Discussione: Brevetto pannello solare termico

Ciao a tutti, ho da poco depositato un brevetto di un nuovo sistema per la costruzione di un pannello solare.
Molto semplice ed efficiente (efficenza da quantificare...in numeri ).
In pratica sono riuscito a trovare un tipo di saldatura(economica) che mi permette di avere una serie di tubi molto ravvicinati tra di loro ,quasi a formare una piastra assorbente continua formata da tubi di piccolo diametro.
Utilizzando tubi e non una piastra continua il pannello non risente dell'inclinazione dei raggi solari per avere una forte efficenza (tipo tubi a vuoto) in quanto i raggi incidenti sono sempre perpendicolari su una circonferenza.
Inoltre facendo scorrere una piccola quantità di acqua per ogni singolo tubo riesco a scaldare velocemente il liquido all'interno di essi con brevi tempi di risposta termica (ho 60 tubi in poco più di un metro).
In questi giorni freddi (veneto) ho provato a testare la temperatura massima di uscita dell'acqua (alimentato con un litro d'acqua a temperatura ambiente 3°) arrivando a 93 gradi centigradi in uscita.....tenendo conto che il sistema per il momento è home made penso sia già un gran risultato.
Domani vorrei provare a coprire il pannello , a mezzogiorno lasciarlo scoperto facendovi circolare all'interno 10 litri di acqua per capire di quanti gradi riesco ad alzarne la temperatura nel giro di un'ora........ nella speranza che qualcuno riesca ad aiutarmi ad individuarne l'efficenza.

Poi nascerà il problema di cosa farne del brevetto.....ma questo pensiero me lo porrò più avanti.
Un saluto a tutti.

Ancora dovrai lavorare e soprattutto se vuoi un aiuto devi dire un po meglio come è fatto il tuo pannello. Per esempio: sono solo tubi saldati oppure sono tubi dentro una cassa chiusa e da un lato quello esposto al sole c'è il vetro?

Ti dico questo perchè in prove da me effettuate in precedenza un solo tubo SHCMV (diametro 70 x1900mm)un litro di acqua l'ha fatta bollire..ed ero con una T esterna di -3 quindi il tuo sistema non mi sembra molto efficiente!

Ripeto prova a descrivere meglio, poi magari ti possiamo dare un consiglio ma non è che coistruiamo pannelli solari termici..

Originariamente inviata da omaccio

in prove da me effettuate in precedenza un solo tubo SHCMV (diametro 70 x1900mm)un litro di acqua l'ha fatta bollire..ed ero con una T esterna di -3 quindi il tuo sistema non mi sembra molto efficiente!

Poi magari ci spieghi quale differenza abissale hai pensato di poter riscontrare tra acqua a 93° con temperatura esterna 3° e acqua che bolle con temperatura esterna -3°.
L'acqua bolle tra i 90 e i 100°, a seconda di elevazione del sito e pressione atmosferica e tra 3 e -3 ci sono appena 6 gradi di differenza, non sono certo queste differenze minime di prestazioni rilevate che possono dire la reale efficienza dell'uno o dell'altro sistema.
Comunque, almeno sulla carta, è ovvio che un tubo sottovuoto ha una efficienza maggiore, non fosse altro che perché ha un trattamento a bassa emissività IR e che è isolato tramite l'intercapedine di vuoto tra i due tubi di vetro concentrici.

Riguardo alla idea di saldare affiancati una serie di tubi, mi spiace per l'inventore, ma personalmente non la vedo come un'idea particolarmente suggestiva, perché i tubi, se strettamente affiancati, col sole che incide angolarmente si faranno ombra reciprocamente, mentre il costo e il peso del collettore saranno molto maggiori rispetto a un collettore classico con tubi distanziati e lamina captante. L'unico vantaggio potenziale è la ridotta perdita di carico che si ha grazie all'utilizzo di molti tubi, la cosa potrebbe migliorare la convezione naturale rispetto a un sistema classico, ma uso il condizionale, perché per dimostrare se è davvero così ci dovremmo addentrare in complessi calcoli di fluidodinamica.

Effetivamente mancano un po' di dati nella mia predente spiegazione.
Il pannello è stato costruito in maniera classica, cassa in alliminio, fondo il policarbonato,isolamento in lana di roccia 3 cm. coperchio in vetro 5mm.temprato, trattamento tubi vernice opaca alte temperature (non è il massimo ma è quello che sono riuscito a trovare). La superfice utile è di 1.1mq.
Il problema dell'ombreggiamento tra un tubo e l'altro l'ho risolto con un po' di trigonometria classica in modo che nell'arco della giornata l'ombra del tubo non iterferisca con il sucessivo.
Posso aggiungere che in una publicazione sul solare termico rilasciata dal dipartimento di fisica tecnica viene così descritto un tipo di pannello a superficie (mai visto, credo per il limite nella resistenza a pressione):

""a superficie:
La tipologia costruttiva di questo tipo di assorbitore consiste in un numero elevato di tubi di
diametro ridotto che attraversano l’intero pannello a minima distanza l’uno dall’altro tra due
lamiere di acciaio inox saldate a pressione o a laser (da qui assorbitori a piastra) secondo il metodo
“large-area joining”. Con questo tipo di collettore è possibile raggiungere gradi di efficienza molto
elevati. La resistenza alla pressione è limitata dalla resistenza della connessione che è generalmente
di 300 kPa (3 bar)."".

