1. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico caracterizada por disponer de al menos un conjunto (4) formado por un panel solar fotovoltaico (1) que lleva adherido en su parte posterior un panel termodinámico (2),

con la función de refrigerar el citado panel fotovoltaico (1) y captar la energía ambiental circundante, y además por aprovechar la energía captada como foco frío de una bomba de calor, destinada al calentamiento de agua.

2. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según la reivindicación 1 y caracterizada porque el panel termodinámico (2) actúa como evaporador de un circuito de bomba de calor, circulando por su interior un fluido refrigerante que se evapora gracias a la retirada de calor de la panel solar fotovoltaico (1) y a la captación de la energía ambiental.

3. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según la reivindicación 1 y caracterizada porque el fluido que circula por el interior del panel termodinámico (2) es agua que cede el calor al evaporador del circuito de bomba de calor mediante un intercambiador de calor (17).

4. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según la reivindicación 3 y caracterizada porque el fluido que circula es agua más anticongelante.

5. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque el conjunto formado por ambos paneles (4) contiene grasa térmica en la superficie de contacto entre los citados paneles.

6. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque el conjunto formado por ambos paneles (4) contiene cualquier tipo de compuesto que aumente la transmisión de calor en la superficie de contacto entre los citados paneles.

7. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque la unión de los paneles se realiza por presión, soldadura, enganche, o mediante una sustancia adhesiva.

8. Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque el circuito de bomba de calor está apoyado por un segundo evaporador de convección forzada (22), en serie con el evaporador principal del circuito.

Bomba de calor termodinámica combinada con panel solar fotovoltaico.

Sector de la técnica

La presente invención está relacionada con el aprovechamiento energético de la energía solar y ambiental, en concreto con los sistemas de generación de energía eléctrica mediante paneles solares fotovoltaicos, y los circuitos de bomba de calor.

Antecedentes de la invención

Son sobradamente conocidos en el estado actual de la técnica, los paneles solares fotovoltaicos, que aprovechan la radiación solar para producir energía eléctrica, basándose en la capacidad de transmitir la energía de los fotones a los electrones de valencia de los materiales semiconductores, de manera que estos electrones rompen sus enlaces, que anteriormente tenían ligados a un átomo, para circular dentro del semiconductor, convirtiéndose en una corriente de electrones que se utiliza como corriente eléctrica.

Igualmente son conocidos en el estado actual de la técnica, los equipos de generación de energía térmica mediante bombas de calor con paneles de expansión directa, que consisten en un ciclo de compresión en el que el condensador es un intercambiador de calor en contacto con el fluido a calentar, y el evaporador uno o varios colectores solares de expansión directa (también conocidos como captadores solares termodinámicos o paneles termodinámicos) , que tienen la ventaja de aprovechar tanto la radiación solar como la energía ambiental para la evaporación del fluido que circula en su interior. Este fluido es un fluido refrigerante de los normalmente usados para refrigeración y calefacción, por ejemplo el R134-A, perteneciente al grupo de los llamados ecológicos, y que al captar la citada energía, aumenta su temperatura y cambia desde su estado líquido a gaseoso, expansionándose y enfriando su alrededor. Por otra parte son conocidas las bombas de calor de expansión indirecta, compuestas por paneles solares, en cuyo interior circula un fluido caloportador , que capta la energía ambiental y la radiación solar aumentando su calor sensible, y en un intercambiador, que actúa como evaporador, cede el calor sensible hacia un fluido refrigerante que forma parte de un circuito de bomba de calor, logrando la evaporación del mismo, enfriándose a su vez el fluido caloportador que retorna de nuevo al panel.

Es conocida por el estado de la técnica, la problemática que presentan los citados paneles solares fotovoltaicos en cuanto a la disminución del rendimiento efectivo de obtención de energía eléctrica con el aumento de la temperatura del panel. De modo que en los periodos de mayor radiación solar, el rendimiento del panel disminuye si las temperaturas son muy elevadas. Se conocen diversas técnicas de enfriamiento de los paneles solares fotovoltaicos, como la presentada en el modelo de utilidad U1060755, del mismo inventor, donde se retira el calor del panel solar fotovoltaico por medio de un panel termodinámico que está unido al primero, y por el cual circula un fluido refrigerante encargado del enfriamiento, pero en este modelo de utilidad sólo se describen los principios básicos del diseño estructural. Por parte del inventor no es conocido un equipo como el que aquí se presenta, que tiene por objeto el enfriamiento del panel solar fotovoltaico, por medio de la captación del calor del mismo por un fluido caloportador, que circula en un panel termodinámico adherido al citado panel fotovoltaico, pudiendo ser el primero de aluminio o cualquier material conductor del calor, que puede tener diversas formas, y que aprovecha la energía retirada para la evaporación del fluido refrigerante en un circuito de bomba de calor, ya sea de manera directa o indirecta. De esta forma, con un único dispositivo se logran importantes ventajas, como el enfriamiento y por consiguiente aumento de rendimiento eléctrico del panel solar fotovoltaico, y la obtención de energía térmica mediante un sistema de bomba de calor. Además, desde el punto de vista constructivo, se trata de un dispositivo compacto, que permite importantes reducciones de espacio al acoplar dos sistemas en uno solo.

Descripción de la invención Concretamente, el objeto de la invención es un equipo para la captación de la energía en forma de calor de un panel solar fotovoltaico estándar mediante un panel termodinámico, y el aprovechamiento posterior de la energía en un ciclo de bomba de calor.

