ITMO20070232A1 - SOLAR THERMAL PANEL. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo: PANNELLO SOLARE TERMICO. attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION entitled: SOLAR THERMAL PANEL.
Oggetto della presente invenzione è un pannello solare termico. The object of the present invention is a thermal solar panel.
I pannelli solari termici, tradizionalmente impiegati per il riscaldamento o la produzione di energia elettrica, sono dispositivi preposti alla conversione della radiazione elettromagnetica solare in energia termica di un fluido vettore. Tale fluido vettore è generalmente un liquido che viene fatto circolare all'interno dei pannelli stessi, di solito attraverso un circuito di tubi metallici; nel corso dell'attraversamento a tale liquido viene trasmessa energia sotto forma di calore, energia che viene poi trasferita ad un serbatoio per mezzo di un opportuno scambiatore. Nella progettazione di questi dispostivi numerosi accorgimenti sono previsti allo scopo di migliorare la resa dell'impianto. Thermal solar panels, traditionally used for heating or the production of electricity, are devices designed to convert the solar electromagnetic radiation into thermal energy of a vector fluid. This carrier fluid is generally a liquid that is circulated inside the panels themselves, usually through a circuit of metal pipes; during the crossing, energy is transmitted to this liquid in the form of heat, energy which is then transferred to a tank by means of a suitable exchanger. In the design of these devices, numerous expedients are envisaged in order to improve the performance of the system.
Nella tecnica nota, i pannelli solari termici sono comunque sempre dispositivi dedicati allo svolgimento della loro funzione di conversione energetica. Conseguentemente, i pannelli devono trovare una loro collocazione fìsica in posizioni ben esposte al sole e comunque esterne rispetto al corpo degli edifìci. Nella disposizione dei collettori piani dei pannelli, che peraltro presentano in genere spessori non trascurabili, devono essere presi in dovuta considerazione sia l'ingombro, sia l'impatto visivo di questi. In the known art, the thermal solar panels are in any case always devices dedicated to carrying out their energy conversion function. Consequently, the panels must find their physical location in positions well exposed to the sun and in any case external to the body of the buildings. When arranging the flat collectors of the panels, which generally have non-negligible thicknesses, both the overall dimensions and the visual impact of these must be taken into consideration.
Scopo della presente invenzione è quello di proporre un pannello solare termico che possa essere associato senza problemi d'ingombro o d'impatto visivo alla superficie esterna degli edifìci, incorporando l'originaria funzione di conversione energetica in un elemento strutturale di rivestimento dell'edifìcio stesso. The purpose of the present invention is to propose a solar thermal panel that can be associated without encumbrance or visual impact problems with the external surface of the buildings, incorporating the original energy conversion function in a structural cladding element of the building itself. .
Il pannello si propone anche per essere utilizzato come piastra radiante all'interno di edifici per riscaldare e per raffreddare con disposizione a parete, a pavimento e/o a soffitto. The panel is also proposed to be used as a radiant plate inside buildings to heat and cool with wall, floor and / or ceiling arrangement.
Un vantaggio del trovato riguarda l'elevata durata e la resistenza alla maggior parte degli agenti corrosivi contenuti nel fluido vettore, principalmente grazie alle proprietà dei materiali utilizzati nella fabbricazione dei pannelli. An advantage of the invention relates to the high duration and resistance to most of the corrosive agents contained in the carrier fluid, mainly thanks to the properties of the materials used in the manufacture of the panels.
Un altro vantaggio del pannello secondo l'invenzione consiste nel suo spessore estremamente limitato, spessore che non ne limita in alcun modo l'utilizzo tipico come elemento di rivestimento ad esempio per la realizzazione di pareti ventilate. Un ulteriore vantaggio del prodotto inventato riguarda l'utilizzo di materie prime economiche e non inquinanti nonché la semplicità ed economicità del processo produttivo. Another advantage of the panel according to the invention consists in its extremely limited thickness, a thickness which in no way limits its typical use as a covering element, for example for the construction of ventilated walls. A further advantage of the invented product concerns the use of economical and non-polluting raw materials as well as the simplicity and cost-effectiveness of the production process.
