Un calentador solar de agua.

Un aparato (10) de calentamiento solar de agua, que comprende unos envases interior y exterior dispuestosconcéntricamente (12,

14); una cavidad (16) definida entre los envases; un material de cambio de fase que seproporciona en la cavidad (16); una entrada (18) para el suministro de agua sin calentar al envase interior (14); y unasalida (20) para retirar agua caliente del envase interior (14); caracterizado porque la cavidad (16) está parcialmenteal vacío.

Un calentador solar de agua Campo de la invención La presente invención trata de un calentador solar de agua y, en particular, un calentador solar de agua que se ha 5 diseñado para instalarse en un sistema doméstico de suministro de agua caliente o similares, con el fin de reducir las necesidades de energía de un sistema de este tipo.

‎Antecedentes de la invención Los sistemas de calentamiento solar de agua consisten generalmente en un colector solar y un depósito de agua independientes, con tuberías que conectan el colector (es) con el almacén (es) . Estos sistemas pueden ser activos o pasivos, los sistemas activos utilizan una bomba eléctrica y los sistemas pasivos se basan en las fuerzas de flotabilidad en forma de acción termosifónica. El colector puede ser de cualquier tipo, desde una simple disposición de placa plana, que necesita protección contra la congelación, al sistema más costoso (tubo de calor) de tubos al vacío. El colector generalmente se conecta indirectamente a la instalación existente de agua caliente y como tal necesita un cilindro de agua caliente de doble espiral.

Aunque los sistemas solares de calentamiento de agua son muy efectivos en algunos entornos, en un gran número de países o regiones del mundo, la combinación de una baja insolación (incidencia de radiación solar) diaria promedio y la necesidad de medidas de protección contra la congelación produce unos sistemas solares de calentamiento de agua disponibles en el mercado que son inadecuados o prohibitivamente caros.

En su forma más simple, el calentador solar de agua de almacenamiento de colector integrado (ICSSWH, integrated

collector storage solar water heater) es un tanque de agua pintado de negro para absorber la insolación. En el pasado, las variaciones consistían en uno o más tanques, pintados de negro o recubiertos con una superficie de absorción selectiva, dentro de una caja bien aislada, posiblemente con reflectores y cubiertos con una, dos o incluso tres capas de vidrio, plástico o una combinación de ambos. Debido a su simplicidad, un sistema de colector/almacenamiento integrado es más fácil de construir e instalar, que reduce el mantenimiento y los costes de capital. En la mayoría de climas, la gran masa térmica del almacén proporciona una resistencia inherente a la congelación. Sin embargo, la unidad integrada tiene un problema importante debido a su singular modo de funcionamiento.

Los primeros sistemas padecían considerablemente de pérdidas térmicas hacia el ambiente, especialmente durante la noche y en períodos sin recogida. Esto significa que no importa la efectividad de la unidad para recoger la energía 30 solar, a menos que el agua caliente se retire totalmente al final del período de recogida, las pérdidas al ambiente llevan a que a primeras horas del día siguiente solo hay disponible agua tibia. Esto ha reducido la fracción solar global, haciendo que sea menos viable económicamente. De hecho, a finales del siglo XIX esta deficiencia llevó a un protagonismo de los calentadores solares termosifónicos de agua con almacenamiento térmico diurno en detrimento del sistema ICSSWH. Para superar la excesiva pérdida térmica y para estar en condiciones de competir con los más establecidos sistemas distribuidos de calentadores solares de agua, el diseño ICSSWH ha tenido que evolucionar e incorporar nuevos y novedosos métodos para mejorar las prestaciones.

El documento DE 100 43533 describe un aparato de calentamiento solar de agua según el preámbulo de la reivindicación 1.

La presente invención se ha desarrollado para proporcionar un mejor aparato de calentamiento solar de agua.

Compendio de la invención Por lo tanto, la presente invención proporciona un aparato de calentamiento solar de agua que comprende unos envases interiores y exteriores dispuestos concéntricamente; una cavidad definida entre los envases; en la cavidad se proporciona un material de cambio de fase; una entrada para suministrar agua sin calentar al envase interior; y una salida para retirar agua caliente desde el envase interior.

Según la invención, la cavidad está parcialmente al vacío.

Preferiblemente, el aparato comprende un material de efecto mecha situado en la cavidad.

Preferiblemente, el material de efecto mecha se proporciona sobre una cara interior del envase exterior.

Preferiblemente, el material de efecto mecha se proporciona a lo largo de una parte sustancial de la longitud del envase exterior.

Preferiblemente, el aparato comprende por lo menos un depósito dentro de la cavidad y dentro de ese depósito se puede retener por lo menos una parte del material de cambio de fase.

Preferiblemente, el depósito, o cada uno de ellos, está definido por un collarín anular asentado contra una cara interior del envase exterior. Preferiblemente, el aparato comprende, para cada depósito, una correspondiente capucha anular asentada contra la cara interior del envase exterior, en una posición adyacente al respectivo depósito y sin estar en contacto directo con el depósito.

Preferiblemente, la capucha se dispone y dimensiona para dirigir el material de cambio de fase condensado desde una cara exterior del envase interior al respectivo depósito. Preferiblemente, el aparato comprende un depósito inferior y depósito superior. Preferiblemente, el aparato comprende un compartimento al vacío dispuesto dentro del envase interior y que define

por lo menos uno de los depósitos entre el compartimiento y una cara interior del envase exterior.

Preferiblemente, la entrada alimenta a la parte inferior del envase interior y la salida es abastecida desde una parte superior del envase interior. Preferiblemente, la salida regresa a través del envase interior antes de salir del envase exterior. Preferiblemente, la entrada y la salida se extienden a través del envase exterior en un extremo inferior del mismo.

