ES2317802B1 - Captador solar fototermico activo de baja temperatura. - Google Patents
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Abstract
Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura, que tiene: una carcasa (1) de superficie cilíndrica;
una cubierta (2) de material que permite un paso de radiación en
una sección de la superficie cilíndrica; tubos paralelos dispuestos
longitudinalmente en la carcasa (1), debajo de la cubierta (2),
para conformar un absorbedor (3) de radiación; una estructura
portatubos (4) para soportar los tubos y fijarlos a la carcasa
(1).
Description
Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura.
La invención se engloba en el sector de la
energía solar fototérmica.
Los sistemas fototérmicos activos son aquellos
que precisan el aporte de otra energía, además de la solar, para
que el sistema funcione correctamente. Por lo general esta energía
auxiliar es electricidad que se consume en los motores de
accionamiento de bombas y en los destinados a orientar los paneles
de captación.
En función de la temperatura que se alcanza a la
salida del captador, se clasifican en sistemas de baja, media y
alta temperatura. Lógicamente, cada sistema puede ser empleado en
unas aplicaciones u otras según la diferente demanda térmica.
Existen diferentes sistemas/procedimientos
conocidos para el mismo fin, que se pueden clasificar básicamente
en dos tipologías.
- -
- Captadores planos.
- -
- Captadores termosifónicos.
Los colectores planos no concentradores con
cubierta de lámina transparente, suelen trabajar con temperaturas
de salida de 50°C o menores, y son los más utilizados en la mayoría
de las instalaciones. En el mercado existen modelos de multitud de
fabricantes. Se presentan en paneles aproximadamente de 2 m^{2} de
superficie, son de un peso manejable (en torno a 60 kg. a fin de
facilitar la instalación) y disponen de conexiones normalizadas de
tuberías.
Comprenden una estructura formada por una serie
de tubos unidos entre sí por una lámina del mismo metal,
normalmente de cobre, que desembocan en otros tubos de mayor
diámetro. Dicha superficie metálica para la cara expuesta al sol, se
recubre con una pintura o película absorbente, para mejorar la
captación de la energía solar. En los colectores más evolucionados,
esta pintura tiene absorción selectiva para radiación de onda menor
que la del rojo.
Esta parrilla de tubos está encerrada dentro de
una caja metálica, que suele ser de aluminio, forrada interiormente
con un aislante térmico y con una cubierta transparente, por regla
general una lámina de vidrio transparente de baja absorción.
Algunos colectores se fabrican con una doble o incluso triple lámina
de vidrio.
Este tipo de captadores presentan los siguientes
inconvenientes:
- -
- Necesidad de una estructura adicional para orientar el panel.
- -
- Dificultad de integración arquitectónica del captador.
- -
- Debido a la forma plana del panel, la orientación respecto al sol no es óptima en ningún momento del año, salvo en algunos días de la primavera y el otoño, no teniendo un rendimiento óptimo en invierno, donde, debido a las bajas temperaturas e irradiación solar, es más necesario.
- -
- Gran dificultad para montarse sobre superficies verticales.
- -
- Necesidad de disponer de un espacio interior en la edificación a abastecer de A.C.S. reservado al almacenamiento del agua de consumo ya calentada.
Por otro lado los captadores termosifónicos son
aquellos que aprovechan el calor proporcionado por la energía solar
sin necesitar para conseguirlo, consumir otro tipo de energía,
entendiendo por tal las energías convencionales, por ejemplo
electricidad para mover bombas.
Al no disponer de equipos de impulsión de
fluidos (ventiladores y bombas), la distribución de calor se
realiza por sifón térmico o bucles de convección natural,
aprovechando la diferencia de densidad entre el fluido frío y en
caliente.
Este tipo de captadores presentan los siguientes
inconvenientes:
- -
- No se trata de equipos con estructura autoportante única que contienen todos los componentes o los deseados.
- -
- Dificultad de integración arquitectónica del captador.
- -
- Importante resistencia al viento del conjunto.
- -
- Montaje in situ en destino final complicado.
- -
- Debido a la forma plana del panel, la orientación respecto al sol no es óptima en ningún momento del año, salvo en algunos días de la primavera y el otoño, no teniendo un rendimiento óptimo en invierno, donde, debido a las bajas temperaturas e irradiación solar, es más necesario.
