ITMI20112045A1 - Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, in particolare shelter per telecomunicazioni - Google Patents

Description

DISPOSITIVO PER IL CONDIZIONAMENTO PASSIVO DI AMBIENTI, IN PARTICOLARE SHELTER PER TELECOMUNICAZIONI

La presente invenzione concerne un dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, in particolare shelter per il contenimento di apparecchiature elettriche ed elettroniche, detto dispositivo comprendendo una massa termica, comprendente sostanze a cambiamento di fase, che assorbe calore dall'ambiente da condizionare, essendo previsti mezzi atti a cedere il calore accumulato da detta massa termica, in modo da ripristinarne le condizioni iniziali.

Alcuni ambienti, quali gli interni degli 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, e/o piccole pompe, atte ad accelerare o provocare la circolazione di fluidi termovettori.

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 elettriche ed 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.

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 elettriche ed elettroniche, cioà ̈ per 24 ore al giorno, mentre la rigenerazione, cioà ̈ il raffreddamento per ripristinare le condizioni di operatività, deve necessariamente avvenire in un periodo di tempo assai più breve, cioà ̈ circa otto ore, durante la notte, in cui la temperatura dell'ambiente esterno à ̈ sufficientemente bassa, in particolare à ̈ più bassa di quella della massa termica da rigenerare. 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 per questa operazione degli scambiatori con superfici di scambio termico molto estese. In pratica, nei sistemi in cui viene utilizzato un fluido termovettore, ad esempio la stessa acqua che funge da massa termica, 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 ques to 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 elevate sono possibili 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 produzione 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.

Quando il calore viene trasferito dall'ambiente da condizionare alla massa termica, 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 (o quasi costante se la lega che costituisce la sostanza a cambiamento di fase non à ̈ eutettica) grazie al suo calore latente di fusione, e lo scambio termico con la sostanza ancora solida prosegue grazie ai moti convettivi del liquido formatosi.

Questo dispositivo della tecnica nota presenta però un grave inconveniente in quanto, nella fase di ripristino delle condizioni iniziali, accade che sulle superfici dello 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.

Da quanto sopra deriva che, per scambiare la quantità di calore necessaria nel tempo disponibile per la rigenerazione, occorrono superfici di scambio assai estese, con la conseguenza che le dimensioni complessive dello scambiatore sono così grandi da renderne impossibile l'utilizzo.

La presente invenzione risolve il problema esposto mediante un dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti conforme alla rivendicazione 1. In pratica la geometria del dispositivo secondo l'invenzione à ̈ tale per cui, pur con dimensioni complessive piuttosto contenute, le superfici di scambio termico, dalla parte della massa termica, sono sia particolarmente estese, sia conformate in modo tale che lo spessore dello strato solido di detta sostanza, che si forma su dette superfici di scambio, rimanga contenuto entro limiti tali da consentire lo scambio termico necessario alla rigenerazione della massa termica stessa, nel limite di tempo imposto dal ciclo solare.

Lo scopo viene raggiunto facendo passare un primo fluido termovettore, cioà ̈ quello che trasferisce all’ambiente esterno il calore accumulato dalla massa termica, in condotti che attraversano detta massa termica ed hanno con essa superfici di contatto assai estese.

Il dispositivo secondo l'invenzione, che à ̈ del tipo comprendente:

ï‚· una massa termica atta ad assorbire il calore prodotto dalle apparecchiature presenti nell'ambiente da condizionare, detta massa termica comprendendo sostanze a cambiamento di fase;

ï‚· primi mezzi atti a trasferire il calore da detta massa termica all'ambiente esterno;

ï‚· secondi mezzi atti a trasferire il calore da detto ambiente da condizionare a detta massa termica;

à ̈ caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi, atti a trasferire il calore accumulato dalla massa termica all’ambiente esterno in modo da ripristinare le condizioni iniziali di detta massa termica, comprendono un primo scambiatore di calore, percorso da un primo fluido termovettore in cui: ï‚· detto primo scambiatore di calore attraversa la massa termica ed à ̈ in relazione di scambio termico con essa;

ï‚· detto primo fluido termovettore à ̈ costituito da aria prelevata dall’ambiente esterno o da altro fluido in relazione di scambio termico con detto ambiente esterno.

