ITMI20071124A1

ITMI20071124A1 - SOLAR COLLECTOR FOR INSTALLATION ON INSULATING PANEL COVERING SYSTEMS.

Info

Publication number: ITMI20071124A1
Authority: IT
Inventors: Giuliano Mattavelli
Original assignee: Infor System S R L
Priority date: 2007-06-01
Filing date: 2007-06-01
Publication date: 2008-12-02

Description

Descrizione dell’ invenzione industriale dal titolo: Description of the industrial invention entitled:

COLLETTORE SOLARE PER INSTALLAZIONE SU SISTEMI DI COPERTURA A PANNELLI ISOLANTI. SOLAR COLLECTOR FOR INSTALLATION ON INSULATING PANEL ROOFING SYSTEMS.

La presente invenzione riguarda un collettore solare pei installazione su sistemi di copertura a pannelli isolanti e un impianto autonomo di accumulo di calore che impiega un tale collettore The present invention relates to a solar collector for installation on roofing systems with insulating panels and an autonomous heat storage system which uses such a collector.

E’ noto che per ragioni ecologiche e per la limitata disponibilità di risorse energetiche convenzionali (carbone, idrocarburi) le piu recenti tecnologie si sono orientate verso lo sfruttamento di fonti energetiche alternative e rinnovabili, come pei esempio Tener già fornita dalla radiazione solare che, a livello del suolo, nelle migliori condizioni di trasparenza dell’aria, può arrivare anche a 1 Kwatt per metro quadrato di superficie irradiata. It is known that for ecological reasons and the limited availability of conventional energy resources (coal, hydrocarbons) the most recent technologies have been oriented towards the exploitation of alternative and renewable energy sources, such as Tener already supplied by solar radiation which, ground level, in the best conditions of air transparency, can even reach 1 Kwatt per square meter of irradiated surface.

Per lo sfruttamento dell’ energia solare sono prevalentemente impiegati, pei il loro rendimento elevato e il costo relativamente basso, collettori solari, ossia pannelli che sfruttano la radiazione solare per riscaldare un fluido che serve come veicolo di trasporto pei convogliare il calore in un serbatoio di accumulo, dal quale il prelievo avviene su richiesta For the exploitation of solar energy are mainly used, due to their high efficiency and relatively low cost, solar collectors, i.e. panels that exploit solar radiation to heat a fluid that serves as a transport vehicle for conveying the heat to a storage tank. accumulation, from which the withdrawal takes place on request

Un collettore solare è essenzialmente costituito da un assorbitore, ossia una piastra in materiale con elevata conducibilità termica, come per esempio il rame o T alluminio, alla quale è saldata una pluralità di tubazioni nelle quali scorre un fluido scambiatore di calore, generalmente ma non necessariamente acqua. A solar collector essentially consists of an absorber, i.e. a plate made of a material with high thermal conductivity, such as copper or aluminum, to which a plurality of pipes is welded in which a heat exchanger fluid flows, generally but not necessarily water.

Superiormente il collettore solare è protetto da una lastra di vetro temperato (o materiale plastico trasparente) disposta a conveniente distanza dall· assorbitore, pei formale una intei capedine teimicamente isolante di alia (in assenza di moti convettivi l’aria è un eccellente isolante teimico. Above the solar collector is protected by a sheet of tempered glass (or transparent plastic material) placed at a convenient distance from the absorber, for example an internal theimically insulating cap of alia (in the absence of convective motions, the air is an excellent theimic insulator.

L’ assorbitore è racchiuso in una struttura meccanica di supporto o scocca, generalmente in metallo, ma anche in vetroresina, con una cornice e un pannello di fondo, convenientemente distanziato dall’ assorbitore, e l’intercapedine così formata, con spessore dell’ordine di 60-80 mm, è riempita di materiale termicamente isolante, come per esempio polistirolo espanso o schiuma poliuretanica, indispensabile per assicurare l’efficienza dell’ assorbitore in qualunque condizione di impiego. The absorber is enclosed in a mechanical support structure or body, generally in metal, but also in fiberglass, with a frame and a bottom panel, conveniently spaced from the absorber, and the cavity thus formed, with thickness of the order of 60-80 mm, it is filled with thermally insulating material, such as expanded polystyrene or polyurethane foam, essential to ensure the efficiency of the absorber in any condition of use.

Collettori solari di questo tipo sono previsti pei Γ installazione, mediante staffe di supporto, su qualunque superficie esposta alla radiazione solare e convenientemente orientata, in particolare su coperture di tetti a falde inclinate, protette da tegole o altri materiali. Solar collectors of this type are foreseen for installation, by means of support brackets, on any surface exposed to solar radiation and conveniently oriented, in particular on pitched roofs, protected by tiles or other materials.

Tuttavia la loro installazione risulta laboriosa e complessa, particolarmente nel caso di “retiofit” ossia di installazione su pie esistenti edifici, in ragione del peso non indifferente di questi pannelli solari che può richiedere l’allestimento di ponteggi e/o l’impiego di adeguati mezzi di sollevamento However, their installation is laborious and complex, particularly in the case of "reteofit" or installation on existing buildings, due to the considerable weight of these solar panels which may require the construction of scaffolding and / or the use of adequate Lifting means

Tipicamente il peso di questi collettori è compreso tra 20 e 25 kg pei metro quadrato di estensione e raramente la loro superficie supera, proprio pei limitarne il peso e l’ingombro, i 2 metri quadrati Typically the weight of these collectors is between 20 and 25 kg per square meter of extension and their surface rarely exceeds, precisely to limit their weight and size, 2 square meters

In generale è quindi necessaria l’installazione di più pannelli modulari connessi tra loro per ottenere la potenza termica necessaria nei vari casi, in particolare per il riscaldamento domestico In general, it is therefore necessary to install multiple modular panels connected to each other to obtain the necessary thermal power in various cases, in particular for domestic heating

Anche così l’installazione risulta laboriosa e relativamente costosa Indicativamente i diversi componenti di un collettore solare incidono sul suo peso nella seguente misura: Even so, the installation is laborious and relatively expensive. Indicatively, the different components of a solar collector affect its weight to the following extent:

schermo in vetro: 25-30% glass screen: 25-30%

coibentazione : 10-12% insulation: 10-12%

assorbitore: 30-35% absorber: 30-35%

telaio della struttura: 10-15% frame frame: 10-15%

pannello inferiore: 10-20%. bottom panel: 10-20%.

