BR102016008804A2

BR102016008804A2 - aquecedor de água solar de armazenamento de coletor integrado

Info

Publication number: BR102016008804A2
Application number: BR102016008804A
Authority: BR
Inventors: Amit Parasmal Borundiya; Ashwini Mariyappa; Flavio Simoes; Preethi Prakash; Ramakrishnappa Thimmanna; Satish Kalale Govindaswamy; Uwe Clement; Vijay Kumar
Original assignee: Robert Bosch Eng & Business Solutions Ltd; Bosch Gmbh Robert
Priority date: 2015-04-24
Filing date: 2016-04-20
Publication date: 2016-10-25
Also published as: CN106066100A

Abstract

a presente invenção relaciona-se a um aquecedor solar de água (100). o aquecedor solar de água compreende um primeiro conjunto de tubos (102) e um segundo conjunto de tubos (202), um primeiro tubo de distribuição (104) e um segundo tubo de distribuição (106). o primeiro conjunto de tubos (102) é disposto em um primeiro plano de nível e o referido segundo conjunto de tubos (202) é disposto em um segundo plano de nível. o segundo conjunto de tubos (202) é deslocado em relação a um primeiro conjunto de tubos (102), de modo que ambos primeiro conjunto de tubos (102) e segundo conjunto de tubos (202) recebam luz solar direta e aqueçam a água em seu interior. o primeiro e segundo conjunto de tubos têm um tubo externo e um tubo interno. todos os tubos internos se comunicam fluidicamente entre si através de um primeiro tubo de distribuição (104) e todos os tubos externos se comunicam fluidicamente entre si através de um segundo tubo de distribuição (106). os tubos externos absorvem o calor e transferem o calor para a água nos tubos externos, assim como nos tubos internos. o segundo tubo de distribuição coleta a água quente e supre a mesma através da saída. a parede (105) entre os primeiro e segundo tubos de distribuição é feita de uma membrana flexível.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "AQUECEDOR DE ÁGUA SOLAR DE ARMAZENAMENTO DE COLETOR INTEGRADO".

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção relaciona-se ao campo de aquecedores solares de água. Em particular, a invenção relaciona-se ao campo de aquecedores solares de água e armazenamento de coletores integrados.

ANTECEDENTE DA INVENÇÃO

[002] Aquecedores solares de água são conhecidos nas técnicas anteriores. Tipicamente, os aquecedores solares de água na técnica anterior conhecida compreendem um tanque de água, e um trocador de calor através do qual a água circula. O trocador de calor é disposto voltado para o sol para absorber calor e aquecer a água. A água quente é coletada no mesmo tanque. A água quente sai do tanque através de uma saída. Em tais técnicas anteriores, a água quente, tipicamente, é armazenada no tanque.

[003] A técnica anterior US 2012/ 0132195 descreve um aquecedor solar de água. O aquecedor de água compreende um tanque e um conjunto de tubos de vidro a vácuo. A água quente absorve o calor dos tubos, que são aquecidos pela luz solar. A água quente sai dos tubos e é coletada no tanque.

BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[004] A presente invenção propõe um sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado. O aquecedor de água solar de água de armazenamento de coletor de coletor integrado também é chamado de aquecedor solar de água e armazenamento de coletor integrado, ou apenas aquecedor solar de água no restante do documento. O aquecedor solar de água compreende um primeiro conjunto de tubos e um segundo conjunto de tubos, um primeiro tubo de distribuição (manifold) e um segundo tubo de distribuição. O referido primeiro conjunto de tubos é disposto em um primeiro plano de nível e o segundo conjunto de tubos é disposto em um segundo plano de nível; o primeiro plano de nível é mais alto que o segundo plano de nível; o referido segundo conjunto de tubos é deslocado em relação ao primeiro conjunto de tubos, de modo que ambos primeiro conjunto de tubos e segundo conjunto de tubos recebam a luz solar direta; os referidos primeiro e segundo conjuntos de tubos têm um tubo externo e um tubo interno; sendo que todos os tubos internos se comunicam fluidi-camente entre si e todos os tubos externos se comunicam fluidicamen-te entre si.

[005] O primeiro tubo de distribuição conecta os tubos internos em uma extremidade; os referidos tubos internos são abertos na segunda extremidade; o referido primeiro tubo de distribuição recebe água fria de uma entrada, e supre a referida água fria aos tubos internos; o segundo tubo de distribuição conecta os referidos tubos externos em uma extremidade; os referidos tubos internos são fechados na extremidade distai; o referido segundo tubo de distribuição coleta água quente dos tubos externos; o referido segundo tubo de distribuição provê o suprimento de água quente através de uma saída.