De este modo, el equipo se compone de un panel solar fotovoltaico, encargado de la producción de energía eléctrica, y unido a éste en su parte posterior se coloca un segundo panel, termodinámico, en cuyo interior ha sido conformado un circuito para la circulación de un fluido caloportador.

Este planel termodinámico, es parte esencial de un circuito de bomba de calor, y funciona como panel captador de expansión directa o indirecta. En el primer caso, el fluido caloportador que circula por el interior se trata de un fluido refrigerante, que capta la energía en forma de calor, tanto del panel solar fotovoltaico como la energía ambiental, por lo que se consigue la evaporación del fluido que circula por el interior del panel termodinámico, que al expandirse enfría el citado panel fotovoltaico debido a su unión física. Este fluido es conducido hacia el compresor, donde aumenta de presión y temperatura, y se dirige al condensador, en el cual tiene lugar el intercambio de calor latente desde el fluido refrigerante en estado gaseoso hacia otro medio a menor temperatura, que puede ser agua destinada a ser calentada.

Este panel termodinámico ofrece también la posibilidad de ser usado como captador de expansión indirecta. En este caso, el fluido que circula por el interior del panel termodinámico puede ser agua enfriada u otro fluido, que de igual manera enfría el panel solar fotovoltaico al retirar el calor del mismo gracias a la circulación impulsada de un fluido a menor temperatura. Este fluido, cede el calor sensible captado en un intercambiador de calor, en el cual se pone en contacto con el fluido refrigerante de un circuito de bomba de calor, y por tanto ejerce la función de evaporador, enfriándose por tanto el agua o el fluido utilizados, y análogamente al caso anterior, el fluido refrigerante del circuito de bomba de calor se hace pasar por el compresor y cede el calor en un condensador.

Una vez el calor ha sido cedido en el condensador, en ambos casos, el fluido refrigerante se hace pasar por un elemento de expansión y de nuevo a uno u otro evaporador, cerrando el ciclo en cada caso.

Como se puede observar, la invención ofrece distintas posibilidades, siendo el objetivo el mismo, la retirada de calor del panel solar fotovoltaico para su enfriamiento, y así evitar la disminución del rendimiento que supone el aumento de temperatura en el mismo, y la cesión de la energía calorífica a un fluido que la transporta hacia otro punto donde esta energía resulta útil para el calentamiento de agua, ya sea para su uso como agua caliente sanitaria o bien agua para la calefacción.

Además, el dispositivo permite la inclusión opcional de un evaporador auxiliar formado por una batería aleteada de tiro forzado, en serie con el evaporador del circuito de bomba de calor, que permite la obtención de energía térmica incluso cuando las condiciones exteriores sean desfavorables, asegurando que la demanda sea cubierta.

El dispositivo incluirá además del compresor y los elementos de expansión, todos los elementos auxiliares, eléctricos, de regulación y de control, necesarios para su correcto funcionamiento.

Entendemos por lo tanto, que el equipo que aquí se presenta consiste en una mejora del modelo de utilidad U1060755, al conferirle la ventaja de la obtención de energía térmica para calentar agua además de aumentar el rendimiento del panel solar fotovoltaico gracias a su refrigeración simultánea. Además, esta invención ofrece la ventaja de, que en periodos sin radiación solar, el equipo puede funcionar sólo produciendo energía térmica, gracias a la captación de energía ambiental del panel termodinámico, y del evaporador secundario de tiro forzado (en su caso) .

La modificación con elementos accesorios o diferentes formas del objeto que aquí se presenta no son elementos que vengan a crear de éste invento otro nuevo y distinto con suficiente novedad inventiva.

No se considera necesario hacer más extenso el contenido de esta descripción para que un experto en la materia pueda comprender su alcance y las ventajas derivadas de la invención, así como desarrollar y llevar a la práctica el objeto de la misma.

1. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO caracterizada por disponer de al menos un conjunto (4) formado por un panel solar fotovoltaico (1) que lleva adherido en su parte posterior un panel termodinámico (2) , con la función de refrigerar el citado panel fotovoltaico (1) y captar la energía ambiental circundante, y además por aprovechar la energía captada como foco frío de una bomba de calor, destinada al calentamiento de agua.

2. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según la reivindicación 1 y caracterizada porque el panel termodinámico (2) actúa como evaporador de un circuito de bomba de calor, circulando por su interior un fluido refrigerante que se evapora gracias a la retirada de calor de la panel solar fotovoltaico (1) y a la captación de la energía ambiental.

3. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según la reivindicación 1 y caracterizada porque el fluido que circula por el interior del panel termodinámico (2) es agua que cede el calor al evaporador del circuito de bomba de calor mediante un intercambiador de calor (17) .

4. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según la reivindicación 3 y caracterizada porque el fluido que circula es agua más anticongelante.

5. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque el conjunto formado por ambos paneles (4) contiene grasa térmica en la superficie de contacto entre las citadas paneles.

6. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque el conjunto formado por ambos paneles (4) contiene cualquier tipo de compuesto que aumente la transmisión de calor en la superficie de contacto entre los citados paneles.

7. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque la unión de los paneles se realiza por presión, soldadura, enganche, o mediante una sustancia adhesiva.

8. BOMBA DE CALOR TERMODINÍMICA COMBINADA CON PANEL SOLAR FOTOVOLTAICO, según las reivindicaciones anteriores y caracterizada porque el circuito de bomba de calor está apoyado por un segundo evaporador de convección forzada (22) , en serie con el evaporador principal del circuito.