ITTO20110553A1 - Dispositivo assorbitore solare e pannello solare incorporante detto dispositivo - Google Patents

Description

“Dispositivo assorbitore solare e pannello solare incorporante detto dispositivoâ€

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

L'invenzione si riferisce ai dispositivi assorbitori solari, particolarmente del tipo a condotto termico, c.d. "heat pipe†, nei quali circola un fluido termovettore che subisce cambiamenti di fase in modo ciclico.

In particolare, l'invenzione riguarda un dispositivo assorbitore solare comprendente un circuito chiuso predisposto per la circolazione di un fluido termovettore, in cui il circuito chiuso comprende:

- un lato di evaporazione del fluido termovettore, - un lato di condensazione del fluido termovettore, in cui, inoltre:

il dispositivo assorbitore solare comprende un primo e un secondo foglio di materiale metallico uniti l'un con l'altro in corrispondenza di aree delimitanti detto circuito chiuso,

il lato di evaporazione comprende un primo e almeno un secondo canale, in cui detto almeno un secondo canale à ̈ in comunicazione di fluido con detto primo canale,

- il primo canale à ̈ atto a ricevere il fluido termovettore dal lato di condensazione in fase liquida ed à ̈ atto a veicolare il fluido termovettore verso l’almeno un secondo canale, e

- l’almeno un secondo canale à ̈ atto a ricevere il fluido termovettore dal primo canale ed à ̈ atto a veicolare detto fluido termovettore verso il suddetto lato di condensazione in fase vapore.

Descrizione della tecnica nota e problema tecnico L'utilizzo di scambiatori di calore e assorbitori solari a condotto termico (c.d. "heat pipe") à ̈ ampiamente noto nello stato dell'arte. Come il tecnico del ramo ben conosce, un assorbitore solare a condotto termico funziona sostanzialmente come un diodo termico: il flusso di calore ha un’unica direzione ammissibile e il funzionamento termina quando la temperatura del lato di condensazione si approssima significativamente alla temperatura del lato di evaporazione del fluido termovettore. Nell'ambito degli assorbitori solari o degli scambiatori di calore a condotto termico à ̈ inoltre nota una tipologia di dispositivi funzionanti per gravità, ossia in cui la circolazione del fluido à ̈ promossa dal campo gravitazionale e in cui in generale sono assenti strutture porose tipiche di altre soluzioni.

In tali applicazioni, gli assorbitori solari a condotto termico sono tipicamente tubi di rame in cui à ̈ contenuto un fluido termovettore che assorbe l’energia trasmessa dalla radiazione solare e la trasferisce a un circuito secondario, costituito ad esempio da un fluido – preferibilmente un liquido quale l’acqua – in relazione di scambio termico con il lato di condensazione.

Tuttavia, la struttura degli assorbitori solari a condotto termico di tipo noto à ̈ tale per cui il loro funzionamento sia limitato da fenomeni di trascinamento del fluido termovettore in fase liquida nella corrente gassosa costituita dallo stesso fluido termovettore in fase vapore che procede verso il lato di condensazione.

Sono altresì noti scambiatori di calore o assorbitori solari realizzati con tecnologia di fabbricazione rollbond. L'utilizzo di tale tecnologia à ̈ particolarmente interessante poiché il costo di produzione degli assorbitori può essere fortemente abbattuto. Come noto al tecnico del ramo, la tecnologia roll-bond consiste nell'unione per pressatura e laminazione a caldo di due fogli di materiale metallico (solitamente lega a base alluminio) di cui uno à ̈ stato precedentemente sottoposto a un processo di serigrafia selettiva con l'applicazione di inchiostri anti-saldatura in corrispondenza del percorso dei canali che si intendono realizzare nel dispositivo.

Al momento della laminazione unicamente le aree delimitanti i canali risultano essere tra loro connesse mentre grazie al processo di serigrafia testé descritto l'area dei canali risulta priva di collegamento fra i due fogli di lamiera (le serigrafie rimangono comprese fra i due fogli di lamiera durante la laminazione). I canali vengono quindi realizzati mediante gonfiaggio pneumatico che provoca un ingobbimento dei fogli di lamiera per deformazione plastica, con la conseguente formazione dei suddetti canali.

Sono altresì noti, ad esempio dal documento WO-A-2011-056086, dispositivi assorbitori solari realizzati con tecnologia roll-bond, integranti sia il lato di evaporazione, sia il lato di condensazione.

Tuttavia, la realizzazione di un dispositivo assorbitore solare a condotto termico con tecnologia rollbond presenta numerosi problemi tecnici che non possono essere considerati risolti dalle soluzioni note citate. In particolare, nel caso di realizzazione di un dispositivo assorbitore a condotto termico funzionante per gravità e dotato di un singolo canale, il limite operativo del dispositivo à ̈ dato, come descritto, da fenomeni di trascinamento di fluido termovettore in fase liquida nella corrente gassosa dello stesso fluido termovettore che si avvia verso il lato di condensazione. Ciò à ̈ suscettibile di limitare di molto il flusso termico trasferibile del condotto termico, in quanto, sostanzialmente, il fluido termovettore in fase liquida disturba il fluido termovettore in fase vapore che si muove, nel medesimo singolo canale, in controcorrente rispetto alla frazione liquida.

Inoltre, la situazione à ̈ ulteriormente peggiorata dalle dimensioni caratteristiche e dalle forme dei canali ottenibili con la tecnologia roll bond. In particolare, le sezioni dei canali ottenibili per gonfiaggio in un processo di fabbricazione roll bond tendono ad avere una forma di ellisse schiacciata con un semiasse molto maggiore rispetto all'altro, di modo che una dimensione sia preponderante sull'altra.

Ad esempio, dimensioni tipiche degli assi maggiori e minore dell'ellisse associata alla sezione dei canali ottenuti à ̈ 10 × 3,5 mm, che corrisponde a un flusso termico trasmissibile massimo di 10W. Oltre tale valore i fenomeni di trascinamento precedentemente descritti limitano fortemente il funzionamento del dispositivo. Ciò à ̈ insufficiente per la maggior parte delle applicazioni, che richiedono almeno 60/70W di flusso termico trasferito. Si osservi inoltre che le dimensioni della sezione ellittica testé citate sono imposte da limiti tecnologici del procedimento di fabbricazione adottato.

Se già la ridotta sezione di passaggio à ̈ critica per l'insorgenza di fenomeni di trascinamento, la situazione à ̈ ulteriormente aggravata dai fenomeni che interessano le zone della sezione ellittica site in corrispondenza di estremità opposte dell'asse maggiore. Dal punto di vista geometrico, si tratta di zone in cui gli effetti avversi della tensione superficiale del liquido sono maggiori, il che potrebbe in qualche modo favorire la presenza di fluido termovettore in fase liquida in corrispondenza di esse.

Tuttavia, anche tali zone tendono ad essere occupate da vapore perché si tratta di aree molto calde in quanto site all’interfaccia con zone piane relativamente estese dei fogli di lamiera che fungono, sotto l'effetto della radiazione solare, da aletta, assorbendo in tal modo un considerevole flusso termico.

Ne consegue che il fluido termovettore in fase liquida sia costretto a fluire unicamente nella parte inferiore della sezione ellittica, con conseguente abbassamento del flusso termico trasmissibile.

Oltretutto, in corrispondenza della zona di interfaccia fra il lato di evaporazione e il lato di condensazione, la quantità di vapore à ̈ molto più elevata rispetto ad altre zone con il risultato che il vapore occlude i canali limitando fortemente la circolazione del liquido all'interno di essi.

Per risolvere tali problemi nel campo della tecnica nota sono disponibili due varianti di assorbitori solari a condotto termico, rispettivamente denominate "groove heat pipe" e "pulsating heat pipe". La prima soluzione non à ̈ realizzabile con la tecnologia roll bond, mentre la seconda soluzione, che consiste nel provocare il moto del fluido termovettore mediante pulsazioni indotte all'interno di esso nelle zone in cui esso à ̈ bifasico, presenta considerevoli problemi in termini di controllo del flusso termico e in termini di sollecitazioni a fatica della struttura, evidentemente a causa delle pulsazioni.

A ciò si aggiunge il fatto che il funzionamento di un dispositivo assorbitore a condotto termico à ̈ assimilabile a quello di un diodo, ossia il flusso di fluido può procedere unicamente in un verso. Il problema si pone quando la quantità di vapore all'interno del dispositivo assorbitore à ̈ così grande da rendere quasi impossibile la circolazione del liquido e addirittura tale per cui l'intero fluido termovettore all'interno del condotto termico à ̈ in fase vapore. In tal caso, il flusso termico trasmesso dal dispositivo assorbitore solare diventa rapidamente incontrollabile.