Secondo una forma preferita di attuazione, il dispositivo secondo l’invenzione comprende un terzo scambiatore di calore, atto a trasferire il calore prelevato nell’ambiente da condizionare da detto secondo fluido termovettore, direttamente a detto primo fluido termovettore, che à ̈ in relazione di scambio termico con l’ambiente esterno.

Il vantaggio derivante dall'impiego di un dispositivo conforme all'invenzione consiste quindi in una forte riduzione dei tempi di rigenerazione delle masse termiche. Ciò significa che l'invenzione rende possibile l'utilizzo di masse termiche costituite, almeno in parte, da sostanze a cambiamento di fase, nel condizionamento passivo o semipassivo di ambienti contenenti apparecchiature elettriche e/o elettroniche.

Questo fatto consente di ridurre fortemente la massa termica utilizzata e, quindi le dimensioni degli impianti, con vantaggi evidenti in termini di costo e praticità di esercizio. Negli impianti di elevata potenza (alcune migliaia di watt), l'invenzione consente l'utilizzo di sistemi di condizionamento passivo o semipassivo, non praticabile altrimenti a causa delle esorbitanti masse termiche richieste, in assenza di sostanze a cambiamento di fare.

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 e 2 (a, b) mostrano un dispositivo secondo l’invenzione, costituito da un solo modulo, conformemente ad una prima forma di attuazione, ed alcuni dettagli di detto modulo;

 le figure 3 e 4 (a, b, c) mostrano un dispositivo secondo l’invenzione, costituito da un solo modulo, conformemente ad una seconda forma di attuazione, ed alcuni dettagli di detto modulo;

 le figure 5, 6 e 7 mostrano un dispositivo secondo l’invenzione, comprendente una pluralità di moduli conformi a detta seconda forma di attuazione;

 le figure 8, 9 e 10 (a, b, c) mostrano rispettivamente un dispositivo secondo l’invenzione costituito da un solo modulo conforme ad una terza forma di attuazione, da più moduli, ed alcuni dettagli di detti moduli.

La fig. 1 mostra la sezione trasversale di un dispositivo secondo l’invenzione, costituito da un solo modulo (1), preferibilmente di forma allungata nella direzione perpendicolare alla sezione, caratterizzato dal fatto di comprendere: ï‚· un contenitore a tenuta (2), nel quale à ̈ presente una massa termica (3), comprendente una sostanza a cambiamento di fase;

 uno o più condotti (4) che attraversano la massa termica (3) e sono separati da essa dalle pareti (4a), detti condotti (4) attraversando le pareti di testa del contenitore (2);

 una pluralità di alette (5), posizionate su dette pareti (4a), che si protendono all’interno di detta massa termica (3).

Secondo una forma preferita di attuazione, dette alette (5) collegano le pareti (4a) con le pareti di detto contenitore (2).

Inoltre, sulle pareti esterne di detto contenitore (2), à ̈ preferibilmente presente una pluralità di alette (6).

Poiché i condotti (4) attraversano le pareti di testa del contenitore (2), il passaggio di detti condotti (4) attraverso le pareti di detto contenitore (2) dovrà essere adeguatamente sigillato.

Il modulo (1) Ã ̈ realizzato in materiale termicamente conduttivo, ad esempio in lega di alluminio estrusa.

Il modulo (1) à ̈ posto direttamente nell'ambiente da condizionare, in modo che l’aria presente in detto ambiente possa cedere il calore generato dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche alla massa termica (3), provocandone la fusione.

Il passaggio del calore dall’aria alla massa termica (3) avviene attraverso le pareti esterne del contenitore (2) e le alette (5) che si protendono all’interno della massa termica (3), essendo favorito dalla presenza delle alette (6), presenti sulle pareti esterne del contenitore (2).

Durante le ore notturne, i condotti (4) sono percorsi da un primo fluido termovettore, ad esempio l’aria proveniente dall’ambiente esterno. Attraverso le pareti (4a) di detti condotti (4) e le alette (5), che si protendono all’interno della massa termica (3), detta massa termica (3) cede il calore accumulato a detto primo fluido termovettore e quindi si raffredda e si solidifica.

Le alette (5) dovranno essere di lunghezza e distanza reciproca tale che lo spessore dello strato solido di detta sostanza a cambiamento di fase, che costituisce almeno in parte detta massa termica (3), detto strato solido formandosi su dette alette (5) e su dette pareti (4a), rimanga contenuto entro limiti tali da consentire lo scambio termico necessario alla rigenerazione della massa termica stessa, nel limite di tempo imposto dal ciclo solare.

