ITMI20090216A1 - Manufatto in vetro comprensivo di argentatura e couche basso emissiva per la trasformazione dell'irraggiamento solare in energia riutilizzabile - Google Patents

Description

Descrizione dell” invenzione avente per titolo:

“MANUFATTO IN VETRO COMPRENSIVO DI ARGENTATURA E COUCHE BASSO EMISSIVA PER LA TRASFORMAZIONE DELL’IRRAGGIAMENTO SOLARE IN ENERGIA RIUTILIZZABILE”

DESCRIZIONE

L’invenzione si riferisce ad un manufatto in vetro comprensivo di argentatura e couche basso emissiva per la trasformazione dell’irraggiamento solare in energia riutilizzabile.

La trasformazione dell’energia solare in energia riutilizzabile come calore o energia elettrica viene solitamente effettuata mediante l’ausilio di pannelli solari o pannelli fotovoltaici. I primi utilizzano l’energia solare per riscaldare l’acqua che circola in un opportuno circuito all’interno di detti pannelli solari e sono impiegati soprattutto in ambito domestico; i secondi trasformano l’energia solare in energia elettrica sfruttando l’effetto fotovoltaico di materiali semiconduttori, come il silicio, posti a sandwich tra due lastre di vetro. Anche questi sistemi fotovoltaici possono essere utilizzati in ambito domestico ma presentano una bassa efficienza nonché un costo elevato.

Un altro sistema per lo sfruttamento dell’energia solare è rappresentato dall’utilizzo di specchi concavi che convogliano i raggi solari in un punto prestabilito dove sono presenti tubazioni, oppure torri solari o pannelli fotovoltaici. Questo sistema ha una efficienza maggiore poiché permette di concentrare e aumentare la quantità di energia solare trasformabile ma viene realizzato soprattutto in ambito di centrali elettriche in quanto risulta essere un sistema complesso con necessità di ampi spazi per la disposizione dei suoi componenti. Pertanto questo sistema non risulta facilmente utilizzabile in ambito domestico.

Scopo della presente invenzione è eliminare gli inconvenienti della tecnica nota fornendo un manufatto utilizzabile nell’ambito della trasformazione dell’energia solare in energia riutilizzabile in forma di calore o energia elettrica che sia di semplice realizzazione, efficiente e di costo contenuto.

Un altro scopo della presente invenzione è fornire un tale manufatto che sia facilmente installabile anche in ambito domestico.

Questi scopi sono raggiunti in accordo all’invenzione con le caratteristiche elencate nel manufatto secondo l’annessa rivendicazione indipendente 1.

Realizzazioni vantaggiose dell’invenzione appaiono dalle rivendicazioni dipendenti.

Il manufatto (pannello) per la trasformazione dell’irraggiamento solare in energia riutilizzabile secondo la presente invenzione comprende almeno una couche (strato) basso emissiva, uno strato di argentatura con la superficie riflettente rivolta verso la couche e verso la fonte dell’ irraggiamento (raggi solari entranti), almeno una lastra di vetro. Lo strato argentato e la couche basso emissiva possono essere applicati su una qualsiasi faccia di dette lastre di vetro che sono lastre di vetro monolitiche, lastre di vetro stratificate o lastre di vetro di una vetrata isolante ad una o più camere.

Il manufatto comprende inoltre mezzi per il trasporto e/o la trasformazione dell’energia solare intrappolata tra la couche basso emissiva e lo strato di argentatura in energia elettrica o termica.

Il manufatto è preferibilmente in forma di pannello anche se la forma non è vincolante ai fini della presente invenzione.

La couche (strato) basso emissiva, lo strato di argentatura, i mezzi atti alla trasformazione dell’energia solare e la lastra di vetro possono essere disposti a contatto tra loro in maniera da realizzare un corpo unico.

La lastra di vetro può essere un vetro monolitico, stratificato, temprato, indurito, extrachiaro, colorato (chiaro, scuro, etc.).

