Disposición de campo de matrices de paneles térmicos solares y panel térmico solar de vacío relacionado.

Campo de matrices solares (100) que comprende una pluralidad de paneles térmicos solares (1) y un circuito hidráulico (10) para hacer circular un fluido de transferencia de calor,

comprendiendo dicho circuito hidráulico (10) al menos una trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) que conecta una entrada de baja temperatura (11) a una salida de alta temperatura (12), comprendiendo dicha trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) una parte de avance (15) que atraviesa sucesivamente una pluralidad de paneles térmicos solares (1), comprendiendo además dicha trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) una parte de retorno (16) conectada aguas abajo a dicha parte de avance (15), atravesando dicha parte de retorno (16) los mismos paneles térmicos solares (1) en orden inverso; comprendiendo internamente cada uno de los paneles térmicos solares (1) al menos una tubería de avance (3) y al menos una tubería de retorno (4) conectadas térmicamente con medios de absorción de calor (2), comprendiendo la parte de avance (15) de la trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) dicha tubería de avance (3) y comprendiendo la parte de retorno (16) dicha tubería de retorno (4); comprendiendo dichos medios de absorción de calor (2) una placa de absorción de calor (2) que tiene una primera parte(20) en contacto directo con la tubería de avance (3) y una segunda parte (21) en contacto directo con la tubería de retorno (4), caracterizado porque dichos paneles térmicos solares son paneles térmicos solares de vacío y están previstas rendijas longitudinales (22) entre la primera parte (20) y la segunda parte (21) con el fin de reducir la conductividad térmica entre las dos partes.

Disposición de campo de matrices de paneles térmicos solares y panel térmico solar de vacío relacionado Campo de aplicación La presente invención se refiere a una disposición de campo de matrices solares.

Técnica anterior Tal como se conoce bien, los paneles térmicos solares de vacío comprenden una cubierta plana estanca a vacío con al menos una placa de vidrio transparente a la radiación solar visible. Dentro de la cubierta de vacío están dispuestas una placa de absorción de calor y una tubería que entra y sale de la cubierta conectada a la placa de absorción de calor.

La radiación solar entra por tanto en la cubierta de vacío a través de la placa frontal, se recoge por la placa de absorción de calor y se convierte en calor. El calor convertido se transfiere entonces al fluido de transferencia de calor que fluye dentro de la tubería.

Los paneles térmicos solares de vacío normalmente están conectados entre sí mediante tuberías externas para formar un campo de matrices solares. En los campos de matrices solares, están previstos medios de bombeo para hacer circular el fluido de transferencia de calor desde una entrada hasta una salida, a través de las tuberías internas de cada panel térmico solar de vacío individual. El fluido de transferencia de calor se calienta progresivamente a partir de las placas de absorción de calor de los paneles, de modo que se proporciona un aumento de temperatura entre la entrada y la salida del campo de matrices. Esta diferencia de temperatura se suministra entonces a una carga externa (es decir, al enfriador de ciclo de absorción) para hacer uso de la energía térmica solar.

Dependiendo del tipo de panel, se emplean dos configuraciones de tuberías alternativas.

Los paneles térmicos solares de vacío de tipo meandro, que se describen por ejemplo en el documento EP2283282 en nombre del mismo solicitante, requieren una configuración en serie-paralela del tipo representado en la figura 1. De hecho, dada la caída de presión relativamente alta del fluido de transferencia de calor que atraviesa un panel de tipo meandro, la configuración mencionada anteriormente es necesaria para mantener la altura de bomba a un nivel aceptable.

Los paneles térmicos solares de vacío de tipo recto, que se describen por ejemplo en la solicitud PCT publicada con el nº WO 2010/003653, determinen una caída de presión menor en el fluido de transferencia de calor y pueden conectarse simplemente en serie, tal como se representa por ejemplo en la figura 2. Debe observarse que, puesto que los paneles de tipo recto comprenden una pluralidad de tuberías individuales, también son necesarias varias tuberías externas para conectar un panel al siguiente.

En ambas configuraciones descritas de la técnica anterior, tal como puede apreciarse en las figuras 1 y 2, las tuberías externas se extienden en una longitud considerable. Con el fin de reducir pérdidas, tiene que proporcionarse un buen aislamiento térmico, en forma de una capa gruesa de baja conductividad térmica envuelta o sujeta alrededor de las tuberías.

