ES2974831T3 - Sistema de intercambio de calor - Google Patents

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Abstract

1. Una unidad de intercambio de calor para un panel solar fotovoltaico que comprende una placa de respaldo que comprende un canal en U presionado en una superficie superior del mismo, un tubo flexible colocado dentro del canal en U configurado para transportar fluido; y panel trasero, estando colocado el panel trasero detrás de la placa de respaldo, teniendo el panel trasero una superficie reflectante para reflejar el calor de la placa de respaldo; en donde la unidad de intercambio de calor está configurada para colocarse en contacto térmico con un panel solar, con el tubo flexible entre la placa de respaldo y el panel solar fotovoltaico para facilitar el intercambio de calor entre el tubo flexible y el panel solar. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de intercambio de calor
Campo de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de intercambio de calor y, en particular, a una unidad de intercambio de calor para paneles solares fotovoltaicos.
Antecedentes de la invención
La eficiencia de conversión eléctrica de los paneles solares fotovoltaicos disminuye al aumentar la temperatura. Por ejemplo, un panel fotovoltaico de 250 W solo puede producir 170 W a 70 °C.
La presente invención tiene por objeto proporcionar un medio de superar o mejorar sustancialmente al menos algunas de las deficiencias del estado de la técnica, o al menos proporcionar soluciones alternativas.
Debe entenderse que, si en el presente documento se hace referencia a cualquier información del estado de la técnica, dicha referencia no constituye el reconocimiento de que dicha información forma parte del conocimiento general común en la materia, ni en Australia ni en ningún otro país.
El documento WO2017/001485 se refiere a un elemento de refrigeración que comprende un dispositivo de fijación para su posterior instalación en cualquier módulo fotovoltaico disponible en el mercado con el fin de aumentar el grado de eficiencia de dicho módulo fotovoltaico. Según la invención, el elemento de refrigeración comprende una estera termoaislante con una superficie superior en la que están formados canales tubulares dispuestos en paralelo entre sí. Los bordes de los canales tubulares y la superficie superior de la estera termoaislante están recubiertos con láminas conductoras de calor, preferiblemente láminas de aluminio. Además, en todos los canales tubulares recubiertos por las láminas conductoras de calor se proporciona un tubo dispuesto en bucles. La invención también se refiere a un método de instalación de un elemento de refrigeración según la invención en un módulo fotovoltaico.
El documento DE 102010037500 se refiere a un colector solar que incluye un módulo fotovoltaico dispuesto en la parte posterior y un tubo absorbente dispuesto en una placa absorbente. En la placa absorbente están incrustadas varias perlas. Entre el tubo absorbente y la placa absorbente se forma una unión cohesiva. El tubo absorbente se compone de varios tubos individuales dispuestos en un colector.
El documento US 2009/223511 se refiere a un panel solar fotovoltaico/térmico (FV/T) que no contiene acristalamiento sobre el conjunto fotovoltaico. La ausencia de acristalamiento permite que las células fotovoltaicas funcionen a una temperatura más baja y, por tanto, con una mayor eficiencia. Además, la ausencia de acristalamiento permite utilizar el panel FV/T para proporcionar refrigeración nocturna en edificios. El panel se construye adhiriendo una placa de transferencia térmica hecha de aluminio a la parte posterior del conjunto fotovoltaico en el panel utilizando un adhesivo de silicona. El tubo PEX se introduce en canales formados integralmente en la parte posterior de la placa de transferencia térmica, utilizando de nuevo silicona u otro compuesto termoconductor.
Sumario de la divulgación
La invención se expone en las reivindicaciones.
En un primer aspecto, la divulgación proporciona una unidad de intercambio de calor para paneles solares fotovoltaicos que comprende:
una placa de soporte que comprende una canalización en U rebajada en la superficie superior de la misma; un tubo flexible situado dentro de la canalización en U y configurado para transportar un fluido;
un panel posterior, estando el panel posterior situado detrás de la placa de soporte y teniendo el panel posterior una superficie reflectante para reflejar el calor de la placa de soporte;
en el que la unidad de intercambio de calor está configurada para disponerse en contacto térmico con un panel solar, con el tubo flexible dispuesto entre la placa de soporte y el panel solar fotovoltaico a fin de facilitar el intercambio de calor entre el tubo flexible y el panel solar.
Las realizaciones de la unidad de intercambio de calor son autónomas y pueden instalarse en paneles solares fotovoltaicos para regular la temperatura de los mismos.
En algunas realizaciones, el tubo flexible está dispuesto para transportar fluido alrededor de la placa en una trayectoria continua, estando el intercambiador de calor provisto de una entrada para la recepción de fluido en el intercambiador de calor y de una salida para permitir que el fluido fluya fuera del intercambiador de calor, y estando la unidad de intercambio de calor configurada para facilitar el intercambio de calor entre el fluido y el panel solar.
La ventaja de tal realización es que la unidad de intercambio de calor puede conectarse simplemente a la trayectoria del fluido del sistema de fluidos. El control de las propiedades del fluido, incluyendo la temperatura, la presión y el caudal, permite gestionar el intercambio de calor entre el panel solar fotovoltaico y el fluido.
La canalización en U está configurada para proporcionar una superficie de contacto entre la superficie de la canalización en U y la superficie del tubo flexible.
El tubo flexible está configurado para ser presurizado con el fin de expandirse dentro de la canalización en U, aumentando así el área de la superficie de contacto. Tales realizaciones permiten mejorar la conexión térmica entre el tubo flexible y la canalización en U al aumentar el área de la superficie de contacto.
Algunas realizaciones comprenden una capa metálica dispuesta sobre el tubo flexible, configurada para situarse entre el tubo flexible y el panel solar fotovoltaico cuando la unidad de intercambio de calor está fijada a un panel solar fotovoltaico. Tales realizaciones contienen el tubo flexible e impiden que el mismo quede expuesto. La capa metálica aumenta la conexión térmica entre la placa de soporte y el tubo flexible.
En algunas realizaciones, el panel posterior refleja el calor de la placa de soporte a temperaturas más bajas, pero actúa como un disipador de calor a temperaturas más altas. Tales realizaciones permiten contener el calor dentro de la unidad, pero también permiten el intercambio del calor que sale de la unidad para evitar el sobrecalentamiento. Dependiendo del clima en el que se instalen los paneles, pueden colocarse distintos grados de aislamiento en el interior de los paneles posteriores. Los climas más fríos con temperaturas máximas diurnas más bajas pueden cubrir un mayor porcentaje de la cara interior del panel posterior, maximizando así la eficiencia y posibilitando un menor riesgo de sobrecalentamiento y posterior ebullición del fluido de transferencia.
En algunas realizaciones, al menos un espaciador separa el panel posterior de la placa de soporte. Tales realizaciones impiden el contacto entre la placa de soporte y el panel posterior para minimizar el intercambio de calor entre la placa de soporte y el panel posterior.
En algunas realizaciones, el intercambiador de calor está dividido en una pluralidad de células térmicas, estando las células térmicas definidas por el aislamiento colocado entre la placa de soporte y el panel posterior, con el aislamiento configurado para restringir el flujo de aire a lo largo del intercambiador de calor. Tales realizaciones impiden el flujo de aire a lo largo del intercambiador de calor con el fin de reducir los gradientes de temperatura a través de la unidad de intercambio de calor.