Un altro aspetto da considerare è costituito dal costo di questi collettori solari che, per quanto inferiore a quello dei pannelli fotovoltaici, è pur sempre elevato e comporta, in rapporto alla resa termica, un investimento con tempi di ammortamento molto lunghi, dell’ordine di diversi anni. Another aspect to consider is the cost of these solar collectors which, although lower than that of photovoltaic panels, is still high and involves, in relation to the thermal yield, an investment with very long amortization times, of the order of several years.

Analogamente all’aspetto “peso” nel costo di tali pannelli, per materiali impiegati e produzione, una incidenza non trascurabile (25%-30%) è dovuta alla coibentazione e alla relativa struttura di contenimento (in particolare al pannello inferiore di chiusura) Similarly to the "weight" aspect in the cost of these panels, for materials used and production, a non-negligible incidence (25% -30%) is due to the insulation and the relative containment structure (in particular to the lower closing panel)

Vi è quindi l’esigenza di ridurre il peso e il costo di questi collettori solari, senza ridurne l’ efficienza, per consentirne Γ installazione in modo più semplice ed agevole da un lato e un più diffuso impiego dall’altro, giustificato da un ritorno economico dell’investimento molto più rapido, There is therefore a need to reduce the weight and cost of these solar collectors, without reducing their efficiency, to allow for a simpler and easier installation on the one hand and a more widespread use on the other, justified by a return economic than investment much faster,

La presente invenzione soddisfa queste esigenze e risolve il problema di garantire l’efficienza termica del collettore solare oggetto della presente invenzione partendo dalla seguente considerazione The present invention satisfies these needs and solves the problem of ensuring the thermal efficiency of the solar collector object of the present invention starting from the following consideration

Nei moderni edifici, proprio per ridurre i consumi energetici connessi con il condizionamento (riscaldamento invernale e raffreddamento estivo) degli ambienti, particolare attenzione è dedicata allo sviluppo di sistemi di copertura che, oltre ad assicurare la necessaria protezione e impermeabilità contro le intemperie, riducano al minimo lo scambio termico tra gli ambienti interni, coperti, e l’esterno In modern buildings, in order to reduce the energy consumption associated with the air conditioning (winter heating and summer cooling) of the rooms, particular attention is paid to the development of roofing systems which, in addition to ensuring the necessary protection and impermeability against bad weather, reduce minimum heat exchange between indoor, covered, and outdoor environments

Pertanto sono stati sviluppati sistemi di copertura in cui le convenzionali tegole sono sostituite da pannelli, essenzialmente costituiti da due lastre metalliche costolate tra le quali è interposto un materiale termicamente isolante Therefore, roofing systems have been developed in which the conventional tiles are replaced by panels, essentially consisting of two ribbed metal sheets between which a thermally insulating material is interposed.

Pannelli di copertura di questo tipo sono per esempio prodotti da note società, come Metecno, Isopan, Elcom System. Cover panels of this type are for example produced by well-known companies, such as Metecno, Isopan, Elcom System.

E’ quindi possibile realizzare collettori solari che, giustapposti a tali pannelli isolanti, sfruttano l’isolamento termico e il supporto meccanico offerto dagli stessi e quindi non richiedono un proprio sistema di coibentazione e la relativa struttura di contenimento It is therefore possible to create solar collectors which, juxtaposed with these insulating panels, exploit the thermal insulation and mechanical support offered by them and therefore do not require their own insulation system and the relative containment structure

In questo modo il peso di questi collettori, oltre che il costo, viene significativamente ridotto, a tutto vantaggio della loro maneggiabilità e facilità di installazione, In this way the weight of these collectors, as well as the cost, is significantly reduced, to the advantage of their handling and ease of installation.

A questo proposito si deve osservare che il profilo dei pannelli isolanti a cui i collettori sono giustapposti, viene a costituire una sorta di dima di posizionamento per cui diventa estremamente agevole interconnettere tra loro in cascata, con attacchi rapidi a innesto o equivalenti sistemi di connessione idraulica e senza necessità di attrezzature particolari di messa a registro, più collettori solari, realizzando strutture modulari di qualsiasi potenza richiesta, con un coefficiente di copertura della superficie disponibile che può arrivare a 2/3, pur assicurando la pedonabilità tra i moduli, pei la loro installazione, ispezione, manutenzione ed eventuale sostituzione individuale In this regard, it should be noted that the profile of the insulating panels to which the collectors are juxtaposed constitutes a sort of positioning template so that interconnecting each other in cascade becomes extremely easy, with quick-fit couplings or equivalent hydraulic connection systems. and without the need for special registration equipment, more solar collectors, creating modular structures of any required power, with a coverage coefficient of the available surface that can reach 2/3, while ensuring walkability between the modules, for their installation, inspection, maintenance and possible individual replacement

Inoltre ai collettori solari possono essere associati pannelli fotovoltaici pei realizzare impianti autonomi di accumulo calore a circolazione forzata, estremamente semplici e di basso costo. Furthermore, photovoltaic panels can be associated with the solar collectors to create autonomous forced circulation heat storage systems, which are extremely simple and low cost.

Un ulteriore e non trascurabile vantaggio è costituito dal fatto che questi collettori solari, pur beneficiando dell<'>isolamento termico offerto dai sottostanti pannelli di copertura, a prova di pioggia e intemperie, possono essere installati o rimossi, per la loro riparazione o sostituzione, senza che le caratteristiche di tenuta alla pioggia e alle intemperie del sottostante manto di copertura vengano pregiudicate A further and not insignificant advantage is constituted by the fact that these solar collectors, while benefiting from the thermal insulation offered by the underlying rain and weatherproof roof panels, can be installed or removed, for their repair or replacement, without compromising the waterproofing characteristics of the underlying roof covering against rain and bad weather

Non è quindi indispensabile prevedere alcun sistema temporaneo di protezione contro le intemperie, vuoi pei la loro installazione come per la loro rimozione o manutenzione It is therefore not essential to provide for any temporary protection system against bad weather, either for their installation as for their removal or maintenance.

