ITMI20110677A1

ITMI20110677A1 - Sistema di rivestimento con pannelli fotovoltaici

Info

Publication number: ITMI20110677A1
Application number: IT000677A
Authority: IT
Inventors: Gazmend Luzi
Original assignee: Gazmend Luzi
Priority date: 2011-04-20
Filing date: 2011-04-20
Publication date: 2012-10-21
Also published as: EP2487726B1; ES2396036T3; RS52572B; EP2487726A1; WO2012114321A1

Description

SISTEMA DI RIVESTIMENTO CON PANNELLI FOTOVOLTAICI

La presente invenzione riguarda Γ installazione di pannelli fotovoltaici ed in particolare un sistema di rivestimento superficiale, in particolare per tetti di edifici, con pannelli fotovoltaici.

Nel settore dell'edilizia sono noti e sempre più diffusi gli interventi di installazione di pannelli fotovoltaici, in grado di convertire la radiazione solare in energia elettrica e/o termica. I pannelli fotovoltaici sono tipicamente disposti sui tetti degli edifici ed orientati in modo da massimizzarne Γ esposizione alla radiazione fotovoltaico nell’arco della giornata.

I pannelli fotovoltaici sono generalmente costituiti da un pannello trasparente, ad esempio fatto di vetro, al quale sono vincolate una pluralità di celle solari collegate elettricamente tra loro. Il pannello di vetro è inserito in una cornice e sigillato su di essa mediante appositi processi di sigillatura atti ad impedire il passaggio di acqua e polvere verso le celle solari. Per questo motivo, un pannello fotovoltaico viene generalmente certificato insieme alla sua cornice.

Le comici dei pannelli fotovoltaici vengono ancorate sul tetto di un edificio mediante appositi elementi di supporto come staffe e/o guide, consentendo così la realizzazione di superfici di rivestimento comprendenti una pluralità di pannelli fotovoltaici. Le comici vengono inoltre generalmente disposte ad una certa distanza dalla superficie da rivestire mediante appositi distanziali, ad esempio barre profilate, che consentono di definire tra i pannelli ed il tetto un’intercapedine di ventilazione. In questo modo è possibile limitare i fenomeni di surriscaldamento dei pannelli solari, che, come noto, penalizzano l’efficienza di conversione della radiazione solare in energia elettrica.

Nel settore dell’edilizia è sempre più sentita l’esigenza di una maggiore integrazione architettonica tra pannelli fotovoltaici e sistemi di copertura. Un esempio in tal senso è offerto dalla domanda di brevetto europea 1548202, nella quale vengono descritti elementi di copertura comprendenti uno strato di materiale isolante e provvisti di speciali profili scanalati che formano delle guide atte a ricevere pannelli fotovoltaici.

A causa degli ingombri delle guide, questo tipo di integrazione tra pannelli fotovoltaici ed elementi di copertura limita notevolmente le dimensioni della superficie totale esposta alla radiazione solare, e dunque la resa del sistema di conversione dell'energia.

Per massimizzare la superficie esposta alla radiazione solare sarebbe desiderabile che i pannelli costituissero l’intera superficie di rivestimento di un tetto sostituendo completamente i tradizionali elementi di copertura.

Tuttavia, è noto che i sistemi di rivestimento con panelli fotovoltaici non possono essere utilizzati in alternativa ai tradizionali sistemi di copertura in quanto non sono in grado di garantire Timpermeabilizzazione delle superfici rivestite. Questo è principalmente dovuto al fatto che tra pannelli adiacenti devono essere sempre lasciati dei giochi atti a compensare le dilatazioni termiche dei loro elementi di supporto, cioè le staffe e/o le guide, e delle stesse comici, tipicamente realizzate in materiali metallici.

In altri termini, un rivestimento con pannelli fotovoltaici comprende sempre una pluralità di passaggi in forma di fenditure tra i bordi delle comici adiacenti, e quindi richiede necessariamente la presenza di un rivestimento impermeabile sottostante, tipicamente costituito da tegole e/o da elementi impermeabilizzanti in lamiera eventualmente coibentati.