Nel manufato possono inoltre essere presenti più lastre di vetro e più couche basso emissive.

Nel caso di più lastre di vetro, il manufato può essere, oltre che a corpo unico, anche in forma di vetro camera comprensivo di una intercapedine d’aria o di gas inerte che separa alcuni dei componenti del manufato dagli altri.

La couche basso emissiva è rappresentata da un rivestimento a base di ossidi metallici che impedisce al calore e ai raggi solari entranti nel manufato e attraversanti deta couche di uscire.

Come mezzi ati a trasformare l’energia solare in energia termica si possono indicare, ad esempio, tubazioni o circuiti verso i quali viene convogliata l’energia accumulata nel manufato secondo l’invenzione per riscaldare l’acqua ivi circolante.

Come mezzi ati a trasformare l’energia solare in energia elettrica possono essere indicati sistemi che comprendono materiali che mostrano un effeto fotovoltaico come ad esempio i semicondutori al silicio (monocristallino, policristallino, amorfo), anche applicati in forma di film sotile. Si possono inoltre citare anche semicondutori a film sotile di telluro di cadmio (CdTe), solfuro di cadmio (CdS), arseniuro di gallio (GaAS), diseleniuro di indio rame (CIS), diseleniuro di indio rame gallio (CIGS). Altri materiali idonei a realizzare deti mezzi di trasformazione sono materiali organici semiconduttori, ad esempio polimeri o molecole come polifenilene vinilene, ptalocianina di rame o fullerene che vengono impiegati in forma di film o membrane.

Deti mezzi vengono posti nel manufato della presente invenzione, a contato con alcuni dei componenti o all’interno dell’intercapedine del vetrocamera, in modo da convogliare l’energia assorbita in un punto per il recupero di deta energia.

In ogni caso l’esperto del ramo sfruterà il manufato secondo l’invenzione per migliorare l’efficienza dei sistemi di produzione di energia atualmente noti.

Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita ad alcune sue forme di realizzazione puramente esemplificative e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui:

Figg.1-2 sono viste in sezione trasversale interrotta di due realizzazioni di un pannello secondo l’invenzione comprensivo di una lastra in vetro monolitica, illustranti i raggi solari entranti mediante frecce;

Figg. 3a-3c sono viste in sezione trasversale interrotta di altrettante realizzazioni di un pannello secondo l’invenzione comprensivo di due lastre in vetro stratificate;

Figg. 4a-4d sono viste in sezione trasversale interrotta di altrettante realizzazioni di un pannello a vetrocamera secondo l’invenzione realizzato con lastre di vetro monolitiche;

Fig. 5 è una vista in sezione trasversale interrotta di un pannello a vetro camera secondo un’ulteriore realizzazione dell’invenzione in cui una delle lastre di vetro è stratificata;

Fig. 6 è una vista in sezione trasversale interrotta di un pannello a vetro camera secondo un’altra realizzazione dell’invenzione comprendente due lastre monolitiche di cui una riflettente e colorata.

Nelle figure 1-6 i mezzi di trasformazione sono indicati in forma di membrana 3 per semplicità di illustrazione.

In fig. 1 viene indicato complessivamente con il numero 101 un manufatto (pannello) formato da una sola lastra in vetro 4. Sulla superfìcie di detta lastra 4 opposta all’ingresso dei raggi è applicato uno strato di argentatura 1 dando origine così ad uno specchio 5. Una membrana trasparente 3, rappresentante i mezzi per il trasporto e/o la trasformazione dell’energia, viene posta a contatto con la superficie di detta lastra 4 opposta a quella dell’argentatura 1 in modo che la luce riflessa dall’argentatura 1 sia diretta verso detta membrana 3 colpendola. A contatto con la superficie libera di detta membrana 3 è posta una couche basso emissiva 2 che rappresenta lo strato esterno del manufatto 101 rivolto verso i raggi solari 20. I raggi solari 20 attraversando la couche 2 entrano nel vetro 4 e sono riflessi dall’argentatura 1 verso la membrana 3 la quale raccoglie sostanzialmente tutta l’energia in quanto la couche basso emissiva 2 impedisce, in massima parte, ai raggi riflessi di uscire dal vetro 4 e disperdersi verso l’ambiente esterno da cui provengono i raggi 20.

