ES2533506B1 - Captador aerotérmico solar - Google Patents

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Abstract

El captador aerotérmico solar constituye un equipo de captación de energía solar térmica para calentamiento de dos fluidos, uno de ellos líquido y otro gaseoso, de forma simultánea o no. La inclusión preferentemente de un vidrio transparente de doble acristalamiento protegiendo el absorbedor reduce las pérdidas térmicas, mejorando la eficiencia. Dicha superficie se protege mediante una persiana de funcionamiento automático y/o manual para evitar sobrecalentamientos. Además la parrilla de tubos por la que discurre el líquido está formada por dos colectores horizontales uno superior y otro inferior unidos entre sí por tubos verticales con forma de meandro, aumentando así la superficie de absorción y por tanto la eficiencia. El absorbedor, colocado tras la parrilla de tubos y unido a ella está fabricado preferentemente por una lámina aleteada de metal que permite la mejor transmisión del calor al fluido gaseoso aumentando su superficie de intercambio. Se evitará la deposición de suciedad en el interior del captador mediante la instalación de un filtro en la aspiración del fluido gaseoso. La distribución del fluido gaseoso caliente se realiza mediante un ventilador. La regulación y control del funcionamiento del captador permitirá el transporte del flujo de calor de ambos fluidos a las zonas que necesiten dicho aporte calorífico, además del cierre de la persiana protectora cuando exista riesgo de sobrecalentamiento.

