Panel térmico solar de vacío con pantalla radiativa.

Panel solar térmico de vacío de dos caras que comprende una envuelta (30) estanca a prueba de vacío capaz de resistir la presión atmosférica cuando se evacúa,

comprendiendo dicha envuelta (30) una primera y segunda placas de vidrio (1, 2) transparentes a la radiación solar y enfrentadas entre sí para definir las dos superficies activas del panel solar, un marco perimetral (3) que define la superficie lateral de dicha envuelta (30), comprendiendo dicho panel solar al menos un primer absorbedor de calor (11) colocado en el interior de dicha envuelta (30) y capaz de recibir radiación solar a través de la primera placa de vidrio (1), por lo menos un segundo absorbedor de calor (12) colocado en el interior de dicha envuelta (30) y capaz de recibir radiación solar a través de la segunda placa de vidrio (2), un tubo (13) que entra y sale de dicha envuelta (30) pasando entre dicho por lo menos un primer absorbedor de calor y dicho por lo menos un segundo absorbedor de calor (11, 12) y que presenta una superficie exterior en contacto con dicho primer y segundo absorbedor de calor (11, 12), caracterizado porque dicho panel solar comprende en el interior de la envuelta (30) un elemento en forma de caja (10) que rodea la superficie exterior del tubo (13), comprendiendo dicho elemento en forma de caja (10) dicho por lo menos un primer y segundo absorbedores de calor (11, 12).

Panel térmico solar de vacío con pantalla radiativa.

La presente invención se refiere a un panel solar térmico de vacío de dos caras según la introducción de la reivindicación principal.

Los paneles solares térmicos de vacío de dos caras se realizan para absorber la radiación solar de dos superficies activas, ya sea recibiendo la luz solar de manera directa o reflejada por un espejo. Estos paneles son conocidos, por ejemplo, a partir de los documentos EP0387843, DE 103 06 532, DE 203 19 299 U1, EP 1 342 964, DE 202 20 874.

El documento EP0387843 se refiere a paneles solares que comprenden una envuelta estanca a prueba de vacío formada por dos placas de vidrio transparentes a la radiación solar. Dentro de la envuelta, están colocados uno o más absorbedores de calor para absorber la radiación solar al convertirla en energía térmica. De manera general, el absorbedor de calor es una lámina metálica rectangular realizada a partir de cobre, aluminio u otro metal de un alto coeficiente de conducción del calor y un bajo coeficiente de emisión infrarroja, cubierto con un revestimiento selectivo de absorción altamente absorbente de la radiación visible pero transparente a la radiación infrarroja (por ejemplo, óxido de cromo u óxido de níquel) . Un tubo a través del cual fluye un fluido termovector, generalmente agua, entra y sale de la envuelta que se encuentra en buen contacto con dichos absorbedores de calor, de manera general, por medio de una soldadura realizada a lo largo de una generatriz de su superficie exterior. Típicamente, esta soldadura es realizada por láser o ultrasonido con el propósito de minimizar la deformación de la lámina metálica y no dañar su revestimiento. La energía térmica recogida por el absorbedor de calor es transmitida por medio de dicha soldadura al tubo por conducción, por lo tanto, se calienta el fluido que fluye a su través.

Ambas caras de los paneles solares de dos caras reciben la radiación solar. Por esta razón, con el fin de maximizar el rendimiento, dicho revestimiento selectivo de absorción también es colocado sobre la superficie exterior del tubo, en contacto con un lado del absorbedor de calor. Este tubo normalmente también se fabrica a partir de cobre para conseguir una baja emisividad infrarroja.

Las bombas desgaseadoras también están colocadas en paneles de vacío para absorber por efecto químico cualquier residuo de gas todavía presente en la envuelta una vez ha sido evacuada, con el fin de mantener un nivel adecuado de vacío para todo el periodo de funcionamiento del panel. Estas bombas desgaseadoras normalmente consisten en elementos masivos localizados dentro de la envuelta de vacío o en revestimientos de película delgada formados por la evaporación bajo vacío de un desgastador por destellos sobre una superficie interior de dicha envuelta. Sin embargo, también pueden estar ventajosamente formados a modo de revestimientos de película delgada colocados sobre la superficie de los absorbedores de calor por debajo del revestimiento selectivo de absorción tal como se describe en el documento EP1706678.