..per il peso dipende molto anche dal tubo (posso utilizzare anche uno spessore 0.5mm) e dal numero di tubi che voglio utilizzare (potrei anche schiacciarli in modo da aumentarne la sezione verticale).

Oggi ho fatto qualche test anche se il tempo non è stato clemente (cielo velato):

10 litri incrementati di un Delta di 26C° in un'ora (12.00-13.00) superficie pannello 1.11mq. acqua a ricircolo continuo (non ho ancora aquistato una centralina che avvii la pompa solo con un determinato delta T tra pannello ed accumulo).

sinceramente non mi sembra una gran cosa e spero di ripetere il test domani confidando in una giornata soleggiata e riportare dati più interessanti.

Qualcuno sa aiutarmi a trasformare questa variazione di temperatura nel tempo in Watt?

Un saluto ed un ringraziamento ai due signori che hanno espresso il loro parere.

ciao Mago cnc,
complimenti per l'iniziativa.
Facciamo due conti:
tempo di irraggiamento 1 ora (12-13)
10 litri Dt 26°C ->260 Kcal in un ora
1Kcal/h = 1,16W
quindi il tuo impianto ha prodotto 301,6 W.

Ho dei dati di irraggiamento medi per Verona città di ieri dalle 12 alle 13 : 350 W/mq
se sei in zona, il tuo pannello ha quindi un rendimento del 90.9 %

per essere pignoli bisognerebbe valutare anche l'influenza (dal punto di vista termico) del tuo circolatore...

Ciao

Grazie Palex,
finalmente un po' di dati su cui lavorarci sopra.
Questa estate ho effettuato altre misurazioni e stasera vedo di riassumerle e metterle a disposizione in modo da verificare in maniera più precisa il rendimento effettettivo del pannello.
Effetivamente le perdite che possono verficarsi nella pompa, neli tubi che portano il liquidi nell'accumulo (tubi non isolato e accumulo di fortuna coibentato alla meno peggio per effettuare il test dei 10 litri)ne diminuiscono l'efficenza.
Ma adesso cerco i dati rilevati in settembre (bellissime giornate di sole) e ad essere sincero sono stato stupito dai dati che ne ricavavo e li allego.
Li ho tutti trasferiti in un foglio excel con temperatura in entrata temperatura un uscita temperatura dell'accumulo..e naturalmente orario dei test.

sono curioso di trasformare tutti questi dati in watt.

...e sono convinto che anche persone apassionate di questo argomento come noi possano comunque portare delle migliorie ai sistemi già esistenti.

Un saluto.

ecco già va meglio, abbiamo qalche dato in più!

Il mio consiglio per il momento è quello di acquistare una centralina seria con contacalorie ed avrai dati ulteriori di una certa attendibilità. Inoltre puoi cercare su internet chi fa trattamenti "tinox" o similari, e a tal proposito, c'è una vecchia discussione che parla di vernici selettive che possono aiutare i tuoi tubi.
Fai le dovute prove, magari con due pannelli uno con vernice nera opaca(l'attuale) e l'altro con vernice selettiva.
Se il tutto da riscontri positivi puoi dare incarico ad un centro SIT o similare (anche università) di rilevare i dati scientifici del tuo sistema.

Complimenti comunque poer l'iniziativa!

Per Eribird:

Poi magari ci spieghi quale differenza abissale hai pensato di poter riscontrare tra acqua a 93° con...

la differenza è abissale...se leggessi bene prima di sparare a 0 forse ....
La differenza non sta tanto nei 93° o 100° gradi che a seconda dell'altitudine può esser anche a vantaggio dei 93° ma sta nella abissale differenza tra le superfici captanti!!
Mago cnc ha fatto scorrere 1 litro di acqua dentro una superficie captante di 1mq; io ho fatto scorrere(per la precisione ho immerso la testa del HP dentro un contenitore contenente)1 litro di acqua una superficie di soli 0,1mq quindi le superfici captanti in gioco erano completamente diverse.
Il rapporto delle superfici dei due sistemi è 1/10!!!

