ITMI20112044A1 - Dispositivo per la refrigerazione o il condizionamento passivo di ambienti - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER LA REFRIGERAZIONE O IL CONDIZIONAMENTO PASSIVO DI AMBIENTI

La presente invenzione concerne un dispositivo per la refrigerazione o il condizionamento passivo di ambienti, detto dispositivo comprendendo una massa termica che assorbe calore dall'ambiente da refrigerare o condizionare, essendo previsti mezzi atti a cedere il calore accumulato da detta massa termica, in modo da ripristinarne le condizioni iniziali.

Alcuni ambienti, quali shelter per telecomunicazioni, vengono condizionati mediante speciali dispositivi che assorbono calore da detti ambienti da condizionare e lo cedono, successivamente, all'ambiente esterno. Questo tipo di dispositivi, detti passivi o semipassivi, non consuma energia se non in piccole quantità, nel caso in cui siano eventualmente presenti piccoli ventilatori, atti ad aumentare la circolazione d'aria per migliorare lo scambio termico, o piccole pompe, atte ad accelerare la circolazione di liquidi termovettori, dette circolazioni d'aria e di liquidi termovettori avvenendo comunque spontaneamente. Il principio su cui si basano detti sistemi consiste nel predisporre all'interno dell'ambiente da condizionare una grande massa termica, costituita solitamente da acqua e/o sostanze a cambiamento di fase, la quale, durante il giorno, assorbe il calore prodotto dalle apparecchiature elettroniche presenti all'interno dell'ambiente e, durante la notte, lo cede all'ambiente esterno che, durante tale periodo di tempo, à ̈ a temperatura inferiore a quella raggiunta da detta massa termica. In questo modo la massa termica si raffredda ed à ̈ pronta per un nuovo ciclo giornaliero.

Altro impiego di dispositivi che assorbono calore da ambienti da refrigerare e lo cedono, successivamente, ad altro ambiente à ̈ nella refrigerazione di celle frigorifere da impiegarsi su veicoli per il trasporto di surgelati, ma privi di dispositivi frigoriferi attivi. In questi casi vengono di norma adoperati dei contenitori riempiti di sostanze a cambiamento di fase, detti piastre eutettiche per il loro piccolo spessore, in rapporto alla superficie, e per il fatto che utilizzano leghe eutettiche come sostanza a cambiamento di fase. In pratica detti contenitori vengono posti in una cella frigorifera, in cui avviene il congelamento della sostanza a cambiamento di fase, e quindi trasferiti nella cella coibentata del veicolo. Dette piastre eutettiche hanno una superficie molto estesa rispetto al loro volume e, quindi, sono in grado di assorbire rapidamente il calore dall'ambiente da refrigerare, abbassandone drasticamente la temperatura.

In altri casi le piastre eutettiche sono installate in modo permanente nel veicolo e vengono collegate con un impianto frigorifero in modo tale che possano essere percorse da un fluido termovettore, proveniente da detto frigorifero, al fine di congelare la massa termica in esse contenuta.

Nelle piastre eutettiche le superfici di scambio termico sono sempre le stesse, sia quando assorbono calore dall'ambiente da refrigerare, sia quando lo cedono alla cella frigorifera in cui vengono rigenerate, cioà ̈ ricongelate in modo da ripristinare le condizioni di operatività. Quando le piastre vengono installate all'interno del veicolo, le loro superfici sono alla stessa temperatura della sostanza a cambiamento di fase che contengono ed assorbono calore dall'ambiente raffreddandolo. Man mano che la sostanza fonde, lo scambio termico prosegue sempre allo stesso modo, in quanto sia pure fusa, la sostanza mantiene costante la sua temperatura grazie al suo calore latente di fusione e lo scambio termico con la sostanza ancora solida prosegue grazie ai moti convettivi del liquido formatosi. Quando le piastre eutettiche vengono poste in una cella frigorifera, o collegate con un impianto frigorifero, per la rigenerazione, accade che sulle superfici di scambio si formi uno strato solido il quale, essendo coibente, ostacola lo scambio termico con la sostanza ancora liquida, con la conseguenza che i tempi di rigenerazione si allungano notevolmente, mentre sarebbe desiderabile che i tempi di rigenerazione fossero sensibilmente più brevi, per una migliore gestione delle piastre stesse.

