ES2629456T3

ES2629456T3 - Sistema de secado, calentamiento y aire acondicionado alimentado con energía solar

Info

Publication number: ES2629456T3
Application number: ES11785920.7T
Authority: ES
Inventors: Gregory Weir
Original assignee: SOLARKILNS HOLDINGS Pty Ltd
Current assignee: SOLARKILNS HOLDINGS Pty Ltd
Priority date: 2010-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2017-08-09
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: US9250015B2; EP2577199A4; IL223185A0; WO2011146993A1; AU2011257904A1; EP2577199B1; CA2800358A1; US20150020408A1; EP2577199A1

Abstract

Un colector externo (25) para captar energía solar para su uso en el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto en un horno que tiene una cámara de horno (6), estando el colector externo (25) formado por una capa interior y una exterior que definen un conducto de aire (25) entre las mismas e incluyendo una entrada de colector (253) para recibir el aire de entrada desde la cámara de horno (6) y una salida de colector (254) para transmitir el aire de salida a la cámara de horno (6); incluyendo además el colector externo (25) al menos un sensor de entrada (18i, 21i) y al menos un sensor de salida (180, 210) para medir una o más características del aire de entrada y del aire de salida, respectivamente; comprendiendo además dicho colector externo (25) un sistema de control de colector asociado con el colector externo (25), estando dicho sistema de control de colector configurado para abrir o cerrar la entrada de colector o la salida de colector en respuesta a dichas características medidas, estando el colector externo caracterizado por que una de dichas características medidas es la humedad absoluta, en el que el sistema de control de colector está configurado de tal manera que la entrada de colector (253) se abre cuando la humedad absoluta en la entrada de colector (253) es mayor que la humedad absoluta en la salida de colector (254), y se cierra cuando la humedad absoluta en la entrada de colector (253) es menor que o igual a la humedad absoluta en la salida de colector (254).

Description

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DESCRIPCION

Sistema de secado, calentamiento y aire acondicionado alimentado con ene^a solar

La presente invencion se refiere a un sistema para el secado o el calentamiento de un producto dentro de un recinto usando aire calentado mediante la radiacion solar, y mas espedficamente a un horno para el secado de una carga de madera (maderos) u otro producto tal como residuo de estiercol, materia vegetal, frutas o verduras, un llamado horno solar.

En la presente memoria descriptiva, los terminos “madera” o “maderos” se usaran de manera intercambiable y se entendera que se refieren a la madera que se ha aserrado. La madera/maderos puede estar en diversas formas incluyendo tablones o varas/postes. Ademas, la expresion “horno solar” puede incluir hornos que incorporan sistemas de calentamiento suplementarios o colectores externos.

En la solicitud de patente internacional anterior PCT/AU2005/001756 (WO 2006/053392), se propone un horno solar en el que la pared de horno esta formada por capas interiores, intermedias y exteriores separadas. El aire en el horno se dirige a traves de un conducto definido entre las capas interna e intermedia para calentarse por la radiacion solar y a continuacion se devuelve a la camara de secado dentro del horno y el aire en el espacio entre las capas intermedia y externa actua como capa aislante.

En el horno propuesto en esta solicitud anterior, el aire de horno a calentar se aspira de la parte inferior de la camara de horno en un lado de la carga de madera en el conducto entre las capas interior e intermedia de la pared de horno, y se descarga cuando se calienta despues del conducto alrededor de la pared de horno en la parte inferior de la camara de horno en el lado opuesto de la carga para mezclarse con el aire circulante dentro de la camara de horno y que pasa de un lado de la carga al otro. Con el fin de exponer la carga a condiciones de secado mas uniformes, la solicitud anterior propone que la direccion del flujo de aire de secado circulante dentro de la camara de horno se invierta repetidamente. Cuando se invierte la direccion del flujo, tambien se invierte la direccion del flujo del aire a calentarse mediante el conducto entre las capas interior e intermedia, de tal manera que el aire a calentar se tomara siempre desde el lado del refrigerador o corriente abajo de la carga como se considera en la direccion instantanea del flujo de aire dentro de la camara de horno. Aunque este esquema general de funcionamiento es solido en principio, ha resultado diffcil de implementar de una manera que sea economicamente viable para una amplia gama de tamanos de horno. Ademas, con el fin de engendrar el flujo de aire de horno a traves del conducto dentro de la pared de horno desde la parte inferior de la camara de horno por un lado hasta la parte inferior de la camara de horno en el otro lado de la carga, se necesitan ventiladores potentes para lograr el flujo de aire requerido a traves del conducto en la pared de horno, espedficamente debido a que el flujo dentro de la parte corriente abajo del conducto para la descarga en la parte inferior de la camara de horno estara en una direccion hacia abajo actuando en oposicion a la tendencia natural del aire calentado a elevarse; los ventiladores necesarios para esto tienen un consumo de energfa significativo.

