ITMI20091091A1 - Pannello solare termico in materiale termoplastico estruso - Google Patents
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Description
Descrizione dell’invenzione avente per titolo:
“PANNELLO SOLARE TERMICO IN MATERIALE TERMOPLASTICO ESTRUSO”
DESCRIZIONE
La presente invenzione riguarda, in generale, un pannello solare termico. Più in particolare, l’invenzione riguarda un pannello solare termico ottenuto da una lastra alveolare estrusa.
Un pannello solare termico, detto anche collettore solare, è un dispositivo in grado di trasformare l’energia solare in energia termica, la quale viene impiegata per la produzione di acqua calda sanitaria oppure per il riscaldamento di abitazioni, palestre, scuole e simili.
Sul mercato sono da tempo reperibili diversi tipi di pannelli solari termici. Un primo tipo è costituito da un pannello solare termico piano, il quale comprende una lastra superiore trasparente, generalmente in vetro, in grado di far passare la radiazione solare, una lastra inferiore assorbente realizzata in materiale con buone proprietà di conduzione del calore, ad esempio rame, alluminio, acciaio e simili, ed una serie di tubi, disposti tra la lastra superiore trasparente e la lastra inferiore assorbente, i quali formano il circuito di circolazione del fluido da riscaldare.
Per incrementare la quantità di radiazione solare assorbita, e quindi aumentare le prestazioni del pannello solare, la lastra inferiore assorbente viene preferibilmente trattata, nella parte rivolta verso i tubi, con speciali vernici scure, oppure ricoperta con rivestimenti cosiddetti selettivi.
In alternativa ai pannelli solari termici piani, negli ultimi anni sono stati sviluppati pannelli solari termici a tubi sottovuoto.
Un pannello solare termico a tubi sottovuoto è costituito da file parallele di coppie di tubi coassiali, tra i quali viene praticato il vuoto. Ciascuna coppia di tubi coassiali comprende un tubo esterno in materiale trasparente ed estremamente duro, ad esempio vetro borosilicato, in grado di consentire il passaggio della radiazione solare e di resistere agli agenti atmosferici quali grandine, ed un tubo interno in cui circola il fluido da riscaldare. Preferibilmente, il tubo interno è anch’esso in materiale trasparente, ad esempio vetro, ricoperto da uno speciale rivestimento selettivo.
Grazie alla loro forma cilindrica, i tubi sottovuoto sono intercettati ed attraversati da una quantità di radiazione solare relativamente costante per l’intero arco della giornata. Questa caratteristica massimizza la quantità totale di energia termica prodotta dal pannello solare. Ne deriva che i pannelli solari a tubi sottovuoto sono particolarmente adatti ad essere installati in edifici ubicati in zone ad insolazione medio-bassa, anche in condizioni climatiche rigide (aree del Nord Italia, zone montane e di alta collina, ecc.).
I pannelli solari termici noti sopra descritti presentano, tuttavia, alcuni inconvenienti.
In primo luogo, a causa della loro conformazione e dei materiali in cui sono realizzati, risultano di dimensioni limitate e ciò complica la loro installazione, soprattutto nel caso in cui debbano essere applicati su superfici particolarmente estese. Inoltre, la loro realizzazione è complessa e quindi costosa. Infine, i pannelli solari termici noti comportano costi di smaltimento elevati.
Scopo principale della presente invenzione è quello di fornire un pannello solare termico in grado di superare gli inconvenienti sopra lamentati con riferimento ai pannelli solari termici della tecnica nota.
Secondo un aspetto dell’invenzione, si fornisce un pannello solare termico caratterizzato dal fatto di comprendere una lastra alveolare estrusa presentante una parete superiore, una parete inferiore ed una pluralità di prime pareti intermedie perpendicolari alla parete inferiore, le quali delimitano una pluralità di alveoli o camere in cui sono alloggiati tubi per la circolazione di un fluido da riscaldare.
Ulteriori caratteristiche dell’invenzione appariranno più chiare dalla descrizione dettagliata che segue, riferita a sue forme di realizzazione puramente esemplificative, e quindi non limitative, illustrate nei disegni annessi, in cui:
la Figura 1 è una vista frontale di un pannello solare termico secondo una prima forma di realizzazione, in posizione d’uso;
la Figura 2 è una vista frontale in scala ingrandita di un particolare del pannello solare termico di Figura 1;
la Figura 3 è una vista frontale di un pannello solare termico secondo una seconda forma di realizzazione, in posizione d’uso;
la Figura 4 è una vista frontale in scala ingrandita di un particolare del pannello solare termico di Figura 3;
la Figura 5 è una vista frontale di un pannello solare termico secondo una terza forma di realizzazione, in posizione d’uso;
la Figura 6 è una vista frontale in scala ingrandita di un particolare del pannello solare termico di Figura 5;
la Figura 7 è una vista frontale in scala ingrandita di un particolare di un pannello solare termico secondo una quarta forma di realizzazione della presente invenzione; e
le Figure 8 e 9 sono viste in pianta di un pannello solare termico dell’invenzione, che illustrano due diversi circuiti per la circolazione del fluido da riscaldare.