Nel caso di impiego nel condizionamento passivo di shelter, il condizionamento dello shelter stesso deve essere fatto per tutto il periodo di funzionamento delle apparecchiature elettroniche, cioà ̈ per 24 ore al giorno, mentre la rigenerazione, cioà ̈ il raffreddamento in modo da ripristinare le condizioni di operatività, deve necessariamente avvenire in un periodo di tempo assai più breve, circa 8 ore durante la notte, in cui la temperatura dell'ambiente esterno à ̈ sufficientemente bassa. Poiché il tempo utile per la rigenerazione non à ̈ espandibile, in quanto à ̈ determinato dal ciclo solare giornaliero, nei sistemi della tecnica nota vengono impiegati degli scambiatori con superfici di scambio termico molto estese. In pratica, nei sistemi in cui viene utilizzato un fluido termovettore, ad esempio acqua, durante le ore notturne si attiva spontaneamente una circolazione che porta detto fluido termovettore ad attraversare uno scambiatore molto grande, in relazione all'intero impianto, detto scambiatore essendo posto di norma sul tetto dello shelter. In questo modo il fluido termovettore riesce a cedere all'ambiente esterno tutto il calore assorbito dall'ambiente interno.

Questi sistemi di condizionamento sono però usati solo nelle zone non raggiunte dalla rete di distribuzione dell'energia elettrica, sia perché sono molto grandi e costosi, sia perché, funzionando all'interno di in un intervallo di temperatura assai ristretto, cioà ̈ la temperatura minima notturna (che in periodo estivo à ̈ raramente inferiore ai 23÷24°C) e la massima temperatura ammissibile all'interno dello shelter stesso (35÷38°C a seconda dei casi), sono poco efficienti. D'altra parte in dette zone, le apparecchiature elettroniche sono alimentate da accumulatori ricaricati mediante celle fotovoltaiche, per cui installazioni di questo genere hanno raramente potenze superiori a qualche centinaio di watt e quindi il calore da asportare à ̈ limitato. Tuttavia la massa termica richiesta, a causa del limitato salto termico, à ̈ comunque piuttosto elevata. In pratica per condizionare un ambiente in cui le apparecchiature abbiano una potenza di poche centinaia di watt, occorrono 2000÷3000 litri d'acqua. Per poter condizionare ambienti in cui la potenza da dissipare sia di alcune migliaia di watt, sia le masse termiche necessarie, sia le superfici di scambio termico verso l'esterno risultano proibitive, per cui tali sistemi non sono impiegati in tali casi. D'altra parte le potenze sono elevate solo nelle zone in cui sia disponibile energia elettrica dalla rete di distribuzione e quindi à ̈ possibile l'impiego di condizionatori attivi.

Tuttavia occorre notare che shelter installati in zone temperate e raggiunte dalla rete di distribuzione dell'energia elettrica, e quindi dotati di condizionatori attivi, per un periodo assai lungo dell'anno, la temperatura esterna notturna à ̈ alquanto inferiore a quella estiva, potendo anche scendere molto al di sotto di 0°C nella stagione invernale. Con dette temperature esterne, le superfici di scambio termico verso l'esterno si riducono notevolmente, a parità di potenza da dissipare, quindi sarebbe proponibile nuovamente un sistema di condizionamento passivo o semipassivo, affiancandolo ai sistemi di condizionamento attivo, che entrerebbero in funzione solo quando le condizioni esterne lo richiederebbero. Si avrebbe così un elevato risparmio di energia elettrica, con conseguente riduzione dei costi di gestione, ed una riduzione di emissioni di anidride carbonica, in conseguenza della minor quantità di energia elettrica consumata.

Un sistema di condizionamento passivo o semipassivo, idoneo al caso descritto di installazione tipica in zona temperata e servita dalla rete elettrica, di regola avente potenza piuttosto elevata, dovrebbe necessariamente fare uso di sostanze a cambiamento di fase, per ridurre drasticamente la massa termica, che altrimenti sarebbe proibitiva.

Detta massa termica à ̈ posizionata all'interno dell'ambiente da condizionare, con il quale si interfaccia tramite un primo scambiatore di calore. Poiché la massa termica non può circolare, in quanto solidifica, occorre un fluido termovettore che sottragga calore alla massa termica e lo trasporti verso l'ambiente esterno. Ciò può essere fatto mediante un secondo scambiatore, atto a trasferire il calore dalla massa termica al fluido termovettore, ed un terzo scambiatore, atto a trasferire il calore dal fluido termovettore all'ambiente esterno, detto fluido termovettore circolando tra detti secondo e terzo scambiatore.

Poiché il trasferimento del calore dalla massa termica all'ambiente esterno avviene solo per alcune ore nell'arco dell'intero giorno, mentre il trasferimento di calore tra l'ambiente interno e la massa termica avviene durante l'intero arco delle 24 ore, le superfici di scambio del secondo e del terzo scambiatore devono essere assai più estese di quelle del primo.