Detto manufatto 101 può essere preparato, ad esempio, partendo dalla lastra di vetro 4 e applicando, su una sua faccia, lo strato di argentatura 1 e, sulla faccia opposta, la couche basso emissiva 2 con interposta la membrana 3. In alternativa, il manufatto 101 può essere preparato partendo dallo specchio 5 e applicando sulla sua faccia esterna rivolta verso i raggi solari 20, la couche basso emissiva 2 con interposta la membrana 3.

La fig. 2 illustra un manufatto, indicato complessivamente con 102, risultante da una diversa combinazione, rispetto alla fig. 1, della couche basso emissiva 2, dell’argentatura 1 e della membrana 3 nei confronti della lastra di vetro. Infatti nel manufatto 102, lo strato di argentatura 1 è posto a contatto con la membrana 3 la quale, a sua volta, è posta a contatto con la couche basso emissiva 2. Detta couche 2 è posta poi a contatto con una lastra di vetro 4’. La superficie del vetro 4’ opposta alla couche 2 è esposta ai raggi solari esterni.

La differente combinazione degli elementi che formano il manufatto non influenza la presente invenzione poiché nel manufatto 102 di fig. 2 la membrana 3 è posizionata tra lo strato di argentatura 1 e la couche basso emissiva 2 dando origine allo stesso fenomeno descritto per il manufatto 101 di fig.l.

Detto manufatto 102 può essere preparato, ad esempio, applicando ad una lastra di vetro basso emissivo 6 la cui superficie non trattata con couche basso emissiva è esposta ai raggi solari, la membrana 3 e lo strato di argentatura 1.

In una realizzazione alternativa, la membrana 3 può essere disposta all’interno del vetro 4 o 4’ in fase di produzione di questo.

Nelle realizzazioni secondo le figure 3a-3c sono previste due lastre in vetro monolitiche 4 e 4’. L’argentatura 1 e la couche basso emissiva 2 possono essere posizionate rispetto a dette lastre 4 e 4’ in differenti combinazioni a patto che la membrana 3 sia posizionata tra lo strato di argentatura 1 e la couche basso emissiva 2.

Una prima combinazione è rappresentata in fig. 3a dove il manufatto secondo la presente invenzione, indicato con 103, comprende un vetro basso emissivo 6 con la couche basso emissiva 2 esposta ai raggi solari 20 ed applicata alla faccia esterna di una lastra di vetro 4’, ed uno specchio 5 con l’argentatura 1 applicata alla faccia esterna di una lastra di vetro 4, la membrana 3 essendo interposta tra le due lastre 4 e 4’.

Una seconda combinazione è rappresentata in fig. 3b illustrante un manufatto, indicato numericamente con 104, in cui il vetro basso emissivo 6 e lo specchio 5 sono ribaltati rispetto alla fig. 3a, la membrana 3 essendo interposta tra l’argentatura 1 e la couche basso emissiva 2.

Ancora un'altra combinazione degli elementi è illustrata in fig. 3c in cui il manufatto differisce da quello di fig. 3a per il fatto che il vetro basso emissivo 6 è in posizione ribaltatata membrana 3 essendo a contatto con la couche 2.