En algunas realizaciones, la unidad de intercambio de calor se mantiene en contacto térmico con el panel solar fotovoltaico mediante al menos una varilla de fijación posterior que fija el intercambiador de calor al panel solar, estando la varilla de fijación posterior configurada para acoplarse al panel solar fotovoltaico y siendo la varilla de fijación posterior elástica para impulsar al intercambiador de calor a entrar en contacto con el panel solar. Tales realizaciones mejoran el contacto superficial entre la unidad de intercambio de calor y el panel solar fotovoltaico.
En algunas realizaciones, la unidad de intercambio de calor está configurada para su instalación posterior en un panel solar fotovoltaico.
En un segundo aspecto, la divulgación proporciona un intercambiador de calor para paneles solares fotovoltaicos que comprende una placa de soporte que comprende una canalización en U rebajada en la superficie superior de la misma y un tubo flexible situado dentro de la canalización en U y configurado para transportar un fluido, en el que el intercambiador de calor está configurado para disponerse en contacto térmico con un panel solar, con el tubo flexible dispuesto entre la placa de soporte y el panel solar fotovoltaico a fin de facilitar el intercambio de calor entre el tubo flexible y el panel solar.
En una realización, el tubo flexible está dispuesto para transportar fluido alrededor de la placa en una trayectoria continua, estando el tubo flexible provisto de una entrada tubular para la recepción de fluido en el intercambiador de calor y de una salida para permitir que el fluido fluya fuera del intercambiador de calor, estando el intercambiador de calor configurado para facilitar el intercambio de calor entre el fluido y el panel solar.
La canalización en U está configurada para proporcionar una superficie de contacto entre la superficie de la canalización en U y la superficie del tubo flexible.
El tubo flexible está configurado para ser presurizado con el fin de expandirse dentro de la canalización en U, aumentando así el área de la superficie de contacto.
En algunas realizaciones, una capa metálica está dispuesta sobre el tubo flexible y configurada para situarse entre el tubo flexible y el panel solar fotovoltaico cuando el intercambiador de calor está fijado a un panel solar fotovoltaico. Algunas realizaciones comprenden, además, un panel posterior, estando el panel posterior situado detrás del panel posterior y teniendo el panel posterior una superficie reflectante para reflejar el calor de la placa de soporte.
En algunas realizaciones, el panel posterior refleja el calor de la placa de soporte a temperaturas más bajas, pero actúa como un disipador de calor a temperaturas más altas.
Algunas realizaciones comprenden al menos un espaciador para separar el panel posterior de la placa de soporte. En algunas realizaciones, el intercambiador de calor está dividido en una pluralidad de células térmicas, estando las células térmicas definidas por el aislamiento colocado entre la placa de soporte y el panel posterior, con el aislamiento configurado para restringir el flujo de aire a lo largo del intercambiador de calor.
En algunas realizaciones, el intercambiador de calor se mantiene en contacto térmico con el panel solar fotovoltaico mediante al menos una varilla de fijación posterior que fija el intercambiador de calor al panel solar, estando la varilla de fijación posterior configurada para acoplarse al panel solar fotovoltaico y siendo la varilla de fijación posterior elástica para impulsar al intercambiador de calor a entrar en contacto con el panel solar.
En un tercer aspecto, la invención proporciona una unidad de intercambio de calor para paneles solares fotovoltaicos que comprende:
un intercambiador de calor según el segundo aspecto;
un bastidor que contiene el intercambiador de calor.
En un cuarto aspecto, la invención proporciona un sistema de intercambio de calor térmico fotovoltaico que comprende al menos un panel solar fotovoltaico y al menos una unidad de intercambio de calor fijada al panel solar fotovoltaico, siendo la unidad de intercambio de calor según el primer o segundo aspecto, estando cada una de las unidades de intercambio de calor conectada a una trayectoria de fluido, y estando el sistema configurado para transportar fluido desde una bomba a través de la trayectoria de fluido y a través del tubo flexible del intercambiador de calor.
Algunas realizaciones comprenden, además, al menos un sensor de temperatura para monitorizar la temperatura de fluido en la trayectoria de fluido.
Algunas realizaciones comprenden, además, una unidad de control de caudal, estando la unidad de control de caudal configurada para controlar el caudal de fluido alrededor del sistema basándose en la temperatura de fluido.
Algunas realizaciones comprenden, además, al menos un sensor de presión situado en la trayectoria de fluido. En un quinto aspecto, la invención proporciona un colector para un sistema de intercambio de calor térmico solar, estando configurado el colector para proporcionar una conexión de fluidos a una unidad de intercambio de calor, comprendiendo el colector un tubo y con al menos un tubería de extensión que se extiende desde dicho tubo, estando la tubería de extensión adaptada para una conexión de ajuste rápido al intercambiador de calor con el fin de transportar un fluido entre el colector y la tubería flexible del intercambiador de calor.
En un sexto aspecto, la invención proporciona un panel de intercambio de calor configurado para su uso con un panel solar fotovoltaico, incluso mediante su instalación posterior.
El panel intercambiador de calor comprende una lámina de soporte metálica termoconductora que comprende una canalización en U rebajada en la superficie superior de la misma. Además, el tubo flexible de canalización de fluidos está reticulado dentro de la canalización en U.
Una película metálica puede adherirse al tubo flexible para retener el tubo flexible dentro de la canalización en U. El panel intercambiador de calor está configurado para adherirse a la superficie posterior de un panel solar fotovoltaico. El soporte metálico termoconductor absorbe el calor del panel solar fotovoltaico, que se refrigera mediante un refrigerante, tal como agua, que fluye a través del tubo flexible.
De este modo, la presente disposición aumenta la captación de energía no solo refrigerando los paneles solares fotovoltaicos y aumentando su eficiencia de conversión de energía eléctrica, sino también permitiendo la captación simultánea de energía térmica. Por ejemplo, la presente disposición puede permitir que los paneles solares fotovoltaicos funcionen a eficiencias casi óptimas (tales como a 250 W en lugar de 170 W como se ha mencionado anteriormente), aumentando así la eficiencia de conversión de energía eléctrica hasta en un 20 %.
Las realizaciones de la configuración de la invención permiten una fabricación relativamente sencilla y de bajo coste de la misma, en la que una lámina metálica de bajo coste general puede ser cortada y conformada en un proceso de producción en masa de bajo coste, en el que después el tubo flexible de coste relativamente bajo puede reticularse con relativa facilidad dentro de la canalización en U y encerrarse utilizando una película metálica adhesiva en la parte superior.
Además, aunque los tubos flexibles no son especialmente termoconductores y no suelen utilizarse en aplicaciones en las que se requiere conductividad térmica, la lámina de soporte metálica puede conducir fácilmente el calor fuera de los paneles fotovoltaicos, permitiendo que el tubo flexible refrigere principalmente la lámina de soporte metálica. A este respecto, el tamaño de la canalización en U de la lámina de soporte metálica puede establecerse de manera que mejore el contacto superficial entre la superficie interior de la canalización en U y la superficie exterior del tubo de silicona, maximizando así la transferencia de calor a través de la misma.