Si presenta ora lo stesso inconveniente lamentato nel caso delle piastre eutettiche. Infatti quando il calore viene trasferito dall'ambiente interno alla massa termica attraverso il primo scambiatore, la sostanza a cambiamento di fase inizia a fondere e lo scambio termico prosegue sempre allo stesso modo, in quanto sia pure fusa, la sostanza mantiene costante la sua temperatura grazie al suo calore latente di fusione e lo scambio termico con la sostanza ancora solida prosegue grazie ai moti convettivi del liquido formatosi. Quando il fluido termovettore circola tra il secondo e il terzo scambiatore, accade che sulle superfici di scambio del secondo scambiatore si formi uno strato solido il quale, essendo coibente, ostacola lo scambio termico con la sostanza ancora liquida, con la conseguenza che i tempi di rigenerazione si allungano notevolmente.

Come si vede l'inconveniente che si presenta à ̈ tecnicamente identico sia nel caso delle piastre eutettiche poste in una cella frigorifera, sia nel trasferimento del calore tramite un fluido termovettore. La conseguenza à ̈, nel caso delle piastre eutettiche, una eccessiva durata della rigenerazione, mentre nel caso di un sistema di condizionamento passivo o semipassivo per shelter, l'impossibilità di funzionare a causa della non espandibilità del tempo di rigenerazione.

La presente invenzione risolve il problema esposto mediante un dispositivo per la refrigerazione o il condizionamento passivo di ambienti ed un metodo per la fabbricazione dello stesso, rispettivamente conformi alle rivendicazioni 1 e 9.

Il dispositivo secondo invenzione à ̈ del tipo comprendente uno o più contenitori al cui interno sia presente una massa termica atta ad assorbire calore dall'ambiente da refrigerare o condizionare, detto contenitore prevedendo delle superfici di scambio termico attraverso le quali il calore passa dall'ambiente da refrigerare o condizionare a detta massa termica, essendo previsti mezzi atti a cedere il calore accumulato da detta massa termica in modo da ripristinare le condizioni iniziali di detta massa termica, ed à ̈ caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a cedere il calore accumulato da detta massa termica, in modo da ripristinarne le condizioni iniziali, comprendono un fluido termovettore che circola tra detti uno o più contenitori e mezzi di refrigerazione esterni a detti uno o più contenitori, detto fluido termovettore circolando in condotti che attraversano detta massa termica e sono in contatto con essa.

In sostanza i contenitori mantengono la forma di piastre rettangolari, in modo da avere delle superfici di scambio estese in rapporto al volume della massa termica, ma il fluido termovettore esercita la sua azione refrigerante in quanto passa in tubi che attraversano detta massa termica, detti tubi essendo preferibilmente provvisti di alettature che si protendono verso l'interno di detta massa termica. In definitiva ciascuna piastra scambia con l'ambiente interno attraverso due superfici, cioà ̈ le facce della piastra stessa, mentre scambia verso l'ambiente esterno, per il tramite di un fluido termovettore, attraverso le superfici dei tubi, che possono essere assai estese, se i tubi sono numerosi e ravvicinati tra loro. L'effetto diviene ancora più significativo se i tubi stessi sono provvisti di un'alettatura che si protende all'interno della massa termica. Detto fluido termovettore sarà di tipo diverso a seconda dei casi.

Nel caso delle piastre eutettiche per la refrigerazione di celle frigorifere, sarà un fluido proveniente da una macchina frigorifera, ad esempio una salamoia, mentre nel caso del condizionamento di shelter potrà essere, ad esempio, dell'acqua che viene raffreddata attraverso uno scambiatore posto all'esterno dello shelter stesso, attraverso il quale detta acqua passa spontaneamente quando la temperatura esterna scende al di sotto della temperatura a cui si trova la massa termica.

Secondo una variante preferita dell'invenzione, il fluido termovettore che trasferisce il calore all'esterno può essere la stessa aria fresca notturna che viene forzata a passare all'interno dei tubi che attraversano la massa termica. La massa termica potrà essere costituita sia da un liquido, ad esempio acqua, sia da una sostanza a cambiamento di fase. La scelta verrà fatta in funzione dello spazio disponibile e del costo, sia della sostanza a cambiamento di fase che dell'impianto.

Il metodo per la realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione, che prevede la realizzazione di contenitori, al cui interno sia presente detta massa termica, e di far attraversare detti contenitori dai condotti che dovranno essere percorsi dal fluido termovettore, à ̈ caratterizzato dal fatto di prevedere l'assemblaggio degli elementi costituenti detti contenitori, nonché delle tubazioni che li attraversano, e di effettuare il bloccaggio reciproco di detti componenti mediante brasatura.