Le caratteristiche e i vantaggi dell<'>invenzione risulteranno più chiari dalla descrizione che segue di una forma preferita di realizzazione e di sue varianti fatta con riferimento ai disegni allegati in cui: The characteristics and advantages of the invention will become clearer from the following description of a preferred embodiment and its variants made with reference to the attached drawings in which:

la figura 1 è una vista prospettica di insieme di un pannello isolante di copertura noto nell’arte e a cui si applica il collettore solare oggetto della presente invenzione; Figure 1 is an overall perspective view of an insulating cover panel known in the art and to which the solar collector object of the present invention is applied;

la figura 2 è una vista prospettica di insieme e contemporaneamente in sezione di una forma preferita di realizzazione di collettore solare in accordo con la presente invenzione; Figure 2 is an overall perspective view and at the same time in section of a preferred embodiment of a solar collector in accordance with the present invention;

- la figura 3 è una vista schematica di insieme, in sezione verticale, nella direzione di pendenza di falda, che mostra come più collettori solari del tipo di figura 2 si connettono in serie pei formare una batteria di collettori solari e un impianto di accumulo di calore; - figure 3 is a schematic view of the whole, in vertical section, in the direction of the slope of the water table, which shows how several solar collectors of the type of figure 2 are connected in series to form a battery of solar collectors and an accumulation system of heat;

la figura 4 è una vista schematica in sezione trasversale, secondo la vista I-I di figura 3, che mostra la disposizione affiancata di più batterie di collettori solari del tipo di figura 2, installate su una copertura a pannelli isolanti, del tipo di figura 1, per ottenere un coefficiente di copertura, o di utilizzo della falda, elevato, pari a 2/3 ; Figure 4 is a schematic cross-sectional view, according to the view I-I of Figure 3, which shows the side-by-side arrangement of several solar collector batteries of the type of Figure 2, installed on a roof with insulating panels, of the type of Figure 1, to obtain a high coverage coefficient, or use of the groundwater, equal to 2/3;

la figura 5 è una vista in sezione trasversale di una prima variante realizzativa del collettore solare di figura 2; Figure 5 is a cross-sectional view of a first variant embodiment of the solar collector of Figure 2;

- la figura 6 è una vista in sezione trasversale di una seconda variante realizzativa del collettore solare di figura 2; Figure 6 is a cross-sectional view of a second variant embodiment of the solar collector of Figure 2;

la figura 7 è una vista in sezione trasversale di una particolare forma realizzativa di assorbitore per il collettore solare delle figure precedenti. figure 7 is a cross-sectional view of a particular embodiment of absorber for the solar collector of the previous figures.

Nelle diverse figure gli elementi funzionalmente equivalenti sono identificati con gli stessi numeri di riferimento . In the various figures the functionally equivalent elements are identified with the same reference numbers.

Con riferimento alla figura 1 è opportuno considerare anzitutto la struttura dei pannelli isolanti di copertura nel cui contesto si integra il collettore solare della presente invenzione. With reference to Figure 1 it is appropriate to consider first of all the structure of the insulating covering panels in the context of which the solar collector of the present invention is integrated.

Pannelli di questo tipo sono per esempio prodotti da note società (come Metecno e Isopan) e distribuiti con denominazione commerciale GLAMET.3,4,5 e ISOTEGO Panels of this type are for example produced by well-known companies (such as Metecno and Isopan) and distributed under the commercial names GLAMET.3,4,5 and ISOTEGO

Un pannello di copertura 1 è essenzialmente costituito da una coppia di fogli in lamiera metallica 5,6 tra i quali è interposto uno strato 7 di materiale termicamente isolante, come poliuretano espanso, lana di vetro e simili A cover panel 1 is essentially constituted by a pair of metal sheet sheets 5,6 between which a layer 7 of thermally insulating material is interposed, such as polyurethane foam, glass wool and the like.

Lo spessore dello strato 7 è indicativamente di 40 - 80 mm The thickness of the layer 7 is approximately 40 - 80 mm

Il foglio 5 di copertura superiore del pannello presenta, nella direzione della sua estensione in lunghezza L (standardizzata con valori diversi compresi tra pochi metri fino a una decina), una pluralità di costolature in rilievo 8,9,10, con sezione genericamente trapezia (indicativamente con altezza di 35-40 mm e larghezza alla base di 60 mm) una prima delle quali (8) disposta in corrispondenza di un fianco del pannello, una seconda delle quali 10 sporgente sull’ altro fianco del pannello a formare una sorta di gronda rovesciata, e le altre, come 9, in numero variabile da uno a tre, secondo i modelli di pannello (GLAMET 3,4,5), disposte in posizioni intermedie uniformemente spaziate The upper covering sheet 5 of the panel has, in the direction of its extension in length L (standardized with different values ranging from a few meters to a dozen), a plurality of ribs in relief 8,9,10, with a generically trapezoidal section ( indicatively with a height of 35-40 mm and a width at the base of 60 mm) one first of which (8) arranged at one side of the panel, a second of which 10 protrudes on the other side of the panel to form a sort of eaves upside down, and the others, such as 9, in a variable number from one to three, according to the panel models (GLAMET 3,4,5), arranged in intermediate positions evenly spaced

Nei modelli commercialmente disponibili la larghezza standardizzata del pannello è di un metro, a cui si aggiunge l’estensione (60 mm) della costolatura sporgente o gronda rovescia 10 In commercially available models, the standardized width of the panel is one meter, to which is added the extension (60 mm) of the protruding rib or inverted eaves 10

L’estremità inferiore del pannello, concepito per realizzare coperture in pendenza, presenta una appendice 11 (rappresentata separata dal pannello 1 per consentire la visione della sezione del pannello) costituita dal solo foglio 5 di copertura superiore 5 e destinata a sormontare, con una estensione dell’ordine di 150 - 300 mm, l’estremità superiore di un pannello identico a quello già descritto. The lower end of the panel, conceived to create sloping roofs, has an appendix 11 (shown separated from the panel 1 to allow viewing of the panel section) consisting of only the upper cover sheet 5 5 and intended to surmount, with an extension of the order of 150 - 300 mm, the upper end of a panel identical to that already described.