Scopo della presente invenzione

Lo scopo dell'invenzione à ̈ quello di risolvere i problemi tecnici precedentemente citati. In particolare, lo scopo della presente invenzione à ̈ quello di fornire un dispositivo assorbitore solare, realizzato in particolare mediante tecnologia roll bond, che non soffra di limiti operativi dovuti a fenomeni di trascinamento nel fluido termovettore e che non soffra inoltre di problemi di incontrollabilità del flusso termico reso disponibile alla sezione condensante per il trasferimento all’esterno.

Sintesi dell'invenzione

Lo scopo dell'invenzione à ̈ raggiunto da un dispositivo assorbitore solare avente le caratteristiche formanti oggetto delle rivendicazioni che seguono, le quali formano parte integrante dell'insegnamento tecnico qui somministrato in relazione all'invenzione.

In particolare, lo scopo dell'invenzione à ̈ raggiunto da una dispositivo assorbitore solare avente tutte le caratteristiche elencate all'inizio della presente descrizione e caratterizzato inoltre dal fatto che il lato di condensazione comprende un serbatoio in comunicazione di fluido con il primo e l’almeno un secondo canale rispettivamente in corrispondenza di una bocca di deflusso e di almeno una bocca di afflusso di esso, e caratterizzato inoltre dal fatto che l’almeno un secondo canale à ̈ in comunicazione di fluido con il serbatoio mediante almeno un condotto a sifone comprendente una prima e una seconda ansa disposte fluidodinamicamente in serie.

Breve descrizione delle figure

L’invenzione sarà ora descritta con riferimento alle figure annesse, date a puro titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 Ã ̈ una vista prospettica di un dispositivo assorbitore solare in base a una forma di esecuzione della presente invenzione,

- la figura 2 Ã ̈ una vista in pianta secondo la freccia II di figura 1,

- le figure 3, 4, 5, 6 sono viste in sezione parziali secondo, rispettivamente, le tracce III-III, IV-IV, V-V, VI-VI di figura 2,

- la figura 7 Ã ̈ una vista in pianta secondo la freccia VII di figura 1,

- le figure 8,9 sono viste ingrandite di particolari indicati rispettivamente con le frecce VIII e IX in figura - la figura 10 Ã ̈ una vista in pianta di una variante del dispositivo assorbitore solare delle figure 1 a 9,

- le figure 11 e 12 sono viste ingrandite di particolari indicati rispettivamente con le frecce XI e XII in figura 10,

- la figura 13 illustra una ulteriore forma di esecuzione di un dispositivo assorbitore solare secondo l’invenzione,

- le figure 14 e 15 sono viste ingrandite di particolari indicati dalle frecce XIV e XV in figura 13,

- la figura 16 illustra un dispositivo assorbitore solare in base ad ancora un'ulteriore forma di esecuzione dell'invenzione,

- la figura 17 illustra un dispositivo assorbitore solare in base ad ancora un'ulteriore forma di esecuzione dell'invenzione,

- la figura 18 illustra un dispositivo assorbitore solare in base ad ancora un’ulteriore forma di esecuzione dell’invenzione, e

- le figure 19, 20 sono viste ingrandite di particolari indicati, rispettivamente, con frecce XIX, XX in figura 18.

Descrizione particolareggiata

In figura 1 il numero di riferimento 1 indica un pannello solare comprendente una pluralità di dispositivi assorbitori solari 2 secondo una forma di esecuzione preferita della presente invenzione. Ciascun dispositivo assorbitore solare 2 à ̈ del tipo a condotto termico (heat pipe) e comprende un circuito chiuso nel quale circola un fluido termovettore. Il circuito chiuso di ciascun dispositivo assorbitore solare 2 comprende un lato di evaporazione del fluido termovettore indicato con il numero di riferimento 4 e un lato di condensazione del fluido termovettore indicato con il numero di riferimento 6.

Il lato di evaporazione 4 comprende un primo canale 8 e almeno un secondo canale 10, che in questa forma di esecuzione si sviluppano l’uno parallelamente all'altro e sono fra loro in comunicazione di fluido mediante un tratto di collegamento 12 avente forma sostanzialmente a "U".

Il primo canale 8, con riferimento inoltre alla figura 5 e alla figura 6, ha sezione di passaggio inferiore rispetto al secondo canale 10. Inoltre, ambedue i canali 8,10 hanno sezione di forma oblunga fortemente schiacciata con un asse maggiore sensibilmente più grande rispetto all'asse minore.

I canali 8,10 si estendono per la pressoché intera lunghezza di ciascun assorbitore solare 2 e per una quota anche nel lato di condensazione 6. Dette inoltre LCe LEle lunghezze, rispettivamente, del lato di condensazione e del lato di evaporazione di ciascun singolo assorbitore solare 2, e detta LTOTla loro somma, valori tipici sono:

- compresi fra 0,03 e 0,2 per LC/LTOT

- compresi fra 0,97 e 0,8 per LE/LTOT.

Il lato di condensazione 6 comprende un serbatoio indicato globalmente con il numero di riferimento 14 al quale sono connessi idraulicamente il primo e il secondo canale 8,10. Il termine "serbatoio" utilizzato nella presente descrizione intende designare in generale una porzione del circuito chiuso di ciascun dispositivo assorbitore 2 caratterizzata da dimensioni (in particolare sezioni di passaggio) apprezzabilmente maggiori rispetto alle dimensioni dei canali 8,10, in modo da introdurre sostanzialmente una capacità idraulica localizzata entro il circuito chiuso di ciascun assorbitore 2.

In particolare, con riferimento alla figura 8, il serbatoio 14 comprende una bocca di deflusso 16 in comunicazione di fluido con il primo canale 8 e una bocca di afflusso 18 in comunicazione di fluido con il secondo canale 10. Più in dettaglio, il canale 8 à ̈ in comunicazione di fluido con la bocca di deflusso 16 mediante un condotto a sifone globalmente indicato con il numero di riferimento 20. La bocca di deflusso 16 à ̈ situata a una quota inferiore rispetto alla bocca di afflusso 18. In particolare, la bocca di deflusso 16 à ̈ situata sostanzialmente in corrispondenza di un fondo del serbatoio 14 mentre la bocca di afflusso 18 à ̈ situata in corrispondenza di una sommità del serbatoio 14 stesso. In altre forme di esecuzione la posizione della bocca di deflusso può essere situata altrove, ad esempio al di sotto della sommità del serbatoio 14 o circa a metà di esso, mentre la bocca di deflusso 16 può essere situata, ad esempio, in posizione laterale.

Il condotto a sifone 20 comprende una prima e una seconda ansa 22, 24 (figura 8) disposte fluidodinamicamente in serie e tali per cui la prima ansa 22 si trova a una distanza D22dal serbatoio 14 maggiore rispetto a una distanza D24della seconda ansa 24 dal serbatoio 14. Il risultato, sostanzialmente, à ̈ quello di un condotto di collegamento avente forma sostanzialmente a "S" in cui l'ansa 22 ha una quota geometrica inferiore rispetto all'ansa 24. Il significato di "quota" risulterà più chiaro nella descrizione che segue ed à ̈ legata anche alle modalità di funzionamento del dispositivo assorbitore solare 2.

Scendendo ancor più nel dettaglio, il condotto a sifone 20 ha una struttura tale per cui dalla bocca di deflusso 16 parte un tratto di deflusso 20a che sfocia nell’ansa 22, la quale realizza una prima curva di ampiezza sostanzialmente pari a 180° per sfociare in un tratto di risalita 24a. Il tratto di risalita 24a sfocia quindi nell’ansa 24 che realizza una seconda curva di circa 180° di ampiezza che sfocia direttamente nel canale 8.

Il pannello solare 1 e in generale ciascun dispositivo assorbitore 2 à ̈ realizzato mediante tecnologia roll bond. Più in dettaglio, con riferimento alle figure 3 a 6, ciascun pannello solare 1 (e dispositivo assorbitore 2) comprende un primo e un secondo foglio di materiale metallico S1, S2 uniti l'uno all'altro mediante processi di pressatura e laminazione a caldo in corrispondenza di aree delimitanti il circuito chiuso di ciascun assorbitore 2. In sostanza, i fogli S1 ed S2 sono uniti fra loro ovunque eccetto che nelle aree corrispondenti alle porzioni di circuito di ciascun assorbitore 2, le quali invece sono occupate dai canali 8,10, dal condotto a sifone 20 e dal serbatoio 14.

Come precedentemente accennato, l'unione dei fogli S1, S2 avviene previa applicazione di una serigrafia (ad esempio con inchiostri anti-saldatura) con uno schema che riproduce in pianta il percorso e la topologia del circuito chiuso di ciascun assorbitore 2. I fogli S1 ed S2, di preferenza di lega di alluminio, vengono quindi sottoposti a pressatura e laminazione a caldo che provoca sostanzialmente la giunzione dei fogli S1 ed S2) ovunque non sia applicata la predetta serigrafia. In tal modo, rimangono zone non unite reciprocamente in corrispondenza del circuito chiuso dell’assorbitore 2.

