BRPI0709537A2 - placa solar térmica com apoio termodinámico para a captação de calor e a produção de frio - Google Patents

Abstract

<B>PLACA SOLAR TéRMICA COM APOIO TERMODINáMICO PARA A CAPTAçãO DE CALOR E A PRODUçãO DE FRIO<D>. Compreende um captador solar térmico (2), que incorpora uma serpentina por onde circula uma mistura de água com glicol, e uma placa termodinâmica (1) acoplada ao captador solar através de uns separadores (5) por meio de um painel de poliuretano ou outro isolante adequado, conseguindo a combinação de ambos circuitos complementares para uma otimização do painel captador de energia solar, O circuito da placa termodinâmica (1) pode inverter-se, utilizando-se nesse caso o captador solar térmico (2) como proteção ante o sol da parte termodinâmica do painel aumentando assim a eficiência da produção de frio baseado em condensação-evaporação, fazendo funcionar simultaneamente a placa solar térmica para aquecer água.

Description

PLACA SOLAR TÉRMICA COM APOIO TERMODINÂMICO PARA A CAPTAÇÃO

DE CALOR E A PRODUÇÃO DE FRIO

Objetivo da invenção

A presente invenção tem como fim patentear uma placa captadora deenergia solar em sua vertente térmica, com apoio, na ausência de sol, de outrosistema de grande eficiência energética como é o termodinâmico, tendo comofinalidade da presente invenção o aproveitamento da energia direta solar emcombinação com o aproveitamento da energia contendo no ambiente em forma detemperatura, e igualmente em dias calorosos produzir frio fazendo funcionar a partetermodinâmica da placa como condensador, e a térmica para produção de águaquente.

Campo da invenção

Essa invenção se enquadra dentro do campo das energias alternativasem geral, tendo sua aplicação dentro da fabricação de produtos para oaproveitamento da energia solar contida em forma de temperatura.Descrição da invenção

São bastante conhecidos, no estado atual da técnica, os sistemas decaptação solar térmica de baixa temperatura desde os que parte a presenteinvenção. Essas possuem como apoio para as noites ou horas baixas ou ausênciade sol, como podem ser os dias muito nublados ou frios de inverno, uma resistênciaelétrica das empregadas para esquentar água, de potência variável segundo acapacidade e consumo da instalação, e que tem como característica principal umgrande consumo de energia elétrica que desvirtua em grande parte do conceitoecológico desse tipo de captadores solares chamados térmicos, ao fazer um usoexcessivo de uma energia convencional, como é a elétrica, influenciandonegativamente o princípio ecológico do sistema de captação solar térmico como tal.Igualmente ocorre com os outros sistemas de apoio utilizados normalmente, como égás-oleo e outros derivados do petróleo, contaminantes e cada vez mais carosdevido ao esgotamento progressivo das reservas de combustíveis fosseis.

Concretamente a presente invenção propõe utilizar uma placa demedidas variáveis segundo a aplicação e potência a empregar, das camadas decaptação térmica, e que pode ser de captador plano, serpentina ou construída embase a tubos de vácuo (todas elas conhecidas no estado atual da técnica eutilizadas comumente nas atuais instalações de captação de energia solar térmicade baixa temperatura), a que se tenha adicionado em sua parte traseira outra placaou painel que pode ser do mesmo tamanho e forma ou outro diferente conformeconveniência, funcionando esse segundo painel segundo o principio termodinâmico(joule) de captação de calorias por meio da evaporação de um liquido de baixo pontode ebulição no circuito interior da mesma captando dessa forma as calorias do ar, aágua da chuva, o vento e o reflexo solar, e conduzindo essas calorias , por meio deum circuito compressor dos utilizados em refrigeração e calefação de estâncias eágua, ao intercambiador térmico situado no interior do sistema, para seu posterioraproveitamento no aquecimento de água, solos radiantes, piscinas, ou para qualqueroutra aplicação em que haja falta de água aquecida, ar ou qualquer outro material,funcionando esse conjunto como apoio do sistema de calefação, em lugar daresistência elétrica convencional ou do queimador de gás butano ou gás-oleo doscaptadores térmicos conhecidos no estado atual da técnica, conseguindo umconsumo de eletricidade de igual rendimento, de 5 a 10 vezes menor e aumentandodesta forma o rendimento do sistema nas mesmas proporções em ausência de sol.