Un altro vantaggio ancora del prodotto in oggetto è determinato dalla possibilità dello stesso di soddisfare diverse esigenza di carattere estetico. Yet another advantage of the product in question is determined by the possibility of the same to satisfy various aesthetic requirements.
Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione meglio appariranno dalla descrizione dettagliata che segue di alcune forme di realizzazione preferite, ma non esclusive, del trovato, illustrate, a titolo esemplificativo, ma non limitativo, nelle allegate figure in cui: Further characteristics and advantages of the invention will become clearer from the following detailed description of some preferred, but not exclusive, embodiments of the invention, illustrated, by way of non-limiting example, in the attached figures in which:
la figura 1 mostra una vista in pianta, parzialmente sezionata, di un pannello solare termico secondo una prima forma realizzativa; Figure 1 shows a partially sectioned plan view of a solar thermal panel according to a first embodiment;
la figura 2 mostra una sezione trasversale del pannello solare termico in figura 1 ; Figure 2 shows a cross section of the solar thermal panel in Figure 1;
la figura 3 mostra una vista in pianta, parzialmente sezionata, di un pannello solare termico secondo una seconda forma realizzativa; figure 3 shows a partially sectioned plan view of a solar thermal panel according to a second embodiment;
la figura 4 mostra una sezione trasversale del pannello solare termico in figura 3. Figure 4 shows a cross section of the solar thermal panel in Figure 3.
Con riferimento alle citate figure, identifichiamo con 1 un pannello solare termico secondo la presente invenzione. Come precedentemente discusso, tale dispositivo ha la funzione di convertire la radiazione elettromagnetica di origine solare, incidente su di una superficie assorbente 14 in energia termica di un fluido vettore circolante all'intemo del pannello. With reference to the aforementioned figures, we identify with 1 a solar thermal panel according to the present invention. As previously discussed, this device has the function of converting the electromagnetic radiation of solar origin, incident on an absorbing surface 14 into thermal energy of a vector fluid circulating inside the panel.
Vantaggiosamente, il pannello secondo l'invenzione comprende superfici interne 10 contrapposte a definire un'intercapedine 11 predisposte per la circolazione del fluido vettore sopra menzionato; tale intercapedine 11 comunica con l'esterno del pannello solare termico 1 per mezzo di almeno un'apertura di mandata 12 e di almeno un'apertura di ritorno 13. Inoltre almeno la superficie assorbente 14 del pannello è uniforme, nel senso che non presenta spigoli o brusche deviazioni rispetto alla planarità. Preferibilmente tale superficie assorbente 14 è piana. Advantageously, the panel according to the invention comprises internal surfaces 10 opposite each other to define an interspace 11 arranged for the circulation of the aforementioned vector fluid; this interspace 11 communicates with the outside of the solar thermal panel 1 by means of at least one delivery opening 12 and at least one return opening 13. Furthermore, at least the absorbent surface 14 of the panel is uniform, in the sense that it has no edges or sharp deviations from flatness. Preferably, this absorbent surface 14 is flat.
L'adozione dell'intercapedine 11 per la circolazione del fluido vettore consente di ridurre notevolmente lo spessore del dispositivo rispetto ai pannelli dotati di tubatura interna secondo l'arte nota. Combinando questa caratteristica con la planarità della superficie assorbente 14, che oltre ad essere superficie funzionale del pannello è, per ovvi motivi, anche la superfìcie che risulta esposta a vista a montaggio avvenuto, si ottiene come sopra anticipato un elemento che, pur mantenendo inalterata l'originaria funzione di assorbimento dell'energia radiante solare, ha caratteristiche dimensionali ed estetiche tali da poter svolgere la funzione strutturale di rivestimento di un edificio. The adoption of the interspace 11 for the circulation of the vector fluid allows to considerably reduce the thickness of the device with respect to panels equipped with internal piping according to the prior art. Combining this feature with the flatness of the absorbent surface 14, which in addition to being the functional surface of the panel is, for obvious reasons, also the surface that is exposed to view after assembly, an element is obtained as mentioned above which, while maintaining the same he original function of absorbing solar radiant energy, has dimensional and aesthetic characteristics such as to be able to perform the structural function of covering a building.