[006] A parede entre o primeiro tubo de distribuição e o segundo tubo de distribuição é feita de um material flexível. Deve ser notado que não é necessário que a parede entre o primeiro tubo de distribuição e o segundo tubo de distribuição seja feita de um material flexível, mas qualquer das paredes do segundo tubo de distribuição podería ser feita de material flexível.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[007] Diferentes modos da presente invenção serão descritos em detalhes na descrição e ilustrados nos desenhos anexos: [008] a Figura 1 mostra um diagrama esquemático de um aque- cedor solar de água e armazenamento de coletor integrado, de acordo com uma concretização da presente invenção.

[009] A Figura 2 mostra outra vista do aquecedor solar de água, de acordo com uma concretização da presente invenção, na qual ambos conjuntos de tubos são mostrados.

[0010] A Figura 3 mostra outra vista do aquecedor solar de água, de acordo com uma concretização da presente invenção, na qual os tubos são mostrados em uma posição inclinada.

[0011] A Figura 4 mostra uma vista de topo do aquecedor solar de água, de acordo com uma concretização da presente invenção, na qual ambos conjuntos de tubos são mostrados.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS ANEXOS

[0012] A Figura 1 mostra um aquecedor solar de água e armazenamento de coletor integrado 100, de acordo com uma concretização da presente invenção. O aquecedor solar de água 100 compreende um conjunto de primeiros tubos 102 e um conjunto de segundos tubos 202 (mostrados na Figura 2), um primeiro tubo de distribuição 104, um segundo tubo de distribuição 106, uma entrada 108 e uma saída 110. O primeiro conjunto de tubos 102 e o segundo conjunto de tubos 202 são idênticos e chamados simplesmente de tubos, no resto do documento. Os tubos 102, 202 compreendem um tubo externo 102-1 e um tubo interno 102-2. Os tubos externos 102-1, tipicamente, são feitos de vidro. Estes tubos externos 102-1 podem ter uma camada de vácuo no vidro para minimizar as perdas de calor. Estes tubos externos 102-1 são também chamados tubos de vácuo. Os tubos internos 102-2 tipicamente são feitos de metal. Deve ser notado que os tubos internos 102-2 podem ser feitos de materiais diferentes como polímero, cobre, etc. Ademais, é possível que os tubos internos sejam feitos de vidro ou polímero. Os materiais selecionados devem ser tais que absorvam a máxima quantidade de calor da luz solar. O primeiro conjunto de tubos 102 é colocado em um primeiro plano XX e o segundo conjunto de tubos 202 é colocado em um segundo plano YY mostrado na Figura 3. O primeiro plano XX e o segundo plano YY são paralelos entre si e inclinados com respeito ao plano horizontal. O ângulo da inclinação destes planos é ajustado, de modo que os tubos recebam luz solar pelo máximo período de tempo dentro de um dado dia. O primeiro conjunto de tubos 102 é deslocado em relação ao segundo conjunto de tubos 202, de modo que ambos conjuntos de tubos recebam a luz solar direta e absorvam o calor, daí aquecendo a água nos tubos. As setas mostram a direção do fluxo de água. Existem apenas quatro tubos mostrados como um exemplo, mas o número de tubos pode variar com base no volume de água quente requerido. As dimensões dos tubos e tubos de distribuição são apenas para fins ilustrativos e não estão desenhados em escala.

[0013] Os tubos internos 102-2 têm uma primeira extremidade que é conectada ao primeiro tubo de distribuição 104. Os tubos internos 102-2 têm uma segunda extremidade que é aberta. Os tubos externos 102-1 têm uma primeira extremidade que é conectada ao segundo tubo de distribuição 106. Os tubos externos 102-1 têm uma segunda extremidade que é fechada. Assim, todos os tubos internos 102-2 se comunicam fluidicamente entre si através do primeiro tubo de distribuição 104 e todos os tubos externos 102-1 se comunicam fluidicamente entre si através do segundo tubo de distribuição 106.