Los documentos JP2003245906 y US4432147 desvelan ambos un sistema y un metodo para secar madera.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se proporciona un colector externo para captar la energfa solar para su uso en el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto en un horno que tiene una camara de horno, estando el colector externo formado por una capa interior y una exterior que definen un conducto de aire entre las mismas e incluyendo una entrada de colector para recibir el aire de entrada procedente de la camara de horno y una salida de colector para transmitir el aire de salida a la camara de horno; incluyendo ademas el colector externo al menos un sensor de entrada y al menos un sensor de salida para medir una o mas caractensticas del aire de entrada y del aire de salida, respectivamente; en el que un sistema de control asociado con el colector externo abre o cierra la entrada de colector o la salida de colector en respuesta a dichas caractensticas medidas.

Una de dichas caractensticas medidas es la humedad absoluta. En esta realizacion, la entrada de colector se abre cuando la humedad absoluta en la entrada de colector es mayor que la humedad absoluta en la salida de colector, y se cierra cuando la humedad absoluta en la entrada de colector es menor que o igual a la humedad absoluta en la salida de colector. El colector externo actua, por lo tanto, como un deshumidificador automatico para el horno, en lugar de tener la ventilacion de horno a la atmosfera.

En otra realizacion, una de dichas caractensticas medidas es la temperatura, y la entrada de colector se abre cuando la temperatura en la entrada de colector es mayor que la temperatura en la salida de colector, y se cierra cuando la temperatura en la entrada de colector es menor que o igual a la temperatura en la salida de colector. Por lo tanto, por ejemplo, el colector externo puede actuar como un refrigerador cuando el sistema de control de colector detecta que el aire en el colector es mas fno que el aire en el interior de la camara de horno.

En otra realizacion mas, dichas caractensticas medidas pueden incluir tanto la temperatura como la humedad absoluta. La entrada de colector se abre a continuacion cuando la humedad absoluta en la entrada de colector es mayor que la humedad absoluta en la salida de colector y la temperatura en la entrada de colector es mayor que la

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temperatura en la salida de colector. La entrada de colector se cierra cuando la humedad absoluta en la entrada de colector es menor que o igual a la humedad absoluta de la salida de colector y la temperatura en la entrada de colector es menor que o igual a la temperatura en la salida de colector. En este modo, el colector actua simultaneamente tanto como un refrigerador y como un deshumidificador.

De acuerdo con la presente invencion, se proporciona un sistema para el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto usando la energfa solar que comprende al menos dos colectores de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, estando los colectores dispuestos para captar la energfa solar y en comunicacion con una camara de horno en la que se coloca una carga del producto, proporcionando los colectores en cada lado de la camara al menos un conducto a traves del que puede pasar el aire procedente de la camara de horno para calentarse mediante la energfa solar que incide en los colectores, y un sistema de flujo de aire que comprende al menos un ventilador para generar un flujo de aire circulante dentro de la camara, con lo que el aire pasa de un lado de la carga al otro, y un medio de suministro de aire para aspirar el aire en cada conducto desde la parte inferior de la camara en lados opuestos de la carga para moverse a traves del conducto en una parte superior del mismo para descargar en una parte superior de la camara de horno a traves de una o mas salidas que conducen a la parte superior de la camara.

En algunas industrias, los procesos para la reduccion de humedad se llaman procesos de “deshumidificacion” y esto se entendera que es sinonimo de “secado” cuando el contexto asf lo exija.

En las realizaciones preferidas de la invencion, cada conducto esta definido entre capas adyacentes que forman la pared del recinto de una manera correspondiente a la descrita en la solicitud anterior.

El medio de suministro de aire para aspirar el aire en cada conducto comprende uno o mas ventiladores inferiores asociados con el conducto. Aunque en una realizacion simple de la invencion, los dos conductos se fusionan en sus extremos superiores para formar un solo conducto continuo, es espedficamente ventajoso que los dos conductos esten separados, por lo que los ventiladores inferiores asociados con los respectivos conductos pueden controlarse por separado para permitir un flujo de aire a traves de los dos conductos o un flujo de aire a traves de solo uno de los conductos; este control del flujo de aire puede estar sujeto a una gama de factores diferentes que gobiernan la eficacia y la funcion del calentamiento solar.

De acuerdo con un tercer aspecto adicional de la invencion, se proporciona un sistema para el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto usando la energfa solar que comprende al menos dos colectores de acuerdo con el primer aspecto de la invencion, estando los colectores dispuestos para captar la energfa solar y en comunicacion con una camara de horno en la que se coloca una carga del producto, proporcionando los colectores en cada lado de la camara al menos un conducto a traves del que puede pasar el aire procedente de la camara de horno para calentarse mediante la energfa solar que incide en el recinto, y un sistema de flujo de aire que comprende al menos un ventilador para generar un flujo de aire circulante dentro de la camara de horno, con lo que el aire pasa desde un lado de la carga al otro, y un medio de suministro de aire para aspirar el aire en cada conducto desde la parte inferior de la camara de horno en lados opuestos de la carga para moverse a traves del conducto para descargar en la camara de horno a traves de una o mas salidas.