- -
- Menores rendimientos en general que los captadores planos
- -
- Al tener un depósito único, es difícil de agrupar en grandes instalaciones.
- -
- Prácticamente imposible de montar sobre superficies verticales.
El captador fototérmico de la invención es un
sistema de baja temperatura para uso en generación de agua caliente
sanitaria. Las ventajas del captador de la invención son:
- 1.
- No hay necesidad de una estructura adicional para su montaje en el edificio.
- 2.
- Es posible montarlo sobre superficies verticales simplemente anclándolo a ellas.
- 3.
- Al tener forma curvada, es posible distribuir los tubos interiores de forma que tenga un rendimiento máximo en -aquellos meses en que la irradiación solar y la temperatura son menores sin una perdida importante en los meses de grandes irradiaciones y temperaturas.
- 4.
- Al situarse siempre pegado a la superficie no ofrece problemas de resistencia al viento, mejorando además su integración en fachada.
- 5.
- Al permitir almacenar parte del agua calentada en la propia estructura del captador, el espacio interior de almacenamiento disminuye o se elimina.
Las ventajas fundamentales del captador de la
invención frente a los conocidos, puede resumirse en tres aspectos:
geometría, modularidad e integración arquitectónica.
- -
- Geometría, porque no requiere de sistema de seguimiento solar al ser la superficie de captación curvada, presentando poca resistencia aerodinámica.
- -
- Modularidad, porque permite, dada su geometría, agrupar los captadores de dos en dos, de cuatro en cuatro, además de su conexionado en serie o paralelo mediante sencillos kits de unión.
- Además permite que lleve incorporado el acumulador y otros componentes hidráulicos o no en función de las preferencias del técnico proyectista o de la posibilidad de disponer de espacio dentro de la edificación siendo el captador compacto y autoportante, a diferencia de los termosifónicos.
- El sistema es modular porque además realiza un separación funcional: Captación/acumulación, así el captador es capaz de trabajar con acumulación integrada o no, según el espacio disponible en interior del edificio y en función de las características climáticas de cada emplazamiento. Todo ello gracias a sus características geométricas y del kit de conexión, que contiene los componentes de equipos auxiliares de bombeo y regulación necesarios para su empleo con acumulación integrada en captador. Se trata de un kit modular y anexo al propio captador, que se monta quitando la tapa lateral del captador y conectando los racores de las conexiones hidráulicas, siendo exteriormente homogéneo con el captador.
- Así mismo existe otro tipo de kit, llamado "kit de unión", que es el encargado de suministrar continuidad hidráulicas entre varios captadores unidos en serie.
- -
- Integración arquitectónica, se obtiene agua caliente sanitaria de procedencia solar mediante captadores de un alto perfil estético, con un resultado estéticamente satisfactorio tanto para el arquitecto como para el usuario final puesto que se consigue una adaptación óptima pasando discretamente desapercibido.
Un aspecto de la invención se refiere a un
captador solar fototérmico activo de baja temperatura que
comprende:
una carcasa de superficie cilíndrica,
entendiendo como superficie cilíndrica una superficie generada por
una recta que se mueve paralelamente a sí misma y recorre una curva
dada. La carcasa puede ser de aluminio extruido;
una cubierta de material que permite un paso de
radiación en una sección de la superficie cilíndrica. La cubierta
puede ser de vidrio templado
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una pluralidad de tubos paralelos dispuestos
longitudinalmente en la carcasa, debajo de la cubierta, para
conformar un absorbedor de radiación;
una estructura portatubos para soportar la
pluralidad de tubos y fijarla a la carcasa.
Conforme a otras características de la
invención:
- 2)
- Los tubos pueden conectarse en una estructura seleccionada entre serpentín y parrilla. La estructura en serpentín es de fabricación más económica. La estructura en parrilla es más compleja de fabricar, pero provoca menores pérdidas de carga al fluido portador al tiempo que la temperatura media del absorbedor es algo más baja por las razones indicadas anteriormente.
- 3)
- El captador solar fototérmico activo baja de temperatura puede además comprender medios de unión que comprenden racorería y latiguillos hidráulicos configurados para conectar una salida de un captador con una entrada de otro captador para formar agrupamientos de captadores seleccionados entre en serie y en paralelo y suministrar continuidad hidráulica entre varios captadores.
