ITFO20070006U1 - Meccanismo per riscaldare un fluido a mezzo di energia solare, con inseguimento - Google Patents

Description

DESCRZIONE dì modello di utilità avente per titolo "MECCANISMO PER RISCALDARE UN FLUIDO A MEZZO DÌ ENERGIA SOLARE . CON INSEGUIMENTO "

RIASSUNTO

il presente trovato concerne un particolare meccanismo composto da un cildro che contiene ìl fluido da riscaldare , il cui asse coincide col fuoco di uno specchio parabolico ;quest'ulimo concentra sul cilindro , nellcareo del giorno , tutta l'energia solare che lo irradia . Lo specchio , montato su un piano circolare mobile mosso da un motore , ruota e si orienta verso la direzione migliore ; in più questo insieme di cilindrospecchio- piano mobile è montato sopra un piano inclinabile , anch’esso „ che ottimizza langolo di elevaone DESCRIZIONE

L’essenza del trovato è quella di riuscite a raccogliere lenergia solare che lo colpisce ed a convogliarla su un opportuno elemento captante ; tutto questo in completa autonomia e con alto rendimento . Attualmente . sia per spirito volto alla tutela ambientale , sia per motivi di rìsparmio sulla bolletta o altro ancora , interesse generale rivolto verso le energie alternative è notoriamene in continua espansione L'industria , già da anni . ha immesso sul mercato diversi prodotti che sfrttano per vari scopi l’energia più diffusa e a buon mercato del pianeta : quella solare . Tralasciamo usi particolari riservati generalmente ad industrie o centrali e concentriamoci sulla applicazione più tipica che , nonostante il fotovoltaico stia prendendo sempre più piede , resta comunque quella del riscaldamento . In questo settore il mercato propone svariali tipi di pannelli solari che presentano però una caratteristica comune sono fissi E' Ovvio che il loro rendimento raggiuge un picco massimo quando il sole li colpisce perpendicolarmente ma cala poi più o meno drasticamente man mano che ci si allontana da questa condizione ; anche orientandoli perfettamente sul sole di mezzogiorno d'estate risulterebbero troppo inclinati per quello invernale . Si intuisce fàcilmente che per poterli sfruttare in maniera più omogenea durante l’arco dell'ann occorre quindi installarli con una inclinazione di compromesso ; se poi consideriamo che più ci si allontana dalle ore centrali della giornata . piu l'énergia viene riflessa dal vetro che protegge gli elementi captanti . risulta facile capire quanto sia ridotta la percenluale effettiva di energia utilizzabile , E va ancora considerato che se quelle poche ore in cui il rendimento raggiunge l'apice coincidono con una momentanea copertura del cielo , il risultato finale che otteniamo e' realmente deludente . Fino ad ora lunica soluzione a queste problematiche e’ stata quella di sovradimensionare larca dei pannelli , ma non sempre si ha a disposizione tutto lo spazio necessario per cui sovente si e' dovuto rinunciare alla installazione , L 'oggetto in esame si prefigge dì risolve brillantemente queste problematiche poiché a fronte di un ingombro ridotto , tende a catturare , nel tempo e nello spazio „ in perfetta autonomia tutta l energia che lo colpisce ,

Le tavole I e 2 allegate illustrano nel suo insieme il trovato a titolo indicativo e non limitativa in una delle tante possibili realizzazioni e configurazioni viste da due diverse prospettive La tavola ì mostra in esploso alcuni eementi importatiti non visibili nelle prime due tavole Cominciamo dalla base costituita da un telaio ( 1 ) corredato di piedi (2) necessari per Γ installatone su un piano orizzontale e per l'ancoraggio H staffe predisposte nel caso di piani inclinati