En un aspecto adicional de la presente invencion, se proporciona un metodo de secado o producto de calentamiento usando la energfa solar, que comprende:

- proporcionar un sistema de acuerdo con el segundo o el tercero aspecto de la invencion;

- colocar una carga del producto en la camara de horno;

- generar un flujo de aire circulante dentro de la camara de horno con lo que el aire pasa desde un lado de la carga al otro; y

- aspirar el aire en cada conducto desde la parte inferior de la camara de horno en lados opuestos de la carga;

- con lo que el aire se mueve a traves del conducto en una parte superior del mismo para su descarga en una parte superior de la camara de horno a traves de una o mas salidas que conducen a la parte superior de la camara de horno.

A continuacion, las realizaciones de la invencion se describiran solo a modo de ejemplo haciendo referencia al dibujo adjunto que muestra muy esquematicamente una seccion a traves de la pared de horno de un horno solar de acuerdo con una realizacion preferida.

El horno de acuerdo con las realizaciones preferidas de la invencion es sustancialmente la misma construccion general que la desvelada en la solicitud anterior en la que la pared de horno que forma un recinto consiste en unas capas interior y exterior con una capa intermedia entre las mismas, estando un conducto de aire definido entre las capas interior e intermedia, y actuando el aire entre las capas intermedia y externa como una barrera aislante permanente. Puede hacerse referencia a la solicitud anterior para comprender la estructura detallada del horno y las posibles variantes de la misma. Debe observarse que aunque en una realizacion preferida la pared de horno se construye a partir de capas de laminas de plastico flexibles, la pared podna construirse a partir de material plastico

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ngido o semirngido o incluso de material no plastico tal como unas laminas de acero del tipo usado para el tejado y preferentemente coloreado para mejorar la absorcion de la radiacion solar. Aunque un uso espedficamente preferido del horno es el secado de una carga de madera, tambien puede usarse para una variedad de otras funciones de secado, calentamiento y/o aire acondicionado como se describira.

La diferencia sustantiva de la presente invencion sobre el horno anterior se refiere al sistema de flujo de aire para el aire a calentar por el conducto dentro de la pared de horno entre las capas interior e intermedia y esto se describira haciendo referencia a la figura 1, que muestra el sistema de manera altamente esquematica. Debe observarse que esta figura solo muestra las capas interna e intermedia 2, 4 de la pared de horno y la capa externa que actua junto con la capa intermedia para proporcionar un efecto de aislamiento sustancial, aunque presente, se ha omitido de la figura 1. Se define un conducto 5 para el aire de horno a calentar por la radiacion solar dentro de la pared entre las capas 2, 4.

El sistema de flujo de aire comprende en cada lado de la camara de horno 6 en la parte inferior de la misma, unos colectores de entrada y unos ventiladores asociados 8 para aspirar el aire de horno desde la parte inferior de la camara de horno en ese lado para fluir hacia arriba a traves del conducto 5 para la descarga del aire caliente desde la parte superior del conducto 5 en la parte superior de la camara de horno 6 en la zona de accion de un ventilador de circulacion principal 12 para el aire dentro de la camara de horno. El aire que fluye a traves del conducto 5 desde cada lado del horno puede alimentarse en un colector de salida comun 14 en la parte superior del horno o como alternativa puede descargarse en cada lado en la parte superior del horno a traves de unas salidas separadas 16. Si se usa una serie de salidas separadas 16, estas pueden asociarse con unos ventiladores de salida adicionales que, cuando estan en funcionamiento, actuaran en oposicion a los ventiladores inferiores que aspiran el aire de horno en el conducto 5 para retardar o detener el flujo de aire dentro de los conductos desde su parte inferior para proporcionar de este modo un efecto de aislamiento sustancial cuando no esta disponible el calor solar. El control para efectuar este modo de aislamiento puede ser relativamente sencillo y puede consistir en un simple sensor de luz y/o un temporizador.

Los sensores de temperatura 18i, 18o pueden incorporarse para medir la temperatura del aire dentro de las zonas de entrada y de salida del conducto 5. La diferencia en las temperaturas respectivas en los sensores de entrada 18i y de salida 18o se usa para determinar si el aire que pasa a traves del conducto 5 de la camara de horno 6 esta calentandose o enfriandose. Estos datos se usan por un controlador de horno para determinar si cambiar la funcion del modo de colector (calentar) al modo de aislamiento. Como alternativa, puede montarse un sensor de temperatura de salida de conducto dentro del colector de salida 14 para proporcionar una medicion de la temperatura de salida, y puede obtenerse una aproximacion cercana a la temperatura del aire de entrada usando los sensores de temperatura localizados dentro de la camara de horno 6 (no mostrados). La diferencia entre la temperatura de salida en el colector 14 y la temperatura de entrada aproximada puede usarse de manera similar para indicar al controlador de horno que cambie entre el modo de calentamiento y el modo de aislamiento.