Il vantaggio derivante dall'impiego di dispositivi conformi all'invenzione consiste in una forte riduzione dei tempi di rigenerazione delle masse termiche. Nel caso delle piastre eutettiche ciò consente una più proficua gestione delle piastre stesse, con riduzione dell'impiego delle macchine frigorifere, mentre nel caso del condizionamento passivo di shelter e simili, consente di rendere efficace l'impiego di sostanze a cambiamento di fase, con la conseguenza di ridurre fortemente i volumi impiegati e, quindi, di estendere notevolmente il campo di utilizzo verso potenze superiori di un ordine di grandezza rispetto a quelle attuali.

L'invenzione verrà ora descritta a scopo illustrativo e non limitativo, secondo alcune forme preferite di attuazione, con riferimento alla figure allegate in cui:

le figure 1, 2, 3 e 4 mostrano varie realizzazioni del dispositivo secondo l'invenzione, conformemente ad una prima forma di attuazione;

le figure 5, 6, 7 e 8 mostrano varie realizzazioni del dispositivo secondo l'invenzione, conformemente ad una seconda forma di attuazione;

la figura 9 mostra una variante del dispositivo secondo l'invenzione; le figure 10 (a, b, c, d, e, f) mostrano la sequenza delle operazioni di realizzazione del dispositivo secondo l'invenzione.

Con riferimento alle figg. da 1 a 4, con (1a, 1b, 1c, 1d) vengono indicati diversi esempi di realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione. Detto dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d) comprende una o più piastre (2a, 2b, 2c), realizzate in materiale conduttore di calore, ad esempio rame o alluminio, al cui interno à ̈ contenuta una massa termica (3) che può essere un liquido o una sostanza a cambiamento di fase. È evidente che à ̈ la sostanza a cambiamento di fase che consente di ottenere le massime prestazioni possibili, in termini di accumulo di calore in relazione al volume occupato, in quanto il cambiamento di fase sottende un elevato calore latente di fusione.

Il dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d) à ̈ costituito da una pluralità di piastre (2a, 2b, 2c), il numero di dette piastre essendo scelto, secondo le comuni conoscenze del tecnico esperto del settore, per ottimizzare lo spazio occupato dal dispositivo, in funzione delle prestazioni che si desidera ottenere, con un particolare riguardo alle superfici di scambio termico, come verrà meglio precisato nel seguito.

Detta pluralità di piastre (2a, 2b, 2c) à ̈ attraversata da uno o più tubi (4), anch'essi realizzati in materiale conduttore di calore, ad esempio rame o alluminio. Nel caso delle figg. da 1 a 4, à ̈ illustrato un singolo tubo (4) che attraversa a zig-zag le piastre (2a, 2b, 2c), A seconda delle dimensioni delle piastre (2a, 2b, 2c), in particolare della dimensione ortogonale al piano del disegno, detto tubo (4) potrà essere replicato lungo detta direzione ortogonale. In questo modo detti tubi formeranno delle schiere che possono essere vantaggiosamente sfalsate tra loro.

Le piastre 2a, 2b e 2c si differenziano fra loro per la presenza o meno di ulteriori elementi atti a trasmettere il calore, posizionati al loro interno, come verrà visto in dettaglio nel seguito.

Nella fig. 1, in cui à ̈ mostrato il dispositivo (1a), le piastre (2a) sono semplicemente attraversate da uno o più tubi (4) in cui il fluido che passa al loro interno sottrae calore alla massa termica (3) attraverso le superfici (5) e (6), la superficie (5) e le superfici (6) essendo rispettivamente la superficie del tubo (4) che si trova all'interno delle piastre (2a) e le superfici laterali delle piastre (2a), dette superfici (6) essendo in contatto metallico con i tubi (4), in modo da trasferire efficacemente il calore a detti tubi (4). Qualora le piastre (2a) prevedano un numero elevato di tubi (4) che le attraversano e detti tubi (4) siano ravvicinati tra loro, la loro superficie complessiva può essere assai rilevante e superare per estensione le superfici (6) delle piastre (2a).

Nella fig. 2, in cui à ̈ mostrato il dispositivo (1b), le piastre (2b) sono attraversate da uno o più tubi (4) in cui il fluido che passa al loro interno sottrae calore attraverso le superfici (5a, 5b) e (6, 7). Le superfici (5a, 5b) sono porzioni della superficie del tubo (4) che si trovano all'interno delle piastre (2b), le superfici (6), che sono in contatto metallico con i tubi (4), sono anche le superfici esterne delle piastre (2b), mentre le superfici (7), sempre in contatto metallico con i tubi (4), sono elementi che si protendono all'interno delle piastre (2b) e si posizionano, vantaggiosamente in modo equidistanziato, tra le superfici esterne (6) delle piastre (2b).