Sulla base troviamo anche i golfari {.1} , utili per fissare eventuali tianti , i respingenti (4) , la centralina (5) alloggiata dentro una scatola stagna e sotto di essa La parte fìssa dell’ attuatore (6) Per un buon funzionamento la base va montata orizzontale e con l'asse maggiore , con buona approssimazione , in direzione nord - sud Sul traverso interno sono montate delle cerniere (7) a cui e' fissato un lato del piano inclinabile (8| che può variare la sua inclinazione a mezzo dell'attuatore I limiti dell'escursione vengono imposti da fine-corsa elettrici (inteni all "attuatore ) e meccanici i respingenti (41 e i peri (9) ( uno solo raffiguato ) Nel movimentò ascendente ( dove lo sforzo è maggiore } lattuatore viene aiutato dal peso dello scambiatore (IO) ( se non installato si può usare una qualsiasi massa inerte ) . posto a bilanciere sul lato opposto a quello del piano mobile e , per i primi gradi , anche dalla spinta dei respingenti Al centro del piano e perpendicolare ad esso è fissato . grazie ad un robusto bicchiere ( 11 ) , il cilindro (.12) dalla cui estremità inferiore econo ί tubi di alimentazione e di uscita (13) mentre in quella superiore è montata ( ben serrata } coassialmente una valvola di sfiato (14) Molto utile risulta un sensore di temperatura (13) posto o sulla parte esterna del cilindro, come in queso caso, oppure

ad esso A seconda dei materiali usati e de tipo di uilizzo . può anche rendersi necessaro , all' interno del cilindro , linstallazione di un anticorrosione (non raffigurto) . I tubi di alimentazne e di uscite del cilindro sono collegati con due tubi flessibili (16) direttamente ai bocchettoni (17) caldo - freddo fssati al traverso ( questa è la configurazione relat al diretto ad fludo o dove m utiliza per l accumulo dl calore uno scambiatore diverso da quelo ) Se invece s vuole utilizzre lo scambiatore equipaggiato con interposta pompa ed eventuale vaso di espansione , i tubi flessibil andranno allacciali a questo elemento Sopra al piano Inclinabile esternamente al bicchiere e' montato il piano circolare ( IR) che , grazie ad una serie di cuscnetti (o altri organi volveni) alcuni dei quali montani m un specifico (19) , viene mantenuto appoggiato al piano centrto rispetto all'asse del cilindro ma lìbero di ruoare per mezzo di un motore , Lo spazio tra i piano crcolare ed i piano sottostane ospita e protege gli organi di trasmissine meccanica ispezionali solo tramite la botola (21) . il piano ruota per seguire il moto apparente del sole da mattina a sera „ limitato nelle posizioni estreme da fine-corsa elettrci e meccanici Sulla corona e perpendicolae ad esa , sono montati una latra trasparente (22) , due sponde rigide & materiale termicamee (23) una lastra rifettete (24) (ad esempio inox specchiat ) calandrata con curvatura parabolca il cui fuoco con lasse dd cilindro . sopra al cilindro si trova 3 coperchio (25) . anch'esso di materiale rigido e termicamente isolante, che al centro ospita , in una sede opportuna (2fe) , un cuscinetto a rulli (27) l cui parte interna si inserisce nel corpo della valola di sfiato (|4> ( attenzione: il cuscinetto e’ colegato meccanicamente ma isolato elettricamente con opportuno isolante sa verso la valvola che verso il coperchio ) Questo cu sinetto assolve a molteplici funzioni a) Sostenere una pare del peso del cilindro e del suo contenuto- ) , specialmente quando, nelle ore centrali del giorno esso si trova in una posizione quasi . consentendo la rotazione tra valvola e coperchio b) Grazie al fatto che può scorrere assialmente , permette al di allungarsi per effetto dele dilatazioni termiche ed in più permette un agevole smontaggio del coperchio ai occorrnza , c) Assicura la continuità elettrica fra la parte fisa ( i cilindro) e quela mobile (la girante ) , collegamento della cui utilità s dirà piu avanti , Si intuisce come il cilindo . e con esso il fluido in esso contenuto , si riscaldi , sìa per l‘energia solare diretta che lo colpisce anteriormente , sia, per quella riflessa dallo specchio che la concentra posteriormente . la camera coopusta da una porzione del piano circolare, lo specchio, la lastra trasparente , le sponde ed il coperchio , a mantenere le part racchiuse al suo intano pulite e protette da esterni , evitano che 3 subisca sottrazioni di calore ,_ altrimenti inevitabili, anche la faccia convessa delo specchio ( quell rivolta verso lestero ) va opportunamente rivestita par le dispersioni di calore Una serie di staffe (23⁄4 ) ancorata alla corona cìrcolare serve per sorreggere lo speco e la parte posteriore dd coperchio , Sopr a al coperchio troviamo , montato con due staffe , un piccolo pannello fotovoltaico (29 ) : esso è deputato a fornire tutta l'energia elettrica necessaria agli organi di controllo e di movimento,