El sistema en su forma basica hace funcionar continuamente el ventilador(s) de entrada de conducto 8 para aspirar el aire en el conducto 5 desde la parte inferior de la camara de horno a ambos lados de la misma para la descarga del aire calentado del conducto en la parte superior de la camara de horno a traves de los puntos de descarga (salidas) 14 y/o 16 como se ha descrito anteriormente. El ventilador de circulacion principal 12 es reversible y se invierte periodicamente para cambiar la direccion de la circulacion del flujo de aire dentro de la camara de horno 6 para exponer la carga a condiciones de secado mas uniformes. En su forma basica tal como se ha descrito hasta ahora, independientemente de la direccion de circulacion, el aire a calentar se aspira en el conducto 5 desde la parte inferior del horno a ambos lados de la carga y a continuacion se descarga a traves de un punto de descarga 14 o a traves de multiples puntos de descarga 16 localizados a ambos lados del horno. Aunque esto puede proporcionar unos resultados bastante satisfactorios, puede obtenerse un control y una eficacia mejorados del efecto de calentamiento de una manera relativamente sencilla como se describira a continuacion.

Para lograr las mejoras en el control y la eficacia, los lados opuestos del conducto 5 dentro de la pared de horno pueden estar separados por una barrera central 20 para formar de este modo dos conductos separados que permiten el flujo de aire en un lado de la camara de horno 6 para funcionar separada e independientemente del flujo de aire en el otro lado. Esto permite que un rango de funciones de control diferentes se aplique independiente y simultaneamente a cualquiera de los conductos laterales 5. Por ejemplo, activando solo el ventilador(es) de entrada en el lado de refrigeracion de la carga, como se considera en relacion con la direccion de circulacion del aire en ese momento, solo el aire mas frio puede retirarse de la parte inferior del horno para su calentamiento, una accion correspondiente a la del horno propuesto anteriormente, pero lograda de una manera significativamente mas simple

En otro ejemplo, si un lado de la pared de horno se expone directamente a la luz solar mientras que el lado opuesto esta a la sombra entonces, solo el ventilador(es) de salida asociado con la salida 16 en el lado de la sombra del horno puede accionarse para aislar ese lado. El ventilador(es) de salida asociado con la salida 16 en el lado soleado, o el colector 14, pueden permanecer desactivados de tal manera que el aire puede fluir a traves del conducto 5 desde el ventilador de entrada inferior en el lado soleado. Por lo tanto, el lado soleado actua en el modo de colector (calentamiento) mientras que el lado sombreado se hace funcionar en el modo aislante.

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Si, como se prefiere en particular, los ventiladores inferiores son ventiladores de varias velocidades, los ventiladores en los dos lados del horno pueden controlarse de manera diferencial de acuerdo con un rango de parametros con el fin de optimizar los efectos de intercambio de calor en las dos partes de la pared.

En una realizacion espedficamente preferida, la velocidad de los ventiladores 8 se controla de acuerdo con el cambio en la temperatura y/o con el cambio en la humedad del aire que pasa a traves del conducto de horno 5. Un controlador de horno (no mostrado) puede programarse para recibir las mediciones de los sensores de humedad 21i localizados en los puntos de entrada inferiores y de los sensores de humedad 21o localizados en los puntos de salida superiores. De manera similar, los sensores de entrada (inferiores) de temperatura 18i y los sensores de salida (superiores) 18o pueden usarse para medir cambios de temperatura. Las diferencias entre la temperatura de entrada y salida y/o la humedad pueden compararse con las diferencias de temperatura y humedad deseadas (predeterminadas) de acuerdo con lo determinado por el operador del horno. Si los parametros medidos son diferentes a los parametros deseados, el controlador del horno ajusta automaticamente la velocidad de los ventiladores 8 hacia arriba o hacia abajo hasta alcanzar los diferenciales de temperatura y/o humedad deseados. Un controlador de horno adecuado para este fin, y su metodo de funcionamiento, se describen en la solicitud internacional anterior PCT/AU2006/001424 (WO 2007/035995).

Por supuesto, se apreciara que cualquier numero de otros parametros determinados por el usuario puede usarse como una base sobre la que pueden ajustarse la velocidad del ventilador y el flujo de aire, y estos pueden incluir la intensidad de la luz solar, la angulacion del sol, y la direccion de circulacion del aire dentro de la camara de horno 6, como se proporciona por el ventilador principal 12.

