ES2418033B1

ES2418033B1 - Colector solar con sistema de apantallamiento

Info

Publication number: ES2418033B1
Application number: ES201330788A
Authority: ES
Inventors: Alberto Miguel RETANA PENDÓN
Original assignee: Individual
Current assignee: Antoni Lasierra Toldra
Priority date: 2013-05-29
Filing date: 2013-05-29
Publication date: 2014-03-27
Anticipated expiration: 2033-05-29
Also published as: EP2808617A3; ES2418033A1; EP2808617A2

Abstract

Colector solar con sistema de apantallamiento, del tipo que presenta un cuerpo principal con una superficie de cristal para permitir la entrada de los rayos solares y un marco perimetral que definen un volumen interior en el que se sitúa una superficie de captación unida a unos tubos para el fluido caloportador, que comprende en el citado volumen interior una pantalla dotada de unos medios de accionamiento para situar la pantalla entre la citada superficie de cristal y la superficie de captación.

Description

Colector solar con sistema de apantallamiento

La presente invención hace referencia a paneles de aprovechamiento térmico de la energía solar, comúnmente denominados “colectores solares”.

Uno de los problemas importantes de las instalaciones de colectores solares de convección forzada se produce cuando hay un exceso de temperatura del fluido del circuito secundario. En tales situaciones la bomba del circuito primario se para y la temperatura en el colector se incrementa hasta que llega a la llamada temperatura de estancamiento, que no es otra que la temperatura a la cual las pérdidas caloríficas del colector son equivalentes a las ganancias energéticas obtenidas a partir de los rayos solares. Los colectores solares planos no de vacío (los más habituales) tienen temperaturas de estancamiento entre 180 y 220 ºC. En el caso de los colectores de vacío, el problema se agrava, ya que su temperatura de estancamiento puede sobrepasar los 340ºC. Alcanzar esta temperatura supone un riesgo puesto que a estas temperaturas, incluso con el uso de fluidos caloportadores con alto punto de ebullición, el fluido se degrada y a su vez genera una sobrepresión que puede hacer saltar las válvulas de seguridad, vaciando a su vez parte del mencionado fluido del circuito primario.

Para solucionar este problema, son conocidos diversos tipos de soluciones, que podemos clasificar según la manera de evitar el sobrecalentamiento del colector:

Un primer tipo de solución consiste en evitar que los rayos del sol incidan en el absorbedor. Entre este tipo de soluciones se instalan fundas protectoras exteriores que tapan el captador, que pueden ser accionadas manual o automáticamente y persianas exteriores montadas sobre el panel. Tapar los rayos del sol con fundas de forma manual tiene el gran inconveniente de necesitar un accionamiento manual en zonas poco accesibles como tejados y el inconveniente de que cuando se precisa destapar nuevamente el colector se debe repetir la acción, necesitando reiteradas iteraciones dentro del mismo día para optimizar el rendimiento de la instalación. Por otro lado, las fundas o persianas exteriores accionadas automáticamente solucionan este inconveniente pero no solucionan el hecho de estar sometidas a la intemperie, con una degradación importante por medio de agentes químicos y mecánicos, así como otro inconveniente debido a la falta de integración arquitectónica.

Un segundo tipo de solución consiste en evitar el calentamiento del fluido caloportador. La principal solución de este tipo es el sistema “drain-back”, que básicamente consiste en extraer el fluido caloportador del circuito primario a una determinada temperatura para de esta manera evitar su sobrecalentamiento, degradación y evaporación. El inconveniente de este sistema radica en que se trata de un sistema tecnológica y físicamente más complicado y con un gran número de elementos que reducen la durabilidad del mismo.

Por último, un tercer tipo de solución consiste en disipar el exceso de calor del fluido caloportador. En este tipo de soluciones se utilizan intercambiadores de calor, ya sean por convección natural o forzada, que se activan a una determinada temperatura. Entre los inconvenientes que encontramos en estos sistemas destaca el gran consumo de energía que se precisa para eliminar el exceso de temperatura (convección forzada), su mala integración arquitectónica (principalmente convección natural) así como la generación de ruido ambiental (convección forzada).

