Colector solar y sistema de calentamiento solar que lo utiliza.

Un colector solar (10), que comprende:

un sustrato (11);

una pared lateral (12);

una cubierta transparente (13), dispuesta sobre la pared lateral, de tal manera que el sustrato, la pared lateral yla cubierta transparente están unidas entre sí para formar una cámara herméticamente cerrada u obturada; yuna capa de absorción de calor (14), dispuesta sobre el sustrato, de tal modo que la capa de absorción de calorcomprende una estructura de nanotubos de carbono que comprende al menos una película de nanotubos decarbono prensada, cada una de las cuales tiene una pluralidad de nanotubos de carbono, de tal manera que elángulo comprendido entre una dirección de alineamiento primaria de los nanotubos de carbono y una superficiede la película de nanotubos de carbono es entre aproximadamente 0 grados y aproximadamente 15 grados, yde tal modo que el espesor de la película de nanotubos de carbono prensada oscila entre aproximadamente 0,5nm y aproximadamente 1 mm.

Colector solar y sistema de calentamiento solar que lo utiliza

La presente invención se refiere a colectores solares que se emplean con tubos a escala nanoscópica, o nanotubos, de carbono.

En general, los colectores solares pueden dividirse en dos tipos convencionales: los colectores solares de conductos y los colectores solares de placas planas. En muchas aplicaciones prácticas, se ha demostrado que el colector solar más eficiente y menos caro es el colector de placas planas. Haciendo referencia a la Figura 8, un colector de placas planas típico 500 de acuerdo con la técnica anterior incluye un sustrato 52, una pared lateral 56 dispuesta en la periferia o contorno del sustrato 52, y una cubierta transparente 50, fijada en la pared lateral 56, opuestamente al sustrato 52. Se ha formado una cámara herméticamente cerrada u obturada 60 entre el sustrato 52 y la cubierta transparente 50. Existen un cierto número de soportes 58 dispersos de forma aleatoria dentro de la cámara herméticamente cerrada 60. La cubierta transparente 50 es utilizada para el paso de la luz y está hecha de vidrio, plástico y otros materiales transparentes. El sustrato 52 está hecho de materiales absorbentes tales como el cobre, el aluminio o materiales similares. Durante el uso, la luz entra en el colector 500 a través de la cubierta 50 y es absorbida por el sustrato 52. De esta forma, el calor es generado por el sustrato 52 y se transfiere a un aparato de almacenamiento (no mostrado) .

En la actualidad, las películas delgadas convencionales hechas de materiales absorbentes tienen una eficiencia de absorción muy alta. El colector solar convencional 500 no puede adoptar la tecnología de película delgada porque es difícil disponer la película por evaporación sobre el sustrato de gran área superficial. Así pues, la eficiencia de absorción de calor del colector solar 500 se ve limitada por el material que utiliza. Por consiguiente, la eficiencia del colector 500 está limitada en correspondencia.

Otro tipo de colectores solares se conoce por el documento WO 2007/015670, en el que se divulga un absorbedor solar que está hecho de un sustrato cubierto por una primera, una segunda y una tercera capas, y en el que la primera y la segunda capas comprenden nanopartículas de níquel embebidas o incorporadas en el seno de una matriz dieléctrica de alúmina.

Lo que se necesita, por lo tanto, es proporcionar un colector solar y un sistema de calentamiento solar que haga uso del colector solar, que sean capaces de superar los inconvenientes anteriormente descritos.

Muchos aspectos del presente colector solar pueden comprenderse mejor con referencia a los siguientes dibujos. Los componentes de los dibujos no se han dibujado necesariamente a escala sino que, en lugar de ello, se ha puesto el énfasis en ilustrar claramente los principios del presente colector solar.

La Figura 1 es una vista lateral y esquemática de un sistema de calentamiento solar que tiene una estructura de nanotubos de carbono de acuerdo con la primera realización.

La Figura 2 es una vista en planta superior y esquemática de un colector solar que se utiliza en el sistema de calentamiento de la Figura 1.

