Absorbedor solar, dispositivo de absorción solar y colector solar.

Absorbedor solar (1), en particular un absorbedor solar para un dispositivo de absorción solar y/o un colector solar,

para la absorción de una radiación solar y la transmisión de un calor a un sistema de tuberías (4), en el que el absorbedor solar (1) presenta un cuerpo de base (8) conductor de calor, caracterizado porque el cuerpo de base conductor de calor comprende medios conductores de calor con al menos dos zonas (8a, 8b) configuradas diferentes en cuanto al material para la configuración de zonas locales con flujo de calor mejorado, para realizar una adaptación de una temperatura del absorbedor solar sobre la extensión de la superficie del cuerpo de base (8) del absorbedor solar (1) y adaptar una conductividad térmica del absorbedor solar a una distribución del flujo de energía térmica.

Absorbedor solar, dispositivo de absorción solar y colector solar

La invención se refiere a un absorbedor solar, en particular un absorbedor solar para un dispositivo de absorción solar y/o un colector solar, para la absorción de una radiación solar de acuerdo con la reivindicación 1, además, la invención se refiere a un dispositivo de absorción solar de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 13. Adicionalmente, la invención se refiere a un colector solar de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 15.

Se conocen colectores solares y la obtención de energía a partir de ellos. En los últimos años, la obtención de energía útil a partes de fuentes renovables, como el sol, ha alcanzada una importancia creciente. Para la utilización directa de energía solar tiene una importancia esencial, además de la generación fotovoltaica de corriente, la obtención de energía térmica solar a partir de la radiación solar. En el sistema térmico solar se convierte la energía de la radiación solar en primer lugar en energía térmica. A tal fin, es absorbida por medio de un colector solar sobre el tejado y es transferida sobre un fluido solar adecuado, que sirve para el transporte del calor obtenido a un depósito mayor, por ejemplo a un sótano de una casa. Un elemento esencial del colector solar es en este caso el absorbedor solar, que está previsto para la recepción de la energía de radiación solar y su conversión en energía térmica. Normalmente, el absorbedor solar está realizado como lámina fina de cobre o de aluminio, que puede estar provista para la mejora de sus propiedades ópticas, es decir, alta absorción en la zona solar visible, baja emisión en la zona solar infrarroja, con una capa adicional selectiva extremadamente fina. Debajo de la lámina metálica se encuentra normalmente un sistema de tuberías, a través del cual circula un fluido solar, que está en contacto térmico con el absorbedor. Sirve para transmitir el calor resultante sobre el fluido solar. El fluido solar transporta el calor entonces típicamente a un depósito de reserva sobre el tejado o a un sótano de un edificio. Para la topología del sistema de tuberías están previstas diferentes variantes. En este caso, la disposición de los tubos influye en el flujo de calor entre el absorbedor solar y el fluido solar.

El objetivo general de un colector solar es conseguir un rendimiento lo más alto posible sobre la zona de temperatura que aparece en el absorbedor solar. Después de las pérdidas iniciales de radiación a través de reflexión y absorción en una hoja de cristal que protege el colector solar contra las influencias del medio ambiente y las pérdidas de reflexión en el absorbedor solar se determina al mismo tiempo el rendimiento también a través de pérdidas de calor.

Típicamente, las medidas, que mejoran la derivación del calor, es decir, por ejemplo la utilización de materiales mejores conductores de calor o de una lámina absorbente más gruesa, significan, sin embargo, al mismo tiempo una elevación de los costes de fabricación del colector solar.

Se conoce a partir de la publicación del modelo de utilidad DE 2 29 11 991 U1 un absorbedor térmico solar, en el que una espuma metálica rodea total o parcialmente al menos un tubo que conduce un medio de absorbe el calor y está conectado, en particular por unión del material con éste para la conducción térmica, siendo la espuma metálica de poros abiertos sobre el lado dirigido después del montaje hacia la luz solar incidente y presentando un revestimiento exterior cerrado. Para conseguir una absorción lo más alta posible con pérdidas de radiación térmica lo más reducida posible, se puede recubrir el absorbedor sobre dicho lado o puede estar coloreado, en particular con color negro.