[0014] O primeiro tubo de distribuição 104, que conecta os tubos internos 102-2, tem uma entrada 108 que é conectada a um tanque suspenso que não é mostradonas figuras. O primeiro tubo de distribuição 104 recebe água fria do tanque suspenso através da entrada 108 e a água fria flui para os tubos internos 102-2. Quando o aquecedor de água solar é instalado pela primeira vez e a entrada 108 está conectada ao tanque suspenso, a água fria flui do tanque para o primeiro tubo de distribuição 104, para os tubos internos 102-2, para os tubos externos 102-1 e para o segundo tubo de distribuição 106. Inicialmente, toda a água está fria. Os tubos externos 102-1 absorvem o calor da luz solar e transferem o calor para a água nos tubos externos 102-1. À medida que a água aquece, a água quente começa a se mover para a extremidade superior dos tubos externos 102-1 e a água quente é coletada no segundo tubo de distribuição 106. A água fria passa para a parte inferior dos tubos externos 102-1. No processo, a água nos tubos internos 102-2 também se aquece. A água quente é suprida pela entrada 110. Se houver qualquer torneira aberta na tubulação de água, que não é mostrada, então a água quente sai pela saída 110. Ao mesmo tempo, a água fria entra nos tubos internos 102-2 através do primeiro tubo de distribuição 104.

[0015] Sempre que a luz solar incide nos tubos, a água no tubo externo aquece e vai para a parte superior dos tubos, e daí para o segundo tubo de distribuição. Ao mesmo tempo, o calor também é transferido para a água nos tubos internos. Assim, a água quente é aquecida nos tubos e armazenada nestes tubos. À medida que o calor é continuamente absorvido pela água nos tubos externos, a água aquecida é armazenada no segundo tubo de distribuição. A água que é relativamente fria vai para a parte inferior dos tubos. Assim, é provida uma mistura contínua de água quente e fria nos tubos, a água quente vai para a parte superior dos tubos, e, então, para o segundo tubo de distribuição, e a água fria vai para a parte inferior dos tubos. Isto resulta em um aumento uniforme na temperatura de todo o volume de água nos tubos e nos tubos de distribuição.

[0016] O segundo conjunto de tubos é colocado de maneira a haver um deslocamento nas posições do primeiro conjunto e do segundo conjunto de tubos. Isto é disposto de maneira que ambos conjuntos de tubos recebam a luz solar direta. Isto também resulta em requer uma área menor para instalar os tubos. Com este arranjo, ambos conjuntos de tubos absorvem o calor, e também armazenam a água.

[0017] Na Figura 2 é mostrada uma outra vista do aquecedor de água solar 100, na qual o segundo conjunto de tubos 202 é mostrado. Os tubos 102 e 202 são mostrados dispostos deslocados, de modo que a luz solar incida sobre ambos conjuntos de tubos. Como explicado, este tipo de arranjo requer uma área menor pelo fato de os tubos serem colocados em dois planos e deslocados.

[0018] A Figura 3 mostra outra vista do aquecedor solar de água 100 em uma posição inclinada. O ângulo de inclinação pode variar de lugar para lugar. O ângulo de inclinação precisa ser ajustado de maneira que, na maior parte do dia, a luz solar incida sobre os tubos.

[0019] A Figura 4 mostra uma vista de topo do aquecedor solar de água mostrado na Figura 1. Os tubos são mostrados em círculos e os tubos de distribuição são mostrados em retângulos.

[0020] A presente invenção provê uma solução econômica, na qual os tubos aquecem a água, assim como armazenam a água aquecida. Isto elimina a necessidade de um tanque solar de água separado, no qual a água aquecida é armazenada.

[0021] Ademais, a presente invenção usa a mínima área possível de qualquer edifício para instalar o aquecedor solar de água. Isto é conseguido dispondo os tubos em dois planos com um deslocamento entre eles. Isto ajuda a prover uma instalação e manutenção mais fácil do aquecedor solar de água.

[0022] A parede 105 entre o primeiro tubo de distribuição e o segundo tubo de distribuição é feita de material flexível. A parede também é chamada de membrana flexível. A vantagem desta membrana flexível é ter a mesma funcionalidade de um recipiente de expansão. Com a subida da temperatura, a água no segundo tubo de distribuição se expande mais que a água no primeiro tubo de distribuição. Para impedir o aumento de pressão nos tubos de distribuição e evitar os danos nos tubos e tubos de distribuição, a membrana flexível transfere a pressão para o primeiro tubo de distribuição, que está cheio de água fria. O primeiro tubo de distribuição normalmente é instalado em um local de armazenamento de água aberto ou em um tanque de água suspenso que não é mostrado. Então, a água fria pode ser retirada do primeiro tubo de distribuição. Assim, o nível de pressão nos tubos de distribuição é mais ou menos igual.

