ITMI20002872A1 - Elemento di copertura per tetti di edifici avente funzionalita' migliorata - Google Patents

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Description

DESCRIZIONE
Il presente trovato riguarda un elemento di copertura per tetti di edifici, avente funzionalità migliorata. Più particolarmente, il trovato riguarda un elemento di copertura atto a realizzare una copertura per tetti di edifici, avente funzionalità migliorata.
Come è noto, le coperture per tetti attualmente impiegate sono generalmente costituite da tegole le quali hanno la sola funzione di proteggere il solaio dagli agenti atmosferici. Tali tegole, pur assolvendo al compito di protezione sopra citato, tuttavia non offrono la possibilità di produrre energia elettrica sfruttando l’energia solare, o di trasportare luce dall'esterno del tetto all’interno della casa.
Attualmente, quando si desidera ricavare energia elettrica dalla luce solare, si provvede ad installare pannelli solari, i quali vengono disposti sulla sommità delle tegole, in aggiunta quindi ad esse, aumentando di conseguenza il peso del tetto ed il costo complessivo.
Inoltre, per catturare l'energia del sole per illuminazione, riscaldamento e simile è necessario prevedere soluzioni alternative da abbinare alle tegole esistenti del tetto, quali ad esempio lucernari ricavati sul tetto stesso.
Anche in questo caso, tuttavia, appare evidente come la realizzazione di una apertura nel tetto per convogliare entro l'edificio la luce solare proveniente dall'esterno, sia un’operazione costosa e non semplice da realizzare
In particolare, l’impiego di energia solare incidente sul suolo è già stato oggetto di studi che hanno condotto alla realizzazione di dispositivi in grado di catturare tale energia. Nella fattispecie, tali dispositivi sono:
- celle fotovoltaiche, che trasformano direttamente l'energia solare in energia elettrica;
pannelli solari, che utilizzano l'energia solare per riscaldare un fluido termovettore a sua volta utilizzato per la produzione di acqua calda sanitaria e/o riscaldamento degli edifici.
Per le celle fotovoltaiche, l'efficienza di conversione è modesta, per cui occorrono elevate superfici per soddisfare l'utilizzo medio di un appartamento (ad esempio 3 kW). Ad oggi, le dimensioni medie di un pannello che genera 50 W sono approssimativamente di circa 1 m<2>, per cui 3 kW devono essere prodotti con circa 60 m<2 >.
Inoltre, spesso tali dispositivi devono essere alloggiati sopra la copertura esistente del tetto, come precedentemente spiegato, rappresentando quindi un costo aggiuntivo per nuove costruzioni.
Infine, l'efficienza del pannello dipende dalla sua esposizione (inclinazione rispetto al suolo ed all'azimut per le differenti latitudini). Normalmente, i pannelli vengono installati secondo un’esposizione "media", il che vuol dire che durante il giorno essi cambiano la propria efficienza.
Compito precipuo del presente trovato è quello di realizzare un elemento di copertura per tetti e pareti di edifici, che consenta di realizzare una copertura modulare con una pluralità di caratteristiche integrate.
Nell’ambito di questo compito, uno scopo del presente trovato è quello di realizzare un elemento di copertura per tetti e pareti di edifici, che sia sostituibile alle tegole attualmente esistenti ed integra in sé le funzioni di riscaldamento, produzione di energia elettrica e guida ottica.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un elemento di copertura per tetti e pareti di edifici, che sia di montaggio estremamente rapido.
Un altro scopo del presente trovato è quello di realizzare un elemento di copertura per tetti e pareti di edifici che permetta di ridurre il costo complessivo del tetto realizzato utilizzando tali tegole.
Non ultimo scopo del presente trovato è quello di realizzare un elemento di copertura per tetti e pareti di edifici, che sia di elevata affidabilità, di relativamente semplice realizzazione ed a costi competitivi.