Successivamente, à ̈ prevista l'immissione di fluido in pressione (tipicamente fra 90 e 130 bar) fra i fogli S1 ed S2 che provoca una deformazione plastica e un ingobbimento verso l'esterno delle posizioni dei suddetti fogli sulle quali à ̈ presente la serigrafia, formando in tal modo dei volumi cavi fra i fogli S1 ed S2 di forma corrispondente a quella del circuito chiuso di ciascun assorbitore solare 2.

Con riferimento alle figure 3 a 6 e alla figura 7, si osservi che in corrispondenza del lato di condensazione 6 (vedere in particolare le figure 3, 4, 5 e la figura 7) solo uno dei fogli S1, S2 - in particolare il foglio S1 – à ̈ rigonfio verso l'esterno in corrispondenza delle zone in cui sono provvisti gli elementi del circuito chiuso dell’assorbitore 2, cosicché il lato di condensazione 6 presenta, dalla parte del foglio S1, una struttura sostanzialmente tridimensionale che reca in rilievo i serbatoi 14, parte dei canali 8, 10 e il condotto a sifone 20, mentre in corrispondenza del foglio S2, ossia dalla parte opposta, à ̈ sostanzialmente piano (figura 7). Invece, il lato di evaporazione 4 presenta di preferenza entrambe i fogli S1 ed S2 rigonfi verso l'esterno per realizzare i canali 8,10, cosicché il lato di evaporazione 4 abbia superficie con struttura sostanzialmente tridimensionale, ossia con i canali 8,10 in rilievo, tanto in corrispondenza del foglio S1 quanto in corrispondenza del foglio S2.

In tal modo, i canali 8,10 hanno non solo sezione differente fra loro ma hanno anche sezione variabile nel passaggio dal lato di condensazione 6 al lato di evaporazione 4, in cui nel passaggio dall'uno all'altro lato la sezione di passaggio sostanzialmente raddoppia.

Si osservi inoltre che in forme di esecuzione alternative à ̈ possibile prevedere unicamente il foglio S1 rigonfio verso l'esterno, ottenendo sostanzialmente una superficie di dorso del pannello 1 (corrispondente al foglio S2) di forma perfettamente piana.

In generale, à ̈ preferibile che l'intero circuito chiuso del dispositivo assorbitore solare 2 si sviluppi con geometria planare, in particolare per quel che riguarda il lato di condensazione 6. Tuttavia, in forme di esecuzione alternative à ̈ possibile prevedere una piegatura tale da portare una sezione di circuito sostanzialmente corrispondente alla zona ove à ̈ sito il canale di collegamento 12 ad essere inclinata di un certo angolo rispetto alla rimanente porzione del lato di evaporazione 4. Sull'utilità di una tale variante si discuterà più avanti.

Di preferenza, nella forma di esecuzione qui descritta e in altre forme di esecuzione alternative il primo canale 8 à ̈ bordato da una coppia di interruzioni termiche identificate dai numeri di riferimento 26, 28, siti sostanzialmente da parti opposte del canale 8. Con il termine "interruzione termica" si intende indicare un’interruzione fisica, un inserto o un riporto di materiale termicamente isolante atti a limitare lo scambio termico conduttivo fra il canale 8 e le zone circostanti. In una forma di esecuzione preferita le interruzioni termiche 26, 28 sono realizzate mediante taglio laser.

Inoltre, sempre di preferenza, in corrispondenza di una zona di confine fra il lato di evaporazione 4 e il lato di condensazione 6 à ̈ prevista una pluralità di aperture indicate con i numeri di riferimento 30,32. In particolare, ciascuna apertura 30 à ̈ posizionata fra il primo canale 8 e il secondo canale 10 di ciascun assorbitore solare 2, mentre ciascuna apertura 32 à ̈ sita fra il canale 10 e il canale 8 di due assorbitori solari 2 adiacenti. Alle estremità della schiera degli assorbitori solari 2 à ̈ inoltre prevista, con la medesima funzione, una coppia di recessi indicati con il numero di riferimento 34.

In tal modo à ̈ definita sostanzialmente una “zona adiabatica†atta a limitare lo scambio termico conduttivo fra il lato di evaporazione 4 e il lato di condensazione 6. Le aperture 30, 32 sono di preferenza realizzate mediante taglio laser.

Sempre di preferenza, in corrispondenza del primo canale 8 la superficie dei fogli S1, S2, o perlomeno la superficie del foglio destinato a essere direttamente esposto alla radiazione solare, à ̈ rivestita di un materiale riflettente o termicamente isolante (o dotato di ambedue le proprietà), che può essere tanto applicato meccanicamente o tramite incollaggio quanto depositato mediante procedimenti chimici o fisici.

Il funzionamento del pannello solare 1 di ciascun assorbitore solare 2 Ã ̈ il seguente.

Il pannello solare 1 à ̈ atto all'installazione su una struttura di supporto quale ad esempio, ma non esclusivamente, il tetto di un edificio in modo tale che il lato di condensazione 6 abbia una quota geometrica superiore rispetto al lato di evaporazione 4. Ciò perché ciascun dispositivo assorbitore solare 2 funziona sostanzialmente per gravità. Questo in oltre chiarisce il riferimento a una “quota geometrica†per le anse 22, 24.

Inoltre, ad esempio per applicazione in località con latitudini comprese tra i due tropici, si può ovviare alla variazione sostanziale di condizioni di esposizione solare prevedendo telai di sostegno ad orientamento regolabile.

Non solo, il pannello solare 1 viene di preferenza accoppiato a dispositivi che consentano di trasferire il flusso termico dalla zona di condensazione 6 ad un fluido, ad esempio acqua, separato rispetto al fluido termovettore all'interno dei dispositivi assorbitori 2. Tali dispositivi possono includere ad esempio una testata che viene fissata al lato di condensazione 6 in corrispondenza del foglio S2, ossia in una zona ove la superficie del foglio S2 à ̈ piana. Inoltre, di preferenza à ̈ il lato S2 ad essere esposto direttamente alla radiazione solare, mentre il lato S1 risulta disposto in ombra. Si osservi che anche i serbatoi 14 risultano in ombra, poiché in corrispondenza di essi sul lato S2 à ̈ fissata la predetta testata e non possono in tal modo ricevere la radiazione solare.

Il fluido termovettore che circola all'interno del circuito di ogni dispositivo assorbitore 2 subisce due cambiamenti di fase, uno all'interno del lato di evaporazione 4, uno all'interno del lato di condensazione 6. In particolare, il primo canale 8 Ã ̈ atto a ricevere il fluido termovettore in fase liquida dal serbatoio 14 attraverso il condotto a sifone 20. In particolare, quando il fluido termovettore fuoriesce dal serbatoio 14 attraverso la bocca di deflusso 16, esso imbocca il condotto a sifone 20 subendo un riavvicinamento al serbatoio 14, a seguito della percorrenza del tratto di deflusso 20a, della prima ansa 22 e del tratto di risalita 24a, e un successivo allontanamento a seguito della percorrenza dell'ansa 24, dopo la quale il fluido viene avviato verso il canale 8.

Il fluido termovettore attraversa il canale 8 per l'intera sua lunghezza senza subire alcun passaggio in fase vapore. Ciò à ̈ possibile grazie all'azione combinata dei tagli termici 26, 28 e del rivestimento di materiale riflettente o termicamente isolante (o come accennato, dotato di ambedue le proprietà) presente sulla superficie di ciascun dispositivo assorbitore solare 2 in corrispondenza del canale 8.

Infatti, la presenza dei tagli termici 26,28 abbatte le temperature in corrispondenza delle zone di estremità del canale 8 all'interfaccia fra i fogli S1 ed S2 poiché limita la trasmissione di calore per conduzione dalla superficie dei fogli S1, S2 circostante al canale 8 stesso.

Si osservi che questo risolve uno dei problemi principali dei dispositivi di tipo noto, in quanto in questi ultimi le prestazioni complessive sono fortemente limitate da fenomeni di trascinamento e di eccessiva presenza di vapore nel circuito amplificati da trasmissione di calore per conduzione delle porzioni di assorbitori circostanti il canale 8, che come descritto fungono sostanzialmente da aletta.

Il ricoprimento di materiale riflettente e/o termicamente isolante o in corrispondenza del canale 8 contribuisce alla schermatura rispetto al flusso termico entrante nel sistema per irraggiamento e previene l'evaporazione prematura del fluido termovettore all'interno dell’assorbitore 2, che à ̈ suscettibile di limitare le prestazioni dell’assorbitore stesso inficiando le possibilità di trasmissione del flusso termico all'esterno.