Le figg. 4a-4c riportano tre manufatti a vetro camera, indicati rispettivamente con i numeri 106, 107, 108, in accordo ad una terza realizzazione che prevede l’impiego delle due lastre di vetro monolitiche 4, 4’ separate da una intercapedine 7 all’interno della quale è alloggiata la membrana 3, L’argentatura 1 e la couche basso emissiva 2 sono applicate su due differenti lastre 4 e 4’. L’argentatura 1 è in una delle estremità del manufatto ed è applicata sulla lastra 4 (figg. 4a-4c). La couche basso emissiva 2 è applicata alla lastra 4’ e può essere rivolta verso l’intercapedine 7 (fig. 4a) oppure verso l’esterno del manufatto (figg. 4b-4c) oppure può essere applicata su entrambe le superfici della lastra 4’ (fig. 4b).

Come detto, l’argentatura 1 e il vetro 4 danno origine allo specchio 5, la couche 2 e il vetro 4’ danno origine al vetro basso emissivo 6, mentre il vetro 4’ avente la couche 2 applicata su entrambe le sue superfici da origine ad un vetro altamente basso emissivo 8 (fig. 4b). Pertanto i manufatti a vetro camera 106, 107, 108, posso essere realizzati creando una vetro camera a partire dallo specchio 5, dal vetro basso emissivo 6 posto con la couche basso emissiva 2 verso l’intercapedine 7 (fig. 4a) o verso i raggi solari (fig. 4c) oppure creando un vetro camera a partire dallo specchio 5 e dal vetro altamente basso emissivo 8 (fig. 4b).

Ovviamente nelle realizzazioni delle figg. 4a-4c la membrana 3 può essere applicata alla faccia interna di una delle lastre 4,4% come pure può essere prevista più di una membrana 3.

I manufatti a vetro camera in accordo alla presente invenzione possono essere anche realizzati utilizzando il manufatto (pannello) 101 di fig. 1 come uno degli elementi formanti il vetro camera come illustrato in fig. 4d in cui un manufatto a vetro camera, indicato con il numero 109, è formato da un manufatto 101 (comprensivo dell’argentatura 1, della lastra in vetro 4, della membrana di trasformazione 3 e della couche basso emissiva 2) e da un vetro basso emissivo 6 distanziati dall’intercapedine 7. Il vetro basso emissivo 6 ha la sua couche basso emissiva 2 rivolta verso i raggi solari 20.

In fig. 5 viene illustrato un manufatto a vetro camera indicato complessivamente con il numero 110, in cui il vetro interno è costituito da un vetro stratificato come il manufatto 105 di fig. 3c. Ovviamente sono possibili altre combinazioni utilizzanti vetri stratificati.

In una altra realizzazione gli specchi 5 utilizzati nella preparazione dei manufatti delle precedenti realizzazioni secondo la presente invenzione sono sostituiti da specchi colorati con colori scuri (bronzo, grigio, etc.) in cui la faccia non argentata è trattata con una couche a specchio riflettente come illustrato in fig.

6 riferendosi ad un manufatto a vetro camera indicato complessivamente con il numero 112. Detto manufatto a vetrocamera 112 è sostanzialmente simile al manufatto a vetrocamera 107 illustrato in fig. 4b con l’eccezione che lo specchio in vetro chiaro 5 di fig. 4b è sostituito da uno specchio 13 formato da una lastra in vetro scuro 12. Inoltre sulla superfìcie del vetro scuro 12, opposta all’ argentatura 1, è posta una couche riflettente 11. In questo modo viene massimizzata l’energia solare assorbita dal manufatto 1 12 e quindi l’energia trasformabile.

II vetro 4 che dà origine allo specchio 5 utilizzato nelle precedenti realizzazioni può essere sostituito da una lastra trasparente in un materiale diverso dal vetro quale policarbonato, incolore oppure colorato con colori chiari o scuri, anche in forma di lastra stratificata.

Nei manufatti a vetro camera 106, 107, 108, 112 dove i mezzi di trasformazione sono alloggiati nell’ intercapedine 7, detti mezzi sono stati indicati in forma di membrana. Ovviamente detta membrana può essere sostituta da altri mezzi di trasformazione 3 alloggiabili in detta intercapedine 7.

