ITBS20070115A1 - Dispositivo per la generazione di acqua calda tramite la conversione di energia solare e metodo di generazione dell'acqua calda - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un dispositivo per la generazione di acqua calda tramite la conversione dell'energia solare ed un metodo per la generazione di acqua calda.

Sono noti nell'arte dispositivi per la generazione di acqua calda tramite la conversione di fonti di energia rinnovabili, in particolare dell'energia solare.

Tali dispositivi presentano solitamente un pannello solare oppure un pannello fotovoltaico che, tramite opportuni mezzi, trasferiscono calore ad un boiler contenente un liquido da riscaldare.

Nel caso di un pannello fotovoltaico, l'energia solare viene convertita in energia elettrica che alimenta la resistenza di un boiler elettrico; nel caso di un pannello solare, invece, l'energia solare riscalda un liquido termovettore, che a sua volta scambia calore con il liquido da riscaldare contenuto nel boiler.

Il limite di tutti i dispositivi della tecnica nota del tipo suddetto è di non riuscire a generare abbastanza calore in caso di illuminazione solare insufficiente oppure assente.

In altre parole, durante tutta la fase notturna ed eventualmente durante parte di quella diurna (ad esempio durante una giornata nuvolosa) non è sovente possibile disporre di quantità di acqua calda desiderate.

La presente invenzione di propone perciò di risolvere i problemi della tecnica nota ed, in particolare, quelli suddetti.

Tale obiettivo viene risolto con un dispositivo per la generazione di acqua calda tramite la conversione dell'energia solare secondo la rivendicazione 1 e tramite un metodo secondo la rivendicazione il.

Ulteriori vantaggi possono inoltre essere ottenuti con le caratteristiche supplementari delle rivendicazioni dipendenti.

Il dispositivo ed il metodo oggetto della presente invenzione verranno ora descritti in maniera dettagliata, con riferimento alle tavole allegate, che rappresentano:

— la figura 1 uno schema a blocchi del dispositivo secondo una prima possibile forma di realizzazione;

— la figura 2 uno schema a blocchi del dispositivo secondo un'ulteriore possibile forma di realizzazione.

Con riferimento alle tavole di disegno allegate, il riferimento numerico 1 contraddistingue, nella sua totalità, un dispositivo per la generazione di acqua calda tramite la conversione dell'energia solare.

Tale dispositivo 1 comprende almeno un boiler 2 a resistenza elettrica, adatto ad incrementare la temperatura dell'acqua contenuta al suo interno fino ad un valore predefinito.

Con il termine boiler si intende un apparecchio per il riscaldamento di acqua, sia per uso domestico (scaldabagno) sia industriale.

Viene da se che, nel caso in cui l'acqua contenuta nel boiler non riesca a raggiungere la temperatura predefinita, il riscaldamento dell'acqua proseguirà ininterrottamente. Si pensi, ad esempio, ad un consumo continuo di acqua calda, al quale corrisponde naturalmente un concomitante ingresso di acqua fredda nel boiler.

In caso contrario, raggiunta la temperatura predefinita la resistenza elettrica del boiler viene disattivata.

Il dispositivo 1 comprende inoltre almeno una batteria 3, che è elettricamente connessa al boiler 2.

Con il termine batteria si intende un accumulatore di corrente elettrica.

In una possibile forma di realizzazione, la batteria è adatta ad essere trasportata. In alternativa oppure in aggiunta, essa è del tipo usa-e-getta.

In una forma di realizzazione preferita dell'invenzione, la batteria è del tipo ricaricabile.

Unendo perciò la caratteristica di trasportabilità alla possibilità della ricarica, la batteria è scollegabile dal boiler, ricaricabile tramite la corrente di rete e riallacciabile al boiler.

Inoltre, ad esempio, la batteria è ricaricabile dalla corrente di rete durante il normale funzionamento con il boiler.

Inoltre, il dispositivo 1 comprende almeno un pannello fotovoltaico 4, che è adatto a convertire l'energia solare in energia elettrica ed è elettricamente connesso al boiler 2.