Description

con glicol, en menor medida se ha utilizado un gas, principalmente aire, y en mucha menor proporcion el uso simultaneo de ambos, proporcion en la que se encuadra la invencion objeto de esta patente.
5 Las dificultades tecnicas que presenta la
construccion de este tipo de captadores son: mejorar la eficiencia del absorbedor, reducir las perdidas termicas, evitar condensaciones y deposicion de suciedad en su interior y eliminar los danos 10 ocasionados por los aumentos de presion y temperatura originados por el sobrecalentamiento.
El unico captador que conoce el solicitante que usa simultaneamente como fluidos t^rmicos un liquido y un gas es el de la patente espanola "Captador piano de 15 radiacion solar y procedimiento para la obtencion de la superficie ennegrecida de su placa absorbente" con numero de publicacion 2311347, numero de solicitud 200601256, fecha de concesion 04.09.2009, titular de la misma Juan Pedro Andres Miranda.
20
Descripcion de la invencion
El problema tScnico planteado es el aprovechamiento de la energia solar t^rmica, mediante el calentamiento de forma simultSnea o no de dos 25 fluidos: un gas y otro liquido, eliminando los danos producidos por sobrecalentamiento como incremento de presion y temperatura, mejorando la eficiencia del absorbedor, reduciendo las perdidas termicas, evitando condensaciones y la deposicion de suciedad en su 30 interior. Construyendose un captador con unos costes de
fabricacion reducidos que posibiliten su acceso a cualquier sector de la sociedad.
El captador aerotermico solar constituye un equipo de captacion de energia solar termica para 5 calentamiento de dos fluidos, uno de ellos liquido y otro gaseoso, de forma simultanea o no. La inclusion preferentemente de un vidrio transparente de doble acristalamiento protegiendo el absorbedor reduce las perdidas termicas, mejorando la eficiencia. Dicha 10 superficie se protege mediante una persiana de funcionamiento automatico y/o manual para evitar sobrecalentamientos. Ademas la parrilla de tubos por la que discurre el liquido esta formada por dos colectores horizontales uno superior y otro inferior unidos entre 15 si por tubos verticales con forma de meandro, aumentando asi la superficie de absorcion y por tanto la eficiencia. El absorbedor, colocado tras la parrilla de tubos y unido a ella esta fabricado preferentemente por una lamina aleteada, preferentemente construida de 20 metal, que permite la mejor transmision del calor al fluido gaseoso. Se evitara la deposicion de suciedad en el interior del captador mediante la instalacion de un filtro en la aspiracion del fluido gaseoso. La distribucidn del fluido gaseoso caliente se realiza 25 mediante un ventilador. La regulacion y control del funcionamiento del captador permitira el transporte del flu jo de calor de ambos fluidos a las zonas que necesiten dicho aporte calorifico, ademas del cierre de la persiana protectora cuando exista riesgo de 30 sobrecalentamiento.
Estos dos fluidos pueden ser un gas: tal como
aire, y un liquido: tal como agua o una mezcla de ella con otro u otros liquidos o un solido o varios disueltos.
El uso del captador aerotermico solar objeto de 5 esta invencion puede ser industrial o domestico,
individual o formando baterias al unirse entre si dos o mas unidades.
Dicho captador esta formado por una carcasa preferentemente paralelepipedica de caras rectangulares 10 construida su cara superior preferentemente de vidrio transparente de doble acristalamiento formado por vidrio, camara de aire y otro vidrio, y el resto de un material tal como aluminio o bien algun plastico resistente a la radiacidn solar, evitando con el 15 material utilizado, el puente termico que se puede
establecer entre el interior y el exterior de dicha carcasa, utilizando un' color para este material preferentemente oscuro o negro opaco. Todas estas caras, excepto la de cristal, estaran muy bien aisladas 20 con lana de roca o espuma elastomerica o cualquier otro aislante de espesor adecuado. A continuacion del aislamiento se instala el absorbedor, fabricado
preferentemente de metal, constituido por una lamina aleteada que ocupa toda la superficie del captador, 25 estas aletas incrementaran la superficie de transmision de calor al fluido gaseoso, discurren preferentemente de forma horizontal a la base que es el lado mas pequeno del rectangulo. Anexadas a dichas aletas se instala la parrilla de tubo por la que circulara el 30 liquido, formada por dos colectores generales
horizontales uno superior y otro inferior que se
interconectan con tubos de menor seccion verticales describiendo forma de meandro en su trazado, para tambien incrementar su superficie de absorcion y el contenido de liquido del captador.
5 Tanto el absorbedor como la parrilla de tubos
tienen un recubrimiento preferentemente altamente selectivo o bien opaco negro, permitiendo asi absorber la mayor proporcion posible de radiacion solar.
La conexion hidraulica del captador se hara 10 preferentemente en las caras laterales de la misma formada por cuatro conexiones. Mientras que la conexion del fluido gaseoso, se hara preferentemente mediante dos orificios en la cara posterior del mismo.
La instalacion de dicho captador sera 15 preferentemente vertical, situandose el lado mas pequeno del rectangulo horizontalmente.
Preferentemente en la parte superior de la carcasa paralelepipedica se instala un cajon que albergara una persiana, dirigida por una guia en la carcasa por la 20 que discurrira dicha persiana ocultando el vidrio que cubre el absorbedor en los momentos en los que la absorcion de la radiacidn solar pueda provocar sobrecalentamiento.
Ademcis en la conexion de aspiracion de fluido 25 gaseoso se instalarfi. un filtro para evitar la deposicion de suciedad en el interior del captador. La distribucion del fluido gaseoso caliente se realizara mediante un ventilador instalado preferentemente en la conexion de impulsion, dimensionado especificamente 30 para el punto de trabajo (caudal y presion) necesario,
5
10
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20
25
30
construido por un material quimica y fisicamente estable.
Dicho captador esta preparado para poderse interconectar entre si formando baterias, hidraulicamente conectandose los colectores generales horizontales preferentemente mediante manguitos de union a traves de las conexiones de las caras laterales, y la interconexion del fluido gaseoso se puede realizar preferentemente mediante el dimensionamiento de colectores generales de impulsion y aspiracion, en la parte posterior del panel.
