IT202000004006A1 - Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade per la coltivazione di vegetali o simili in ambiente controllato - Google Patents

Description

D E S C R I Z I O N E

annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo:

?SISTEMA DI DISSIPAZIONE DEL CALORE PRODOTTO DA LAMPADE PER LA COLTIVAZIONE DI VEGETALI O SIMILI IN AMBIENTE CONTROLLATO?

CAMPO DI APPLICAZIONE

La presente invenzione riguarda sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade per la coltivazione di vegetali in ambiente controllato, in particolare per la coltivazione di vegetali trattati all?interno di strutture modulari come quelle adibite alle cosiddette colture idroponiche od altre simili colture a gestione automatica e modulare generalmente a sviluppo verticale.

Pi? precisamente l?invenzione riguarda un sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade per la coltivazione di vegetali in ambiente controllato preferibilmente quelle che vengono prodotte nelle ?vertical farm? adibite alla coltivazione di vegetali fuori terra che sono generalmente composte da una pluralit? di unit? di stoccaggio ad assetto verticale ciascuna delle quali comprendente una pluralit? di piani comprendenti una pluralit? di vassoi adibiti al riempimento ed al prelievo dei vegetali o prodotti di coltivazione idroponica.

Secondo l?invenzione ? previsto che tali strutture modulari comprendenti ripiani montati in senso orizzontale su quattro colonne di supporto, i quali ripiani vengono corredati nella loro parte superiore da rispettivi pannelli ai quali sono fissate le luci.

Tali pannelli presentano sul retro un dispositivo di canalizzazione dell?aria, ed un sistema di ventilazione che pu? essere centralizzato con delle tubazioni che portano l?aria o localizzato attraverso l?utilizzo di ventole, che fanno passare l?aria attraverso il canale posto sul retro del pannello luci.

Il presente trovato ? vantaggiosamente applicato nel settore dei sistemi di gestione di fattorie verticali adibite alla coltivazione idroponica, aeroponica ed acquaponica od altre simili strutture.

STATO DELLA TECNICA

? noto il recente sviluppo delle cosiddette ?Vertical Farm? ovvero di quelle coltivazioni ad assetto sostanzialmente verticale basate sulla tecnologia idroponica, conosciute maggiormente nei recenti anni, la cui prerogativa ? quella di consentire lo sviluppo di coltivazioni di vegetali in condizioni particolari.

Il sistema delle coltivazioni verticali si basa sull?impiego di vassoi che contengono i vegetali in crescita, posizionati su pi? piani o livelli, consentendo uno sviluppo in verticale delle coltivazioni, i quali contengono i vegetali da sviluppare posizionati su strutture simili a quelle utilizzate nei magazzini di stoccaggio delle merci nei centri logistici.

Tali strutture sono generalmente composte da quattro montanti che consentono il posizionamento di una pluralit? di ripiani atti a formare, assieme alle colonne, delle strutture modulari aventi conformazione sostanzialmente a parallelepipedo.

Tali strutture modulari contengono attrezzature idonee al contenimento ed allo sviluppo vegetale dei vegetali inseriti in appositi vassoi posti sui ripiani, ossia sistemi di irrigazione, di illuminazione, di ventilazione e climatizzazione e sistemi per la movimentazione dei vassoi all?interno della struttura o verso le cosiddette ?baie? di carico/scarico.

Attualmente ? noto che i sistemi di illuminazione siano costituiti da pannelli posizionati in corrispondenza di ciascun ripiano della struttura modulare, i quali pannelli comprendono pi? punti di illuminazione disposti su tutta la superficie.

? pure noto che le sorgenti luminose sono rappresentate da lampade, anche del tipo a LED, ed anche ad elevata potenza e nei vari spettri di colore a seconda delle esigenze, come pure possono essere anche modulabili tramite l?impiego di appositi dimmer, e che tali sistemi di illuminazione anche ad elevata potenza sono soggetti alla emissione di calore proveniente dalle lampade.