La Figura 3 es una imagen de Microscopio Electrónico de Barrido (SEM –“Scanning Electron Microscope”) de una película de tubos a escala nanoscópica, o nanotubos, de carbono estirada.

La Figura 4 es una vista esquemática de un segmento de nanotubos de carbono de la Figura 3;

La Figura 5 es una imagen de una película de nanotubos de carbono floculada.

La Figura 6 es un gráfico que ilustra una relación existente entre la proporción de absorción de luz y el espesor de la estructura de nanotubos de carbono.

La Figura 7 es una espectroscopia de absorción de la estructura de nanotubos de carbono.

La Figura 8 es una vista esquemática de un colector solar típico de acuerdo con la técnica anterior.

Los caracteres de referencia correspondientes indican partes correspondientes a todo lo largo de las diversas vistas. Los ejemplos expuestos en la presente memoria ilustran al menos una realización del colector solar y del sistema de calentamiento solar que lo utiliza, en al menos una de sus formas, y tales ejemplificaciones no deben interpretarse en ningún modo como limitativas del ámbito de la invención.

Se harán a continuación referencias a los dibujos para describir en detalle realizaciones del colector solar.

Haciendo referencia a las Figuras 1-2, se muestra en ellas un sistema de calentamiento solar 100 de acuerdo con una primera realización. El sistema de calentamiento solar 100 incluye un colector solar 10 y un aparato de almacenamiento de calor 20, conectado al colector solar 10. El aparato de almacenamiento de calor 20 está configurado para almacenar el calor generado por el colector solar 10.

El colector solar 10 incluye un sustrato 11, una pared lateral 12, una cubierta transparente 13, una capa de absorción de calor 14 y un cierto número de soportes 15. El sustrato 11 tiene una superficie superior 111 y una superficie de fondo o inferior 112, opuesta a la superficie superior 111. La cubierta transparente 13 tiene una superficie 131. La pared lateral 12 está montada en la periferia o contorno de la superficie superior 111 del sustrato

11. La cubierta transparente 13 está fijada en la pared lateral 12, opuestamente al sustrato 11 con el fin de formar una cámara herméticamente cerrada u obturada 16, en cooperación con la pared lateral 12 y el sustrato 11. La capa de absorción de calor 14 está dispuesta sobre la superficie superior 111 del sustrato 11 y es recibida dentro de la cámara herméticamente cerrada 16.

El material del sustrato 11 puede seleccionarse como uno de entre diversos materiales conductores del calor, tales como metal, vidrio o polímero. El espesor del sustrato 11 puede estar comprendido en el intervalo desde aproximadamente 100 !m hasta aproximadamente 5 mm. La forma del sustrato 11 no está limitada, y puede ser triangular, hexagonal, y así sucesivamente.

La cubierta transparente 13 puede ser una ventana de acceso de la radiación solar. El material de la cubierta transparente 13 puede seleccionarse de entre un grupo consistente en vidrio, plástico, porcelana transparente, polímero y otros materiales transparentes. El espesor de la cubierta transparente 13 puede estar comprendido en un intervalo de entre aproximadamente 100 !m y aproximadamente 5 mm. La forma de la cubierta transparente 13 no está limitada y puede ser triangular, hexagonal o cuadrangular.

La pared lateral 12 está configurada para soportar la cubierta transparente 13, de manera que se forma entonces la cámara herméticamente cerrada 16 entre la cubierta transparente 13 y el sustrato 11. La pared lateral 12 está hecha de materiales seleccionados de entre vidrio, plásticos, polímeros y una combinación de los mismos. La altura de la pared lateral 12 no está limitada. El espesor de la pared lateral 12 puede estar comprendido en un intervalo desde aproximadamente 100 !m hasta aproximadamente 500 !m. En la presente realización, el espesor de la pared lateral 12 está comprendido en un intervalo entre aproximadamente 150 !m y aproximadamente 250 !m.