Originariamente inviata da palex

Ho dei dati di irraggiamento medi per Verona città di ieri dalle 12 alle 13 : 350 W/mq
se sei in zona, il tuo pannello ha quindi un rendimento del 90.9 %

Attenzione ai dati dell'irraggiamento, perché di norma sono calcolati per superficie orizzontale, mentre i pannelli sono di norma inclinati con un angolo che li avvicina maggiormente al piano ideale di massima captazione del flusso solare.
Nel caso citato l'irraggiamento rilevato andrebbe moltiplicato per 2 circa, dato che il sole a mezzogiorno a Verona ha una inclinazioe di 30° circa dall'orizzonte e quindi il flusso solare proiettato sul piano orizzontale sarà pari a sen(30°) volte il flusso, ovvero 0,5 volte rispetto al flusso solare effettivo.
Pertanto se il pannello è stato inclinato in modo ottimale il rendimento globale sarebbe stato del 45% circa. Siccome 700 W/mq è un flusso abbastanza elevato, è probabile che a Verona il cielo fosse prevalentemente sereno, a quell'ora del giorno, e non velato.

Originariamente inviata da omaccio

Mago cnc ha fatto scorrere 1 litro di acqua dentro una superficie captante di 1mq; io ho fatto scorrere(per la precisione ho immerso la testa del HP dentro un contenitore contenente)1 litro di acqua una superficie di soli 0,1mq quindi le superfici captanti in gioco erano completamente diverse.
Il rapporto delle superfici dei due sistemi è 1/10!!!

Non vuol dire granché, perché manca l'elemento fondamentale che è... in quanto tempo si eleva di quanti gradi la temperatura del litro d'acqua ?
Anche con una candela si può portare all'ebollizione un litro d'acqua se sta dentro un recipiente ben coibentato e se si ha la pazienza di attendere...

Giustamente puntualizzato l'inclinazione del pannello (essendo un prototipo posso orientarlo a piacimento) ho cercato di metterla perfettamente perpendicolare ai raggi solari durante questo lasso di tempo....in maniera artigianale ma credo di averlo orientato in maniera abbastanza precisa(da un programma trovato in questo forum dove vengono calcolati inclinazione del pannello latitudine e longitudine viene specificato una irradiazione di 450-460 KW in quell'orario).
Ora sto aspettando un'altra giornata di sole in modo da fornirvi più dati nella speranza di centrare in maniera più precisa il rendimento e avere una media che possa eliminare eventuali errori o deviazioni.
L'ideale sarebbe avere un'altro pannello di fabbricazione industriale, con dati noti e altrettanta superfice captante.
Posizionare entrambi allo stesso modo per ottenere un risultato comparativo dei due sistemi.
Devo vedere cosa posso trovare in giro...anche se oramai questo "hobby" mi ha un po' svuotato le tasche ,per non parlare delle ire della moglie che non vede di buon occhio questo "scatolone" che da un'anno è davanti casa!

Mago cnc ciao! Sono Sagre, mi intrometto solo per darti un aiuto morale; se si darebbe sempre ascolto alla dolce metà staremmo ancora ad aspettare che il fulmine accenda il primo fuoco!!! Buon Anno Auguri per il tuo progetto.

e.....diglielo!Non so' cosa risponderle quanto mi dice che con i soldi del scatolone nero si sarebbe comperata un trilogy..... .

Originariamente inviata da mago cnc

viene specificato una irradiazione di 450-460 KW in quell'orario

Ragazzi, ma avete dichiarato guerra alle unità di misura su questo forum ?

Comunque i flussi radiativi si misurano in W/m^2 (W/mq).
450 KW/mq non ci sono nemmeno sulla superficie di Mercurio rivolta verso il Sole, per logica dovrebbe essere quindi 450 W/mq.

Originariamente inviata da mago cnc

Giustamente puntualizzato l'inclinazione del pannello (essendo un prototipo posso orientarlo a piacimento) ho cercato di metterla perfettamente perpendicolare ai raggi solari durante questo lasso di tempo....in maniera artigianale ma credo di averlo orientato in maniera abbastanza precisa(da un programma trovato in questo forum dove vengono calcolati inclinazione del pannello latitudine e longitudine viene specificato una irradiazione di 450-460 KW in quell'orario).