Il secondo canale 10 à ̈ quindi atto a ricevere il fluido termovettore ancora in fase liquida dal primo canale 8 attraverso il tratto di collegamento 12. Mancando tagli termici e un rivestimento riflettente e/o termicamente isolante in corrispondenza del secondo canale 10, si creano condizioni favorevoli affinché la radiazione solare incidente sul pannello solare 1 e sull'assorbitore 2 in corrispondenza della superficie esterna del foglio S2 trasferisca una sufficiente quantità di calore al fluido termovettore da provocarne l'evaporazione all'interno del canale 10.

Da qui, il fluido termovettore viene veicolato in fase vapore verso il lato di condensazione 6. Qui il fluido termovettore subisce un secondo cambiamento di fase grazie all'azione del liquido che scorre nella testata accoppiata al pannel1o 1 ed à ̈ in relazione di scambio termico con il lato di condensazione 6, che assorbe un flusso di calore dal fluido termovettore in fase vapore provocandone la condensazione. A valle della condensazione il fluido termovettore si trasferisce in fase liquida all'interno del serbatoio 14 e il ciclo testé descritto riprende con le modalità già dettagliate.

La presenza del condotto a sifone à ̈ molto importante nell'ottica di mantenere un corretto funzionamento di ciascun dispositivo assorbitore solare 2 anche in condizioni di lavoro gravose. Infatti, fra i principali problemi dei dispositivi noti à ̈ stata annoverata l'eventualità che tutto il fluido termovettore all'interno del dispositivo assorbitore 2 subisca una evaporazione passando in fase vapore. Come accennato, si tratta di un effetto indesiderato poiché rende fortemente incontrollabile il flusso termico che viene trasferito all'esterno attraverso il lato di condensazione 6.

Tramite il condotto a sifone 20 viene garantita la presenza di una certa quantità di liquido nel circuito, in particolare intrappolata nell’ansa 22 e in almeno una sezione a monte di essa, ossia in parte del serbatoio 14, scongiurando anomalie nel funzionamento del dispositivo assorbitore solare 2.

L’ansa 22 si trova a una quota geometrica inferiore rispetto all'ansa 24 ed à ̈ pertanto atta a mantenere una certa quantità di fluido termovettore in fase liquida anche qualora all'interno del canale 8 si formi del vapore di fluido termovettore. Il funzionamento à ̈ sostanzialmente analogo a quello dei condotti a sifone utilizzati, ad esempio, negli scarichi dei lavelli per cucine ed in conseguenza di ciò tali condotti a sifone inseriti nel circuito sopra rappresentato impediscono il riflusso di fluido termovettore in fase vapore in verso opposto a quello desiderato.

In figura 10 il numero di riferimento 1’ indica una variante del pannello solare 1 comprendente una pluralità di dispositivi assorbitori solari 2’ sostanzialmente ottenuti mediante unione dei circuiti di due assorbitori solari 2 e in cui i serbatoi e i condotti a sifone sono stati resi parti comuni.

In particolare, ciascun dispositivo assorbitore solare 2’ comprende un lato di evaporazione 4’ comprendente sostanzialmente l’unione di due lati di evaporazione 4, ciascuno includente il canale 8, il canale 10 e il tratto di collegamento 12, e un lato di condensazione 6’ includente un serbatoio 14’ avente un'unica bocca di deflusso 16’ e una coppia di bocche di afflusso 18’ site da parti opposte del serbatoio 14’.

Questo perché i canali 10 di ciascun assorbitore solare 2’ affluiscono al serbatoio 14’ da parti opposte ed esternamente rispetto ad esso mentre i canali 8 afferiscono entrambi alla bocca di deflusso 16’ e sono ad essa connessi mediante un condotto a sifone doppio 20’ due condotti a sifone 20 tra loro uniti. In particolare, il condotto a sifone doppio 20’ comprende un unico tratto di deflusso 20a sfociante in due prime anse 22 che si diramano dal tratto di deflusso 20a come una biforcazione, e alle quali sono fluidodinamicamente connesse in serie due seconde anse 24 le quali sfociano direttamente in un corrispondente dei due canali 8.

Valgono tutte le indicazioni geometriche (distanze D22, D24), di posizione (quota geometrica delle anse 22 rispetto alle anse 24), relative alle caratteristiche del percorso (curve a 180° realizzate dalle anse 22, 24) e funzionali (mantenimento di liquido all’interno del serbatoio 14’) precedentemente descritte.

Si osservi che in questa variante il lato di evaporazione 4’ comprende una pluralità di lati di evaporazione 4 disposti sostanzialmente su appendici separate ricavate sui fogli S1 ed S2, ad esempio mediante taglio laser. In tal modo, se osservato in pianta, il pannello solare 1’ risulta avere una forma sostanzialmente “a pettine†, in cui gli aghi del pettine sono costituiti dai lati di evaporazione 4 (o, equivalemtemente, da coppie di lati 4’) comprendenti i canali 8, 10 disposti sulle rispettive appendici.

In tal modo, ciascun canale 8, 10 à ̈ circondato da una minima quantità di materiale dei fogli S1, S2 cosìcché non vi à ̈ necessità di utilizzare un taglio termico su ambo i lati del canale 8 per assicurarne un isolamento termico ottimale rispetto al resto della struttura. È infatti presente unicamente un taglio termico 28’ disposto fra ciascun canale 8 e il canale 10 immediatamente adiacente con la funzione di isolare termicamente il canale 8 rispetto al canale 10.

Il funzionamento del pannello solare 1’, nonché le modalità con le quali esso viene installato su una struttura di supporto quale, ad esempio, il tetto di un edificio sono sostanzialmente analoghe a quelle del pannello solare 1 e degli assorbitori 2, essendo esso costituito funzionalmente dall'unione di più assorbitori solari 2.

In particolare, il fluido termovettore dal serbatoio 14’ attraversa il condotto a sifone doppio 20’ ed entra nei canali 8 in fase liquida. Da questi viene veicolato, sempre in fase liquida, verso i corrispondenti canali 10. Nuovamente, l'evaporazione nei canali 8 à ̈ scongiurata dalla presenza di un rivestimento di materiale riflettente e/o termicamente isolante in corrispondenza di essi.

Nei canali 10 si verifica, come precedentemente descritto, l'evaporazione del fluido termovettore che subisce una successiva condensazione in corrispondenza del lato di condensazione 6 a causa del passaggio di un secondo fluido che ne assorbe il flusso termico disperso.

Anche in questo caso il condotto a sifone doppio 20’ ha la funzione di mantenere comunque una certa quantità di liquido nel circuito di ciascun assorbitore 2’ anche in presenza di un forte irraggiamento da parte della radiazione solare, poiché l'ansa 22 ha una quota geometrica inferiore rispetto alle anse 24 ed entrambe hanno una quota geometrica inferiore rispetto al serbatoio 14’, il che per gravità assicura il mantenimento di una certa quantità di fluido almeno nel tratto di deflusso 20a e nelle anse 22, nonché in una parte del serbatoio 14’ stesso.

Si osservi inoltre che la forma a pettine del pannello solare 1’ rende possibile l'inserimento di ciascuno dei lati di evaporazione 4 in un rispettivo tubo a vuoto che sostanzialmente forza ciascun assorbitore solare 2 al funzionamento tramite scambio termico per irraggiamento. In tal modo, il lato di evaporazione 4 risulta costituito da una schiera di tubi a vuoto calzati su ciascuna delle appendici ove sono ricavati i canali 8, 10.

Ulteriori forme di esecuzione di un pannello solare e di un dispositivo assorbitore secondo l'invenzione sono indicate in figura 13 a 15 con, rispettivamente, i numeri di riferimento 100, 102. Ciascun assorbitore solare 102 incluso nel pannello solare 100 Ã ̈ realizzato unendo mediante teconologia roll-bond i fogli S1 ed S2 e comprende un lato di evaporazione 104 e un lato di condensazione 106. Il lato di condensazione 104 comprende un primo canale 108, un secondo e un terzo canale, ambedue indicati con il numero di riferimento 110, disposti da parte opposte rispetto ad esso e ad esso fluidodinamicamente connessi attraverso una coppia di tratti di collegamento 112. Ciascun canale 108 Ã ̈ idraulicamente connesso a un serbatoio 114 sito nel lato di condensazione 106, in particolare in corrispondenza di una prima e una seconda bocca di deflusso 116A, 116B.