Negli uniti disegni, parti e componenti uguali o simili vengono contraddistinti con gli stessi numeri di riferimento.
La Richiedente ha trovato che, utilizzando la nota tecnologia di estrusione di lastre alveolari in materiale termoplastico, è possibile ottenere un pannello solare termico in grado di eliminare, o quantomeno ridurre al minimo, gli inconvenienti sopra lamentati. In particolare, è possibile ottenere un pannello solare termico estruso in un pezzo unico nella larghezza desiderata, il quale può essere successivamente tagliato nella lunghezza voluta, ad esempio fino a 4 metri. Ancora, il pannello solare ottenuto è completamente riciclabile.
Com’è noto, l’estrusione di lastre alveolari, ad alveoli longitudinali di varie forme, avviene a mezzo di una filiera di estrusione fornita di maschio o puntale opportunamente sagomato, il quale presenta un foro in corrispondenza della cavità di ogni alveolo da ottenere nella lastra. Attraverso ciascun foro presente nel puntale viene immessa aria compressa, con lo scopo di mantenere gonfia la lastra ancora molle (perché calda), fintantoché non solidifica per raffreddamento. A valle della filiera, le apparecchiature tradizionali prevedono, infine, un dispositivo calibratore avente la funzione di impartire le dimensioni volute alla lastra mentre si raffredda.
Con riferimento, ora, alle Figure 1 e 2, viene illustrato un pannello solare termico secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, indicato in generale con il numero di riferimento 10.
Il pannello solare 10 è costituito da una lastra alveolare estrusa comprendete una parete superiore piana 12, una parete inferiore piana 14, una pluralità di prime pareti intermedie 16, perpendicolari alla parete inferiore 14, ed almeno una seconda parete intermedia 18 parallela alla parete inferiore 14, le quali delimitano una pluralità di camere od alveoli 20, 22.
Nell’esempio illustrato si prevedono tre pareti intermedie 18, le quali delimitano, con le prime pareti intermedie 16 e le pareti superiore ed inferiore 12 e 14, uno strato di camere 20 per l’alloggiamento di tubi 11 al cui interno circola il fluido da riscaldare, racchiuso tra uno strato superiore e due strati inferiori di camere isolanti 22. La presenza di un numero maggiore di strati di camere isolanti 22 sotto lo strato di camere 20 di alloggiamento tubi Il e dovuto al fatto che in questa zona è maggiore il rischio di dispersione termica.
Le camere isolanti 22, al cui interno viene preferibilmente praticato il vuoto, hanno, infatti, la funzione di garantire la minor dispersione possibile della radiazione solare verso l’esterno del pannello solare 10, garantendo così un buon rendimento dello stesso anche in presenza di cattive condizioni atmosferiche e/o di basse temperature esterne.
Naturalmente, il numero di strati di camere isolanti 22 sotto e/o sopra le camere 20 di alloggiamento tubi 11 può variare a seconda dell’ applicazione. Ad esempio, senza uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione è possibile prevedere uno o più strati di camere isolanti 22 solo inferiormente alle camere 20 di alloggiamento tubi 11. Ancora, senza uscire dall’ambito dell’invenzione è possibile prevedere un pannello solare termico privo di camere isolanti 22. In quest’ultimo caso, il pannello comprenderà solo lo strato di camere 20 di alloggiamento tubi 11 definite dalla parete superiore 12, dalla parete inferiore 14 e dalla pluralità di prime pareti intermedie 16.
Per facilitare la posa dei tubi 11 all’interno delle camere 20 di alloggiamento tubi, e per tenere i tubi 11 centrati in tali camere 20, in fase di estrusione della lastra alveolare, si ricavano, preferibilmente, sporgenze 21 in corrispondenza di pareti affacciate di tali camere 20.
Preferibilmente, i tubi 11 sono tubi metallici, ad esempio in rame, più preferibilmente tubi in materiale termoplastico, ad esempio in polietilene.