Analogamente la costolatura cava o gronda rovescia 10 è prevista per sormontare la costolatur a, come 8, di un pannello adiacente se presente Similarly, the hollow rib or inverted eaves 10 is provided to surmount the rib, such as 8, of an adjacent panel if present.

Con questo tipo di pannello si possono realizzare coperture isolanti aventi una qualsiasi estensione desiderata, giustapponendo fra loro, nelle due direzioni della lunghezza e larghezza, un conveniente numero di pannelli. With this type of panel it is possible to make insulating covers having any desired extension, juxtaposing a convenient number of panels in the two directions of length and width.

E’ chiaro che alla estremità superiore del pannello 1 può essere sovrapposta l’appendice inferiore di un identico pannello, oppure una elemento di colmo, convenientemente sagomato a gronda rovescia. It is clear that the lower appendix of an identical panel can be superimposed on the upper end of the panel 1, or a ridge element, conveniently shaped with an inverted eaves.

Consideriamo ora, con riferimento alla figura 2, una forma preferita di realizzazione di collettore solare destinato, in accordo con la presente invenzione, ad essere installato in sovrapposizione a un sistema di copertura a pannelli isolanti come quello già descritto . Let us now consider, with reference to Figure 2, a preferred embodiment of a solar collector intended, in accordance with the present invention, to be installed overlapping a roofing system with insulating panels such as the one already described.

II collettore, nel suo complesso identificato dal riferimento numerico 2, è costituito da un telaio a cornice rettangolare, in vetroresina oppure ottenuta con profilati metallici interconnessi, avente due fianchi paralleli 13,14, un piede 15 e una testa 16 The manifold, as a whole identified by the numerical reference 2, consists of a rectangular frame, in fiberglass or obtained with interconnected metal profiles, having two parallel sides 13,14, a foot 15 and a head 16

Nel telaio è incorniciata, a tenuta ermetica, ottenuta con sigillante siliconico o mezzi equivalenti, come una guarnizione in gomma, una lastra di vetro temperato 3, o plastica trasparente, che protegge, convenientemente distanziato, un convenzionale assorbitore 4 disposto nel telaio, formando una camera d’aria chiusa che assicura una efficace isolamento termico dell’assorbitore 4 sul lato esposto alla radiazione solare The frame is hermetically sealed, obtained with silicone sealant or equivalent means, such as a rubber gasket, a sheet of tempered glass 3, or transparent plastic, which protects, conveniently spaced apart, a conventional absorber 4 arranged in the frame, forming a closed air chamber which ensures effective thermal insulation of the absorber 4 on the side exposed to solar radiation

In corrispondenza dei fianchi 13,14 il telaio 3 si estende, inferiormente al piano dell 'assorbitore, in due fianchetti obliqui 17,18, spaziati tra loro di una distanza eguale a quella che separa le costole laterali 8 e 10 del pannello di figura 1 . In correspondence with the sides 13,14, the frame 3 extends, below the plane of the absorber, into two oblique side panels 17,18, spaced apart by a distance equal to that which separates the side ribs 8 and 10 of the panel of figure 1 .

L’altezza verticale dei fianchetti è eguale alla altezza delle costole 8 e 10 In questo modo i fianchetti 17,18, quando il collettore solare viene installato al di sopra di un pannello come quello di figura 1, si accoppiano, sostanzialmente a tenuta, con un franco delle costole 8 e 10, con il loro bordo inferiore appoggiato sulla parte piana della lastra metallica 5 The vertical height of the side panels is equal to the height of the ribs 8 and 10 In this way the side panels 17,18, when the solar collector is installed above a panel like the one in figure 1, are substantially sealed together with a frank of the ribs 8 and 10, with their lower edge resting on the flat part of the metal plate 5

Analoghi diaframmi verticali 19,20, estesi verso il basso in corrispondenza della testa 16 e del piede 15 di telaio, di altezza eguale a quella delle costole 8 e 10, con convenienti scarichi 21,22 di alloggiamento della costola intermedia 9 del pannello 1 (o delle costole intermedie, se più di una, nonché di eventuali altri rilievi della lastra 5), si accoppiano, sostanzialmente a tenuta, con la parte della piastra 5 compr esa tr a le due costole 8 e 10 Similar vertical diaphragms 19,20, extended downwards in correspondence with the head 16 and the foot 15 of the frame, with a height equal to that of the ribs 8 and 10, with suitable outlets 21,22 for housing the intermediate rib 9 of the panel 1 ( or of the intermediate ribs, if more than one, as well as any other reliefs of the plate 5), are coupled, substantially tightly, with the part of the plate 5 comprising the two ribs 8 and 10

In questo modo viene formata tra l’assorbitore e il pannello isolante 1, su cui si appoggia il collettore solare, una intercapedine chiusa, termicamente isolata verso il pannello 1 dallo strato 7 di materiale termicamente isolante e non soggetta a circolazione e ricambio d’aria. In this way, between the absorber and the insulating panel 1, on which the solar collector rests, a closed cavity is formed, thermally insulated towards the panel 1 by the layer 7 of thermally insulating material and not subject to circulation and exchange of air. .

In pratica è come se il collettore solare fosse provvisto di un suo proprio e completo sistema di coibentazione In practice it is as if the solar collector were equipped with its own and complete insulation system

E’ da notare inoltre che i fìanchetti 17,18 operano come elementi di posizionamento e messa a registro del collettore solare rispetto al sottostante pannello 1, It should also be noted that the fìanchetti 17,18 operate as positioning and registration elements of the solar collector with respect to the underlying panel 1,

Per evitare anche le più minime infiltrazioni d’acqua nell’intercapedine formata tra assorbitore 4 e pannello 1, i fianchi 13,14 della cornice si estendono lateralmente in due ali 23,24, ripiegate verso il basso a formare due gronde rovesce che si accoppiano a tenuta di pioggia con le costole 8 e 10 di un sottostante pannello di copertura To avoid even the slightest infiltration of water into the gap formed between the absorber 4 and panel 1, the sides 13,14 of the frame extend laterally in two wings 23,24, folded down to form two overturned eaves which couple. rainproof with the ribs 8 and 10 of an underlying cover panel

