BR112013016636B1

BR112013016636B1 - método para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo

Info

Publication number: BR112013016636B1
Application number: BR112013016636-3A
Authority: BR
Inventors: Vittorio PALMIERI
Original assignee: Tvp Solar Sa
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2011-12-15
Publication date: 2020-12-08
Also published as: EP2472194B1; US20130305534A1; JP2014505850A; EP2472194A1; MY164198A; BR112013016636A2; WO2012089310A1; CN103459939B; CN103459939A

Abstract

MÉTODO PARA A EXECUÇÃO DE UM CICLO DE EXAUSTÃO DE UM PAINEL TERMOSSOLAR A VÁCUO. O presente pedido refere-se a um método para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo que compreende uma fase de aquecimento de todo painel até uma temperatura máxima (Tm) sendo a temperatura que ao menos um componente do painel consegue reter. De acordo com a invenção, prevê-se uma fase de aquecimentos adicional como uma fase de aquecimento seletiva de alguns dos componentes selecionados do painel, em que essa fase de aquecimento adicional é executada a uma segunda temperatura (Th), a qual é maior que a temperatura máxima (Tm).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um método para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Como são conhecidos, painéis termosolares a vácuo compreendem ao menos um envelope plano vedado a vácuo com uma placa de vidro transparente para radiação solar visível. Dentro do envelope a vácuo estão dispostos absorvedores de calor e entrada e saída para tubo que entra e sai do no envelope conectados aos absorvedores de calor.

[003] A radiação solar, dessa forma, entra no envelope a vácuo através da placa de vidro e é absorvida pelos absorvedores de calor e convertida em calor. O calor convertido é transferido ao tubo e para a um fluido de transferência de calor que flui no dentro do tubo.

[004] O vácuo é mantido dentro do envelope encerrando os absorvedores de calor e parte do tubo conectado a eles, a fim de impedir que o calor de escapar para o ambiente externo através de convecção.

[005] Um painel termossolar a vácuo do tipo conhecido é descrito por exemplo, no pedido PCT publicado sob o n° WO 2010/003653 em nome do mesmo Depositante. Também conhecido no pedido a PCT publicado sob o n° WO 2005/075900 encontra-se um coletor solar plano evacuável para painel.

[006] É conhecido que os painéis termossolares a vácuo requerem uma liberação de gases limitada de suas superfícies internas, a fim de manter a pressão interna no nível requerido por diversos anos, por meio de uma bomba de aprisionamento adequada.

[007] Mais particularmente, a liberação de gases é reduzida por meio de um ciclo de exaustão, no qual a temperatura do painel é aumentada a fim de fornecer energia para facilitar a dessorção dos gases das superfícies internas, enquanto tem o painel mantem-se conectado a uma bomba a vácuo para exaustão de tais gases.

[008] A duração do ciclo de exaustão e o nível final da liberação de gases das superfícies internas estão estritamente relacionados à temperatura máxima alcançada pelo painel durante o ciclo de exaustão.

[009] A temperatura máxima do mencionado ciclo de exaustão deveria ser maior que a temperatura máxima alcançada por qualquer parte do painel durante a operação normal para evitar rajadas adicionais de liberação de gases que, por sua vez poderia aumentar significativamente a pressão dentro do painel e/ou reduzir a capacidade de bombeamento da bomba de aprisionamento conectada a ele. A redução na velocidade de bombeamento em função da quantidade de gases absorvidos é conhecida por cada tipo de aprisionador.

[0010] Em particular, a temperatura máxima alcançada durante o ciclo de exaustão pelos absorvedores de calor do painel deveria ser maior que aquela alcançada pelos mesmos sob estagnação (isto é, quando o painel é exposto à irradiação solar máxima, sem fluido fluindo no tubo conectado aos mesmos). É conhecido que, para um painel termossolar a vácuo de alta qualidade, tal temperatura máxima pode exceder 300°C.