Preferibilmente, la parete superiore 12 è in materiale trasparente, mentre la parete inferiore 14 è in materiale riflettente. In questo modo, la radiazione solare entra nel pannello attraverso la parete superiore 12 ed investe la parte superiore dei tubi 11. Una porzione della radiazione solare in ingresso raggiunge la parete inferiore riflettente 14 e viene, quindi, riflessa così da investire anche la parte inferiore dei tubi 11. Per accrescere la capacità riflettente della parete inferiore 14, su quest’ultima si prevede uno strato riflettente ondulato 15. Anziché riflettente, la parete inferiore 14 può essere assorbente, ossia in grado di assorbire la radiazione solare in ingresso nel pannello 10 attraverso la parete superiore trasparente 12, trasformandola in calore.
Le Figure 3 e 4 mostrano un pannello solare termico secondo un’altra forma di realizzazione della presente invenzione, indicato in generale con il numero di riferimento 10a.
Il pannello solare 10a è sostanzialmente simile al pannello solare 10 descrito in precedenza con riferimento alle Figure 1 e 2, dal quale differisce per il fato di comprendere una parete superiore corrugata 12a avente un profilo costituito da una successione di triangoli aventi tuti la medesima altezza.
Questa particolare configurazione della parete superiore corrugata 12a consente, vantaggiosamente, di intercettare, nel corso della giornata, una quantità di raggi solari maggiore di quella intercettata dalla parete superiore piana 12, in particolare nel caso di installazioni su superfici inclinate, ad esempio su teti a falde, oppure su pareti verticali. Sulla parete superiore corrugata 12a incidono, infati, raggi solari sia direti che indireti. A tal fine, il pannello solare termico IOa viene installato in modo da risultare orientato da est ad ovest.
Con riferimento alle Figure 5 e 6, in esse viene illustrato un pannello solare termico secondo una terza forma di realizzazione della presente invenzione, indicato in generale con il numero di riferimento 10b.
Il pannello solare 10b si differenzia dal pannello solare IOa descrito in precedenza per il fato che la parete superiore corrugata 12b presenta un profilo costituito da un’alternanza di triangoli aventi altezze differenti.
Questa particolare configurazione della parete superiore corrugata 12b consente, vantaggiosamente, di intercetare, nel corso della giornata, una quantità maggiore di raggi solari, in particolare nel caso di installazioni su superfici piane grazie all’aumento della superficie esposta. A tal fine, il pannello solare termico 10b viene preferibilmente installato in modo da risultare orientato da est ad ovest.
La parete inferiore 14b è realizzata in materiale assorbente ed è, quindi, in grado di assorbire la radiazione solare in ingresso nel pannello 10b atraverso la parete superiore trasparente 12b trasformandola in calore.
Anche in questa forma di realizzazione si prevedono strati di camere isolanti 22 disposti soto e/o sopra le camere 20 di alloggiamento tubi 11, in particolare uno strato sopra e due strati soto lo strato di camere 20 di alloggiamento tubi 11. Per accrescere la quantità di radiazione solare assorbita, preferibilmente, le pareti intermedie 16 e 18 che delimitano le camere isolanti 22 poste soto le camere 20 di alloggiamento tubi 1 1 sono anch’esse in materiale assorbente.
La Figura 7 mostra un particolare di un pannello solare termico secondo una quarta forma di realizzazione dell’invenzione. Il pannello solare, indicato con il numero di riferimento 10c è simile a quello illustrato e descritto con riferimento alle Figure 5 e 6, dal quale si differenzia per il fatto che la parete inferiore 14 è riflettente e su di essa può essere, preferibilmente, previsto lo strato riflettente ondulato 15. Come descritto in precedenza, grazie a quest’ ultima configurazione, i raggi solari che raggiungono la parete inferiore 14 e lo strato riflettente ondulato 15 vengono da essi riflessi in modo da colpire la parte inferiore dei tubi 11.
Per accrescere ulteriormente la quantità di raggi solari che colpisce i tubi 11 di circolazione del fluido da riscaldare, alcune delle falde della parete superiore corrugata 12b, preferibilmente quelle ad inclinazione maggiore ed orientate a nord quando il pannello solare 10b è in posizione d’uso, indicate con il numero di riferimento 13, sono realizzate in materiale riflettente. In questo modo, come mostrato dalle frecce rappresentate in Figure 7, la parte R dei raggi solari che entra nel pannello solare 10b attraverso le corrispondenti falde orientate a sud, indicate con il numero di riferimento 17, e raggiunge le falde 13, viene da queste riflessa andando, quindi, a colpire la parte superiore dei tubi 11.
Le Figure 8 e 9 sono viste in pianta di un pannello solare termico dell’ invenzione, che illustrano due diversi circuiti di circolazione del fluido da riscaldare all’interno dei tubi 11.