Analogamente il piede 15 e la testa 16 della cornice si estendono, esternamente alla cornice, in due ali piane 25,26 che si raccordano lateralmente alle ali 25,26 e servono come elementi di sormonto per giustappone tra loro e connettere in serie più collettori solari, come sarà spiegato più avanti Similarly, the foot 15 and the head 16 of the frame extend, externally to the frame, in two flat wings 25,26 which are joined laterally to the wings 25,26 and serve as overlapping elements to juxtapose each other and connect several solar collectors in series. , as will be explained later

Sulla faccia esterna del piede 15 un bocchettone 27, connesso alle tubazioni dell’assorbitore 4, consente di connettere idraulicamente il collettore 2 a un condotto di mandata di fluido termoconvettore o a im secondo collettore solare On the external face of the foot 15, a union 27, connected to the absorber pipes 4, allows the collector 2 to be hydraulically connected to a delivery duct for heat-conveying fluid or to a second solar collector

Preferibilmente ma non necessariamente il bocchettone 27 è del tipo ad attacco rapido, con innesto assiale ed è circondato da un manicotto termoisolante non illustr ato Preferably, but not necessarily, the union 27 is of the quick-coupling type, with axial coupling and is surrounded by a heat-insulating sleeve, not shown.

Un analogo bocchettone 28, disposto sulla fàccia esterna della testa 16 ed esso pure connesso alle tubazioni dell’assorbitore 4, consente di accoppiare il collettore solare 2 a un condotto di uscita o a un terzo collettore solare. A similar union 28, arranged on the external face of the head 16 and also connected to the pipes of the absorber 4, allows the solar collector 2 to be coupled to an outlet duct or to a third solar collector.

Preferibilmente il bocchettone 28 è assialmente allineato con il bocchettone 27, a meno di un conveniente scarto verticale in eccesso eguale allo spessore dell’ ala 25, la quale, nella giustapposizione di due collettori viene a sormontare l’ala 26 del collettore giustapposto Preferably, the union 28 is axially aligned with the union 27, unless there is a convenient vertical offset in excess equal to the thickness of the wing 25, which, in the juxtaposition of two manifolds, surmounts the wing 26 of the juxtaposed manifold

In figura 2 le ali 25,26 sono disposte nello stesso piano delle ali laterali 23,24 e i bocchettoni 27,28 sono disposti al di sopra di queste ali, quindi accessibili a un operatore per eseguire le connessioni idrauliche, anche a in caso di giustapposizione due collettori con sormonto delle rispettive ali di testa e di piede In figure 2 the wings 25,26 are arranged in the same plane as the side wings 23,24 and the unions 27,28 are arranged above these wings, therefore accessible to an operator to perform the hydraulic connections, even in case of juxtaposition two manifolds with overlapping of the respective head and foot wings

E’ però evidente che l’ala 25 che si estende dal piede del telaio può essere disposta anche a filo della faccia superiore della cornice e raccordata alle ali 23,24 con due tronchi ad angolo (doppio L). However, it is clear that the wing 25 that extends from the foot of the frame can also be arranged flush with the upper face of the frame and connected to the wings 23,24 with two angled sections (double L).

In questo caso l’ala 26 che si estende dalla testa del telaio è superflua perchè l’ala 25 può sormontare direttamente la testa di un secondo telaio di collettore solare giustapposto al primo In this case the wing 26 extending from the head of the frame is superfluous because the wing 25 can directly surmount the head of a second solar collector frame juxtaposed to the first

Ciò è particolarmente vantaggioso nel caso che i bocchettoni di connessione siano del tipo a innesto semplice ossia ad attacco rapido. This is particularly advantageous in the case that the connection unions are of the simple coupling type, that is, with quick coupling.

Nel caso di bocchettoni di tipo diverso può comunque essere prevista una apertura nell’ala 25 per consentire l’accesso ai bocchettoni e la loro connessione, Tapertura essendo poi chiusa da un tappo rimovibile, sigillato con adesivo siliconico, o con una guarnizione di tenuta idraulica In the case of unions of a different type, an opening in the wing 25 may still be provided to allow access to the unions and their connection, the tap-opening being then closed by a removable cap, sealed with silicone adhesive, or with a hydraulic seal

Una ulteriore possibile variante consiste nel prevedere un’ala 25 separata dal telaio del collettore che, a installazione avvenuta si fissa, con opportuno adesivo, sul piede del telaio e, nel caso anche alla testa di un secondo telaio giustapposto al primo A further possible variant consists in providing a wing 25 separated from the collector frame which, after installation, is fixed, with appropriate adhesive, to the foot of the frame and, in the case also to the head of a second frame juxtaposed to the first

Consideriamo ora, con riferimento alla figura 3, come più collettori solari del tipo descritto si connettono in seiie per formare una batteria di collettori solari e un impianto di accumulo di calor e Let us now consider, with reference to Figure 3, how several solar collectors of the type described connect in six and form a battery of solar collectors and a heat storage system.

In figura 3 un primo elemento 30 di collettore solare è installato sulla parte inferiore di una falda di tetto, ricoperto con pannelli isolanti 31 come quello di figura 1, in modo che il suo piede, o più precisamente l’ala 32 che si estende dal suo piede, sormonti una convenzionale gronda 33 di raccolta di acque piovane. In figure 3 a first solar collector element 30 is installed on the lower part of a roof pitch, covered with insulating panels 31 like that of figure 1, so that its foot, or more precisely the wing 32 which extends from its foot, overlaps a conventional rainwater collection gutter 33.