Ajustar la velocidad de los ventiladores 8 en respuesta a la temperatura medida mejora la eficacia de intercambio reduciendo las perdidas por radiacion pico cuando la radiacion solar y la energfa son altas y el diferencial de temperatura de entrada-salida medido indica que las condiciones actuales no son propicias para un intercambio de calor optimo. El flujo de aire variable de los ventiladores de entrada inferiores 8 con el fin de mantener un diferencial de temperatura de entrada/salida consistente proporciona un intercambio o transmision de calor mejorada de energfa solar al proceso y, por lo tanto, aumenta considerablemente la eficacia de calentamiento solar. Adicionalmente, el flujo de aire, opcionalmente variable en respuesta al diferencial de humedad de entrada-salida medido, puede permitir que se alcance el nivel de humedad de proceso deseado de manera mas eficaz.

Los sensores de humedad 21i, 21o actuan como elementos extra de 'aire acondicionado' para la refrigeracion o la deshumidificacion, y pueden instalarse en localizaciones de entrada inferiores y de salida superiores similares a los sensores de temperatura 18i, 18o.

Usando los sensores de humedad 21i, 21o y los sensores de temperatura 18i, 18o, el controlador de horno decidira (por ejemplo, por uno cualquiera de los metodos descritos en la solicitud anterior PCT/AU2006/001424) cuando sobrepasar el modo de aislamiento de la cavidad interior para facilitar la deshumidificacion (por accion de la condensacion). El efecto de enfriamiento provocado por la accion de la condensacion permite que el sistema garantice la mejor orientacion energetica para el material que sobreseca o degrada cuando consume energfa a expensas de las partes de la masa de secado que se secan mas lentamente y la mayor necesidad de energfa disponible limitada durante, por ejemplo, el penodo nocturno oscuro. Esto es importante porque permite al sistema variar tanto la humedad absoluta como la temperatura en la camara de horno 6 como un medio para orientar mejor la energfa termica a las partes que mas la necesitan.

La deshumidificacion proporciona un sistema eficaz para gestionar la extension, el tiempo y la tasa de enfriamiento de la camara de horno 6 y estos parametros de refrigeracion pueden elegirse para adaptarse a la naturaleza y las caractensticas del material que se esta secando y su contenido de humedad final deseado.

En una realizacion preferida, pueden emplearse uno o mas colectores externos 25 junto con el conducto de horno principal 5 con el fin de ayudar en el control simultaneo de la temperatura y la humedad dentro de la camara de horno 6. Cada colector externo 25 puede tener caractensticas que mejoran sus aplicaciones que incluyen el colector solar y/o el refrigerador de aire y el deshumidificador (“funciones de aire acondicionado”) y opcionalmente puede proporcionar funciones de captacion de agua.

El colector externo 25 es una cubierta adicional unida a la camara de horno principal 6 que permite que el area de superficie disponible para la captacion de energfa solar y de calentamiento de aire, y/o con fines de condensacion, se vane cuando se desee. El colector externo 25 tiene una entrada de colector 253 para admitir el aire procedente de la camara de horno principal 6 y una salida de colector 254 para devolver el aire a la camara de horno principal 6. La entrada 253 y la salida 254 pueden abrirse y cerrarse por separado, posiblemente de manera manual, mediante un sistema de control de colector en respuesta a las mediciones de temperatura y/o humedad absoluta como se describira mas adelante.

El colector externo 25 puede tener atributos similares de piel termica al horno principal, concretamente una capa interior, intermedia y exterior (proporcionando la capa externa propiedades de aislamiento). Como alternativa, puede comprender solamente dos capas (una capa absorbente interna y una capa externa). El colector externo 25 esta

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conectado directamente al horno por medio de unos conductos o montajes 251 a traves de los que se alimenta el aire de horno desde la entrada de colector 253, preferentemente desde la parte inferior de la camara de horno 6, y devuelto a traves de unos conductos o conexiones directas 252 a la camara de horno a traves de la salida de colector 254. Se cree que una estructura de pelfcula de plastico de dos capas proporciona una eficacia de captacion solar mayor del 5-7 % por unidad de superficie que una estructura de tres capas y que una estructura de tres capas tiene unas propiedades de aislamiento mayores del 30 % que una estructura de dos capas. Por consiguiente, se ha descubierto que puede desplegarse un diseno de dos capas en una o mas unidades de colector adicionales 25 como sistemas de condensacion o deshumidificacion y enfriamiento especializados, separados y complementarios del conducto principal 5 cuando existe una necesidad espedfica de enfriamiento adicional y/u orientacion energetica.

Los colectores 25 pueden funcionar junto con un sistema de captacion de agua alimentado por gravedad simple para captar el agua creado a partir de la condensacion (y depositado sobre una superficie interna del colector 25) durante el proceso de deshumidificacion descrito anteriormente.

Por lo tanto, puede usarse un sistema que incluye los colectores externos 25 para una separacion rentable y una re- captacion del agua de los procesos de secado, en general, al mismo tiempo que se mejora la eficacia de todos los tipos de hornos, incluyendo los hornos de alimentacion no solar convencionales.