Además, el tubo flexible puede estar ligeramente presurizado para que se expanda y se ajuste mejor al interior de la canalización en U entre la lámina de soporte metálica y el panel fotovoltaico.
Asimismo, el uso de un tubo flexible, tal como un tubo de silicona, es ventajoso por su bajo coste y también proporciona un material que, por lo general, no es corrosivo, es ligero, flexible y resistente a diferentes rangos de temperatura, lo que permite una larga vida útil. Además, los tubos de silicona no son fácilmente inflamables, lo que reduce o elimina los posibles riesgos de incendio.
En otras realizaciones, el intercambiador de calor está dividido en al menos una célula térmica. Las células térmicas están definidas por tiras de separación. En los sistemas del estado de la técnica, la conductividad térmica de los tubos y la lámina metálica puede no ser suficiente para mantener la parte superior del intercambiador de calor más fría que las secciones inferiores. La combinación de las células térmicas produce transferencia de calor por movimiento del aire caliente dentro de la unidad de intercambio de calor.
En un séptimo aspecto, la invención proporciona un sistema de control para un sistema de intercambio de calor, comprendiendo el sistema de intercambio de calor una pluralidad de intercambiadores de calor, una trayectoria de fluido a través de los intercambiadores de calor y una bomba para crear un flujo de fluido en el sistema de intercambio de calor, comprendiendo el sistema una pluralidad de sensores para proporcionar mediciones del sistema al sistema de control, en el que el sistema de control controla los parámetros operativos del sistema de intercambio de calor basándose en las mediciones del sistema.
Estas realizaciones controlan el estado del sistema de intercambio de calor basándose en las condiciones operativas. En algunas realizaciones, los sensores comprenden al menos uno de entre un sensor de temperatura, un sensor de presión y un caudalímetro sónico.
En algunas realizaciones, los parámetros operativos del sistema de intercambio de calor comprenden al menos uno de entre el caudal de fluido en el sistema de intercambio de calor, la temperatura de fluido en el sistema de intercambio de calor y la posición de las válvulas en el sistema de intercambio de calor.
También se divulgan otros aspectos de la invención.
Breve descripción de los dibujos
Sin perjuicio de cualesquiera otras formas que puedan quedar comprendidas en el alcance de la presente invención, a continuación, se describirán realizaciones preferidas de la divulgación, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 muestra una vista en alzado lateral de un panel solar térmico para un panel solar fotovoltaico según una realización;
La Figura 2 muestra una vista en planta posterior del panel solar térmico adherido a la superficie posterior del panel solar fotovoltaico según una realización;
La Figura 3 ilustra el uso de una lámina aislante posterior según una realización.
La Figura 4 ilustra una vista en sección transversal de una unidad de intercambio de calor;
La Figura 5 ilustra una vista en sección transversal de una unidad de intercambio de calor;
La Figura 6 ilustra una unidad de intercambio de calor que incluye células térmicas;
La Figura 7 ilustra una unidad de intercambio de calor que incluye células térmicas;
La Figura 8 ilustra una vista en perspectiva de una célula térmica dentro de una unidad de intercambio de calor; La Figura 9 ilustra una unidad de intercambio de calor instalada en un panel solar fotovoltaico;
La Figura 10 ilustra el uso de varillas de fijación para fijar un panel solar térmico a un panel solar fotovoltaico según una realización;
La Figura 11 ilustra un sistema de intercambio de calor;
La Figura 12 ilustra un tubo conector;
La Figura 13 ilustra un colector;
La Figura 14 ilustra una vista en despiece de una tubería y un conector;
La Figura 15 ilustra un conector para una unidad de intercambio de calor;
La Figura 16 ilustra una varilla de fijación;
La Figura 17 ilustra un esquema del sistema; y
La Figura 18 muestra el rendimiento de un sistema de intercambio de calor.
Descripción de realizaciones
La Figura 1 muestra un intercambiador de calor 100 para un panel solar 105. El intercambiador de calor incluye una placa de soporte 102. La placa de soporte incluye una canalización en U 103 rebajada en la superficie superior de la placa de soporte 102. La expresión “canalización en U” hace referencia al hecho de que los canales tienen sustancialmente forma de U en sección transversal. También pueden utilizarse canales de otras formas. El tubo 101 está situado dentro de la canalización en U. En la realización de la Figura 1, el tubo 101 es flexible. En la realización de la Figura 1, la lámina de soporte 102 del intercambiador de calor 100 es metálica. Además, el tubo flexible es un tubo de silicona 101. El tubo de silicona está reticulado dentro de la canalización en U 103. Un tubo flexible es cualquier tubo que pueda deformarse para aumentar el contacto con un panel solar.
El diámetro del tubo flexible se selecciona para permitir que el tubo flexible 101 se asiente dentro de la canalización en U y entre en contacto con la superficie interior de la canalización. Tal como se muestra en la Figura 1, el tubo flexible 101 tiene una porción 101a en contacto con una primera pared lateral de la canalización en U, una segunda porción 101b en contacto con la superficie inferior de la canalización en U y una tercera porción 101c en contacto con una segunda pared lateral de la canalización en U. La superficie superior del tubo flexible 101d se extiende hasta la parte superior de la canalización en U. El intercambiador de calor funciona proporcionando una trayectoria de conducción del calor entre el tubo flexible y la placa de soporte. Por lo tanto, la superficie de contacto entre la canalización en U y el tubo flexible se configura para que sea lo más grande posible.
En algunas realizaciones, el tubo flexible 101 puede retenerse dentro de la canalización en U 103 por medio de una película adhesiva 104, que se dispone sobre el tubo flexible 101 dentro de la canalización en U 103. En una configuración preferida, la superficie superior del tubo flexible 101d se dispone en contacto con la película adhesiva. De nuevo, la trayectoria de conducción entre el tubo flexible y la película adhesiva facilita el intercambio de calor entre las dos superficies.
Como puede apreciarse en la Figura 1, el intercambiador de calor 100 está configurado para situarse contra la superficie posterior del panel solar fotovoltaico 105. Durante el uso, el panel solar fotovoltaico 105 entra en contacto con la placa de soporte 102. En la realización de la Figura 1 en la que se proporciona una película adhesiva sobre las aberturas de la canalización en U, el panel solar fotovoltaico 105 está en contacto directo con la película adhesiva. Este contacto superficial facilita el intercambio de calor. El tubo flexible 101 está dispuesto entre el panel solar fotovoltaico 105 y la lámina de soporte metálica 102.
El tubo flexible está configurado para transportar un fluido. En una realización preferida, el fluido es un líquido, pero en algunos sistemas pueden utilizarse otros fluidos. El sistema proporciona intercambio de calor entre el fluido dentro del tubo flexible y el panel solar fotovoltaico. Como se desprende claramente de la configuración mostrada en la Figura 1, la trayectoria de intercambio de calor discurre desde el panel solar fotovoltaico hasta la película adhesiva o la placa de soporte, o directamente hasta el tubo flexible (dependiendo de la ubicación y configuración) por contacto físico. La trayectoria de intercambio de calor está conectada al tubo flexible a través del contacto entre el tubo flexible y la canalización en U.