Esiste dunque l’esigenza di fornire sistemi di rivestimento superficiale con pannelli fotovoltaici che abbiano capacità di impermeabilizzazione e che possano quindi essere utilizzati in alternativa ai sistemi di copertura di tipo tradizionale, il che è uno scopo della presente invenzione.

E altresì uno scopo della presente invenzione fornire un sistema di rivestimento con pannelli fotovoltaici di semplice ed economica realizzazione.

Un’idea di soluzione alla base della presente invenzione è quella di dotare un sistema di rivestimento superficiale con pannelli fotovoltaici di una pluralità di elementi di tenuta disposti in corrispondenza delle fenditure presenti tra i pannelli, in cui gli elementi di tenuta sono di tipo espandibile. Questo consente la realizzazione di un rivestimento superficiale impermeabile in grado di compensare nel contempo le dilatazioni termiche degli elementi di supporto e delle cornici dei pannelli fotovoltaici.

E altresì un’idea di soluzione quella di combinare l’uso di elementi di tenuta di tipo espandibile con l’inclinazione della superficie di rivestimento definita dai pannelli fotovoltaici rispetto ad un piano orizzontale. Questo consente infatti di far defluire l’acqua verso sistemi di raccolta dell’edificio, ad esempio le grondaie senza che essa ristagni negli elementi di tenuta espandibili.

Questa combinazione di caratteristiche consente di realizzare in modo semplice ed economico sistemi di rivestimento superficiale con pannelli fotovoltaici, che sono completamente integrabili nella struttura architettonica di un edificio, rendendone possibile l’installazione in alternativa ai sistemi di copertura di tipo tradizionale.

Inoltre, grazie alle sue caratteristiche di impermeabilità, il sistema di rivestimento superficiale secondo l’invenzione può essere combinato con elementi di coibentazione termica e/o acustica, potendo così svolgere le stesse funzioni di isolamento termico e/o acustico tipiche di un sistema di rivestimento tradizionale oltre a quella di conversione della radiazione solare in energia elettrica.

Secondo una forma realizzativa preferita dell’invenzione, gli elementi di tenuta espandibili comprendono una pluralità di alette disposte a pettine in corrispondenza dei bordi perimetrali delle comici. In una configurazione assemblata le alette sono interdigitate, ovvero inserite le une tra le altre, definendo così percorsi estremamente lunghi e tortuosi che causano elevate perdite di carico nei flussi d’acqua che interessano il rivestimento superficiale. L’uso di alette interdigitate non impedisce il passaggio dell’acqua, ma, in combinazione con l’inclinazione della superficie di rivestimento, ne consente il deflusso prima che essa raggiunga la superficie rivestita al di sotto dei pannelli.

Le alette possono essere vantaggiosamente ricavate in modo integrale nelle cornici, consentendo di impermeabilizzare il sistema di rivestimento in modo estremamente semplice ed economico senza richiedere il montaggio di componenti aggiuntivi tra comici adiacenti. Infatti in questo modo gli elementi di tenuta non sono componenti separati del sistema di rivestimento, ma sono formati, al montaggio, dalle alette interdigitate di due o più comici adiacenti o connesse in corrispondenza degli spigoli.

Inoltre, il numero di alette può essere vantaggiosamente correlato con l’angolo di inclinazione della superficie di rivestimento allo scopo di fornire gli elementi di tenuta più adatti in funzione della pendenza della superficie da rivestire.

Gli elementi di tenuta espandibili sono preferibilmente alloggiati nell’intercapedine di ventilazione presente tra i pannelli e la superficie rivestita dell’edificio e vincolati ai distanziali associati alle comici dei pannelli. Questo consente di massimizzare le dimensioni della superficie di rivestimento complessivamente esposta alla radiazione solare compatibilmente con i giochi necessari per compensare le dilatazioni termiche degli elementi di supporto e delle cornici dei pannelli. Inoltre, questo consente di nascondere gli elementi di tenuta dalla vista degli utilizzatori, di proteggerli dagli agenti atmosferici e di svincolare le loro dimensioni da quelle delle fenditure presenti tra cornici adiacenti.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche del sistema di rivestimento secondo la presente invenzione risulteranno evidenti agli esperti del ramo dalla seguente descrizione dettagliata e non limitativa di sue forme realizzative con riferimento agli annessi disegni in cui:

la figura 1 è una vista dall’alto di una porzione di un sistema di rivestimento superficiale secondo la presente invenzione;

la figura 2 è una vista schematica in sezione trasversale del sistema di rivestimento di figura 1 presa lungo la linea II-II;

la figura 3 mostra un dettaglio ΙΠ della figura 2;

la figura 4 è una vista schematica in sezione trasversale che mostra una forma realizzativa alternativa del sistema di rivestimento superficiale secondo la presente invenzione comprendente elementi di coibentazione; e

la figura 5 mostra un dettaglio V della figura 4.

Le figure da 1 a 3 mostrano un sistema 1 di rivestimento superficiale atto ad essere installato su una superficie di un edificio e comprendente una pluralità di pannelli fotovoltaici 2, 2’, ....

I pannelli fotovoltaici 2, 2’, ... sono singolarmente inseriti e sigillati in comici 3, 3’, ... che, in una configurazione assemblata, sono disposte adiacenti una all’altra formando il rivestimento 1.

Le comici 3, 3’, ... vengono ancorate su una superficie S da rivestire, ad esempio il tetto di un edificio, mediante elementi di supporto come staffe e/o guide (non mostrati) e comprendono preferibilmente dei distanziali 4, 4’, ...„ che definiscono tra i pannelli 2, 2’, ... e la superficie S un’intercapedine C di ventilazione atta a consentire il passaggio di flussi d’aria di raffreddamento. Come noto infatti i flussi d’aria che lambiscono le superfici dei pannelli opposte a quelle esposte alla radiazione solare consentono di limitare i fenomeni di surriscaldamento e dunque di massimizzare l’efficienza di conversione della radiazione solare in energia elettrica.

I distanziali 4, 4’, ... possono ad esempio essere in forma di barre profilate, che consentono un appoggio continuo delle comici 3, 3’, ... sulla superficie S e possono essere sagomati in modo da ricevere staffe di montaggio.

Come mostrato nel dettaglio di figura 3, tra le comici 3, 3’, ... adiacenti sono presenti fenditure 5 atte a definire un gioco che consente di compensare le dilatazioni termiche alle quali sono soggetti gli elementi di supporto dei pannelli 2, 2’, ..., nonché delle stesse cornici 3, 3’, ....

Secondo la presente invenzione, il sistema di rivestimento 1 comprende inoltre una pluralità di elementi di tenuta 6 di tipo espandibile associati alle comici 3, 3’, ... in corrispondenza delle fenditure 5, e la superficie di rivestimento definita dai pannelli fotovoltaici 2, 2’, ... è inclinata di un angolo a prestabilito rispetto ad un piano orizzontale, ad esempio il terreno su cui poggia l’edificio.

L’uso di elementi di tenuta 6 di tipo espandibile permette di compensare le dilatazioni termiche del sistema 1 di rivestimento mantenendone le caratteristiche di impermeabilità.

L’inclinazione della superficie di rivestimento rispetto ad un piano orizzontale consente invece di far defluire l’acqua trattenuta dagli elementi di tenuta 6 nei sistemi di raccolta dell’edificio, ad esempio le grondaie.

L’inclinazione del sistema 1 di rivestimento può coincidere con la pendenza naturale del tetto di un edificio, oppure può essere ottenuta mediante un’opportuna progettazione degli elementi di supporto dei pannelli fotovoltaici 2, 2’, ....

Gli elementi di tenuta 6 espandibili sono preferibilmente vincolati ai distanziali 4, 4’, ... e quindi disposti al di sotto dei pannelli 2, 2’, ... e delle cornici 3, 3’, ..., ovvero nell’intercapedine C presente tra i pannelli 2, 2’, ... e la superficie S dell’edificio. Questo consente di alloggiare gli elementi di tenuta nell’intercapedine C di ventilazione mantenendo al minimo le dimensioni delle fenditure 5 tra le comici 3, 3’, ... dei pannelli 2, 2’, compatibilmente con i giochi previsti, e massimizzando le dimensioni della superficie complessivamente esposta alla radiazione solare. Inoltre, le dimensioni degli elementi di tenuta 6 risultano così completamente svincolate da quelle delle fenditure 5.

