ITUB201548553U1 - Pannello solare termico a ventilazione diretta. - Google Patents

Pannello solare termico a ventilazione diretta.

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Description

Pannello solare termico a ventilazione diretta
Oggetto del presente trovato è un pannello solare termico a ventilazione diretta che, grazie alla presenza di una camera stagna riempita di gas posta sopra al collettore ed alla particolare conformazione del collettore che forma il condotto per la circolazione del'aria, consente di migliorare sensibilmente il rendimento dei pannelli solari termici in commercio.
Il pannello solare termico, detto anche collettore solare, è un dispositivo adatto alla conversione della radiazione solare in energia termica ed al suo trasferimento ad un accumulatore termico per un uso successivo, ad esempio sotto forma di acqua calda, riscaldamento ecc.
Un sistema solare termico, normalmente è composto da un pannello che riceve l'energia solare, da uno scambiatore dove circola il fluido utilizzato per trasferirla al serbatoio impiegato per immagazzinare l'energia accumulata. Normalmente può avere due tipi di circolazione, naturale o forzataci un liquido termo vettore.
Il liquido termo-vettore passa in una serpentina od in una griglia di tubi paralleli, opportunamente saldata sul collettore al quale sottrae il calore captato dal sole. Questo tipo di pannelli ha una resa elevata durante il periodo estivo, ma la resa scade drasticamente nei periodi invernali in quanto lo scarso soleggiamento causa un intervallo troppo lungo solo per riscaldare il liquido. Nei pannelli solari termici a liquido termovettore si hanno delle zone a temperatura più bassa, in prossimità del tubo, e zone a temperatura più alta, zone intermedie tra due tubi. Per aumentare la conduzione termica delle zone intermedie verso le zone dove è saldato il tubo occorre prima di tutto effettuare delle saldature di elevata qualità e usare come piastra captante un foglio di rame di uno spessore opportuno.
Quanto maggiore è lo spessore del foglio di rame, tanto maggiore sarà la conduzione termica e la curva a forma d'onda avrà un'ampiezza minore e quindi il pannello avrà un rendimento maggiore.
Questo avviene perché i panelli solari termici hanno un rendimento fortemente legato alla temperature della piastra captante.
Nei periodi dell'anno di forte insolazione, in un impianto solare, si può arrivare a captare più energia di quella che effettivamente, il fluido termovettore riesce a cedere allo scambiatore; in parole povere, c'è un eccesso di calore tra quello prodotto e quello che effettivamente serve all'utenza.
Si viene così a verificare il così detto fenomeno della "stagnazione". Questo fenomeno si può verificare in alcune condizioni particolari, come:
guasto del cireolatore, per cui assenza di circolazione del fluido termovettore; mancato sfruttamento dell'energia solare, per raggiungimento temperatura prefissata;
ridotta presenza di fluido all'interno del circuito del pannello solare; assenza di servizio, per vacanze e periodi di inattività deirimpianto;
In assenza di circolazione, il fluido raggiunge temperature molto elevate, e questo fenomeno durerà finché il calore del pannello non sarà superiore al calore necessario all'utenza.
Si definisce proprio "stagnazione", perché oltre ad un certo limite la temperatura non sale, la temperatura può arrivare a superare i 180°C.
I pannelli solari termici a liquido termovettore sono inoltre poco convenienti a causa del costo dei materiali e della tecnica costruttiva impiegata.
In aggiunta a quanto detto, nei pannelli a circolazione naturale è necessario che il pannello raggiunga una determinata temperatura perché possa avere luogo la circolazione naturale.
I pannelli solari a circolazione selettiva nonostante la bassa reirradiazione a basse temperature hanno comunque valori di reirradiazione consistenti con<(>'aumentare della temperatura del collettore. La reirradiazione è dispersione causata dall'emissione di calore della piastra assorbente;una forte reirradiazione aumenta la temperatura del vetro del collettore aumentando cosi anche le dispersioni per convezione a basse temperature.
