Sistema de calentamiento de agua por energía solar, que consta de un circuito cerrado (2) por el que circula un líquido transportador del calor,

pasando dicho circuito por un colector solar (1) y por un acumulador de calor (3) formado con material de cambio de fase (PCM), de forma que el calor que produce el colector solar (1) es transportado al acumulador (3), desde el cual se transmite, cuando es necesario, a una conducción (5) de circulación de agua de consumo

Sistema de calentamiento de agua por energía solar.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el calentamiento de agua para el consumo sanitario o cualquier otra aplicación, proponiendo un sistema de calentamiento por energía solar, empleando materiales de cambio de fase (PCM) como medio de almacenaje del calor.

Estado de la técnica

El almacenaje de la energía en forma de calor juega un papel importante para mejorar la disponibilidad y utilización del mismo cuando se emplean fuentes energéticas de naturaleza intermitente, como por ejemplo la energía solar, con la cual la energía es únicamente disponible durante el día, por lo que es necesario utilizar un eficiente sistema de almacenamiento para poder tener almacenado un calor que se pueda utilizar en cualquier momento posterior.

Entre los sistemas de calentamiento de agua, para el consumo sanitario y otras aplicaciones, es ya conocida la utilización de energía solar, recogiendo y almacenando calor por captación solar durante las horas diurnas, para la utilización de dicho calor a medida que se necesite a cualquier hora con independencia de que en el momento haya o no captación solar.

En dicha aplicación juegan un papel esencial los dispositivos de almacenamiento del calor, a efectos de proporcionar una calidad de servicio en cuanto a temperatura y caudal del agua caliente a utilizar, lo cual resulta bastante limitado en cuanto a efectividad con los sistemas actuales que emplean una masa de agua como medio de almacenaje del calor, además de tener que utilizarse depósitos de gran volumen.

Es conocida, por otro lado la capacidad de los materiales de cambio de fase (PCM), para almacenar calor utilizando el calor latente de fusión (cambio del estado sólido al estado líquido), de manera que este tipo de almacenaje es uno de los más eficientes para guardar y mantener efectiva la energía térmica, con las ventajas siguientes:

- La densidad de almacenaje del calor resulta muy elevada, llegando a alcanzar un factor superior a 100 sobre los sistemas que utilizan agua como medio de acumulación del calor, por lo que los dispositivos de almacenamiento del calor resultan de dimensiones mucho más reducidas.

- Al ser el volumen de los dispositivos de almacenamiento menor, se tiene menos pérdida del calor, tanto por conducción como por convección, obteniéndose mayor eficiencia.

- El agua caliente se obtiene a una temperatura constante.

Objeto de la invención

De acuerdo con la invención se propone un sistema de calentamiento de agua por energía solar, utilizando materiales de cambio de fase (PCM) como medio de almacenamiento del calor para la utilización posterior, aprovechando las ventajas de dichos materiales para esa función, mediante una instalación de características particulares.

Este sistema objeto de la invención dispone en un circuito cerrado un líquido transportador del calor, pasando dicho circuito por un colector solar, por un acumulador de calor con material PCM y por un intercambiador de transmisión del calor, mientras que pasando por el intercambiador de transmisión del calor se dispone una conducción de circulación de agua de consumo.

Se obtiene así una instalación en la que el calor que capta el colector solar es llevado por el líquido transportador hasta el acumulador PCM, en donde el calor se almacena en forma de calor latente, de forma que el calor almacenado se utiliza después para calentar el agua de consumo cuando ésta circula por el intercambiador, en el cual se aplica dicho calor procedente del acumulador sin que el agua de consumo que se calienta entre en contacto con el líquido transportador del calor que circula por el circuito cerrado.

Según una realización el circuito cerrado de la instalación se establece pasando por un colector solar, que puede incorporar una fuente alternativa de suministro de calor, y por un acumulador PCM y un intercambiador del calor independientes, pasando la conducción de circulación del agua de consumo solo por el intercambiador de calor, hasta el cual se lleva el calor desde el acumulador mediante el líquido transportador que circula por el circuito cerrado.

Según otra realización, el circuito cerrado de la instalación se establece pasando por un colector solar, que puede incorporar una fuente alternativa de suministro de calor, y por un acumulador PCM que integra en él mismo a un intercambiador de calor, pasando la conducción de circulación del agua de consumo a través del acumulador por la parte que corresponde al intercambiador de calor, manteniendo la independencia con el líquido transportador del calor, de manera que el agua de consumo se calienta en este caso por transmisión directa desde el material PCM.

El sistema de la invención resulta por lo tanto de una realización sencilla pero efectiva para su función, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la aplicación de calentamiento de agua, frente a las soluciones convencionales.