sopra al coperchio è montato il sensore di posizione [30 ) che genera linformazione necessaria per l' inseguìmento solare. Nella parte interna superiore del coperchio (31) che protegge la valvola di sfiato ed il cuscinetto a rulli , si trova un piccolo circuito {32} che elabora l'informazione e la mescola alla corente continua prodotta dal pannello Il cuscinetto a rulli trasferisce tutto questo ad un filo (33 > che corre parallelo al cilindro „ esce da un foro posto sotto al bicchiere , e con altri giunge finalménte alla centralina elettronica . Questa , dotata di batteria , assolve principalmente alle seguenti funzioni : 1 °) far si che il cilindro e con luì il pannello fotovoltaico s mantengano perpendicolari ai raggi solari o comunque alla zona più luminosa del ciclo 2*) riposizionare la girante a riposo verso est dopo il crepuscolo * 3°) inter venite in caso di temperature troppo alte o troppo basse (se richiesto

4°} comandare eventuali periferiche .

Variando il rapporto tra diametro del cilindro (che può essere un serbatoio una serpentina od un altro elemento captante ) e larea complessiva di captazione , si può passare dal campo delle basse temperature { sotto ai 100 °c ) a quello delle medie ( da 100 a 250 ° )

Nel campo delle basse temperature le applicazioni dell 'oggetto possono essere molteplici come ad esempio

a) riscaldamento diretto di acqua per piscine , sanitari e docce in bagni al mare , campeggi case in luoghi non serviti dà energia elettrica ecc. , b) con scambiatore ( in dotazione o alro ) ( con liquido intermedio ) riscaldamento per acqua calda snitaria (uso domestico ecc. )

c) con bollitore (con liquido intermedio ) riscalamento di acqua calda sanitaria ed integrazione al riscaldamento tradizionale di ambienti .

Passando alle medie temperature:

a) riscaldamento di ambienti a circolazione d’aria forzata

b) raffrescamento di ambienti

Qualora motivi di spazio o di estetica lo richiedano , nulla preclude la possibilità di variare con ampio margine , il rapporto larghezza-altezza dell’oggetto In esame Nulla poi vieta di trasformare l'oggetto in una piccola centrale energetica , ad esempio aumentando Γ arca dei pannelli fotovoltaici e/o integrandoli con un piccolo generatore eolico , potendo cosi fornire all'utilizzatore anche preziosa energi elettrica .