Un altro tipo di pannello solare è il pannello solare termico a circolazione di aria nei quali il fluido termovettore è costituito da aria che viene riscaldata per poi essere immessa nell'ambiente che si vuole riscaldare.
Questo tipo di pannelli, ha avuto fino ad ora una scarsa diffusione principalmente a causa della capacità termica molto bassa dell'aria.
I pannelli solari termici a circolazione di aria presentano per contro alcuni vantaggi che possono essere riassunti in: bassa temperatura di impiego;elevata prontezza e utilizzo diretto deH'aria riscaldata.
II pannello solare a ventilazione diretta, necessita di pochi minuti di sole per cominciare a trasportare l'aria calda nell'ambiente che si vuole riscaldare, questa caratteristica è dovuta al fatto che l'aria ha una bassa capacità termica e quindi si riscalda molto rapidamente.
Come detto ciò rende il pannello solare ad aria particolarmente adatto ad essere utilizzato per il riscaldamento degli ambienti.
Oggetto del presente trovato è un pannello solare termico ad aria che, grazie alla particolare geometria di realizzazione ed ad alcune soluzioni tecniche che verranno descritte in seguito, consente di ottenere rendimenti sensibilmente più elevati di quelli raggiungibili con i pannelli termici ad aria tradizionali.
Secondo il presente trovato, il panello solare termico si presenta esternamente come un comune pannello solare termico; internamente il pannello solare presenta un collettore nel quale circola l'aria, costituito da due elementi piani di dimensione idonee e disposti a distanza ravvicinata l'uno dall'altro.
L'aria viene immessa nel col lettore, per mezzo di un condotto di entrata nel quale entra a temperatura ambiente e fuoriesce riscaldata da un condotto di uscita.
Tra la faccia esterna dell'elemento piano superiore che compone il collettore, ed il vetro di protezione esterno del pannello solare termico, è presente una camera sigillata nella quale è immesso un gas idoneo a riflettere i raggi infrarossi del collettore ad esempio Co2, limitando di fatto il riscaldamento del vetro.
In sostanza la soluzione di cui al presente trovato riduce fortemente il problema presente nei pannelli solari termici in commercio in cui la superficie vetrata del pannello solare si comporta come una superficie trasparente alla radiazione solare; l'aliquota di radiazione solare che attraversa la superficie vetrata viene assorbita dal collettore per cui la temperatura del collettore aumenta; il collettore assume di conseguenza un potere emissivo di calore che non riesce più ad uscire dalle superfici vetrate in quanto la temperatura del collettore è inferiore a quella del sole; per cui l’aliquota di energia che rimane intrappolata tra il vetro ed il collettore non è quella proveniente dalla radiazione solare ma quella proveniente dal collettore stesso, cioè il calore de! collettore va in parte sprecato per riscaldare il vetro.
Secondo il presente trovato, nella camera sigillata realizzata tra il vetro esterno e la parte superiore del collettore viene immessa la C02 che, come il vetro, è trasparente alle radiazioni solari ma, come il vetro, assorbe e riflette i raggi infrarossi; in questo modo il calore del collettore viene riflesso sul collettore stesso aumentando il rendimento del pannello.
Il trovato verrà qui di seguito descritto in una forma di realizzazione indicativa ma non limitativa data con riferimento ai disegni allegati in cui:
La fig. 1 mostra una vista esterna di un pannello realizzato secondo il presente trovato.
La fig. 2 mostra una vista in sezione di un pannello realizzato secondo il presente trovato
Con riferimento a dette figure il panello solare termico a ventilazione diretta di cui al presente trovato comprende:
un fondo (1) sagomato che funge da scudo e da contenitore di alcuni componenti del panello;
un collettore (7) nel quale transita e si riscalda l'aria;
un elemento inferiore (2) realizzato in un materiale adatto a costituire la parte inferiore del collettore (7);
un condotto (3) di ingresso dell'aria nel collettore (7);
un condotto (4) di uscita dell'ara dal collettore (7);
un elemento superiore (5) realizzato in materiale adatto a costituire la parte superiore del collettore (7), collocato ad una distanza opportuna dall'elemento inferiore (2), reso solidale e sigillato a detto elemento inferiore (2) ;
un vetro di chiusura (6) posto ad una opportuna distanza dall'elemento superiore (5) del collettore (7); detto vetro è collocato ad una adeguata distanza, reso solidale e sigillato a detto elemento superiore (5) del collettore cosi da formare una camera stagna (8);
gas, ad esempio Co2 immesso nella camera stagna (8).