Il modulo (1) Ã ̈ in sostanza uno scambiatore doppio in quanto comprende: ï‚· un primo scambiatore (21), mostrato in fig. 2a, comprendente i condotti (4), le pareti (4a) e le alette (5), che consente lo scambio termico tra il primo fluido termovettore, che percorre detti condotti (4), e la massa termica (3);

 un secondo scambiatore (22), mostrato in fig. 2b, comprendente il contenitore (2) e le alette (5) e (6), che consente lo scambio termico tra il secondo fluido termovettore e la massa termica (3), detto secondo fluido termovettore comprendendo l’aria dell’ambiente da condizionare che lambisce dette alette (6), o altro fluido termovettore in relazione di scambio termico con detto ambiente interno.

Nella pratica corrente di utilizzo di sistemi di condizionamento passivo, non sarà, in generale, sufficiente l'utilizzo di un solo modulo (1). In tal caso verrà utilizzata una pluralità di moduli (1), eventualmente collegando tra loro con opportuni collettori (non rappresentati) tutti i condotti (4).

La fig. 3 mostra la sezione trasversale di un dispositivo secondo l’invenzione, costituito da un solo modulo (10), preferibilmente di forma allungata nella direzione perpendicolare alla sezione, caratterizzato dal fatto di comprendere: ï‚· un contenitore a tenuta (20), nel quale à ̈ presente una massa termica (3), comprendente una sostanza a cambiamento di fase;

 uno o più condotti (40) che attraversano la massa termica (3) e sono separati da essa dalle pareti (40a), detti condotti (40) attraversando le pareti di testa del contenitore (20);

 una pluralità di alette (50), posizionate sulle pareti (40a) dei condotti (40), che si protendono all’interno di detta massa termica (3);

ï‚· almeno un condotto (60) che corre parallelo a detti condotti (40) ed à ̈ separato da essi dalle pareti (60a);

 una pluralità di alette (40b) che collegano le pareti esterne (40a) dei condotti (40) con le pareti (60a) del condotto (60).

Inoltre, sulle pareti (60a) di detto condotto (60), à ̈ preferibilmente presente una pluralità di alette (60b) che si protendono all’interno di detto condotto (60). Secondo una forma preferita di attuazione, (non rappresentata) dette alette (60b), presenti sulle pareti laterali (60a) del condotto (60), possono collegare tra loro le pareti opposte (60a) del condotto (60). In tal caso il condotto (60) sarà suddiviso in una pluralità di condotti paralleli.

Il condotto (60) del modulo (10) à ̈ percorso da un secondo fluido termovettore, ad esempio l’aria presente nell'ambiente da condizionare e scaldata dal calore generato dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche.

Detto secondo fluido termovettore cede il calore alla massa termica (3), provocandone la fusione, attraverso le alette (40b), che collegano le pareti esterne (40a) dei condotti (40) con le pareti (60a) del condotto (60), e (50), che si protendono all’interno di detta massa termica (3), lo scambio termico tra detto secondo fluido termovetore e le pareti del condotto (60) essendo favorito dalle alette (60b) eventualmente presenti.

La rigenerazione della massa termica (3) avviene, durante le ore notturne, ad opera di detto primo fluido termovettore, ad esempio l’aria proveniente dall’ambiente esterno, che passa nei condotti (40).

Attraverso le alette (50), che si protendono all’interno della massa termica (3) , e le pareti (40a) di detti condotti (40), detta massa termica (3) cede il calore accumulato a detto primo fluido termovettore e quindi si raffredda e si solidifica.

Anche in questo caso le alette (50) dovranno essere di lunghezza e distanza reciproca tale che lo spessore dello strato solido di detta sostanza a cambiamento di fase, che costituisce almeno in parte detta massa termica (3), e che si forma su dette superfici di scambio, rimanga contenuto entro limiti tali da consentire lo scambio termico necessario alla rigenerazione della massa termica (3), nel limite di tempo imposto dal ciclo solare.

Durante le ore notturne si ha un ulteriore scambio termico, in quanto il secondo fluido termovettore, che percorre il condotto (60), cede calore direttamente al primo fluido termovettore, che percorre i condotti (40), attraverso le pareti (60a), detto scambio termico essendo favorito dalle alette (40b) e (60b), presenti rispettivamente sull’esterno e sull’interno delle pareti (60a) di detto condotto (60).