Il collegamento fra ciascuna delle bocche di deflusso 116A, 116B e il canale 108 Ã ̈ realizzato mediante un condotto a sifone 120, sdoppiato, confluente nel canale 108. In particolare il condotto a sifone 120 comprendendo - un primo e un secondo tratto di deflusso 122a, connessi alle rispettive bocche di deflusso 116A, 116B, confluenti in una rispettiva prima ansa 122,

- un primo e un secondo tratto di risalita 124a che partono dalla corrispondente prima ansa 122 e confluiscono in una rispettiva seconda ansa 124, in cui le seconde anse 124 confluiscono direttamente nel primo canale 108.

Ciascun canale 110 Ã ̈ invece in comunicazione di fluido con il corrispondente serbatoio 114 in corrispondenza di una prima e una seconda bocca di afflusso 118A, 118B disposte da parti opposte rispetto al serbatoio 114 e a una quota superiore rispetto alle bocche di deflusso 116A, 116B.

L’ansa 122 si trova a una distanza D122rispetto al serbatoio 114 maggiore di una distanza D124dell’ansa 124 rispetto al serbatoio 114 stesso.

Le anse 122, 124 sono funzionalmente equivalenti alle anse 22, 24 e valgono quindi tutte le rimanenti indicazioni geometriche, di posizione e relative alle caratteristiche del percorso (curve a 180° realizzate dalle anse 122, 124) e funzionali (mantenimento di liquido all’interno del serbatoio 14’) precedentemente descritte.

È altresì prevista una coppia di tagli termici 126, 128 su lati opposti di ciascun canale 8 e una pluralità di aperture 130, 132 in corrispondenza di una zona di confine fra il lato di evaporazione 104 e il lato di condensazione 106. In particolare, le aperture 130 sono disposte fra ciascun canale 108 e i canali 110 mentre le aperture 132 sono disposte fra canali 110 adiacenti.

Il funzionamento di ciascun dispositivo assorbitore 102 Ã ̈ funzionalmente analogo a quello dei dispositivi assorbitori solari precedentemente descritti, con il fluido termovettore che in fase liquida viene ricevuto dai canali 108 e viene veicolato verso i canali 110 corrispondenti. A differenza delle soluzioni precedentemente descritte, la portata del fluido termovettore liquido all'interno del canale 108 viene ripartita fra i due canali 110 di ciascun assorbitore solare 102.

Di preferenza anche in questa forma di esecuzione à ̈ prevista l’applicazione di materiale riflettente e/o termicamente isolante in corrispondenza dei canali 108 (almeno su uno dei fogli S1, S2), grazie al quale il fluido termovettore giunge in fase liquida ai canali 110 entro i quali subisce un’evaporazione a causa del flusso termico assorbito dalla radiazione solare. Da questi il fluido termovettore subisce una successiva condensazione nel lato di condensazione 106 ad opera dello scambio termico con il liquido, ad esempio acqua, che lambisce il lato di condensazione 106. Analogamente alle soluzioni precedenti, il serbatoio 114 e i condotti a sifone 120 garantiscono la presenza di una certa quantità di acqua nel sistema anche sotto condizioni di funzionamento particolarmente gravose in cui vi sarebbe il rischio di evaporazione dell'intera quantità di fluido termovettore all'interno di ciascun dispositivo assorbitore solare 2.

Sempre analogamente alle soluzioni precedentemente descritte, le aperture 130, 132 riducono al minimo la continuità strutturale fra il lato di condensazione e il lato di evaporazione al fine di ridurre gli scambi termici conduttivi fra le due porzioni di pannello solare.

Anche in questo caso, grazie alla flessibilità offerta dalla tecnologia roll-bond, à ̈ possibile realizzare, per quanto riguarda il lato di evaporazione 104, i volumi definenti il circuito dell’assorbitore solare 102 unicamente mediante rigonfiamenti verso l’esterno del foglio S1, oppure, di preferenza, mediante rigonfiamenti verso l’esterno di ambedue i fogli S1, S2 in funzione delle esigenze. Per quanto riguarda il lato di condensazione 106, di preferenza i rigonfiamenti sono previsti unicamente sul foglio S1, mantenendo una superficie piana in corrispondenza del foglio S2 atta all’accoppiamento con una testata nella quale scorre fluido in relazione di scambio termico con il lato di condensazione 106.

Con riferimento alla figura 16, i numeri di riferimento 200 e 202 indicano, rispettivamente, un pannello solare e un dispositivo assorbitore solare in base a un'ulteriore forma di esecuzione dell'invenzione.

Il pannello solare 200 comprende una pluralità di dispositivi assorbitori solari 202 ciascuno comprendente un circuito chiuso includente un lato di evaporazione 204 e un lato di condensazione 206. Il lato di evaporazione 204 comprende un primo canale 208 a sviluppo sostanzialmente rettilineo e avente la medesima funzione dei canali 8, 108, e un secondo canale 210 avente uno sviluppo sostanzialmente a serpentina, la cui forma comprende un'alternanza di picchi e valli indicati con le lettere P e V. I canali 208, 210 sono fra loro in comunicazione di fluido tramite un tratto di collegamento 212.

I ventri V corrispondono a porzioni del canale 210 più prossime al canale 208 mentre le creste P corrispondono a porzioni del canale 210 più lontane dal canale 208 stesso.

I canali 208, 210 sono in comunicazione di fluido con un serbatoio 214 ricavato sul lato di condensazione 206 mediante, rispettivamente, una bocca di deflusso 216 e una bocca di afflusso 218, situata a quota superiore rispetto alla bocca di deflusso 216. Analogamente alle soluzioni precedentemente descritte, la bocca di deflusso 216 à ̈ in comunicazione di fluido con il canale 208 tramite un condotto a sifone 220, comprendente una prima ansa 222 e una seconda ansa 224 fluidodinamicamente in serie e disposte a quote geometriche diverse, in particolare la ansa 224 à ̈ disposta a una quota superiore rispetto all'ansa 222 ed à ̈ pertanto più vicina al serbatoio 214. Ciò significa che una distanza D222della prima ansa 222 rispetto al serbatoio 214 à ̈ superiore a una distanza D224della seconda ansa 224 rispetto al serbatoio 214 stesso.

Dalla bocca di deflusso 216 parte un tratto di deflusso 222a che confluisce nella corrispondente ansa 222, dalla quale parte un tratto di risalita 224a che a sua volta confluisce nell’ansa 224, sfociante nel canale 208.

Le anse 222, 224 sono funzionalmente identiche alle anse 22, 24, pertanto valgono tutte le indicazioni geometriche, di posizione, relative alle caratteristiche del percorso (curve a 180° realizzate dalle anse 222, 224) e funzionali (mantenimento di liquido all’interno del serbatoio 214) precedentemente descritte.

Tagli termici 226, 228 sono disposti da parti opposte del canale 208 lungo l'intera sua lunghezza e hanno la medesima funzione dei tagli termici 26, 28 e 126, 128 precedentemente descritti.

Anche il pannello solare 200, inoltre, Ã ̈ realizzato mediante tecnologia roll bond tramite l'unione di due fogli di lamiera S1, S2 in corrispondenza di aree delimitanti il circuito chiuso per il fluido termovettore.

Di preferenza i fogli S1 ed S2 sono ambedue rigonfi verso l'esterno in corrispondenza delle porzioni del circuito chiuso di ciascun assorbitore solare 202 unicamente nel lato di evaporazione 204 (canali 208 e 210), mentre il lato di condensazione 206 presenta una superficie piana in corrispondenza del foglio S2 ed à ̈ rigonfio verso l’esterno - con una superficie a struttura tridimensionale a rilievo (serbatoio 214, condotti a sifone 220 e tratti terminali dei canali 208, 210) - in corrispondenza del foglio S1.

Una pluralità di aperture 230, 232 à ̈ inoltre provvista in una zona di confine fra il lato di evaporazione 204 ed il lato di condensazione 206 rispettivamente fa i canali 8, 10 e gli assorbitori solari 2 adiacenti, con la medesima funzione delle aperture 30, 32 e 130, 132. Analogamente alle soluzioni precedenti uno strato di materiale riflettente e/o termicamente isolante à ̈ di preferenza disposto su ciascun assorbitore solare 2 in corrispondenza del canale 208.

Il funzionamento del pannello solare 200 e degli assorbitori 202 solari à ̈ analogo a quello dei pannelli solari degli assorbitori solari già descritti, e prevede che i canali 208 ricevano fluido termovettore in fase liquida dal serbatoio 214 veicolando il suddetto fluido al canale 210 corrispondente. L'evaporazione del fluido nei canali 208 à ̈ scongiurata dalla presenza dei tagli termici 226, 228 e dallo strato di materiale riflettente e/o termicamente isolante deposto in corrispondenza del canale 208.

Il secondo canale 210 riceve il fluido termovettore dal canale 208 in fase liquida e all’interno di esso se ne realizza l'evaporazione grazie alla radiazione solare incidente su di esso.