Los colectores externos 25 pueden controlarse mediante el controlador de horno principal, o pueden controlarse mediante un sistema de control de colector separado que puede o no puede comunicarse con el controlador de horno principal. El sistema de control de colector puede usarse para conmutar automaticamente el colector o los colectores entre diferentes modos de funcionamiento, incluyendo, pero no limitandose a lo siguiente:

• Deshumidificador: los sensores de humedad en la entrada de colector y en la salida de colector miden la

humedad absoluta del aire que sale y entra en la camara de horno desde el colector. Estas mediciones se

comunican al sistema de control de colector. Si la humedad absoluta del aire en el interior de la camara de horno es mayor que la del interior del colector, el sistema de control de colector abre completamente la entrada de colector 253 y la salida de colector 254 de tal manera que el aire mas humedo de la camara de horno 6 pueda eliminarse y reemplazarse por el aire mas seco del colector.

• Refrigerador: los sensores de temperatura miden la temperatura del aire en la entrada de colector 253 y en la

salida de colector 254 respectivamente. Si el aire que entra en el colector esta mas caliente que el del interior del colector, el sistema de control de colector abre completamente la entrada de colector 253 y la salida de colector 254 para permitir que el aire mas caliente de la camara de horno 6 se reemplace por el aire mas fno del colector.

• Refrigerador y Deshumidificador: el sistema de control de colector usa las mediciones tanto de humedad

absoluta como de temperatura para operar la entrada 253 y la salida 254. Si el aire en el interior de la camara de horno 6 esta mas caliente y mas humedo que el del interior del colector, el sistema de control de colector abre completamente la entrada de colector y la salida de colector de tal manera que el aire humedo mas caliente de la camara de horno pueda reemplazarse por el aire mas fno y mas seco del colector.

Por lo tanto, los colectores externos 25 pueden usarse como cubiertas adicionales mediante la recirculacion selectiva del aire para calentar, enfriar o para eliminar el agua en suspension mediante condensacion de la camara de horno principal 6. Cuando la luz solar u otra fuente de calor no esta disponible, el controlador de horno activa la alimentacion de los ventiladores de parada superiores asociados con las salidas 14, 16 para cambiar al modo de aislamiento. Los colectores externos 25 pueden estar simplemente conectados electricamente a la misma senal de control del controlador de horno mediante reles inversos, con el fin de desactivarse cuando se activan los ventiladores de parada superiores. Cuando se requiere calor extra para los colectores 25, entonces se contraeran y se desactivaran hasta que los sensores 18 detecten que el calor de la energfa solar esta de nuevo disponible de manera que puedan reactivarse.

Aunque la entrada de colector 253 y la salida de colector 254 se describen en la exposicion anterior como “abiertas” o “cerradas”, se apreciara que, a efectos practicos, la entrada y la salida de colector en general estan al menos parcialmente abiertas, solo para permitir que una pequena cantidad de aire pase entre la camara de horno 6 y el colector 25 de tal manera que las diferencias de temperatura y humedad absoluta entre la camara de horno y el colector externo puedan medirse por los sensores de temperatura y humedad como se ha descrito anteriormente.

Los colectores externos proporcionan una oportunidad para tomar ventaja de los en general perjudiciales, pero mediante las realizaciones de nuestra invencion positivamente habilitados, aspectos de los ciclos naturales de energfa, por ejemplo, usando tambien un colector 25 como un deshumidificador opcional por la noche. Esta accion nocturna se ha descubierto para mejorar la eficacia de la deshumidificacion cuando, por ejemplo, el aire exterior es de manera natural muy fno. En los sistemas conocidos, los niveles de humedad excesivos en la camara 6 se reducen dejando escapar directamente el aire saturado a la atmosfera externa. Cuando se hace esto, el aire que se ha dejado escapar se reemplaza directamente a partir de las condiciones ambientales fuera del proceso y esto desperdicia energfa calonfica y puede tambien, durante penodos de niebla o lluvia, introducir humedad adicional no deseada.

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Por el contrario, este sistema puede pasar el aire excesivamente humedo de la camara 6 al colector 25 y a continuacion devolver el aire deshumidificado al proceso, mientras que todavfa conserva algo de su energfa calonfica. Se ha descubierto que esto es espedficamente util y eficaz para los sistemas de secado solar que dependen del calor finito latente o acumulado por la noche. Tambien se cree que esta invencion de sistemas alternativos de ventilacion paralela/acondicionadores externos ofrece ventajas para la retencion del aire de proceso deshumidificado en comparacion con los sistemas de descarga externa directa como se conoce en la tecnica y puede, en algunos casos, reducir las emisiones y los escapes de gases o partfculas daninas, olorosos o indeseables del proceso que de otro modo se liberanan a la atmosfera.

El uso de los colectores externos 25 tambien proporciona al menos algunas de las siguientes ventajas:

• El calor adicional del horno reduce aun mas la necesidad de fuentes externas de energfa para calentar.