In altre parole, il boiler 2 è alimentabile sia dal pannello fotovoltaico 4 sia dalla batteria 3.

In altre parole ancora, in caso di irraggiamento solare adeguato, la resistenza elettrica del boiler è alimentabile esclusivamente dal pannello fotovoltaico. Al contrario, nelle ore notturne, la resistenza elettrica verrà alimentata dalla batteria.

In caso di irraggiamento solare intermedio oppure di tempo variabile, è possibile infine che si abbia un funzionamento contemporaneo oppure intermittente dei due sistemi.

In una forma di realizzazione preferita, il pannello fotovoltaico 4 è elettricamente connesso anche alla batteria 3.

Questa soluzione risulta essere particolarmente vantaggiosa nel caso in cui la batteria 3 sia del tipo ricaricabile. In questo caso, infatti, il pannello fotovoltaico permette di ricaricare la batteria, ad esempio quando l'irraggiamento solare è elevato ed il boiler ha raggiunto la temperatura predefinita. Si tratta ad esempio della situazione in cui è sufficiente integrare il calore disperso dalle pareti del boiler senza dover riscaldare nuovo liquido freddo in ingresso.

In alternativa, una quota della corrente elettrica prodotta dal pannello fotovoltaico può essere destinata al riscaldamento dell'acqua all'interno del boiler, e contemporaneamente un'altra quota essere impiegata per ricaricare la batteria.

In altre parole, il dispositivo permette di avere disponibilità continua di acqua calda, indipendentemente dalle condizioni meteorologiche o dell'ubicazione del sole.

In un'ulteriore forma di realizzazione, il dispositivo 1 comprende inoltre almeno un pannello solare 5, adatto a generare acqua calda tramite la conversione dell'energia solare, secondo le modalità suddette, essendo il pannello solare 5 operativamente connesso al boiler 2.

In caso di irraggiamento solare adeguato, il pannello solare converte l'energia solare in calore, che viene trasferito al liquido termovettore. Infine il liquido termovettore, la cui circolazione può essere assicurata da una pompa di circolazione, riscalda il liquido contenuto nel boiler.

Nelle condizioni di funzionamento del pannello solare funziona anche il pannello fotovoltaico. L'energia elettrica prodotta dal pannello fotovoltaico può a questo punto essere destinata alla ricarica della batteria, all'alimentazione della pompa di circolazione del pannello solare e/o dei mezzi di controllo 6, 7 (dei quali si dirà tra breve), e/o come integrazione del riscaldamento del liquido contenuto nel boiler (ad esempio nel caso di uso abbondante e prolungato di acqua calda).

Come già accennato in precedenza, il dispositivo 1 secondo un'ulteriore esecuzione comprende inoltre mezzi di controllo 6, 7 operativamente connessi al boiler 2, alla batteria 3 ed al pannello fotovoltaico 4.

Nelle forme di realizzazione comprendenti il pannello solare 5, i mezzi di controllo 6, 7 sono operativamente connessi anche ad esso.

I mezzi di controllo 6, 7 comprendono almeno una centralina di controllo 6 adatta, ad esempio, ad avviare/arrestare la ricarica della batteria 3 e/o a comandare l'accensione e/o lo spegnimento della resistenza del boiler 2.

Sempre nelle forme di realizzazione che prevedono l'impiego di un pannello solare, la centralina di controllo 6 è adatta a comandare anche l'accensione e/o lo spegnimento della sua pompa di circolazione.

Alla luce di quanto illustrato in precedenza, la centralina di controllo 6 può eventualmente essere responsabile anche della suddivisione della corrente prodotta dal pannello fotovoltaico tra il boiler, la batteria e/o la pompa di circolazione, a seconda dei criteri che verranno illustrati successivamente.

In una variante alternativa i mezzi di controllo 6, 7 comprendono anche mezzi termometrici 7 adatti a rilevare la temperatura dell'acqua nel boiler 2 e a trasmetterla alla centralina di controllo 6.