Secondo la forma di attuazione descritta, i condotti (40) e (60), nonché le alette (50), (40b) e le eventuali (60b) costituiscono un unico elemento (70) che può essere definito scambiatore triplo in quanto, come mostrato nella successiva fig.4, comprende:

 un primo scambiatore (71), mostrato in fig. 4a, comprendente i condotti (40), le pareti (40a) e le alette (50) e (40b), che consente il passaggio del calore dalla massa termica (3) al primo fluido termovettore, che percorre i condotti (40), e, quindi, all’ambiente esterno;

ï‚· un secondo scambiatore (72), mostrato in fig. 4b, comprendente il condotto (60), le pareti (60a) e (40a) e le alette (50), (40b) e (60b), che consente il passaggio del calore dal secondo fluido termovettore, che percorre il condotto (60), alla massa termica (3);

ï‚· un terzo scambiatore (73), mostrato in fig. 4c, comprendente i condotti (40) e (60), la parete (60a) e le alette (40b) e (60b), che consente il passaggio del calore dal secondo fluido termovettore, che percorre il condotto (60), al primo fluido termovettore, che percorre i condotti (40). Il condotto (60) Ã ̈ percorso dal secondo fluido termovettore che, attraverso detto secondo scambiatore di calore (72), trasporta il calore prelevato dall'ambiente da condizionare verso la massa termica (3).

I condotti (40) sono percorsi dal primo fluido termovettore che, attraverso detto primo scambiatore di calore (71), preleva dalla massa termica (3) il calore proveniente dall’ambiente da condizionare e lo trasporta verso l'ambiente esterno.

Detto primo fluido termovettore, che scambia calore con l'ambiente esterno, può essere vantaggiosamente la stessa aria prelevata dall'esterno, quando la temperatura esterna à ̈ più bassa della temperatura raggiunta dalla massa termica (3), detta aria ritornando nell'ambiente esterno dopo aver raffreddato la massa termica (3), sottraendo calore a detta massa termica (3) attraverso detto primo scambiatore (71).

A sua volta, detto secondo fluido termovettore può vantaggiosamente essere l'aria prelevata dall'interno dell'ambiente da condizionare e nel quale ritorna raffreddata dopo aver scambiato calore con la massa termica (3), attraverso detto secondo scambiatore di calore (72) e, durante le ore notturne, anche direttamente, attraverso detto terzo scambiatore (73), con il primo fluido termovettore, che attraversa i condotti (40).

Appare ora chiaro il motivo per cui l’elemento (70) à ̈ stato definito scambiatore triplo, in quanto comprende contemporaneamente detti primo secondo e terzo scambiatore, referenziati rispettivamente con (71), (72) e (73).

In alternativa, detti primo e secondo fluido termovettore possono scambiare calore, rispettivamente con l'ambiente esterno allo shelter e con l'ambiente da condizionare, mediante appositi scambiatori, di tipo noto, (non rappresentati). In tal caso, come fluido termovettore, potrà essere vantaggiosamente utilizzata dell'acqua.

Il funzionamento dell'impianto descritto à ̈ il seguente.

Il secondo fluido termovettore percorre il condotto (60) dello scambiatore triplo (70) per tutto il periodo di funzionamento delle apparecchiature elettriche ed elettroniche, mentre il primo fluido termovettore percorre i condotti (40) dello scambiatore triplo (70) solo durante le ore notturne. In conseguenza di ciò, durante le ore diurne il secondo fluido termovettore cede calore alla massa termica (3) attraverso il secondo scambiatore (72), mentre nelle ore notturne il calore trasportato dal secondo fluido termovettore à ̈ ceduto direttamente al primo fluido termovettore attraverso il terzo scambiatore (73), simultaneamente alla rigenerazione della massa termica (3), operata dal primo fluido termovettore, attraverso il primo scambiatore (71).

Nella pratica corrente di utilizzo di sistemi di condizionamento passivo, non sarà, in generale, sufficiente l'utilizzo di un solo modulo (10). In tal caso verrà utilizzata una pluralità di moduli (10), eventualmente collegando tra loro con opportuni collettori (non rappresentati) i condotti (40) e i condotti (60).