El documento US 5.167.218 A muestra un absorbedor solar para la absorción de radiación solar, que presenta un cuerpo de base conductor de calor y está provisto con al menos un tubo para la conducción de un medio que absorbe calor. El cuerpo de base presenta como medio conductor de calor un recubrimiento metálico en forma de una placa de absorción, que tiene un espesor creciente a medida que se incrementa la distancia desde el tubo, para mejorar un flujo de calor hacia el tubo.

Se conoce a partir del documento DE 89 11 484 U1 un absorbedor solar con un cuerpo de base, que presenta nervaduras, que se extienden paralelamente a un tubo para el medio de absorción de calor.

El documento EP 1 688 684 A1 publica un absorbedor de calor, en el que unos tubos, que sirven para la conducción de medios de absorción de calor, están alojados en una bandeja de colectores de grafito expandido, de manera que el grafito expandido es conductor de calor. Para la mejora de una distribución de calor lateral se dispone en una configuración preferida sobre una superficie dirigida hacia la radiación solar del grafito expandido otra capa conductora de calor.

En el documento DE 1 16 43 796 A1 se describe un absorbedor de calor, en el que unos tubos de conducción de fluido son guiados en un medio que acumula calor de conversión de fases. En este caso, para la reducción de pérdidas de reflexión se propone configurar una superficie de este medio, que está dirigida hacia la radiación solar, por ejemplo, en forma de cono o en forma ondulada.

El documento US 26/42625 A1 publica un absorbedor solar con varios tubos para la conducción de fluido de absorción de calor, que están incrustados en un material de relleno conductor de calor. En este caso, el absorbedor

solar presenta un recubrimiento para la mejora de propiedades de absorción.

La invención tiene el cometido de crear un absorbedor solar, un dispositivo de absorción solar y un colector solar, que presentan una derivación mejorada del calor y de esta manera un rendimiento elevado, en particular sin elevar los costes de producción y la complejidad del proceso de fabricación.

De acuerdo con la invención, esto se soluciona por medio de los objetos con las características de la reivindicación 1 de la patente, de la reivindicación 13 de la patente y de la reivindicación 15 de la patente. Los desarrollos ventajosos se pueden deducir a partir de las reivindicaciones dependientes.

En un absorbedor solar de acuerdo con la invención está previsto que los medios de conducción de calor del cuerpo de base se dividan en al menos dos zonas configuradas diferentes de diferentes materiales y de esta manera realizan una adaptación de una temperatura del absorbedor solar sobre la extensión superficial del cuerpo de base del absorbedor solar. De manera más ventajosa, el material del cuerpo de base del absorbedor solar es opcional y de esta manera se pueda adaptar a las propiedades térmicas de conducción de calor del material respectivo. Como materiales para el cuerpo de base el absorbedor solar incluyendo los medios de conducción de calor son adecuados, por ejemplo, cobre, aleaciones de cobre, aluminio, aleaciones de aluminio y plásticos. Los materiales mejores conductores de calor, como por ejemplo cobre, son especialmente bien adecuados para la configuración de los medios de conducción de calor.

En una forma de realización ventajosa del absorbedor solar está previsto que las zonas del medio conductor de calor estén configuradas en forma de tiras colocadas adyacentes alternando. Así, por ejemplo, se pueden intercambiar tiras con alta conductividad térmica y tiras con menor conductividad térmica. Estas tiras están alineadas de manera más ventajosa en la dirección del sistema de tuberías de conducción de fluido. La energía solar, que incide sobre las zonas con reducida conductividad térmica, se puede transmitir directamente al sistema de tuberías y/o a las zonas con alta conductividad térmica.

En otra forma de realización ventajosa del absorbedor solar está previsto que las zonas de los medios conductores de calor estén configurados en forma de triángulos colocados adyacentes alternos. Los triángulos están dispuestos desplazados entre sí, de manera que se complementan para formar superficies rectangulares.