Dependiendo de las temperaturas relativas del fluido dentro del tubo flexible y el panel solar fotovoltaico, el calor puede transferirse del panel solar al fluido o del fluido al panel solar.
Así, en un primer ejemplo, la temperatura del panel solar fotovoltaico es superior a la del fluido, por ejemplo, en un ambiente caluroso bajo la luz solar directa. En este ejemplo, la lámina de soporte metálica 102 conduce el calor fuera del panel solar fotovoltaico 105 y hacia el fluido dentro del tubo flexible 101. En este caso, el fluido es un refrigerante. En condiciones frías, por ejemplo, cuando se ha acumulado nieve en los paneles solares fotovoltaicos, puede bombearse fluido caliente alrededor del tubo flexible para transferir calor a los paneles solares fotovoltaicos a través de la placa de soporte a fin de aumentar la temperatura del panel solar voltaico, por ejemplo, para derretir la nieve y dejar el panel solar fotovoltaico expuesto a la luz solar.
Las dimensiones de los intercambiadores de calor pueden variar dependiendo del tamaño de los paneles solares fotovoltaicos. Las dimensiones típicas de la placa de soporte son 940 mm de ancho x 1600 mm de largo.
En algunas realizaciones, la lámina de soporte metálica 102 puede cortarse y prensarse en un proceso de producción en masa de corte y prensado de bajo coste. Además, en algunas realizaciones, los canales 103 pueden conformarse para permitir que las láminas de soporte metálicas 102 se apilen juntas en la fase de producción piloto, durante el almacenamiento, reduciendo el espacio ocupado por las mismas para facilitar el transporte.
En algunas realizaciones, las características físicas preferidas de las láminas metálicas incluyen una alta conductividad térmica. Otra característica preferida es la ligereza. En realizaciones preferidas, la lámina de soporte metálica 102 puede realizarse en aluminio. Además, puede adherirse una película de aluminio 104 sobre la superficie superior de la lámina de soporte metálica 102. El aluminio proporciona una alta conductividad térmica con un peso ligero.
Como se ha expuesto anteriormente, en una realización preferida, el tamaño de la canalización en U 103 se establece de tal manera que se maximiza el área de la superficie de contacto entre la superficie exterior del tubo de silicona 101 y la superficie interior de la canalización en U 103.
El fluido dentro del tubo de silicona 101 puede presurizarse para que el tubo de silicona 101 se expanda y presione contra las superficies interiores de la canalización en U 103, llenando los huecos entre la superficie internas de los canales 103 y el superficies posteriores de los paneles solares fotovoltaicos 105. Esto aumenta el área de la superficie de contacto entre el tubo flexible y la canalización en U para mejorar el intercambio de calor.
La Figura 2 ilustra una vista en planta posterior del panel solar térmico 100 adherido a la superficie posterior del panel solar fotovoltaico 105.
Como se muestra en la Figura 2, el tubo flexible 101 está dispuesto para formar una única trayectoria de fluido a través de la placa de soporte desde una entrada 106 hasta una salida 107. Como puede observarse, los canales 103 están formados de tal manera que el tubo de silicona 101 está dispuesto en una pluralidad de tramos paralelos con bucles de bordes 109 que se extienden fuera de la canalización en U uniendo tramos paralelos adyacentes. En la realización mostrada, el tubo flexible 101 se extiende en 10 tramos paralelos de forma sustancialmente equidistante a lo largo de la lámina de soporte metálica 102. Además, puede utilizarse un número par de tramos paralelos de manera que la entrada 106 y la salida 107 puedan partir del mismo borde del panel solar térmico 100.
Además, los tramos paralelos pueden estar espaciados entre sí, por ejemplo, aproximadamente 10 cm, de manera que los bucles de bordes 109 del tubo de silicona 101 abarquen un radio suficiente para eliminar o reducir los pliegues y/o la contracción.
En realizaciones típicas, la mayor parte de la longitud del tubo flexible se asienta dentro de la canalización en U y una pequeña porción se sitúa fuera de la placa de soporte en los bucles de bordes. Por ejemplo, en una placa de soporte con unas dimensiones de 940 mm x 1600 mm, la longitud total del tubo flexible es de aproximadamente 16 m, de los cuales aproximadamente 15 m se sitúan dentro de los canales en U. Para mejorar aún más la eficiencia de la transferencia de calor, los bucles de bordes 109 pueden estar envueltos con una película metálica. La película puede estar conectada a una placa de soporte para ayudar al intercambio de calor con el fluido dentro de los bucles de bordes 109.
Además, la Figura 2 ilustra la lámina de soporte metálica 102 dimensionada y conformada para adaptarse sustancialmente a la superficie posterior del panel solar fotovoltaico 105. En la realización mostrada, la lámina de soporte metálica tiene una longitud reducida a fin de dejar espacio para que los bucles de bordes 109 se acomoden completamente bajo el panel solar fotovoltaico 105.
Además, se muestra la lámina de soporte metálica 102 con un corte para acomodar la caja de conexiones 108 del panel solar fotovoltaico 105.
En el proceso de fabricación típico, la canalización en U se introduce a presión en las láminas de soporte de aluminio. La disposición de los canales en una configuración en paralelo facilita el proceso de estampación. Son posibles otras configuraciones de los canales, por ejemplo, utilizando aleaciones específicas y técnicas de estampación en caliente, y pueden formarse secciones curvas en los canales en los extremos del panel. De este modo, en algunas realizaciones, la placa de soporte incluye bucles de bordes curvados para recibir la porción de bucle de bordes del tubo flexible.
La Figura 3 ilustra una realización en la que se utiliza un panel posterior 113 en la superficie posterior de la lámina de soporte metálica. De acuerdo con esta realización, el panel posterior 113 puede deslizarse dentro de los bordes posteriores de un bastidor 112 en forma de C.
El panel posterior 113 puede retener el calor a temperaturas más bajas alrededor de la lámina de soporte metálica 102, aumentando así la eficiencia de la refrigeración. Si la temperatura interna aumenta excesivamente, por ejemplo, en una situación en la que la bomba no está funcionando (es decir, no hay flujo de fluido alrededor de la unidad de intercambio de calor) en un día caluroso, entonces el panel posterior metálico actúa como un disipador de calor, permitiendo que el calor se disipe a través de la parte posterior del panel de intercambio. De este modo se impide que el fluido dentro del tubo entre en ebullición. La ebullición puede provocar la sobrepresurización y, en última instancia, el fallo del sistema.
En algunas realizaciones, pueden utilizarse diferentes materiales o combinaciones de materiales para la placa posterior con el fin de optimizar las propiedades de la misma.