Un objeto de la presente invención es dar a conocer un sistema automático para evitar la incidencia de los rayos del sol que no presenta los inconvenientes antes citados. De acuerdo con la presente invención, esto se consigue mediante la integración del sistema de pantalla en el interior del volumen del mismo captador, quedando el sistema de pantalla completamente protegido de las inclemencias atmosféricas. La presente invención presenta, además, la ventaja adicional de una perfecta integración arquitectónica.

Más en particular, la presente invención comprende un colector solar con sistema de apantallamiento, del tipo que presenta un cuerpo principal con una superficie de cristal para permitir la entrada de los rayos solares y un marco perimetral que definen un volumen interior en el que se sitúa una superficie de captación unida a unos tubos para el fluido caloportador, caracterizado porque comprende en el citado volumen interior una pantalla dotada de unos medios de accionamiento para situar la pantalla entre la citada superficie de cristal y la superficie de captación.

En una realización, los medios de accionamiento comprenden un tambor de enrollamiento de la pantalla.

En otra realización, la pantalla presenta un recorrido de translación lineal sin enrollamiento entre una posición activa en la que se sitúa, entre la superficie de cristal y la superficie de captación y una posición inactiva en la que se sitúa tras la superficie de captación, permitiendo la incidencia de los rayos de sol en la superficie de captación.

En ambos casos, de manera preferente, el colector presenta guías a ambos lados para guiado del movimiento de la pantalla.

De manera especialmente preferente el colector presenta un motor de accionamiento de la pantalla accionado por un controlador que activa el motor en función de un programa. Por ejemplo, el controlador puede activar el motor en función de la temperatura del fluido caloportador.

La presente invención da a conocer una pantalla situada en el interior del colector. La presente invención prevé que la pantalla pueda ser enrollable o deslizante. Durante el funcionamiento normal del captador, la pantalla, que puede ser una lona o una persiana, está enrollada u oculta tras el aislamiento inferior y permite que los rayos del sol incidan sobre el absorbedor del calor. En una realización preferente, cuando el fluido caloportador o bien el acumulador sobrepasan una temperatura de consigna, se acciona de manera automática un mecanismo que tapa el absorbedor, desenrollando o deslizando hasta cubrir el absorbedor la pantalla (lona o persiana).

La pantalla y su accionamiento pueden realizarse, por ejemplo, de cuatro maneras posibles:

1) Lona enrollada. Esta opción es la preferente para inclinaciones habituales del colector (45 a 65º de inclinación), ya que la lona no ocupa lugar una vez desenvuelta (cubriendo el captador) y a su vez no ocupa mucho espacio una vez enrollada, pues éste se limita al del diámetro del núcleo de enrollado/tracción más el grosor de la lona enrollada. Se puede calcular que el espacio es el de altura del colector x altura del colector x anchura del colector, lo cual indica que con unos 90-110 mm de incremento de longitud se puede integrar el sistema de oscurecimiento en el captador. En las opciones con lona resulta preferente crear unos refuerzos a lo ancho del colector para evitar que la lona entre en contacto con el absorbedor, lo cual la podría degradar. Dado el hecho de que el sistema actúa por gravedad, el sistema es especialmente válido para inclinaciones grandes del colector. Entre las ventajas con las que cuenta este sistema respecto a las otras tres opciones está la posibilidad de realizar las lonas con acabados a gusto del cliente en cuanto a colores y/o estampados, permitiendo una excelente integración arquitectónica.

2) Persiana deslizante. Opción preferente para inclinaciones suaves del colector. El espacio ocupado por el sistema es el del núcleo de enrollado/tracción longitudinalmente hablando y a nivel de altura del mismo se mantiene igual a la del colector sin automatismo si reducimos el grosor del aislamiento en la misma medida que la altura del perfil de la persiana. A diferencia de con la lona, en este caso resulta preferente prever un espacio entre el aislamiento inferior y la tapa del colector, lo cual implica una mayor cantidad de piezas. Sin embargo, se prevé como un sistema más robusto al ser rígido, lo cual no permite arrugas en la lona.

