizzato dal fatto che detto captatore ? costituito da una lamiera ondulata, avente almeno la superficie esposta ai raggi solari trattata e/o ricoperta con un rivestimento ad e levato coefficiente di assorbimento termico e provvista di una pluralit? di feritoie, ciascuna ottenuta per tranciatura e sollevamento o imbutitura di una porzione di piastra la quale ' <1 ' >? I

porzione forma, in corrispondenza di ciascuna feritoia, almeno |

I

i I un tegolo di deviazione per la vena di flusso che lo investe, sia a scopo di paesaggio, e conseguente equilibratura delle pojn tate e dei contenuti entalpici, dei flussi parziali da un lato{ I

all'altro della piastra, sia a scopo di perturbazione, e genel? ? .razione di turbolenza anche per ridotte velocit? medie, dei det ti flussi parziali.

i

2) - Pannello solare secondo la rivendicazione 1, in cui le on dulazioni della piastra sono orientate parallelamente alla dilezione dei flussi d'aria.

3) - Pannello solare secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che le porzioni di piastra formanti i t?

! goli di deviazione e turbolenza sono disposti a monte e/o a vai le della corrispondente feritoia. i L) - Pannello solare secondo le rivendicazioni precedenti, in j [cui le feritoie sono tranciate secondo svariati profili, pre- .

<1 >

? - I

jferibilmente secondo un profilo tirangolare. ! j !

[5) - Pannello solare secondo le rivendicazioni precedenti, ca-! . ! ratterizzato dal fatto che le ondulazioni della piastra costi-[

* j tuente il captatore sono intercettate da turbolatori asuiliari che si estendono trasversalmente alle ondulazioni stesse. j I

I

6) - Pannello solare secondo la rivendicazione 5, caratterizza to dal fatto che detti turbolatori ausiliari sono costituiti

Claims (1)

1. da fili rigidi, o tondini, o profilati attraversanti fori trasversali praticati in corrispondenza dell?asse trasversale me-.diano delle ondulazioni e vincolati alla piastra a mezzo di

   punti di saldatura.

   ?) - Pannello solare secondo una qualunque delle rivendicazio-<1 >ni precedenti, in cui il flusso d'aria ? soggetto a circolazio

   ne spontanea per effetto termosifone.

   8) - Pannello solare secondo le rivendicazioni 1 a 6, in cui ;

   .il flusso d'aria ? forzato da un ventilatore eventualmente con

   !trollato termostaticamente.

   9) - Pannello solare secondo una qualunque delle rivendicazio-;ni precedenti, caratterizzato dal fatto che comprende un'unica camera di contenimento di un corrispondente captatore con un

   ;collettore diffusore di ingresso dell'aria fredda ?d uno di

   i ;

   raccolta e riciclo dell'aria calda situati sulle testate oppo

   Iste del pannello.

   I . <1>

   '1?) - Pannello solare secondo una qualunque delle rivendicazioni

   f

   ni 1 a 8, caratterizzato dal fatto che ? diviso da un setto

   i

   ! longitudinale in due camere affiancate ciascuna contenente un

   ! corrispondente captatore; i collettori di alimentazione e ri-]

   ciclo essendo situati entrambi sulla stessa testata del pannel

   lo, l'altra testata del quale ? provvista di un raccordo per

   il trasferimento dell'aria da .11 'una all ' altra camera affian- 1/ VL-if i '?' cate. t-Incarico f 0[i\v?

   - 12 - \M <y>^lknm CHIAPPER?