Nella fig. 3, in cui à ̈ mostrato il dispositivo (1c), le piastre (2c) sono attraversate da uno o più tubi (4) in cui il fluido che passa al loro interno sottrae calore attraverso le superfici (5a, 5b, 5c) e (6, 7). Le superfici (5a, 5b, 5c) sono porzioni della superficie del tubo (4) che si trovano all'interno delle piastre (2c), le superfici (6), che sono in contatto metallico con i tubi (4), sono anche le superfici esterne delle piastre (2c), mentre le superfici (7), sempre in contatto metallico con i tubi (4), sono elementi che si protendono all'interno delle piastre (2c) e si posizionano, vantaggiosamente in modo equidistanziato, tra le superficie esterne (6) delle piastre (2c).

Nella fig. 4, in cui à ̈ mostrato il dispositivo (1d), le piastre del tipo (2c) sono alternate con altre superfici (8), sempre in contatto metallico con il tubo (4), le quali permettono uno scambio diretto tra il fluido termovettore, che scorre all'interno dei tubi (4), e l'ambiente in cui il dispositivo (1d) à ̈ inserito, senza la mediazione della massa termica (3).

Nelle figg. da 5 a 8, con (11a, 11b, 11c, 11d) vengono indicati altri esempi di realizzazione di un dispositivo secondo l'invenzione, in cui le piastre (2a, 2b, 2c) sono attraversate da un fascio di tubi (14), detti tubi essendo collegati con primo collettore (14a) ed un secondo collettore (14b).

Anche in questo caso, a seconda delle dimensioni delle piastre (2a, 2b, 2c), in particolare della dimensione ortogonale al piano del disegno, detti tubi (14) potranno essere replicati lungo detta direzione ortogonale, formando delle schiere che possono essere vantaggiosamente sfalsate tra loro.

I tubi (4, 14) sono percorsi da un fluido termovettore che ha la funzione di estrarre il calore dalla massa termica (3), in modo da raffreddarla. Inoltre i dispositivi (11a, 11b, 11c, 11d) differiscono dai dispositivi (1a, 1b, 1c, 1d) per il fatto di prevedere detti primi e secondi collettori (14a) e (14b) che determinano un differente il percorso del fluido termovettore.

Nel caso dei tubi (4), il fluido termovettore entra da una prima estremità (4a) del tubo (4) ed esce da una seconda estremità (4b) del tubo (4) stesso. In questo caso lo stesso fluido termovettore attraversa più volte le piastre (2a, 2b, 2c).

Nel caso dei tubi (14), il fluido termovettore entra dal primo collettore (14a) del fascio di tubi (14) ed esce dal secondo collettore (14b) del fascio di tubi (14). In questo caso lo stesso fluido termovettore attraversa le piastre (2a, 2b, 2c) una sola volta.

Il fluido termovettore viene a sua volta raffreddato con mezzi idonei.

Nel caso in cui il dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d), secondo l'invenzione, venga utilizzato per la refrigerazione di veicoli adibiti al trasporto di prodotti surgelati, i tubi (4, 14) verranno percorsi da un fluido termovettore che rimane tale alle basse temperature raggiunte (-20 ÷ -30°C), ad esempio una salamoia, proveniente da una macchina frigorifera, fino a che tutta la massa termica (3) non sia solidificata. In pratica, per la rigenerazione delle piastre, si collegheranno i tubi (4, 14) con un circuito, percorso da detta salamoia, che comprende uno scambiatore integrato in una macchina frigorifera (non rappresentata). Detto fluido termovettore, percorrendo i tubi (4, 14) sottrae calore alla massa termica (3), raffreddandola, e cede detto calore all'ambiente esterno tramite detta macchina frigorifera, con cui scambia attraverso detto scambiatore integrato nella macchina frigorifera stessa.