• Capacidad mejorada para influir en la extension, el tiempo y la tasa de cambio de los elementos de secado - calentamiento, refrigeracion y control de la humedad - que facilitan el secado y promueven la orientacion de la energfa termica.

• Una reduccion en el tamano y la altura de la camara de horno principal 6, que son beneficiosos para un secado mas eficaz de ciertos materiales, espedficamente aquellos que practicamente no se pueden apilar a una altura, tales como los residuos de estiercol, la biomasa lenosa y los granos. Los colectores externos 25 contrarrestan al menos parcialmente la perdida del area de superficie presentada por una camara de horno principal 6 ofreciendo mas area de superficie para calentar y para capturar mas energfa para su uso. Sin embargo, debido a que son elementos separados, pueden controlarse usando el sistema diferencial de temperatura descrito anteriormente para desactivar el suministro de aire y contraerse hasta que se necesiten la proxima vez.

• Mayor eficacia como un deshumidificador-refrigerador, debido a que puede disenarse con una superficie clara interior expuesta mas fna que sirve para actuar mejor como un condensador/refrigerador cuando el aire esta menos saturado en el conducto de horno 5. Esto proporciona el alcance para el sistema de control para maximizar las condiciones de aire para la orientacion energetica. La orientacion energetica produce productos mas uniformemente secos y gestiona mejor el consumo de energfa.

• Estando ffsicamente separados de la camara de horno 6 y del conducto 5, pueden estar sin aislamiento o controlarse por separado e independientemente en funcion del conducto principal 5 para conseguir funciones independientes de otras unidades de colector segun se requiera.

El sistema espedficamente descrito evita las dificultades presentes en el sistema propuesto anteriormente que surge de la conmutacion de la direccion del flujo de aire a traves del conducto dentro de la pared de horno. Ademas, debido a que la direccion del flujo de aire a traves del conducto desde cada lado de la camara de horno esta siempre en una direccion ascendente desde la parte inferior de la pared hasta la parte superior de la pared, son suficientes unos ventiladores mas pequenos con menos consumo de energfa. Ademas, el sistema evita el efecto adverso de que el aire calentado cuando pasa a traves de una parte del conducto en la pared puede estar sujeto a una perdida de calor cuando pasa a traves de la parte opuesta del conducto en una seccion de la pared en una zona sombreada o afectada por el viento.

Las realizaciones se han descrito solo a modo de ejemplo y pueden hacerse modificaciones dentro del alcance de la invencion. En particular, aunque el horno descrito en el presente documento es espedficamente adecuado para secar una carga de madera, podna usarse para secar una variedad de otros productos, no limitados a, pero incluyendo: residuos de estiercol o humanos; pulpa; biomasa; astillas de madera, alimentos y hierbas; alimentos y granulos. Como alternativa puede usarse como un recinto calentado para cultivar una variedad de cultivos tales como verduras o hierbas o plantulas. Ademas, aunque en la realizacion preferida, la pared de horno que forma los lados opuestos y la parte superior del recinto es una pared continua, en una alternativa, la pared de horno puede estar formada por lados separados y un techo. Ademas, mientras que los ventiladores usados para el suministro de aire a los conductos 5 se describen como que estan asociados con los colectores de entrada 8, se apreciara que tambien pueden estar directamente fijados a la capa interior 2 del horno y que esto tambien puede hacerse para los ventiladores asociados con las salidas 14 y 16.

Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un colector externo (25) para captar energfa solar para su uso en el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto en un horno que tiene una camara de horno (6), estando el colector externo (25) formado por una capa interior y una exterior que definen un conducto de aire (25) entre las mismas e incluyendo una entrada de colector (253) para recibir el aire de entrada desde la camara de horno (6) y una salida de colector (254) para transmitir el aire de salida a la camara de horno (6); incluyendo ademas el colector externo (25) al menos un sensor de entrada (18i, 21i) y al menos un sensor de salida (180, 210) para medir una o mas caractensticas del aire de entrada y del aire de salida, respectivamente; comprendiendo ademas dicho colector externo (25) un sistema de control de colector asociado con el colector externo (25), estando dicho sistema de control de colector configurado para abrir o cerrar la entrada de colector o la salida de colector en respuesta a dichas caractensticas medidas, estando el colector externo caracterizado por que una de dichas caractensticas medidas es la humedad absoluta, en el que el sistema de control de colector esta configurado de tal manera que la entrada de colector (253) se abre cuando la humedad absoluta en la entrada de colector (253) es mayor que la humedad absoluta en la salida de colector (254), y se cierra cuando la humedad absoluta en la entrada de colector (253) es menor que o igual a la humedad absoluta en la salida de colector (254).
2. Un colector externo de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que una de dichas caractensticas medidas es la temperatura, y en el que el sistema de control de colector esta configurado de tal manera que la entrada de colector (253) se abre cuando la temperatura en la entrada de colector (253) es mayor que la temperatura en la salida de colector (254), y se cierra cuando la temperatura en la entrada de colector (253) es menor que o igual a la temperatura en la salida de colector (254).
3. El colector externo de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, en el que una de dichas caractensticas medidas es la temperatura, y en el que el sistema de control de colector esta configurado de tal manera que la entrada de colector

