CUBIERTA TRANSPARENTE PARA COLECTORES SOLARES TÉRMICOS.

Cubierta transparente para colectores solares térmicos.

La cubierta de la invención consiste en una nueva estructuración especialmente concebida para mejorar el aislamiento térmico en sistemas con una cubierta transparente,

concretamente para colectores solares térmicos, en orden a reducir las pérdidas a través de la cubierta transparente por la que pasa la radiación solar. El sistema se basa en aplicar un elastómero o un gel transparente en el vidrio de la cubierta de un colector solar térmico, de tal modo que mejore el aislamiento térmico y absorba el infrarrojo con el fin de reducir las pérdidas de calor en el sistema y mejorar el rendimiento.

Cubierta transparente para colectores solares térmicos. Objeto de la invención

La presente invención se refiere a una nueva estructuración especialmente concebida para mejorar el aislamiento térmico en sistemas con una cubierta transparente. En particular es objeto de la invención la aplicación de este sistema a colectores solares térmicos para reducir las pérdidas a través de la cubierta transparente por la que pasa la radiación solar. El sistema se basa en aplicar un elastómero o un gel transparente en el vidrio de la cubierta de un colector solar térmico, de tal modo que mejore el aislamiento térmico y absorba el infrarrojo con el fin de reducir las pérdidas de calor en el sistema y mejorar el rendimiento. Antecedentes de la invención

Como es conocido, los colectores solares térmicos están dotados de una cubierta transparente por varios motivos. Un primer motivo es la protección de la intemperie, sobre todo del granizo, lluvia y polvo. Un segundo motivo es la reducción de las pérdidas del colector por su parte de incidencia de la radiación.

El material utilizado de forma más extensa como cubierta es el vidrio de alta transmitancia al espectro solar, bajo en óxidos, y, en algunos casos, además tiene capas antirreflectivas que aumentan la transmisión de radiación. Sin embargo, su conductividad térmica no puede modificarse sin alterar las propiedades ópticas de forma importante.

El colector solar por la parte posterior y por los laterales suele tener aislantes con baja conductividad que provocan pérdidas bajas en dichas zonas. Sin embargo, por la parte anterior, que es la zona por donde incide la radiación solar, las pérdidas son mucho mayores, sobre todo a medida que se va incrementando la temperatura respecto a la temperatura ambiente.

Las pérdidas en dichas zonas se deben a la radiación infrarroja que atraviesa el vidrio, así como las pérdidas con convección y radiación del vidrio al exterior. La presente invención reduce estas pérdidas a través de la cubierta.

Para mejorar el aislamiento se utilizan sistemas de doble acristalamiento, sistemas con materiales plásticos rígidos que sustituyen al vidrio, como PMMA o Policarbonato, o bien, laminados de ambos.

Los sistemas de doble acristalamiento con cámara de aire o de otros gases, utilizados como sistemas de aislamiento en edificios, presenta una serie de inconvenientes en el uso en colectores solares térmicos. Un doble acristalamiento produce unas pérdidas adicionales de radiación del orden de un 9% debido a los cambios de medio que se producen aire-vidrio y la diferencia de índices de refracción entre ambos. En esta invención se propone que en el caso de utilizar un sistema de doble acristalamiento se introduzca un elastómero o gel transparente en una de los dos vidrios para mejorar el rendimiento del sistema.

En este sentido, puede citarse el documento US 4278074, que propone un doble acristalamiento para reducir pérdidas.

Existen registros de colectores solares térmicos en los que se adicionan capas sobre el vidrio de recubrimientos antirreflectivos. Se trata de capas orgánicas o inorgánicas de película delgada de espesores nanométricos. Su función no es una función aislante del sistema ni ofrecen una absorción específica de infrarrojo. El sistema se basa en aumentar el rendimiento a partir de aumentar la radiación que atraviesa la cubierta, no se basa en reducir las pérdidas por convección y radiación que es lo que se va a conseguir con el sistema de la presente invención.

El documento WO 03/089847 propone también la utilización de un doble acristalamiento, de vidrio o polimérico, cuyo aprovechamiento está basado en el espacio entre ambas cubiertas, relleno de aire, un gas

o aplicado vacío. Además, las cubiertas pueden tener algún tipo de recubrimiento, siempre antirreflectivo.

En un colector solar térmico existen grandes diferencias de temperaturas entre una condición de estancamiento del fluido a máxima radiación por el día y las condiciones que tiene por la noche sin radiación; esto provoca gran diferencia de dilatación entre materiales con diferente coeficiente de dilatación. Si se añade una capa de plástico rígido al vidrio para hacer un sistema más aislante como se podría realizar para acristalamientos en edificios, se van a producir grandes tensiones entre ambos por la diferencia de temperatura hasta que se produzcan despegues entre sus superficies. Por este motivo en esta invención para colectores solares térmicos se utilizan elastómeros o geles, y no se utilizan materiales plásticos como PMMA

o policarbonato, con el fin de poder generar una capa funcional aislante sin existir riesgos de delaminación entre el vidrio y el material.