Un aislamiento térmico de este tipo es particularmente importante en el caso de aplicaciones de temperatura media (100ºC -200ºC) , porque las pérdidas de calor aumentan con la temperatura del fluido de transferencia de calor. Además, tales aplicaciones reducen la posibilidad de materiales aislantes que pueden usarse debido a la alta temperatura de superficie de las tuberías, haciendo que la fibra de vidrio sea la opción más común.

En un caso típico de aplicación de refrigeración por aire solar, el fluido de transferencia de calor entra en el campo de matrices de paneles térmicos solares a 165ºC y sale a 180ºC. En tales condiciones, mantener las pérdidas de calor a 17 W/m requiere aislamiento de fibra de vidrio de 100 mm de grosor envuelto alrededor de todas las tuberías externas. Además, la penetración de humedad en la fibra de vidrio puede afectar enormemente a la conductividad térmica de la fibra de vidrio y, al ser un material blando, ha de protegerse de impactos o cargas mecánicas. Por tanto, normalmente se aplica revestimiento de aluminio fuera del aislamiento de fibra de vidrio, haciendo que tal conjunto sea mucho más caro que la propia tubería.

Por tanto, en vista de los costes del aislamiento térmico requerido y de su mantenimiento, la longitud de las tuberías externas representa un serio inconveniente en las configuraciones de campo de matrices solares conocidas en la técnica anterior.

Los documentos US 2007/0227533 y WO 2009/046352 dan a conocer un campo de matrices solares según el preámbulo de la reivindicación 1. El problema técnico que subyace a la presente invención es por tanto el de proporcionar una disposición de campo de matrices solares eficiente con pérdidas de calor y coste reducidos de las tuberías externas.

Sumario de la invención Se proporciona una solución al problema técnico mencionado anteriormente mediante un campo de matrices solares según la reivindicación 1.

La idea que subyace a la presente invención es la de reducir enormemente las cantidades de tuberías externas aisladas proporcionando una parte de retorno de la trayectoria de circulación a través de los propios paneles de vacío.

Ventajosamente, la parte de retorno puede estar conectada directamente a dicha parte de avance en su extremo aguas abajo.

El circuito hidráulico puede comprender: una primera tubería principal y una segunda tubería principal, que respectivamente parte de la entrada de baja temperatura y llega a la salida de alta temperatura; y una pluralidad de ramificaciones que definen la parte de avance y la parte de retorno de una de las trayectorias de circulación, partiendo la parte de avance de la primera tubería principal, llegando la parte de retorno a la segunda tubería principal.

La parte de avance y la parte de retorno atraviesan preferiblemente los paneles térmicos solares de vacío en una dirección longitudinal de los mismos. En el caso convencional de un panel rectangular, esto significa que las partes de trayectoria se extienden desde uno de los lados cortos del rectángulo hasta el lado opuesto.

Están previstos medios de bombeo habituales para hacer circular el fluido de transferencia de calor dentro del circuito hidráulico.

Cada uno de los paneles térmicos solares de vacío puede comprender internamente al menos una tubería de avance y al menos una tubería de retorno conectadas térmicamente con medios de absorción de calor, en el que la parte de avance de la trayectoria de circulación comprende dicha tubería de avance y la parte de retorno comprende dicha tubería de retorno.

Los medios de absorción de calor pueden comprender una placa de absorción de calor compuesta conceptualmente por dos partes funcionales que tienen una primera parte en contacto directo con la tubería de avance y una segunda parte en contacto directo con la tubería de retorno, estando previstas rendijas longitudinales entre la primera parte y la segunda parte con el fin de reducir la conductividad térmica entre las dos partes. Estas rendijas no reducen la rigidez mecánica del absorbedor de calor, pero son relevantes para desacoplar térmicamente las dos partes funcionales conectadas o bien a las tuberías de avance o bien a las tuberías de retorno que portan ambas el flujo de fluido de transferencia de calor, pero a diferentes temperaturas.