Un problema de los actuales paneles solares de vacío de dos caras es que la colocación de una película delgada desgaseadora sobre una superficie absorbente por debajo del revestimiento selectivo de absorción modifica de forma negativa las propiedades de dicho revestimiento, reduciendo su absorción visible de luz, al tiempo que se incrementa la emisividad infrarroja del absorbedor.

Otro problema es que el coeficiente de emisividad infrarroja de una superficie provista de un revestimiento selectivo de absorción está en función del material constituyente de la superficie y no del revestimiento por sí mismo. En consecuencia, para limitar las pérdidas de energía térmica por la irradiación del tubo, se fabrica preferentemente a partir de cobre, un material que presenta una baja emisividad infrarroja pero que incrementa de manera considerable los costes de producción del panel, o limita la presión máxima de funcionamiento del fluido termovector.

Un problema adicional es que la soldadura entre el tubo y el absorbedor requiere tener especial cuidado al colocar dichos componentes, puesto que el área de la superficie de contacto es muy pequeña, en particular, en el caso de la soldadura de láser, en la cual la dimensión transversal de la costura de soldadura es muy pequeña.

El documento DE 103 06 532 muestra un panel solar sin vacío de recogida de calor que comprende: una estructura poco profunda de tipo caja, y unos tubos encerrados en absorbedores abiertos en sus lados laterales.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un panel solar que permita superar dichos inconvenientes y en el que la dispersión térmica debida a la irradiación y a la conducción sea limitada.

Un objetivo particular es proporcionar un panel solar térmico de vacío de dos caras que comprenda una bomba desgaseadora que no altere las propiedades de absorción y reflexión para la radiación electromagnética de los absorbedores de calor.

Un objetivo adicional es fabricar el tubo del fluido termovector a partir de un material menos costoso y más resistente que el cobre, limitando al mismo tiempo sus pérdidas de radiación infrarroja.

Otro objetivo es mejorar la transferencia de calor entre el absorbedor de calor y el fluido termovector que fluye a través del tubo, facilitando al mismo tiempo su soldadura, en particular, a través de una técnica láser.

Dichos objetivos se alcanzan mediante un panel solar de vacío de dos caras, cuyas características inventivas son definidas en las reivindicaciones.

La invención se pondrá más claramente de manifiesto a partir de la siguiente descripción detallada de una forma de realización de la misma, proporcionada a título de ejemplo no limitativo e ilustrada en las figuras adjuntas, en las cuales:

La Figura 1 es una vista en perspectiva del panel solar según la invención;

la Figura 2 es una vista en perspectiva explosionada del panel solar;

la Figura 3 es una sección transversal a través del panel solar según la invención;

la Figura 4 es una vista en perspectiva de un elemento en forma de caja atravesado por el tubo de transporte del fluido termovector;

la Figura 5 es una vista en perspectiva de una parte del segundo absorbedor de calor con el elemento de soporte transversal y las placas de filtración;

la Figura 6 es una sección transversal a través del panel solar en el elemento de soporte transversal.

La Figura 1 muestra una vista en perspectiva del panel solar térmico de vacío de dos caras. Este panel solar comprende una envuelta 30 estanca a prueba de vacío capaz de resistir la presión atmosférica cuando se evacua, que comprende una primera y segunda placas de vidrio 1, 2 enfrentadas entre sí y transparentes a la radiación solar. La primera y segunda placas de vidrio definen las dos superficies activas del panel solar. Los paneles de una sola cara presentan una única placa de vidrio, mientras que una segunda placa enfrentada a la primera puede ser fabricada a partir de metal. Los paneles de dos caras presentan dos placas de vidrio enfrentadas para aumentar la producción de energía térmica, y en las cuales la segunda placa de vidrio es atravesada por la radiación solar reflejada por un espejo.

Como también puede observarse a partir de la vista explosionada de la Figura 2, la envuelta 30 estanca a prueba de vacío está lateralmente delimitada por un marco perimetral 3 metálico. El marco perimetral 3 está acoplado con las placas de vidrio 1, 2 a través de una correa flexible metálica 4, 5 unida con el marco perimetral 3 por soldadura, soldadura fuerte o soldadura blanda y con las placas de vidrio 1, 2 mediante un sellado de vidrio-metal de tipo masivo, en el cual el borde de la correa metálica está empotrado en el vidrio de acuerdo con la patente MI2008A 001245.