Por último, el documento US 200968384 describe un acristalamiento doble, aplicado específicamente en ventanas, en el que se mejora la capacidad de aislamiento mediante la colocación de un elemento multicapa con propiedades reflectivas de la radicación infrarroja en el interior de la cámara estanca situada entre los dos sustratos transparentes. Descripción de la invención

El sistema de cubierta que se preconiza ha sido concebido para resolver la problemática anteriormente expuesta.

Así pues, para reducir las pérdidas a través de la cubierta de un colector solar térmico, se aplica una capa de un elastómero o un gel transparente en la parte interna del vidrio que conforma dicha cubierta. Dicha capa será lo suficientemente gruesa como para que proporcione un efecto aislante térmico y un efecto barrera de infrarrojo. El espesor será función del nivel de aislamiento que se quiera conseguir. De esta manera, no hay cambios de medio con diferencias de índices de refracción, y el elastómero o el gel unido al vidrio tiene el mismo o ligeramente inferior índice de refracción, lo que minimiza las pérdidas.

No obstante, no se trata de una capa nanométrica como las capas antirreflectivas, ya que el objeto en este caso es diferente, se trata de aislar térmicamente, por lo que se requiere mayores espesores.

Al añadir una capa adicional se va a reducir la cantidad de radiación que pasa a través de la cubierta. Para minimizar esta reducción es muy importante que el elastómero o el gel esté completamente en contacto con el vidrio y que además sus índices de refracción sean lo más parecidos posibles, de este modo se reducen las pérdidas por cambio de medio al atravesar la radiación. En el caso que no sea igual debería ser inferior o no superior al valor del vidrio.

En cuanto a la transmitancia del elastómero es importante que éste sea lo más transparente al espectro solar, pero sin embargo absorba el infrarrojo. Se trataría de una transmitancia selectiva en función de la longitud de onda de la radiación. Cuanto más radiación solar deje pasar y más efectivo sea haciendo de barrera al infrarrojo mejor rendimiento se va a conseguir. El elastómero ideal para esta aplicación sería por lo tanto un elastómero selectivo que deje pasar la mayor parte de radiaciones ultravioletas y visibles y absorba las radiaciones infrarrojas.

El material se aplica en una capa sobre el vidrio consiguiendo una buena unión de modo que sólo haya un cambio de medio entre los dos materiales vidrio y elastómero; no deben existir zonas con cambio de medio entre vidrio aire y de éste al elastómero.

Debido a que en condiciones de estancamiento del fluido caloportador en un colector solar térmico se producen temperaturas elevadas, se van a producir diferencias de dilatación importantes entre el vidrio y la capa de material elastomérico. La utilización preferencial en esta invención de materiales plásticos elastoméricos se debe a que si se utilizan materiales plásticos de mayor rigidez produciría una tensión en la intercara entre ambos con la dilatación, que junto con los ciclos calentamiento-enfriamiento, puede originar un despegue de la intercara. Las características de estos materiales son en general bajo módulo y alto alargamiento a la plastificaciónyala rotura.

Cuando la radiación pasa la cubierta transparente la absorben los cuerpos que están en el interior, en el caso de un colector solar el recubrimiento del absorbedor, en una vivienda los objetos del interior. Esta absorción produce un incremento de la temperatura de dichos cuerpos que aumentan la energía que emiten en el espectro infrarrojo. Dicha energía si no se bloquea parte es absorbida...

1. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, que siendo del tipo de las constituidas por al menos un vidrio que se adapta a la cara anterior del colector solar, la destinada a recibir la radiación solar, se caracteriza porque dicho vidrio incorpora sobre su cara interna, una capa de elastómero o un gel, termoplástico o termoestable, unido al mismo, capa transparente a la radiación solar, con absorción en el espectro infrarrojo, y con una conductividad térmica inferior a la del vidrio.

2. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 1ª caracterizada porque la capa de elastómero o gel tiene un índice de refracción igual o inferior al del vidrio.

3. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 1ª caracterizada porque elastómero es una silicona.

4. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 1ª caracterizada porque cuando la cubierta propiamente dicha está obte

nida a partir de dos vidrios definiendo una cámara intermedia, al menos uno de los mismos incorpora una capa de gel o elastómero.

5. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 1ª, caracterizada porque la primera capa de gel o elastómero incluye una segunda capa o lámina adicional de un segundo elastómero o un gel.

6. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 1ª, caracterizada porque la primera capa de gel o elastómero incluye adheridas a la misma, placas de material plástico espaciadas entre sí para permitir la dilatación de las mismas.

7. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 1ª caracterizada porque la capa que se aplica al vidrio es un gel fluido, bajo el que se establece un segundo vidrio para soportarlo y confinarlo.

8. Cubierta transparente para colectores solares térmicos, según reivindicación 7ª caracterizada porque el gel confinado entre el vidrio de cubierta y el vidrio soporte es un aerogel.