Colector solar, aplicable a sistemas de energía solar térmicos,

que comprende al menos una gruesa placa metálica absorbedora (2), de en torno a unos 10mm, y preferentemente de material férrico o material férrico combinado con cobre, expuesta al sol, la cual se encuentra en contacto con una fina lámina de fluido caloportador (3); en que esta superficie de contacto puede ser toda el área de la placa absorbedora (2) o únicamente una fracción de ella, utilizando una fracción de 1/2, relación entre la superficie que ocupa la placa absorbedora y la superficie de dicha placa en contacto con el fluido, y cuyo ciclo de funcionamiento se basa en calentar "volúmenes" de fluido, paso a paso, es decir, llenado-aporte-vaciado-recuperación, en lugar de un flujo continuado, siendo tal volumen la capacidad del colector

Colector solar.

Objeto de la invención

La invención se refiere, tal como expresa el enunciado de la presente memoria descriptiva, a un colector solar que aporta a la función que se destina una serie de ventajas y características técnicas innovadoras, además de otras inherentes a su organización y constitución que se describirán en detalle más adelante, las cuales suponen una notable mejora y/o alternativa a los sistemas conocidos para el mismo fin en el estado actual de la técnica.

Más concretamente, el objeto de la presente invención consiste en un nuevo colector solar que, a diferencia de los colectores actuales, en los que el contacto del fluido con la placa absorbedora se produce en las paredes de las tuberías que componen el circuito y cuya superficie de contacto es muy pequeña en relación a la superficie total de la placa, está basado en la utilización de un sistema de intercambio térmico entre el absorbedor y el fluido en el cual la superficie de contacto placa-fluido es mayor, consiguiendo mayor aprovechamiento, facilidad de construcción y menor coste.

Campo de aplicación

El campo de aplicación de la presente invención es el de la industria dedicada a la fabricación de equipos solares, especialmente equipos o sistemas de energía solar térmica.

Antecedentes de la invención

Como es sabido, los sistemas de aprovechamiento de energía solar se dividen en fotovoltaicos y térmicos, siendo en estos últimos, aprovechada la energía del sol en forma de calor para calentar agua, siendo el proceso para ello llevado a cabo en los llamados colectores solares, consistentes en paneles solares que absorben la radiación calentando el fluido caloportador que los atraviesa.

Así, el colector solar es el elemento encargado de captar la energía contenida en la radiación solar y transferirla al fluido, bien el fluido es el propio agua de consumo (climatización de piscinas), o se trata de un fluido caloportador el cual transmite su energía al agua de consumo en los llamados intercambiadores térmicos. El tipo de colectores más extendido es el denominado colector solar de placa plana, aunque existen distintos tipos de colectores que, si bien se encuentran en fase comercial o de experimentación, tienen un grado de implantación menor, como son los colectores solares de vacío (muy empleados en países como Alemania y Suiza) y los colectores cilíndrico-parabólicos utilizados para conseguir temperaturas muy altas.

El colector solar de placa plana, el más utilizado, se basa en el siguiente principio:

Está formado por una placa absorbedora la cual esta en contacto con un circuito de tuberías de pequeño diámetro, normalmente embutidas en la placa absorbedora, por las cuales circula el fluido caloportador, la radiación incidente en la placa absorbedora, pintada en tonos oscuros, es transmitida al fluido calentándolo desde la temperatura a la que se encontrase a la entrada del colector hasta su llegada a la salida del colector donde saldrá a la temperatura calculada, con un flujo de fluido continuo a través del colector hacia el sistema Intercambiador y de retorno al colector, siempre y cuando se mantengan las condiciones mínimas de sol calculadas para su aprovechamiento. Además de la placa absorbedora el colector está provisto de una cubierta transparente, puede también no tenerla, que produce el llamado "efecto invernadero" impidiendo la perdida de parte de la radiación reflejada, devolviéndola de nuevo hacia la placa absorbedora. Todo el conjunto se encuentra aislado para evitar perdidas y montado sobre una estructura normalmente de aluminio que le proporciona rigidez y sirve de soporte para su fijación.

Uno de los principales inconvenientes que presentan este tipo de colectores viene dado por el hecho de que la superficie de contacto entre el fluido con la placa absorbedora es muy pequeña en relación a la superficie total de la placa, por lo que las placas deben tener dimensiones considerables para conseguir un adecuado aprovechamiento de la energía.

Por otra parte, en los colectores actuales la placa absorbedora suele ser de grosor fino, en torno a 2 mm, lo que produce un calentamiento rápido bajo la acción de los rayos solares, pero también un enfriamiento mas rápido en el proceso de transmitir su calor al fluido caloportador al no acumular tanta energía en forma de calor como acumularía una placa de mayor grosor.

En los sistemas convencionales, además, durante el tiempo de funcionamiento a pleno rendimiento, existe un flujo de fluido continuo a través de los colectores hacia el circuito intercambiador y remoto hacia colectores, si el aporte solar es continuo, no hay sombras, ni disminución alguna de la radiación total incidente, en el colector no hay problemas, pero si hay ausencia de radiación por nubes o sombras, aunque sea por un espacio pequeño de tiempo, el rendimiento del colector se verá afectado seriamente incluso haciendo perder calor al sistema, en vez de aportarlo, que es lo que se persigue.

Los sistemas de control actuales no hacen funcionar la bomba de circulación hasta que se llega a condiciones óptimas de funcionamiento. Por ejemplo, puesta en funcionamiento al comienzo del día, pero pequeñas fluctuaciones a lo largo de la jornada obligarían a conectar y desconectar la circulación del fluido cada vez que exista un intervalo de sombra, cosa que no ocurre porque las instalaciones no han sido diseñadas para cumplir tal función.