Il bocchettone di alimentazione dell’assorbitore alloggiato nell’elemento 30 è connesso a un condotto 34 di mandata del fluido termoconvettore The absorber supply union housed in the element 30 is connected to a delivery duct 34 for the convection fluid

Il condotto 34 è opportunamente coibentato in modo noto e preferibilmente, per ragioni estetiche e comodità di allestimento e installazione, è alloggiato in un falso pluviale, come descritto nella domanda di brevetto per invenzione MI2007A000946 depositata il 9 maggio 2007 The duct 34 is suitably insulated in a known way and preferably, for aesthetic reasons and for the convenience of setting up and installation, is housed in a false downspout, as described in the patent application MI2007A000946 filed on 9 May 2007

Come mostrato in figura 4 l’installazione dell’elemento 30 sulla copertura a pannelli isolanti è agevolata disponendo l’elemento 30 in modo da lasciare ai suoi fianchi, sulla copertura, due corridoi pedonabili 35,56 di ampiezza eguale a poco meno della la metà (440 mm) della larghezza dei pannelli isolanti di copertura Nel caso di pannelli isolanti con due costolature intermedie (come la costola 9 di figura 1) la larghezza del corridoio pedonabile può essere aumentata a 600 mm circa As shown in figure 4, the installation of the element 30 on the roof with insulating panels is facilitated by arranging the element 30 in such a way as to leave at its sides, on the roof, two walkable corridors 35.56 of width equal to just under half (440 mm) of the width of the insulating roof panels In the case of insulating panels with two intermediate ribs (such as rib 9 in figure 1) the width of the walkable corridor can be increased to about 600 mm

Un secondo elemento 37 di collettore solare, identico al primo, viene poi installato in serie all’elemento 30, con l’ala 38 del suo piede che sormonta la testa dell’elemento 30 ( o nel caso l’ala di testa dell’elemento 30). A second solar collector element 37, identical to the first, is then installed in series with the element 30, with the wing 38 of its foot surmounting the head of the element 30 (or in the case the head wing of the element 30).

Al tempo stesso, se i bocchettoni sono del tipo ad attacco rapido, gli elementi 30 e 37 vengono connessi idraulicamente tra loro accostando il secondo al primo L’operazione procede, esemplificativamente, allo stesso modo, connettendo in seiie all’elemento 37, un terzo elemento 39, la cui testa viene soimontata da un elemento di colmo 40, in sé noto, previa connessione del suo bocchettone di testa a un condotto di ricircolo 41, ovviamente coibentato, del fluido termoconvettore. At the same time, if the unions are of the quick-coupling type, the elements 30 and 37 are hydraulically connected to each other by placing the second one next to the first.The operation proceeds, by way of example, in the same way, connecting a third to element 37 in six and element 39, the head of which is surmounted by a ridge element 40, per se known, after connecting its head union to a recirculation duct 41, obviously insulated, of the heat-conveying fluid.

Il condotto 41 si richiude sul condotto 34, in modo noto, attraverso il circuito primario 42 di uno scambiatore di calore e una pompa di ricircolo 43 The duct 41 closes on the duct 34, in a known way, through the primary circuit 42 of a heat exchanger and a recirculation pump 43

Sempre in modo noto una pompa 44 connessa in serie al secondario dello scambiatore di calore alimenta un serbatoio di accumulo 46. Again in a known way, a pump 44 connected in series to the secondary of the heat exchanger feeds an accumulation tank 46.

E chiaro che l’installazione sulla copertura dei diversi elementi 30,37,39, può essere eseguita nell’ordine inverso, installando prima l’elemento 39, poi l’elemento 37 e infine l’elemento 30, avendo cura di realizzare i dovuti sormonti di piede e testa che assicurano la tenuta all’acqua piovana It is clear that the installation on the roof of the various elements 30,37,39 can be carried out in the reverse order, by installing first element 39, then element 37 and finally element 30, taking care to make the necessary foot and head overlaps that ensure rainwater tightness

Il fissaggio dei diversi elementi ai sottostanti pannelli di copertura avviene mediante viti passanti attraverso convenienti aperture formate nelle ali 23,24 (fìg 2) dei collettori che perforano le sottostanti costole e si impegnano nella struttura di supporto dei pannelli di copertura. The various elements are fastened to the underlying roofing panels by means of screws passing through suitable openings formed in the wings 23,24 (Fig. 2) of the manifolds which perforate the underlying ribs and engage in the support structure of the roofing panels.

Nel caso che non sia necessario l’impiego di collettori solati per tutta l’estensione in pendenza della falda, è opportuno installare i diversi collettori a partire dal colmo di falda, lasciando che il piede dell’elemento inferiore scarichi le acque piovane sul sottostante pannello isolante di copertura If it is not necessary to use solar collectors for the entire sloping extension of the pitch, it is advisable to install the various collectors starting from the ridge of the pitch, letting the foot of the lower element drain the rainwater onto the underlying panel. roof insulation

In generale tuttavia sarà necessaria l’installazione di più batterie di collettori solari, come mostrato in figura 4, dove affrancato all’elemento 37, rappresentativo di una batteria di collettori in serie, e separato da questo dal corridoio pedonabile 36, è disposto un altro elemento di collettore solare 47, esso pure rappresentativo di una batteria costituita da più elementi . In general, however, it will be necessary to install more batteries of solar collectors, as shown in figure 4, where another element is attached to element 37, representative of a series of collectors, and separated from this by the walkable corridor 36. solar collector element 47, also representative of a battery consisting of several elements.

Si noterà dalla figura 4 che mentre l’elemento 47 è interamente sovrapposto a a un unico pannello isolante di copeitura 48, l’elemento 37 è sovrapposto pei metà a un pannello di copeituia 49 e pei l’altia metà a un pannello di copertura 50, senza che questo richieda una differenziazione dei diversi elementi. It will be noted from Figure 4 that while element 47 is entirely superimposed on a single insulating cover panel 48, element 37 is superimposed half on a cover panel 49 and the other half on a cover panel 50, without this requiring a differentiation of the different elements.