Nel caso in cui il dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d), secondo l'invenzione, venga utilizzato per il condizionamento passivo o semipassivo di shelter e simili, i tubi (4, 14) sono collegati con uno scambiatore (non rappresentato) posto all'esterno dello shelter. Quando la temperatura esterna à ̈ inferiore alla temperatura della massa termica (3), si attiva una circolazione del fluido termovettore, ad esempio acqua, il quale, percorrendo i tubi (4, 14), sottrae calore alla massa termica (3), raffreddandola, e cede detto calore all'ambiente esterno tramite detto scambiatore posto all'esterno dello shelter. In alternativa à ̈ possibile far percorrere i tubi (4, 14) dalla stessa aria fresca notturna e sottrarre direttamente il calore alle piastre (2a, 2b, 2c) senza la mediazione di uno scambiatore esterno, il dimensionamento delle superfici di scambio potendo essere effettuato in base alle comuni conoscenze del tecnico esperto del settore. Nel caso di impiego diretto dell'aria esterna, à ̈ vantaggioso l'impiego delle varianti (11a, 11b, 11c, 11d), in quanto la presenza di numerosi tubi (14), collegati tramite detti primo e secondo collettore (14a, 14b), ha delle perdite di carico sensibilmente inferiori a quelle dei tubi a serpentina (4), che sono molto più lunghi.

Si ricorda che lo scopo dell'invenzione à ̈ quello di consentire lo scambio di calore tra il dispositivo e l'ambiente esterno in un tempo più breve di quanto non avvenga tra l'ambiente interno ed il dispositivo stesso. Questo scopo viene raggiunto in quanto le superfici di scambio termico verso l'esterno sono più estese di quelle verso l’interno. Nel caso di impiego di sostanze a cambiamento di fase, inoltre, occorre tenere presente anche il fatto che, quando queste solidificano, essendo coibenti, ostacolano la trasmissione del calore. Per avere un efficace scambio termico occorre quindi che gli elementi metallici, che sono ottimi conduttori di calore, si protendano il più possibile all'interno della massa termica e siano tra loro il più ravvicinati possibile.

Nel caso dei dispositivi (1a) di fig. 1 e (11a) di fig. 5, lo scambio termico tra piastre (2a) e ambiente interno avviene attraverso le superfici (6) delle piastre stesse, mentre quello tra piastre (2a) e fluido termovettore, e quindi l'ambiente esterno, avviene attraverso le stesse superfici (6) delle piastre (2a) e le superfici (5a, 15a) dei tubi (4, 14) che si trovano all'interno delle piastre (2a).

Nel caso dei dispositivi (1b) di fig. 2 e (11b) di fig. 6, lo scambio termico tra piastre (2b) e ambiente interno avviene sempre attraverso le superfici (6) delle piastre stesse, mentre quello tra piastre (2b) e fluido termovettore, e quindi l'ambiente esterno, avviene attraverso le stesse superfici (6) delle piastre (2b), le superfici (5a, 5b, 15a, 15b) dei tubi (4, 14) che si trovano all'interno delle piastre (2b) e le superfici (7) che si protendono all'interno delle piastre (2b).

Nel caso dei dispositivi (1c) di fig. 3 e (11c) di fig. 7, lo scambio termico tra piastre (2c) e ambiente interno avviene ancora solo attraverso le superfici (6) delle piastre stesse, mentre quello tra piastre (2c) e fluido termovettore, e quindi l'ambiente esterno, avviene attraverso le stesse superfici (6) delle piastre (2c), le superfici (5a, 5b, 5c, 15a, 15b, 15c) dei tubi (4, 14) che si trovano all'interno delle piastre (2c) e le coppie di superfici (7) che si protendono all'interno delle piastre (2c).

Aumentando il numero delle superfici (7), in contatto metallico con i tubi (4, 14), che si protendono all'interno delle piastre (2b, 2c), aumenta ulteriormente il divario tra le superfici che scambiano verso l'esterno rispetto a quelle che scambiano verso l'interno, riducendo di conseguenza il tempo necessario per la rigenerazione della massa termica (3).

Secondo una variante (21) dell'invenzione, mostrata in fig. 9, i condotti del fluido termovettore (24) attraversano la massa termica (3), presente all'interno di una piastra o contenitore (22), essendo in contatto con essa ma, invece di attraversare le superfici (6) di detto contenitore (22) in modo sostanzialmente perpendicolare ad esse, si sviluppano al loro interno, ad esempio costituendo una o più serpentine, il fluido termovettore percorrendo dette serpentine dall'ingresso (24a) all'uscita (24b). Per aumentare la superficie di scambio tra il fluido termovettore e la massa termica (3), il tubo (24) à ̈ provvisto di un'alettatura costituita dalle superfici (70).

Nelle figg. 10 (a, b, c, d, e, f) à ̈ mostrata la sequenza delle operazioni necessarie per la realizzazione di una piastra del tipo (2c), cioà ̈ con una coppia di superfici di scambio (7) inserite all'interno della piastra stessa.

Nella fig. 10a à ̈ mostrata una vaschetta (100), costituente la prima delle due pareti (6) di detta piastra (2c), nella quale viene inserita una pluralità di bussole (101), le quali sono preferibilmente dotate di un bordo a collare (101a) che va in battuta contro la superficie esterna di detta vaschetta (100), dette bussole (101) essendo inserite in fori, predisposti nella vaschetta (100), nei quali successivamente saranno inseriti i tubi (4, 14) di passaggio del fluido termovettore.