[0023] Em outra concretização, a membrana flexível 105 é feita de uma parede dupla com câmaras de ar ou ar insuflado entre a parede dupla, as câmaras de ar podem compensar o aumento de pressão. Então, nenhuma água fria é retirada do primeiro tubo de distribuição. Assim, a parede dupla provê um efeito colchão, quando a pressão em um dos tubos de distribuição aumenta em relação à pressão no outro tubo de distribuição, daí equilibrando a pressão nos tubos de distribuição.

[0024] Em outra concretização, os tubos de distribuição são feitos completamente de qualquer material flexível, tal como borracha ou silicone, ou com uma parede dupla com ar insuflado entre as paredes duplas.

[0025] Nas Figuras 1 e 2, os primeiro e segundo tubos de distribuição são mostrados colocados e conectados na parte superior dos tubos. Também é possível que os primeiro e segundo tubos de distribuição possam ser colocados e conectados na parte inferior dos tubos. Também é possível que o primeiro tubo de distribuição seja posicionado e conectado no topo dos tubos e o segundo tubo de distribuição seja posicionado e conectado na parte inferior dos tubos. Em quaisquer destas configurações, os tubos de distribuição têm a mesma funcionalidade de prover água fria para os tubos internos e guiar a água quente para a saída dos tubos externos.

REIVINDICAÇÕES

Claims

1. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), caracterizado pelo fato de compreender: - um primeiro conjunto de tubos (102) e um segundo conjunto de tubos (202), o referido primeiro conjunto de tubos (102) é disposto em um primeiro plano de nível (YY) e o referido segundo conjunto de tubos (202) disposto em um segundo plano de nível (XX); o primeiro plano de nível (YY) sendo mais alto que o segundo plano de nível (XX); o referido segundo conjunto de tubos (202) sendo deslocado em relação ao primeiro conjunto de tubos (102), de modo que ambos o primeiro conjunto de tubos (102) e o segundo conjunto de tubos (202) recebam luz solar direta; os referidos primeiro e segundo conjuntos de tubos (102, 202) tendo um tubo externo (102-1) e um tubo interno (102-2); sendo que todos os tubos internos (102-2) se comunicam fluidicamente entre si e todos os tubos externos (202) se comunicam fluidicamente entre si; - um primeiro tubo de distribuição (104) conectando os tubos internos (102-2) em uma extremidade; os referidos tubos internos (102) sendo abertos em uma segunda extremidade; o referido primeiro tubo de distribuição (104) recebendo água fria de uma entrada (108) e suprindo a referida água fria para tubos internos (102); - um segundo tubo de distribuição (106) conectando os referidos tubos externos (102-1) em uma extremidade; os referidos tubos externos (102-1) sendo fechados em extremidade distai; o referido segundo tubo de distribuição (106) coletando água quente dos tubos externos (102-1), o referido segundo tubo de distribuição (106) provendo suprimento de água quente através de uma saída (110); - uma membrana flexível (105) formando uma parede entre os referidos primeiro tubo de distribuição e segundo tubo de distribuição.

2. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida membrana flexível (105) ser feita de um material flexível, tal como borracha ou silicone.

3. Sistema de aquecimento de água solar e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a membrana flexível (105) ser feita de duas paredes, com ar insuflado no meio, o referido ar provendo um efeito de colchão, quando a pressão em um dos tubos de distribuição aumenta em relação ao outro tubo de distribuição.

4. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo tubos de distribuição serem feitos completamente de um material flexível, tal como borracha ou silicone, ou com uma parede dupla com ar insuflado entre as paredes.

5. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo tubos de distribuição serem colocados na parte superior dos tubos.

6. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os primeiro e segundo tubos de distribuição serem colocados na parte inferior dos tubos.

7. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os tubos externos (102-1) serem feitos de um metal absorvedor de calor ou material polimérico.

8. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, carac- terizado pelo fato de os tubos externos (102-1) serem feitos de vidro.

9. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os referidos tubos externos (102-1) terem vácuo entre as camadas.

10. Sistema de aquecimento de água solar e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de os referidos tubos internos (102-2) serem feitos de metal, vidro ou material polimérico.

11. Sistema de aquecimento solar de água e armazenamento de coletor integrado (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a referida membrana flexível (105) ser adaptada para comprimir o volume de água no primeiro tubo de distribuição, sempre que o volume de água quente no segundo tubo de distribuição expandir.