Igualmente e mediante a inversão do circuito termodinâmicoconformado com a placa objeto desta invenção, podemos produzir frio para aclimatização de estâncias, em base a utilizar a parte termodinâmica de nossa placacomo condensador em lugar de evaporador, aproveitamos que esta protegida o soldireto por meio da parte térmica da placa, conseguindo desta forma um rendimentosuperior as atuais instalações de ar condicionado com "bomba de calor", pelaausência de motores para a aeração e dissipação de temperatura do condensadorde ar, com a conseguinte economia energética, produzindo essa dissipaçãoefetuada por convecção natural e radiação ao ambiente exterior, devido a grandesuperfície de exposição ao ar de que dispomos com nossa placa.

Tanto os princípios térmicos como termodinâmicos que tomamos debase são bastante conhecidos no estado atual da técnica, se bem, a combinação deambos princípios em um só elemento não são utilizados como anterioridade, aomenos com conhecimento do inventor e sobre essa base parte a presente invenção.

Diferente do desenho, tamanho o material, a placa frio calor quepropomos estará constituída por uns elementos básicos como são: Em primeirolugar, temos um painel de alumínio, cobre ou outro material, que possui em seuinterior encostado ao mesmo um circuito ou serpentina, por onde circula o liquidoencarregado do transporte de calorias, preferentemente Iaqueado ou anodizado emcor preta seletivo de baixa emissividade por sua face exposta ao sol, e que temcomo propriedade fundamental uma grande capacidade para absorver o calor solar.Por esse circuito circula um fluido dos que se utilizam normalmente em calefação erefrigeração, para transporte térmico, que deve se ter principalmente entre suaspropriedades um baixo coeficiente de dilatação, pouca volatilidade, baixo ponto decongelamento e baixa toxidade e inflamabilidade, como pode ser as misturas deágua com glicol, água-glicerina, azeites sintéticos, sais fundidos, ou qualquer outranova mistura que apareça com o mesmo fim. Outra alternativa possível seria utilizaras chamadas tubos de vácuo, bem conhecidos no setor da energia solar térmica,encarregado em qualquer caso em transportar as calorias captadas diretamente dosol. As calorias se acumulam no intercambiador de calor colocado preferentementeno interior da instalação, para o posterior armazenamento e aproveitamento imediatoem forma de calefação, água ou climatização de piscinas. A placa solar térmica serásubmetida em sua parte traseira por meio de uns separadores um segundo painelfeito de alumínio, cobre, aço ou outro material a que seja conformado em seu interiorou encostado ao mesmo circuito de forma e tamanho calculado para circular umliquido refrigerante (134 A, 407 A, etc), que ao expandir-se e entrar em ebuliçãoconvertendo-se em gás, esfriará a placa termodinâmica assim formada a umatemperatura compreendida entre os -5° e -17°, muito inferior a normal de ambiente,capturando todas as calorias de seu ambiente físico e que ao compartilhar apoiocom o painel térmico, poupando tanto o custo do suporte de sujeição como o espaço para instalação.

Conseguimos assim uma placa para a captação solar e ambientaltérmica de alta capacidade, encarregada de apoiar o primeiro painel em horas debaixa ou nula radiação solar, com base no principio termodinâmico pelo quefuncionam os aparelhos de ar condicionado e bomba de calor, com a qual unida aeficiência média de um painel solar térmico de baixa temperatura, que está próximaa 70% de rendimento por aproveitamento solar direto ou difuso, a do sistematermodinâmico de apoio, que produz de 5 a 10 vezes mais potência calorífica que aelétrica que consome, dispomos de um sistema com uma eficiência energéticasuperior a 90%, não conseguindo até economizar por nenhum outro meio, com aconseguinte ajuda ao meio ambiente da base da captação e aproveitamento deenergia alternativa limpa procedente do sol, e a conseguinte diminuição de gasescontaminantes ao substituir as fontes de energia convencionais, pela energia deprocedência solar e ambiental.