3) Lona deslizante. En este caso, el sistema dispondrá preferentemente, de un sistema de accionamiento tipo dentado para que la lona deslice.

4) Persiana enrollada. Esta opción es adecuada para colectores de gran altura interior y para colocación en pendientes no suaves.

El accionamiento de este sistema se puede realizar bien internamente en el captador, y de manera autónoma de la instalación solar mediante un sensor de temperatura en el interior del captador o bien mediante un relé dispuesto en la centralita de la instalación solar. En definitiva, el controlador puede ser independiente y situarse en el interior del colector solar, o bien situarse en una centralita externa.

La disposición interior de la pantalla evita el daño de la pantalla, aumenta su eficacia y facilita la instalación de un sistema de control en función de la temperatura del fluido caloportador.

Para su mejor comprensión se adjuntan, a título de ejemplo explicativo pero no limitativo, unos dibujos de una realización del colector solar objeto de la presente invención.

La figura 1 muestra una vista en perspectiva de un colector solar según la presente invención con la pantalla en un punto intermedio del recorrido. Por claridad, la superficie de captación -7-se ha representado como transparente, si bien debe entenderse que habitualmente es una superficie negra.

La figura 2 corresponde con la figura 1 con la pantalla en posición cerrada.

La figura 3 corresponde con una vista parcialmente seccionada de un detalle de una de las esquinas de la realización de la figura 2.

La figura 4 es una sección longitudinal por el plano IV-IV de la figura 1 en la que se puede observar un sistema de accionamiento de pantalla.

En las figuras 1 a 4 se puede observar un ejemplo de realización de la presente invención consistente en un colector solar con una carcasa -1-externa, y una superficie transparente o de cristal -2-. En el interior dispone de un circuito de tubos -3-para el circuito caloportador. De manera característica para la invención, en el interior de la carcasa -1-se dispone una pantalla, más en concreto una persiana -4-que circula por guías -5-y que siguiendo un movimiento lineal -A-llega a tapar completamente la superficie de captación, impidiendo que los rayos solares lleguen a la superficie de captación -7-.

La persiana -4-es accionada a través de un cilindro-tambor -6-. Si bien en una realización no mostrada la persiana -4-podría enrollarse alrededor del tambor -6-, en la realización mostrada, cuando el tambor gira descubriendo la superficie de captación -7-a los rayos solares que penetran por la superficie acristalada -2-, la persiana -4-recorre las guías inferiores hasta colocarse, extendida, por detrás de los tubos -3-tal y como se observa en la figura 4.

Si bien la invención se ha descrito con respecto a ejemplos de realizaciones preferentes, éstos no se deben considerar limitativos de la invención, que se definirá por la interpretación más amplia de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES

1.

Colector solar con sistema de apantallamiento, del tipo que presenta un cuerpo principal con una superficie de cristal para permitir la entrada de los rayos solares y un marco perimetral que definen un volumen interior en el que se sitúa una superficie de captación unida a unos tubos para el fluido caloportador, comprendiendo en el citado volumen interior una pantalla para tapar la superficie de captación, estando dicha pantalla dotada de unos medios de accionamiento para situar la pantalla entre la citada superficie de cristal y la superficie de captación, caracterizado porque los medios de accionamiento comprenden un único tambor de accionamiento de la pantalla, y porque presenta guías a ambos lados para guiado del movimiento de la pantalla.
2.

Colector, según la reivindicación 1, caracterizado porque la pantalla presenta un recorrido de translación lineal sin enrollamiento entre una posición activa en la que se sitúa, entre la superficie de cristal y la superficie de captación y una posición inactiva en la que se sitúa tras la superficie de captación, permitiendo la incidencia de los rayos de sol en la superficie de captación.
3.

Colector, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la pantalla es una lona.
4.

Colector, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque la pantalla es una persiana.
5.

Colector, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque presenta un motor de accionamiento de la pantalla accionado por un controlador que activa el motor en función de un programa.
6.

Colector, según la reivindicación 5, caracterizado porque el controlador activa el motor en función de la temperatura del fluido caloportador.