Come mostrato in figura 3, infatti, i distanziali 4, 4’ di due comici 3, 3’ adiacenti sono disposti distanziati rispetto ai bordi perimetrali delle rispettive comici 3, 3’ verso l’interno dei rispettivi pannelli solari 2, 2’, definendo così tra essi una distanza, ben maggiore di quella definita dalla fenditura 5, atta a consentire l’alloggiamento di un elemento di tenuta 6.

Secondo una forma realizzativa preferita dell’invenzione, gli elementi di tenuta 6 comprendono una pluralità di alette 7, 7’, ... interdigitate disposte a pettine in corrispondenza dei bordi perimetrali delle cornici 3, 3’, cioè disposte in modo che le estremità libere di coppie di alette 7, 7’, ... adiacenti siano rivolte in versi opposti.

Le alette 7, 7’, ... possono essere vantaggiosamente ricavate integralmente con le comici 3, 3’, ..., consentendo di impermeabilizzare il sistema di rivestimento in modo estremamente semplice ed economico senza richiedere il montaggio di componenti aggiuntivi tra cornici adiacenti. Infatti in questo modo gli elementi di tenuta 6 non sono componenti separati del sistema 1 di rivestimento, ma sono formati, al montaggio, dalle alette 7, 7’, ... interdigitate di due comici 3, 3’adiacenti o di più cornici 3, 3’, ... connesse in corrispondenza dei loro spigoli.

L’effetto tecnico della configurazione ad alette 7, 7’, ... interdigitate è quello di definire un percorso a labirinto lungo e tortuoso che causa notevoli perdite di carico al flusso d’acqua che interessa la superficie definita dai pannelli fotovoltaici 2, 2,’ ..., il che rallenta o blocca completamente il passaggio dell’acqua verso la superficie S rivestita. Questo fenomeno combinato con l’inclinazione della superficie definita dai pannelli 2 consente di far completamente defluire l’acqua trattenuta dalle alette 7, 7’, ... prima che essa raggiunga e bagni la superficie S rivestita.

L’inventore ha scoperto che il numero di alette 7, T, ... degli elementi di tenuta 6 può essere vantaggiosamente correlato alla pendenza della superficie di rivestimento definita dai pannelli fotovoltaici 2. In particolare, per pendenze molto elevate, ad esempio maggiori di 50° si è verificato che sono sufficienti 2 coppie di alette 7, 7’ interdigitate, mentre per pendenze inferiori ai 20° occorre un numero di coppie di alette 7, T interdigitate maggiore o uguale a 6. Per angoli compresi tra 20° e 50° occorrono progressivamente meno coppie di alette 7, T e precisamente 5 coppie per angoli compresi tra 20° e 30°, 4 coppie per angoli compresi tra 30° e 40° e 3 coppie per angoli compresi tra 40° e 50°.

Grazie alle sue caratteristiche di impermeabilità il sistema 1 di rivestimento può essere vantaggiosamente combinato con elementi di coibentazione termica e/o acustica, potendo così svolgere esattamente le stesse funzioni di isolamento termico e/o acustico tipiche di un sistema di rivestimento tradizionale oltre a quella di conversione della radiazione solare in energia elettrica.

Le figure 4 e 5, mostrano schematicamente un sistema 1 di rivestimento secondo una forma realizzativa alternativa dell’invenzione montato sul tetto R di un edificio (non mostrato). Il tetto R è ad esempio inclinato di 25° e gli elementi di tenuta 6 comprendono 5 coppie di alette 7, T.

La superficie S del tetto R è rivestita con una pluralità di elementi di coibentazione 8, 8’, ... tra i quali sono inseriti dei fissaggi 9, 9’, ... per le staffe di ancoraggio 10, 10’, ... delle cornici 3, 3’, ... dei pannelli 2, 2’, ....