- 4)
- El captador solar fototérmico activo baja de temperatura puede además comprender:
- un depósito interacumulador de agua caliente en una zona central de la carcasa;
- un ánodo en el centro de la carcasa; El ánodo puede ser de magnesio. El ánodo de magnesio sirve para proteger catódicamente de la corrosión por magnesio el interacumulador. El interacumulador cuenta con 2 protecciones al objeto de evitar la corrosión del mismo; por un lado, por la aplicación de una capa de esmalte vitrificado al interior del interacumulador y por otro lado con la acción anticorrosiva del ánodo de magnesio, lo que posibilita una mejor funcionalidad, incluso con aguas especialmente duras.
- medios auxiliares de bombeo y regulación configurados para hacer circular el fluido portador. Existen varios modelos de diferentes potencias de bombeo y volúmenes de expansión en función del número máximo de captadores agrupados.
- 5)
- El captador solar fototérmico activo baja de temperatura puede además comprender:
- una capa de material aislante entre el absorbedor y el depósito interacumulador para disminuir una pérdida de calor del depósito interacumulador.
- 6)
- La carcasa puede además comprender una cara de acoplamiento en una sección distinta de la ocupada por la cubierta, configurada para acoplar un captador con otro captador.
- 7)
- La cara de acoplamiento puede ser plana y ocupa toda la longitud del captador.
- 8)
- El depósito interacumulador y la capa de material aislante pueden tener forma de cilindros concéntricos.
- 9)
- Una sección transversal de la cubierta y del absorbedor pueden tener forma de sector circular.
- 10)
- El captador solar fototérmico activo de baja temperatura además comprende 2 circuitos hidráulicos:
- un circuito que contiene fluido portador que puede ser agua glicolada, configurado para tornar calor cedido por el absorbedor y cederlo a; un circuito conectado al circuito de consumo de agua caliente sanitaria (A.C.S.).
A continuación se pasa a describir de manera muy
breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la
invención y que se relacionan expresamente con una realización de
dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de
ésta.
Las Figuras 1A, 1B son secciones transversales
del captador mostrando distintos componentes del mismo.
La Figura 2 es una perspectiva del captador.
La Figura 3 es una vista en planta de una
columna de 4 captadores.
La Figura 4 es una perspectiva de una columna de
4 captadores.
La Figura 5 es una vista en planta de una
columna de 2 captadores.
La Figura 6 es una perspectiva de una columna de
2 captadores.
La Figura 7 es una perspectiva de un captador
situado en una esquina cóncava.
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\global\parskip0.930000\baselineskip
El diseño busca unos requerimientos morfológicos
básicos como responder a unos criterios de esbeltez y estética
aceptables, de modularidad y compacidad en el ensamblaje
iniciales.
Así, existe espacio suficiente entre la cubierta
(2) de vidrio y el acumulador (5) para intercalar un absorbedor (3)
que transmite calor a un circuito primario, así como aislar con
espesor suficiente el acumulador (ahora ya realmente depósito
interacumulador (5) tal y como los requerimientos normativos
obligan.
El captador permite disponer de un depósito
interacumulador (5) de unos 20 litros, con lo que si se considera
que se monta un panel por persona, se cubre casi el 100% del A.C.S.
demandada por el usuario. Asimismo, permite no disponer de dicho
interacumulador (5) en su interior si se desea y se dispone de
suficiente espacio habilitado interior a la edificación donde se
acumularía la totalidad del volumen de agua requerido (o incluso
podría parcializarse exterior-interior el volumen
acumulado). Este depósito interacumulador (5) está alojado dentro de
una carcasa (1) fabricada por dos perfiles de aluminio
perpendiculares ensamblados que permiten anclar el captador a la
fachada de manera horizontal o vertical sin necesidad de estructuras
inclinadas para orientar el panel.
Los paneles existentes necesitan de un ángulo
respecto a la horizontal para tener un rendimiento más o menos
regular a lo largo del año. Lo que causa que no se puedan instalar
de manera vertical (fachada) y sean necesarias estructuras
adicionales en cubiertas horizontales e inclinadas salvo en el caso
de que la inclinación de la cubierta sea justamente la requerida
por el panel. El captador de la invención hace que en posición
horizontal funcione óptimamente, con lo que se puede anclar a una
pared vertical o a las cubiertas horizontales sin problema.