Il panello solare termico a ventilazione diretta comprende come detto un collettore (7) costituito, nell'esempio di realizzazione illustrato, da due fogli di lamiera (2 e 5) accoppiati ad una distanza reciproca stabilita, ad esempio 10mm. cosi da formare la "camera" del collettore (7) nella quale fluisce l'aria. Ad un estremo del collettore (7) è presente il condotto (3), attraverso il quale l'aria entra nel collettore (7) e .all'estremo opposto, è presente il condotto (4) attraverso il quale l'aria riscaldata fuoriesce per essere immessa con opportuni dispositivi nell'ambiente da scaldare.
In una versione di realizzazione preferita , le estremità delle lamiere (2 e 5) che formano il collettore (7) presentano una piega o gomito (9) che favorisce la dilatazione termica delle lamiere.
II vetro (6) che protegge il collettore (7) è disposto ad una distanza opportuna dalla parte superiore (5) del collettore (7) ed reso solidale a questo in maniera stagnatosi da formare una camera (8) che viene riempita di gas preferibilmente Co2.
La camera stagna (8) riempita di Co2, o di altro gas idoneo, è trasparente alle radiazioni solari ma assorbe e riflette i raggi infrarossi così che il calore del collettore viene riflesso sul collettore stesso aumentando il rendimento del pannello.
In una delle possibili applicazioni il panello solare a ventilazione diretta di cui al presente trovato, può essere installato sul tetto o sui muri degli edifici preferibilmente nella parte rivolta verso il sud. Essendo progettato per il riscaldamento e considerando che d'inverno il sole ha una declinazione di circa - 23° dall'equinozio.questo tipo di pannello è ideale per l'istallazione laterale In questo modo funge da isolante durante la notte e riscalda durante il giorno. Con una posizione verticale il riscaldamento nel periodo estivo è minimo e può essere utilizzato per il riscaldamento dell'acqua con l'impiego di uno scambiatore di calore. Ovviamente l'aria calda prodotta da questi pannelli può essere utilizzata anche per l'essicazione nei processi industriali e nell'agricoltura.

Claims (3)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Pannello solare termico a ventilazione diretta comprendente un collettore , un condotto di entrata dell'aria, un condotto di uscita deH'aria riscaldata, un elemento in vetro di protezione del collettore caratterizzato dal fatto che il collettore è il collettore (7) ed è costituito da un elemento inferiore (2) ed un elemento superiore (5), detto elemento superiore (5) è collocato ad una distanza opportuna dall'elemento inferiore (2), reso solidale e sigillato a detto elemento inferiore (2) cosi da formare una camera nella quale l'aria passa e si scalda ; il vetro di chiusura e protezione è un vetro di chiusura (6) posto superiormente all’elemento superiore (5) del collettore (7); detto vetro di chiusura (6) è collocato ad una adeguata distanza, reso solidale e sigillato a detto elemento superiore (5) del collettore cosi da formare una camera stagna (8); in cui detta camera stagna (8) è riempita di gas Co2.
  2. 2. Pannello solare termico a ventilazione diretta secondo la rivendicazione 1 , caratterizzato da fatto che l’elemento superiore (5) è disposto ad una distanza di circa 10mm dall'elemento inferiore (2) .
  3. 3. Pannello solare termico a ventilazione diretta secondo la rivendicazione 1 caratterizzato dal fatto che le estremità degli elementi inferiore (2) e superiore (5) che compongono il collettore (7) presentano un gomito (9) idoneo a favorire la deformazione dell
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