[0011] Métodos conhecidos para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo e a liberação de gases de suas superfícies internas requerem que o painel seja ligado a uma bomba de vácuo e inserido em um o forno, onde sua temperatura é cuidadosamente aumentada, tomando cuidado para não exceder as limitações da estrutura para os vários componentes do painel.

[0012] Pode-se verificar que os constituintes da vedação em metal no vidro permitem que o painel limite com frequência a temperatura máxima permitida para o ciclo de exaustão indicado acima e, dessa forma, a liberação de gases de suas superfícies internas. Em particular, a temperatura de solidificação ou a temperatura de amolecimento dos materiais usados em tal vedação fixa um limite máximo que não deverá ser aproximado, visto que essas vedações já são severamente afetadas pelo estresse e deformação estruturais devido tanto à pressão atmosférica e diferenças no termo dilatação dos materiais dos constituintes.

[0013] De acordo com o documento WO 2010/003653, um processo de evacuação é executado a uma temperatura acima de 200°C. Tal processo poderia ser limitado a uma temperatura máxima pela temperatura de transformação do vidro de frita usado em vedações metálicas para vidro, nas quais para o tipo vidroso é geralmente próxima a 320°C. Em tal caso, uma temperatura máxima de exaustão de 270°C deveria ser utilizada (regra geral, 50°C a menos que a temperatura de transformação pode ser alcançada). Entretanto, considerando-se que a temperatura máxima alcançada por absorvedores solares altamente seletivos encerrados a alto vácuo, em caso de estagnação do painel, pode facilmente exceder 300°C, o ciclo de exaustão descrito não poderia exceder a temperatura máxima que o absorvedor solar pode alcançar durante a operação do painel e isso poderia resultar na liberação parcial ou incompleta de gases do painel.

[0014] Ainda, no documento WO 2005/075900, a temperatura máxima de exaustão do processo de exaustão descrito é limitada pela temperatura de solidificação da tira de metal macia usada para a vedação vidro-metal, sendo geralmente chumbo ou liga de chumbo e, salvo se forem utilizadas ligas especiais, ela não pode exceder a temperatura máxima alcançada pela absorvedor solar altamente seletivo encerrado por alto vácuo em caso de estagnação do painel.

[0015] De acordo com esses métodos conhecidos, a estagnação do painel poderia, dessa forma, gerar liberação de gases adicionais não desejada que afetaria o desempenho dos painéis assim obtidos aumentando- se suas pressões internas e/ou reduzindo-se a capacidade de bombeamento da bomba de aprisionamento conectada a eles.

[0016] O problema técnico ensejador da invenção é o fornecimento de um método para a execução do ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo, que garante que a liberação de gases de sua superfícies internas, que ocorre durante a estagnação do painel seja mantida em um nível desejável, superando dessa maneira, os limites que ainda afetam os métodos compreendidos de acordo com o estado da técnica.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0017] A ideia solucionadora que ensejou a presente invenção é a execução de um o ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo mantendo a temperatura de alguns componentes selecionados a uma temperatura mais alta que a do envelope a vácuo do painel, em que essa diferença de temperatura é obtida por meio do aquecimento seletivo de tais componentes selecionados.

[0018] Com base em tal ideia solucionadora o problema técnico é resolvido por um método para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo compreendendo uma fase de aquecimento de todo o painel até uma temperatura máxima, sendo que retêm temperatura por ao menos um componente do painel, caracterizado por compreender uma fase de aquecimento adicional, sendo uma fase de aquecimento seletiva de alguns componentes selecionados do painel, sendo que essa próxima fase de aquecimento adicional é sendo executada a uma segunda temperatura que é maior que a dita máxima temperatura.

[0019] Vantajosamente, a dita segunda temperatura pode ser retida pelos ditos componentes selecionados.

[0020] Além disso, a dita segunda temperatura é selecionada na faixa entre 250 e 550 °C.

[0021] A fase de aquecimento seletiva é executada ao mesmo tempo com a dita primeira fase de aquecimento.