Otra forma de realización ventajosa del absorbedor solar se caracteriza porque las zonas de los medios conductores de calor están configuradas en forma de una red. Una zona, por ejemplo la zona con conductividad térmica más elevada, está formada en este caso por nervaduras de red continuas coherentes, la otra zona, por ejemplo la zona con conductividad térmica más baja, está formada por las superficies intermedias, que están rodeadas por las nervaduras de red.

Con preferencia, en un absorbedor solar de acuerdo con la invención, en particular un absorbedor solar para un dispositivo absorbedor solar y/o un colector solar, para la absorción... [Seguir leyendo]

I- Absorbedor solar (1), en particular un absorbedor solar para un dispositivo de absorción solar y/o un colector solar, para la absorción de una radiación solar y la transmisión de un calor a un sistema de tuberías (4), en el que el absorbedor solar (1) presenta un cuerpo de base (8) conductor de calor, caracterizado porque el cuerpo de base conductor de calor comprende medios conductores de calor con al menos dos zonas (8a, 8b) configuradas diferentes en cuanto al material para la configuración de zonas locales con flujo de calor mejorado, para realizar una adaptación de una temperatura del absorbedor solar sobre la extensión de la superficie del cuerpo de base (8) del absorbedor solar (1) y adaptar una conductividad térmica del absorbedor solar a una distribución del flujo de energía térmica.

2.- Absorbedor solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las zonas (8a, 8b) están configuradas en forma de tiras colocadas adyacentes entre sí.

3.- Absorbedor solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las zonas (8a, 8b) están configuradas en forma de triángulos colocados adyacentes entre sí.

4.- Absorbedor solar de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las zonas (8a, 8b) están configuradas en forma de una red, en el que una zona (8a) está formada por nervaduras de redes continuas coherentes y otra zona (8b) está formada por superficies intermedias rodeadas por las nervaduras de red.

5.- Absorbedor solar de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sistema de tuberías (4) está configurado integrado en el cuerpo de base (8) conductor de calor.

6.- Absorbedor solar (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de base (8) está fabricado por medio de rodillos.

7.- Absorbedor solar (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está previsto un recubrimiento (2) para la mejora de las propiedades de absorción del absorbedor solar (1).

8.- Absorbedor solar (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el cuerpo de base (8) conductor de calor presenta un espesor (11), en el que los medios conductores de calor presentan una curva variable del espesor para la conducción dirigida de calor, para realizar una adaptación de una temperatura del absorbedor solar sobre la extensión de la superficie del cuerpo de base (8) del absorbedor solar (1).

9 - Absorbedor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque los medios conductores de calor comprenden una curva variable del espesor (13) del cuerpo de base (8) con al menos dos espesores (11a, 11b) diferentes.

- Absorbedor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la curva del espesor (13) está configurada de manera que se extiende continuamente.

II- Absorbedor solar (1) de acuerdo con la reivindicación 8 ó 9, caracterizado porque la curva del espesor (13) está configurada de manera que se extiende discretamente.

12. Absorbedor solar (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el cuerpo de base conductor de calor comprende medios conductores de calor con al menos dos zonas configuradas diferentes con respecto a la curva del espesor.

13 - Dispositivo de absorción solar (3), que comprende al menos un absorbedor solar (1) para la absorción de una radiación solar, y al menos un sistema de tuberías (4) que es atravesado por la corriente de un fluido solar (6), que está en conexión operativa conductora de calor con el al menos un absorbedor solar (1), caracterizado porque el absorbedor solar (1) está configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12.

14 - Dispositivo de absorción solar (3) de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque los medios conductores de calor del absorbedor solar (1) están configurados en correspondencia con el sistema de tuberías (4), de manera que se realiza una densidad volumétrica unitaria del flujo de calor (12) desde el absorbedor solar (1) hacia el fluido solar (6) que circula a través del sistema de tuberías (4).

15.- Colector solar (1), que comprende al menos un dispositivo de absorción solar para la conversión de energía de radiación en energía térmica, caracterizado porque el dispositivo de absorción solar (3) está configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores 13 ó 14.