(253) se abre cuando la temperatura en la entrada de colector es mayor que la temperatura en la salida de colector

(254) para enfriar el aire dentro de la camara (6).
4. El colector externo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que la entrada de colector (253) y la salida de colector (254) pueden operarse de manera selectiva.
5. Un sistema para el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto usando la energfa solar que comprende al menos dos colectores (25) de acuerdo con la reivindicacion 1, estando los colectores (25) dispuestos para la captacion de la energfa solar y en comunicacion con una camara de horno (6) en la que se coloca una carga del producto, proporcionando los colectores (25) en cada lado de la camara (6) al menos un conducto (5) a traves del que puede pasar el aire procedente de la camara de horno (6) para calentarse mediante la energfa solar que incide en los colectores (25), y un sistema de flujo de aire que comprende al menos un ventilador (12) para generar un flujo de aire circulante dentro de la camara de horno (6) con lo que el aire pasa de un lado de la carga al otro, y un medio de suministro de aire (8) para aspirar el aire en cada conducto (5) desde una parte inferior de la camara de horno (6) en lados opuestos de la carga para moverse a traves del conducto (5) en una parte superior del mismo para la descarga en una parte superior de la camara de horno (6) a traves de una o mas salidas (16) que conducen a la parte superior de la camara de horno (6).
6. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 5, en el que el medio de suministro de aire (8) para aspirar el aire en cada conducto comprende uno o mas ventiladores (8) asociados con el conducto (5).
7. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 6, en el que los ventiladores (8) se controlan por un controlador de horno.
8. Un sistema de acuerdo con la reivindicacion 6 o 7, en el que los dos conductos (5) estan separados y los ventiladores (8) asociados dentro de los conductos (5) respectivos pueden controlarse por separado para permitir un flujo de aire diferencial a traves de los dos conductos (5) o un flujo de aire a traves de uno solo de los conductos (5).
9. Un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en el que la o cada salida (6) es objeto de control por medio de un ventilador superior selectivamente operable para actuar en oposicion al medio de suministro de aire (8) con lo que se retiene o se detiene el flujo de aire a traves del conducto (5) y por lo tanto se mantiene una capa aislante de aire dentro del conducto (5).
10. Un sistema para el secado, calentamiento o enfriamiento de un producto usando la energfa solar que comprende al menos dos colectores (25) de acuerdo con la reivindicacion 1, estando los colectores (25) dispuestos para la captacion de energfa solar y en comunicacion con una camara de horno (6) en la que se coloca una carga del producto, proporcionando los colectores (25) en cada lado de la camara (6) al menos un conducto (5) a traves del que puede pasar el aire procedente de la camara de horno (6) a calentarse mediante la energfa solar que incide en el recinto, y un sistema de flujo de aire que comprende al menos un ventilador (12) para generar un flujo de aire circulante dentro de la camara de horno (6) con lo que el aire pasa de un lado de la carga al otro, y un medio de suministro de aire (8) para aspirar el aire en cada conducto (5) desde la parte inferior de la camara de horno (6) en

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lados opuestos de la carga para moverse a traves del conducto (5) para su descarga en la camara de horno (6) a traves de una o mas salidas.
11. Un metodo de secado, calentamiento o enfriamiento de un producto usando la ene^a solar, que comprende:

- proporcionar un sistema de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9 o 10;

- colocar una carga del producto en la camara de horno (6);

- generar un flujo de aire circulante dentro de la camara de horno (6) con lo que el aire pasa desde un lado de la carga al otro; y

- aspirar el aire en cada conducto (5) desde la parte inferior de la camara de horno (6) en lados opuestos de la carga;

- con lo que el aire se mueve a traves del conducto (5) en una parte superior del mismo para su descarga en una parte superior de la camara de horno (6) a traves de una o mas salidas que conducen a la parte superior de la camara de horno (6).
12. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 11, en el que se aspira el aire en cada conducto (5) mediante uno o mas ventiladores (8) asociados con el conducto (5), y controlandose los ventiladores (8) mediante un controlador de horno.
13. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 12, en el que los dos conductos (5) estan separados y los ventiladores (8) asociados dentro de los conductos respectivos (5) se controlan por separado para permitir un flujo de aire diferencial a traves de los dos conductos (5) o un flujo de aire a traves de uno solo de los conductos (5).
14. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 13, que comprende ademas ajustar la velocidad de cada ventilador (8) en respuesta a una medicion de al menos un parametro de horno, en el que el al menos un parametro de horno incluye la temperatura y la humedad.
15. Un metodo de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, que comprende ademas ajustar continuamente la velocidad del ventilador (8) hasta que se alcanza un valor predeterminado del o cada parametro de horno.