Il fluido termovettore in fase vapore afferisce al lato di condensazione 6 ove subisce un passaggio di fase che lo riporta in fase liquida (condensazione) grazie all'azione del fluido, particolarmente acqua, che lambisce il lato di condensazione 206 (il suddetto fluido può scorrere, ad esempio, in una testata accoppiata sulla superficie piana del foglio S2 in corrispondenza del lato di condensazione 206, come già descritto per i lati di condensazione 6, 106).

Il condotto a sifone 220 svolge la medesima funzione e ha il medesimo effetto di mantenimento di un livello di liquido residuo all'interno del dispositivo assorbitore 202 già descritta per le precedenti forme di esecuzione/varianti.

Gli assorbitori solari realizzati secondo una qualunque delle forme di esecuzione dell'invenzione, non necessariamente limitate a quelle qui descritte a titolo esemplificativo, presenta una serie di indubbi vantaggi rispetto ai dispositivi di tipo noto.

In particolare, le carenze prestazionali degli assorbitori solari del tipo a condotto termico realizzate con tecnologia roll-bond presenti nell’arte nota vengono superate grazie all'adozione del serbatoio e del condotto a sifone di questo con il canale atto veicolare il fluido termovettore in fase liquida.

In tal modo, il flusso termico trasferito al fluido che à ̈ in relazione di scambio termico con il lato di condensazione di ciascun assorbitore solare à ̈ comunque controllabile anche sotto condizioni gravose di funzionamento.

Avendo inoltre canali 8, 108, 208 separati dai rispettivi canali 10, 110, 210 si ottiene una separazione del lato del circuito in cui scorre fluido termovettore in fase liquida dal lato del circuito in cui scorre fluido termovettore in fase vapore, il che elimina i problemi di trascinamento di fluido termovettore in fase liquida che affliggono i dispositivi di tipo noto.

Inoltre, la predisposizione di uno strato di materiale riflettente e/o termicamente isolante in corrispondenza del canale in cui scorre il fluido termovettore in fase liquida riduce le possibilità di evaporazione prematura del fluido termovettore, consentendo quindi di lavorare anche in presenza di elevati flussi termici assorbiti dalla radiazione solare senza arrivare alla perdita di controllo del ciclo percorso dal fluido termovettore all'interno di ciascun assorbitore.

Inoltre, sfruttando le innumerevoli possibilità offerte dalla realizzazione mediante tecnologia roll-bond à ̈ possibile ottenere un qualsivoglia percorso per i canali del liquido e del vapore ed à ̈ inoltre possibile prevedere pannelli solari che abbiano struttura di preferenza piana in corrispondenza dei serbatoi e dei condotti a sifone ma struttura eventualmente arcuata oppure poliedrica in corrispondenza del lato di evaporazione. È possibile ad esempio disporre i canali in cui scorre il fluido termovettore liquido su piani diversi rispetto ai canali in cui scorre il fluido termovettore in fase vapore semplicemente piegando la lamiera del pannello solare lungo un asse posto fra i due canali.

È inoltre possibile, come si accennava, realizzare una piegatura della lamiera subito a monte dei tratti di collegamento 12, 12’, 112, 212, di modo che la porzione di pannello corrispondente risulti inclinata rispetto alla rimanente parte del medesimo.

Ciò risulta essere particolarmente vantaggioso nel caso di installazione dei pannelli solari sul tetto di un edificio. È infatti possibile installare il pannello solare in modo che la fascia di pannello solare piegata in corrispondenza dei tratti di collegamento 12, 12’, 112, 212 faccia riscontro contro l'estremità inferiore di una delle falde di un tetto, in modo che essa risulti in ombra e garantisca ulteriormente che l'evaporazione del fluido termovettore non avvenga prima che questo abbia imboccato il canale del vapore 10, 10’, 110, 210.

Naturalmente, i particolari di realizzazione e le forme di attuazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto qui descritto ed illustrato a puro titolo di esempio, senza per questo uscire dall'ambito della presente invenzione, così come definito dalle rivendicazioni annesse.

Ad esempio, con riferimento alla figura 17, il numero di riferimento 1’’ indica un pannello solare incorporante uno o più dispositivi assorbitori solari 2’’ secondo un’ulteriore forma di esecuzione dell’invenzione. I componenti identici a quelli precedentemente descritti sono indicati con il medesimo numero di riferimento e hanno la medesima funzione.

Ciascun dispositivo assorbitore solare 2’’ comprende un lato di evaporazione 4’’ e un lato di condensazione 6’’. Il lato di evaporazione 4’’ comprende un primo canale 8 e due canali 10 che si diramano da un tratto di collegamento 12’’ e confluiscono nella bocca di afflusso 18.

Il canale 8 à ̈ atto a veicolare fluido termovettore in fase liquida verso i canali 10, nei quali il suddetto fluido termovettore evapora e viene veicolato in fase vapore al serbatoio 14. Il collegamento fra il canale 8 e il serbatoio 14 à ̈ realizzato mediante il condotto a sifone 20. Il pannello solare 1’’ à ̈ realizzato mediante tecnologia roll-bond.

Si osservi che à ̈ al limite possibile prevedere forme di esecuzione comprendenti un primo canale 8 e più di due secondi canali 10. I canali 10 possono confluire tutti nella medesima bocca di afflusso 18 o possono afferire a bocche di afflusso 18 differenti, ad esempio una per ciascun canale, o ancora i canali 10 possono afferire a gruppi verso corrispondenti bocche di afflusso.

In figura 18 à ̈ indicato con il numero di riferimento 300 un pannello solare incorporante due assorbitori solari 302 in base ad ancora un’ulteriore forma di esecuzione dell’invenzione. Naturalmente à ̈ possibile prevedere un numero diverso di dispositivi assorbitori solari 302 su ciascun pannello solare 300, da un minimo di uno a un massimo dipendente dalle dimensioni del pannello stesso.

Ciascun dispositivo assorbitore solare 302 comprende un circuito chiuso predisposto per la circolazione di un fluido termovettore e includente un lato di evaporazione e un lato di condensazione del fluido termovettore, indicati rispettivamente con i numeri di riferimento 304, 306.

Analogamente alle forme di esecuzione precedentemente descritte, il pannello solare 300 e ciascun dispositivo assorbitore 302 sono realizzati unendo un primo e un secondo foglio di materiale metallico S1, S2 con tecnologia roll bond, ossia unendo i fogli S1, S2 in corrispondenza delle aree delimitanti il circuito chiuso di ciascun dispositivo assorbitore, in modo da inoculare aria in pressione nelle regioni che definiscono il percorso del circuito chiuso per formare i volumi interni del circuito stesso.

In corrispondenza di una zona di interfaccia fra il lato di evaporazione 304 e il lato di condensazione 306 à ̈ provvista una zona adiabatica, funzionalmente analoga alla zona adiabatica dei dispositivi assorbitori precedentemente descritti, indicata con il numero di riferimento 309 e comprendente una prima e una seconda interruzione termica 309A, 309B, la prima con sviluppo rettilineo, la seconda con geometria a “V†. In tal modo il lato di condensazione ha una pianta sostanzialmente “a scalino†, in cui lo scalino à ̈ definito dalla interruzione termica con geometria a “V†. à ̈ possibile quindi individuare una estensione (longitudinale) massima e una estensione (longitudinale) minima per il lato di condensazione 6, rispettivamente LC, LC’.

Valori tipici possono essere:

- compresi fra 1,1 e 3 per LC/LC’

Le interruzioni termiche sono di preferenza realizzate mediante taglio laser, ma à ̈ possibile anche realizzarle mediante inserti di materiale termicamente isolante (preferibilmente passanti rispetto ai fogli S1, S2) oppure à ̈ possibile prevedere una combinazione di entrambe.

Il lato di evaporazione 304 comprende un primo canale 308 in comunicazione di fluido con una pluralità di secondi canali 310 che partono da un primo ramo collettore 312. Più in dettaglio, il canale 308 à ̈ in comunicazione di fluido con il ramo collettore 312 e i canali 310 mediante un primo condotto a sifone 313. I canali 308 e 310 hanno sviluppo di preferenza rettilineo e parallelo, ma altre soluzioni sono possibili, ad esempio del tipo illustrato in figura 16.

Con riferimento alla figura 20, il condotto a sifone 313 comprende una prima e una seconda ansa 313A, 313B disposte fluidodinamicamente in serie, in cui la prima ansa 313A ha quota geometrica inferiore rispetto alla seconda ansa 313B.

Di preferenza, la prima ansa 313A realizza una curva di ampiezza pari a 180°, mentre la seconda ansa 313B realizza di preferenza una curva di ampiezza pari a 90°.