Nello specifico settore dell?idroponica il calore emesso dalle lampade d?illuminazione pu? rappresentare un serio problema, innanzitutto perch? queste strutture possono essere installate in ambienti anche molto caldi o persino desertici e quindi gi? le temperature ambientali di per s? molto elevate potrebbero essere ulteriormente incrementate dal calore prodotto dal sistema di illuminazione.

Per limitare il calore prodotto sia dall?ambiente che dal sistema di illuminazione vengono utilizzati appositi climatizzatori, i quali tuttavia non sono in grado di raffreddare tutte e zone riscaldate.

In particolare nelle zone interessate dal calore delle lampade, ossia in corrispondenza di ciascun vassoio in cui sono contenuti i vegetali che vengono illuminati, non ? possibile che tramite l?utilizzo degli impianti di climatizzazione si raggiungano temperature idonee ad un corretto sviluppo, perch? l?aria fresca, anche se correttamente distribuita, non riesce a penetrare in tutte le aree interessate.

Ne consegue che di fatto le coltivazioni idroponiche trattate con i tradizionali sistemi di illuminazione e di climatizzazione non consentono un corretto sviluppo dei vegetali in crescita a causa dell?irregolarit? della distribuzione delle zone con diverse temperature, ed in particolare la zona illuminata, che ? quella a diretto contatto con i vegetali, avr? sempre una temperatura pi? elevata rispetto alle aree esterne maggiormente rinfrescate.

DESCRIZIONE DELL?INVENZIONE

La presente invenzione si propone di sviluppare la possibilit? di realizzare un sistema di convogliamento dell?aria che consente il raffreddamento controllato delle zone con maggior calore delle strutture modulari adibite alla produzione idroponica o simili, cos? da risolvere o quantomeno ridurre notevolmente gli inconvenienti sopra citati.

Infatti uno degli scopi dell?invenzione consiste nel fornire un sistema di climatizzazione controllato che attenua il calore prodotto dalle lampade di illuminazione adibite alle coltivazioni idroponiche, acquaponiche o simili, che sia di semplice realizzazione, dai costi di produzione contenuti ed avente caratteristiche tali da consentire di ottimizzare al massimo il microclima delle aree coltivate in ciascun ripiano della struttura modulare che contiene i vegetali coltivati.

Secondo l?invenzione ? previsto che tale sistema agisca su ciascun pannello al quale sono fissate le luci e che comprenda moduli di canalizzazione dell?aria associati a moduli di ventilazione che possono essere centralizzati con tubazioni che portano l?aria o localizzati attraverso l?utilizzo di ventole, che fanno passare l?aria attraverso appositi canali posti sul retro dei pannelli luci.

Ci? consente di dissipare il calore creato dalle lampade in modo puntuale evitando di interferire con la temperatura ambientale. L?aria, che viene erogata da una sorgente rinfrescata od ambiente in base alle condizioni meteo, scorrendo all?interno dei canali si riscalda andando a dissipare il calore sviluppato dalle lampade, per poi essere aspirata dal lato opposto della struttura.

Questo permette di portare ad una temperatura controllata la zona sottostante e sovrastante le lampade di illuminazione, con tutti gli evidenti vantaggi che ne derivano in termini di qualit? e quantit? dei vegetali in coltivazione.

ILLUSTRAZIONE DEI DISEGNI

Altre caratteristiche e vantaggi dell?invenzione risulteranno evidenti, alla lettura della descrizione seguente di una forma di realizzazione dell?invenzione, fornita a titolo esemplificativo, non limitativo, con l'ausilio dei disegni illustrati nelle tavole allegate, in cui:

- la figura 1 rappresenta schematicamente ed in sezione su piano verticale un esempio di accostamento tra vari pannelli sovrapposti contenenti le lampade di illuminazione ed il sistema di raffreddamento a flusso d?aria;

- le figure da 2 a 4 rappresentano viste schematiche delle pannellature orizzontali comprendenti il sistema di illuminazione associate alle pannellature verticali per la canalizzazione dell?aria;

- le figure 5, 6 e 7 rappresentano ulteriori viste dei pannelli di illuminazione orizzontali associati alle pannellature verticali per la canalizzazione dell?aria;

- la figura 8 ? una vista schematica in prospettiva assonometrica di uno dei pannelli orizzontali comprendente il sistema di illuminazione ed una copertura adibita alla canalizzazione dell?aria.