Finalmente, temos uma placa ou painel solar térmico, unido a umaplaca de funcionamento termodinâmico, economizando desta forma tanto o custodeste suporte, como o espaço para instalá-lo e dispor assim de um sistema decaptação solar térmica de alto lucro, unido a um sistema termodinâmico quepodemos utilizar para reforço do anterior conjunto em horas de baixa ou nuloradiação solar, podendo ademais funcionar ambos equipamentos de formaindependente, com as vantagens obvias que isso acarreta em caso de defeito de umdos dois ou situações de frio extremo, e por ultimo, podemos utilizá-lo ademais paraa produção de frio, na base da descrição anterior, para acondicionamento de ar, esimultaneamente, com o outro painel, calor para água ou piscinas.

A estética final da placa solar frio-calor aqui apresentada, pode ser tãovariada como desenhos se querem fazer da mesma mantendo sempre os requisitostécnicos indispensados para seu funcionamento.Descrição dos desenhos

Para completar a descrição que esta realizando e com objeto de ajudar a umamelhor compreensão das peculiaridades do captador solar térmico que propomos,acompanham o presente memorial descritivo, como parte integrante do mesmo, asseguintes figuras:

Figura 1, em que esta representado o painel solar térmico (2) e o paineltermodinâmico (1) antes de serem acoplados.

Figura 2, em que se representa o conjunto térmico ensamblado, composto pelospainéis anteriormente descritos e os separadores que dão lugar ao isolamento deambos.

Descrição da realização preferida

A descrição detalhada da realização preferida do procedimento dapresente invenção e dos elementos que se compõem, se realiza a vista de ambasfiguras. A figura 1 mostra a placa frio-calor (1) com uma entrada (3) e uma saída (4)do circuito por onde circulara o gás refrigerante e que fará às vezes de evaporador,para captação de calor, ou de condensador se tratar de esfriar estâncias, sendo aplaca (2) a encarregada da captação de calorias procedentes do sol que sãotransportadas ao intercambiador de calor do sistema fazendo circular por seu interiorágua com glicol ou outro produto adequado para calefação. Por tanto, o conjuntotérmico estará conformado pelo tubo de boquilha de entrada (6) por onde entra ofluido térmico (glicol ou outros) que, ao circular pelo circuito da placa (2), empurradopor uma bomba de recirculação, captara as calorias coletadas pela mesma do sol,tirando as através do tubo de boquilha de saída (7), transportando-se essas caloriasao intercambiador térmico disposto para esse efeito funcional o conjuntoensamblado através dos separadores (5), segundo se aprecia na figura 2, ondeambas placas ficam unidas formando o elemento objeto desta patente.

A preferência de funcionamento estabelecida para produzir só calorserá para o captador solar térmico, ficando a parte termodinâmica submetida em seufuncionamento a baixada de temperatura da placa térmica em que esta realizaçãopreferida a fazemos funcionar de forma preferida por razões obvias de ergonomiaenergética, se bem que podemos fazer funcionar simultaneamente para produção defrio invertido no circuito da placa termodinâmica, e produção de calor captandocalorias para água ou piscinas com a placa térmica.

Claims (2)

1. PLACA SOLAR TÉRMICA COM APOIO TERMODINÂMICO PARA ACAPTAÇÃO DE CALOR E A PRODUÇÃO DE FRIO, caracterizada por captar aenergia térmica solar direta por meio de um coletor solar térmico (2), composto poruma serpentina pela qual circula uma mistura de água e glicol com uma entrada (6)e uma saída (7) para a continuação do circuito, e ao mesmo tempo capturar atemperatura ambiente por meio de uma placa termodinâmica (1) acoplada ao coletorsolar através de alguns separadores (5) ou por meio de um painel de poliuretano ououtros isolantes adequados para o isolamento térmico entre ambas, com umaentrada (3) e uma saída (4) para o líquido refrigerante, conseqüentemente acombinação de ambos circuitos complementam-se para uma otimização do painelcoletor de energia solar.

2. PLACA SOLAR TÉRMICA COM APOIO TERMODINÂMICO PARA ACAPTAÇÃO DE CALOR E A PRODUÇÃO DE FRIO, de acordo com á reivindicação 1, caracterizada por poder inverter o circuito do conjunto termodinâmico, utilizando-se nesse caso, a parte térmica solar como proteção diante do sol da partetermodinâmica da placa aumentado assim a eficiência do sistema de produção defrio baseados em condensação-evaporação, fazendo funcionar simultaneamente aplaca solar térmica, tanto para a produção de calor para esquentar água como paraa produção de frio no condicionamento de ar.