El absorbedor (3) se dispone de manera curvada
encima del depósito interacumulador (5), quedando por tanto el
absorbedor (3) entre la carcasa (1) y el depósito interacumulador
(5). Esta forma curvada permite además orientar los tubos de modo
que tengan la máxima de captación posible en los meses de invierno,
donde las bajas temperaturas y la baja irradiación solar hacen que
el rendimiento de todos los paneles baje. Además permite reducir el
exceso de radiación en verano mediante una distribución asimétrica
de los tubos interiores.
El conjunto de panel tiene una altura del orden
de 30 cm lo cual, sumado a su forma curvada hace que su resistencia
al viento sea mínima.
Al poder tener parte de acumulación interior,
las pérdidas nocturnas son menores que en los equipos termosifónicos
y muy similares a los captadores planos. Otras ventajas de la
presente invención son:
- -
- Se trata de una única estructura autoportante, sin necesidad de estructuras adicionales para fijación u orientación, es decir, que se trata de un captador autoportante de montaje sencillo.
- -
- Dada su geometría, puede trabajar en inclinación vertical u horizontal y con cualquier ángulo de inclinación y de azimut (geométricamente favorable para su cometido).
- -
- Tiene un suave perfil aerodinámico, presentando poca superficie resistente al viento, lo que se traduce en un buen comportamiento aerodinámico, lo que a su vez representa menores requerimientos de sujeción y fijación a la propia estructura del edificio, por lo que se trata de un captador aerodinámico.
- -
- Permite decidir dónde acumular el A.C.S. generada, bien en los propios captadores o bien en acumuladores interiores dentro del edificio, todo ello sin cambio de modelo de captador solar, por lo que se trata de un captador modular.
- -
- Presenta un alto grado de compacidad al agrupamiento, al poder agruparse varios captadores pareados mediante sencillos enganches, por lo que se trata de un captador compacto al agrupamiento.
- -
- Alta integración arquitectónica, al poder situarse de forma vertical en los entrantes de las fachadas aprovechando un espacio inutilizado en el edificio, resultando un aspecto continuo de la línea de fachada como se muestra en la figura 7. Asimismo, su montaje muestra otras posibilidades derivadas de la modularidad indicada anteriormente como unir dos e incluso cuatro captadores para simular pilares u otros elementos constructivos, por lo que se trata de un captador esbelto.
Una realización de la invención se refiere a un
captador solar fototérmico activo de baja temperatura que
comprende:
una carcasa (1) de superficie cilíndrica;
una cubierta (2) de material que permite un paso
de radiación en una sección de la superficie cilíndrica;
una pluralidad de tubos paralelos dispuestos
longitudinalmente en la carcasa (1), debajo de la cubierta (2), para
conformar un absorbedor (3) de radiación;
una estructura portatubos (4) para soportar la
pluralidad de tubos y fijarla a la carcasa (1).
\global\parskip1.000000\baselineskip
Conforme a otras características de la
invención:
- 2)
- Los tubos se conectan en una estructura seleccionada entre serpentín y parrilla.
- 3)
- El captador solar fototérmico activo baja de temperatura además comprende medios de unión que comprenden racoreria y latiguillos hidráulicos configurados para conectar una salida de un captador con una entrada de otro captador para formar agrupamientos de captadores seleccionados entre en serie y en paralelo y suministrar continuidád hidráulica entre varios captadores.
- 4)
- El captador solar fototérmico activo baja de temperatura además comprende:
- un depósito interacumulador (5) de agua caliente en una zona central de la carcasa (1);
- un ánodo (7) en el centro de la carcasa (1); medios auxiliares de bombeo y regulación configurados para hacer circular el fluido portador.
- 5)
- El captador solar fototérmico activo baja de temperatura además comprende:
- una capa de material aislante (6) entre el absorbedor (3) y el depósito interacumulador (5) para disminuir una pérdida de calor del depósito interacumulador (5).
- 6)
- La carcasa (1) además comprende una cara de acoplamiento (10) en una sección distinta de la ocupada por la cubierta (2), configurada para acoplar un captador con otro captador.
- 7)
- La cara de acoplamiento (10) es plana y ocupa toda la longitud del captador.
- 8)
- El depósito interacumulador (5) y la capa de material aislante (6) tienen forma de cilindros concéntricos.
