La invención se refiere a un panel solar térmico para calentamiento de aire para climatización de pabellones,

naves industriales, edificios o viviendas, así como para aplicaciones donde sea útil una fuente de aire caliente, como el secado de productos.

El panel se coloca en la cubierta formando parte de la misma, siendo un caso de integración arquitectónica.

Esquemáticamente está compuesto de una cuna portante en la parte inferior que incorpora el aislamiento térmico, un absorbedor de sección trapezoidal colocado sobre la misma, formando entre ambas piezas los conductos por donde circulará el aire, movido por un ventilador, y una superficie transparente encima para provocar el efecto invernadero. La conexión entre paneles puede ser en serie y/o en paralelo mediante conductos auxiliares.

El panel puede integrarse en las instalaciones convencionales de ventilación. También es apto para el calentamiento de agua mediante un intercambiador aire-agua.

Panel solar térmico para calentamiento de aire.

Sector de la técnica

La invención se refiere a un panel solar térmico integrado arquitectónicamente en las cubiertas de los edificios, cuya utilidad es el calentamiento de aire en climatización de pabellones, naves industriales, edificios o viviendas durante el invierno, así como para aquellas aplicaciones donde pueda ser útil una fuente de aire caliente, como el secado de productos.

El conjunto de componentes que forman parte de la invención están diseñados para realizar el proceso de calentamiento de aire mediante un enfoque de integración arquitectónica, al incluir junto al panel el aislante y la cobertura impermeable, sustituyendo a elementos de construcción tradicionales y consiguiendo que su adaptación a cubiertas nuevas o existentes sea óptima, resolviendo muchos de los problemas constructivos.

El panel o conjunto de paneles pueden integrarse o sustituir a los sistemas de ventilación convencionales, ya que incorporan cajas de mezclas en la entrada y salida de aire, pudiéndose acoplar así mismo filtros para la purificación del aire según normativa.

El panel es apto también para el calentamiento de agua mediante un intercambiador aire-agua acoplado.

El estado de la técnica

Es conocido el proceso de calentamiento de un fluido por la exposición a la radiación solar, que mediante un absorbedor que aumente el rendimiento, traslada la energía de la radiación solar, al fluido en forma de calor.

Existen otros dispositivos para calentamiento de fluidos mediante la acción de la radiación solar, casi todos ellos referidos al calentamiento de fluidos como agua, agua glicolada o similar. También existen algunos que se basan en el calentamiento de aire, pero con principios de funcionamiento distintos basados en circulación interior en serpentín o en una base de funcionamiento diferente, y no estando orientados hacia la integración arquitectónica de manera tan clara.

Las principales características que caracterizan el objeto de patente son:

- Flujo del fluido por el interior del panel en canales paralelos longitudinales, consiguiendo unas pérdidas de carga reducidas, y permitiendo el acople en serie de unos paneles con otros.

- Absorbedor con sección trapezoidal optimizada para formar canales y para aprovechar mejor la radiación solar desde primera hora del día. En la salida o puesta del sol, el ángulo de incidencia es pequeño, pero los rayos inciden casi perpendicularmente en las caras inclinadas de la sección trapezoidal.

- Cubierto de vidrio o panel transparente encima del absorbedor, para formar una zona con efecto invernadero que mejora la eficiencia del conjunto.

- Conexión con sistema de canalización del fluido o conducto de aire, con circulando en sentido transversal y conexiones con el interior de edificio.

- Montaje e interconexión del panel formando filas y columnas, en un esquema hidráulico de tipo serie-paralelo.

- El panel incluye todos los componentes necesarios para resolver una cubierta, como el aislante, las piezas de impermeabilización, etc. resolviendo por sí mismo la cubierta del edificio y sustituyendo a elementos de construcción.

Descripción de la invención

El objeto de la presente solicitud de patente de invención se refiere a un panel solar térmico para calentamiento de aire, que mediante una concepción en el diseño y ejecución novedosa consigue que sea muy sencilla su integración en cubiertas e edificaciones, y le confiere un aspecto diferenciador de otros productos que puedan tener una función parecida.

El panel se compone de una cuna portante de material aislante normalmente protegida de los efectos de la intemperie por una lámina metálica o de otro material, susceptible de ser pintada o decorada, tanto por el exterior, como por el lado visto por el interior. Sobre esa cuna se monta un absorbedor de un material de alta conductividad, como chapa de aluminio o cobre pintado de negro, y de sección trapezoidal de modo que se forman conductos entre la pieza y la cuna portante por los que discurrirá el aire o fluido. Las dimensiones de la sección trapezoidal de la chapa del absorbedor se pueden optimizar para obtener flujo turbulento, optimizando el coeficiente de película. El aire podría circular sólo por debajo o por debajo y por encima del colector mediante la colocación de una chapa plana sobre el absorbedor.

Sobre la cuna o soporte, se montan también unos perfiles que permiten el montaje a una separación óptima, de una cobertura transparente que tiene como función mejorar la eficiencia energética del conjunto a través de la captura de rayos infrarrojos mediante el efecto invernadero. El montaje del panel sobre la estructura de soporte de la cubierta, así como el montaje de unos paneles junto a otros, se soluciona con pernos adecuados, montados únicamente en las zonas laterales, facilitando la impermeabilización de éstos anclajes mediante una pieza tapa juntas.