Nella fig. 10b à ̈ mostrata una prima lastra (102), costituente la prima delle superfici (7), in cui sono stati realizzati fori corrispondenti ai fori realizzati nella vaschetta (100), in modo che dette bussole (101) siano inserite in detti fori, detta prima lastra (102) venendo posizionata alla giusta distanza dalla vaschetta (100).

Nella fig. 10c à ̈ mostrata una seconda lastra (102), costituente la seconda delle superfici (7), in cui sono stati realizzati fori corrispondenti ai fori realizzati nella vaschetta (100) e nella prima lastra (102), in modo che dette bussole (101) siano inserite in detti fori, detta seconda lastra (102) venendo posizionata alla giusta distanza dalla prima lastra (102).

Nella fig. 10d à ̈ mostrata una seconda vaschetta (103), costituente la seconda delle due pareti (6) di detta piastra (2c), in cui sono stati realizzati fori corrispondenti ai fori realizzati nella vaschetta (100) e nelle due lastre (102), in modo che dette bussole (101) siano inserite in detti fori, detta seconda vaschetta (103) andando in battuta con il suo contorno contro il contorno di detta prima vaschetta (100).

Nella fig. 10e sono mostrate le estremità superiori delle bussole (101) sulle quali à ̈ stato realizzato un bordo a collare (101b), in modo tale da bloccare detta seconda vaschetta (103), detta prima e seconda vaschetta essendo bloccate reciprocamente in modo da realizzare una tenuta lungo i bordi, ad esempio mediante una graffatura (104), completando in questo modo una piastra (2c).

Successivamente, come mostrato nella fig. 10f, nelle bussole (101) vengono fatti passare dei tubi (105) i quali, mediante mandrinatura o altro mezzo per aumentarne il diametro, saranno fatti aderire fortemente alle boccole (101), in modo da realizzare un contatto metallico molto serrato al fine di avere un'ottima conducibilità termica.

Le piastre di tipo (2a) saranno ottenute ovviamente senza l’impiego delle lastre (102), mentre le piastre (2b) saranno ottenute inserendo una sola lastra (102). Infine inserendo una lastra (102), costituente in questo caso una superficie (8), tra una piastra (2c) e la successiva, sarà possibile ottenere un dispositivo del tipo (1d) oppure (11d), a seconda di come poi vengono collegati tra loro i tubi (105).

Secondo una forma preferita di realizzazione, sia i fori realizzati nelle lastre (102), sia quelli realizzati nelle vaschette (100, 103) potranno avere i bordi almeno parzialmente risvoltati, come evidenziato nel particolare ingrandito di fig. 9b, in modo da aumentare la superficie di contatto tra dette lastre (102) o vaschette (100, 103) e dette bussole (105).

La tenuta delle giunzioni potrà essere ottenuta mediante brasatura, secondo la tecnica nota.

Ovviamente dovranno essere previsti delle aperture richiudibili (non rappresentate) per l'inserimento delle masse termiche (3) all'interno delle piastre (2a, 2b, 2c).

In alternativa a quanto descritto, si potrà omettere l'impiego delle bussole (101). In tal caso i tubi (105) saranno a diretto contatto con dette vaschette (100, 103) e dette lastre (102). In tal caso la procedura di realizzazione comprenderà le seguenti fasi:

inserimento di una pluralità di tubi (105) in una corrispondente pluralità di fori realizzati in una vaschetta (100), costituente la prima delle due pareti (6) di una piastra (2a, 2b, 2c);

inserimento di detta pluralità di tubi (105) in una corrispondente pluralità di fori realizzati in una o più lastre (102), nel caso di piastre del tipo (2b, 2c);

posizionamento di una seconda vaschetta (103), costituente la seconda delle due pareti (6) di detta piastra (2a, 2b, 2c), in cui sono stati realizzati fori corrispondenti ai fori realizzati nella vaschetta (100) e nelle lastre (102), in modo che detti tubi (105) siano inseriti in detti fori, detta seconda vaschetta (103) andando in battuta con il suo contorno contro il contorno di detta prima vaschetta (100).

collegamento di detti tubi (105) con dei raccordi in modo da ottenere delle serpentine (4) o con dei collettori (14a, 14b) in modo da ottenere dei condotti (5);

sigillatura delle giunzioni mediante brasatura.