Come si vede, il rivestimento 1 del tetto R dell’edificio è assolutamente equivalente ad un rivestimento di tipo tradizionale, in cui però gli elementi di coibentazione 8, 8’, ... non sono protetti da tegole o integrati in elementi in lamiera prefabbricati, ma direttamente dai pannelli fotovoltaici 2, 2’, ....

E chiaro che le forme realizzative dell’invenzione qui descritte ed illustrate costituisce solo un esempio suscettibile di numerose varianti. Ad esempio, gli elementi di tenuta 6 espandibili potrebbero essere realizzati come componenti separati dalle comici 3, 3’, ... in forma di profili espandibili vincolabili tra comici 3, 3’ adiacenti e con sezioni trasversali a U, oppure a soffietto, a onda e simili. Inoltre, per ogni angolo a di inclinazione della superficie di rivestimento potrebbe essere utilizzato un numero di coppie alette 7, 7’ maggiore di quello minimo sopra indicato, consentendo di associare agli elementi di tenuta 6 un opportuno coefficiente di sicurezza.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema (1) di rivestimento superficiale comprendente una pluralità di pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...) rispettivamente inseriti in cornici (3, 3’, ...) disposte adiacenti una all’altra, in cui dette comici (3, 3’, ...) definiscono tra loro una pluralità di fenditure (5) atte a definire un gioco tra i pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...), caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre una pluralità di elementi di tenuta (6) di tipo espandibile associati alle comici (3, 3’, ...) in corrispondenza di dette fenditure (5) e dal fatto che la superficie di rivestimento definita dai pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...) è inclinata di un angolo (a) prestabilito rispetto ad un piano orizzontale.
2. Sistema (1) di rivestimento secondo la rivendicazione 1, in cui le cornici (3, 3’, ...) dei pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...) comprendono distanziali (4, 4’, ...) disposti lungo il loro perimetro sul lato opposto a quello destinato ad essere esposto alla radiazione solare ed atti a definire un’intercapedine (C) di ventilazione tra i pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...) ed una superficie (S) rivestita.
3. Sistema (1) di rivestimento secondo la rivendicazione 2, in cui detti distanziali (4, 4’, ...) sono disposti distanziati dai bordi perimetrali delle rispettive comici (3, 3’, ...) verso l’interno dei pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...).
4. Sistema (1) di rivestimento secondo la rivendicazione 2 o 3, in cui detti distanziali (4, 4’, ...) sono costituiti da barre rettilinee che corrono lungo l’intero perimetro delle cornici (3, 3’, ...) dei pannelli fotovoltaici (2, 2’, ...).
5. Sistema (1) di rivestimento secondo una delle rivendicazioni da 2 a 4, in cui gli elementi di tenuta (6) sono vincolati ai distanziali (4, 4’, ...).
6. Sistema (1) di rivestimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui gli elementi di tenuta (6) comprendono una pluralità di alette (7, 7’, ...) interdigitate disposte a pettine in corrispondenza dei bordi perimetrali delle comici (3, 3’) adiacenti.
7. Sistema di rivestimento secondo la rivendicazione 6, in cui dette alette (7, 7’, ...) sono ricavate integralmente nelle cornici (3, 3’, ...).
8. Sistema (1) di rivestimento secondo la rivendicazione 7, in cui le alette (7, 7’, ...) sono ricavate integralmente sui distanziali (4, 4’, ...) delle comici (3, 3’, ...).
9. Sistema (1) di rivestimento secondo una delle rivendicazioni da 6 a 8, in cui gli elementi di tenuta (6) comprendono almeno due coppie di alette (7, 7’, ...) interdigitate per superfici di rivestimento con pendenze maggiori di 50° ed almeno sei coppie di alette (7, 7’, ...) interdigitate per superfici di rivestimento con pendenze inferiori ai 20°.
10. Sistema (1) di rivestimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 9, comprendente inoltre una pluralità di elementi (8) di coibentazione termica e/o acustica, detti elementi (8) di coibentazione essendo atti ad essere disposti in un’intercapedine (C) di ventilazione definita tra i pannelli fotovoltaici (2) e la superficie (S) da rivestire a contatto con quest’ ultima.