La cámara herméticamente cerrada 16 puede ser una cámara de vacío o una cámara atmosférica llena de materiales térmicamente aislantes. En la presente realización, la cámara herméticamente cerrada 16 es una cámara atmosférica y los materiales térmicamente aislantes que llenan su interior pueden ser materiales de espuma transparente, tales como caucho esponjoso transparente, plásticos esponjosos transparentes o materiales similares. La cámara herméticamente cerrada 16 puede también estar llena de un gas aislante térmico, tal como el nitrógeno, y/o gases inertes con el fin de evitar que se oxiden los nanotubos de carbono.

La capa de absorción de calor 14 incluye una estructura de nanotubos de carbono. El espesor de la estructura de CNT (nanotubos de carbono –“carbon nanotubes”) está comprendido en un intervalo entre aproximadamente 0, 2 !m y 2 mm. La estructura de nanotubos de carbono incluye una pluralidad de nanotubos de carbono (CNT –“carbon nanotubes”) dispersados uniformemente en su seno. Por otra parte, la estructura de nanotubos de carbono incluye la menos una película de nanotubos de carbono. Las películas... [Seguir leyendo]

1. Un colector solar (10) , que comprende:

un sustrato (11) ;

una pared lateral (12) ;

una cubierta transparente (13) , dispuesta sobre la pared lateral, de tal manera que el sustrato, la pared lateral y la cubierta transparente están unidas entre sí para formar una cámara herméticamente cerrada u obturada; y

una capa de absorción de calor (14) , dispuesta sobre el sustrato, de tal modo que la capa de absorción de calor comprende una estructura de nanotubos de carbono que comprende al menos una película de nanotubos de carbono prensada, cada una de las cuales tiene una pluralidad de nanotubos de carbono, de tal manera que el ángulo comprendido entre una dirección de alineamiento primaria de los nanotubos de carbono y una superficie de la película de nanotubos de carbono es entre aproximadamente 0 grados y aproximadamente 15 grados, y de tal modo que el espesor de la película de nanotubos de carbono prensada oscila entre aproximadamente 0, 5 nm y aproximadamente 1 mm.

2. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la estructura de nanotubos de carbono comprende una pluralidad de nanotubos de carbono distribuidos uniformemente.

3. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los nanotubos de carbono se unen unos con otros mediante la fuerza atractiva de van der Waals.

4. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual los nanotubos de carbono están orientados sustancialmente a lo largo de una misma dirección.

5. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual los nanotubos de carbono contenidos en la película de nanotubos de carbono están entrelazados o enredados unos con otros.

6. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la estructura de nanotubos de carbono comprende dos o más películas de nanotubos de carbono apiladas.

7. El colector solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el cual el espesor de la estructura de nanotubos de carbono está comprendido en un intervalo entre aproximadamente 0, 5 !m y 2 mm.

8. El colector solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende adicionalmente una capa de reflexión dispuesta sobre una superficie de la cubierta transparente, estando el espesor de la capa de reflexión comprendido en un intervalo entre aproximadamente 10 nm y aproximadamente 1 !m.

9. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 8, en el cual la capa de reflexión comprende una película de óxido de indio-estaño, una película de óxido de zinc adulterado o dopado, o una película de dióxido de titanio.

10. El colector solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el cual la cámara herméticamente cerrada es una cámara atmosférica.

11. El colector solar de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual la cámara atmosférica está llena de nitrógeno o de un gas inerte.

12. El colector solar de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el cual la cámara herméticamente cerrada es una cámara de vacío.

13. Un sistema de calentamiento solar (100) , que comprende:

un colector solar (10) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12; y

un aparato de almacenamiento de calor (20) , conectado al sustrato y configurado para almacenar calor generado por la capa de absorción de calor.

14. El sistema de calentamiento solar de acuerdo con la reivindicación 13, en el cual los nanotubos de carbono son sustancialmente paralelos a una superficie de la película de nanotubos de carbono.