Los primeros absorbedores de calor 11 están colocados dentro de la envuelta 30 para enfrentarse a la primera placa de vidrio 1 de manera que reciban y absorban la radiación solar que, por medio de la primera placa de vidrio 1, entra de manera directa en la envuelta 30. Los segundos absorbedores de calor 12 se vuelven a colocar en el interior de dicha envuelta 30, pero enfrentados a la segunda placa de vidrio 2 para recibir y absorber la radiación solar que entra en la envuelta 30 por medio de la segunda placa... [Seguir leyendo]

1. Panel solar térmico de vacío de dos caras que comprende una envuelta (30) estanca a prueba de vacío capaz de resistir la presión atmosférica cuando se evacúa, comprendiendo dicha envuelta (30) una primera y segunda placas de vidrio (1, 2) transparentes a la radiación solar y enfrentadas entre sí para definir las dos superficies activas del panel solar, un marco perimetral (3) que define la superficie lateral de dicha envuelta (30) , comprendiendo dicho panel solar al menos un primer absorbedor de calor (11) colocado en el interior de dicha envuelta (30) y capaz de recibir radiación solar a través de la primera placa de vidrio (1) , por lo menos un segundo absorbedor de calor (12) colocado en el interior de dicha envuelta (30) y capaz de recibir radiación solar a través de la segunda placa de vidrio (2) , un tubo (13) que entra y sale de dicha envuelta (30) pasando entre dicho por lo menos un primer absorbedor de calor y dicho por lo menos un segundo absorbedor de calor (11, 12) y que presenta una superficie exterior en contacto con dicho primer y segundo absorbedor de calor (11, 12) , caracterizado porque dicho panel solar comprende en el interior de la envuelta (30) un elemento en forma de caja (10) que rodea la superficie exterior del tubo (13) , comprendiendo dicho elemento en forma de caja (10) dicho por lo menos un primer y segundo absorbedores de calor (11, 12) .

2. Panel solar según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento en forma de caja (10) presenta una superficie lateral que comprende dicho por lo menos un primer y dicho por lo menos segundo absorbedor de calor (11, 12) .

3. Panel solar según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho elemento en forma de caja (10) define un volumen ópticamente cerrado por lo menos alrededor de una parte de la superficie exterior del tubo (13) .

4. Panel solar según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho elemento en forma de caja (10) presenta dos extremos de base y comprende un primer y segundo tapones (31, 32) aptos para cerrar ópticamente dichos extremos de base.

5. Panel solar según la reivindicación 2, caracterizado porque dicho por lo menos un primer y dicho por lo menos un segundo absorbedor de calor (11, 12) presentan unos bordes (14, 15, 16, 17) que son plegados para definir una sección transversal sustancialmente en forma de C para cada absorbedor de calor (11, 12) .

6. Panel solar según la reivindicación anterior, caracterizado porque los bordes (14, 15, 16, 17) de dicho por lo menos un primer y dicho por lo menos un segundo absorbedor de calor (11, 12) están ópticamente superpuestos con respecto a la superficie exterior del tubo (13) .

7. Panel solar según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tubo (13) presenta sobre su superficie exterior una superficie plana (21, 22) de contacto con dicho por lo menos un primer o segundo absorbedor de calor (11, 12) .

8. Panel solar según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende una bomba desgaseadora colocada en el interior de dicho elemento en forma de caja (10) .

9. Panel solar según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento en forma de caja (10) presenta unos orificios (18) para el paso de unos soportes (24) adaptados para soportar el tubo (13) , comprendiendo dicho panel solar unas placas (23) pequeñas aptas para apantallar la radiación infrarroja que sale de los orificios (18) .

10. Panel solar según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho tubo (13) para el transporte de un fluido termovector está realizado a partir de materiales distintos del cobre, tales como el aluminio, que son claramente menos costosos, incluso si se tiene un coeficiente de emisión infrarroja mucho mayor, en particular a temperatura elevada.