Anche in questo caso le piastre di tipo (2a) saranno ottenute senza l’impiego delle lastre (102), mentre le piastre (2b) saranno ottenute inserendo una sola lastra (102). Infine inserendo una lastra (102), costituente in questo caso una superficie (8), tra una piastra (2c) e la successiva, sarà possibile ottenere un dispositivo del tipo (1d) oppure (11d), a seconda di come poi vengono collegati tra loro i tubi (105).

L'invenzione à ̈ stata descritta, a scopo esemplificativo e non limitativo, secondo alcune forme preferite di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose altre forme di attuazione, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d, 21) per la refrigerazione o il condizionamento passivo di ambienti, del tipo comprendente uno o più contenitori (2a, 2b, 2c, 22) al cui interno sia presente una massa termica (3) atta ad assorbire calore dall'ambiente da refrigerare o condizionare, detto contenitore prevedendo delle superfici di scambio termico (6) attraverso le quali il calore passa dall'ambiente da refrigerare o condizionare a detta massa termica (3), essendo previsti mezzi atti a cedere il calore accumulato da detta massa termica (3), in modo da ripristinare le condizioni iniziali di detta massa termica (3), caratterizzato dal fatto che detti mezzi atti a cedere il calore accumulato da detta massa termica (3) in modo da ripristinare le condizioni iniziali di detta massa termica (3), comprendono un fluido termovettore che circola tra detti uno o più contenitori (2a, 2b, 2c, 22) e mezzi di refrigerazione esterni a detti uno o più contenitori (2a, 2b, 2c, 22), detto fluido termovettore circolando in condotti (4, 14, 24) che attraversano detta massa termica (3) e sono in relazione di scambio termico con detta massa termica (3).
2. 2. Dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d, 21), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti condotti (4, 14, 24) sono in contatto metallico con le superfici (6) di detti contenitori (2a, 2b, 2c, 22) di detta massa termica (3).
3. 3. Dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d, 21), secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti condotti (4, 14, 24) sono in contatto metallico con delle superfici (7) che si protendono all'interno di detta massa termica (3).
4. 4. Dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d), secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti condotti (4) costituiscono una o più serpentine che entrano ed escono più volte da detti contenitori (2a, 2b, 2c).
5. 5. Dispositivo (11a, 11b, 11c, 11d), secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti condotti (14) sono collegati tra loro mediante dei collettori (14a, 14b) in modo tale che ciascuno di detti condotti (14) attraversi lo stesso contenitore (2a, 2b, 2c) una sola volta.
6. 6. Dispositivo (21), secondo le rivendicazioni da 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detti condotti (24) costituiscono una o più serpentine interamente contenute all'interno di detti contenitori (22).
7. 7. Dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d), secondo le rivendicazioni da 1 a 5, caratterizzato dal fatto di prevedere una o più superfici (8), in contatto metallico con detti condotti (4, 14), situate all'esterno di detti contenitori (2a, 2b, 2c).
8. 8. Dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d), secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto che detta massa termica comprende almeno una sostanza a cambiamento di fase.
9. 9. Metodo per la realizzazione di un dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d) per la refrigerazione o il condizionamento passivo di ambienti, conforme ad almeno una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto di prevedere le seguenti operazioni: inserimento di una pluralità di tubi (105) in una corrispondente pluralità di fori realizzati in una vaschetta (100), costituente la prima delle due pareti (6) di una piastra (2a, 2b, 2c); inserimento di detta pluralità di tubi (105) in una corrispondente pluralità di fori realizzati in una o più lastre (102), nel caso di piastre del tipo (2b, 2c); posizionamento di una seconda vaschetta (103), costituente la seconda delle due pareti (6) di detta piastra (2a, 2b, 2c), in cui sono stati realizzati fori corrispondenti ai fori realizzati nella vaschetta (100) e nelle lastre (102), in modo che detti tubi (105) siano inseriti in detti fori, detta seconda vaschetta (103) andando in battuta con il suo contorno contro il contorno di detta prima vaschetta (100). collegamento di detti tubi (105) con dei raccordi in modo da ottenere delle serpentine (4) o con dei collettori (14a, 14b) in modo da ottenere dei condotti (5); sigillatura delle giunzioni mediante brasatura e/o graffatura (104).
10. 10. Metodo per la realizzazione di un dispositivo (1a, 1b, 1c, 1d, 11a, 11b, 11c, 11d) per la refrigerazione o il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 9, caratterizzato dal fatto di prevedere l'interposizione di bussole (101) tra detti tubi (105) e dette vaschette (100, 103) e tra detti tubi (105) e tra dette lastre (102), detti tubi (105) subendo un incremento di diametro in modo da farli aderire fortemente a dette bussole (101).