[0022] A fase de aquecimento seletiva envolve um absorvedor solar incorporado ao dito painel.

[0023] Além disso, a fase de aquecimento seletiva compreende uma irradiação do dito painel.

[0024] Ademais, a fase de aquecimento seletiva compreende uma irradiação do dito painel, por exemplo, com radiação eletromagnética na faixa visível.

[0025] Como uma alternativa, a fase de aquecimento seletiva compreende uma a irradiação do dito painel, por exemplo, com uma radiação eletromagnética de Rádio Frequência.

[0026] Vantajosamente, a primeira fase de aquecimento de todo o painel é executada em um forno até a dita temperatura máxima.

[0027] As características e vantagens do método para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo de acordo com a invenção, ficará evidente será aparente a partir da descrição a seguir.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0028] Nos desenhos: - As Figuras 1 e 2 mostram esquematicamente nos respectivos diagramas os resultados dos experimentos conduzidos pelo depositante usando os métodos conhecidos e inventivos, respectivamente.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0029] A presente invenção refere-se a um método para a execução de um ciclo de exaustão de um painel termossolar a vácuo, no qual a temperatura de alguns componentes selecionados é mantida a uma temperatura mais alta que a do envelope a vácuo do painel, por meio de aquecimento seletivo de tais componentes selecionados. Em particular, em uma realização preferida da invenção, o componente selecionado é o absorvedor solar compreendido no painel.

[0030] Mais particularmente, o método compreende uma primeira fase de aquecimento de todo o painel até uma temperatura máxima Tm pré- determinada, sendo a temperatura pode ser retida em ao menos um componente, isto é, ao menos em um dos materiais do componente do envelope a vácuo.

[0031] Durante essa primeira fase de aquecimento todo painel é aquecido no forno.

[0032] De acordo com uma realização da invenção, o método também compreende uma segunda fase de aquecimento, em particular uma fase de aquecimento seletiva de alguns componentes selecionados dos painéis, sendo que essa fase de aquecimento seletiva é executa a uma segunda temperatura Th a qual é maior que a temperatura máxima Tm que pode ser contida ao menos por um dos materiais constituintes do painel, mas passível de ser contida apenas por componentes selecionados do mesmo painel. Essa segunda temperatura Th está na faixa de 250 a 550°C.

[0033] De acordo com uma realização preferida da invenção, a fase de aquecimento seletiva envolve o absorvedor solar incorporado no painel.

[0034] Além disso, de acordo com outra realização da invenção, a fase de aquecimento seletiva é executada ao mesmo tempo que a primeira fase de aquecimento.

[0035] Em particular, um aquecimento seletivo do absorvedor solar é alcançado através e uma iluminação dentro do forno com luz visível, a qual vai através da placa de vidro transparente do envelope a vácuo do painel e é absorvida através da camada seletiva do absorvedor solar, aumentando sua temperatura.

[0036] Alternativamente, um aquecedor seletivo do absorvedor solar é alcançado através de irradiação com radiação eletromagnética de Rádio Frequência, que através as placas de vidro eletricamente isolante do envelope a vacum do painel e induz correntes na lâmina seletiva de metal sendo parte do absorvedor solar, aumentando sua temperatura.

[0037] O uso de luz visível e/ou de radiação eletromagnética de RF são apenas exemplos para alcançar a fase de aquecimento seletiva do método de acordo com a presente invenção.

[0038] Desta maneira, uma melhor liberação de gases do painel é obtida. Portanto, o método para a execução de um ciclo de exaustão para um painel termossolar a vácuo, de acordo com a presente invenção, permite obter painéis solares com alto vácuo no interior e, por consequência, melhores desempenhos, também em caso de estagnação prolongada e temperatura maior que a temperatura máxima que os materiais componentes do envelope a vácuo podem reter.

[0039] A liberação de gases reduzida obtida com o método inventivo é relacionada particularmente ao absorvedor solar compreendido no painel.