- 9)
- Una sección transversal de la cubierta (2) y del absorbedor (3) tiene forma de sector circular.
- 10)
- El captador solar fototérmico activo de baja temperatura además comprende 2 circuitos hidráulicos:
- un circuito (51) que contiene fluido portador que puede ser agua glicolada, configurado para tomar calor cedido por el absorbedor (3) y cederlo a; un circuito (52) conectado al circuito de consumo de agua caliente sanitaria (A.C.S.).
Claims (10)
1. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura caracterizado porque comprende:
- \quad
- una carcasa (1) de superficie cilíndrica;
- \quad
- una cubierta (2) de material que permite un paso de radiación en una sección de la superficie cilíndrica;
- \quad
- una pluralidad de tubos paralelos dispuestos longitudinalmente en la carcasa (1), debajo de la cubierta (2), para conformar un absorbedor (3) de radiación;
- \quad
- una estructura portatubos (4) para soportar la pluralidad de tubos y fijarla a la carcasa (1).
2. Captador solar fototérmico activo baja de
temperatura de la reivindicación 1 caracterizado porque los
tubos se conectan en una estructura seleccionada entre serpentín y
parrilla.
3. Captador solar fototérmico activo baja de
temperatura de cualquiera de las reivindicaciones
1-2 caracterizado porque además comprende
medios de unión que comprenden racorería y latiguillos hidráulicos
configurados para conectar una salida de un captador con una
entrada de otro captador para formar agrupamientos de captadores
seleccionados entre en serie y en paralelo y suministrar continuidad
hidráulica entre varios captadores.
4. Captador solar fototérmico activo baja de
temperatura de cualquiera de las reivindicaciones
1-3 caracterizado porque además
comprende:
- \quad
- un depósito interacumulador (5) de agua caliente en una zona central de la carcasa (1);
- \quad
- un ánodo (7) en el centro de la carcasa (1); medios auxiliares de bombeo y regulación configurados para hacer circular el fluido portador.
5. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura de la reivindicación 4 caracterizado porque
además comprende:
- \quad
- una capa de material aislante (6) entre el absorbedor (3) y el depósito interacumulador (5) para disminuir una pérdida de calor del depósito interacumulador (5).
6. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura de cualquiera de las reivindicaciones
1-5 caracterizado porque la carcasa (1)
además comprende una cara de acoplamiento (10) en una sección
distinta de la ocupada por la cubierta (2), configurada para
acoplar un captador con otro captador.
7. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura de la reivindicación 6 caracterizado porque la
cara de acoplamiento (10) es plana y ocupa toda la longitud del
captador.
8. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura de cualquiera de las reivindicaciones
5-7 caracterizado porque:
- \quad
- el depósito interacumulador (5) y la capa de material aislante (6) tienen forma de cilindros concéntricos.
9. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura de cualquiera de las reivindicaciones
1-8 caracterizado porque:
- \quad
- una sección transversal de la cubierta (2) y del absorbedor (3) tiene forma de sector circular.
10. Captador solar fototérmico activo de baja
temperatura de cualquiera de las reivindicaciones
5-9 caracterizado porque además comprende 2
circuitos hidráulicos:
- \quad
- un circuito (51) que contiene fluido portador configurado para tomar calor cedido por el absorbedor (3) y cederlo a; un circuito (52) conectado al circuito de consumo de agua caliente sanitaria (A.C.S.).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802722A ES2317802B1 (es) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | Captador solar fototermico activo de baja temperatura. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES200802722A ES2317802B1 (es) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | Captador solar fototermico activo de baja temperatura. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2317802A1 ES2317802A1 (es) | 2009-04-16 |
| ES2317802B1 true ES2317802B1 (es) | 2010-02-16 |
Family
ID=40513499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES200802722A Active ES2317802B1 (es) | 2008-09-25 | 2008-09-25 | Captador solar fototermico activo de baja temperatura. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES2317802B1 (es) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2379061B1 (es) * | 2010-03-03 | 2013-02-28 | Universidad De Castilla La Mancha | Captador solar térmico. |
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- 2008-09-25 ES ES200802722A patent/ES2317802B1/es active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES2317802A1 (es) | 2009-04-16 |
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|---|---|---|---|
| EC2A | Search report published |
Date of ref document: 20090416 Kind code of ref document: A1 |
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2317802B1 Country of ref document: ES |