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1 } “MECCANISMO PER RISCALDARE UN FLUIDO A MEZZO DI ENERGIA SOLARE , CON INSEGUIMENTO” caratterizzato dall' avere organi eettromeccanici che lo mantengono costantemente orientato verso la direzione più favorevole ; ciò gli conferisce un rendimento netamente superiore rispeto ai colletori tradizionali fissi , a parità di superficie impegnata. 2 )"MECCANISMO .. , " come alla precedente rivendicazione caratterizzato dal fatto che il piano che si inclina sorregge che ruota e non viceversa come accade , ad esempio, nei pannelli fotovoltaici ad inseguimento ; cò permette una notevole semplificazione costruttiva a spese di una poco riduzione della copertura della traiettoria apparente dd sole (limitatamente ad alcuni mesi invernali e solo nelle ore non centrali ) . I ) “MECCANISMO ... , ’' come alle precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fato che , se si esclude una leggera variazione del raggio di curvatura dei due tubi flessibili , quando il piano si inclina , tra le parti mobìli e quelle fisse sono ci sοnο ne tubi ne cavi eletrici che si attorcigliano , ció rende il meccanismo molto affidabile . 4 ) ^MECCANISMO.....^ come alle procedentì rivendicazioni , caratterìzzato, dal fatto che è solo lo specchio parabolico che ruota per mantenere il suo asse in direzione del sole , mentre il cilindro resta fermo {si inclina assieme allo specchio ma non ruota ) 5 ) ‘MECCANISMO --.-” come alle precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fatto che anche il pannello fotovoltaico , essendo montato sulla girante , rimane sempre orientato nella dì massima resa 6 )\ “MECCANISMO:., " come alle precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fatto che lo scambiatore è posto a bilanciere rispetto al cilindro captante ,Ciò riduce lo sforzo dell" attuatore nella prima parte ascendente , quella più gravosa ,e quindi anche il suo dimensionamento in fase di progetto - 7 ) MECCANISMO .... come alle precedenti rivendicanzioni caratterizzato dal fatto che il cuscinetto a rulli .(27)..,oltre ad interfacciare la parte fìssa (la valvola 14) con quella mobile ( il coperchio 25 ) parzialmente il peso del cilindro . $ ] ^MECCANISMO^ come alle, precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fatto che il cuscinetto a rulli (27) , oltre alle frazioni appena rivendicate permette agevolmente lo smontaggio del coperchio 9 ) MECCANISMO. .... . come alle precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fatto che il cuscinetto a rulli (27) , oltre alle funzioni appena citate , consente al cilindro di allungarsi per effetto delle dilatazioni termiche H) ) “MECCANISMO.,-, come alle precedenti, rivendicazioni , caratterizzato dal fatto che il cuscinetto a rulli (27) , oltre alle funzioni fin qui citate e mediante opportuni accorgimenti , assicura la continuità elettrica fra la parte fissa e quella mobile Questa funzione può essere svolta anche a mezzo di cavi , che pero inevitabilmente torcono e quindi usurano rapidamente , o a mezzo di contatti striscianti che col tempo se consumano e che comunque aumentano inutilmente la complessità del meccanismo 11 ) “MECCANISMO .. come alle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto che il corpo dell valvola di sfiato (14 )„ oltre a svolgere la sua funzione canonica , costituisce il perno meccanico superiore del cilindro , essendo montato sul suo asse 12 ) .“MECCANISMO .. come alle precedenti rivendicazioni caratterizzato da fatto che sul corpo delta valvola di sfiato (14) e’ alloggiata la parte interna del cuscineto a rulli (27) 13 I “MECCANISMO come alle precedenti rivendicazioni , caratterizzato dal fatto che il cilindro si trova racchiuso dentro una camera per limitare le perdite è per mantenere le parti racchiuse pulite e protette . 14 ) "MECCANISMO come alle precedenti rivendicazioni caratterizzato dal fatto di montare una serie di cuscinetti ,o altri mezzi i volventì , visibili in parte nei particolare (19 ) , che vincolano piano circolare ( 18) al piano inclinabile (8) permettendogli solo un movimento circolare . 15 ) “MECCANISMO PER SCALDARE UN FLUIDO A MEZZO DI ENERGIA SOLARE , CON INSEGUIMENTO" come a tutte le procedenti rivendicazioni sostanzialmente come descritto ed illustrato per gli scopi specificati ed indipendentemente da quelle modifiche o varianti che potranno essere atuate nell 'ambito del conceto inventivo esposto