Descripción de las figuras

La figura 1 muestra un esquema de la instalación del sistema preconizado, según una realización con el acumulador y el intercambiador de calor independientes.

La figura 2 represente el esquema de la instalación del sistema según una realización con el acumulador y el intercambiador de calor integrados en una sola unidad.

Descripción detallada de la invención

El objeto de la invención se refiere a un sistema destinado para el calentamiento de agua, para consumo sanitario o cualquier otra aplicación, empleando como fuente de calentamiento fundamentalmente energía solar, con una acumulación de almacenamiento del calor mediante materiales de cambio de fase (PCM).

De acuerdo con ello, el sistema consta de un colector solar (1), que puede ir complementado con una fuente alternativa de suministro de calor, disponiéndose en relación con dicho colector (1) un circuito cerrado (2) de circulación de un líquido, preferentemente anticongelante, pasando por un acumulador (3) formado con material PCM, en donde se almacena el calor para la utilización cuando sea necesario.

El circuito cerrado (2) pasa además por un intercambiador de calor (4), por el cual pasa a su vez una conducción (5) de circulación de agua de consumo, manteniéndose el agua de consumo que circula por dicha conducción (5), independiente del líquido circulante por el circuito cerrado (2), sin mezclarse con el mismo.

En una realización, según la figura 1, el circuito cerrado (2) y la conducción (5) de circulación del agua de consumo pasan por un intercambiador de calor (4) independiente del acumulador PCM (3), incorporándose en distintos puntos de ambos circuitos (2 y 5) válvulas (6) para controlar el caudal de los líquidos, y termopares (no representados) para conocer las temperaturas puntales y efectuar el control necesario.

Con ello así, el calor que es recogido de la captación solar por el colector (1), o que es producido por una fuente alternativa de suministro de calor asociada al mismo, es transportado por el líquido que circula por el circuito cerrado (2), almacenándose dicho calor en el acumulador (3), desde donde el mismo líquido circulante por el circuito (2) lo transporta, cuando es necesario, hasta el intercambiador de calor (4) en donde el calor se transmite al agua de consumo que circula por la conducción (5).

De este modo se puede tener un calentamiento continuo del agua de consumo, cuando se necesita, sin necesidad de un depósito acumulador del agua caliente, minimizando los problemas de pérdida del calor y espacio necesario que plantean los sistemas convencionales con depósito.

Según una realización (figura 2) que cumple con la misma actividad funcional en cuanto al calentamiento del agua de consumo, pero con una forma de composición estructural más sencilla, el sistema se puede determinar con un circuito cerrado (2) pasando por un colector solar (1), que puede ir complementado con una fuente alternativa de suministro de calor, y por un acumulador del calor (3.1) formado con material PCM, en el cual va integrado conjuntamente un intercambiador de calor, pasando por dicho acumulador la conducción (5) de circulación del agua de consumo a calentar.

En este caso, el calor que es recogido de la captación solar por el colector (1), o que es producido por la fuente alternativa de suministro de calor asociada al mismo, es transportado por el líquido que circula por el circuito cerrado (2), hasta el acumulador (3.1), en...

1. Sistema de calentamiento de agua por energía solar, del tipo que comprende al menos un colector solar productor de calor y un acumulador de almacenamiento del calor para su utilización cuando sea necesario, caracterizado porque se dispone un circuito cerrado (2) por el que circula un líquido transportador del calor, pasando por un colector solar (1), que puede ir complementado con una fuente alternativa de suministro de calor, y por un acumulador (3) formado con material de cambio de fase (PCM), en el cual se almacena el calor que es transportado por el líquido que circula por el circuito cerrado (2), para transmitir dicho calor, cuando es necesario, a una circulación de agua de consumo que pasa por una conducción (5) sin mezclarse con el líquido del circuito cerrado (2).

2. Sistema de calentamiento de agua por energía solar, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el circuito cerrado (2), por el que circula el líquido transportador del calor, pasa por el colector solar (1) productor del calor, por un acumulador PCM (3) de almacenamiento del calor y por un intercambiador de calor (4) independiente, por el cual pasa a su vez la conducción (5) de circulación del agua de consumo a calentar.

3. Sistema de calentamiento de agua por energía solar, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el circuito cerrado (2), por el que circula el líquido transportador del calor, pasa por el colector solar (1) productor del calor y por un acumulador PCM (3.1) de almacenamiento del calor en el que va integrado un intercambiador de calor, pasando la conducción (5) de circulación del agua de consumo a calentar por dicho acumulador (3.1), para recibir en él mismo directamente el calentamiento del agua que circula por dicha conducción (5).