Preferiblemente, el aparato comprende un intercambiador de calor conectado entre la entrada y la salida. Preferiblemente, el intercambiador de calor comprende un trozo de tubo contorneado. Preferiblemente, la longitud de tubo define una trayectoria en espiral que tiene una espiral que se concentra progresivamente a medida que el tubo se extiende desde la entrada hacia la salida. Preferiblemente, el aparato comprende unos medios de expansión para permitir que el agua se expanda en el 20 envase interior cuando se calienta.

Preferiblemente, sobre una cara exterior del envase exterior se proporciona un revestimiento absorbente de la radiación solar. Preferiblemente, el aparato comprende un divisor dispuesto dentro del envase exterior entre un extremo superior del

envase interior y un extremo superior del envase exterior con el fin de reducir las pérdidas por transferencia térmica de vapor a través del extremo superior del envase exterior. Preferiblemente, el aparato comprende un envase transparente de cubierta situado concéntricamente sobre el envase exterior.

Preferiblemente, la entrada y la salida se extienden a través del envase de cubierta en o junto a un extremo superior del mismo. 30 Preferiblemente, la entrada y salida están provistas de aislamiento térmico entre el envase exterior y el envase de cubierta. Preferiblemente, el espacio entre los extremos superiores del envase interior y el exterior y el espacio entre los extremos inferiores del envase interior y el exterior están aislados térmicamente.

Breve descripción de los dibujos Ahora se describirá la presente invención, haciendo referencia a los dibujos acompañantes, en los que;

La Figura 1 ilustra una vista lateral seccionada de una primera realización de un aparato de calentamiento solar de agua según la presente invención;

La Figura 2 es una vista en perspectiva del aparato de la Figura 1;

La Figura 3 ilustra una vista lateral seccionada de una segunda realización de un aparato de calentamiento solar de

agua según la presente invención;

La Figura 4 ilustra una vista lateral seccionada de una tercera realización de un aparato de calentamiento solar de agua según la presente invención; La Figura 5 ilustra una vista lateral seccionada de una cuarta realización de un aparato de calentamiento solar de agua según la presente invención; y La Figura 6 ilustra una representación esquemática de la instalación del aparato de calentamiento solar de agua de la presente invención.

Descripción detallada de los dibujos Haciendo referencia ahora a las Figuras 1 y 2 de los dibujos acompañantes, se ilustra una primera realización del

aparato de calentamiento solar de agua, generalmente indicado como 10, que está adaptado para efectuar el calentamiento de agua por radiación... [Seguir leyendo]

1. Un aparato (10) de calentamiento solar de agua, que comprende unos envases interior y exterior dispuestos concéntricamente (12, 14) ; una cavidad (16) definida entre los envases; un material de cambio de fase que se proporciona en la cavidad (16) ; una entrada (18) para el suministro de agua sin calentar al envase interior (14) ; y una salida (20) para retirar agua caliente del envase interior (14) ; caracterizado porque la cavidad (16) está parcialmente al vacío.

2. Un aparato de calentamiento solar de agua según la reivindicación 1, en el que el aparato comprende un material de efecto mecha (34) situado en la cavidad (16) .

3. Un aparato de calentamiento solar de agua según la reivindicación 2, en el que el material de efecto mecha 10 (34) se proporciona en una cara interior del envase exterior (12) .

4. Un aparato de calentamiento solar de agua según la reivindicación 2 o 3, en el que el material de efecto mecha (34) se proporciona a lo largo de una parte sustancial de la longitud del envase exterior (12) .

5. Un aparato de calentamiento solar de agua según cualquier reivindicación precedente que comprende por lo

menos un depósito dentro de la cavidad (16) y dentro de ese depósito se puede retener por lo menos una parte del 15 material de cambio de fase.

6. Un aparato de calentamiento solar de agua según la reivindicación 5, en el que el depósito, o cada uno de ellos, está definido por un collarín anular (36) asentado contra una cara interior del envase exterior (12) .

7. Un aparato de calentamiento solar de agua según la reivindicación 5 o 6 que comprende, para cada depósito,

una correspondiente capucha anular (38) asentada contra la cara interior del envase exterior (14) , en una posición 20 adyacente al respectivo depósito y sin estar en contacto directo con el depósito.

8. Un aparato de calentamiento solar de agua según la reivindicación 7, en el que la capucha (38) está dispuesta y dimensionada para dirigir el material de cambio de fase condensado desde una cara exterior del envase interior al respectivo depósito.

9. Un aparato de calentamiento solar de agua según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, que comprende un 25 depósito inferior y depósito superior.

10. Un aparato de calentamiento solar de agua según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, que comprende un compartimiento al vacío (50) dispuesto en el envase exterior (12, 112) y que define por lo menos uno de los depósitos entre el compartimento (50) y la cara interior del envase exterior (12, 112) .

11. Un aparato de calentamiento solar de agua según cualquier reivindicación precedente, en el que la entrada

(18) alimenta a una parte inferior del envase interior (14) y la salida (20) es abastecida desde una parte superior del envase interior (14) .

12. El aparato de calentamiento solar de agua según cualquier reivindicación precedente, en el que la salida (20, 120) regresa a través del envase interior (14) antes de salir del envase exterior (12) .

13. Un aparato de calentamiento solar de agua según cualquier reivindicación precedente, que comprende un 35 intercambiador de calor (60) conectado entre la entrada y la salida.

14. Un aparato de calentamiento solar de agua según cualquier reivindicación precedente, que comprende un divisor (52) dispuesto dentro del envase exterior (112) entre un extremo superior (124) del envase interior (114) y un extremo superior (128) del envase exterior (112) con el fin de reducir las pérdidas por transferencia térmica de vapor a través del extremo superior del envase exterior.