In questo senso, la scelta del materiale del pannello riveste un'importanza particolare. Preferibilmente, il dispositivo viene realizzato in materiale ceramico, possibilmente in ceramica greificata. Questa scelta consente in primo luogo di usufruire delle note caratteristiche estetiche e d'isolamento che fanno della ceramica un apprezzato materiale da rivestimento. D'altronde, l'utilizzo della ceramica greificata consente un buon assorbimento dell'energia raggiante solare, che viene trasmessa sotto forma di calore al fluido vettore. Le tecniche di colorazione e smaltatura note nell'industria ceramica permettono inoltre di ottenere facilmente una superficie assorbente 14 di colore scuro, con conseguente miglioramento del coefficiente di assorbimento dei raggi solari. In this sense, the choice of panel material is of particular importance. Preferably, the device is made of ceramic material, possibly of vitrified ceramic. This choice makes it possible in the first place to take advantage of the well-known aesthetic and insulation characteristics that make ceramic an appreciated coating material. On the other hand, the use of vitrified ceramics allows a good absorption of the solar radiant energy, which is transmitted in the form of heat to the vector fluid. The coloring and glazing techniques known in the ceramic industry also make it possible to easily obtain an absorbent surface 14 of a dark color, with a consequent improvement in the absorption coefficient of the sun's rays.
Un'ulteriore vantaggio legato all'impiego della ceramica riguarda la semplificazione del processo produttivo del pannello solare, per la realizzazione del quale possono venire adottate le tecniche sviluppate nella manifattura di piastrelle. A further advantage linked to the use of ceramics concerns the simplification of the solar panel production process, for the realization of which the techniques developed in the manufacturing of tiles can be adopted.
Il pannello solare termico secondo la presente invenzione comprende una lastra anteriore 15 che definisce la superficie assorbente 14 ed una delle superfici interne 10, ed una lastra posteriore 16 che definisce l'altra superficie interna 10. Le lastre sono collegate fra loro da una cornice 17, la quale cornice 17 delimita perifericamente l'intercapedine 11. Nelfattribuire il significato di anteriorità o posteriorità agli elementi strutturali descritti nel presente brevetto, si considera sempre come parte anteriore del dispositivo quella predisposta per essere rivolta verso la luce solare. Secondo questa logica, la superficie di assorbimento 14 è evidentemente disposta, come sopra descritto, sulla lastra anteriore 15 del pannello solare 1. The solar thermal panel according to the present invention comprises a front plate 15 which defines the absorbent surface 14 and one of the internal surfaces 10, and a rear plate 16 which defines the other internal surface 10. The plates are connected together by a frame 17 , which frame 17 peripherally delimits the interspace 11. In attributing the meaning of anteriority or posteriority to the structural elements described in the present patent, the front part of the device is always considered as the one designed to face the sunlight. According to this logic, the absorption surface 14 is evidently arranged, as described above, on the front plate 15 of the solar panel 1.
Le superfici che delimitano l'intercapedine 11 del pannello solare 1 possono essere parzialmente rivestite di materiale vetroso (vetrina) per conferire al pannello una particolare resistenza agli agenti corrosivi presenti nel fluido vettore, Qualora il trovato in oggetto venga realizzato in materiale ceramico il rivestimento interno viene ottenuto avvantaggiandosi ancora una volta delle tecniche note nell'industria del ramo. In questo caso il materiale vetroso può essere utilizzato essenzialmente come "collante" in corrispondenza delle superfici affacciate 10 delle due lastre 15 e 16 che vengono a contatto reciproco. Le rimanenti porzioni di superficie che delimitano l'intercapedine 11, che risultano greificate al termine della cottura, offrono già in tale stato una elevatissima resistenza alla corrosione. Per incrementare ulteriormente tale resistenza le intere superfici che delimitano l'intercapedine 11 possono poi essere ricoperte integralmente con materiale a base vetrosa o simile (vetrina) prima della fase di cottura del manufatto, conseguendo come effetto a cottura ultimata, la creazione del rivestimento vetroso di protezione sopra descritto. The surfaces delimiting the interspace 11 of the solar panel 1 can be partially coated with glassy material (showcase) to give the panel a particular resistance to corrosive agents present in the carrier fluid. If the present invention is made of ceramic material, the internal coating it is obtained by taking advantage once again of the techniques known in the industry of the art. In this case the glassy material can be used essentially as a "glue" in correspondence with the facing surfaces 10 of the two plates 15 and 16 which come into mutual contact. The remaining surface portions delimiting the interspace 11, which are vitrified at the end of the firing, already in this state offer a very high resistance to corrosion. To further increase this resistance, the entire surfaces that delimit the cavity 11 can then be completely covered with a glass-based material or similar (showcase) before the firing phase of the product, resulting in the creation of the glass coating of protection described above.