La descrizione che precede si riferisce a una forma preferita di realizzazione ma è chiaro che molte varianti possono essere apportate The above description refers to a preferred embodiment but it is clear that many variations can be made

Per esempio la figura 5 mostra in sezione trasversale un collettore solare simile a quello già descritto in cui la distanza tra i franchi 13,14 della cornice è maggior e della distanza tra i sottostanti fianchetti 17, 18 For example, figure 5 shows in cross section a solar collector similar to the one already described in which the distance between the fronts 13,14 of the frame is greater and the distance between the underlying side panels 17, 18

In questo modo l’assorbitore può estendersi tra i due franchi con una piastra 5 1 di maggiore larghezza In this way the absorber can extend between the two francs with a plate 5 1 of greater width

In figura 5 le tubazioni 52 dell’assorbitore sono disposte inferiormente alla piastra 51 che, superiormente presenta una superficie piana, su almeno una parte della quale può essere adeso un pannello fotovoltaico 53, per esempio del tipo flessibile a film sottili in silicio amorfo In figure 5 the absorber pipes 52 are arranged below the plate 51 which, at the top, has a flat surface, on at least a part of which a photovoltaic panel 53 can be attached, for example of the flexible type with thin films in amorphous silicon

In questo modo, peraltro in se noto, si può ottenere la cogenerazione di energia termica ed energia elettrica, l’assorbitore svolgendo la funzione di elemento raffreddante per il pannello fotovoltaico, ciò che ne aumenta l’efficacia. In this way, moreover known per se, it is possible to obtain the cogeneration of thermal energy and electricity, the absorber performing the function of cooling element for the photovoltaic panel, which increases its effectiveness.

Vantaggiosamente l’energia elettrica prodotta può essere utilizzata pei alimentare le pompe di ricircolo dell’impianto di figura 3, realizzando così un impianto di accumulo di calore estremamente semplice, funzionale ed economico che non richiede alcuna integrazione di potenza elettrica dalla rete, batterie elettriche di accumulo e, al limite neppure particolari sistemi di regolazione. Advantageously, the electrical energy produced can be used to power the recirculation pumps of the system of figure 3, thus creating an extremely simple, functional and economical heat storage system that does not require any integration of electrical power from the network, electric batteries of accumulation and, at least not even particular regulation systems.

Infatti è evidente che pei ottenere un predeterminato aumento di temperatura del fluido termoconvettore, la portata delle pompe 4.3,44 deve essere proporzionale alla potenza radiante assorbita e convertita in calore dai collettori solari e in buona misura le peidite di calicò nel circuito idiaulico possono essere considerate proporzionali alla portata In fact, it is evident that in order to obtain a predetermined temperature increase of the convection fluid, the flow rate of the pumps 4.3,44 must be proportional to the radiant power absorbed and converted into heat by the solar collectors and to a large extent the calico peidites in the idiaulic circuit can be considered proportional to the flow rate

Ne consegue che in buona misura la potenza elettrica di alimentazione delle pompe è proporzionale alla portata richiesta It follows that to a large extent the electric power supply to the pumps is proportional to the required flow rate

In particolare è evidente che nel corso della notte, ossia in condizioni di irraggiamento nullo, la potenza termica assorbita dai collettori solari è nulla e nulla deve essere la portata del fluido termoconvettore, condizione che si verifica perché anche la potenza elettrica erogata dai pannelli fotovoltaici è nulla In particular, it is evident that during the night, i.e. in conditions of zero irradiation, the thermal power absorbed by the solar collectors is zero and the flow rate of the convector fluid must be zero, a condition that occurs because also the electrical power supplied by the photovoltaic panels is nothing

Così, come mostrato in figura 3 le due pompe 43,44 possono essere convenientemente azionate da uno o due motori 54 in corrente continua, con campo statorico generato da magneti permanenti (quindi motori particolarmente semplici ed economici) direttamente alimentati dalla tensione generata dal pannello fotovoltaico (o più pannelli disposti in serie). Thus, as shown in figure 3, the two pumps 43,44 can be conveniently operated by one or two motors 54 in direct current, with stator field generated by permanent magnets (therefore particularly simple and economical motors) directly powered by the voltage generated by the photovoltaic panel. (or more panels arranged in series).

In proposito occorre osservare che, se a vuoto la tensione erogata dai pannelli solari ha un valore praticamente costante e predeterminato, a carico la tensione erogata è in buona misura inversamente proporzionale alla corrente erogata: il prodotto V I corrispondente alla potenza erogata è praticamente costante e dipende dalla potenza radiante assorbita, cioè dall’intensità di illuminazione. In this regard, it should be noted that, if at no-load the voltage supplied by the solar panels has a practically constant and predetermined value, at load the supplied voltage is to a large extent inversely proportional to the supplied current: the product V I corresponding to the delivered power is practically constant and depends on the radiant power absorbed, that is, the intensity of illumination.

Con un opportuno dimensionamento dei pannelli fotovoltaici in rapporto a quello degli assorbitori e tenuto conto delle perdite di carico del circuito idraulico alle diverse portate, si può fare in modo che con una alimentazione diretta del motore 54, la portata nel circuito idraulico abbia un valore tale da assicurare un riscaldamento ottimale del fluido termoconvettore con un salto termico predefìnito . With an appropriate sizing of the photovoltaic panels in relation to that of the absorbers and taking into account the pressure drops of the hydraulic circuit at the different flow rates, it is possible to ensure that with a direct power supply of the motor 54, the flow rate in the hydraulic circuit has such a value. to ensure optimal heating of the convector fluid with a predefined temperature difference.

Evidentemente non si esclude con le considerazioni precedenti l’impiego di motori elettrici di tipo diverso e di sistemi di conversione e regolazione della tensione di alimentazione, pei esempio la conversione della tensione continua in tensione alternata a frequenza variabile pei l’alimentazione di motoii a induzione o passo a passo, senza collettore . Obviously, the above considerations do not exclude the use of electric motors of different types and systems for converting and regulating the supply voltage, for example the conversion of direct voltage into alternating voltage at variable frequency for the power supply of induction motors. or step by step, without manifold.