Gli esperti del settore applicheranno i mezzi di trasformazione dell’energia e li combineranno con il vetro argentato, il vetro basso emissivo (nelle varie versioni di lastra monolitica, stratificata, camera d’aria, etc.) dove e come loro reputeranno più vantaggioso nel dare maggior resa nella produzione di energia pulita, partendo da materiali non inquinanti come il vetro. Saranno quindi gli esperti a decidere di volta in volta dove operare e come operare.

E’ anche possibile nelle forme di realizzazione sopra descritte del manufatto della presente invenzione sostituire lo strato di argentatura (1) con almeno uno strato scuro, preferibilmente nero, atto ad assorbire i raggi solari e quindi intrappolarli nel manufatto, alla stessa stregua dello strato argentato che li riflette verso la cuoche basso emissiva (2).

Il manufatto sopra descritto può essere utilizzato sia come vetrata per abitazione che come materiale composito multistrato per la trasformazione dell’irraggiamento solare in energia riutilizzabile in applicazioni o impianti industriali.

Alle presenti forme di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose variazioni e modifiche di dettaglio, alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.

Tale strato o strati scuri di assorbimento dei raggi solari possono interessare l’intero spessore della lastra, ovvero la lastra può essere compatta e scura.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Manufatto per la trasformazione dell’ irraggiamento solare in energia riutilizzabile comprendente - almeno una lastra di vetro (4,4’), - almeno una couche basso emissiva (2) rivolta verso i raggi solari entranti (20), - almeno uno strato di argentatura (1) e - mezzi (3) atti a trasportare e/o trasformare l’energia intrappolata tra la couche basso emissiva (2) e lo strato di argentatura (1) in cui detto strato (1) e detta couche (2) sono applicati su una qualsiasi faccia di detta almeno una lastra di vetro che è una lastra di vetro monolitica, una lastra di vetro stratificata o una lastra di vetro di una vetrata isolante ad una o più camere (7).
2. 2. Manufatto secondo la rivendicazione 1 in cui detti mezzi (3) sono interposti tra detta almeno una couche basso emissiva (2) e detto almeno uno strato di argentatura (1).
3. 3. Manufatto secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detti mezzi (3) sono a contatto con detta couche basso emissiva (2) e/o detto strato di argentatura (1).
4. 4. Manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui lo strato (1) è applicato su una faccia e la couche (2) è applicata sull’altra faccia di detta lastra monolitica, lastra stratificata o vetrata isolante ad una o più camere (7).
5. 5. Manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui dette lastre di vetro (4, 4’) sono in vetro temprato, indurito, extrachiaro, colorato o simile.
6. 6. Manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detta lastra (4) è una lastra colorata, presentante su una faccia detta argentatura (1), la lastra (4) essendo eventualmente in materiale trasparente diverso dal vetro, quale policarbonato, o altro.
7. 7. Manufatto secondo la rivendicazione 6 in cui la faccia opposta all<5>argentatura (1) presenta una couche a specchio riflettente (11).
8. 8. Manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (3) convogliano l’energia intrappolata in un punto esterno al manufatto per il recupero della stessa.
9. 9. Manufatto secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detti mezzi (3) per il trasporto e/o la trasformazione dell’energia sono in forma di film, o membrana, o altre tecnologie.
10. 10. Manufatto come definito in una qualsiasi delle rivendicazione precedenti in cui lo strato di argentatura (1) è sostituito da almeno uno strato scuro, preferibilmente nero, atto ad assorbire i raggi solari e quindi intrappolarli nel manufatto.
11. 11. Manufatto secondo la rivendicazione 10, in cui detto almeno uno strato scuro di assorbimento dei raggi solari interessa l’intero spessore della lastra.
12. 12. Manufatto secondo la rivendicazione 11, in cui detta lastra è compatta scura.