Con questo programma: PV potential estimation utility, puoi calcolare il flusso radiativo medio mensile ogni 15 minuti, cioe' la media per il mese.
Se orienti il pannello perpendicolare al sole e' come se avessi un inseguitore a due assi ("2-axis tracking"), se la giornata e' di sole limpido dovresti utilizzare il dato "clear sky". In queste condizioni il dato utilizzabile e' "Clear-sky global irradiance, 2-axis tracking " e dalle 12 alle 13 e' di circa 900 W/mq, quindi nel tuo caso 990 W, salvo verifica delle condizioni atmosferiche effettive.

ciao

Grazie Toninon, grazie al vostro supporto comincio a colmare quelle lacune tecniche che sino'ora mi hanno un po' "bloccato" nell'interpretare i dati che riuscivo a acquisire. Ora mi sto' procurando una centralina per far funzionare il tutto a perfezione ed un accumulo "non artigianale" in modo da mettere in funzione il tutto in modo tecnico.
Ultimamente le giornate di sole scarseggiano quindi non ho avuto modo di ottenere altri dati da elaborare. Comunque mi son già prenotato per la fiera klimahouse in modo da poter capire a quali produttori potrebbe interessare la mia idea (sempre che non se ne imposessino...david contro golia..).
Di solito i brevetti non vengono presi in considerazione finchè non passa un anno, poi le povere anime non hanno i soldi per estenderli o per rinnovarli e si sfiduciano...dopodichè le idee vengono prese in considerazione e se funzionanti,utilizzate .

Eh.... caro mago cnc, purtroppo è così, pesce grosso mangia pesce piccolo. Magari fatti consigliare da qualcuno che ha esperienza su come portare avanti il brevetto senza farti fregare, probabilmente anche fra i lettori di questo forum c'è chi ti può dare una dritta. Se il tuo trovato è efficace, può far gola a molti.

BUONA FORTUNA

effettivamente hai ragione,vediamo un po' come si evolvono le cose....appena fa un po di sole allego rilevamenti e foto in modo da indivduarne le peculiarità-
Grazie del sostegno...comunque mal che vada lo rendo disponibile a tutti così il pesce grande trova poco da mangiare

Speriamo domani faccia una bella giornata così esegui qualche nuovo test.

Sei riuscito ad ottenere qualche dato?

Niente, da fare.
Il tempo non ne vuole sapere di lasciarmi fare qualche test.
Speriamo che la prox.settimana ci sia qualche bella giornata.

A PROPOSITO:

QUALCUNO SA DIRMI SE A PARITA' DI SUPERFICE TEORICAMENTE HA PIU' RENDIMENTO UN COLLETTORE PIANO A SERPENTINA O UN COLLETTORE PIANO CON TUBI IN SERIE?

grazie.

Forse se fai le prove a luglio vedrai che l'acqua calda te la fa' .......

Quello che stai facendo lo facevano gia' i pannelli con roll-bond.....

Sicuramente in estate le prove sono più semplici da fare, basterebbero anche 10 bottiglie nere piene d'acqua per riscaldarla .
Per il roll bond diaciamo che potrebbe assomigliarli anche se la tecnologia non è propriamente la stessa....sarebbe interessante capire che efficenza hanno i roll bond e a quante atmosfere possono resistere.
Anche se effettivamente il paragone è azzeccato e la tua osservazione certamente mi fa riflettere.....ora mi domando come mai qiesta tecnologia non sia molto utilizzata...avrà dei limiti o dei costi elevati.....a dire la verità non è male come soluzione...mi hai un po' messo in crisi .

Originariamente inviata da mago cnc

QUALCUNO SA DIRMI SE A PARITA' DI SUPERFICE TEORICAMENTE HA PIU' RENDIMENTO UN COLLETTORE PIANO A SERPENTINA O UN COLLETTORE PIANO CON TUBI IN SERIE?

Teoricamente non dovrebbero esserci differenze serie. Il rendimento e' dato dalla superficie captante che e' la lamiera in rame coperto di Tinox, il tubo serve solo ad asportare il calore.
La differenza credo ci sia nella maggior caduta di pressione dei pannelli a serpentina, ma si puo' ovviare con un po' piu' di potenza alla pompa. Inoltre con la serpentina si suppone che la temperatura del pannello sia meno omogenea che con la struttura ad 'arpa', ma sono sempre dettagli.
I pannelli a serpentina sono preferibili per impianti a svuotamento in quanto si riempiono piu' facilmente.

ciao

Grazie toninon per l'aiuto.
Ciao.

ECCOCI QUI CON UN PO' DI DATI DA ANALIZZARE:

Ho coperto il pannello con superficie utile 1.1 mq.con un telo poi, alle 12.15 l'ho tolto ed ho cominciato a rilevare dati.

Ecco i dati che ho raccolto oggi 23/01/2011

temperatura ambiente: 6C°
temperatura acqua: 12 C°
Quantità acqua: 16 Litri

ore-temperatura

12:15----17C°
12:49----35C°
12:56----40C°
13----41C°
13:05----45C°
13:10----46C°
13:15----48C°

questo il risultato dopo un'ora.

...poi il sole non era più perpendicolare...inoltre ho notato che all'aumentare della temperatura il sistema impiega più tempo a salire di temperatura

13:20----50C°
13:35----54C°
13:48----59C°

...a voi l'ardua sentenza