DESCRIZIONE DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE DELL?INVENZIONE Facendo riferimento alle figure allegate, ed inizialmente in particolare alle figure 1 e 2, con il numero 10 si indica generalmente un pannello adibito all?illuminazione di colture idroponiche e per questo realizzato con una conformazione e dimensioni tali da essere collocato tra i ripiani disposti su vari livelli di una struttura modulare contenente una pluralit? di vegetali da coltivare.

Il pannello di illuminazione 10 comprende una pluralit? di lampade 11 disposte sul lato inferiore 12 in quanto l?illuminazione dev?essere rivolta verso i vegetali in via di sviluppo disposti sul piano inferiore rispetto al pannello 10.

Secondo una forma di realizzazione dell?invenzione rappresentata in figura 3, ? previsto che ciascun pannello d?illuminazione 10 sia associato ad una copertura cava 13 che forma una sorta di canalizzazione attraversata da un flusso di aria, in quanto tale copertura forma un canale con le due estremit? opposte aperte, una delle quali indicata con 14, formanti delle bocche di entrata ed uscita dell?aria superiormente rispetto al piano 10.

Ci? che consente di creare i flussi d?aria in entrata ed uscita rispetto alla canalizzazione definita dal coperchio 13 ? rappresentato da pannellature verticali 15 cave, ossia aperte in corrispondenza dei lati superiori ed inferiori, e dotate di una pluralit? di fessure 16.

Tali fessure 16 sono associabili alla testa dei pannelli di illuminazione 10 secondo una disposizione ortogonale tra pannellature 15 e piano 10 con coperchio 13, in modo che le aperture 14 dei canali delimitati dalla copertura cava 13 possano esservi accostate per definire un sistema di canalizzazione completo attraversabile da flussi d?aria per il raffreddamento delle lampade.

Pi? in particolare, facendo riferimento alla forma di realizzazione rappresentata in figura 1, l?aria fresca viene convogliata dal basso verso l?alto nelle pannellature verticali 15, entrando dalla freccia A ed uscendo dalla freccia B. Sul lato rivolto all?interno della pannellatura verticale 15 sono presenti fessure 16 che mettono in comunicazione l?aria convogliata nelle pannellature 15 con il canale d?aria delimitato dalla copertura superiore 13 dei pannelli 10.

Facendo ancora riferimento alla figura 1 sul lato opposto della pannellatura 15 rispetto al pannello 10 ? disposta la pannellatura 15? nella cui parte inferiore l?aria viene aspirata verso il basso dalla freccia C provenendo dall?alto secondo la freccia D. Anche in questo caso sul lato rivolto all?interno della pannellatura verticale 15? sono presenti fessure 16? che mettono in comunicazione l?aria convogliata nelle pannellature 15 con il canale d?aria delimitato dalla copertura superiore 13 dei pannelli 10.

Da quanto descritto consegue che ciascuno dei pannelli 10 ? lambito in corrispondenza del proprio canale delimitato dalla copertura 13, da flussi d?aria convogliata a partire da un flusso d?aria fresca A che passa all?interno delle pannellature 15, entra nei pannelli 13 secondo una direzione indicata dalle frecce E, per essere estromessa, surriscaldata dalle lampade 11, verso la pannellatura 15? il cui flusso d?aria D indirizzato verso il basso la convoglia affinch? venga dispersa verso l?esterno attraverso la freccia C.

Come si pu? comprendere, la superficie superiore dei panelli 10 surriscaldati dalle lampade 11, viene rinfrescata dall?aria convogliata attraverso il canale definito dalla copertura 13, in modo tale che l?ambiente in cui crescono le pianticelle poste sui ripiani inferiori rispetto a ciascun pannello 10, mantengano la temperatura pi? idonea ad una crescita rigogliosa.