El producto se ha diseñado además para permitir el montaje en serie de unos componentes con otros, tanto en filas longitudinales, como transversales, de forma que en la zona de cubierta donde se instale el panel se soluciona totalmente el aislamiento, la impermeabilización y la cobertura del edificio, además del aporte de calor obtenido. Las zonas de la cubierta donde no se coloque el panel absorbedor, como por ejemplo las vertientes orientadas al norte o zonas con sombras, pueden resolverse con cubierta estándar, con perfecto montaje y conexión con los paneles solares térmicos, para asegurar la impermeabilización de la cubierta.

El panel sería susceptible de fabricarse en diferentes tamaños para adaptarse a cualquier geometría de la cubierta. También se ha previsto con diferentes grados de aislamiento según la función o utilización del espacio cubierto.

Los paneles se pueden conectar hidráulicamente en serie, y las series se pueden conectar a su vez en paralelo mediante conductos conectados a la entrada y salida de las series. En la entrada y salida general del sistema de paneles se conecta una caja de mezclas. La caja de mezclas de la entrada permite tomar el aire que se introduce en los paneles del exterior, del interior o bien una mezcla de ambos. Análogamente, la caja de mezclas de salida permite introducir el aire proveniente de los paneles en el interior del edificio, o bien expulsarlo directamente al exterior.

Breve descripción de las figuras

Figura 1.

Sección del panel mostrando sus elementos principales.

Figura 2.

Vista del panel instalado en la cubierta de una edificación, ocupando solo la vertiente mejor orientada, y adaptándose a una planta irregular.

Figuras 3a, 3b, 3c.

Varias secciones de paneles con diferentes espesores de aislante, según la necesidad del edificio.

Figura 4.

Vista en sección del panel formando una cubierta y en función de calentamiento de aire.

Figura 5.

Vista en sección del panel formando una cubierta y en función de evacuación de aire caliente del interior.

Figura 6.

Vista en sección del panel formando una cubierta cuando no está en función (con convección de aire por el interior).

Figura 7.

Esquema de flujos de aire en el interior de un conjunto de paneles en función de calentamiento de aire.

Modos de realización preferente de la invención

En detalle, como puede verse en la Figura 1, el panel se compone de una cuna portante de material aislante (1) normalmente protegida de efectos de intemperie por una lámina metálica o de otro material, susceptible de ser pintada o decorada, tanto por el exterior, como por el lado visto por el interior. Sobre esa cuna se monta un absorbedor, normalmente de material de alta conductividad, como chapa de aluminio o cobre pintada de negro, con sección trapezoidal (2) de modo que se forman conductos (3) entre la cuna portante (1) y el absorbedor (2) por los que discurrirá el aire o fluido. Las dimensiones de la sección trapezoidal de la chapa del absorbedor se pueden optimizar para obtener flujo turbulento, optimizando el coeficiente de película.

Sobre la cuna o soporte, se montan también unos perfiles (4) que permiten el montaje a una separación óptima, de una cobertura transparente (5) que tiene como función... [Seguir leyendo]

1. Panel solar térmico para calentamiento de aire caracterizado porque permite su integración arquitectónica sustituyendo materiales de construcción al incluir un panel sándwich (1) que permite el aislamiento y la impermeabilización de la cubierta y forma la base o cuna del panel, encima del cual se coloca una pieza de aluminio u otro material conductor (2), de sección trapezoidal y pintada negra que sirve como superficie del absorbedor, formándose entre la superficie del absorbedor y la cuna un conjunto de conductos individuales (3) que permiten un flujo paralelo y longitudinal del fluido, evitando zonas muertas y permitiendo unas pérdidas de carga reducidas, siendo dicho flujo forzado mediante un ventilador (12), colocándose en la entrada de aire a los paneles y en la salida sendas cajas de mezclas (10, 11). y existiendo una superficie transparente (5) para crear el efecto invernadero.

2. Panel solar térmico según la reivindicación 1, caracterizado por que pueden acoplarse unos paneles a otros en serie, y dichas series pueden conectarse en paralelo, utilizando conductos a la entrada y la salida de las series. El montaje de unos paneles con otros se realiza mediante pernos y tapajuntas (6) con perfecta estanqueidad e impermeabilización de las uniones, facilitando el montaje directo a la estructura del edificio, integrándose al mismo.

3. Panel solar térmico según alguna de las reivindicación 1, caracterizado porque mediante un regulador de la velocidad del ventilador, puede variarse el caudal y por ende, la temperatura de salida del aire.

4. Panel solar térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque se puede instalar un pequeño ventilador accionado por una placa fotovoltaica para provocar un flujo forzado que permita evacuar el calor de los paneles en caso de no estar funcionando la instalación.

5. Panel solar térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque el paso del aire se puede realizar por uno o ambos lados del absorbedor (2), si se dispone una chapa plana sobre el mismo.

6. Panel solar térmico según la reivindicación 1, caracterizado porque en la caja de mezclas de la entrada (10) o de la salida (11) pueden acoplarse filtros adecuando el aire a la calidad deseada.

7. Panel solar térmico para calentamiento de aire según la reivindicación 1, caracterizado porque también puede montarse sobre paneles de cobertura existentes en cubiertas ya realizadas, permitiendo así aprovechar éstos componentes, utilizando la cobertura existente como sustitución de la cuna portante (1).