Esta realización de la Figura 3 proporciona una unidad de intercambio de calor configurada para acoplarse a un panel solar fotovoltaico. La realización se muestra con más detalle en las Figuras 4 y 5. En la realización de la Figura 4 se muestra el bastidor 112 extendiéndose alrededor del perímetro de la unidad de intercambio de calor. Normalmente, el bastidor 112 está hecho de un material resistente y ligero. Las realizaciones preferidas pueden ser el aluminio. En las Figuras 4 y 5 el bastidor tiene una sección transversal en forma de C. Tal como se muestra en la representación en sección transversal de la Figura 4, la placa de soporte 102 está dispuesta en el exterior del bastidor 112 en forma de C. La placa de soporte 102 tiene segmentos laterales extendidos 102a, 102b que se extienden en un ángulo con respecto a la placa de soporte 102 y a lo largo del lado exterior del bastidor 112. Esta disposición sitúa el bastidor en forma de C en el interior de la placa de soporte 102 y dentro de la unidad de intercambio de calor. En el lado opuesto de la unidad de intercambio de calor, el panel posterior 113 también se extiende alrededor del bastidor en forma de C. El panel posterior tiene segmentos laterales extendidos 113a 113b que se extienden en un ángulo con respecto al panel posterior 113 y alrededor del lado exterior del bastidor 112. Preferiblemente, las porciones laterales de la placa de soporte 112a 112b se superponen con las respectivas porciones laterales del panel posterior 113a 113b.
En la realización de la Figura 4, la unidad de intercambio de calor se fija mediante remaches 114a, 114b que aseguran el bastidor en forma de C a las porciones laterales de la lámina de soporte y el panel posterior.
En realizaciones adicionales, las porciones de extremo de la placa de soporte y el panel posterior pueden no superponerse y pueden utilizarse remaches separados para asegurar la placa de soporte al bastidor en forma de C y para asegurar el panel posterior al bastidor en forma de C.
En la realización de la Figura 4 se proporciona un adhesivo 115c, 115d entre la lámina de soporte y el bastidor en forma de C. El adhesivo 115a, 115b se dispone entre el panel posterior 113 y el bastidor en forma de C 112. Las propiedades preferidas del adhesivo son la resistencia al calor a temperaturas superiores a 100 °C y la capacidad de proporcionar un cierto aislamiento térmico entre el panel de soporte y el bastidor.
En el interior de la unidad de intercambio de calor, entre los canales en U 103 y el panel posterior 113, se disponen tiras aislantes 122a, 122b, 122c. Dependiendo del material utilizado, las tiras aislantes 122a, 122b, 122c proporcionan soporte estructural a la unidad de intercambio de calor. Las tiras aislantes 122a 122b 122c se utilizan como espaciadores para evitar el contacto entre los canales 103 de la placa de soporte y el panel posterior. Esta configuración evita el contacto directo entre los canales de la placa de soporte y el panel posterior, impidiendo que se produzca una fuga excesiva de calor de la unidad de intercambio de calor. El material preferido para las tiras aislantes incluye espuma de PVC.
Las tiras aislantes 122a 122b 122c pueden utilizarse, de manera adicional, como puntos de fijación preferidos para las varillas de fijación 124a 124b 124c cuando la unidad de intercambio de calor se coloca con un panel solar fotovoltaico.
Una característica adicional de las realizaciones de la invención son las células térmicas creadas dentro de la unidad de intercambio de calor, tal como se muestra en las Figuras 6, 7 y 8. Las células térmicas contienen calor irradiado dentro de porciones definidas de la unidad de intercambio de calor.
La Figura 6 muestra una porción recortada de la unidad de intercambio de calor. Dentro de la unidad de intercambio de calor, entre la placa de soporte y el panel posterior 113, se incluyen tiras de separación 130. Tal como se muestra en las Figuras 7 y 8, las tiras de separación 130 están dispuestas sobre los canales. Preferiblemente, las tiras de separación se extienden a lo ancho de la unidad de intercambio de calor y a lo largo de toda la profundidad "d" de la célula de intercambio de calor. Tal como se muestra en la Figura 7, las tiras de separación incluyen porciones recortadas 132 para recibir los canales 103. Los materiales preferidos para las tiras de separación incluyen espuma u otros materiales aislantes de baja densidad.
Las tiras de separación crean barreras térmicas para impedir el movimiento de aire a lo largo de la unidad de intercambio de calor. El movimiento de aire caliente puede constituir un problema particular cuando las unidades de intercambio de calor están dispuestas en ángulo, por ejemplo, en el tejado inclinado de una casa. En esta disposición, el aire caliente tiende a subir al punto más alto dentro del intercambiador de calor. Esto crea un gradiente de temperatura a través de la unidad de intercambio de calor que afecta a las propiedades de refrigeración o calentamiento del intercambiador de calor frente a la célula solar fotovoltaica. Las células térmicas atrapan el calor en su interior. Esto aumenta la eficiencia de la unidad de intercambio de calor y también mejora el rendimiento de los paneles solares fotovoltaicos conectados a la unidad de intercambio de calor. Las tiras de separación forman una barrera térmica y separan las células térmicas para impedir que todo el calor en la unidad de intercambio de calor suba al punto más alto.
Cuando las tiras de separación están colocadas, proporcionan soporte estructural adicional a la unidad de intercambio de calor y pueden proporcionar soporte adicional a la parte posterior de la unidad de intercambio de calor y ayudar a mejorar el contacto con el panel solar fotovoltaico.
El número de tiras de separación y la distancia entre las tiras de separación depende de las dimensiones del panel.
En algunas realizaciones, las tiras de separación se colocan en línea con las varillas de fijación 124 para proporcionar el máximo agarre contra la célula fotovoltaica.
La entrada 106 y la salida 107 se describen a continuación con referencia a la Figura 15. La entrada 106 y la salida 107 están conectadas al tubo flexible 101. Preferiblemente, la entrada 106 y la salida 107 se extienden en un ángulo con respecto al tubo flexible 101 y giran hacia el plano de la unidad de intercambio de calor (posición (a)) y fuera del plano de la unidad de intercambio de calor (posición (c)) a través de la posición intermedia (posición (b)). Preferiblemente, la entrada y la salida tienen una boquilla de conexión 142 con una configuración generalmente cónica. La boquilla de conexión 142 incluye al menos una lengüeta circunferencial para mejorar el sellado.
La Figura 10 ilustra una forma de fijación del panel solar térmico 101 contra la superficie posterior del panel solar fotovoltaico 105. De acuerdo con esta realización, el panel solar fotovoltaico 105 puede comprender un bastidor periférico 142. A este respecto, entre bordes opuestos del bastidor periférico 112, pueden extenderse varillas fijación transversales 110, que pueden fijarse a los mismos dentro de unos orificios previamente taladrados 101 dentro del bastidor 112.
Las varillas de fijación transversales 110 se sujetan contra la superficie posterior de la lámina de soporte metálica.
La Figura 10 ilustra las varillas de fijación transversales 110 encajadas entre la unidad de intercambio de calor y el bastidor del panel fotovoltaico 146a, 146b.
La Figura 9 muestra una vista en sección transversal de la unidad de intercambio de calor en posición dentro del panel fotovoltaico 105. El bastidor 142 incluye porciones de labio inferiores 145a, 145b. Parte del panel de intercambio de calor 100 puede situarse por debajo del labio 145a o 145b.