Se, ad esempio, i mezzi termometrici 7 rilevano che la temperatura all'interno del boiler (oppure in uscita dallo stesso) è troppo bassa, essi inviano un impulso termometrico alla centralina di controllo. La centralina di controllo elabora allora l'impulso termometrico e ricava un'opportuna modifica di sistema. Successivamente la centralina attua tale modifica di sistema.

Alcune possibili modifiche di sistema, a puro titolo esemplificativo e non limitativo ed in aggiunta agli esempi già forniti in precedenza, sono la sospensione della ricarica della batteria da parte del pannello fotovoltaico per destinare tutta la corrente generata alla resistenza del boiler, l'integrazione del riscaldamento del boiler anche da parte della batteria, la diminuzione della portata del liquido termovettore nel pannello solare per agevolarne lo scambio termico e/o la diminuzione della portata dell'acqua fredda in ingresso al boiler per riuscire a sostenere il riscaldamento.

La presente invenzione riguarda inoltre un metodo per la generazione di acqua calda tramite la conversione dell'energia solare.

La prima fase di questo metodo prevede l'esposizione almeno parziale di un pannello fotovoltaico 4 all'energia solare incidente in maniera tale da ottenere una prima quota di energia elettrica.

In una fase concomitante o successiva viene prevista una batteria 3 adatta a fornire una seconda quota di energia elettrica.

Infine le suddette prima e/o seconda quota di energia elettrica vengono alimentate alla resistenza elettrica del boiler 2 in maniera tale da incrementare la temperatura dell'acqua contenuta all'interno del boiler 2 fino ad un valore predefinito.

Anche per il metodo valgono le medesime puntualizzazioni riguardanti il raggiungimento del valore predefinito fatte in occasione del dispositivo corrispondente.

In una possibile forma di realizzazione, la prima energia elettrica ottenuta dal pannello fotovoltaico 4 viene alimentata alla batteria 3.

In alternativa la prima energia elettrica può ad esempio essere destinata ad alimentare, quando presenti, la pompa di circolazione del pannello solare e/o la centralina di controllo 6.

In un'ulteriore variante, il metodo comprende inoltre le fasi di esporre un pannello solare 5 almeno parzialmente all'energia solare incidente ottenendo acqua riscaldata, ed alimentare l'acqua riscaldata a mezzi scambiatori operativamente collegati al boiler 2 in maniera tale da incrementare la temperatura dell'acqua contenuta all'interno del boiler 2 fino ad un valore predefinito.

I mezzi scambiatori, che sono adatti a contenere un liquido termovettore, possono essere ad esempio un serpentino oppure un tubo alettato, preferibilmente immersi nel liquido da riscaldare all'interno del boiler.

Secondo un'ulteriore possibile forma di realizzazione, il metodo oggetto della presente invenzione comprende anche le fasi di rilevare la temperatura dell'acqua nel boiler 2 ed inviare un impulso termometrico alla centralina di controllo 6. Successivamente la centralina di controllo elabora l'impulso termometrico ricavando una modifica di sistema che viene infine attuata.

Per le possibili modifiche di sistema si faccia riferimento a quanto spiegato in precedenza.

Innovativamente, il dispositivo ed il metodo oggetto della presente invenzione consentono la generazione di acqua calda durante qualsiasi ora del giorno e della notte, a prescindere dalle condizioni meteorologiche.

Vantaggiosamente, inoltre, il dispositivo è elettricamente autonomo, caratteristica che lo rende adatto ad essere utilizzato in luoghi in cui non c'è disponibilità di un'alimentazione da rete elettrica.

Secondo un ulteriore aspetto vantaggioso, se dimensionato opportunamente, il dispositivo è adatto al trasporto, conferendogli ulteriore versatilità di impiego.

Secondo un aspetto vantaggioso ancora ulteriore, l'impiego combinato di tre fonti di riscaldamento indipendenti garantisce una capacità di produzione di acqua calda e una resa termica superiore a qualsiasi dispositivo della tecnica nota.