In altre parole, sempre con riferimento alla figura 20, il canale 308 sfocia direttamente nell’ansa 313A, la quale sostanzialmente realizza un’inversione del percorso del fluido termovettore rispetto al canale 308. L’ansa 313A sfocia quindi nell’ansa 313B, la quale realizza un parziale “raddrizzamento†del percorso del fluido termovettore sfociando nel ramo collettore 312, che ha quindi preferibilmente orientamento trasversale rispetto al canale I canali 310 affluiscono a un serbatoio 314 mediante un secondo ramo collettore 315. Il secondo ramo collettore 315 ha orientamento trasversale (preferibilmente) rispetto ai canali 310 (e 308) e in questa forma di esecuzione ha sezione di passaggio crescente procedendo dal canale 310 più lontano al canale 310 più vicino rispetto a un’uscita comune 315A.

Verranno ora meglio dettagliati i collegamenti fra il lato di condensazione 306 e il lato di evaporazione 304, in particolare i collegamenti fra il serbatoio 314 e i canali 308, 310.

Il primo canale 308 e i secondi canali 310 sono in comunicazione di fluido con il serbatoio 314 mediante, rispettivamente, una bocca di deflusso 316 e una bocca di afflusso 318, avente una quota geometrica superiore rispetto alla bocca di deflusso 316. Si osservi inoltre che il serbatoio 314 ha un fondo 314A inclinato verso la bocca di deflusso 316, ossia il fondo 314A ha un profilo che degrada dalla bocca di afflusso 318 verso la bocca 316 in modo da favorire il deflusso del fluido termovettore.

Più in dettaglio, con riferimento alla figura 19, il canale 308 à ̈ in comunicazione di fluido con la bocca 316 mediante un secondo condotto a sifone 320, funzionalmente analogo ai condotti a sifone precedentemente descritti, comprendente una prima e una seconda ansa 322, 324 disposte fluidodinamicamente in serie. La prima e la seconda ansa 322, 324 definiscono un percorso a doppia curva (con geometria sostanzialmente a “S†), in cui ciascuna ansa realizza una curva di ampiezza preferibilmente paria 180°.

Analogamente ai condotti a sifone precedentemente descritti, il condotto 320 comprende un tratto di deflusso 322a che parte dalla bocca di deflusso 316 e sfocia nella prima ansa 322, e un tratto di risalita 324a nel quale sfocia la prima ansa 322 che a sua volta sfocia nella seconda ansa 324, la quale infine sfocia direttamente nel canale 308.

Si osservi inoltre che in questa forma di esecuzione la prima ansa 322 e la seconda ansa 324 sono disposte da parti opposte rispetto alla bocca di deflusso 316, in particolare l’ansa 324 à ̈ situata al di sopra della bocca 316.

Analogamente alle forme di esecuzione descritte, dette D322e D324le distanze, rispettivamente, fra il serbatoio 314 e le anse 322, 324, di preferenza la distanza D322Ã ̈ maggiore della distanza D324, ma in questa forma di esecuzione, data la disposizione delle anse, Ã ̈ possibile prevedere anche il contrario.

Infine, ciascun canale 308 à ̈ bordato da un’interruzione termica 326, di preferenza avente forma a “L†in modo da bordare anche il condotto a sifone 313, realizzabile ad esempio, mediante taglio laser o mediante un inserto di materiale termicamente isolante.

Di preferenza, i fogli S1, S2 sono rigonfi verso l’esterno in corrispondenza del percorso del circuito chiuso di ciascun assorbitore solare 302 solo in corrispondenza del lato di evaporazione 304 (in cui i canali avranno, evidentemente, sezione pseudo-ellittica risultante dal gonfiaggio pneumatico), mentre in corrispondenza del lato di condensazione 306 unicamente il foglio S1 à ̈ rigonfio. In tal modo il serbatoio 314 e il condotto a sifone 320 sono visibili in rilievo unicamente sul foglio S1 mentre i canali 308, 310, i rami collettori 312, 315 e il condotto a sifone 313 sono visibili in rilievo su entrambe i fogli.S1, S2.

Per quanto riguarda il funzionamento, poche sono le variazioni rispetto alle forme di esecuzione precedentemente descritte.

Nel circuito chiuso realizzato dai canali 308, 310, dal serbatoio 314 e da tutti i canali di collegamento fra i suddetti elementi circola un fluido termovettore che subisce un primo cambiamento di fase nel lato di evaporazione (liquido-vapore) e un secondo passaggio di fase nel lato di condensazione (vapore-liquido). Il pannello solare 300 viene posizionato su una struttura di supporto (ad esempio il tetto di un edificio) in modo che ciascun assorbitore solare sia disposto (preferibilmente) con il serbatoio 314 a una quota geometrica superiore rispetto al resto del circuito. Inoltre, il lato corrispondente al foglio S2 viene esposto direttamente alla luce solare, cosicché il foglio S1 rimanga sostanzialmente in ombra (e con esso il serbatoio 314 e il condotto a sifone 320). Inoltre, in tal modo à ̈ possibile applicare, ad esempio, un elemento collettore in corrispondenza del lato di condensazione 306 atto a veicolare un fluido, preferibilmente un liquido, in relazione di scambio termico con il fluido termovettore nel lato di condensazione 306. L’accoppiamento à ̈ favorito dalla superficie piana del foglio S2 in corrispondenza del lato di condensazione 306.

Il fluido termovettore lascia il serbatoio 314 in fase liquida (aiutato in parte dal profilo del fondo 314A) attraverso la bocca di deflusso 316 e percorre il condotto a sifone 320, quindi il primo canale 308. Quest’ultimo à ̈ atto a veicolare il fluido termovettore verso il primo ramo collettore 312 e verso ciascuno dei canali 310. Si osservi che l’evaporazione del fluido termovettore all’interno del canale 308 à ̈ scongiurata o per lo meno ostacolata dall’interruzione termica 326, che limita lo scambio termico conduttivo con le porzioni dei fogli S1, S2 circostanti. Inoltre, di preferenza à ̈ prevista l’applicazione di uno strato di materiale riflettente /o termicamente isolante in corrispondenza del canale 308, come nelle forme di esecuzione precedentemente descritte, in modo da limitare lo scambio termico radiativo fra la radiazione solare e il fluido nel canale 308. In alternativa il canale 308 può essere ombreggiato in modo da impedire che venga raggiunto dalla radiazione solare.

Quando il fluido termovettore imbocca i canali 310, la radiazione solare incidente l’assorbitore 302 trasferisce un flusso termico al fluido termovettore che evapora e risale verso il ramo collettore 315 e verso la bocca di afflusso 318, attraverso la quale entra nel serbatoio 314. Nell’atraversare il lato di condensazione 306 il fluido termovettore condensa trasferendo calore al liquido in relazione di scambio termico con il lato di condensazione, che può quindi essere impiegato altrove, ad esempio come acqua calda sanitaria.

Si osservi che la sezione di passaggio variabile del ramo 315 consente di smaltire in modo ottimale la portata di fluido termovettore, poiché aumenta man mano che il ramo 315 intercetta un canale 310 più vicino all’uscita 315A.

In tal modo si limitano le disuniformità del campo di moto del fluido termovettore all’interno del circuito.

Il ciclo quindi si ripete durante il funzionamento di ciascun assorbitore solare 302, che si interrompe – come descritto – quando la differenza di temperatura fra il lato di condensazione e il lato di evaporazione à ̈ pressoché nulla.

La presenza dei condotti a sifone 313 e 320 à ̈ poi molto importante nell’ottica del mantenimento della controllabilità del flusso termico scambiato anche sotto condizioni di funzionamento gravose. Analogamente ai condotti a sifone precedentemente descritti, il condotto a sifone 320 garantisce, grazie alla propria geometria, la presenza di fluido termovettore in fase liquida in un tratto compreso fra il serbatoio 314 e la seconda ansa 324.

Il condotto a sifone 313 inoltre fornisce un ulteriore contributo nell’ottica del mantenimento di una certa quantità di fluido termovettore in fase liquida anche a valle del canale 308 e immediatamente a monte dei canali 310. In particolare, grazie al condotto a sifone 313 à ̈ possibile mantenere fluido termovettore in fase liquida almeno nella prima ansa 313A e a monte di essa, ossia nel canale 308.

In forme di esecuzione alternative, à ̈ possibile prevedere la presenza del solo condotto a sifone 313. Lo stesso può essere applicato anche agli schemi di circuito chiuso precedentemente descritti, con i quali à ̈ inoltre possibile implementare una soluzione a due sifoni distinti del tipo descritto in figura 18.