En la Figura 16 se muestra con más detalle un ejemplo de varilla de fijación 156. La varilla de fijación tiene una sección transversal en ángulo. Esto crea un cambio en la profundidad de la varilla de fijación a lo ancho de la varilla de fijación. En el ejemplo de la Figura 16, la profundidad de la varilla de fijación es de un mínimo "d2" en los puntos de extremo 150a, 150b y de un máximo d1 alrededor del punto medio. Esta configuración permite que las porciones de extremo 152 154 queden encajadas entre la unidad de intercambio de calor y el bastidor del panel solar fotovoltaico 146a 146b. La superficie en ángulo de la varilla de fijación 156 se dispone en contacto con la unidad de intercambio de calor. El cambio de profundidad crea un efecto de resorte que presiona la varilla de fijación en la unidad de intercambio de calor y mejora la sujeción de la placa de soporte al panel solar fotovoltaico.
Son varios los factores y consideraciones a tener en cuenta en el diseño y los materiales utilizados en la unidad de intercambio de calor. Tal como se ha expuesto anteriormente, la conductividad térmica entre el panel solar fotovoltaico y la unidad de intercambio de calor es importante para gestionar con eficacia el intercambio de calor entre el panel solar fotovoltaico y el fluido transportado en el tubo flexible. La pérdida de calor del panel posterior también debe controlarse mediante tiras de separación. El peso total de la unidad de intercambio de calor también es un factor a tener en cuenta en el diseño. Como se ha descrito anteriormente, las unidades de intercambio de calor se instalan a posteriori en paneles solares. Los paneles solares fotovoltaicos suelen colocarse en los tejados de casas y otros edificios. El peso puede ser un factor a tener en cuenta para facilitar la instalación y también la resistencia de la estructura de soporte o del tejado. El peso varía en función del tamaño y los requisitos de las unidades de intercambio de calor. El peso típico de una unidad de intercambio de calor con una placa de soporte de aluminio, tubos de elastómero y un panel posterior de aluminio es de aproximadamente 6 a 8 kg.
En la Tabla 1 se muestran ejemplos de especificaciones de paneles:
Tabla 1: Especificaciones del panel
Las unidades de intercambio de calor pueden instalarse a posteriori en paneles solares fotovoltaicos y sistemas solares fotovoltaicos existentes. La configuración independiente de cada unidad de intercambio de calor, que dispone de una entrada y una salida de fluido separadas, proporciona versatilidad en el diseño del sistema y permite conectar las unidades de intercambio de calor en una configuración modular a un sistema de intercambio de calor.
La Figura 11 muestra una ilustración de un sistema de intercambio de calor 600. El sistema de intercambio de calor 600 incluye unidades de intercambio de calor 605a, 605b, 605c. Cada una de las unidades de intercambio de calor está acoplada a un panel solar fotovoltaico (no mostrado). Las unidades de intercambio de calor están conectadas en una configuración en paralelo dentro de la línea de fluido. El fluido se suministra a las unidades de intercambio de calor a través del colector 610 y se extrae de las unidades de intercambio de calor a través del colector 620.
Los colectores 610 y 620 forman parte de un sistema de fluido circular de bucle cerrado que incluye una bomba. En una realización, puede utilizarse un refrigerante de agua que puede bombearse a través del sistema de intercambio de calor. El sistema de intercambio de calor puede comprender una bomba eléctrica que bombea agua a través del colector 610 a las unidades de intercambio de calor para su calentamiento, expulsándola a través de las salidas de cada una de las unidades de intercambio de calor, a lo largo del colector 620, para que luego fluya directamente hacia un depósito de calentamiento aislado o caliente dicho depósito de calentamiento aislado mediante serpentines de intercambio térmico.
En algunas realizaciones, el sistema de intercambio de calor puede comprender sensores de temperatura para monitorizar la temperatura (o la eficiencia de conversión térmica) del panel solar fotovoltaico o de las unidades de intercambio de calor. La bomba puede controlarse en respuesta a las mediciones de temperatura con el fin de suministrar refrigerante o ajustar el caudal de refrigerante en función de la temperatura/eficiencia de conversión eléctrica.
El sistema de intercambio de calor puede incluir sensores para medir la temperatura del agua en varios puntos dentro del sistema. En algunos sistemas, los sensores de temperatura están situados en la unidad de intercambio de calor. Los sensores pueden disponerse en la entrada o en la salida de la unidad de intercambio de calor. También pueden colocarse sensores en los paneles solares fotovoltaicos para medir la temperatura de los mismos. Los sensores de temperatura junto con el caudalímetro sónico, detectan e informan de la energía térmica producida por el sistema.
En algunos sistemas, estos sensores proporcionan datos a un ordenador controlador lógico programable (PLC) que controla la bomba y las válvulas. Durante los días de baja temperatura, cuando los paneles solares fotovoltaicos se encuentran en un rango de temperatura en el que funcionan con una eficiencia aceptable, la velocidad de la bomba y, por lo tanto, la demanda de energía, pueden reducirse o detenerse por completo. En ambientes más cálidos, cuando los paneles solares fotovoltaicos alcanzan temperaturas a la que funcionan con menor eficiencia, puede aumentarse la velocidad de la bomba, incrementando así el caudal de agua y refrigerando los paneles de forma más eficiente.
Pueden colocarse sensores de presión en el sistema de tuberías. En caso de que se produzca una obstrucción en las tuberías y la presión aumente, como, por ejemplo, si se ha dejado cerrada una válvula, el PLC desconectará la bomba para evitar daños en las tuberías.
Los sensores de temperatura, junto con el caudalímetro sónico, detectan e informan de la energía térmica producida por el sistema. Toda la información puede enviarse a una interfaz de usuario (basada en la nube) a través del IIOT. El sistema puede programarse para monitorizar la temperatura, la presión y otras mediciones con referencia a valores predefinidos. Cuando se alcanzan esos valores predefinidos, pueden activarse alarmas o el sistema puede activarse o modificarse su rendimiento.
En algunas realizaciones, el sistema de calentamiento térmico solar de agua puede controlarse para que caliente agua durante el día, pero disipe el calor (por ejemplo, para el acondicionamiento de aire o similar) bombeando agua caliente a través del tubo de silicona 101 durante la noche, más fría. En otras realizaciones, por ejemplo, si la nieve o la escarcha cubren los paneles solares fotovoltaicos, el sistema de intercambio de calor puede bombear fluido caliente alrededor de las unidades de intercambio de calor para calentar los paneles solares fotovoltaicos.
La Figura 17 muestra la arquitectura de un sistema de intercambio de calor. El sistema incluye unidades de intercambio de calor 1710, 1711, 1712, 1713, 1714, 1715 cada una de las cuales está acoplada a un panel solar fotovoltaico (no mostrado). En la Figura 17, el circuito de fluido de bucle cerrado incluye un colector de entrada 1720 y un colector de salida 1721 para transportar el fluido dentro y fuera de las unidades de intercambio de calor. Los colectores están conectados al tanque 1730. En el ejemplo de la Figura 17, el tanque 1730, abierto y aislado térmicamente, tiene un compartimento 1731 en el que el agua se estratifica, con el agua más caliente subiendo a la parte superior del tanque y el agua más fría hundiéndose hasta el fondo del tanque. El agua utilizada para refrigerar las unidades de intercambio de calor generalmente se recoge de la sección inferior más fría del tanque. Para derretir rápidamente la nieve, el agua puede recogerse de la sección superior más caliente del tanque. Realizaciones adicionales pueden incluir un serpentín de intercambio térmico 1732 o múltiples serpentines de intercambio térmico dentro del tanque. El agua caliente de este sistema puede destinarse a usos tales como la calefacción hidrónica (por suelo radiante) o para precalentar el agua antes de que entre en una caldera.