La regulacion y control del funcionamiento de dicho captador aerotermico solar preferentemente permitira cuando la diferencia de temperatura entre el fluido liquido dentro del captador y la temperatura de la acumulacion de calor llegue a un determinado valor positivo, se produce la circulacion del liquido llevando el calor captado a la acumulacion, igualmente ocurre con el fluido gaseoso, cuando la diferencia entre la temperatura de el dentro del captador y la temperatura ambiente en la zona a la que se va a transportar dicho fluido llegue a un determinado valor positivo, se produce el transporte del fluido gaseoso a la zona a la que se pretende calentar. Ademas cuando no haya necesidad de captacion de energia solar termica dicha regulacion y control permitira el cierre de la persiana, evitando asi los danos producidos por el sobrecalentamiento. El accionamiento de dicha persiana podra ser manual o automatico a traves de la regulacion y control.
Descripcion del contenldo de las flguras
Las figuras que se adjuntan sirven para mejorar la comprension de las caracteristicas de la invencion, junto con la memoria descriptiva, siendo su caracter 5 ilustrativo y no limitativo.
Figura 1: Muestra una vista frontal del captador aerotermico solar. En ella (1) representa el cajon donde va alojada la persiana, (2) representa la conexion hidraulica de la parrilla de tubos y (3) 10 representa la carcasa del captador.
Figura 2: Muestra una vista en alzado del absorbedor. En ella (4) representa la lamina del absorbedor, (5) representa el orificio de impulsion del fluido gaseoso, (6) representa la aspiracion del fluido 15 gaseoso y (7) representa las aletas del absorbedor.
Figura 3: Muestra una vista en alzado de la parrilla de tubos. En ella (8) representa el colector horizontal general de impulsion del fluido liquido, (9) representa los tubos verticales de menor seccion que 20 interconectan los colectores generales horizontales y tienen forma de meandro y (10) representa el colector horizontal general de retorno del fluido liquido.
Figura 4: Muestra una vista de la seccidn detallada indicada en la figura 1. En ella (11) 25 representa el ventilador de impulsidn del fluido gaseoso, (12) representa el aislamiento posterior de la
carcasa
del captador, (13) representa el filtro de
aspiracion
del fluido gaseoso, (14) representa la
persiana
de proteccion contra sobrecalentamiento, (15)
30 representa la guia por la que discurre la persiana en
la carcasa, (16) representa el absorbedor, (17) representa las aletas del absorbedor, (18) (19) (20)
representan el vidrio transparente de doble acristalamiento, siendo (18) la lamina de vidrio 5 exterior, (19) la camara de aire intermedia y (20) la lamina de vidrio interior y (21) representa la parrilla de tubo.
Ejexnplo de realizacion de la invencion
10 Un ejemplo de realizacion de la invencion
objeto de patente es la detallada a continuacion.
Se construye una carcasa (3) paralelepipedica de caras rectangulares de carpinteria de aluminio con rotura del puente termico, exceptuandose la cara 15 superior que sera de vidrio transparente de doble acristalamiento (18) (19) (20), todas estas caras
exceptuando la de vidrio se aislaran con lana de roca (12) .
A continuacion se instalara el absorbedor (16) 20 formado por una lamina (4) aleteada (7) horizontalmente, unido a el estara la parrilla de tubos (21), formada por dos colectores generales horizontales instalados en la parte superior (8) e inferior (10) del captador, comunicados entre si por una serie de tubos 25 verticales con forma de meandro (9).
La fabricacion del absorbedor y la parrilla de tubos se puede hacer de cobre, acero inoxidable, aluminio o cualquier metal conductor y quimicamente estable a los materiales utilizados, tanto para el 30 absorbedor como para la parrilla de tubos se utilizara
un recubrimiento preferentemente altamente selectivo.
Las conexiones de la parrilla de tubos (2) quedaran en los costados laterales de la carcasa, mientras que las conexiones del fluido gaseoso se 5 instalaran en la cara posterior de la carcasa una en la parte superior (5) , la de impulsion, y la otra en la inferior (6), la de aspiracion.
En la parte superior de la carcasa
paralelepipedica se instala un cajon (1) con una 10 persiana (14), que permitira cubrir el vidrio (18) (19)
(20) al discurrir dicha persiana por unas guias (15)
habilitadas en la carcasa.
En la aspiracion (6) del fluido gaseoso se instalara un filtro (13) , y en la impulsion (5) se 15 instalara un ventilador (11) que permitira la
distribucion de dicho fluido.
La regulacion y control sera diferencial y mediante la lectura de dos sondas de inmersion de temperatura en el fluido liquido y dos sondas de 20 inmersion de temperatura en el fluido gaseoso, una de ellas instalada en el captador y la otra en la zona de acumulacion de energia tgrmica, se establecen sus diferenciales de punto de consigns y alcanzandose
dichos valores se activa un determinado rele que 25 accionara una bomba o bien un ventilador
respectivamente. Ademas dicho sistema detectara una temperatura maxima en captador y la necesidad de aporte de calor a las zonas deficitarias, si se alcanza la temperatura maxima y no hay necesidad de calor se 30 producira automaticamente la bajada de la persiana (14)
de proteccion contra sobrecalentamiento.
Mediante la memoria descriptiva, figuras ilustrativas y este ejemplo de realizacion de la invencion queda descrita la naturaleza esencial de la 5 misma, pudiendose llevar a cabo de otras formas, con otros materiales o bien distinto detalle, abarcando la proteccion reclamada mediante el presente documento de solicitud de patente a todas las distintas maneras de realizacion del invento siempre que no altere, cambie o 10 modifique su naturaleza esencial.
REIVINDICACIONES
1. El captador aerotermico solar constituye un equipo de captacion de energia solar termica para
5 calentamiento de dos fluidos, uno de ellos
llquido y otro gaseoso, de forma simultanea o no. Su uso puede ser tanto domestico como industrial. Para instalacion individual o bien en baterias de ellos unidos entre si. Dicho captador esta 10 caracterizado por estar constituido por una
carcasa en cuyo interior se alberga el absorbedor
(16) , la parrilla de tubos (21) y la persiana (14) de proteccion contra el sobrecalentamiento.
2. El captador aerotermico solar, segun la
15 reivindicacion 1, caracterizado porque en la
carcasa (3) se instala un cajon (1) que alberga una persiana (14), con una guia (15) en la
carcasa por la que discurrira dicha persiana ocultando la superficie transparente que cubre el 20 absorbedor en los momentos en los que la
absorcion de la radiacion solar pueda provocar
sobrecalentamiento.
3. El captador aerotermico solar, segun las

reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el
25 absorbedor (16) formado por una lamina aleteada
(17) que incrementa la superficie de transmision de calor al fluido gaseoso.

4. El captador aerotermico solar, segun las

reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por la

30 parrilla de tubo (21), compuesta por dos

Claims (10)

  1. colectores generales horizontales (8) (10)
    conectados entre si mediante tubos verticales describiendo un trazado con forma de meandro (9).
  2. 5. El captador aerotermico solar, segun las
    5 reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque en
    la aspiracion del fluido gaseoso se instalara un filtro (13) para evitar la deposicion de suciedad en el interior del captador.

  3. 6. El captador aerotermico solar, segun las
    10 reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por estar
    formado por una carcasa (3) paralelepipedica de caras rectangulares.

  4. 7. El captador aerotermico solar, segun las
    reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque las

    15 conexiones hidraulicas (2) del captador se
    instalan en las caras laterales de la carcasa (3) .

  5. 8. El captador aerotermico solar, segun las
    reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los
    20 orificios de aspiracion e impulsion del fluido
    gaseoso (5) (6) quedan en la cara posterior de la
    carcasa (3).
  6. 9. El captador aerotermico solar, segun las
    reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque su
    25 cara superior esta fabricada de vidrio
    transparente de doble acristalamiento, formado por vidrio (18), camara de aire (19) y otro
    vidrio (20), unido a dicha carcasa.
  7. 10. El captador aerotermico solar, segun las
    30 reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque en
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    la impulsion se instalara un ventilador (11) que permitira la distribucion del fluido gaseoso.

  8. 11. El captador aerotermico solar, segun las

    reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por el
    aislamiento interior (12) que recubre todas sus caras excepto la cara superior.

  9. 12. El captador aerotermico solar, segun las

    reivindicaciones 1 a 11, caracterizado por el
    recubrimiento del absorbedor (16) y la parrilla de tubos (21) que permite absorber la mayor
    proporcion posible de radiacion solar.

  10. 13. El captador aerotermico solar, segun las
    reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la regulacion y control sera diferencial permitira que cuando la diferencia de temperatura entre el fluido liquido dentro del captador y la temperatura de la acumulacion de calor llegue a un determinado valor, se produzca la circulacion del liquido llevando el calor captado a la
    acumulacion, igualmente ocurre con el fluido gaseoso, cuando la diferencia entre la temperatura de el dentro del captador y la
    temperatura en la zona a la que se va a
    transportar dicho fluido llegue a un determinado valor, se produce el transporte del fluido gaseoso a la zona a la que se pretende calentar. Ademas cuando no haya necesidad de captacion de energia solar termica dicha regulacion y control permitira el cierre de la persiana, evitando asi los danos producidos por el sobrecalentamiento.
    FIGURA 1
    imagen1
    1
    2
    3
    2
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