Sostanzialmente, nelle varie forme di esecuzione qui presentate ciascun dispositivo assorbitore solare comprende un serbatoio che à ̈ in comunicazione con uno o più canali atti a veicolare verso di esso il fluido termo vettore in fase vapore (“canale/i vapore†) mediante uno o più condotti a sifone. Gli uno o più canali vapore afferiscono inoltre al serbatoio stesso mediante una o più bocche di afflusso -rispetto alle quali gli uno o più condotti a sifone sono disposti fluidodinamicamente a monte -.

I suddetti condotti a sifone sono disposti a monte dei suddetti uno o più canali vapore e possono essere provvisti all’uscita del serbatoio a monte del canale atto a ricevere il fluido termovettore in fase liquida (“canale liquido†) o a valle di esso (e a monte del/dei canale/i vapore) o in entrambe i luoghi. Nel primo caso il condotto a sifone à ̈ connesso alla bocca di deflusso del serbatoio e sfocia nel canale liquido, collegando e mettendo in comunicazione di fluido il canale liquido e il serbatoio (ferma restando, naturalmente, la comunicazione di fluido che stabilisce fra il serbatoio e il/i canale/i vapore).

Nel secondo caso il condotto a sifone collega e stabilisce una comunicazione di fluido fra il canale liquido e il/i canale/i vapore (eventualmente tramite il ramo collettore 312, se presente), essendo disposto in corrispondenza di una zona di interfaccia fra essi.

Claims (16)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo assorbitore solare (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) comprendente un circuito chiuso predisposto per la circolazione di un fluido termovettore, detto circuito chiuso comprendendo: - un lato di evaporazione (4; 4’; 4’’; 104; 204; 304) di detto fluido termovettore, e - un lato di condensazione (6; 6’; 6’’; 106; 206; 306) di detto fluido termovettore, in cui, inoltre: - il dispositivo assorbitore solare (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) comprende un primo e un secondo foglio di materiale metallico (S1, S2) uniti l'un con l'altro in corrispondenza di aree delimitanti detto circuito chiuso, - il lato di evaporazione (4; 4’; 4’’; 104; 204; 304) comprende un primo e almeno un secondo canale (8, 10; 108, 110; 208, 210; 308, 310), in cui detto almeno un secondo canale (10; 110; 210; 310) à ̈ in comunicazione di fluido con detto primo canale (8; 108; 208; 210), - detto primo canale (8; 108; 208; 308) à ̈ atto a ricevere il fluido termovettore da detto lato di condensazione (6; 6’; 106; 206; 306) in fase liquida ed à ̈ atto a veicolare detto fluido termovettore verso detto almeno un secondo canale (10; 110; 210; 310), - detto almeno un secondo canale (10; 110; 210; 310) à ̈ atto a ricevere il fluido termovettore da detto primo canale (8; 108; 208; 308) ed à ̈ atto a veicolare detto fluido termovettore verso detto lato di condensazione (6; 6’; 6’’; 106; 206; 306) in fase vapore, il dispositivo assorbitore solare (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) essendo caratterizzato dal fatto che detto lato di condensazione (6; 6’; 6’’; 106; 206; 306) comprende un serbatoio (14; 14’; 114; 214; 314) in comunicazione di fluido con detti primo e almeno un secondo canale (8, 10; 108, 110; 208, 210; 308, 310) rispettivamente in corrispondenza di una bocca di deflusso (16; 16’; 116A, 116B, 216; 316) e almeno una bocca di afflusso (18, 18’; 118; 218; 318), e - dal fatto che detto almeno un secondo canale (10; 110; 210; 310) à ̈ in comunicazione di fluido con detto serbatoio (14; 14’; 114; 214; 314) mediante almeno un condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 313; 320) comprendente una prima e una seconda ansa (22, 24; 122, 124; 222, 224; 322, 324) disposte fluidodinamicamente in serie.
2. 2. Dispositivo assorbitore (2: 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto almeno un condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 313; 320) à ̈ disposto fluidodinamicamente a monte di detta bocca di afflusso (18; 18’; 118; 218; 318) e stabilisce inoltre una comunicazione di fluido fra detto almeno un secondo canale (10; 110; 210; 310) e detta bocca di deflusso (16; 16’; 116A, 116B; 216; 316).
3. 3. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che comprende un condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 320) disposto a monte di detto primo canale (8; 108; 208; 308) e connettente detto primo canale a detta bocca di deflusso (16; 16’; 116A, 116B, 216; 316).
4. 4. Dispositivo assorbitore (302) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che comprende un ulteriore condotto a sifone (313) disposto a valle di detto primo canale (308) in corrispondenza di un’interfaccia fra detti primo e almeno un secondo canale (308, 310).
5. 5. Dispositivo assorbitore (302) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto serbatoio (314) comprende un fondo (314A) inclinato verso detta bocca di deflusso (316).
6. 6. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 2 a 5, caratterizzato dal fatto che detto condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 320) comprende: - un tratto di deflusso (22a; 122a; 222a; 322a) in comunicazione di fluido con detta bocca di deflusso (16; 16’; 116A, 116B; 216; 316) e sfociante in detta prima ansa (22; 122; 222; 322), - un tratto di risalita (24a; 124a; 224a; 324a) in comunicazione di fluido con detta prima ansa (22; 122; 222; 322) e sfociante in detta seconda ansa (24; 124; 224; 324), in cui detta seconda ansa (24; 124; 224; 324) sfocia in detto primo canale (8; 108; 208; 308).
7. 7. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda ansa (22, 24; 122, 124; 222, 224; 322, 324) di detto condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 320) descrivono curve di ampiezza sostanzialmente pari a 180°.
8. 8. Dispositivo assorbitore (302) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la prima e la seconda ansa (322, 324) di detto ulteriore condotto a sifone (313) descrivono curve di ampiezza sostanzialmente pari a 180° e 90°, rispettivamente.
9. 9. Dispositivo assorbitore (302) secondo la rivendicazione 4 o la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che detto circuito chiuso comprende un primo canale (308) e una pluralità di secondi canali (310) in comunicazione di fluido con detto primo canale (308) e con detto serbatoio (314), rispettivamente, mediante un primo e un secondo ramo collettore (312, 315), e dal fatto che detto ulteriore condotto a sifone (313) à ̈ disposto fra e mette in comunicazione di fluido detto primo canale (308) con detto primo ramo collettore (312).
10. 10. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che comprende una o più interruzioni termiche (26, 28; 28’; 126, 128; 226, 228; 326) disposte lungo detto primo canale (8; 108; 208; 308), di preferenza lungo almeno un lato di esso, dette interruzioni termiche (26, 28; 28’; 126, 128; 226, 228; 326) comprendendo interruzioni ricavate mediante taglio laser, inserti di materiale termicamente isolante o entrambi.
11. 11. Dispositivo assorbitore solare (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che almeno uno di detti primo e secondo foglio di materiale metallico (S1, S2) à ̈ ricoperto, in corrispondenza del percorso di detto primo canale (8; 108; 208; 308), di materiale riflettente o materiale termicamente isolante o materiale riflettente e termicamente isolante.
12. 12. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti primo e secondo foglio di materiale metallico (S1, S2) sono ambedue rigonfi verso l'esterno in corrispondenza del percorso di detti primo e secondo canale (8, 10; 108, 110; 208, 210; 308, 310) su detto lato di evaporazione (4; 4’; 4’’; 104; 204; 304).
13. 13. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che in corrispondenza di detto serbatoio (14; 14’; 114; 214; 314) e di detto condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 320) unicamente detto primo foglio di materiale metallico (S1) à ̈ rigonfio verso l'esterno, detto serbatoio (14; 14’; 114; 214; 314) e detto condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 320) essendo realizzati in detto lato di condensazione (6; 6’; 6’’; 106; 206; 306).
14. 14. Dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che uno solo (S1) di detti primo e secondo foglio di materiale metallico à ̈ rigonfio verso l'esterno in corrispondenza di detti primo e secondo canale (8, 10; 108, 110; 208, 210; 308, 310), di detto serbatoio (14; 14’; 114; 214; 314) e di detto almeno un condotto a sifone (20; 20’; 120; 220; 313; 320) sia in corrispondenza di detto lato di evaporazione (4; 4’; 4’’; 104; 204; 304), sia in corrispondenza di detto lato di condensazione (6; 6’; 6’’; 106; 206; 306).
15. 15. Pannello solare (1; 1’; 1†; 100; 200; 300) comprendente uno o più dispositivi assorbitori solari (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302) secondo una qualunque delle rivendicazioni 1 a 14.
16. 16. Pannello solare (1; 1’; 1†; 100; 200; 300) secondo la rivendicazione 15, comprendente inoltre una testata atta contenere un fluido, di preferenza un liquido, di preferenza acqua, in relazione di scambio termico con il lato di condensazione (6; 6’; 6’’; 106; 206; 306) di detto dispositivo assorbitore (2; 2’; 2’’; 102; 202; 302).