El sistema incluye bombas 1741, 1742 para crear un flujo de fluido alrededor del sistema.
El sistema está controlado por el ordenador PLC 1750. El ordenador PLC controla las bombas y también las válvulas dentro del sistema para optimizar el rendimiento del sistema. Sensores de temperatura, para los paneles solares y la temperatura del agua, y sensores de presión, están distribuidos por todo el sistema. Estos sensores están conectados a un ordenador PLC. El ordenador PLC controla las bombas y los caudales creados por las bombas basándose en las mediciones de los sensores. Por ejemplo, si los paneles solares fotovoltaicos están demasiado calientes, puede aumentarse el caudal de fluido frío.
Se instalan sensores de temperatura precisos (+- 0,1 °C) en varios puntos del sistema, incluyendo las unidades de intercambio de calor y los tubos de entrada y salida. Estos sensores proporcionan datos al ordenador PLC que controla la bomba y las válvulas. Durante los días de baja temperatura, la velocidad de la bomba y, por lo tanto, la demanda de energía, pueden reducirse o detenerse por completo; en los días más cálidos, puede aumentarse la velocidad de la bomba, incrementando así el caudal de agua y enfriando los paneles de forma más eficiente.
Pueden colocarse sensores de presión en el sistema de tuberías. En caso de que se produzca una obstrucción en las tuberías y la presión aumente, como, por ejemplo, si se ha dejado cerrada una válvula, el PLC puede monitorizar la presión con referencia a criterios predeterminados y desconectar la bomba para evitar daños en las tuberías.
La Figura 13 muestra una ilustración del sistema colector 700. El sistema colector incluye una tubería 702, material aislante 703 y un conector de espiga con rosca 704. Un sistema colector extendido puede incluir múltiples conectores de espiga con rosca en una configuración en línea a lo largo de su longitud. El conector de espiga con rosca se muestra con más detalle en la Figura 14. El conector de espiga con rosca 704 tiene una porción de acoplamiento 706. La porción de acoplamiento cilíndrica tiene unas dimensiones adecuadas para encajar en la abertura 708 de la tubería 702. Preferiblemente, la porción de acoplamiento 706 y la tubería 702 tienen una configuración circular. También pueden utilizarse otras configuraciones y formas. La profundidad y la forma de la porción de acoplamiento 706 están configuradas para coincidir con la pared de la tubería 702. Cuando el conector de espiga con rosca se instala en la tubería 702, la parte inferior de la porción de acoplamiento 710 coincide con los contornos del interior de la tubería 702. Esta disposición proporciona a la tubería 702 una superficie interior lisa. Este diseño ayuda a minimizar las turbulencias de fluido dentro de la tubería 702 reduciendo la resistencia al flujo. El aislamiento de la tubería puede consistir en una funda de caucho sintético, tal como EPDM, que generalmente tiene cierta resistencia a los rayos UV.
El conector de espiga con rosca 704 incluye la porción de rosca 714. La parte inferior 712 de la porción de rosca 714 está configurada para coincidir con el ángulo y el contorno de la superficie exterior de la tubería 702.
La boquilla 716 sobresale de la porción de rosca 714. La boquilla 716 tiene una configuración generalmente cerrada en la que el diámetro exterior de la boquilla se reduce a medida que se extiende hacia fuera de la porción de rosca 714.
La boquilla 716 incluye espigas 718 que se extienden circunferencialmente alrededor de la boquilla. Las espigas proporcionan estabilidad durante la conexión y aumentan el rendimiento de sellado de la boquilla. Los materiales preferidos para los conectores y tuberías del colector son polietileno (PE) o polipropileno copolímero random (PPR) con protección UV.
Durante la instalación, los conectores de espiga con rosca se sueldan por fusión a la tubería 702. Previamente, se taladra un orificio en el aislamiento y luego en la tubería principal, y luego, utilizando una herramienta, se calientan simultáneamente los orificios y el conector de espiga con rosca, antes de empujarlos juntos. Este proceso puede automatizarse y los conectores de espiga pueden preinstalarse en los tramos de tubería del colector para facilitar y acelerar la instalación.
Durante la instalación, la abertura 708 puede ser taladrada en la tubería 702, si el diseño del sistema lo requiere. Esto proporciona flexibilidad en el diseño del sistema al permitir seleccionar la posición de los conectores de espiga con rosca en la tubería durante la instalación.
Los colectores están conectados a las unidades de intercambio de calor mediante tubos de conexión. En la Figura 12 se ilustra una realización del tubo de conexión. Preferiblemente, el tubo de conexión comprende un tubo flexible. Ejemplos de materiales adecuados incluyen tubos de silicona o tubos de EPDM. Después de la instalación, el tubo de conexión suele quedar expuesto a los elementos naturales. Se proporciona una envoltura en espiral 804 alrededor del tubo flexible 802 para proporcionar resistencia y aislamiento. Los materiales preferidos para la envoltura en espiral incluyen polipropileno.
En la realización de la Figura 12, se colocan porciones termorretráctiles sobre la envoltura en espiral en los extremos del tubo de conexión. Las porciones termorretráctiles proporcionan una fuerza elástica hacia el interior de los extremos del tubo de conexión para aumentar la presión sobre la junta de conexión después de realizar la conexión, mejorando así el sellado de la conexión.
La Figura 18 muestra la temperatura de los paneles solares fotovoltaicos en un sistema de intercambio de calor. El trazado 1 muestra la temperatura en un panel solar fotovoltaico que no incluye un intercambiador de calor. El trazado 2 muestra la temperatura en un panel solar fotovoltaico que incluye un intercambiador de calor. Ambos paneles fueron expuestos a las mismas condiciones ambientales y las mediciones de temperatura se realizaron simultáneamente. Tal como se muestra en la Figura 18, la unidad de intercambio de calor reduce la temperatura de la célula solar fotovoltaica durante toda la prueba. Debido a la temperatura relativamente alta del agua de 24 °C y a la baja temperatura ambiente de 26 °C, el rendimiento medido de las células fotovoltaicas aumentó aproximadamente un 4 % durante las pruebas de este prototipo inicial.
Las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema de intercambio de calor flexible. Las unidades de intercambio de calor pueden adaptarse a paneles solares fotovoltaicos existentes o instalarse durante el proceso de instalación de los paneles solares.