In particolare, il circuito di circolazione di Figura 8 è un circuito unico. Il fluido da riscaldare entra nel circuito di circolazione attraverso un ingresso I, attraversa i tubi 11 alloggiati nelle camere 20 del pannello solare termico e tra essi collegati in modo da formare una serpentina, si riscalda ed esce dal circuito di circolazione attraverso un’uscita U.
Diversamente, il circuito di circolazione di Figura 9 è costituito da una pluralità di sottocircuiti. Esso comprende un collettore di ingresso 30, un collettore di uscita 32 ed una pluralità di tubi 11 configurati ad U aventi un’estremità in comunicazione di fluido con il collettore di ingresso 30 e l’altra estremità in comunicazione di fluido con il collettore di uscita 32. Il fluido da riscaldare entra nel collettore di ingresso 30 e da questo in un ramo di mandata di ciascuno dei tubi ad U 11, attraversa ciascun tubo 11, riscaldandosi, e sbocca nel collettore di uscita 32.
I pannelli sopra descritti possono essere realizzati in qualsiasi materiale termoplastico estrudibile, ad esempio polimetilmetacrilato (PMMA), polipropilene, policarbonato, acrilico e simili ed utilizzando qualsivoglia procedimento di estrusione noto allo stato della tecnica.
Sebbene non mostrato, ciascun pannello solare termico può essere dotato di mezzi di incastro maschio-femmina, i quali consentono vantaggiosamente l’assemblaggio senza l’impiego di elementi di giunzione, che allungherebbero i tempi di installazione.
Da quanto sopra esposto si comprende come il pannello solare termico dell’invenzione presenti notevoli vantaggi rispetto ai pannelli solari termici noti. Innanzi tutto, essendo ottenuto per estrusione di una lastra alveolare presenta costi di realizzazione contenuti. Inoltre può essere estruso in un pezzo unico della larghezza desiderata e tagliato nella lunghezza desiderata. Infine, essendo in materiale termoplastico è facilmente riciclabile.
Alla presente forma di realizzazione dell’invenzione possono essere apportate numerose modifiche e variazioni di dettaglio alla portata di un tecnico del ramo, rientranti comunque entro l’ambito dell’invenzione espresso dalle rivendicazioni annesse.
Claims (12)
- RIVENDICAZIONI 1. Pannello solare termico (10; 10a; 10b; 10c) caratterizzato dal fatto di comprendere una lastra alveolare estrusa presentante una parete superiore (12; 12a; 12b) una parete inferiore (14; 14b) ed una pluralità di prime pareti intermedie (16) perpendicolari a detta parete inferiore (14; 14b), le quali delimitano una pluralità di alveoli o camere (20) in cui sono alloggiati tubi (11) per la circolazione di un fluido da riscaldare.
- 2. Pannello solare termico (10; 10a; 10b; 10c) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto di comprendere, inoltre almeno una seconda parete intermedia (18) parallela a detta parete inferiore (14; 14b) ed atta a delimitare almeno uno strato di camere isolanti (22) posto sotto e/o sopra dette camere (20) per l’alloggiamento dei tubi (11).
- 3. Pannello solare termico (10) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta parete superiore (12) è piana.
- 4. Pannello solare termico (10a) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta parete superiore (12a) è corrugata e presenta un profilo costituito da una successione di triangoli aventi tutti la medesima altezza.
- 5. Pannello solare termico (10b, 10c) secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detta parete superiore (12b) è corrugata e presenta un profilo costituito da un’alternanza di triangoli aventi altezze differenti.
- 6. Pannello solare termico (10b, 10c) secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detta parete superiore corrugata (12b) presenta falde (13) realizzate in materiale riflettente.
- 7. Pannello solare termico (10; 10a; 10b; 10c) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta parete superiore (12; 12a; 12b) è in materiale trasparente.
- 8. Pannello solare termico (10; 10a; 10c) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta parete inferiore (14) è in materiale riflettente.
- 9. Pannello solare termico (10; 10a; 10c) secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che su detta parete inferiore riflettente (14) è previsto uno strato riflettente ondulato (15).
- 10. Pannello solare termico (10b) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detta parete inferiore (14b) e/o dette prime e seconde pareti intermedie (16, 18) sono in materiale assorbente.
- 11. Pannello solare termico (10; 10a; 10b; 10c) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta lastra alveolare estrusa è in materiale termoplastico, quale polimetilmetacrilato (PMMA), polietilene, policarbonato, acrilico e simili,
- 12. Pannello solare termico (10; 10a; 10b; 10c) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che in dette camere isolanti (22) viene praticato il vuoto.
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2009
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