I flussi d?aria per il raffreddamento dei pannelli 10 vengono erogati da un sistema di ventilazione che pu? essere centralizzato con delle tubazioni che portano l?aria oppure essere localizzato attraverso l?utilizzo di ventole, che fanno passare l?aria attraverso i canali posti sulla parte superiore dei pannelli luci 10.

Ci? consente di dissipare il calore creato dalle lampade 11 in modo puntuale non andando ad intaccare la temperatura ambientale. Infatti l?aria scorrendo all?interno del canale si riscalda andando a dissipare il calore sviluppato dalle lampade per poi essere aspirata dal lato opposto della struttura.

Secondo ulteriori forme di realizzazione il sistema di dissipazione secondo l?invenzione consente di stabilizzare l?aria, nella zona sottostante e sovrastante le lampade, ad una temperatura nota.

L?invenzione ? stata precedentemente descritta con riferimento ad una sua forma di realizzazione preferenziale. Tuttavia ? chiaro che l?invenzione ? suscettibile di numerose varianti che rientrano nel proprio ambito, nel quadro delle equivalenze tecniche.

Claims (8)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) per la coltivazione di vegetali o simili in ambiente controllato, dette lampade facendo essendo comprese in pannelli (10) adibiti all?illuminazione delle colture collocati tra vari ripiani disposti su pi? livelli di strutture per la coltivazione di vegetali o simili od altro, caratterizzato dal fatto che ciascun pannello (10) ? associato ad una copertura cava (13) che forma una canalizzazione attraversabile da un flusso di aria, passante attraverso due estremit? opposte (14) aperte, formanti delle bocche di entrata ed uscita dell?aria superiormente rispetto al piano (10), e dal fatto che detti pannelli (10) sono a loro volta associabili a pannellature verticali (15) cave, ossia aperte in corrispondenza dei lati superiori ed inferiori, e dotate di una pluralit? di fessure (16) associabili in senso ortogonale alla testa dei pannelli di illuminazione (10), in modo che le aperture (14) dei canali delimitati dalla copertura cava (13) possano esservi accostate per definire un sistema di canalizzazione attraversabile da flussi d?aria per il raffreddamento delle lampade.
2. 2) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo la rivendicazione principale caratterizzato dal fatto che l?aria fresca viene convogliata dal basso verso l?alto nelle pannellature verticali (15).
3. 3) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sul lato rivolto all?interno della pannellatura verticale (15) sono presenti fessure (16) che mettono in comunicazione l?aria convogliata nelle pannellature (15) con il canale d?aria delimitato dalla copertura superiore (13) dei pannelli (10).
4. 4) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sul lato opposto della pannellatura (15) rispetto al pannello (10) ? disposta una pannellatura (15?), parallela alla pannellatura (15), nella cui parte inferiore l?aria viene aspirata verso il basso (C) provenendo dall?alto (D).
5. 5) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sul lato rivolto all?interno della pannellatura verticale (15?) sono presenti fessure (16?) che mettono in comunicazione l?aria convogliata nelle pannellature (15) con il canale d?aria delimitato dalla copertura superiore (13) dei pannelli (10).
6. 6) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei pannelli (10) ? lambito in corrispondenza del proprio canale delimitato dalla copertura (13), da flussi d?aria convogliata a partire da un flusso d?aria fresca che passa all?interno delle pannellature (15), entra nei pannelli (13) per essere estromessa, surriscaldata dalle lampade (11), verso la pannellatura (15?) il cui flusso d?aria indirizzato verso il basso la convoglia affinch? venga dispersa verso l?esterno.
7. 7) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la superficie dei panelli (10) surriscaldati dalle lampade (11), viene rinfrescata dall?aria convogliata attraverso il canale definito dalla copertura (13), in modo tale che l?ambiente in cui crescono le pianticelle poste sui ripiani inferiori rispetto a ciascun pannello (10), mantengano la temperatura pi? idonea ad una crescita rigogliosa.
8. 8) Sistema di dissipazione del calore prodotto da lampade (11) secondo le rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i flussi d?aria per il raffreddamento dei pannelli (10) vengono erogati da un sistema di ventilazione centralizzato comprendente tubazioni che portano l?aria attraverso i canali posti sulla parte superiore dei pannelli luci (10).