Las realizaciones de las unidades de intercambio de calor incluyen características de diseño y combinaciones de materiales que mejoran la eficiencia del intercambio de calor y el rendimiento de la unidad de intercambio de calor. Las realizaciones permiten la selección de materiales para proporcionar una unidad de intercambio de calor ligera que facilita el transporte y la instalación de unidades que deben ser transportadas a zonas elevadas para su instalación, por ejemplo, el tejado de una casa u otro edificio.
El sistema colector y las conexiones de ajuste rápido mediante conectores de espiga con rosca ofrecen flexibilidad en el diseño y la configuración del sistema.
Pueden instalarse realizaciones de la unidad de intercambio de calor detrás de la mayoría de los paneles fotovoltaicos en cuestión de minutos, cambiando drásticamente la forma de aprovechar la energía del sol. No solo se absorbe el calor del sol a través de los paneles fotovoltaicos, sino que también se reduce la temperatura de los paneles fotovoltaicos, haciéndolos hasta un 15 % más eficientes.
La realización de la invención no incluye componentes metálicos en contacto con el fluido de transferencia, por lo que el agua clorada o el agua salada tienen un impacto insignificante en el sistema. En sistemas próximos a piscinas, esto permite utilizar el agua de la piscina.
A efectos ilustrativos, la anterior descripción utiliza terminología específica para proporcionar una comprensión profunda de la invención. Sin embargo, para el experto en la materia, será evidente que los detalles específicos no son necesarios para poner en práctica la invención. Por consiguiente, las descripciones anteriores de realizaciones específicas de la invención se presentan con fines ilustrativos y descriptivos. No pretenden ser exhaustivas ni limitar la invención a las formas precisas divulgadas, siendo posibles, obviamente, numerosas modificaciones y variaciones a la vista de las anteriores enseñanzas. Las realizaciones se han seleccionado y descrito para explicar mejor los principios de la invención y sus aplicaciones prácticas, permitiendo así a otros expertos en la materia utilizar mejor la invención y sus distintas realizaciones con diversas modificaciones que resulten apropiadas para el uso particular contemplado. Se pretende que las siguientes reivindicaciones definan el alcance de la invención.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Intercambiador de calor (100) para paneles solares fotovoltaicos, que comprende:
una placa de soporte (102) que comprende una canalización en U (103) rebajada en la superficie superior de la misma; y
un tubo flexible (101) situado dentro de la canalización en U (103) y configurado para transportar un fluido; en el que el intercambiador de calor (100) está configurado para disponerse en contacto térmico con un panel solar, con el tubo flexible (101) dispuesto entre la placa de soporte (102) y el panel solar fotovoltaico a fin de facilitar el intercambio de calor entre el tubo flexible (101) y el panel solar;
en el que la canalización en U (103) está configurada para proporcionar una superficie de contacto entre la superficie de la canalización en U (103) y la superficie del tubo flexible (101);
caracterizado por que
el tubo flexible (101) está configurado para ser presurizado con el fin de expandirse dentro de la canalización en U (103), aumentando así el área de la superficie de contacto.
2. Intercambiador de calor (100) según la reivindicación 1, en el que el tubo flexible (101) está dispuesto para transportar fluido alrededor de la placa (102) en una trayectoria continua, estando el tubo flexible (101) provisto de una entrada tubular (106) para la recepción de fluido en el intercambiador de calor y de una salida (107) para permitir que el fluido fluya fuera del intercambiador de calor (100), estando el intercambiador de calor (100) configurado para facilitar el intercambio de calor entre el fluido y el panel solar.
3. Intercambiador de calor (100) según la reivindicación 1 o 2, que comprende, además, una capa metálica (104) dispuesta sobre el tubo flexible (101), configurada para situarse entre el tubo flexible (101) y el panel solar fotovoltaico cuando el intercambiador de calor (100) está fijado a un panel solar fotovoltaico.
4. Intercambiador de calor (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1, 2 o 3, que comprende, además, un panel posterior (113), estando el panel posterior (113) situado detrás de la placa de soporte (102) y teniendo el panel posterior (113) una superficie reflectante para reflejar el calor de la placa de soporte (102).
5. Intercambiador de calor según la reivindicación 4, en el que el panel posterior (113) refleja el calor de la placa de soporte (102) a temperaturas más bajas, pero actúa como un disipador de calor a temperaturas más altas.
6. Intercambiador de calor según la reivindicación 3, 4 o 5, que comprende al menos un espaciador (122a, 122b, 122c) para separar el panel posterior (113) de la placa de soporte (102).
7. Intercambiador de calor (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el intercambiador de calor (100) está dividido en una pluralidad de células térmicas, estando las células térmicas definidas por el aislamiento (130) colocado entre la placa de soporte (102) y el panel posterior (113), con el aislamiento (130) configurado para restringir el flujo de aire a lo largo del intercambiador de calor.
8. Intercambiador de calor (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el intercambiador de calor (100) se mantiene en contacto térmico con el panel solar fotovoltaico mediante al menos una varilla de fijación posterior que fija el intercambiador de calor al panel solar, estando la varilla de fijación posterior configurada para acoplarse al panel solar fotovoltaico y siendo la varilla de fijación posterior elástica para impulsar al intercambiador de calor a entrar en contacto con el panel solar.
9. Intercambiador de calor (100) según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tubo flexible es un tubo de silicona.
10. Intercambiador de calor (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el tubo flexible es un tubo de elastómero.
11. Unidad de intercambio de calor para un panel solar fotovoltaico, que comprende:
un intercambiador de calor (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10;
un bastidor (112) que contiene el intercambiador de calor.
12. Sistema de intercambio de calor térmico fotovoltaico que comprende al menos un panel solar fotovoltaico (105) y al menos una unidad de intercambio de calor fijada al panel solar fotovoltaico (105), siendo la unidad de intercambio de calor según la reivindicación 10, estando cada una de las unidades de intercambio de calor conectada a una trayectoria de fluido, y estando el sistema configurado para transportar fluido desde una bomba a través de la trayectoria de fluido y a través del tubo flexible del intercambiador de calor.
13. Sistema de intercambio de calor térmico fotovoltaico según la reivindicación 12, que comprende, además: al menos un sensor de temperatura para monitorizar la temperatura de fluido en la trayectoria del fluido; y una unidad de control de caudal, estando la unidad de control de caudal configurada para controlar el caudal de fluido alrededor del sistema basándose en la temperatura de fluido.
14. Colector para un sistema de intercambio de calor térmico solar, estando configurado el colector para proporcionar una conexión de fluidos a un intercambiador de calor según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, comprendiendo el colector un tubo y con al menos una tubería de extensión que se extiende desde dicho tubo, estando la tubería de extensión adaptada para una conexión de ajuste rápido al intercambiador de calor con el fin de transportar un fluido entre el colector y la tubería flexible del intercambiador de calor.
15. Sistema de control para un sistema de intercambio de calor, comprendiendo el sistema de intercambio de calor una pluralidad de intercambiadores de calor (100) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, una trayectoria de fluido a través de los intercambiadores de calor y una bomba para crear un flujo de fluido en el sistema de intercambio de calor, comprendiendo el sistema una pluralidad de sensores para proporcionar mediciones del sistema al sistema de control, en el que el sistema de control controla los parámetros operativos del sistema de intercambio de calor basándose en las mediciones del sistema.
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