In alternativa, una pluralità di scambiatori tripli (70) potrà essere inserita in un contenitore più ampio, avente le stesse caratteristiche di tenuta del contenitore (20), il tutto essendo provvisto di opportuni collettori per collegare tra loro i condotti (40) e i condotti (60).

Secondo una forma di attuazione preferita, mostrata in fig. 5 e, in dettaglio, in fig. 6, una pluralità di scambiatori tripli (80), à ̈ inserita in un contenitore (30), in modo da costituire un dispositivo (100).

Detti scambiatori tripli (80) comprendono gli stessi elementi degli scambiatori tripli (70). Le due schiere di alette (50a, 50b), di cui sono dotati, sono però tali che la schiera (50a) della parte sinistra à ̈ sfalsata rispetto alla schiera (50b) della parte destra. Questo fatto consente di avvicinare maggiormente tra loro gli scambiatori tripli (80), semplicemente inserendo le alette della schiera (50a) di uno degli scambiatori tripli (80) tra la schiera (50b) dello scambiatore triplo (80) contiguo, come mostrato in fig.7.

Questa operazione consente di ridurre gli spessori degli strati di sostanza a cambiamento di fase che solidificano durante la rigenerazione, in quanto detti spessori risultano limitati dagli spazi esistenti fra le alette (50a) di uno dei due scambiatori tripli (80), e le alette (50b) dello scambiatore triplo (80) contiguo. Questo tipo di realizzazione non ha solo lo scopo di ridurre detti spessori, in quanto ciò sarebbe ottenibile semplicemente realizzando le schiere più fitte. Lo scopo di questa realizzazione à ̈ di conferire una maggiore flessibilità agli scambiatori tripli (80) perché possano essere adattati alle varie situazioni. Infatti quanto più le alette (50a) di una schiera sono inserite fra le alette (50b) della schiera adiacente, a seguito dell'avvicinamento reciproco degli scambiatori tripli (80), tanto più si riduce la massa termica (3) contenuta, aumentando al contempo l'efficacia dello scambio termico. Questo significa che nel caso di piccole differenze di temperatura tra massa termica ed ambiente esterno (3÷4°C, come si verifica in zone tropicali), per ottenere la rigenerazione completa della massa termica stessa nel periodo notturno, sarà necessario avvicinare molto i due scambiatori tripli (80), mentre nel caso in cui detta differenza di temperatura sia particolarmente elevata (15÷20°C e oltre, come si verifica nelle zone temperate, soprattutto nella stagione invernale nella quale, fra l'altro, anche la durata della notte à ̈ maggiore), si riesce ad ottenere la rigenerazione completa anche in condizioni di minore efficienza. Poiché con il variare della distanza fra gli scambiatori tripli (80) varia anche la quantità relativa di massa termica (3), bisogna tenere conto di questo fatto per dimensionare l'impianto.

La fig. 8 mostra la sezione trasversale di un dispositivo secondo l’invenzione, costituito da un solo modulo (11), preferibilmente di forma allungata nella direzione perpendicolare alla sezione, caratterizzato dal fatto di comprendere: ï‚· un contenitore a tenuta (21), nel quale à ̈ presente una massa termica (3), comprendente una sostanza a cambiamento di fase;

 uno o più condotti (41) che attraversano la massa termica (3) e sono separati da essa dalle pareti (41a), detti condotti (41) attraversando le pareti di testa del contenitore (21);

 una o più alette (51a), posizionate sulle pareti (41a) dei condotti (41), che si protendono all’interno di detta massa termica (3);

ï‚· almeno un condotto (61) che corre tra detti condotti (41) e detta massa termica (3), essendo separato dalle pareti (61a) e (61b), rispettivamente da detti condotti (41) e da detta massa termica (3);

ï‚· delle alette (41b) che collegano la parete esterna (41a) dei condotti (41) con la parete (61a) del condotto (61);

 una o più alette (51b), posizionate sulle pareti (61b) dei condotti (61), che si protendono all’interno di detta massa termica (3).

Inoltre, sulla parete (61a) di detto condotto (61), à ̈ preferibilmente presente almeno un’aletta (non rappresentata) che collega tra loro le pareti (61a) e (61b) del condotto (61).