[0040] No diagrama da Figura 1 reporta-se um aumento na pressão devido à liberação de gases de um absorvedor solar altamente seletivo de um painel colocado sob estagnação com uma irradiação solar de 1.000 W/m2e alcança uma temperatura de 300°C. Em particular, o absorvedor solar suporta uma fase de aquecimento integral com todo painel a temperatura Tm de 270°C, sendo que um processo de exaustão integral é executado como descrito com referência à técnica anterior. O primeiro pico do diagrama, dessa forma, corresponde a liberação de gases adicional, devido ao processo exaustão incompleto, conforme já explicado.

[0041] No diagrama da Figura 2 reporta-se um aumento na pressão devido à liberação de gases de um absorvedor solar altamente seletivo colocado sob estagnação com uma irradiação solar de 1.000 W/m2e alcançando uma temperatura de 300°C. Nesse caso, o absorvedor solar, fica, ao é ao mesmo tempo sujeito a uma fase de aquecimento integral, com todo painel a uma temperatura Tm de 270°C (no forno) e a um aquecimento seletivo (com uma processo local de exaustão correspondente) a uma temperatura Th de 325°C (relacionando-se apenas ao absorvedor) por meio de iluminação de luz visível dentro do forno. Portanto, observa-se que ao implantar o aquecimento seletivo, nenhum grande pico de liberação de gases é observado, devido à exaustão mais completa do absorvedor solar assim obtida.

[0042] Estes relatos são resultados de experimento realizados pelo Depositante usando o método inventivo.

[0043] Em essência, com o método da presente invenção, será possível alcançar uma temperatura máxima durante o ciclo de exaustão bem acima da temperatura de estagnação do absorvedor solar, reduzindo sua liberação de gases. Isso, por sua vez irá conservar a capacidade de bombeamento da bomba de aprisionamento e, portanto, estender o tempo de vida do painel e/ou reduzir a quantidade de material de aprisionamento requerido.

[0044] Obviamente, um técnico no assunto, visando satisfazer necessidades eventuais e especiais, irá efetuar diversas modificações no método descrito acima, todas dentro do escopo de proteção da invenção como definido, pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. MÉTODO PARA A EXECUÇÃO DE UM CICLO DE EXAUSTÃO DE UM PAINEL TERMOSSOLAR A VÁCUO, enquanto o painel está conectado a uma bomba a vácuo para exaurir gases dessorvidos, compreendendo uma fase de aquecimento de todo o painel até a temperatura máxima (Tm), a temperatura máxima sendo retida através de ao menos um componente do painel, caracterizado por compreender uma fase de aquecimento adicional sendo uma fase de aquecimento seletiva de alguns componentes selecionados do painel, em que essa fase de aquecimento adicional é executada a uma segunda temperatura (Th), a qual é maior que a temperatura máxima (Tm).

2. MÉTODO, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pela segunda temperatura (Th) ser retida pelos componentes selecionados.

3. MÉTODO, de acordo com reivindicação 1, caracterizado pela segunda temperatura (Th) estar entre 250 e 550°C.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela fase de aquecimento seletivo ser executada ao mesmo tempo que a primeira fase de aquecimento.

5. MÉTODO, de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 4, caracterizado pela fase de aquecimento seletivo envolver um absorvedor solar compreendido no interior dentro do painel.

6. MÉTODO, de acordo com quaisquer das reivindicações 1 a 5, caracterizado pela fase de aquecimento seletivo compreender uma irradiação do painel.

7. MÉTODO, de acordo com reivindicação 6, caracterizado pela irradiação do painel ser executada com radiação eletromagnética na faixa visível.

8. MÉTODO, de acordo com reivindicação 7, caracterizado pela irradiação do painel ser executada com radiação eletromagnética de Rádio Frequência.

9. MÉTODO, de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 8, caracterizado pela primeira fase de aquecimento de todo painel ser executada em um forno até a temperatura máxima (Tm).