Questo compito, nonché questi ed altri scopi che meglio appariranno in seguito, sono raggiunti da un elemento di copertura per tetti e pareti di edifici e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere un pannello al cui interno è alloggiata una serpentina per il passaggio di un fluido termovettore, la superficie superiore di detto pannello, destinata ad essere esposta alla radiazione solare, essendo trasparente, almeno una cella fotovoltaica essendo disposta in posizione sottostante detta serpentina, per ricevere detta radiazione solare e convertirla in energia elettrica.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi del trovato risulteranno maggiormente dalla descrizione di forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, dell’elemento di copertura secondo il presente trovato, illustrate a titolo indicativo e non limitativo negli uniti disegni, in cui:
la figura 1 è una vista prospettica, schematica, illustrante l'impiego degli elementi di copertura secondo il presente trovato;
la figura 2 è una vista schematica illustrante la struttura dell'elemento di copertura secondo il presente trovato, in vista in pianta;
la figura 3 è una vista illustrante schematicamente, in pianta, l'elemento di copertura secondo il presente trovato;
la figura 4 è una vista in sezione trasversale illustrante l'elemento di copertura, secondo il presente trovato.
Con riferimento alle sopra citate figure, l’elemento di copertura secondo il presente trovato, globalmente indicato dal numero di riferimento 1, comprende un pannello in materia plastica che contiene al proprio interno preferibilmente almeno uno dei seguenti dispositivi: minipannello solare, celle fotovoltaiche, guide ottiche.
In sostanza, la particolarità dell'elemento 1 risiede nel fatto che esso è in grado di integrare in un unico componente sistemi in grado di generare energia elettrica, acqua calda e luce, il tutto con dimensioni ridotte .
L'elemento 1 comprende quindi, come illustrato nella figura 2, una serpentina 2, la quale è dotata di un ingresso 3 per l'immissione di acqua fredda ed un'uscita 4 per l'emissione di acqua calda. Tale serpentina espleta la funzione di pannello solare, in quanto la superficie superiore 5 è trasparente alla radiazione solare incidente, e pertanto è in grado di riscaldare un fluido termovettore che passa nella serpentina 2.
Opportunamente, l'elemento 1 è dotato di celle fotovoltaiche 6, opportunamente disposte sotto la serpentina 2, ossia in corrispondenza della parte di tegola destinata ad essere rivolta verso l'interno dell'edificio.
In sostanza, la radiazione solare 7, incidente sull'elemento 1 segue i percorsi che saranno qui descritti:
in parte viene catturata da una guida d'onda ottica 10 e viene trasferita come luce all'interno dell'edificio mediante un apposito circuito;
in parte attraversa il materiale trasparente 5 della superficie dell'elemento 1 e di questa parte una percentuale, indicata dal numero di riferimento 11, non interessa il circuito di produzione di acqua calda, ossia la serpentina 2, mentre la rimanente, 12, attraversa detto circuito.
La parte 11 incidente il materiale trasparente in parte lo riscalda e in parte lo attraversa. L'energia per il riscaldamento del materiale viene in seguito assorbito dal fluido termovettore contenuto entro la serpentina 2. La quota che attraversa lo spessore dell’elemento 1 viene riflessa dalla superficie inferiore della tegola, la quale è opportunamente di forma parabolica, e viene concentrata quindi sulle celle fotovoltaiche 6. Infatti, tutti i raggi incidenti su una superficie parabolica vengono riflessi in un punto fisso (fuoco). Detta superficie inferiore è vantaggiosamente ricoperta con uno strato di materiale riflettente la luce solare.
La parte 12 incidente sul circuito di produzione di acqua calda (serpentina 2) in parte viene assorbita dallo stesso (per produrre appunto acqua calda) ed in parte lo attraversa. Quest'ultima porzione subisce la medesima sorte della porzione 11, in quanto viene riflessa dalla superficie parabolica inferiore dell'elemento 1 e viene inviata sulle celle fotovoltaìche.
I tubi costituenti la serpentina 2 sono opportunamente sagomati e di forma ellittica, in modo da rappresentare già di per sé una lente di ingrandimento, per cui la radiazione 7 risulta essere concentrata.
In sostanza, l'elemento 1 riduce le dimensioni delle presenti installazioni per i seguenti motivi:
non richiede due diversi tipi di pannelli solari (elettrici e termici) in quanto le funzioni sono incluse nell'unico pannello presente;
la radiazione solare viene concentrata e quindi servono meno celle fotovoltaiche 6 per realizzare la medesima generazione elettrica;
l'efficienza media aumenta in quanto il sistema è meno sensibile all'esposizione solare, ossia all'inclinazione rispetto al suolo ed all'azimut per le differenti latitudini.
L'efficienza aumenta in quanto la superficie inferiore concentra nel fuoco, ossia in corrispondenza della posizione delle celle 6, la radiazione proveniente da qualsiasi direzione. Pertanto, si realizza un incremento dell'esposizione durante l'ora del giorno e le diverse stagioni. Differentemente, i pannelli solari fissi non possono avere la medesima efficienza in quanto l'angolo di incidenza della radiazione solare varia con l’ora del giorno e con la stagione.