I condotti (41) e (61), nonché e le alette (51a), (51b) e (41b) costituiscono un unico elemento (81) che può essere definito una versione semplificata di detti scambiatori tripli (70) e (80). Tuttavia, data la particolare conformazione, il primo e il secondo scambiatore sono costituiti dagli stessi elementi ed esplicano al meglio la loro funzione quando una pluralità di detti scambiatori tripli (81) à ̈ inserita in un contenitore (31) in modo da costituire un dispositivo (110), come mostrato in fig. 9, detti scambiatori tripli (81) essendo posizionati in modo tale che le schiere di alette (50a) di uno scambiatore triplo (81) siano inserite nelle schiere di alette (5ab) dello scambiatore triplo (81) contiguo. In detto dispositivo (110):

ï‚· il passaggio del calore accumulato dalla massa termica (3) al primo fluido termovettore, che percorre i condotti (41), avviene tramite le alette (51a) del lato destro e le pareti (41a) di ciascuno scambiatore triplo (81), dette alette (51a) del lato destro, detti condotti (41) e le relative pareti (41a) essendo comprese in un primo scambiatore (91), come mostrato nella fig. 10a;

ï‚· il passaggio del calore prodotto dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche, trasportato dal secondo fluido termovettore che percorre i condotti (61), alla massa termica (3), avviene tramite le alette (51b) del lato sinistro e le pareti (61b) di ciascuno scambiatore triplo (81), dette alette (51b) del lato sinistro, detti condotti (61) e le relative pareti (61b) essendo comprese in un secondo scambiatore (92), come mostrato in fig. 10b;

 il passaggio del calore prodotto dalle apparecchiature elettriche ed elettroniche, trasportato dal secondo fluido termovettore che percorre i condotti (61), direttamente all’ambiente esterno tramite il primo fluido termovettore, che percorre i condotti (41), avviene attraverso la parete (61a) che separa i condotti (41) dal condotto (61), lo scambio termico essendo favorito dalla presenza dell’aletta (41b), detti condotti (41) e (61) e detta aletta (41b) essendo comprese in un terzo scambiatore (93), come mostrato in fig.10c.

Per completezza di esposizione, Ã ̈ opportuno notare che lo scambiatore triplo (81) ha una sezione particolarmente compatta. Ne consegue che le pareti laterali dei condotti (41) e (61), interfacciandosi direttamente con la massa termica (3), partecipano in modo significativo alla trasmissione del calore tra detta massa termica (3) e detti primo e secondo fluido termovettore.

Come appare chiaro dalla descrizione che precede, l’impiego di scambiatori conformi alla presente invenzione consente un vasto impiego di sostanze a cambiamento di fase, con la conseguenza di ridurre fortemente le masse termiche necessarie per il condizionamento passivo, con la rilevante conseguenza di espandere grandemente il campo di applicazione di detto sistema di condizionamento.