En la técnica anterior se proporcionaban zonas separabas de los absorbedores, reduciendo además la superficie de trabajo del absorbedor y por tanto la eficiencia global del panel tal como se describe en la solicitud PCT publicada con el nº WO 2008/000281. Cada uno de los paneles térmicos solares de vacío puede comprender una pluralidad de tuberías de avance, estando dichas tuberías de avance conectadas todas ellas a un primer acceso de entrada común y a un primer acceso de salida común, y una pluralidad de tuberías de retorno, estando dichas tuberías de retorno conectadas todas ellas a un segundo acceso de entrada común y a un segundo acceso de salida común.

Gracias a esta disposición, es necesaria una sola tubería para la conexión externa entre dos paneles subsiguientes atravesados por la trayectoria de circulación, limitando así enormemente las pérdidas de calor del sistema y la cantidad de aislamiento térmico requerido.

Un panel térmico solar de vacío, que se describe en relación con el campo de matrices solares de la invención, comprende una cubierta estanca a vacío, que tiene al menos una placa frontal transparente a la radiación solar; una placa de absorción de calor encerrada dentro de dicha cubierta estanca a vacío; al menos una tubería de avance conectada térmicamente... [Seguir leyendo]

1. Campo de matrices solares (100) que comprende una pluralidad de paneles térmicos solares (1) y un circuito hidráulico (10) para hacer circular un fluido de transferencia de calor, comprendiendo dicho circuito hidráulico (10) al menos una trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) que conecta una entrada de baja temperatura (11) a una salida de alta temperatura (12) , comprendiendo dicha trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) una parte de avance (15) que atraviesa sucesivamente una pluralidad de paneles térmicos solares (1) , comprendiendo además dicha trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) una parte de retorno (16) conectada aguas abajo a dicha parte de avance (15) , atravesando dicha parte de retorno (16) los mismos paneles térmicos solares (1) en orden inverso; comprendiendo internamente cada uno de los 10 paneles térmicos solares (1) al menos una tubería de avance (3) y al menos una tubería de retorno (4) conectadas térmicamente con medios de absorción de calor (2) , comprendiendo la parte de avance (15) de la trayectoria de circulación (13, 14, 15, 16) dicha tubería de avance (3) y comprendiendo la parte de retorno (16) dicha tubería de retorno (4) ; comprendiendo dichos medios de absorción de calor (2) una placa de absorción de calor (2) que tiene una primera parte (20) en contacto directo con la tubería de avance (3) y una segunda parte (21) en contacto directo con la tubería de retorno (4) , caracterizado porque dichos paneles térmicos solares son paneles térmicos solares de vacío y están previstas rendijas longitudinales (22) entre la primera parte (20) y la segunda parte (21) con el fin de reducir la conductividad térmica entre las dos partes.

2. Campo de matrices solares (100) según la reivindicación 1, en el que dicha parte de retorno (16) está 20 conectada directamente a dicha parte de avance (15) en su extremo aguas abajo.

3. Campo de matrices solares (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que dicho circuito hidráulico comprende: una primera tubería principal (13) y una segunda tubería principal (14) , que respectivamente parte de la entrada de baja temperatura (11) y llega a la salida de alta temperatura (12) ; y una pluralidad de ramificaciones (15, 16) que definen la parte de avance (15) y la parte de retorno (16) de una de las trayectorias de circulación (13, 14, 15, 16) , partiendo la parte de avance (15) de la primera tubería principal (13) , llegando la parte de retorno a la segunda tubería principal (14) .

4. Campo de matrices solares (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que la parte de avance (15) y la parte de retorno (16) atraviesan los paneles térmicos solares de vacío (1) en una dirección longitudinal de los mismos.

5. Campo de matrices solares (100) según una de las reivindicaciones anteriores, en el que están previstos medios de bombeo para hacer circular el fluido de transferencia de calor dentro del circuito hidráulico (10) .

6. Campo de matrices solares (100) según la reivindicación 1, en el que cada uno de los paneles térmicos solares de vacío (1) comprende una pluralidad de tuberías de avance (3) , estando dichas tuberías de avance (3) conectadas todas ellas a un primer acceso de entrada común (31) y a un primer acceso de salida común (32) , y una pluralidad de tuberías de retorno (4) , estando dichas tuberías de retorno (4) conectadas todas ellas a un segundo acceso de entrada común (41) y a un segundo acceso de salida común (42) .