Se hace por tanto necesaria la creación de sistemas que permitan solventar los mencionados inconvenientes, siendo este el objetivo de la presente invención, sobre la cual, además cabe señalar, que el peticionario desconoce la existencia de ningún otro colector solar que presente unas características técnicas, estructurales y de configuración semejantes a las que presenta el que aquí se preconiza.

Explicación de la invención

Así, para solucionar la problemática anteriormente descrita que presentan los colectores actuales, el colector solar que se preconiza en la presente invención está basado en la utilización de un sistema de intercambio térmico entre el absorbedor y el fluido en el cual la superficie de contacto placa-fluido es mayor, consiguiendo mayor aprovechamiento, facilidad de construcción y menor coste.

Para comprender mejor el funcionamiento del nuevo colector solar cabe señalar lo siguiente:

Si pensásemos en la unidad mínima razonable de un volumen de líquido, el cual queremos calentar por contacto con otra superficie a mayor temperatura, podríamos reducir este volumen a "gotas", cada gota tiene la mayor relación posible entre superficie de contacto y volumen acumulado, es decir, una gota en contacto con una superficie a mayor temperatura siempre se calentara con mayor rapidez que cualquier unidad mayor de volumen, debido a la relación entre el volumen y la superficie de contacto. De esta forma vemos que si el fluido a calentar se encuentra de forma que su superficie de contacto es máxima en función de su volumen, el aumento de temperatura se producirá en menos tiempo. Esta forma es distribuir el fluido en forma de lámina de grosor muy fino (en torno a 5mm), así conseguiremos que la superficie de contacto sea muy grande en relación a su volumen.

De forma concreta, el colector de la invención utiliza una placa absorbedora de mayor grosor que las convencionales, en torno a unos 10 mm, de material férrico, que para este tipo de colectores es una opción de bajo coste y buena conductividad térmica, pudiendo ser también de material férrico combinado con cobre, el cual tiene mayor conductividad térmica para un coste superior.

El funcionamiento del colector se basa en el contacto de una fina lámina de fluido con una gruesa placa metálica expuesta al sol, pudiendo esta superficie de contacto ser toda el área de la placa absorbedora o únicamente una fracción de ella, utilizando una fracción de , relación entre la superficie que ocupa la placa absorbedora y la superficie de dicha placa en contacto con el fluido, de esta forma no toda la placa que absorbe la radiación y es calentada por el sol se enfría por el contacto con el fluido, sino que solamente la mitad de su superficie, la que estará en contacto con el fluido, proporcionando mayor rendimiento en condiciones de sol plenas y mayor facilidad de recuperación de ciclo.

Debe mencionarse que este aumento de superficie de captación, en relación a superficie de aprovechamiento, no conlleva un incremento grande en el coste de fabricación, ya que probablemente el material de la placa es el...

1. Colector solar, del tipo aplicable a los sistemas de aprovechamiento de energía solar térmicos, siendo aprovechada la energía del sol en forma de calor para calentar agua, consistentes en paneles solares que absorben la radiación calentando el fluido caloportador que los atraviesa, caracterizado por el hecho de comprender al menos una gruesa placa metálica absorbedora (2), de en torno a unos 10 mm, y preferentemente de material férrico o material férrico combinado con cobre, expuesta al sol, la cual se encuentra en contacto con una fina lámina de fluido caloportador (3) disponiendo del volumen de fluido en forma de película; en que esta superficie de contacto puede ser toda el área de la placa absorbedora (2) o únicamente una fracción de ella, utilizando una fracción de , relación entre la superficie que ocupa la placa absorbedora y la superficie de dicha placa en contacto con el fluido.

2. Colector solar, según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que su ciclo de funcionamiento se basa en calentar "volúmenes" de fluido, paso a paso, es decir, llenado-aporte-vaciado-recuperación, en lugar de un flujo continuado, siendo tal volumen la capacidad del colector.

3. Colector solar, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que en una variante de realización comprende dos placas absorbedoras (2) y (2') paralelas metálicas separadas en torno a 5 mm, grosor de la película o lámina (3) de fluido que calentarán en su interior; en que la cámara que queda entre las dos placas es estanca y albergará un "volumen" de fluido igual a la capacidad del colector, fijada en 2.5 litros por cada metro cuadrado de superficie de placa absorbedora (2).

4. Colector solar, según la reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que se calienta a través del "anillo" (4) que esta directamente en contacto con los rayos solares, transmitiendo ese calor a través de la zona central de la placa inferior (2'), también en contacto con el fluido caloportador, de esta forma la película (3) de fluido es calentada por ambas caras; y porque dispone de una cubierta aislante (5) que cubre todo el colector por su parte posterior, dejando una cámara de aire (6) entre la placa absorbedora inferior (2') y la propia cubierta (5), así como de una cubierta de vidrio (7), de forma similar a las convencionales, aumentando considerablemente la eficiencia del colector produciendo el llamado "efecto invernadero".

5. Colector solar, según las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado por el hecho de que en otra variante de realización comprende una sola placa absorbedora (2), disponiendo así mismo de una fina lámina de fluido (3) una cubierta aislante inferior (5) y una cubierta de vidrio (7), siendo así el calentamiento más rápido que el colector de tipo doble, y la cubierta aislante (5) crea también una cámara de aire (6) produciendo aislamiento térmico por la parte posterior.