II pannello solare termico 1 comprende preferibilmente almeno un rinforzo 18 che attraversa l'intercapedine 11 collegando fra loro la superficie interna 10 della lastra anteriore 15 con la superficie interna 10 della lastra posteriore 16. The solar thermal panel 1 preferably comprises at least one reinforcement 18 which crosses the interspace 11 connecting together the internal surface 10 of the front plate 15 with the internal surface 10 of the rear plate 16.
In una prima forma di realizzazione, tali rinforzi 18 sono una pluralità, presentano sezione circolare costante, e sono distribuiti sui piani individuati dalle superfici interne 10 lungo righe e colonne equispaziate. In questa forma di realizzazione, i supporti 18 hanno principalmente funzione di distanziali, per evitare inflessioni della lastra anteriore che potrebbero portare ad un cedimento meccanico o ad un occlusione deH'intercapedine 11 necessaria alla circolazione del fluido vettore. La regolare distribuzione dei rinforzi 18 contribuisce a questa funzione di supporto. In a first embodiment, these reinforcements 18 are a plurality, have a constant circular section, and are distributed on the planes identified by the internal surfaces 10 along equally spaced rows and columns. In this embodiment, the supports 18 have mainly the function of spacers, to avoid deflections of the front plate which could lead to a mechanical failure or to an occlusion of the interspace 11 necessary for the circulation of the vector fluid. The regular distribution of the reinforcements 18 contributes to this supporting function.
In una seconda forma di realizzazione, i rinforzi 18 si sviluppano longitudinalmente paralleli fra loro e definiscono canali di scorrimento 19 per il fluido vettore. In questo caso, oltre alla sopra descritta funzione strutturale, i supporti espletano anche un'utile funzione di convogliamento del fluido vettore fra apertura di mandata 12 ed apertura di ritorno 13. Tali aperture sono conseguentemente disposte alle estremità opposte dei canali di scorrimento 19. In a second embodiment, the reinforcements 18 extend longitudinally parallel to each other and define flow channels 19 for the vector fluid. In this case, in addition to the structural function described above, the supports also perform a useful function of conveying the vector fluid between the delivery opening 12 and the return opening 13. These openings are consequently arranged at the opposite ends of the sliding channels 19.
In entrambe le forme di realizzazione sopra descritte, l'almeno un'apertura di mandata 12 e l'almeno un'apertura di ritorno 13 attraversano la lastra posteriore 16 piuttosto che la cornice 17. Tale scelta progettuale è dettata da motivi legati alla facilità d'installazione di un impianto termico che sfrutti una serie di pannelli disposti coprire una superficie. Sia le aperture di mandata 12 che le aperture di ritorno 13 sono preferibilmente in numero di due. In both embodiments described above, the at least one delivery opening 12 and the at least one return opening 13 cross the rear plate 16 rather than the frame 17. This design choice is dictated by reasons related to the ease of installation of a heating system that uses a series of panels arranged to cover a surface. Both the delivery openings 12 and the return openings 13 are preferably two in number.
In un impianto solare termico comprendente almeno un pannello solare termico 1 secondo la presente invenzione l'almeno un'apertura di mandata 12 e l'almeno un'apertura di ritorno 3 del pannello solare termico 1 vengono messe in comunicazione, tramite circuito di trasmissione, con uno scambiatore di calore predisposto per consentire il trasferimento di energia termica dal fluido vettore ad un serbatoio preposto. In a solar thermal system comprising at least one solar thermal panel 1 according to the present invention, the at least one delivery opening 12 and the at least one return opening 3 of the solar thermal panel 1 are put into communication, by means of a transmission circuit, with a heat exchanger designed to allow the transfer of thermal energy from the carrier fluid to a suitable tank.
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