Convenientemente, come mostrato in figura 3, quando i pannelli fotovoltaici come 53 sono integrati nei collettori solari (in proposito si fa presente che possono anche essere indipendenti da questi e formati direttamente sui pannelli isolanti di copertura come il pannello 1 di figura 1) è opportuno che i pannelli 53 siano disposti in quella porzione di collettori e/o in quelli dei collettori solari (in figura 3 il collettore 30) in cui la temperatura del fluido termoconvettore è più bassa, ossia in quei collettori alimentati direttamente dal fluido in uscita dallo scambiatore di calore Conveniently, as shown in figure 3, when the photovoltaic panels such as 53 are integrated in the solar collectors (in this regard it should be noted that they can also be independent from these and formed directly on the insulating roof panels such as the panel 1 in figure 1) it is appropriate that the panels 53 are arranged in that portion of collectors and / or in those of the solar collectors (in figure 3 the collector 30) in which the temperature of the thermo-conveying fluid is lower, i.e. in those collectors fed directly by the fluid leaving the exchanger heat

La figura 6 mostra in sezione trasversale una seconda variante costruttiva di collettore solare realizzato in accordo con la presente invenzione Figure 6 shows in cross section a second construction variant of a solar collector made in accordance with the present invention

In figura 6 la piastra di assorbitore è sagomata con una costola mediana cava 55, nella quale può trovare alloggio una delle costole 8,9,10 (frg 1) di un pannello isolante di copertura su cui viene disposto il collettore solare In figure 6 the absorber plate is shaped with a hollow median rib 55, in which one of the ribs 8,9,10 (frg 1) of an insulating cover panel on which the solar collector is placed can be housed

In questo modo la piastra può essere disposta praticamente a filo con il bordo inferiore dei fianchetti 17,18, mentre i fianchi 13,14 del telaio possono essere ribassati e il vetro di chiusura 3 del collettore solare portato praticamente a filo della sommità delle costole 8,9,10 dei pannelli isolanti su cui il collettore solare viene installato. In this way the plate can be arranged practically flush with the lower edge of the side panels 17,18, while the sides 13,14 of the frame can be lowered and the closing glass 3 of the solar collector brought practically flush with the top of the ribs 8 , 9,10 of the insulating panels on which the solar collector is installed.

Anche in questo caso l’ampiezza dell’intercapedine tra assorbitore e vetro è convenientemente alta per assicurare il più efficace isolamento termico. Also in this case the width of the gap between the absorber and the glass is conveniently high to ensure the most effective thermal insulation.

In alternativa l’assorbitore può essere costituito da due piastre separate 56,57 spaziate fra loro pei<1>consentire l’interposizione di una costola come 8,9,10 del pannello isolante di copertura su cui viene disposto il collettore solare. Alternatively, the absorber can consist of two separate plates 56.57 spaced between them to allow the interposition of a rib such as 8,9,10 of the insulating roof panel on which the solar collector is placed.

Le tubazioni delle due piastre di assorbitore possono essere connesse idraulicamente tra loto da collettori interni di raccordo, sagomati a sella, oppure può essere prevista una doppi coppia di bocchettoni, rispettivamente di ingresso e di uscita, così che di fatto il collettore solare comprende due distinti assorbitori Una ulteriore variante che riguarda in modo specifrco gli assorbitori è costituita dal fatto che la piastra assorbente e le tubazioni possono essere ottenute, come mostrato nella sezione di figura 7, accoppiando tra loro due fogli metallici 58,59, uno almeno dei quali sagomato per imbutitura in modo da formare condotti interni 60 connessi in serie o in parallelo secondo le esigenze Vantaggiosamente i fogli metallici 58,59 possono consistere in fogli di alluminio, accoppiati tra loro per incollaggio con resine epossidiche. The pipes of the two absorber plates can be hydraulically connected to each other by internal saddle-shaped connection collectors, or a double pair of unions can be provided, respectively inlet and outlet, so that in fact the solar collector comprises two distinct absorbers A further variant that specifically concerns the absorbers is constituted by the fact that the absorbent plate and the pipes can be obtained, as shown in the section of figure 7, by coupling together two metal sheets 58,59, at least one of which is shaped to drawing so as to form internal ducts 60 connected in series or in parallel according to the requirements. Advantageously, the metal sheets 58,59 can consist of aluminum sheets, coupled together by gluing with epoxy resins.

Il foglio 58, destinato ad essere esposto alla radiazione solare, può essere anodizzato in nero o può anche servire da supporto per un pannello fotovoltaico 61 in silicio amorfo Sheet 58, intended to be exposed to solar radiation, can be anodized in black or can also serve as a support for an amorphous silicon photovoltaic panel 61

Claims

CLAIMS 1. Solar collector, of the type in which an absorber (4) consisting of a metal plate (51) capturing solar radiation and a plurality of conduits (52) of heat-conveying fluid is housed in a rectangular support frame (13,14 , 15,16) and protected by at least one transparent plate (3) spaced from said absorber (4), characterized by what said absorber constitutes the lower wall of said solar collector and by what said frame is shaped with side panels (17, 18) and diaphragms (19,20) suitable for coupling with the external profile of a roofing system with insulating panels (1) so as to form a closed gap between said absorber (4) and the external surface (5,8,9 , 10) of said covering system.

2. Solar collector as in claim 1, in which said frame (13,14,15,16) has on the two opposite sides of greater length (13,14) two wings (23,24) in the shape of upturned eaves intended to surmount a pair of ribs (8,9,10) of said covering system

3. Solar collector as in claim 1 or 2 wherein said frame has, on at least one foot side (15) a wing (25) for overlapping a head side (16) or a corresponding head wing ( 26) of a juxtaposed solar collector

4. Solar collector as in claim 1,2 or 3 wherein said absorber comprises a plate shaped with at least one recessed rib (55) adapted to receive one of said ribs (8,9,10) of said panel covering system insulators.

5. Solar collector as in any one of the preceding claims comprising a photovoltaic panel (53,61) superimposed on at least a portion of said absorber (4)

6. Solar collector system comprising a plurality of solar collectors as in any one of the preceding claims, in which said solar collectors are arranged on said insulating panel cover so as to leave a walkable corridor on at least one fraction of said collectors (35 , 36) having a width smaller than that of said solar collectors

7. Solar collector system comprising a plurality of solar collectors as in any one of the preceding claims, in which said solar collectors are arranged on said insulating panel covering so as to leave a walkable corridor (35 , 36) of a width smaller than that of said solar collectors

8. Solar collector system as in claim 6 or 7 comprising at least one photovoltaic panel (53) and recirculation means (43,54) of the heat-conveying fluid of said solar collectors powered by said photovoltaic panel

9. Solar collector system as in claim 6 or 7 comprising at least one photovoltaic panel (53) and means for recirculating (43,54) the heat-conveying fluid of said solar collectors powered directly by the voltage produced by said photovoltaic panel

10. System as in claim 8 wherein said at least one photovoltaic panel is comprised in one of said solar collectors.