L’invenzione à ̈ stata descritta a scopo esplicativo e non limitativo, secondo varie forme di attuazione. Il tecnico esperto del settore potrà trovare numerose varianti, tutte ricadenti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (13)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, in particolare shelter per il contenimento di apparecchiature elettriche ed elettroniche che, con il loro funzionamento, producono calore, del tipo comprendente: • una massa termica (3) atta ad assorbire il calore prodotto dalle apparecchiature presenti nell'ambiente da condizionare, detta massa termica comprendendo sostanze a cambiamento di fase; • primi mezzi atti a trasferire il calore da detta massa termica (3) all'ambiente esterno; â–  secondi mezzi atti a trasferire il calore da detto ambiente da condizionare a detta massa termica (3); in cui detti primi mezzi atti a trasferire il calore accumulato da detta massa termica (3) all’ambiente esterno, in modo da ripristinare le condizioni iniziali di detta massa termica (3), comprendono un primo scambiatore di calore (21 , 71 , 91), percorso da un primo fluido termovettore, caratterizzato dal fatto che; • detto primo scambiatore di calore (21 , 71 , 91 ) comprende delle alette (5, 50, 51 a) che si estendono all'interno di detta massa termica (3) e sono in relazione di scambio termico con detta massa termica (3); • detto primo fluido termovettore à ̈ costituito da aria prelevata da detto ambiente esterno o da altro fluido in relazione di scambio termico con detto ambiente esterno.
2. 2. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato dal fatto che detto primo scambiatore di calore (21 , 71, 91) comprende uno o più condotti (4, 40, 41) ed una pluralità di alette (5, 50, 50a, 50b, 51 a, 51 b) che sono in relazione di scambio termico con detti condotti (4, 40, 41) e si protendono all’interno di detta massa termica (3).
3. 3. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi atti a trasferire il calore da detto ambiente da condizionare a detta massa termica (3) comprendono un secondo scambiatore di calore (22, 72, 92) ed un secondo fluido termovettore, in cui: • detto secondo scambiatore di calore (22, 72, 92) comprende detta pluralità di alette (5, 50, 50a, 50b, 51 b) che si protendono all’interno di detta massa termica (3); • detto secondo fluido termovettore comprende l’aria prelevata da detto ambiente da condizionare o un altro fluido in relazione di scambio termico con detto ambiente da condizionare ed à ̈ in relazione di scambio termico con detto secondo scambiatore di calore (22, 72, 92).
4. 4. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto secondo scambiatore di calore (22) à ̈ posto nell’ambiente da condizionare ed à ̈ lambito dall’aria presente in detto ambiente da condizionare, detta aria lambendo la superficie esterna (2) di detto secondo scambiatore di calore (22).
5. 5. Dispositivo (1, 10, 100, 11, 110) per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto secondo scambiatore di calore (72, 92) comprende uno o più condotti (60, 61) che sono in relazione di scambio termico con detta pluralità di alette (50, 50a, 50b, 51 b), che si protendono all'interno di detta massa termica (3), detti condotti (60, 61) essendo percorsi da detto secondo fluido termovettore.
6. 6. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detti condotti (60) di detto secondo scambiatore di calore (72), sono in relazione di scambio termico con detta pluralità di alette (50, 50a, 50b), che si protendono all’interno di detta massa termica (3), attraverso una pluralità di alette (40b) che attraversano detti condotti (40), collegando tra loro le pareti (60a), che separano detti condotti (60) da detti condotti (40), e le pareti (40a), che separano detti condotti (40) da detta massa termica (3), detti condotti (60) essendo percorsi da detto secondo fluido termovettore.
7. 7. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 6, caratterizzato dal fatto di prevedere un terzo scambiatore di calore (73, 93), atto a trasferire il calore prelevato dall’ambiente da condizionare da detto secondo fluido termovettore, direttamente a detto primo fluido termovettore, detto terzo scambiatore di calore (73, 93) comprendendo detti condotti (60, 61), percorsi da detto secondo fluido termovettore, che sono in relazione di scambio termico con detti condotti (40), percorsi da detto primo fluido termovettore.
8. 8. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 7, caratterizzato dal fatto di prevedere una pluralità di alette (6, 60b) sulla parete (2, 60a) di detto secondo scambiatore di calore (22, 72), o terzo scambiatore di calore (73), rivolta verso detto secondo fluido termovettore.
9. 9. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo scambiatore di calore (21 , 22) costituiscono uno scambiatore doppio (1).
10. 10. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 8, caratterizzato dal fatto che detto primo scambiatore di calore (71 , 91), detto secondo scambiatore di calore (72, 92) e detto terzo scambiatore di calore (73, 93), costituiscono uno scambiatore triplo (70, 80, 81).
11. 11. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che una pluralità di scambiatori tripli (70, 80, 81) à ̈ inserita in un contenitore (30, 31), in modo da costituire un dispositivo (100, 110).
12. 12. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo la rivendicazione 11, caratterizzato dal fatto che dette alette (50a, 51a) che sono situate su un fianco di detto scambiatore triplo (80, 81) sono sfalsate rispetto a dette alette (50b, 51 b) che sono situate sul fianco opposto di detto scambiatore triplo (80, 81) in modo da poter avvicinare maggiormente tra loro detti scambiatori tripli (80, 81), semplicemente inserendo le alette della schiera (50a, 51 a) di uno degli scambiatori tripli (80, 81) tra la schiera (50b, 51 b) dello scambiatore triplo (80, 81) contiguo.
13. 13. Dispositivo per il condizionamento passivo di ambienti, secondo almeno una delle rivendicazioni da 1 a 12, caratterizzato dal fatto di prevedere l'utilizzo simultaneo di una pluralità di detti scambiatori doppi (1) o tripli (70, 80, 81), collegando tra loro i condotti (4, 40, 41), attraversati da detto primo fluido termovettore, e i condotti (60, 61), attraversati da detto secondo fluido termovettore.