L’elemento di copertura così concepito può essere ovviamente utilizzato per nuove costruzioni come copertura, oppure può essere installato al posto di tegole tradizionali, consentendo un restauro di peso e materiale, sul tetto di un edificio oppure anche su una parete verticale esposta alla radiazione solare.
Infatti, la costruzione in materia plastica consente di ottenere leggerezza ed al contempo una resistenza all'invecchiamento elevatissima.
L'elemento 1 è dotato inoltre di un connettore ottico di uscita 20 e di un connettore di prelievo di corrente continua 21.
L'elemento 1 è inoltre di tipo modulare e consente di essere installato su un tetto, il quale deve essere dotato di collettori 25 disposti fra loro sostanzialmente paralleli a creare una struttura di supporto per le singole tegole 1.
I collettori 25 costituiscono punti di attacco per le singole tegole 1 le quali sono dotate di attacchi rapidi.
II materiale con cui è realizzata ciascuna tegola deve avere le seguenti caratteristiche: resistenza all'invecchiamento elevatissima, trasparenza alla radiazione solare, capacità di assorbire urti (ad esempio dovuti a grandine) e capacità di sopportare forti escursioni termiche.
Si è in pratica constatato come l'elemento di copertura secondo il trovato assolva pienamente il compito nonché gli scopi prefissati, in quanto permette di integrare in un'unica struttura generazione contemporanea di energia elettrica, acqua calda e luce.
L'elemento di copertura secondo il trovato risulta essere estremamente leggero, di elevata affidabilità e facilmente sostituibile a tegole già esistenti per realizzare coperture con integrazione elevata di sistemi di produzione di energia oppure su pareti esposte alla radiazione solare.
L'elemento di copertura cosi concepito è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell'ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli potranno essere sostituiti da altri elementi teenicamente equivalenti.
In pratica, i materiali impiegati, nonché le dimensioni e le forme contingenti, potranno essere qualsiasi secondo le esigenze e lo stato della tecnica.

Claims (10)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Elemento di copertura per tetti, o pareti di edifici e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere un pannello al cui interno è alloggiata una serpentina per il passaggio di un fluido termovettore, la superficie superiore di detto pannello, destinata ad essere esposta alla radiazione solare, essendo trasparente, almeno una cella fotovoltaica essendo disposta in posizione sottostante detta serpentina, per ricevere detta radiazione solare e convertirla in energia elettrica.
  2. 2. Elemento di copertura secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta serpentina è costituita da almeno una coppia di tubi disposti affiancati, di sezione ellittica, almeno una cella fotovoltaica essendo disposta in posizione sottostante detti tubi.
  3. 3 . Elemento di copertura secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la superficie inferiore di detto pannello, opposta a detta superficie superiore atta a ricevere la radiazione solare incidente, è sagomata, in corrispondenza di ciascuno di detti tubi, di forma parabolica ed è ricoperta con almeno uno strato di materiale atto a riflettere la radiazione solare.
  4. 4. Elemento di copertura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta cella fotovoltaica è disposta in corrispondenza del fuoco di detta superficie parabolica, opposta a detta superficie superiore trasparente di detto pannello.
  5. 5. Elemento di copertura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una guida d'onda atta a ricevere detta radiazione incidente e a trasmettere luce dalla superficie di detto pannello opposta a detta superficie superiore trasparente.
  6. 6 . Elemento di copertura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere un ingresso per detto fluido termovettore freddo e un’uscita per detto fluido termovettore riscaldato dalla radiazione incidente.
  7. 7 . Elemento di copertura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un connettore ottico e una presa di corrente elettrica per il prelievo di corrente elettrica generata da dette una o più celle fotovoltaiche.
  8. 8. Elemento di copertura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto di comprendere attacchi rapidi per l'innesto in un collettore a cui detto elemento di copertura deve collegarsi.
  9. 9. Tetto o parete di edificio e simili, caratterizzato dal fatto di comprendere una pluralità di collettori atti a definire una struttura di supporto per una pluralità di elementi di copertura secondo una o più delle rivendicazioni precedenti.
  10. 10. Tetto o parete di edificio secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto che ciascuno di detti collettori comprende tubi di andata e ritorno per detto fluido termovettore, cavi elettrici e fibre ottiche.
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