Infine, vantaggiosamente, dalla produzione di energia elettrica, di energia termica e di acqua calda da fonti rinnovabili ne deriva un vantaggio economico, ma soprattutto ecologico.

E' chiaro che anche tutte le suddette varianti sono da ritenersi incluse nell'ambito di tutela definito dalle rivendicazioni seguenti.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1) per la generazione di acqua calda tramite la conversione dell'energia solare comprendente: — almeno un boiler (2) a resistenza elettrica, adatto ad incrementare la temperatura dell'acqua contenuta al suo interno fino ad un valore predefinito; — almeno una batteria (3), elettricamente connessa al boiler (2), detta batteria (3) essendo un accumulatore di corrente elettrica; ed — almeno un pannello fotovoltaico (4), adatto a convertire la energia solare in energia elettrica ed elettricamente connesso al boiler (2).
2. 2. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1, in cui il pannello fotovoltaico (4) è elettricamente connesso alla batteria (3).
3. 3. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, comprendente inoltre almeno un pannello solare (5), adatto a generare acqua calda tramite la conversione dell'energia solare ed operativamente connesso al boiler (2).
4. 4. Dispositivo (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre mezzi di controllo (6, 7) operativamente connessi al boiler (2), alla batteria (3) ed al pannello fotovoltaico (4).
5. 5. Dispositivo (1) secondo le rivendicazioni 3 e 4, in CUI i mezzi di controllo (6 7) sono operativamente connessi anche al pannello solare (5).
6. 6. Dispositivo (1) secondo la rivendicazione 4, in cui i mezzi di controllo (6, 7) comprendono almeno una centralina di controllo (6) adatta ad avviare/arrestare la ricarica della batteria (3) e/o a comandare l'accensione e/o lo spegnimento della resistenza del boiler (2).
7. 7. Dispositivo (1) secondo una delle rivendicazioni da 4 a 6, in cui la centralina di controllo (6) è adatta a comandare anche l'accensione e/o lo spegnimento di una pompa di circolazione del pannello solare (5).
8. 8. Dispositivo (1) secondo una delle rivendicazioni da 4 a 7, in cui i mezzi di controllo (6, 7) comprendono mezzi termometrici (7) adatti a rilevare la temperatura dell'acqua nel boiler (2) e a trasmetterla alla centralina di controllo (6).
9. 9. Dispositivo (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la batteria (3) è adatta ad essere trasportata.
10. 10. Dispositivo (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui la batteria (3) è ricaricabile.
11. 11. Metodo per la generazione di acqua calda tramite la conversione dell'energia solare comprendente le fasi di: — esporre un pannello fotovoltaico (4) almeno parzialmente all'energia solare incidente in maniera tale da ottenere una prima quota di energia elettrica; — prevedere una batteria (3) adatta a fornire una seconda quota di energia elettrica; — alimentare dette prima e/o seconda quota di energia elettrica alla resistenza elettrica del boiler (2) in maniera tale da incrementare la temperatura dell'acqua contenuta all'interno del boiler (2) fino ad un valore predefinito.
12. 12. Metodo secondo la rivendicazione il, in cui detta prima energia elettrica ottenuta dal pannello fotovoltaico (4) viene alimentata alla batteria (3).
13. 13. Metodo secondo la rivendicazione il o 12, comprendente inoltre le fasi di: — esporre un pannello solare (5) almeno parzialmente all'energia solare incidente ottenendo acqua riscaldata; — alimentare l'acqua riscaldata a mezzi scambiatori operativamente collegati al boiler (2) in maniera tale da incrementare la temperatura dell'acqua contenuta all'interno del boiler (2) fino ad un valore predefinito.
14. 14. Metodo secondo una delle rivendicazioni da il a 13, comprendente inoltre le fasi di: — rilevare la temperatura dell'acqua nel boiler (2); — inviare un impulso termometrico alla centralina di controllo (6); — elaborare l'impulso termometrico ricavando una modifica di sistema; — attuare la modifica di sistema.